Chuyển hướng tin nhắn
Nhận báo giá

AN-NIR-108

2023-04

Quality control of sugars in fruit juice

Xác định nhanh đa thông số của đường với NIRS

Tóm tắt

Nước ép trái cây được sản xuất và tiêu thụ vì đặc tính giải khát, lợi ích dinh dưỡng và là nguồn cung cấp năng lượng tức thì rất tốt. Vì nước trái cây là đồ uống ngọt nên việc xác định các thành phần đường khác nhau là rất quan trọng trong ngành này. Đặc biệt, các loại đường fructose, glucose và sucrose được kiểm soát và giám sát. Phân tích phòng thí nghiệm truyền thống để xác định các loại đường này trong nước ép trái cây liên quan đến việc sử dụng sắc ký lỏng cũng như phép đo chỉ số phân cực và khúc xạ. Sự kết hợp các kỹ thuật này cần một lượng thời gian đáng kể để phân tích hoàn chỉnh và yêu cầu các loại thiết bị phòng thí nghiệm khác nhau.

Quang phổ cận hồng ngoại (NIRS) là một kỹ thuật phân tích cho phép xác định đồng thời glucose, fructose và sucrose trong nước ép trái cây trong vòng chưa đầy một phút. Ngoài ra, không cần sử dụng hóa chất và không cần chuẩn bị mẫu khi sử dụng quang phổ NIR.

Cấu hình

DS2500 Liquid Analyzer

DS2500 Liquid Analyzer

2.929.0010

Robust near-infrared spectroscopy for quality control, not only in laboratories but also in production environments.The DS2500 Liquid Analyzer is the tried and tested, flexible solution for routine analysis of liquids along the entire production chain. Its robust design makes the DS2500 Liquid Analyzer resistant to dust, moisture and vibrations, which means that it is eminently suited for use in harsh production environments.The DS2500 Liquid Analyzer covers the full spectral range from 400 to 2500 nm, heats samples up to 80°C and is compatible with various disposable vials and quartz cuvettes. The DS2500 Liquid Analyzer is thus adaptable to your individual sample requirements and helps you obtain accurate and reproducible results in less than one minute. The integrated sample holder detection and the self-explanatory Vision Air Software also ensure simple and safe operation by the user. In the case of larger-sized sample quantities, productivity can be considerably increased by using a flow-through cell in combination with a Metrohm sample robot. 

1 / 1

Thiết bị thực nghiệm

Tổng cộng có 27 mẫu, bao gồm dung dịch nước glucose (0–8 g/100 mL), fructose (0–8 g/100 mL) và sucrose (0–8 g/100 mL), đã được chuẩn bị để tạo mô hình dự đoán định lượng. Tất cả các mẫu được đo ở chế độ truyền quang trên Máy phân tích chất lỏng Metrohm NIRS DS2500 (400–2500 nm, Hình 1) với giá đỡ cho các vial 2 mm. Để thuận tiện, các vial dùng một lần có chiều dài đường kính 2 mm đã được sử dụng, để không cần việc vệ sinh các vial mẫu.

Các mẫu của 10 loại nước ép trái cây khác nhau được đo bằng thiết lập này. Hàm lượng glucose, fructose và sucrose được dự đoán bằng cách sử dụng các mô hình dự đoán đã đề cập ở trên. Sắc ký ion (IC) được sử dụng làm phương pháp tham chiếu để đo nồng độ của các loại đường khác nhau trong các mẫu nước trái cây. Gói phần mềm Metrohm Vision Air Complete đã được sử dụng cho tất cả quá trình phát triển mô hình dự đoán và thu thập dữ liệu.

Bảng 1. Tổng quan về thiết bị phần cứng và phần mềm.

Thiết bị Mã sản phẩm
DS2500 Liquid Analyzer 2.929.0010
DS2500 Holder 2 mm vials 6.749.2000
Disposable vials, 2 mm 6.7402.070
Vision Air 2.0 Complete 6.6072.208
Metrohm NIRS DS2500 Liquid Analyzer used for the determination of various sugars in fruit juices.
Hình 1. Máy phân tích chất lỏng Metrohm NIRS DS2500 được sử dụng để xác định các loại đường khác nhau trong nước ép trái cây.

Result

The obtained Vis-NIR spectra (Figure 2) were used to create a prediction model for quantification of glucose, fructose, sucrose, and total sugars. The quality of the prediction model was evaluated using correlation diagrams which display a very high correlation between the Vis-NIR prediction and the reference values. The respective figures of merit (FOM) display the expected precision of a prediction during routine analysis (Figures 3–6). The Standard Error of Prediction (SEP) for every component measured in this study is shown in Figure 7.

Selection of Vis-NIR spectra of an aqueous mixture of glucose, fructose, and sucrose analyzed on a DS2500 Liquid Analyzer.
Figure 2. Selection of Vis-NIR spectra of an aqueous mixture of glucose, fructose, and sucrose analyzed on a DS2500 Liquid Analyzer.

Result glucose content

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of glucose in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with IC.
Figure 3. Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of glucose in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with IC.
Figures of Merit Value
R2 0.9913
Standard Error of Calibration 0.2586 (g/100 mL)
Standard Error of Cross-Validation 0.2633 (g/100 mL)

Result fructose content

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of fructose content in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with IC.
Figure 4. Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of fructose content in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with IC.
Figures of Merit Value
R2 0.9967
Standard Error of Calibration 0.1682 (g/100 mL)
Standard Error of Cross-Validation 0.1876 (g/100 mL)

Result sucrose content

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of sucrose content in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with IC.
Figure 5. Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of sucrose content in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with IC.
Figures of Merit Value
R2 0.9902
Standard Error of Calibration 0.2390 (g/100 mL)
Standard Error of Cross-Validation 0.2401 (g/100 mL)

Result total sugar content

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of total sugars in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with a refractometer.
Figure 6. Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of total sugars in an aqueous mixture of sugars using a DS2500 Liquid Analyzer. The lab value was evaluated with a refractometer.
Figures of Merit Value
R2 0.9985
Standard Error of Calibration 0.2718 (g/100 mL)
Standard Error of Cross-Validation 0.2770 (g/100 mL)
Validation plots of fructose, glucose, sucrose, and total sugars in fruit juices 1 to 10 with SEP (Standard Error of Prediction).
Figure 7. Validation plots of fructose, glucose, sucrose, and total sugars in fruit juices 1 to 10 with SEP (Standard Error of Prediction).

Conclusion

This Application Note demonstrates the feasibility to determine glucose, fructose, sucrose, and total sugars in juices with near-infrared spectroscopy. Vis-NIR spectroscopy offers users fast and highly accurate results without the need for highly trained analysts, chemicals, or sample preparation. Therefore, NIRS represents a suitable alternative to other standard methods like liquid chromatography (Table 2).

Table 2. Time to result overview for the different sugars commonly analyzed in juices.

Parameter Method Time to result
Glucose, Fructose, Sucrose Ion chromatography ∼5 min (preparation) + ∼40 min (IC)
Brix Refractometer 1 min
Liên hệ

CÔNG TY TNHH METROHM VIỆT NAM

Tòa nhà Park IX, số 08 Đường Phan Đình Giót, Phường 2, Quận Tân Bình
Thành phố Hồ Chí Minh

Liên hệ

Internal reference: AW NIR CH-0071-042023