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Determination of chemical compounds of roasted coffee by Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) Determinación de compuestos químicos del café tostado por Espectroscopia de Infrarrojo Cercano (NIRS)

How to Cite
Gómez, C. R., Gallego, C. P., Echeverri, L. F., Pabón, J., Ortiz, A., & Osorio, V. (2023). Determination of chemical compounds of roasted coffee by Near-Infrared Spectroscopy (NIRS). Cenicafe Journal, 74(1), e74104. https://doi.org/10.38141/10778/74104
PDF (Spanish) FLIP

Published: June 30, 2023

https://doi.org/10.38141/10778/74104
Keywords
Tueste

espectro

predicción

calibración

química

café

Cenicafé

Roast

spectrum

prediction

calibration

chemistry

coffee

Cenicafé

Torrado

espectro

previsão

calibração

química

café

Cenicafé

Numero
Vol. 74 No. 1 (2023): Cenicafé Journal
Sectión
Articles
License terms (See)
Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Claudia Rocío Gómez
Centro Nacional de Investigaciones de Café
https://orcid.org/0000-0002-0685-8337

Claudia Patricia Gallego
Centro Nacional de Investigaciones de Café
Luz Fanny Echeverri
Centro Nacional de Investigaciones de Café
Jenny Pabón
Centro Nacional de Investigaciones de Café
Aristófeles Ortiz
Centro Nacional de Investigaciones de Café
https://orcid.org/0000-0002-3242-1948

Valentina Osorio
Centro Nacional de Investigaciones de Café
https://orcid.org/0000-0002-1166-0165

Summary

A calibration model was developed to determine 13 chemical compounds of roasted coffee; 100 coffee samples from 10 coffee-producing departments were roasted in three different colorimetry degrees according to the Agtron/ SCA scale: 85 (light), 55 (medium), and 35 (dark) for a total of 300 samples. Alkaloids (caffeine, trigonelline, and theobromine), sugars (sucrose, glucose, and fructose), free fatty acids (palmitic, linoleic, oleic, stearic, arachidic), lipids, and total chlorogenic acids were determined from these samples by analytical chemistry. The results showed the chemical changes generated in the green coffee beans by the roasting process for the compounds studied. The t-student test was performed for reference and estimated data by the developed model; the evaluated compounds had a p-value greater than 0.05. This indicates that there is no difference between the mean values obtained by analytical chemistry and those obtained by NIRS technology; the relative prediction error for all compounds was less than 0.02%. The results indicated that NIRS (Near-Infrared Spectroscopy) is a reliable and reproducible technique to determine the 13 chemical compounds in roasted coffee.

Author biography (See)

Claudia Rocío Gómez, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Cenicafé

Claudia Patricia Gallego, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Cenicafé

Luz Fanny Echeverri, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Cenicafé

Jenny Pabón, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Asistente de Investigación. Disciplina de Calidad, Cenicafé

Aristófeles Ortiz, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Investigador Científico I. Disciplina de Fisiología, Cenicafé

Valentina Osorio, Centro Nacional de Investigaciones de Café

Investigador Científico I. Disciplina de Calidad, Cenicafé

References (See)

  1. Adnan, A., Naumann, M., Mörlein, D., & Pawelzik, E. (2020). Reliable Discrimination of Green Coffee Beans Species: A Comparison of UV-Vis-Based Determination of Caffeine and Chlorogenic Acid with Non-Targeted Near-Infrared Spectroscopy. Foods, 9(6), 788. https://doi.org/10.3390/foods9060788
  2. Alomar, D., & Fuchslocher, R. (1998). Fundamentos de la espectroscopia de reflectancia en el infrarojo cercano (NIRS) como método de análisis de forrajes. Agro Sur, 26(1), 88–104. https://doi.org/10.4206/agrosur.1998.v26n1-11
  3. Alomar, D., Gallo, C., Castañeda, M., & Fuchslocher, R. (2003). Chemical and discriminant analysis of bovine meat by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS). Meat Science, 63(4), 441–450. https://doi.org/10.1016/S0309-1740(02)00101-8
  4. Avelino, J., Cristancho, M., Georgiou, S., Imbach, P., Aguilar, L., Bornemann, G., Läderach, P., Anzueto, F., Hruska, A. J., & Morales, C. (2015). The coffee rust crises in Colombia and Central America (2008–2013): Impacts, plausible causes and proposed solutions. Food Security, 7(2), 303–321. https://doi.org/10.1007/s12571-015-0446-9
  5. Barnes, R. J., Dhanoa, M. S., & Lister, S. J. (1994). Correction to the Description of Standard Normal Variate (SNV) and De-Trend (DT) Transformations in Practical Spectroscopy with Applications in Food and Beverage Analysis. NIR News, 5(3), 6. https://doi.org/10.1255/nirn.248
  6. Bertrand, D., & Dufour, E. (Eds.). (2006). La spectroscopie infrarouge et ses applications analytiques (2a ed.). Technique & Doc.
  7. Burns, D. A., & Ciurczak, E. W. (Eds.). (2008). Handbook of near-infrared analysis (3a ed.). CRC Press.
  8. Cajarville, C., Repetto, J. P., Curbelo, A., Soto, C., & Cozzolino, D. (2003). Determination of dry matter (DM) and nitrogen (N) degradability in forages by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS). Proceedings of the British Society of Animal Science, 2003, 154–154. https://doi.org/10.1017/S1752756200013132
  9. Cozzolino, D., Fassio, A., & Fernández, E. (2003). Uso de la espectroscopía de reflectancia en el infrarrojo cercano para el análisis de calidad de ensilaje de maíz. Agricultura Técnica, 63(4), 387–393. https://doi.org/10.4067/S0365-28072003000400007
  10. Garner, W. Y., Barge, M. S., & Ussary, J. P. (Eds.). (1992). Good laboratory practice standards: Applications for field and laboratory studies. American Chemical Society.
  11. Givens, D. I., De Boever, J. L., & Deaville, E. R. (1997). The principles, practices and some future applications of near infrared spectroscopy for predicting the nutritive value of foods for animals and humans. Nutrition Research Reviews, 10(1), 83–114. https://doi.org/10.1079/NRR19970006
  12. De Luca, S., De Filippis, M., Bucci, R., Magrì, A. D., Magrì, A. L., & Marini, F. (2016). Characterization of the effects of different roasting conditions on coffee samples of different geographical origins by HPLC-DAD, NIR and chemometrics. Microchemical Journal, 129, 348–361. https://doi.org/10.1016/j.microc.2016.07.021
  13. Deming, S. N., Michotte, Y., Massart, D. L., Kaufman, L., & Vandeginste, B. G. M. (1988). Chemometrics: A textbook (1a ed.). Elsevier Science.
  14. Dias, R. C. E., de Faria-Machado, A. F., Mercadante, A. Z., Bragagnolo, N., & Benassi, M. de T. (2014). Roasting process affects the profile of diterpenes in coffee. European Food Research and Technology, 239(6), 961–970. https://doi.org/10.1007/s00217-014-2293-x
  15. Echeverri-Giraldo, L. F., Ortiz, A., Gallego, C. P., & Imbachí, L. C. (2020). Caracterización de la fracción lipídica del café verde en variedades mejoradas de Coffea arabica L. Revista Cenicafé, 71(2), 39–52. https://doi.org/10.38141/10778/71203
  16. Figueiredo, L. P., Borem, F. M., Ribeiro, F. C., Giomo, G. S., Taveira, J. H. da S., & Malta, M. R. (2015). Fatty acid profiles and parameters of quality of specialty coffees produced in different Brazilian regions.
  17. African Journal of Agricultural Research, 10(35), 3484–3493. https://doi.org/10.5897/AJAR2015.9697
  18. Folstar, P., Van der Plas, H. C., Pilnik, W., & De Heus, J. G. (1977). Tocopherols in the unsaponifiable matter of coffee bean oil. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 25(2), 283–285. https://doi.org/10.1021/jf60210a041
