Luis C

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ENSORIAL-

VOLÁTILES

Luis CUADROS RODRÍGUEZ

Unidad de Metrología y Cualimetría QuímicaDepartamento de Química AnalíticaUniversidad de Granada

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PROPUESTAS DE ACTUACIÓN FRENTE ANUEVOS RETOS DEL ANÁLISIS SENSORIAL

¿ES POSIBLE EMULAR LOS RESULTADOS DEUN PANEL MEDIANTE ANÁLISIS QUÍMICO?

19 SEPTIEMBRE 2017 (VER 1.0)

ÍNDICE

Método SENSORIAL

Método INSTRUMENTAL

Proyecto investigación

Descripción del método

Selección de datos

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VOLÁTILES

Conclusiones

Fundamentos clasificación

QUÉ ES EL MÉTODO «PANEL TEST»?

MÉTODO SENSORIAL

El COI declara que el método se desarrolla para evaluar las características organolépticas del aceite virgen de oliva y, en base a las intensidades percibidas de ciertos atributos, poder llevar a cabo una clasificación.

Por lo tanto:

Determinación de intensidades ?

Clasificación en categorías?

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Proyecto I

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QUÉ ES EL MÉTODO «PANEL TEST»?

El COI declara que el método se desarrolla para evaluar las características organolépticas del aceite virgen de oliva y, en base a las intensidadespercibidas de ciertos atributos, poder llevar a cabo una clasificación.

Por lo tanto:

Determinación de intensidades

Clasificación en categorías

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Proyecto I

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MÉTODO SENSORIAL

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CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN

La clasificación basada en la caracterización sensorial se fundamenta en dos objetivos:

asegurar que el aceite de oliva presenta el aroma a fruta, característico de cualquier zumo natural.

«FRUTADO» (atributo positivo)

detectar olores y/o sabores derivados de una incorrecta recolección, elaboración o conservación.

«DEFECTOS» (atributos negativos)

Ambos objetivos tienen una clara vocación de defensa del consumidor y, desde este punto de vista, su aplicación es absolutamente necesaria.

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CRITERIOS REGLAMENTARIOS

REGLAMENTO (CEE) 2568/91 (consol. dic 2016)

Categoría Intensidad del defecto más intenso

Intensidad del atributo «frutado»

VIRGEN EXTRA = 0 > 0

VIRGEN ≤ 3,5 (2,5 + 1,0) (*) > 0

LAMPANTE≤ 3,5 (2,5 + 1,0) (*) = 0> 3,5 (2,5 + 1,0) (*) –

* Los límites se han establecido teniendo en cuenta el error del método, por lo que son considerados como absolutos.

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CRITERIOS COI

COI/T.20/Doc. No 15/Rev. 8 (nov 2015)

Categoría Intensidad del defecto más intenso

Intensidad del atributo «frutado»

VIRGEN EXTRA = 0 > 0

VIRGEN ≤ 3,5 (2,5 + 1,0) (*) > 0

ORDINARIO≤ 3,5 (2,5 + 1,0) (*) = 0> 3,5 (2,5 + 1,0) (*) –

LAMPANTE > 6,0 (5,0 + 1,0) (*) –

* Los límites se han establecido teniendo en cuenta el error del método, por lo que son considerados como absolutos.

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POR QUÉ EL ANÁLISIS QUÍMICO ?

Hay claras evidencias que los resultados del análisis sensorial procedentes de diferentes paneles no están suficientemente armonizados(puede depender de cómo se haya entrenado el panel subjetividad ?)

Ello puede dar lugar a discrepancias en la clasificación de los aceites de oliva

Se parte de la hipótesis de que un análisis químicobasado en una medida instrumental, evitaría esos inconvenientes y sus resultados serían más homogéneos, ya que sería factible tenerlo bajo control estadístico de forma objetiva.

