Reducing sugars determination by NIR

J Pharm Pharmacogn Res 6(5): 392-401, 2018.

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Near-infrared spectroscopy: a rapid alternative technique to reducing sugars determination in juice of sugarcane (Saccharum officinarum L.)

[Espectroscopia del infrarrojo cercano: una técnica rápida para la determinación de azúcares reductores en jugo de caña (Saccharum officinarum L.)]

Ivonne del S. García Asprilla1, Juan S. Ramírez-Navas2,3*

1Ingenio Mayagüez, Candelaria km 2 vía la Tupia. Candelaria – Valle, Colombia.
2Grupo GIEMA, Programa de Química, Universidad Santiago de Cali, Campus Pampalinda, Calle 5 con Carrera 62. Santiago de Cali, Colombia.
3Grupo GIPAB, Escuela de Ingeniería de Alimentos, Universidad del Valle. Ciudad Universitaria Meléndez, Calle 13 # 100-00, Espacio 338. Santiago de Cali, Colombia.

*E-mail: juan.ramirez06@usc.edu.co

Abstract

Context: The work in the field, in the production of sugarcane (Saccharum officinarum L.), makes it necessary to have quick and simple methods of detecting different compounds.

Aims: To optimize the analysis of glucose and fructose in juice of sugarcane in field, we studied the possibility the use of Near-infrared spectroscopy (NIR) and their correlation with high-performance liquid chromatography (HPLC) (reference method) to reporting from the laboratory reliable in short time data.

Methods: Sugarcane samples were collected in the field. The extraction of cane juice was done by macerating pieces of sugarcane. The determination of glucose and fructose was carried out by reference method HPLC and by NIR in the transmittance mode. Through chemometrics and principal components analysis, the calibration model was developed.

Results: The statistical parameters of the regression method were obtained as the coefficient of determination of 0.9717 and 0.9965, and smallest calibration error of 0.0681 and 0.0229. The standard prediction error was predicted between 0.136 and 0.08 for glucose and fructose, respectively, using the regression model. The above statistical variables indicated the high correlation between HPLC and NIR.

Conclusions: These results allow to incorporate the NIR technique in the routine of analysis of samples, complementing the quality analysis of sugarcane juice (quality control field).

Keywords: fructose; glucose; high-performance liquid chromatography; near-infrared spectroscopy.

Resumen

Contexto: El trabajo en campo, en la producción de caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), hace necesario contar con métodos rápidos y sencillos de detección de diferentes compuestos.

Objetivos: Optimizar el análisis de glucosa y fructosa en jugo de caña de azúcar en campo, estudiamos la posibilidad del uso de espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) y su correlación con cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) (método de referencia) para informar desde el laboratorio datos fiables en poco tiempo.

Métodos: Se recolectaron muestras de caña en campo. La extracción del jugo de caña se realizó mediante la maceración de trozos de caña de azúcar. La determinación de glucosa y fructosa se realizó por método primario y/o referencia HPLC y por NIR en el modo transmitancia. A través de la quimiometría y el análisis de componentes principales, se desarrolló el modelo de calibración.

Resultados: Se obtuvieron los parámetros estadísticos del método de regresión como: coeficiente de determinación de 0,9717 y 0,9965 y error estándar de calibración de 0,0681 y 0,0229. El modelo predictivo reportó el error estándar de predicción de 0,136 y 0,08 para la glucosa y fructosa, respectivamente. Las variables estadísticas anteriores indicaron la alta correlación entre HPLC y NIR.

Conclusiones: Estos resultados permiten incorporar la técnica NIR en la rutina de análisis de muestras, complementando el análisis de calidad de jugos de caña (control calidad campo).

Palabras Clave: cromatografía líquida de alta eficacia; espectrofotometría de infrarrojo cercano; fructosa; glucosa.

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Citation Format: García Asprilla IS, Ramírez-Navas JS (2018) Near-infrared spectroscopy: a rapid alternative technique to reducing sugars determination in juice of sugarcane (Saccharum officinarum L.). J Pharm Pharmacogn Res 6(5): 392–401.

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