apresentação de artigo sobre uso de nirs para determinação de gordura e proteína utilizando...

Aline Garus Saint Clair ColimoAndrey Martinez Rebelo

Dados fornecidos pelos professores Dra. Noemi Nagata e Dr. Patrício Guillermo Peralta Zamorra

2011/02

Projeto apresentado na disciplina:

CQ 821 - Calibração Multivariada em Química Analítica

APLICAÇÃO DO MÉTODO DE CALIBRAÇÃO MULTIVARIADA PARA CARACTERIZAÇÃO DE RICOTA POR

INFRAVERMELHO

Origem da RicotaCaracterística desse queijo (gordura e

proteína)Regulamentação x legislaçãoParâmetros de interesseTipos de controle empregados atualmente

INTRODUÇÃO

Desenvolver modelo de calibração multivariada associada a técnica de espectroscopia por

reflectância difusa no infravermelho em função da concentração de proteínas e gorduras

presentes na ricota e avaliar a possibilidade de previsão de um modelo com validação

externos.

OBJETIVO

PROTEÍNA GORDURA

NIRS 1100 – 2500 nm

Chagas, 2006.

RESULTADOS

Comprimento de onda (nm)

C-H

Ác. Graxos

NH2NH

2

PROCESSAMENTO E TRATAMENTO DOS DADOS TESTADOS

DADOS CENTRADO NA MÉDIA (DCM)

PRIMEIRA DERIVADA (1aDR)

CORREÇÃO DO ESPALHAMENTO MULTIPLICATIVO (MSC)

DETREND

PCA

MSC

MSC + 1DR

DETREND

Barnes et al., 1989.Murray et al. 2001.

DETREND + MSC

Loadings: Detrend + MSC

Ác. graxosC-H

NH2

MODELO DE CALIBRAÇÃO

PROCESSAMENTO E TRATAMENTO DOS DADOS TESTADOS

DADOS CENTRADOS NA MÉDIA (DCM)

PRIMEIRA DERIVADA (1aDR)

CORREÇÃO DO ESPALHAMENTO MULTIPLICATIVO (MSC)