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Proy. INSTRUMENSORIAL-VOLÁTILES

PROMOTORES : IAOE, MAPAMA, CAPDER(JA)

APOYO : Paneles Oficiales (LAA-Mad, LA-Gra, LA-Cor)

INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO (I+D) : Medidas Analíticas: UCO(SCAI), UCO(QA), UJI(IUPA)

Tratamiento Datos : UGR(CMQ), UCM(AlgoReach)

COORDINACIÓN TÉCNICA : UGR(CMQ)

TRANSFERENCIA (*) : IAOE, ceiA3

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* El proyecto se inició en 2013. Hasta la fecha hemos procesado más de 1.000 muestras de aceite catadas.

PARA QUÉ EL ANÁLISIS QUÍMICO ?

MÉTODO INSTRUMENTAL

¿Para qué se está desarrollando un método de análisis instrumental que produzca resultados que puedan ser comparables a los obtenidos por el método de análisis sensorial («panel test»)?

sustitución ?

alternativa ?

complemento ? 10

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¿Para qué se está desarrollando un método de análisis instrumental que produzca resultados que puedan ser comparables a los obtenidos por el método de análisis sensorial («panel test»)?

sustitución

alternativa

complemento

MÉTODO INSTRUMENTAL

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Proyecto I

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ENSORIAL-VOLÁTILES

PARA QUÉ EL ANÁLISIS QUÍMICO ?

QUÉ DECISIÓN SE HA ADOPTADO ?

El método instrumental en desarrollo se aplicará como apoyo o complemento al método de análisis sensorial.

Se utilizará como método de cribadoprevio, para así descargar de trabajo al panel de cata.

"Las características organolépticas del aceite de oliva … se considerarán conformes a la categoría declarada si un panel de catadores autorizado por el Estado miembro interesado confirma dicha clasificación".

OBSERVACIÓN. En cualquier caso, su uso

como método oficial requerirá un cambio en

la legislación actual, donde se establece que:

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Grupo Operativo SENSOLIVE-OIL

QUÉ ES UN MÉTODO INSTRUMENTAL ?

Una especie de máquina mágica que adivina la categoría?

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QUÉ ES UN MÉTODO INSTRUMENTAL ?

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Una especie de máquina mágica que adivina la categoría?

¡¡¡ NO !!!

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El aroma se debe a las sustancias volátiles que hay en el aceite de oliva virgen

Cualquier método instrumental debe basarse en interpretar la información suministrada por la naturaleza y cantidad de estas sustancias.

FUNDAMENTO DEL MÉTODO INSTRUM

Se pueden diferenciar dos objetivos: Objetivo fundamental clasificación del

aceite en las diferentes categorías Objetivo secundario caracterización del

perfil de compuestos volátiles (identificación y cuantificación)

TIPOS DE CLASIFICACIONES

Clasificación ternaria (3 clases): Se pretende distribuir las muestras de aceites en una de las tres categorías EX / VG / LA.

Clasificación binaria (2 clases): Es más simple y sólo es capaz de diferenciar entre dos clases p.e.: EX / nEX.

Con un sistema de dos clasificaciones binarias en serie se puede lograr una clasificación ternaria.

EXVGLA

nEX17

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ESCENARIOS DE APLICACIÓN

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1.- DENOMINACIÓN DE VENTAEl método de clasificación se aplica para decidir la categoría (y el precio):

Almacenamiento comercialización

Venta envasadores, distribuidores

2.- EVALUACIÓN DE LA CONFORMIDAD El método de clasificación se aplica para verificaruna declaración previa sobre la categoría:

Control oficial Administración

Autocontrol operadores del sector

QUÉ ESCENARIO ?

Los objetivos y, por tanto, la metodología de aplicación es diferente para cada uno de los escenarios.

Los requisitos a exigir al método instrumental dependen del escenario, y están ligados al riesgo que se decide asumir.

Antes de realizar la validación del método instrumental de clasificación, es necesario decidir dicho escenario:

DENOMINACIÓN VENTA

CONFORMIDAD

AMBOS19

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DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO INSTRUM

Su denominación correcta es la de:

MÉTODO DE CLASIFICACIÓN MULTIVARIABLEBASADO EN MEDIDAS INSTRUMENTALES

Se basa en la consecución secuencial de :

ETAPA DE MEDIDA INSTRUMENTAL Separación de la fracción química de interés

compuestos volátiles. Medida y registro de una señal instrumental

(espectro)cromatograma.

