Determination of Brix, fructose, glucose, and sucrose with NIRS

Význam tématu

Určení jednotlivých cukrů a celkové sladkosti má zásadní význam pro kvalitu potravin a zdravotní dopady na spotřebitele. Měření Brixe a koncentrace fruktózy, glukózy a sacharózy umožňuje kontrolu přirozených a přidaných cukrů během výroby a zpracování potravin.

Cíle a přehled studie

Cílem byla rapidní víceparametrová analýza vodných roztoků cukrů pomocí NIR spektroskopie. Studie využila 50 vzorků s proměnným obsahem glukózy, fruktózy a sacharózy k vytvoření predikčních modelů a porovnání s referenčními metodami.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření byla použita NIRS DS2500 Liquid Analyzer (400–2500 nm) v transmisním režimu s kyvetou o optické dráze 1 mm. Spektra byla získána bez potřeby chemické přípravy vzorku. Vývoj modelu a vyhodnocení výsledků proběhlo v softwaru Vision Air Complete.

Hlavní výsledky a diskuse

Predikční modely pro jednotlivé cukry i celkové Brixe vykázaly velmi vysokou korelaci s referenčními hodnotami:

• Fruktóza: R2=0,9882, SEC=0,04%, SECV=0,06%, SEV=0,05%
• Glukóza: R2=0,9877, SEC=0,11%, SECV=0,12%, SEV=0,10%
• Sacharóza: R2=0,9886, SEC=0,16%, SECV=0,16%, SEV=0,13%
• Brix: R2=0,9988, SEC=0,13°Bx, SECV=0,15°Bx, SEV=0,09°Bx

Modely prokázaly rychlou a přesnou kvantifikaci bez potřeby nákladných a zdlouhavých přípravných kroků.

Přínosy a praktické využití metody

NIR spektroskopie nabízí neinvazivní a ekologickou alternativu k HPLC či IC. Díky jednoduché obsluze a rychlosti měření do jedné minuty je vhodná jak pro laboratorní, tak pro výrobní prostředí s vysokou propustností vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem je rozšíření aplikace na složitější potravinové matice a integrace s automatizačními systémy. Vývoj pokročilých kalibračních algoritmů a strojového učení může dále zlepšit citlivost a odolnost modelů.

Závěr

Studie potvrzuje, že NIR spektroskopie na přístroji DS2500 Liquid Analyzer je efektivní metodou pro simultánní stanovení Brixe a klíčových cukrů v roztocích. Metoda kombinuje rychlost, přesnost a nízké provozní náklady.

Reference

• Application Note AN-NIR-109, Metrohm, AW NIR CH-0072-042023