Quality control of sugars in fruit juice

Význam tématu

Určování obsahu cukrů ve ovocných šťávách je zásadní pro kontrolu kvality, dodržování legislativních norem a zajištění konzistentních senzorických vlastností nápojů. Rychlá a spolehlivá analýza glukózy, fruktózy a sacharózy usnadňuje rozhodování v provozu i laboratorním zázemí a snižuje náklady na chemické činidla a pracovní sílu.

Cíle a přehled studie

Tato aplikace se zaměřuje na vývoj a ověření metody měření jednotlivých cukrů v ovocných šťávách pomocí blízké infračervené spektroskopie (NIRS). Hlavními cíli byly:

• Vytvoření kalibračních modelů pro glukózu, fruktózu, sacharózu a celkový obsah cukrů.
• Porovnání predikcí modelů s referenčními metodami (iontová chromatografie, refraktometrie).
• Ověření rychlosti a reprodukovatelnosti měření v rozsahu 400–2500 nm na přístroji Metrohm DS2500 Liquid Analyzer.

Použitá metodika a instrumentace

Pro kalibraci bylo připraveno 27 vodných roztoků cukrů v koncentracích 0–8 g/100 mL. Měření probíhala v transmisním režimu v 2mm jednorázových kyvetách na přístroji DS2500 Liquid Analyzer (Metrohm) v rozsahu vlnových délek 400–2500 nm. Referenční stanovení zajišťovala iontová chromatografie (IC) pro jednotlivé cukry a refraktometrie pro celkové cukry. Data byla zpracována a modely vyvinuty pomocí softwaru Vision Air Complete.

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny kalibrační modely pro glukózu, fruktózu, sacharózu a celkové cukry vykázaly vysokou korelaci (R2 od 0,9902 do 0,9985) a nízké standardní chyby predikce (SEP kolem 0,17–0,28 g/100 mL). Validace na 10 komerčních šťávách potvrdila spolehlivost výsledků a prokázala, že NIRS bez jakékoli přípravy vzorku dokáže konkurovat tradičním metodám:

• Glukóza: R2 = 0,9913, SEP ≈ 0,26 g/100 mL
• Fruktóza: R2 = 0,9967, SEP ≈ 0,19 g/100 mL
• Sacharóza: R2 = 0,9902, SEP ≈ 0,24 g/100 mL
• Celkové cukry: R2 = 0,9985, SEP ≈ 0,28 g/100 mL

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí několik klíčových výhod:

• Rychlost měření pod jednu minutu.
• Bez nutnosti chemické přípravy a spotřeby činidel.
• Minimální požadavky na obsluhu a údržbu.
• Možnost integrace do výrobních linek pro online kontrolu kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj této technologie může zahrnovat:

• Implementaci do výrobních procesů (process analytical technology).
• Rozšíření kalibrací na další složky (organické kyseliny, fenolické látky).
• Miniaturizaci přístrojů a bezdrátové snadné ovládání.
• Použití umělé inteligence pro automatické opravování modelů během provozu.

Závěr

Near-infrared spektroskopie představuje rychlou, přesnou a ekologickou alternativu ke klasickým metodám stanovení cukrů ve šťávách. Díky robustnímu přístroji DS2500 Liquid Analyzer a softwaru Vision Air lze dosáhnout vysoké kvality výsledků přímo v provozu bez složité přípravy vzorků.

Reference

AW NIR CH-0071-042023