  19. García Olmo, J. (2002). Clasificación y autentificación de canales de cerdo ibérico mediante espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIRS) [Tesis de Doctorado], Universidad de Córdoba. http://hdl.handle.net/10396/2340
  20. Garrido, A., Roza, B., & Puigdomenech, A. (1999). Posibilidades y limitaciones de la transferencia de calibraciones NIRS. ITEA, 20(2), 553–555. https://www.aida-itea.org/aida-itea/files/jornadas/1999/comunicaciones/1999_NyA_48.pdf
  21. Garrido, A., Gómez, A., Guerrero, J. E., & Fernández, V. (1996, noviembre 7-8). NIRS: Una tecnología de apoyo para un servicio integral en Alimentación Animal. XII Curso de Especialización FEDNA. Madrid, España. http://fundacionfedna.org/sites/default/files/96CAP_XIV.pdf
  22. Garrido-Varo, A., García-Olmo, J., & Pérez-Marin, M. D. (2004). Applications in Fats and Oils. En C. A. Roberts, J. Workman, & J. B. Reeves (Eds.), Agronomy Monographs (pp. 487–558). American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, Soil Science Society of America. https://doi.org/10.2134/agronmonogr44.c19
  23. Ginz, M., Balzer, H. H., Bradbury, A. G. W., & Maier, H. G. (2000). Formation of aliphatic acids by carbohydrate degradation during roasting of coffee. European Food Research and Technology, 211(6), 404–410. https://doi.org/10.1007/s002170000215
  24. Gómez, C. R., Ortiz, A., Gallego, C., & Echeverri, L. F. (2021). Validación de curvas de calibración por NIRS para la predicción de compuestos químicos de café almendra. Revista Cenicafé, 72(2), e72204. https://doi.org/10.38141/10778/72204
  25. Isaksson, T., & Næs, T. (1988). The Effect of Multiplicative Scatter Correction (MSC) and Linearity Improvement in NIR Spectroscopy. Applied Spectroscopy, 42(7), 1273–1284. https://doi.org/10.1366/0003702884429869
  26. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. (2004). NTC 2442: Café tostado en grano y/o molido. Determinación del grado de tostion. https://tienda.icontec.org/gp-cafe-tostado-en-grano-y-o-molido-determinacion-del-grado-de-tostion-ntc2442-2004.html
  27. Iwamoto, M. (1991). Application of near-infrared spectroscopy for quality control in food and feed industries. Proceedings of the 3rd International Conference on Near Infrared Spectroscopy. Agricultural Research Centre, Gembloux, Belgium,
  28. Ky, C.-L., Louarn, J., Dussert, S., Guyot, B., Hamon, S., & Noirot, M. (2001). Caffeine, trigonelline, chlorogenic acids and sucrose diversity in wild Coffea arabica L. and C. canephora P. accessions. Food Chemistry, 75(2), 223–230. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(01)00204-7
  29. Marin, C., & Puerta, G. I. (2008). Contenido de ácidos clorogénicos en granos de Coffea arabica L. y C. Canephora, según el desarrollo del fruto. Revista Cenicafé, 59(1), 7–28. http://hdl.handle.net/10778/60
  30. Martens, H., & Næs, T. (1992). Multivariate Calibration. John Wiley & Sons.
  31. Mieres, J., Cozzolino, D., & Acosta, Y. (2000). Determinación del valor nutritivo del ensilaje de maíz mediante infrarrojo cercano NIRS. XVI Reunión Latinoamericana de Producción Animal (ALPA). Montevideo, Uruguay.
  32. Molano, M. L., Cortés, M. L., Ávila, P., Martens, S. D., & Muñoz, L. S. (2016). Ecuaciones de calibración en espectroscopía de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIRS) para predicción de parámetros nutritivos en forrajes tropicales. Tropical Grasslands-Forrajes Tropicales, 4(3), 139–145. https://doi.org/10.17138/TGFT(4)139-145
  33. Moreira, R. F. A., Trugo, L. C., de Maria, C. A. B., Matos, A. G. B., Santos, S. M., & Leite, J. M. C. (2001). Discrimination of Brazilian arabica green coffee samples by chlorogenic acid composition. Archivos Latinoamericanos de Nutricion, 51(1), 95–99. https://www.alanrevista.org/ediciones/2001/1/art-14/
  34. Osborne, B. G., Fearn, T., & Hindle, P. T. (1993). Practical NIR spectroscopy with applications in food and beverage analysis (2a ed.). Longman Scientific & Technical?; Wiley.
  35. Osorio, V., Pabón, J., Gallego, C. P., & Echeverri, L. F. (2021). Efecto de las temperaturas y tiempos de tueste en la composición química del café. Revista Cenicafé, 72(1), e72103. https://doi.org/10.38141/10778/72103
  36. Perezmarin, D., Garridovaro, A., & Guerrero, J. (2007). Non-linear regression methods in NIRS quantitative analysis. Talanta, 72(1), 28–42. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2006.10.036
