Quality control of honey with NIR spectroscopy

Význam tématu

Med je komplexní přírodní produkt, jehož hlavní složky tvoří monosacharidy glukóza a fruktóza (až 85 % hmotnosti), disacharidy (sacharóza, maltóza, turanóza) a pigmenty určující jeho barvu. Kvalita medu se posuzuje nejen z hlediska složení cukrů, ale i optické barvy, která je důležitá pro spotřebitele i tržní klasifikaci podle Pfundovy stupnice. Rychlé, spolehlivé a nenáročné metody pro stanovení těchto parametrů jsou proto klíčové pro potravinářský průmysl, kontrolu kvality i výzkum v oblasti analytické chemie.

Cíle a přehled studie

Účelem Application Note AN-NIR-135 je demonstrovat možnosti využití blízké infračervené spektroskopie (NIRS) k simultánnímu stanovení obsahu glukózy, fruktózy, sacharózy, maltózy, turanózy a barvy medu bez jakékoli předúpravy vzorku. Studie ukazuje, že se všechny zmíněné parametry dají měřit za pár sekund pomocí jediné instrumentace, což významně urychluje rutinní analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny medové vzorky byly analyzovány na OMNIS NIR Analyzer Solid v transflekčním režimu (1000–2250 nm, optická dráha 4 mm) s jednorázovými 28mm kyvetami. Kalibrace proběhla v OMNIS Software. Pro konstrukci referenčních dat sloužilo:

• HPLC – stanovení koncentrací glukózy, fruktózy, sacharózy, maltózy a turanózy
• Pfundův kolorimetr – měření barvy medu dle stupnice 0–140 mm

Hlavní výsledky a diskuse

Pro každý analyzovaný parametr byly vytvořeny predikční modely s následujícími klíčovými parametry:

• Sacharóza: R2=0,917, SECV≈0,32 %, SEP≈0,25 % – vynikající korelace
• Glukóza: R2=0,781, SECV≈1,56 %, SEP≈1,52 % – velmi dobrá přesnost
• Turanóza: R2=0,665, SECV≈0,31 %, SEP≈0,33 % – uspokojivá korelace
• Maltóza: R2=0,557, SECV≈0,33 %, SEP≈0,30 % – střední spolehlivost
• Fruktóza: R2=0,527, SECV≈0,73 %, SEP≈0,64 % – nižší přesnost vlivem variabilních vlastností vzorků
• Barva: R2=0,578, SECV≈13,56 mm, SEP≈14,58 mm – střední shoda s Pfundovou metodou

Korelační diagramy ukazují vysokou konzistenci mezi NIR predikcí a referenčními hodnotami. Nejlepší výsledky dosahuje stanovení sacharózy a glukózy, zatímco u fruktózy a barvy je vliv odchylek vzorků znatelnější.

Přínosy a praktické využití metody

NIR spektroskopie přináší následující výhody oproti konvenčním technikám:

• Rychlá analýza – výsledky v řádu sekund
• Žádná příprava vzorku ani spotřeba rozpouštědel
• Komplexní stanovení několika parametrů najednou
• Snížení provozních nákladů a potřeby specializovaného personálu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj NIR spektroskopie ve směru miniaturizace a přenosných přístrojů pro on-line a in-line monitoring produkce medu. Integrace s automatizovanými systémy a pokročilá multivariantní kalibrace umožní rozšíření analýzy o další kvality medu (vlhkost, diastázová aktivita). Dále narůstá potenciál pro využití strojového učení ke zlepšení robustnosti a adaptivity predikčních modelů na různé odrůdy a geografické původy medu.

Závěr

Application Note AN-NIR-135 prokázala, že použití OMNIS NIR Analyzer Solid dokáže spolehlivě, rychle a bez předúpravy stanovit klíčové parametry kvality medu. NIR spektroskopie tak představuje efektivní alternativu k HPLC a klasickým kolorimetrickým metodám, šetří čas, náklady i práci laboratorních specialistů.

Reference

1. Kolayli, S.; Boukraâ, L.; Sahin, H.; et al. Sugars in Honey. In Dietary Sugars: Chemistry, Analysis, Function and Effects; 2012; pp 3–15.