CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: NIR Spectroscopy and chemometrics for composition control of alternative protein flours, concentrates and isolates

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/Cotutor: ACHAERANDIO PUENTE, MARIA ISABEL

Departament: DEAB

Títol: NIR Spectroscopy and chemometrics for composition control of alternative protein flours, concentrates and isolates

Data inici oferta: 24-01-2023      Data finalització oferta: 24-09-2023

Estudis d'assignació del projecte:
    MU MKET4FOOD+BIO
    MU TECH4AGRI+FOOD

Lloc de realització:


En empresa (cal signar un conveni de cooperació)

        Tutor Extern: Elena Fudallosa
        Institució/Empresa: IRTA-Institut de Recerca en Tecnologies

Segon tutor extern: Jordi Cruz Sánchez

Paraules clau:
Low-cost spectrometers, insect flour, buckwheat, wheat, lupin, fava bean, barley, gluten detection, PLS regression, moisture and protein contents.

Descripció del contingut i pla d'activitats:
En els últims anys, la preocupació per la contaminació i els efectes negatius sobre la salut resultants del consum de carns ha augmentat. Per aquest motiu, diferents productes d'alt contingut proteic s'han desenvolupat per substituir la carn. Normalment, aquests anàlegs càrnics estan composats de proteïna de soja, blat i altres llegums i cereals. No obstant, existeixen altres alternatives que són fonts viables de proteïna pel consum humà, com les farines d'insectes.
A més a més de aconseguir imitar el sabor de la carn, una de les preocupacions de l'industria és poder imitar la seva textura. Per fer-ho, s'introdueix una barreja de diferents matèries primeres en una extrusora que, mitjançant calor, pressió i humitat forma l'anàleg càrnic.
Per obtenir la textura desitjada en els anàlegs càrnics els paràmetres clau són la humitat i la quantitat de proteïna de les farines utilitzades en la seva confecció abans de l'entrada a l'extrusora. Els mètodes tradicionals per la determinació d'aquests paràmetres són lents i poc apropiats per una industria amb la necessitat de tècniques d'anàlisis ràpides. Una alternativa ràpida a aquests mètodes es l'espectroscòpia en infraroig proper.
En aquest treball, s'explorarà l'ús de l'espectroscòpia en infraroig proper, amb el anàlisis de dades multivariable per predir la quantitat d'humitat i proteïna a partir de mostres de unes barreges de diferents farines. Es construiran models de calibratge multivariables a partir dels espectres NIR de les mostres preparades, i s'intentarà que aquests models tinguin una bona capacitat predictiva.

Overview (resum en anglès): Concerns about contamination and the negative effects on human health caused by meat consumption have increased. For this reason, an alternative array of products with a high protein content have been developed to substitute meat. An example of these products are the meat analogues, made using alternative protein powders.
In this work, the use of near infrared spectroscopy (NIRS) alongside the multivariate analysis of the data obtained is explored to determine the water and proteins contents from mixtures of different alternative protein powders. Also, the presence of insect in wheat flour and gluten detection is assessed. A benchtop and a low-cost handheld instrument were used to assess the quality of these spectrometers to study moisture and protein contents. The design of the experiments performed aimed to create the experimental conditions necessary to study the moisture and protein contents of the different array of protein powders blended with each other as well as the presence of insect protein and gluten. Partial Least Square Regression was used to create the predictive models for moisture, protein and insect flour contents in blended protein powders whereas Partial Least Square with Discriminant Analysis was used for gluten detection.
The best results for protein and moisture contents prediction were the ones obtained using the benchtop spectrometer when measured directly on protein powders, with a RSEP of 4.48 % and 1.65%, respectively. The low-cost spectrometer also demonstrated to be an alternative since its performances were similar to the ones obtained with the benchtop spectrometer. All the models for benchtop and low-cost spectrometers obtained high RER values indicating that they are excellent, successful and moderately successful models. The models developed could also identify most of the samples that contained gluten and quantify the content of insect flour in wheat isolate protein powders. It can be concluded that NIR spectroscopy together with chemometrics are useful tools for quality control and food fraud detection in alternative protein powders.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC