Βοτανική και γεωγραφική ταξινόμηση οσπρίων του κοινού φασολιού και του φασολιού γίγαντα (Phaseolus vulgaris L. και Phaseolus coccineus L.) με τη χρήση της υπέρυθρης φασματοσκοπίας

Abstract

Τα ξηρά φασόλια είναι τρόφιμα ιδιαίτερης θρεπτικής αξίας καθώς αποτελούν μια πλούσια πηγή πρωτεϊνών, σύνθετων υδατανθράκων, ινών, βιταμινών, και ορισμένων μετάλλων. Οι πιο σημαντικοί εκπρόσωποι, στον ελλαδικό χώρο, είναι τα είδη P. vulgaris L. var. vulgaris , το κοινό φασόλι, και P. coccineus L. subsp. Coccineus, τα φασόλια γίγαντες ή αλλιώς πολυανθές φασόλι και ανήκουν στην ευρύτερη οικογένεια των ψυχανθών και αντιστοιχούν περίπου το 23% της συνολικής παγκόσμιας παραγωγής των καλλιεργούμενων ψυχανθών. Είναι γνωστό ότι η χημική σύσταση των φασολιών επηρεάζεται από την περιοχή που καλλιεργείται. Επίσης είναι δεδομένο, το αυξημένο καταναλωτικό ενδιαφέρον στην αναζήτηση τροφίμων με πιστοποίηση- επιβεβαίωση της γεωγραφικής καταγωγής. Η επιστημονική κοινότητα ανταποκρινόμενη στην ανάγκη της γεωγραφικής ταυτοποίησης, βρίσκεται σε διαρκή αναζήτηση γρήγορων, εύκολων και αξιόπιστων εργαστηριακών μεθόδων που θα δώσουν απάντηση σε αυτό το ζητούμενο. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η γεωγραφική διαφοροποίηση σε συνολικά 61 δείγματα φασολιού (16 φασόλια γίγαντες και 45 κοινού φασολιού) και η βοτανική διαφοροποίηση μεταξύ των ειδών, με τη μέθοδο FT-IR σε συνδυασμό με τη χημειομετρική μέθοδο της Διαχωριστικής Ανάλυσης (Discriminant Analysis). Η περιήγηση στο θεωρητικό μέρος περιλαμβάνει γενικά στοιχεία των φυτών (P. vulgaris και P. coccineus), που αφορούν στην βοτανική περιγραφή, τις καλλιεργητικές απαιτήσεις τους, την παρουσίαση των πιο γνωστών ελληνικών ποικιλιών καθώς και η χημική σύσταση σε συνδυασμό με τη διατροφική τους αξία. Ακολουθούν στατιστικά στοιχεία σχετικά με την παγκόσμια και εγχώρια παραγωγή των φασολιών και τέλος δίνονται οι βασικές αρχές της φασματοσκοπίας υπερύθρου, της τεχνολογίας με μετασχηματισμό Fourier και της Χημειομετρίας. Στο πειραματικό μέρος καταγράφεται αρχικά η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε από την επεξεργασία των δειγμάτων ως τα αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης. Η μέθοδος της Διαχωριστικής Ανάλυσης εφαρμόστηκε για την α) βοτανική διαφοροποίηση μεταξύ των 16 δειγμάτων του φασολιού γίγαντα και των 45 δειγμάτων του κοινού φασολιού, β) τη γεωγραφική διαφοροποίηση σε «ελληνικά» και «εισαγόμενα» και γ) τη γεωγραφική διαφοροποίηση των εγχώριων δειγμάτων. Η μέθοδος επέτυχε διαχωρισμό 100% στις περισσότερες περιπτώσεις εκτός από μία, όπου ο διαχωρισμός ήταν δυνατός στο 95,6% των δειγμάτων.

The dry bean is a food source of significant nutritional value. It is a rich source of protein, fibre, complex carbohydrates, and certain minerals. The most important representative species in the Hellenic region is Phaseolus vulgaris, the common bean, and Phaseolus coccineus, known as the Runner bean. They both belong to the legume family and correspond to 23% of the total world-wide production of cultivated legumes. It is generally accepted as a matter of fact that the chemical composition of each species of bean differs, and is largely dependant on geographical location. Taking into account the increasing commercial interest in consumer food products that have certification of Geographical origin, the scientific community has responded by constantly seeking fast, reliable scientific methods that will provide accurate geographical identification. The aim of this study is to establish the geographical differentiation for a total of 61 samples of beans (16 runner beans and 45 common beans), and the botanical differentiation between these two species.The methods employed to achieve this were FT-IR combined with the chemo-metric method of Discriminant Analysis. The theoretical part of the study includes the botanical description of both plants and their cultivating demands. Next, there is a presentation of the best known Hellenic species and their nutritional value followed by a statistical analysis of world-wide and domestic production of these species. Finally, the basic principles of infrared spectroscopy are given: the technology which involves Fourier transformation and Discriminant Analysis. In the experimental part of the study, there is documentation of the methodology that was followed from the examination of the sample to the results of the statistical analysis. The method of Disciminant Analysis was applied to establish: a) The botanical differentiation between 16 samples of Runner bean and 45 samples of the common bean b) The geographical differentiation between the domestic and imported species c) The geographical differentiation of the domestic samples The method succeeded in establishing discrimination in almost 100% of the cases except one, where establishing discrimination was possible for 95.6% of the samples.