5.1 GRANULOMETRIA
5.5.2 iPLS e biPLS
Primeiramente, repetiu-se o método iPLS e os resultados dos modelos construídos para a predição da concentração de sacarose em erva-mate estão apresentados na Tabela 7.
Tabela 7. Resultados dos modelos de iPLS, de 1 a 10 intervalos, para predição da concentração de sacarose em erva-mate.
Número de intervalos Intervalo selecionado Faixa espectral (cm-1) VLs Rcal² RMSECV (% g/g) RMSEC (% g/g) RMSEP (% g/g) 1 1 1800-800 5 0,9798 2,14 1,59 2,37 2 2 1299-800 4 0,9793 2,16 1,74 3,12 3 3 1131-800 4 0,9800 2,12 1,73 3,08 4 4 1047-800 4 0,9803 2,11 1,74 2,33 5 5 997-800 3 0,9797 2,14 1,89 3,10 6 6 964-800 3 0,9762 2,31 2,00 3,39 7 7 939-800 4 0,9771 2,27 1,80 2,99 Variáveis
59
8 6 1172-1049 7 0,9753 2,37 1,84 2,91
9 8 1018-909 6 0,9821 2,01 1,57 2,97
10 9 995-898 6 0,9819 2,02 1,61 3,25
Entre os modelos desenvolvidos por iPLS, o melhor foi o destacado na Tabela 7, o quarto intervalo entre 4 divisões do espectro. Uma vez que o Rcal² gerado foi muito próximo
para todo os intervalos selecionados, a indicação desta faixa espectral baseia-se no menor número de VLs em conjunto com os menores erros encontrados.
O quarto intervalo, como já mencionado, foi o que apresentou menor valor de RMSECV para a divisão do espectro em 4 intevalos, conforme gráfico na Figura 32.
Figura 32. Espectro com 4 divisões, destacando-se o intervalo com menor RMSECV. A linha pontilhada é o RMSECV (5VLs) para modelo global. Os números itálicos são as VLs ótimas para cada modelo de cada intervalo.
A Figura 33 apresenta o gráfico utilizado para a escolha do número de variáveis latentes. Para o quarto intervalo, o número de variáveis latentes ideal foi 4.
Número do intervalo RMSE CV ( % g /g )
60 Figura 33. Gráfico dos valores de RMSECV por número de variáveis latentes utilizadas pelo ATR-FTIR/iPLS para determinação da concentração de sacarose em erva-mate.
A faixa espectral selecionada (1047-800 cm-1), destacada na Figura 34, corresponde às bandas de açúcares glicose e frutose. As bandas correspondentes à erva-mate, são bem menores nesta região, conforme Figura 26.
Figura 34. Espectro obtido por ATR-FTIR com destaque para a região selecionada por iPLS entre 4 intervalos: 1047-800 cm-1.
Para a construção do gráfico da Figura 35, foi excluída uma amostra representativa de 10% de sacarose. Apesar dos erros e coeficientes de determinação serem similares para o modelo global e o modelo iPLS selecionado, com 4 intervalos, este último apresenta menor número de variáveis latentes. Neste sentido, o modelo iPLS utilizando a faixa espectral de 1047- 800 cm-1 demonstrou-se mais robusto.
RMSE CV ( % g /g )
Número de variáveis latentes
Número de intervalo 4, 1047-800 cm-1
61 Figura 35. Gráfico dos valores de referência versus valores previstos por ATR- FTIR/iPLS, com 4 intervalos e selecionado número 4, para determinação da concentração de sacarose em erva-mate.
Figura 36. Gráfico dos valores de referência versus valores previstos por ATR- FTIR/iPLS, modelo global, para determinação da concentração de sacarose em erva-mate.
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 S a c a r o se p o r A T R -F T IR ( % g /g )
Sacarose (% g/g) - massa pesada
Calibração Predição RMSEC = 1,74 % g/g RMSEP = 2,33 % g/g Rc2 = 0,9733 Rp2= 0,9520 VLs = 4 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 S a c a r o se p o r A T R -F T IR ( % g /g )
Sacarose (% g/g) - massa pesada
Calibração Predição RMSEC = 1,59 % g/g RMSEP = 2,37 % g/g Rc2 = 0,9495 Rp2= 0,9776 VLs = 5
62 Foram analisados os erros de calibração cruzada (RMSECV) para os espectros de 9 a 20 intervalos. Entre os que apresentaram menor RMSECV, foi selecionado o melhor modelo pelo número de variável latente, RMSEC e RMSEP. A Tabela 8 apresenta os resultados de menor RMSECV.