ETAPA DE OBTENCIÓN/TRATAM DE DATOS Desarrollo de un modelo de clasificación

muestras previamente catadas.

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PREPARACIÓN DE MUESTRA

Es necesario separar la fracción del aceite que corresponde a los compuestos volátiles responsables de la percepción sensorial.

Una pequeña cantidad de aceite se calienta suavemente en un frasco cerrado y se recogen los vapores que quedan en la cámara de aire superior:

espacio de cabeza estático

purga y trampa

microextracción en fase solida 21

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REALIZACIÓN DE MEDIDAS

Los compuestos volátiles presentes en el vapor son inyectados en el instrumento cromatógrafo de gases.

El instrumento mide y almacena una señal instrumental que es función del número y cantidad de los diferentes compuestos cromatograma.

La señal puede tener diferente dimensionalidad: 1D (cromatog convencional) 2D (espectro-cromatograma)

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OBTENCIÓN/TRATAMIENTO DATOS

Cada cromatograma se convierte en un conjunto de datos numéricos vector (1D) o matriz (2D).

Se desarrolla un modelo matemático que relaciona la categoría con los datos numéricos entrenamiento del modelo de clasificación.

El modelo desarrollado (entrenado) se aplica sobre muestras de aceites desconocidos para determinar la categoría a la que pertenecen asignación de clase (EX / VG / LA). 23

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VOLÁTILES

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CROMATOGRAMA 1D

Un cromatograma constituye el registro de una señal instrumental continua.

Debería de encerrar toda la información relacionada con la categoría del aceite de oliva.

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Luis C

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VOLÁTILES

OBTENCIÓN DE DATOS

t (x) I (y)10 0,20

20 0,20

30 0,30

40 0,30

50 0,20

60 0,15

70 0,15

80 0,20

90 0,30

100 0,60

110 1,30

120 1,50

130 1,50

140 1,20

150 0,85

160 0,60

170 0,50

180 0,50

190 0,40

200 0,40

Esta transformación la pueden realizar de forma automática los programas ("software") que comandan los instrumentos analíticos.

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MATRIZ DE DATOS

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 ...

M1M2...

El cromatograma 1D de cada muestra (M) de aceite es transformado en una tabla, donde la columna de las "x" expresa tiempos (t), y la columna de las "y" son las intensidades (I) de la señal.

La columna de tiempos es común a todas las medidas, pero las intensidades son diferentes para cada muestra.

Los valores de intensidades se transponen para formar filas. Cada fila determina un vector de datos (una muestra) y un conjunto de vectores (muestras) conforma una matriz.

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SELECCIÓN DE DATOS

Las señales continuas se pueden transformar en discretasseleccionando los datos que: recogen las señales más

intensas representan compuestos

químicos bien definidos contienen información más

específica (marcadores)

Esta selección puede realizarse mediante estrategias basadas en criterios instrumentales, químicos o aplicando métodos estadísticos.

Selección (áreas o alturas)

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SEÑALES 1D

Señal continua (inespecífica): muchos datos

(> 1.000) toda la señal

Señales discretas (específicas): pocos datos

(14) compuestos

definidos

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SEÑALES 2D

Cada señal 2D, correspondiente a una única muestra, da lugar a una matriz de datos (tabla bidimensional), que pueden ser tratadas en su forma original, o transformadas en un vector unidimensional por sucesión de las diferentes filas.

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SELECCIÓN DE DATOS

La selección puede parecer un proceso sencillo, pero depende de la complejidad del cromatograma.

¿Qué hacer en un caso como el que se muestra?.

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DÓNDE ESTÁ LA INFORMACIÓN ?

La información útil no está recogida de forma explícitapor lo que no es evidente; está dispersa y no se puede leer o interpretar directamente sobre la señal.

Por ello, la información útil debe ser localizada y extraída aplicando diferentes criterios:

Asignando picos a compuestos químicos

Se utiliza el área de cada pico identificado

Métodos matemático-estadísticos

Se requiere aplicar QUIMIOMETRÍA NOTA: Los métodos quimiométricos "no son mágicos", y sólo encontrarán información útil cuando dicha información esté previamente contenida en la señal analítica.

