Analisi di matrici alimentari con spettrofotometria del vicino infrarosso (NIRS)

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) si basa sull'analisi di composti che contengono gruppi funzionali con idrogeno, carbonio, azoto e ossigeno. La radiazione viene assorbita o riflessa in base alla deformazione dei legami tra gli atomi e lo spettrofotometro è in grado di calcolare la differenza tra luce incidente e luce riflessa. È richiesta una calibrazione accurata e sistemi informatici potenti per estrarre informazioni chimiche dagli spettri NIR. Questa tecnologia permette di analizzare direttamente campioni ad alta assorbanza o altamente dispersi, come liquidi torbidi o solidi, senza la necessità di pretrattamenti; tuttavia, operazioni preliminari, come taglio, macinatura, essiccazione e filtrazione, possono migliorare la precisione dei dati raccolti. Nell’industria alimentare ha diverse applicazioni, come l'analisi della composizione degli alimenti, l'assicurazione della qualità e la rilevazione di adulterazioni alimentari. Offre vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, in quanto è più rapida, non richiede l'uso di reagenti e può fornire informazioni in tempo reale senza distruggere i campioni analizzati. Nel caso dell'analisi del vino, la spettroscopia NIR è utilizzata per determinare il grado alcolico e la densità, mentre per altri parametri come l'acidità volatile, gli zuccheri riducenti e gli acidi organici può essere utilizzata solo come metodo di screening. Può trovare applicazione anche nel monitoraggio della fermentazione del vino rosso, dove permette di analizzare l'evoluzione dei parametri chimici coinvolti nel processo, quantificando i composti fenolici e riconoscendo le diverse fasi di fermentazione. Nel caso dei prodotti cerealicoli è in grado di determinare la fibra totale con una precisione simile al metodo tradizionale, senza la necessità di operazioni preliminari per ridurre il contenuto di zuccheri o grassi. È inoltre possibile prevedere il contenuto di azoto proteico in questi, ma attualmente mancano fattori di conversione dell’azoto specifici per ogni cereale, che ne migliorerebbero la precisione. Nell’industria casearia viene utilizzata nella misurazione della composizione, la determinazione dell'invecchiamento, la valutazione chimico-fisica e come prova di origine del formaggio. In questa tesi viene analizzato nel dettaglio un metodo di analisi che permette di misurare grassi, proteine e cloruro di sodio nel formaggio lavorato ancora avvolto in una pellicola di polietilene. Nella rilevazione dell'adulterazione dell'olio d'oliva è possibile identificare un’adulterazione a percentuali variabili, in base all’olio utilizzato per il taglio. In questo ambito la spettroscopia NIR è particolarmente precisa quando è presente un campione di riferimento. In mancanza di esso, esistono specifiche calibrazioni basate su diversi campioni di olio d’oliva che sono in grado di rilevare adulterazioni con altri olii vegetali tra il 10% e il 20% in massa. Essa offre, inoltre, un approccio rapido e affidabile per determinare la freschezza delle uova senza distruggerle ed è in grado di rilevare cambiamenti strutturali delle proteine e la formazione di composti aromatici durante la conservazione con un errore inferiore al 10%. Sono stati sviluppati modelli di previsione per la qualità delle banane Cavendish, prendendo in considerazione la sodezza e il contenuto di solidi solubili. La qualità delle prestazioni del modello è specifica per la cultivar e pone un'attenzione particolare ai diversi indici di maturazione.