control de calidad de los trigos chilenos en la industria molinera
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I. González-Martín1, G. Wells Moncada2, J.M. Hernández-Hierro1, C. González-Pérez1, N. Zapata San Martín2, F. López-González1,
I. Lobos Ortega1
CONTROL DE CALIDAD DE LOS TRIGOS CHILENOS EN LA INDUSTRIA MOLINERA MEDIANTE
TECNOLOGÍA NIR
1Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología.Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Salamanca, España.
2Facultad de Agronomía, Universidad de Concepción, Chile.
Proyecto Acción integrada. AECID A/023960/09
INTRODUCCIÓNEl trigo es el cultivo anual más importante en Chile:
250 mil hectáreas
Las regiones con mayor superficie de este cultivo son:Región VII . Región del Maule (13%)Región VIII . Región del Bio-Bio (28%)Región IX . Región La Araucanía (33%)
Su producción anual es de 2 millones de toneladas
País con una geografía y climatología muy variada
Gran heterogeneidad en la calidad de los trigos debidasa las diferentes condiciones metereológicas
Región VII, Latitud: 34º,45´ Región IX, Latitud: 39º,26´Chile
Región VIII
INTRODUCCIÓN
Chile
La calidad comercial y el precio dependen de ciertas características no muy exigentes (Proteína total, Gluten, Sedimentación )
Los parámetroS varían según la región proporcionando diferentes grados de calidad
La norma de trigo harinero (Nch 1237-2000, voluntaria) busca atributos de calidad orientados al uso final, requisitos de uniformidad y certificación por regiones
OBJETIVOS
Conocer el origen geográfico del trigo y la harina en Chile
Clasificar muestras de trigo en las regiones VII, VIII y IX ( 80 % de la producción)
Disponer de una herramienta que promocione una trazabilidad del trigo chileno de acuerdo con el origen
Cuantificar los parámetros de acuerdo con la norma Chilena
Técnica rápida, multiparamétrica, con escasa o nula preparación de muestra y bajo coste de análisis por muestra
EspectroscopíaNIR
ESPECTROSCOPÍA NIR
Log
(1/
R)
Longitudes de onda (nm)
700 1000 1300 1600 1900 2200 25000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Espectro NIR
Señal de conjunto
Quimiometría
Información útil
Reflectancia especular
Incidente
Transmitida
Reflectancia difusa
La espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIR) corresponde a la zona del
espectro entre 700 y 2500 nm
REGISTRO DE ESPECTROS NIR
Muestras de trigo y harina
VENTANA DE CUARZO (5X5)
0º ILUMINACIÓN45º RECOGIDOS
MUESTRA SÓLIDA
VENTANA DE CUARZO (5X5)
0º ILUMINACIÓN45º RECOGIDOS
MUESTRA SÓLIDA
Conexión de la fibra ópticaConexión de la fibra óptica
Longitudes de onda1100-2000 nm
Log
(1/R
)
Equipo, detalle de la sonda de fibra óptica y registro NIR
METODOLOGÍA DE TRABAJO
Recogida, selección de trigo y harinas Representativas
Construcción del modelo de calibraciónAnálisis discriminante
Registro de lasmuestras
Medida de Parámetros: Norma Nch 1237-2000
Proteína, Gluten , Sedimentación
Validación delmodelo
Aplicación a trigos y harinasdesconocidas
Universidad de ConcepciUniversidad de Concepcióón, Chilen, Chile
Resultados en 2 min
Universidad de SalamancaUniversidad de Salamanca
ChileChile--
EspaEspaññaa
MUESTRAS: Características
Se utilizan 249 muestras en ambas presentaciones (trigo y harina)
Proceden de las tres regiones con mayor superficie de este cultivo:
• Región VII (90)• Región VIII (91)• Región IX (68)
Corresponden a 14 variedades de trigo diferentesProvienen de diferentes épocas de siembra:
primavera e inviernoSiembra
Nº
de Muestras Variedades Primavera
Septiembre-OctubreInvierno
Junio-Agosto
Región VII 90 10 90% 10%
Región VIII 91 10 50% 50%
Región IX 68 3 10% 90%
ESPECTROS NIR
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Wavelengths (nm)
Log
(1/R
)
IXVIII
Trigos
VII
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Wavelengths (nm)
Log
(1/R
)
IX
VIII
VII
Harinas
Espectros promedio de la zonas VII, VII y IX. Muestras de trigo y harina
RESULTADOS: Modelo de discriminación D-PLS
Harina
Trigo
Validación Interna Validación Externa
Muestras % Muestras Correctamente Clasificadas
Muestras % Muestras Correctamente Clasificadas
REGIÓN VII 56 93 24 80
REGIÓN VIII 59 97 30 100
REGIÓN IX 44 98 21 91
Total 159 96 75 90
Validación Interna Validación Externa
Muestras % Muestras Correctamente Clasificadas
Muestras % Muestras Correctamente Clasificadas
REGIÓN VII 43 72 22 73
REGIÓN VIII 48 79 24 80
REGIÓN IX 34 76 17 74
Total 125 76 63 76
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 50 100 150 200
Samples
Dum
my
valu
es
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 20 40 60 80 100
RESULTADOS DE RESULTADOS DE DISCRIMINACIDISCRIMINACIÓÓNN
Validación interna
Validación externa
VIIVIII
IX
VIIVIII
IX
Discriminación de Harina de las tres regiones de
Norma Chilena Nch 1237-2000 de los trigos harineros: Determinación de parámetros
Falling number, Gluten húmedo, Gluten seco
24
68
1012
1416
2 4 6 8 10 12 14 16
Gseco.NIR
Gse
co.R
EF
RSQ: 0.975SEP: 0.365SEP(c):0.366
5
15
25
35
45
55
5 15 25 35 45 55
Ghumedo (%). NIR
Ghu
med
o (%
).RE
F
RSQ: 0.961SEP: 1.406SEP(c): 1.41
200
250
300
350
400
450
500
300 350 400 450 500
Falling (%). NIR
Falli
ng (%
).REF
RSQ: 0.70SEP: 27.04SEP(c): 27.12
Falling number: Depende de los granos brotados y se relaciona con la fermentación
Gluten:
potencial del volumen final del pan
Falling number
Gluten seco
Gluten Húmedo
CONCLUSIONES
La codificación binaria de las muestras y un modela de discriminación es efectivo para clasificar muestras de trigo y harinas por regiones chilenas empleando la información espectral NIR
El NIR clasifica las regiones de procedencia del trigo y harina chileno de forma rápida y sin preparación ni destrucción de la muestra
En la harina se han obtenido mejores resultados ( superior al 90%), lo que es importante para la trazabilidad del trigo harinero.
La procedencia geográfica de las muestras marca una pauta fundamental para la certificación por regiones ( Norma Nch 1237-2000).
Sin tratamiento de muestra, aplicando directamente la sonda de fibra óptica sobre las harinas o trigos desconocidos, se predice el origen geográfico de las muestras y los parámetros químicos falling number, gluten y proteína.
Gracias por su atención