Tabela 8. Resultados dos modelos de biPLS para predição da concentração de sacarose em erva-mate, após prévia seleção dos melhores modelos com menor RMSECV.
Número de intervalos RMSECV (% g/g) VLs RMSEC (% g/g) RMSEP (% g/g) Intervalos selecionados 11 1,78 5 1,39 2,94 7 e 10 12 1,78 8 1,81 2,57 2, 6 e 11 13 1,81 6 1,25 3,02 1, 2, 6, 7, 8 e 12 14 1,77 7 1,45 2,81 2, 7, 9 e 13 15 1,61 8 1,20 2,90 6, 7 e 14 16 1,92 5 1,82 3,02 14 17 1,64 11 1,04 3,29 4, 5 e 15 18 1,54 8 1,10 3,09 3, 9, 11 e 16 19 1,57 9 1,09 2,97 3, 9 e 17 20 1,65 8 1,15 2,27 5, 6, 10 e 18
O melhor conjunto de resultados apresentado foi o com 20 intervalos, sendo os selecionados números 5, 6, 10 e 18. A faixa espectral para cada um destes foi, respectivamente: 1605-1554, 1554-1504, 1353-1303 e 950-900 cm-1.
Ao observar a Figura 26, pode-se concluir que os intervalos 5 e 6 correspondem a bandas pertinentes à erva-mate, enquanto que os intervalos 10 e 18 correspondem a bandas de açúcar (glicose e frutose). Acredita-se que a sacarose, após a sua diluição em solução e posterior aquecimento em erva-mate para o fim de adulteração, já está convertida em glicose e frutose. Por isso, as bandas na região de impressão digital são atribuídas aos açúcares glicose e frutose.
Os erros de calibração, predição, Rc², Rp² encontram-se no gráfico dos valores de referência versus valores previstos na Figura 37.
63 Figura 37. Gráfico dos valores de referência versus valores previstos por ATR- FTIR/biPLS para determinação da concentração de sacarose em erva-mate, com 20 intervalos, sendo os selecionados números 5, 6, 10 e 18.
A comparação entre os 2 métodos de seleção de variáveis e o modelo global está apresentado na Tabela 9.
Tabela 9. Figuras de méritos dos modelos global, iPLS e biPLS.
Modelos RMSECV (% g/g) VLs RMSEC (% g/g) RMSEP (% g/g) Rc² Rp² Global 2,14 5 1,59 2,37 0,9495 0,9776 iPLS 2,11 4 1,74 2,33 0,9733 0,9520 biPLS 1,65 8 1,15 2,27 0,9776 0,9574
Apesar do modelo biPLS apresentar menores RMSECV e RMSEC, o modelo iPLS utiliza a metade do número de variáveis latentes. Os coeficientes de correlação para os modelos biPLS e iPLS são similares, e portanto, o método iPLS possui resultados superiores ao biPLS , levando À obtenção de modelos mais robustos para a predição de concentração de sacarose em erva-mate. -5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 S a c a r o se p o r A T R -F T IR ( % g /g )
Sacarose (% g/g) - massa pesada
Calibração Predição RMSEC = 1,15 % g/g RMSEP = 2,27 % g/g Rc2 = 0,9776 Rp2= 0,9574 VLs = 8
64 Nos estudos preliminares, foi estabelecida a possibilidade de distinção entre amostras de erva-mate bruta de amostras com adição de sacarose em forma de cristal e em solução através das análises exploratórias HCA e PCA. Ainda por análise exploratória, foi possível distinguir concentrações de 0-30% de sacarose adicionadas à erva-mate.
Entre os modelos criados comparando as metodologias de seleção de variáveis, o que apresentou melhores resultados foi o iPLS, utilizando a região espectral 1047-800 cm-1 do espectro com 4 intervalos. Este apresentou coeficientes de determinação satisfatórios de 0,9733 e 0,9520 para a calibração e previsão, respectivamente.
Portanto, foi desenvolvido uma potencial metodologia para quantificação de sacarose em erva-mate, adicionada com o fim de adulteração. Contudo, para a efetiva implementação desta técnica por agências regulatórias, são necessárias análise com mais amostras de erva- mate, cobrindo uma maior região de produção, de formas de processamento e suas variedades. Além disso, também é desejável a análise de outros adulterante em conjunto com a sacarose para obter um modelo robusto de autenticação dos produtos de Ilex paraguariensis.
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