Quimiometría descubre la calidad de alimentos

La quimiometría busca extraer la información más útil de las variables a través de procedimientos matemáticos y estadísticos, afirmó la doctora Guadalupe Pérez Caballero

La quimiometría es una herramienta cuya aplicación en la química analítica va desde la determinación simultánea de varios compuestos en mezclas complejas hasta la detección de la adulteración, calidad y origen de productos como alimentos o bebidas, afirmó la doctora María Guadalupe Pérez Caballero, académica de la Facultad de Estudios Superiores Cuauitlán (FESC).

Los académicos Svante Wold (Suecia) y Bruce Kowalski (Estados Unidos) utilizaron por primera vez el término de quimiometría en 1975 con la finalidad de definir la aplicación de métodos estadísticos y matemáticos para resolver los problemas químicos con el objetivo de extraer la máxima y más útil información de las variables, señaló la doctora en ciencias.

Agregó que las universidades mexicanas con licenciaturas en química presentan un rezago frente a las naciones europeas y otras de primer mundo debido a que sus planes de estudio, en general, no contemplan contenidos de quimiometría, una herramienta invaluable y de gran aplicación tanto en investigación como en la industria. La docente comunicó que los equipos analíticos modernos cuentan con software especializado en herramientas quimiométricas, sin embargo, los químicos recién egresados frecuentemente desconocen su uso y aplicación.

Recordó que uno de los retos de la química analítica es el análisis de muestras complejas conformadas por compuestos con propiedades químicas muy similares y de baja concentración. Para el estudio de este tipo de muestras, trabajar con calibración univariante obtiene información limitada, porque comúnmente sólo es posible determinar un sólo componente a la vez y además se requiere eliminar las interferencias previamente, incrementando el tiempo de análisis, advirtió la doctora Guadalupe Pérez.

Por el contrario, la calibración multivariante como Mínimos Cuadrados Parciales (PLS, por sus siglas en inglés) brinda la posibilidad de cuantificar varios compuestos a la vez –incluso si están contenidos en una muestra compleja–, reduciendo así el tiempo de análisis, aseguró.

Además, la académica de la sección de química analítica informó que existen otras herramientas de reconocimiento de pautas que permiten revelar ciertas tendencias en un conjunto de muestras como el Análisis de Componentes Principales (PCA, por sus siglas en inglés), cuya principal ventaja  es reducir la dimensionalidad de las variables sin perder información relevante.

En las representaciones gráficas de PCA, se pueden identificar agrupaciones de muestras en un espacio de pocas dimensiones. A partir de este análisis es posible realizar una clasificación o diferenciación de las muestras cuya interpretación podría depender de diferentes factores de acuerdo con la naturaleza misma de las muestras (origen, calidad, adulteración, etc.) anunció.

Otra herramienta exploratoria del mismo tipo que PCA, es Análisis Clúster (CA, por sus siglas en inglés) usada para identificar relaciones entre las muestras, comunicó la doctora Guadalupe Pérez. En este estudio, la similitud entre las muestras se visualiza a través de un dendograma con respecto a su distancia  –a menor proximidad, mayor semejanza–, precisó.

Relató que durante su estancia sabática en la Universidad de Coruña en 2008 –bajo la supervisión del doctor José Manuel Andrade Garda, reconocida autoridad en métodos multivariantes– utilizó las técnicas quimiométricas PCA y CA en combinación con las espectroscopias de infrarrojo (NIR y MIR) para diferenciar, identificar y monitorear derrames de petróleo accidentales o intencionales en una zona de tránsito de buques cargueros de diferentes nacionalidades.

Para esta investigación se estudiaron cuatro crudos –Brent, Ashtart, Sahara Blend, Maya y dos combustibles IFO 380 y Prestige. De cada tipo de hidrocarburo, se analizaron 16 muestras, todas con un tiempo de envejecimiento diferente –edad medida desde su derrame hasta la toma de la muestra.

Figura 1

Mediante los análisis del PCA fue posible separar los hidrocarburos en pesados y ligeros (Figura 1). Por ejemplo, el PCA de los hidrocarburos ligeros realizó la diferenciación del Sahara, del Brent y del Ashtart; asimismo, ordenó las muestras correspondientes de acuerdo a su tiempo de envejecimiento (Figura2). Finalmente, en el CA de los hidrocarburos ligeros se observa la separación de los tres tipos de hidrocarburos, confirmando los resultados de obtenidos por PCA (Figura3).

Figura 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 3

 

“Hoy en día, los derrames son de gran preocupación a nivel mundial, por lo que estás técnicas son invaluables para su control”, expresó la académica en la ponencia Aplicaciones auimiométricas (PCA, CA, PLS) en química analítica.

 Analizan tequilas en la FESC

Como investigadora del laboratorio de Fisicoquímica Analítica de la Unidad de Investigación Multidisciplinaria, la doctora Guadalupe Pérez realizó un estudio de clasificación de tequilas 100% agave de acuerdo a su clase y tiempo de reposo (blancos, añejos y reposados) mediante la combinación de la espectrofotometría Ultravioleta Visible (UV-Vis) y las técnicas PCA y CA con la finalidad de verificar que la clase de los tequilas corresponda a la que ostentan en su etiqueta.

Explicó que la calidad en estas bebidas depende del tipo de agave, su proceso de elaboración y del tiempo de reposo en las barricas. Actualmente, las adulteraciones en los tequilas son más frecuentes por el incremento de la demanda en el mercado a nivel internacional, elevando así su valor comercial.Este tipo de análisis permite descubrir la calidad y adulteración de los tequilas o de cualquier otro producto, afirmó.

Específicamente, los PCA realizados sobre los espectros UV-Vis revelaron una clara diferenciación entre los tequilas de acuerdo a su clase.La representación gráfica de PCA indicó una separación de las tres clases de tequila, en donde la complejidad química está relacionada con la dispersión de cada grupo, la cual va en aumento de acuerdo con el tiempo de reposo. Por consiguiente, los blancos fueron los más compactos, mientras los añejos mostraron mayor dispersión, manifestó la académica.

Los cálculos quimiométricos pueden realizarse en una gran diversidad de programas, no obstante, advirtió, la responsabilidad de la interpretación y la aplicación adecuada de los resultados corresponde al químico.

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  1. very good


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