NIR and Raman Applications for Olive Oil
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Aplicaciones NIR y Raman para el aceite de oliva Antonio Martínez Proprietary & Confidential The world leader in serving science La espectroscopia molecular y el aceite de oliva • Espectroscopia UV-VIS Determinación de los valores de delta K • Espectroscopia NIR Determinación cuantitativa de distintos parámetros Determinación de adulteraciones • Espectroscopia Raman Nuevas aplicaciones para la determinación de PAH 2 Proprietary & Confidential Nuestras soluciones en espectroscopia UV-VIS 3 Proprietary & Confidential Lo que la normativa EEC 2568/91 requiere • Una solucion al 1% w/v de aceite en iso-octano o c-hexano. La concentración exacta debe de conocerse para los calculos posteriores. • Medida de absorbancia a: • 232 nm (K232) • 270 nm o determinar experimentalmente la absorbancia del máximo cerca de 270 nm • La absorbancia 4 nm por debajo y 4 nm por encima del la medida realizada a 270 nm • La Absorbancia se modifica mediante la concentración real para determinar el valor especifico de extinción. Eλ Kλ = c ⋅s 4 Proprietary & Confidential ΔK = K m − K m-4 + K m + 4 2 El valor de ∆K . Clasificación del aceite 5 K232 K270 ∆K Virgen extra ≤ 2.50 ≤ 0.22 ≤ 0.01 Virgen ≤ 2.60 ≤ 0.25 ≤ 0.01 Aceite de Oliva refinado none ≤ 1.10 ≤ 0.16 Proprietary & Confidential Una solución a medida • Thermo Scientific ofrece un paquete con todo lo necesario 6 • Thermo Scientific™ GENESYS 10S UV-Vis PN 840-209700 • Thermo Scientific™ VISIONlite™ software PN 834-091300 • Olive Oil method Pack PN 869-128500 • Cubetas de cuarzo de 10 mm PN 268-808900 Proprietary & Confidential Paso previo – Toma de datos 7 Proprietary & Confidential Paso 2 – Introducir la concentración 8 Proprietary & Confidential The Interface 3 - Resultados 9 Proprietary & Confidential Nuestras soluciones en espectroscopia NIR • NIR: Vibraciones de sobretonos y combinación 12820 – 4000 cm-1 780 – 2500 nm • MIR: Vibraciones fundamentales 4000 – 400 cm-1 2500 – 25000 nm • FIR: Vibraciones estructura 400 – 20 cm-1 25000 - 500000 nm 10 Proprietary & Confidential El espectro NIR Vibraciones fundamentales 1.70 1.65 1.60 Vibraciones de combinación 1.55 1.50 1.45 1.40 Absorbance 1.35 1a Armonicos 1.30 1.25 1.20 1.15 1.10 2a Armonicos 1.05 1.00 3a Armonicos 0.95 0.90 0.85 0.80 10000 11 Proprietary & Confidential 9000 8000 7000 Wavenumbers (cm-1) 6000 5000 Thermo Scientific™ Antaris™ II FT-NIR Analyzer • Permite trabajar con 3 modos de trabajo simultaneamente • Comodo y flexible en el laboratorio • Seguro , robusto y practico en producción 12 Proprietary & Confidential Thermo Scientific™ Antaris™ II FT-NIR­ Modulo de transmisión • Adecuado para el analisis cualitativo y cuantitativo de muestras liquidas. • Posicionamiento automatico de la cubetas/viales • Background automatico • Control automatico de la temperatura ( Peltier) • Compatible con cubetas/viales 0.05 mm ­- 8 mm • Aplicación determinación cuantitativa de los principales parametros en aceite de oliva virgen extra 13 Proprietary & Confidential Thermo Scientific™ Antaris™ II FT-NIR ­ Modulo Fibra Optica • Adecuado para la identificación de solidos y liquidos (SabIR™) • La adquisión se inicia desde la sonda • Connexión SMA (permite cualquier sonda) • Background Automatico • Adaptadores para medir en transflectancia: muestras liquidas, con distintos pasos óptico • Aplicación: control de proceso. 14 Proprietary & Confidential Thermo Scientific™ Antaris™ II FT-NIR - Esfera integradora • Optica revestida en oro (Eficiencia > 99%) • Adquisición automática del background • Adaptadores para solidos de distintos tamaños • Permite analisis de muestras heterogeneas mediante rotación de la cubeta de muestreo • Thermo Scientific™ Antaris™ II FT-NIR VLS™ ⇒ para liquidos viscosos • Aplicación: determinación cuantitativa de la pasta de aceituna, hojas, suelos… 15 Proprietary & Confidential Aplicación cuantitativa Determinación cuantitativa de los principales parametros en aceite de oliva virgen extra 16 Proprietary & Confidential Analisis de muestras Condiciones experimentales • Thermo Scientific™ Antaris™ II FT-NIR: Modulo de transmisión • Rango espectral: 4000-10000 cm-1 • Control de temperatura en la cubeta a 35°C • Viales: Utilizamos viales de 8mm • Tiempo de adquisición 1 minuto (64 espectros - 4 cm-1) • La muestras se filtran previamente a su analisis • La tecnica es multiparametrica