Sia la spettroscopia FT-MIR che quella NIR sono state applicate ad una vasta gamma di prodotti alimentari per ottenere, tramite l’analisi multivariata, informazioni qualitative e/o quantitative dei loro componenti. Entrambe le spettroscopie presentano numerosi vantaggi quali l’alta precisione, la rapidità di misura ed i bassi costi, ma la spettroscopia FT-MIR ha – rispetto alla NIR – una sensibilità maggiore, permettendo di quantificare analiti presenti in basse concentrazioni. Lo svantaggio è invece dato dal fatto che, contrariamente al vicino infrarosso, il medio infrarosso presenta anche bande di assorbimento dell’acqua che risultano essere problematiche per l’analisi alimentare. Si ovvia a questo problema valutando comparativamente lo spettro del campione in relazione a quello dell’acqua, assunto quindi come bianco. Gli spettrometri FT-MIR permettono inoltre una maggiore trasferibilità della calibrazioni da strumento a strumento rispetto agli spettrometri NIR [Kondepati, 2008].
Gli obiettivi raggiunti in campo alimentare utilizzando la spettroscopia sia FT-MIR che NIR sono molteplici: determinazione dell’origine geografica, discriminazione delle specie, individuazione di adulterazioni, controllo della qualità alimentare, quantificazione di componenti chimiche, monitoraggio di processo, etc.
Da circa due decenni le pubblicazioni scientifiche inerenti analisi di alimenti mediante metodi spettroscopici aspecifici sono in costante crescita, al pari della tipologia di matrice alimentare considerata. Le matrici solide devono essere omogeneizzate o devono subire un processo di estrazione mentre quelle liquide o semiliquide possono essere analizzate senza alcun tipo di preparazione del campione, se non il mantenimento della temperatura costante [Van de Voort, 1992] [Reid, 2006] [Luykx, 2008] [Fagan, 2008] [Abbas, 2012].
Marco Caredda. Messa a punto e validazione di metodi analitici aspecifici online impieganti strumentazione a Trasformata di Fourier per la determinazione di macro e microanaliti in latte ovino. Tesi di dottorato in Scienze chimiche, Ciclo XXVI, Università degli studi di Sassari.
L’autenticazione dell’origine di un alimento stabilisce se un campione appartiene o meno ad un’origine predefinita (geografica, temporale o di specie animale) e può essere utilizzata per i controlli di qualità ed autenticità. Il metodo, che si basa sullo sviluppo di un metodo chemiometrico di classificazione che utilizza parte o la totalità dello spettro infrarosso dell’alimento, è stato applicato a numerose matrici. Per quanto riguarda l’utilizzo del medio infrarosso, tra i numerosi lavori sono presenti studi sul vino, discriminato sia per zona geografica che per periodo di produzione [Picque, 2005], sui formaggi, discriminandone l’area di produzione per diverse varietà [Pillonel, 2003] [Karoui, 2005], sull’olio d’oliva, discriminato sulla base dell’origine geografica [Casale, 2010] e sul miele, discriminato per origine botanica [Ruoff, 2006]. In studi sulle carni [Al-Jowder, 1997] e sul latte scremato [Pappas, 2008] è stata invece discriminata l’origine della specie animale. Esempi dell’utilizzo del vicino infrarosso sono dati da studi sull’olio d’oliva, discriminato per origine geografica [Galtier, 2007] [Casale, 2008], sul miele, discriminato per origine geografica [Woodcock, 2007], sul vino bianco, anch’esso discriminato per origine geografica [Cozzolino, 2003] e sul tè, discriminato per varietà [He, 2007].
Numerosi sono gli studi sull’individuazione di adulterazioni che utilizzano porzioni infrarosse dello spettro elettromagnetico: per quanto riguarda il MIR, per esempio, è stato possibile individuare campioni di succo di mela adulterato con sciroppi di barbabietola e di canna [Sivakesava, 2001], dimostrare la capacità di classificare i succhi di mela sulla base della percentuale di succo di mela puro presente [Gomez-Carracedo, 2004], discriminare campioni di miele da campioni di miele adulterato con soluzioni di zucchero al 14% p/p [Kelly, 2004] e rilevare adulterazioni in campioni di olio di oliva [Marigheto, 1998]. Il NIR è stato utilizzato in Cina per rilevare latte in polvere adulterato con melammina, dopo un fatto di cronaca del 2008 che ha portato al ricovero di numerosi bambini [Dong, 2009] [Yuan, 2009], per discriminare l’olio di oliva adulterato con olio di soia, quantificandone anche il contenuto [Downey, 2002] e per discriminare il miele adulterato con fruttosio e glucosio [Downey, 2003].
In diversi studi, è stato possibile abbinare la spettroscopia infrarossa al monitoraggio di processo ed allo studio della shelf life di un prodotto. Esempi con l’utilizzo del MIR sono dati da lavori riguardo la fermentazione dei vini studiata in base al contenuto di zucchero, etanolo, glicerolo e composti fenolici [Di Egidio, 2010], riguardo la shelf life dei formaggi [Cattaneo, 2005] e riguardo la classificazione dei mosti di uva bianca nel processo di produzione del vino [Roussel, 2003]. Tra gli esempi di utilizzo del NIR sono presenti studi in cui si effettua la valutazione del malto tramite quantificazione dell’umidità e dell’azoto
Marco Caredda. Messa a punto e validazione di metodi analitici aspecifici online impieganti strumentazione a Trasformata di Fourier per la determinazione di macro e microanaliti in latte ovino. Tesi di dottorato in Scienze chimiche, Ciclo XXVI, Università degli studi di Sassari.
totale nei processi di produzione della birra [Sileoni, 2010], la classificazione dei formaggi in base alla maturazione [Frankhuizen, 1992] e la valutazione della degradazione dell’olio di frittura [Ng, 2007].
La spettroscopia infrarossa è stata poi utilizzata, attraverso la costruzione di un modello predittivo, per la quantificazione di componenti di diversi alimenti. Esempi per il MIR sono dati dalla predizione dei saccaridi presenti nel miele [Tewari, 2004], degli acidi grassi del tessuto adiposo dei maiali (previa estrazione) [Ripoche, 2001], del contenuto di isomeri
cis e trans degli acidi grassi nell’olio di oliva [Van de Voort, 1995], degli acidi grassi
volatili contenuti nel formaggio svizzero [Koca, 2007] e del contenuto alcolico e di altri parametri per diversi marchi di birra belga [Polshin, 2011]. Per il NIR, esempi sono dati dalla quantificazione delle proteine e del grasso totali nella carne di manzo [Isaksson, 1996] [TØgersen, 2003], del contenuto di zucchero in frutti come le pesche ed i mandarini [Kawano, 1992] [Kawano, 1993], del contenuto totale di fenoli e flavonoidi nei chicchi di riso [Zhang, 2008] e del contenuto di polifenoli, del grado alcolico ed altri parametri nel vino [Urbano Cuadrado, 2005].