DETREND

PLS

GRÁFICOS DE RMSECV MSC+1aDR

GRÁFICOS DE RMSECV DETREND

GRÁFICOS DE RMSECV DETREND + MSC

Pré-processamentotransformação

VLs % SECV RCAL RCV

DCM >20 FALTA X

MSC 3 96,83 2,262 0,928 0,904

4 97,79 2,1525 0,936 0,914

5 98,60 2,0127 0,956 0,926

MSC+1aDR 5 99,12 1,8451 0,976 0,937

6 99,47 1,8903 0,978 0,934

Detrend 4 98,71 1,6325 0,966 0,951

5 98,85 1,7556 0,967 0,944

6 98,99 1,6856 0,970 0,948

Detrend + MSC 4 98,65 1,7788 0,960 0,942

5 98,79 1,8501 0,967 0,941

6 98,97 1,7866 0,968 0,942

GORDURA

PROTEÍNAPré-processamento

transformaçãoVLs % RMSECV RCAL RCV

DCM >20

FALTA X

MSC 5 98,60

1,6685 0,891 0,828

6 98,78

1,6747 0,891 0,827

Detrend 4 98,71

1,6566 0,878 0,829

5 98,85

1,7064 0,902 0,822

6 98,99

1,5884 0,919 0,846

Detrend + MSC 4 98,65

1,5952 0,888 0,842

5 98,79

1,6457 0,890 0,832

6 99,99

1,581 0,922 0,849

VALIDAÇÃO EXTERNA ESPECTROS COM MSC + 1 DR

Concentração real

5VLs 6VLs

Concentração prevista

ERRO RELATIVO

Concentração prevista

ERRO RELATIVO

Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína

12.76 13.46 13.0837 11.8672 2.536834 11.83358 12.9645 11.4651 1.602665 14.821

14.15 13.12 13.7997 12.8543 2.475618 2.025152 13.7197 12.5845 3.040989 4.08155

8.83 15.14 10.8988 15.2335 23.42922 0.617569 11.2976 16.5781 27.94564 9.49868

14.67 9.71 14.9661 9.8607 2.018405 1.552008 15.0503 10.1443 2.592365 4.47271

8.29 10.05 8.827 13.2412 6.477684 31.75323 8.7717 13.0547 5.810615 29.8975

RVAL 0,9312

RVAL 0,4620

7.387552 9.556309RVAL 0,8840

RVAL 0,754

8.198455 12.5543

VALIDAÇÃO EXTERNA ESPECTROS COM DETREND

Concentração real

5 VLs 6 VLs

Concentração prevista

ERRO RELATIVO

Concentração prevista

ERRO RELATIVO

Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína

12.76 13.46 13.0975 13.5708 2.644984 0.82318 13.1386 13.5213 2.967085 0.45542

14.15 13.12 12.7953 12.8856 9.573852 1.786585 13.0866 12.5339 7.515194 4.46723

8.83 15.14 11.3224 12.7464 28.2265 15.80978 9.3087 15.1782 5.421291 0.25231

14.67 9.71 16.0745 9.2504 9.57396 4.733265 16.5787 8.6415 13.01091 11.0041

8.29 10.05 9.9413 10.4928 19.91918 4.40597 8.942 11.6996 7.864897 16.4139

RVAL 0,7674

RVAL 0,7874

13.9877 5.511755RVAL 0,8879

RVAL 0,8244

7.355875 6.5186

VALIDAÇÃO EXTERNA ESPECTROS COM DETREND + MSC

Concentração real

4VLs 5VLs

Concentração prevista

ERRO RELATIVO

Concentração prevista

ERRO RELATIVO

Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína

12,76 13,46 12,94 13,23 1,43 1,65 12,85 13,22 0,73 1,76

14,15 13,12 14,08 12,65 0,42 3,52 14,19 12,59 0,34 4,00

8,83 15,14 7,73 15,72 12,39 3,85 8,75 15,43 0,86 1,92

14,67 9,71 15,35 9,46 4,64 2,55 14,64 9,74 0,17 0,36

8,29 10,05 8,67 11,99 4,59 19,40 8,69 11,95 4,87 18,98

RVAL 0,9686

RVAL 0,8229

4,69 6,19RVAL 0,9967

RVAL 0,8357

1,39 5,40

VALOR PREVISTO X VALOR REALGordura

VALOR PREVISTO X VALOR REALProteína

NH2

C-H Ác. graxos

Faltou loadings + comprimento de onda

RESÍDUO STUDENT E LEVERAGEGordura

RESÍDUO STUDENT E LEVERAGEProteína

VALIDAÇÃO EXTERNA ESPECTROS COM DETREND + MSC

Concentração real4VLs sem amostras 26 e 27

Concentração prevista ERRO RELATIVO

Gordura Proteína Gordura Proteína Gordura Proteína

12,76 13,46 12,89 13,07 1,02 2,90

14,15 13,12 14,28 12,49 0,92 4,78

8,83 15,14 8,37 15,09 5,21 0,35

14,67 9,71 14,87 10,09 1,35 3,90

8,29 10,05 8,50 12,03 2,57 19,67

RVAL 0,9938

RVAL 0,8219 2,21 6,32

CONCLUSÃO

BARNES, R.J.; DHANOA, M.S.; LISTER, S.J.. Standard normal variate transformation and detrending of near-infrared diffuse reflectance spectra. Appl. Spectrosc.,  v. 43, p. 772–777, 1989.

MURRAY, I.; AUCOTT, L.S.; PIKE I.H.. Use of discriminant analysis on visible and near infrared reflectance spectra to detect adulteration of fishmeal with meat and bone meal. J. Near Infrared Spectrosc. v. 9, p. 297-311, 2001.

DEAVILLE, E.R.; FLINN, P.C.. Near infrared (NIR) spectroscopy: an alternative approach for the estimation of forage quality and voluntary intake, D.I. Givens, E. Owen, R.F.E. Axford, H.M. Omedi, Editors , Forage Evaluation in Ruminant Nutrition, CABI Publishing, Wallingford, UK, p. 301–320, 2000.

CHAGAS, I.P. Desenvolvimento de um Fotômetro Portátil NIR Para Determinação do Teor de Água no Álcool Combustível e do Teor de Etanol na Gasolina. Campinas: Unicamp, 2006. 151 p. Tese (Doutorado) – Programa de pós-graduação em Química, Instituto de Química/Universidade Estadual deQuímica, Campinas, 2006

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

LES MANGEURS DE RICOTTA – 1580 Vincenzo Campi (Crémone 1536 - 1591)Musée des Beaux - Arts de Lyon - França

...xxλλx known,2known,122

ref

Extended MSC

eb...λλxx1x 22refrefraw

refraw xx 1

Slope & Intercept

eb

=Basic MSC

=Detrend

Wavelengthcorrection

Known spectra

1. H. Martens, E. Stark (1991): Extended multiplicative signal correction and spectral interference subtraction: new preprocessing methods for near infrared spectroscopy, Journal of Pharmaceutical and Biomedicinal Analysis, 9, 625-635

2,

2,21,1,

2

4

ref

refrefref

b

bbb λ

new

xx

Extended MSC

bλλ1xx rawλ2

1,refbλ

new

xx

eb...λλxx1x 22refrefraw

Calculated

The correction

Step 1:

Step 2:

1. H. Martens, E. Stark (1991): Extended multiplicative signal correction and spectral interference subtraction: new preprocessing methods for near infrared spectroscopy, Journal of Pharmaceutical and Biomedicinal Analysis, 9, 625-635

Extended MSCSummary

ebλλλxx1x 322refrefraw X X

ebλλx1x 2refraw

ebxx refraw 1

ebλλ1x 2raw

1.Parameter setting

2.Parameter setting

3.Paraemter setting

MSC

Detrend