con un solo espectro – n parametros 17 Proprietary & Confidential Ejemplo de curva de calibración: Acidez - Peroxidos Acidez: Peroxidos: 18 Proprietary & Confidential 1.3 0.22 Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 0.22 1.3 Actual 2.9 0.07 Calculated Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 0.07 19 Actual Proprietary & Confidential 0.22 Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 0.07 0.21 K264 RMSEC: 0.0108 Bias: (-0.564e-3) Corr. Coeff.: 0.8916 9 factors used K268 RMSEC: 0.0129 Bias: (-0.678e-3) Corr. Coeff.: 0.8643 9 factors used 0.07 Calculated Calculated K232 RMSEC: 0.108 Bias: 0.00160 Corr. Coeff.: 0.8812 10 factors used Actual 0.22 K272 RMSEC: 0.00968 Bias: (-0.607e-3) Corr. Coeff.: 0.9235 9 factors used 0.06 Calculated 2.9 Ejemplo de curva de calibración: K2xx Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 0.06 Actual 0.21 Ejemplo de curva de calibración: Composición Acidica Ac. Palmitico Ac. Oleico Ac. Palmitoleico Ac. Linoleico 20 Proprietary & Confidential coloesterolo RMSEC: 0.0664 Corr. Coeff.: 0.9932 5 factors used Calculated 3 Ejemplo de curva de calibración: Colesterol - CERA 0.5 CEREC40+C42+C44+C46 Actual 32 Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 162 32 Actual 209 Calculated CERE C42+C44+C46 RMSEC: 1.62 Corr. Coeff.: 0.9975 8 factors used 18 Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 18 21 3.2 RMSEC: 1.05 Corr. Coeff.: 0.9995 9 factors used Calculated 209 1 Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore Proprietary & Confidential Actual 162 steroli totali RMSEC: 43.4 Bias: (0.172e-3) Corr. Coeff.: 0.9863 7 factors used 1089 Calculated 2252 Ejemplo de curva de calibración: Esteroles totales Calibration Validation Correction Cross-correction Ignore 1089 22 Proprietary & Confidential Actual 2252 Ejemplo de curva de calibración: 1,2 digliceridos- 1,3 digliceridos 1,2 digliceridi: 1,3 digliceridi: 23 Proprietary & Confidential Report analitico 24 Proprietary & Confidential Analisis cualitativo Determinación del origen del aceite y las posibles adulteraciones del mismo NIR Projection of the cases on the factor-plane ( 1 x 2) Cases with sum of cosine square >= 0.00 16 72 42 71 49 69 31 38 15 8 37 28 26 30 7 1 1 70 65 Factor 2: 14.93% 41 78 51 40 77 3 0 44 39 1 13 2 -2.10 -2.10 48 67 68 25 27 63 5245 43 20 56 14 4 24 76 59 46 54 50 57 60 66 58 -1 34 64 62 47 61 22 21 12 53 36 17 35 2318 5 19 PC3 32 74 73 75 55 -3.00 -3.00 79 80 81 6 -2 -3.50 -3.50 -3 30.0 30.0 -4 -3 -2 -1 0 Factor 1: 59.83% 25 Proprietary & Confidential 1 2 3 4 A PC2 25.0 25.0 -80.0 -80.0 -60.0 -60.0 -70.0 -70.0 PC1 Ventajas del NIR • Sin preparación de muestra • Sin reactivos • Posibilidad de utilizar fibra optica (analisis remoto) • No destructivo • Tecnica Multiparametrica • Rapidez ( 1 minuto) • No requiere personal cualificado para hacer los analisis 26 Proprietary & Confidential Determinacion mediante Raman de BHA en aceite de oliva 27 Proprietary & Confidential Determinacion mediante Raman de BHA en aceite de oliva OXIDACION DE LIPIDOS PERDIDA AROMAS DEGRADACION DE COMPONENTES OLORES NO DESEADOS 28 Proprietary & Confidential 28 Butylate Hydroxyanisole (BHA) ESTRATEGIA Adición de antioxidantes 29 Proprietary & Confidential 29 Legislacion LEGISLACION EUROPEA ACEITES COMESTIBLES 200 µg·g–1 (expressed on fat) 30 Proprietary & Confidential 30 Dificultades • Viscosidad y complejidad de las muestras de aceite • Consumo de tiempo y disolventes para el pretratamiento de las muestras • El Raman convencional no proporciona suficiente sensibilidad 31 Proprietary & Confidential 31 Substrato SERS “hecho en casa” Soda-lime glass Petri dish (60 mm Ø, 15 mm altura) Recubierto con plata SEM image (120,000X) of silver substrate 32 Proprietary & Confidential 32 Medida SERS DXR™ Raman microscope placa PETRI recubierta en plata circuito refrigerado aislado 33 Proprietary & Confidential 33 Resultados Pure olive oil SERS, –2 ºC 200 μg·g–1 BHA in olive oil SERS, –2 ºC 34 Proprietary & Confidential 34 Resultados BHA standard BHA in sunflower oil SERS, -2 ºC BHA in sunflower oil SERS, 25 ºC BHA in sunflower oil without SERS, -2 ºC 35 Proprietary & Confidential 35 Sumario • Factor de mejora (EF) > 115, dependiendo del tipo de aceite • Ventajas: Substrato de plata barato y fácilmente realizable por el usuario • Medida real de aceites sin manipulación alguna 36 Proprietary & Confidential 36 Preguntas 37 Proprietary & Confidential
