طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک همراه با MCR-ALS برای شناسایی و quantification تقلبی‌های زعفران: کاربرد در مخلوط‌های پیچیده

تقلب در زعفران به دلیل ارزش بالای بازار آن، یک روش قدیمی و رایج است. بنابراین، نیاز بالایی به تکنیک‌های سریع، آسان، دوستدار محیط زیست و کم‌هزینه وجود دارد که قادر به شناسایی و تعیین کمیت تقلب‌های موجود در زعفران به صورت همزمان باشند. در این راستا، هدف این مطالعه استفاده از طیف‌سنجی نزدیک به مادون قرمز (NIR) همراه با تحلیل چندمتغیره منحنی – حداقل مربعات متناوب (MCR-ALS) برای شناسایی و تعیین کمیت چهار تقلب رایج (پیاز، گل همیشه‌بهار، انار و زردچوبه) بود.

در مجموع 38 نمونه شامل تمام این تقلب‌ها آماده شد. چندین ناحیه طیفی و تکنیک‌های پیش‌پردازش در مدل‌های کالیبراسیون آزمایش شدند تا بهترین ترکیب یافت شود.استفاده از روش MCR-ALS امکان شناسایی مواد تقلبی موجود در نمونه‌ها را از طریق مقایسه بین پروفایل‌های طیفی بازیابی شده توسط MCR-ALS و طیف‌های مربوط به مواد تقلبی خالص فراهم کرد. علاوه بر این، کمّی‌سازی مواد تقلبی نیز با موفقیت در این نمونه‌های پیچیده انجام شد و خطای نسبی در پیش‌بینی غلظت‌ها (RE) حدود ۱۰٪ بود، به جز نمونه‌های پیاز.

به طور کلی، نتایج به‌دست‌آمده در این پژوهش نشان‌دهنده قابلیت استفاده از طیف‌سنجی NIR همراه با تحلیل MCR-ALS برای شناسایی و کمّی‌سازی مواد تقلبی در یک مخلوط بسیار پیچیده و در سطوح پایین است. تا جایی که ما اطلاع داریم، این نخستین بار بود که طیف‌سنجی NIR و MCR-ALS برای شناسایی و کمّی‌سازی همزمان چهار نوع ماده تقلبی در نمونه‌های زعفران به کار گرفته شدند.

The adulteration of saffron, due to its high market value, is an old and common practice. Hence, there is a high demand for rapid, easy-to-go, environmentally friendly and low-cost techniques able to perform the simultaneous identification and quantification of saffron adulterants. In this sense, the goal of this work was to use near infrared (NIR) spectroscopy coupled to multivariate curve resolution – alternating least-squares (MCR-ALS) for the identification and quantification of four common adulterants (onion, calendula, pomegranate and turmeric).

A total of 38 samples containing all these adulterants were prepared. Several spectral regions and pre-processing techniques were tested in the calibration models to find the best combination. The application of MCR-ALS allowed the identification of the adulterants present in the samples through the comparison between the spectral profiles recovered by MCR-ALS and the respective spectra of pure adulterants. Additionally, the quantification of the adulterants was also successfully achieved in these complex samples with relative percentage errors in concentration predictions (RE) of around 10%, except for onion.

Overall, the results obtained in this work demonstrate the suitability of NIR spectroscopy coupled to MCR-ALS analysis to identify and quantify adulterants in a very complex mixture and at low levels. To the best of our knowledge, it was the first time that NIR spectroscopy and MCR-ALS were coupled to simultaneously identify and quantify four adulterants in saffron samples.