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SELECCIÓN DE DATOS

La selección implica una reducción del número total de datos obtenidos de la muestra.

Se corre el riesgo de perder informaciónsignificativa que podría pasar inadvertida.

Es una etapa crítica, porque una buena medida instrumental podría desaprovecharse y, como consecuencia, obtener malos resultados en la clasificación.

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VOLÁTILES

En la actualidad hay dos enfoques diseñados para este fin, basados en:

Información específica PARTICULARCentrada en la cantidad y cualidad de ciertas sustancias químicas («marcadores»), que fuesen reconocidas como responsables de al menos uno de los atributos sensoriales.

Información inespecífica GLOBALContenida de forma no evidente en la señal analítica («huella dactilar instrumental»), que es característica de cada aceite.

En todos los casos, la información debe relacionarse de forma unívoca con la categoría.

ENFOQUES SELECCIÓN DE DATOS

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FUNDAMENTO DE LA CLASIFICACIÓN

En el caso del análisis sensorial, la clasificación se basa en: (i) cuantificar las intensidades organolépticas de determinados atributos; y (ii) aplicar un árbol de decisión sobre los valores de dichas intensidades

¿Es posible extrapolar esta estrategia en el caso del análisis químico?

SI La clasificación se basaría en: (i) cuantificar los compuestos volátiles ( 100); y (ii) diseñar un árbol de decisión sobre los valores obtenidos

NO Sería necesario desarrollar una nueva estrategia en la que se utilizara la señal analítica completa o al menos, la parte informativa.

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No se conoce el modelo que describe la relación entre la percepción sensorial y la composición de compuestos volátiles de los aceites.

Lo que sí se sabe con seguridad es que dicho modelo psicofísico no es un modelo lineal.

Por tanto, la intensidad de la percepción de un determinado atributo no es la resultante de sumar las cantidades/concentraciones de cada uno de los compuestos volátiles activos, ponderados por un factor constante:

P(Σv ) ≠ k1·C(v ) + k2·C(v ) + k3·C(v ) + ...

PERCEPCIÓN-COMPOSICIÓN

36

EFECTOS DE LAS MEZCLAS

Cuando se mezclan sustancias olorosas o gustativas, aparecen modificaciones en las percepciones sensoriales, en cualidad o en intensidad (estos mecanismos complejos no están bien establecidos).

De forma general, el gusto tiende a mantener la identidad de los componentes de la mezcla, mientras que el olfato puede generar una nueva cualidad, que difiere de las cualidades de los componentes.

Es habitual que los umbrales de detección de los componentes aumenten en la mezcla con respecto a valor estimado cuando están en estado puro.

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Las interacciones entre sustancias activas generan fenómenos: supresión, atenuación, acentuación, enmascaramiento, sinergismo, antagonismo.

Supongamos dos sustancias activas, a y b, y una sustancia no activa, n. Las interacciones se pueden esquematizar como:

P(a+b) = fa·P(a) + fb·P(b) + fa,b·P(ab)

P(n+a) = fa·P(a) + fn,a·P(na)

donde:

fa , fb , fa,b , fn,a = funciones ponderales cuyos valores no

son constantes, sino que dependen de cada situación.

P(ab), P(na) = términos aditivos que representan

una nueva percepción diferente a las originales.

INTERACCIONES Luis C

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MODELO GENERAL

?

P

P

PP

i j kkjik,j,i

i jjij,i

iii

ii

)vvv(·f

)vv(·f

)v(·f)v(

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CONCLUSIONES

El enfoque que desarrolla un modelo basado en marcadores (sustancias activas) puede resultar insuficiente ya que se corre el riesgo de no considerar todas las sustancias que afectan a las interacciones.

En nuestro proyecto hemos optado por un modelo desarrollado en dos etapas:

Inicialmente estamos trabajando con todos los datos de la señal adquirida, sin hacer selección.

Una vez evaluados y aceptados los modelos, seleccionaremos marcadores para elaborar un modelo alternativo que deberá ser equivalente.

Son libres de plantear las

preguntas o cuestiones

que deseen

Luis C

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