Equipo investigador
Ana Soldado Cabezuelo SERIDA
Begoña de la Roza Delgado SERIDA
Adela Martínez Fernández SERIDA
Alejandro Argamentería Gutiérrez SERIDA
La implantación de un sensor NIRS portátil en las cooperativas y explotaciones agro-ganaderas, nos permite disponer de manera inmediata de toda la información relacionada con las materias primas y producciones forrajeras; ello contribuye a una mejora en el control de la calidad y trazabilidad de los alimentos y a la optimización de los racionamientos. Atendiendo a esta consideración, el presente proyecto de investigación ha permitido comenzar una nueva trayectoria investigadora en el SERIDA, aprovechando la experiencia adquirida en el marco de la espectroscopia NIRS at-line, y posibilitando su transferencia a los sensores NIRS portátiles.
Dado que el desarrollo de calibraciones NIRS estables y robustas implica un importante esfuerzo económico y requiere un periodo de tiempo prolongado, en este Proyecto se evaluó la posibilidad de transferir las ecuaciones NIRS desarrolladas en el equipo at-line de más amplio rango (Foss NIRSystems 6500; rango 400-2500nm) a los instrumentos portátiles disponibles: PhazirTM (rango 1595-2398) de Polychromix y Zeiss Corona 45 VisNIR1.7 (400-1712).
Determinación de micotoxinas en trigo
En la Tabla 1 se muestran los estadísticos de calibración obtenidos para la cuantificación de Ocratoxina y Zearalenona en trigo con los espectros recogidos en el equipo at-line con el rango completo y con el rango adaptado a la predicción de cada uno de los equipos portátiles.
Tabla 1.- Parámetros estadísticos de las calibraciones NIRS para la determinación de ocratoxina y zearalenona en trigo, obtenidos en equipamientos con diferentes rangos de longitudes de onda.
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Tratamiento |
Rango |
ETC |
R2 |
ETVC |
r2 |
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Ocratoxina |
0,0,1,1 |
400-2500 |
0,548 |
0,850 |
0,675 |
0,782 |
|
1,5,5,1 SNVD |
302-1712 |
0,836 |
0,888 |
1,676 |
0,563 |
|
|
1,5,5,1 SNVD |
1595-2398 |
0,639 |
0,825 |
0,801 |
0,725 |
|
|
Zearalenona |
1,5,5,1 SNVD |
400-2500 |
0,515 |
0,973 |
0,895 |
0,918 |
|
1,5,5,1 SNVD |
302-1712 |
0,773 |
0,944 |
1,622 |
0,750 |
|
|
1,5,5,1 SNVD |
1595-2398 |
1,540 |
0,785 |
1,986 |
0,954 |
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ETC: Error típico de calibración; R2 y r2: coeficientes de determinación de calibración y validación cruzada; ETCV: Error típico de validación cruzada |
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A la vista de los resultados, podemos afirmar que es posible desarrollar ecuaciones en el rango de los equipamientos portátiles, obteniendo estadísticos aceptables para la predicción de las dos micotoxinas evaluadas. Además, si bien los resultados sugieren que es más ventajoso utilizar el equipamiento portátil Phazir para el control de la contaminación micogénica en materias primas, se ha observado que el sistema de recogida de espectros de este instrumento posee una ventana óptica de un tamaño muy pequeño y que resulta inadecuado para el análisis de muestras de trigo, mostrando en la validación externa espectros muy ruidosos y variables.
Determinación de parámetros fermentativos en ensilados de hierba
Una vez constatado las limitaciones ópticas (tamaño de ventana) del Phazir como equipamiento NIRS portátil, se planteó la transferencia de ecuaciones NIRS para la determinación del valor fermentativo de los ensilados de hierba desde el equipo at-line Foss NIRSystems 6500 al portátil Zeiss Corona 45 VisNIR1.7.
Se evaluaron distintas estrategias de transferencia de las ecuaciones:
Los resultados obtenidos con ambas estrategias de transferencia se muestran en la Tabla 2. El incremento en la variabilidad espectral que lleva consigo la estrategia b da lugar a un ligero detrimento de los estadísticos de calibración (Error típico y coeficiente de determinación), si bien los valores obtenidos siguen siendo aceptables, con coeficientes de determinación de la calibración que van desde 0,97 para la materia seca a 0,58 para el ácido acético.
Tabla 2.- Parámetros estadísticos de calibraciones NIRS para la determinación del valor fermentativo en ensilados de hierba, evaluando dos estrategias para la transferencia de las ecuaciones desarrolladas en equipos at-line a equipos on-site.
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Calibración (N=240) |
Validación Externa (N=51) |
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R2 |
ETC |
r2 |
ETVC |
ETVC |
GH |
NH |
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Modelo de calibración (N=240). Opción a |
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pH |
0,87 |
0,220 |
0,82 |
0,257 |
0,776 |
5,29 |
3,35 |
|
MS (%) |
0,99 |
0,856 |
0,98 |
1,077 |
7,17 |
5,29 |
3,35 |
|
N-NH3 (mg/100ml) |
0,91 |
19,76 |
0,86 |
25,8 |
165,5 |
4,96 |
3,12 |
|
Ácido Láctico (g/100 ml) |
0,89 |
0,384 |
0,85 |
0,448 |
2,79 |
4,76 |
3,01 |
|
Ácido Acético (g/100 ml) |
0,74 |
0,168 |
0,63 |
0,203 |
1,00 |
4,76 |
3,01 |
|
Ácido Butírico (g/100 ml) |
0,85 |
0,189 |
0,80 |
0,221 |
1,63 |
4,79 |
3,04 |
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Modelo de calibración (N=240+40). Opción b |
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pH |
0,74 |
0,298 |
0,66 |
0,338 |
0,403 |
0,96 |
0,30 |
|
MS (%) |
0,97 |
1,56 |
0,96 |
1,74 |
3,80 |
0,96 |
0,30 |
|
N-NH3 (mg/100ml) |
0,84 |
23,9 |
0,78 |
28,5 |
33,9 |
0,75 |
0,23 |
|
Ácido Láctico (g/100 ml) |
0,80 |
0,461 |
0,75 |
0,508 |
0,893 |
0,71 |
0,19 |
|
Ácido Acético (g/100 ml) |
0,58 |
0,210 |
0,50 |
0,231 |
0,359 |
0,71 |
0,19 |
|
Ácido Butírico (g/100 ml) |
0,75 |
0,253 |
0,68 |
0,287 |
0,458 |
0,72 |
0,20 |
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MS: Materia Seca; N-NH3: Nitrógeno Amoniacal; ETC: Error típico de calibración; R2 y r2: coeficientes de determinación de calibración y validación cruzada; ETCV: Error típico de validación cruzada; GH y NH: Distancia de Mahalanobis Global y Vecinal. |
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En lo referente al proceso de transferencia, cabe señalar que los estadísticos de validación externa mostraron la eficacia de la estrategia b. Para todos los parámetros se obtuvieron estadísticos GH y NH inferiores a los valores críticos recomendables: 3 y 0,6 para GH y NH respectivamente.