Determinação dos perfis químicos e avaliação de blends de cafés arábica e conilon por SHS-GC-MS, FTIR e quimiometria

dc.contributor.advisor1Castro, Eustaquio Vinicius Ribeiro de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7888-8076
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1055263403980509
dc.contributor.authorLyrio, Marcos Valério Vieira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-2053-2173
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8572054381989391
dc.contributor.referee1Filgueiras, Paulo Roberto
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000326171601
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1907915547207861
dc.contributor.referee2Souza, Lindamara Maria de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-0514-9133
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6194660060650807
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:20Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:20Z
dc.date.issued2023-02-16
dc.description.abstractConsidering the great economic importance of Coffea arabica (arabica) associated with the lower production cost of Coffea canephora (conilon), blends of these coffees are commercially available to reduce costs and combine their unique sensory attributes of each species. Thus, the development of blend evaluation methods is important to guarantee the quality and authenticity of commercialized coffees. This work proposes to develop a chromatographic method based on the evaluation of volatile compounds using static headspace extraction and analysis by gas chromatography coupled to mass spectrometry (SHS-GC-MS), in addition to using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and chemometric tools in the evaluation of chemical profiles and quantification of arabica and conilon blends. In the study of blends, the integration of peaks was performed in the total ion chromatogram (TIC) and the extracted ion chromatogram (EIC), aiming to evaluate the analytical performance of the built models and compare the two types of integration. The models optimized by partial least squares (PLS) with UVE variable selection and chromatographic data (TIC and EIC) obtained similar accuracies according to the randomized test, with values of prediction errors between 3.3%–4.7% and R2p > 0.98. There was no difference between the univariate models for TIC and EIC, but the FTIR model performed worse than the GC-MS. Multivariate and univariate models based on chromatographic data showed similar performance. For the classification models, the FTIR, TIC, and EIC data showed accuracies between 96-100% and error rates from 0% to 5%. The application of multivariate and univariate analysis combined with chromatographic and spectroscopic data allows the investigation of coffee blends and the determination of their authenticity. Regarding the detailed chemical profiles of the species, 97 compounds were identified, divided into 17 chemical classes, 69 of which are statistically different between species in terms of relative abundance. Conilon coffee has a greater abundance of anhydrides, furans, alcohols, phenols, xanthines, esters, thiazoles, pyrazines, pyrimidines, thiophenes, pyrroles, and pyridines, while arabica is more abundant in the classes of carboxylic acids, ketones, pyranones, and furanones. The main discriminating classes between the species were carboxylic acids, phenols, and furans, while the main compounds were furfuryl alcohol, acetic acid, 4-vinylguaiacol, N-acetyl-4(H)-pyridine and N-furfurylpyrrole.
dc.description.resumoConsiderando a grande importância econômica do Coffea arabica (arábica) associada ao menor custo de produção do Coffea canephora (conilon), blends desses cafés estão disponíveis comercialmente visando reduzir custos e combinar atributos sensoriais únicos de cada espécie. Assim, o desenvolvimento de métodos de avaliação de blends são importantes para se garantir a qualidade e a autenticidade dos cafés comercializados. Este trabalho se propõe a desenvolver um método cromatográfico baseado na avaliação de compostos voláteis utilizando extração por headspace estático e análise por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (SHS-GC-MS), além de utilizar a espectroscopia na região do infravermelho médio por transformada de Fourier (FTIR) e ferramentas quimiométricas na avaliação de perfis químicos e quantificação de blends de arábica e conilon. No estudo dos blends, a integração dos picos foi realizada no cromatograma de íons totais (TIC) e no cromatograma de íons extraídos (EIC), visando avaliar o desempenho analítico dos modelos construídos e comparar os dois tipos de integração. Os modelos otimizados por mínimos quadrados parciais (PLS) com seleção de variáveis UVE e dados cromatográficos (TIC e EIC) obtiveram exatidões semelhantes de acordo com o teste randomizado, com valores de erros de previsão entre 3,3%–4,7% e R2p > 0,98. Não houve diferença entre os modelos univariados para TIC e EIC, mas o modelo FTIR apresentou desempenho inferior ao GC-MS. Os modelos multivariados e univariados baseados em dados cromatográficos apresentaram desempenho semelhantes. Para os modelos de classificação, os dados FTIR, TIC e EIC apresentaram exatidões entre 96-100% e taxas de erro de 0% a 5%. A aplicação de análise multivariada e univariada combinada com dados cromatográficos e espectroscópicos permite a investigação de blends de café e a determinação da sua autenticidade. Em relação aos perfis químicos detalhados das espécies, foram identificados 97 compostos, divididos em 17 classes químicas, sendo que 69 deles são estatisticamente diferentes entre as espécies em termos de abundância relativa. O café conilon apresenta maior abundância de anidridos, furanos, álcoois, fenóis, xantinas, ésteres, tiazóis, pirazinas, pirimidinas, tiofenos, pirróis e piridinas, enquanto o arábica é mais abundante nas classes dos ácidos carboxílicos, cetonas, piranonas e furanonas. As principais classes discriminantes entre as espécies foram os ácidos carboxílicos, fenóis e furanos, já os principais compostos foram o álcool furfurílico, ácido acético, 4-vinilguaiacol, N-acetil-4(H)-piridina e N-furfurilpirrol.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16694
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectCromatografia gasosa
dc.subjectSeleção de variáveis
dc.subjectPerfil químico
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleDeterminação dos perfis químicos e avaliação de blends de cafés arábica e conilon por SHS-GC-MS, FTIR e quimiometria
dc.title.alternativeDetermination of chemical profiles and blends assessment of arabica and conilon coffee by SHS-GC-MS, FTIR, and chemometrics
dc.typemasterThesis

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