  37. Pizarro, C., Esteban-Díez, I., González-Sáiz, J.-M., & Forina, M. (2007). Use of Near-Infrared Spectroscopy and Feature Selection Techniques for Predicting the Caffeine Content and Roasting Color in Roasted Coffees. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(18), 7477–7488. https://doi.org/10.1021/jf071139x
  38. Puerta, G. I., & Echeverri, L. F. (2019). Relaciones entre las concentraciones de compuestos químicos del café y las temperaturas de torrefacción. Revista Cenicafé, 70, 67–80. http://hdl.handle.net/10778/4217
  39. Rincón, L. M., & Cano, L. M. (2010). Desarrollo de un prototipo de laboratorio para el control de calidad de la variable grado de tostión del café tostado molido, empleando visión artificial [Tesis de pregrado, Pontificia Universidad Javeriana]. http://repository.javeriana.edu.co/handle/10554/7366
  40. Rubio Hurtado, M. J., & Berlanga, V. (2012). Cómo aplicar las pruebas paramétricas bivariadas t de Student y ANOVA en SPSS. REIRE, 5(2), 83–100. https://diposit.ub.edu/dspace/handle/2445/45286
  41. Shan, J., Suzuki, T., Suhandy, D., Ogawa, Y., & Kondo, N. (2014). Chlorogenic acid (CGA) determination in roasted coffee beans by Near Infrared (NIR) spectroscopy. Engineering in Agriculture, Environment and Food, 7(4), 139–142. https://doi.org/10.1016/j.eaef.2014.08.003
  42. Shan, J., Wang, X., Han, S., & Kondo, N. (2017). Application of Curve Fitting and Wavelength Selection Methods for Determination of Chlorogenic Acid Concentration in Coffee Aqueous Solution by Vis/NIR Spectroscopy. Food Analytical Methods, 10(4), 999–1006. https://doi.org/10.1007/s12161-016-0650-z
  43. Shenk, J. S., Westerhaus, M. O., & Berzaghi, P. (1997). Investigation of a LOCAL Calibration Procedure for near Infrared Instruments. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 5(4), 223–232. https://doi.org/10.1255/jnirs.115
  44. Solís, L. D., & Herrera, C. H. (2005). Desarrollo de un método de análisis para la cuantificación de ácidos clorogénicos en café. Agronomía costarricense, 29(2), 99–107. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6314482
  45. Solís, M., De Pedro, E., Garrido, A., García, J., Silió, L., Rodríguez, C., & Rodrigáñez, J. (2001). Evaluación de la composición del lomo de cerdo ibérico mediante la tecnología NIRS. Información Técnica Económica Agraria, 22, 613–615.
  46. Speer, K., Sehat, N., & Montag, A. (1993, June 6-11). Fatty acids in coffee. Proceedings of 15th International Scientific Colloquium on Coffee. Montpellier, France.
  47. Valenciaga, D., & Oliveira Simoes, E. D. (2006). La espectroscopia de reflectancia en el infrarojo cercano (NIRS) y sus potencialidades para la evaluación de forrajes. Revista Cubana de Ciencia Agrícola, 40(3), 259-267. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=193017723001
  48. Vásquez, D. R., Abadía, B., & Arreaza, L. C. (2004). Aplicación de la Espectroscopía de Reflectancia en el Infrarrojo Cercano (NIRS) para la caracterización nutricional del pasto Guinea y del grano de maíz. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 5(1), 49–55. https://doi.org/10.21930/rcta.vol5_num1_art:24
  49. Villarreal, D., Baena, L. M., & Posada, H. E. (2012). Análisis de lípidos y ácidos grasos en café verde de líneas avanzadas de Coffea arábica cultivadas en Colombia. Revista Cenicafé, 63(1), 19–40. http://hdl.handle.net/10778/520
  50. Villegas, A. M., Pérez, C., Arana, V., Sandoval, T., Posada, H., Garrido, A., Guerrero, J., Pérez, D., & Olmo, J. (2014). Identificación de origen y calibración para tres compuestos químicos en café, por espectroscopia de infrarojo cercano. Revista Cenicafé, 65(1), 7–16. http://hdl.handle.net/10778/551
  51. Vitorino, M. D., França, A. S., Oliveira, L. S. de, & Andrade, F. M. (2001). Variação de características físicas e químicas de café durante a torra. Parte II: Características químicas. En Consórcio Pesquisa Café e Desenvolvimento do Café (Organizador), II Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil, Vitória, Espírito Santo, Brasil. http://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/1175
  52. Williams, P., & Norris, K. H. (1987). Near-infrared technology in the agricultural and food industries. American Association of Cereal Chemists.

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