Γεωγραφική ταξινόμηση οσπρίων φακής (Lens Culinaris L.) με τη μέθοδο της υπέρυθρης φασματοσκοπίας FT-IR συνδιασμένης με χημειομετρικές μεθόδους

Abstract

Ένα από τα πιο σημαντικά ψυχανθή, για τα οποία φημίζεται ο Ελλαδικός χώρος, είναι αυτό της φακής (Lens Culinaris) που ανήκει στην οικογένεια Fabaceae. Τα όσπρια είναι γνωστά για τα διατροφικά τους οφέλη στον ανθρώπινο οργανισμό, ενώ η περιεκτικότητά τους σε ιχνοστοιχεία και πρωτεΐνες διαφέρει από περιοχή σε περιοχή. Σκοπός της παρούσας πτυχιακής μελέτης είναι ο προσδιορισμός της γεωγραφικής προέλευσης οσπρίων φακής με την μέθοδο FT-IR. Για τον προσδιορισμό της γεωγραφικής προέλευσης χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 27 δείγματα φακής προερχόμενα από διάφορες περιοχές, τόσο της Ελληνικής επικράτειας όσο και εισαγόμενες, από τα οποία τα 24 χρησιμοποιήθηκαν για την χαρτογράφηση των φασματικών δεδομένων της φακής ανά περιοχή. Το θεωρητικό κομμάτι της μελέτης περιλαμβάνει γενικά στοιχεία για το φυτό της φακής όπως τα βοτανικά χαρακτηριστικά του, που καλλιεργείται, τη διατροφική του αξία, και τη βιολογική και αντιοξειδωτική δράση των συστατικών του. Επίσης παρουσιάζονται οικονομικά στοιχεία όσον αφορά τους όγκους καλλιέργειας, εισαγωγής και κατανάλωσης της φακής στην Ελλάδα. Το θεωρητικό κομμάτι της μελέτης συμπληρώνεται με την παρουσίαση των στοιχείων της υπέρυθρης φασματοσκοπίας και της διαχωριστικής ανάλυσης (Discriminant Analysis), τεχνικής που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία για τον προσδιορισμό της Γεωγραφικής προέλευσης. Στο πειραματικό κομμάτι παρατίθεται ο τρόπος κατεργασίας των δειγμάτων, ο τρόπος παραλαβής των φασμάτων τους με την τεχνική DRIFTS, η επεξεργασία τους, καθώς και τα αποτελέσματα όσον αφορά την γεωγραφική ταξινόμηση. Τα δείγματα της φακής ταξινομήθηκαν με τρείς διαφορετικούς τρόπους. α) με βάση την γεωγραφική προέλευση σε συνδυασμό με την ποικιλία, β) με βάση την γεωγραφική προέλευση ανά ήπειρο και γ) με βάση την εγχώρια ή εισαγόμενη ποικιλία. Στην συνέχεια, με τη βοήθεια της χημειομετρίας (Discriminant Analysis) αναπτύχθηκε ένα μοντέλο προσδιορισμού γεωγραφικής προέλευσης των δειγμάτων φακής από τα καταγεγραμμένα φάσματα FT-IR, του ξηρού φυτικού υλικού. Το μοντέλο λειτούργησε με την μεγαλύτερη ακρίβεια σε μια φασματική περιοχή από τα 2700 έως τα 1700 cm-1 και οι αποκλίσεις που έδωσε σε σχέση με την γεωγραφική ταξινόμηση ήταν της τάξεως από 4,2% στην μέθοδο με την μεγαλύτερη ακρίβεια και 12,5% στην μέθοδο με την μικρότερη ακρίβεια. Εργαστήριο Χημείας του Γ.Π.Α. Ιανουάριος 2013

One of the most important legumes, which Hellenic area is famous for, is lentil (Lens Culinaris) belonging to the family Fabaceae. Pulses are known for their nutritional benefits to the human body, while the content of trace elements and proteins differs from region to region. The aim of this study is to determine the geographical origin of lentils with the method FT-IR. To determine the geographical origin, were used lentils from various areas of both the Greek territory and imported, in a total of 27 samples, which 24 were used for mapping the spectral data of lentils per region. The theoretical part of the study includes data about the lentil plant as botanical characteristics, cultivation, nutritional value, and biological and antioxidant components. It also presents financial information regarding culture volumes, import and consumption of lentils in Greece. The theoretical part of the study completed by the presentation of theory of infrared spectroscopy and Discriminant Analysis, which is the technique that used in this study to determine the geographical origin. The experimental part, shows the sample treatment, the mode of receiving the spectra by the technic DRIFTS, the spectral data treatment, and the results regarding the geographical classification. Samples of lentil classified in three different ways. a) based on the geographic origin in connection with the variety, b) based on geographical origin by continent and c) based on domestic or imported culture. Then, with the help of Chemometrics (Discriminant Analysis) developed a model for determining the quality of the samples lentil from the recorded spectra with FT-IR, from dry plant material. The model was operated with greater accuracy in a spectral region from 2700 to the 1700 cm-1 and the standard deviation given in relation to the geographical classification was of the order of 4.2% in the method with higher accuracy and 12.5% in the method with less precision.

Chemistry Lab of A.U.A. January 2013