Εφαρμογή της τεχνικής της υπέρυθρης φασματοσκοπίας με ανάλυση κατά Fourier(FT-IR) για την εκτίμηση του τανικού περιεχομένου γιγάρτων σταφυλής των ποικιλιών Ξινόμαυροκαι Μαυροτράγανο

Abstract

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, πραγματοποιήθηκε εφαρμογή φασματοσκοπίας υπερύθρουμε ανάλυση κατά Fourier (FourierTransformInfraRedspectroscopy, FT-IR) και την τεχνική της διάχυτης ανάκλασης (DiffuseReflectanceFourierTransformedInfraredSpectroscopy – DRIFTS)σε συνδυασμό με χρήση της στατιστικής μεθόδου ανάλυσης πολλών μεταβλητών και της αρχής των ελαχίστων τετραγώνων (PartialLeastSquares – PLS) για την εκτίμηση του τανικού περιεχομένου γιγάρτων σταφυλής των ποικιλιών Ξινόμαυροκαι Μαυροτράγανο. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε συσχετισμός των φασμάτων από τα δείγματα των γιγάρτων, με τα αντίστοιχα αποτελέσματα από φασματοφωτομετρικές και χρωματογραφικές μεθόδους ανάλυσης. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν ήταν η συγκέντρωση συμπυκνωμένων τανινών, η συγκέντρωση στυφών τανινών, η περιεκτικότητα σε ολικές φαινόλες, το ποσοστό εστεροποίησης με γαλλικό οξύ (%G) και ο μέσος βαθμός πολυμερισμού (mDP). Με τη χρήση της στατιστικής μεθόδου PLS, καταστρώθηκαν τα μοντέλα συσχέτισης των φασμάτων με τα αποτελέσματα των αναλύσεων και μελετήθηκε ο συντελεστής συσχέτισης (R2) ώστε να εκτιμηθεί η γραμμικότητα των μοντέλων. Τα αποτελέσματα ήταν πολύ ικανοποιητικά, εμφανίζοντας υψηλές τιμές για το R2. Πιο αναλυτικά, για την ολική συγκέντρωση συμπυκνωμένων τανινών, επιλέχθηκε η φασματική περιοχή 1836-748cm-1 και με εφαρμογή της 1ηςπαραγώγου πήραμε R2=0,97. Για την συγκέντρωση των στυφών τανινών επιλέχθηκε η περιοχή 1820-1563cm-1 και με εφαρμογή της 2ης παραγώγου προέκυψε R2=0,97. Το μοντέλο για την περιεκτικότητα των ολικών φαινολών έδωσε R2=0,95. Σ’ αυτήν την περίπτωση επιλέχθηκαν δύο περιοχές: 1824-1417cm-1 και 907-743cm-1 με εφαρμογή και στις δύο της 2ης παραγώγου. Στο μοντέλο που καταστρώθηκε για το %G προέκυψεR2=0,98, με εφαρμογή της 2ης παραγώγου στην φασματική περιοχή 1813-607cm-1. Τέλος, ο mDP των τανινών έδωσε τα πιο ικανοποιητικά αποτελέσματα με R2=0,99, ενώ επιλέχθηκαν δύο περιοχές: 1832-1416cm-1 και 918-739cm-1 με εφαρμογή της 2ης παραγώγου. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα, διαπιστώνουμε ότι η τεχνική DRIFTS είναι μια γρήγορη, εύκολη και συνάμα αξιόπιστη μέθοδος ποσοτικού προσδιορισμού. Τα μοντέλα που καταστρώθηκαν είναι βελτιωμένα και πιο ολοκληρωμένα σε σχέση με αντίστοιχες μελέτες από τη διεθνή βιβλιογραφία. Καθίσταται λοιπόν αναγκαία η περεταίρω έρευνα για την κατασκευή μοντέλων που θα αφορούν σε πιο διευρυμένες παραμέτρους όπως περιεκτικότητες και σε άλλες χημικές ουσίες, αλλά και σε πιο διευρυμένα δείγματα (οίνοι, φλοιοί και άλλα μορφολογικά μέρη του φυτού της αμπέλου).

The aim of this study, was the application of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and the diffuse spectroscopic technique (Diffuse Reflectance Fourier Transformed Infrared Spectroscopy - DRIFTS) in conjunction with the use of chemometrics(Partial Least Squares - PLS) in order to estimate the tannic content of grape seeds of the Greek varieties Xinomavro and Mavrotragano. Specifically, a correlation of the samples’ spectras was held, with their corresponding results,due to spectrophotometric and chromatographic methods. The studied parameters were the concentration of condensed tannins, the concentration of astringent tannins, the total phenols content, the galloylation (% G) and the average degree of polymerization (mDP). By the use of PLS, correlation models were developed between the spectra and the analytical techniques. Due to these models, the coefficient correlation (R2) was studied, in order to estimate the linear correlation of the models. The results were sufficiently good, displaying high values of R2. More specifically, for the condensed tannins concentration model, the spectral region 1836-748cm-1was selected and with the application of the first derivative, the R2 was 0,97. The astringent tannins’ concentration model(chosen region 1820-1563cm-1 and application of second derivative)gavea R2of 0,97. The model for the total phenols content gave a R2of 0,95. In this case, two regions were selected (1824-1417cm-1 and 907-743cm-1) by applying second derivativeto both. The model developed for % G showed a R2 = 0,98, with application of the second derivative in the spectral region 1813-607cm-1. Finally, the mDP gave the most satisfactory results with a R2of 0,99 (chosen region: 1832-1416cm-1 and 918-739cm-1 and application of second derivative). Due to our results, we concluded that DRIFTS is a quick, easy and yet reliable method of quantification. The model developed to this studyare improved and more comprehensive compared with similar studies. As a consequence, there is necessity for further research, in order to construct models that will involve more extensive parameters and samples (wine, grape skins etc.).