Desenvolvimento de nariz eletrônico de baixo custo: comparativo entre a discriminação instrumental e perfil descritivo quantitativo na análise de cafés torrados comerciais - Makimori, Gustavo Yasuo Figueiredo (2018)
O café é uma bebida de aroma e sabor extremamente complexo. Fatores desde a região geográfica, condições climáticas da época de plantio, tipo de manejo, métodos de torra, moagem e armazenamento estão intrinsicamente relacionados com a qualidade e característica do produto final. Uma das maneiras de avaliar a qualidade do café é através da análise sensorial do tipo Perfil Descritivo Quantitativo (PDQ) que é baseada no treinamento de avaliadores selecionados que julgam a intensidade de atributos da amostra. O PDQ apresenta algumas desvantagens como longos períodos de análise, custo e consumo elevado de amostras. Assim, métodos instrumentais rápidos aliados a métodos quimiométricos poderiam ser utilizados no controle de qualidade do café para substituir ou no mínimo reduzir a quantidade de amostras analisadas por métodos sensoriais tradicionais. São denominados de nariz eletrônico (e-nose) instrumentos baseados em uma matriz de sensores químicos parcialmente seletivos capazes de detectar vapores orgânicos. Com o alto custo dos equipamentos comerciais e a complexidade dos dados coletados surge a oportunidade do desenvolvimento de protótipos com componentes de baixo custo e a aplicação de métodos quimiométricos mais recentes. Por outro lado, espectros na região do visível (Vis) podem informar o grau de torra no café já o infravermelho próximo (NIR) fornecem informações de sobretom das vibrações das moléculas e são amplamente utilizados para identificação de características químicas devido a rapidez e preservação da amostra. Além disso, a língua eletrônica (e-tongue) que é um sistema com múltiplos sensores químicos, não específicos e de baixa seletividade, também pode ser utilizada na avaliação do café. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um protótipo de e-nose e avaliar doze amostras de café comercial torrado e moído pelos três métodos instrumentais rápidos já citados (e-nose, e-tongue e espectros Vis-NIR) para verificar se os mesmos são capazes de discriminar diferentes cafés comerciais de forma semelhante ao PDQ. O protótipo e-nose foi construído a partir de uma placa de desenvolvimento (Arduino Mega 2560) e sensores do tipo MOS (semicondutor metal-óxido) que detectam compostos orgânicos voláteis (VOCs). Os algoritmos de controle, automação e interface gráfica foram desenvolvidos em ambiente MATLAB®. O sinal obtido pelo protótipo apresentou boa repetibilidade quando testado por meio de um planejamento de mistura ternária do tipo simplex centroide (acetona, acetonitrila e etanol). O PDQ foi realizado com 15 avaliadores treinados durante dois meses. Foram utilizados seis atributos de odor, três de sabor, um de textura (corpo da bebida) e a cor para a caracterização dos produtos. Os dados do PDQ foram analisados de duas formas distintas. A primeira seguiu uma estratégia normalmente utilizada, Análise de Variância (ANOVA), Teste de Tukey, Análise de Componentes Principais (PCA) e gráfico aranha. Já a segunda estratégia foi utilizar a Análise de Dimensões Comuns (ComDim) tanto na seleção de atributos e avaliadores como para a análise final dos dados do PDQ. Mesmo selecionando avaliadores diferentes, ambas as técnicas descreveram os 12 produtos de forma similar. Entretanto, com o ComDim a interpretação é facilitada pelos gráficos de escores e saliências. Os produtos 100% arábica foram descritos com alta intensidade nos atributos odor verde e odor fresco, já os produtos blends foram descritos com alta intensidade dos atributos sabor amargo, corpo da bebida e cor marrom nos dois métodos. Ambas estratégias destacaram que os produtos “A” e “B” são as amostras mais diferentes do conjunto e a cor foi o atributo utilizado de forma mais eficiente pelos avaliadores para distinguir os produtos. Finalmente, para os doze cafés avaliados, foram utilizados os espectros Vis-NIR, o sinal do e-nose, o sinal obtido por meio da e-tongue e as notas dos atributos do PDQ em uma análise multitabela exploratória usando o ComDim. Com 51,96% da variância total, a dimensão comum 1 (CD 1) tem alto valor de saliência para as cinco técnicas utilizadas, ou seja, todas carregam uma informação comum em seus dados. Contudo, as técnicas instrumentais também apresentam alto valor de saliência em outras dimensões, Vis CD 2, e-nose CD 3, e-tongue CD 4 e NIR CD 5, ou seja, cada técnica instrumental utilizada carrega uma informação complementar ao PDQ que possui alta saliência apenas em CD 1. Portanto, quando as informações das técnicas instrumentais utilizadas são combinadas, a discriminação dos produtos se assemelha ao resultado do PDQ isoladamente. O café A manteve-se como o mais diferente do conjunto para todas as técnicas instrumentais. Por outro lado, os cafés D, G e J demonstraram semelhança em todas as técnicas permanecendo sempre no mesmo quadrante. Foi possível também verificar a influência do grau de torra e do teor de café robusta nos blends. Portanto, o desenvolvimento de metodologias instrumentais rápidas e de baixo custo aliadas aos métodos quimiométricas trazem uma proposta alternativa para a análise do café e, eventualmente, de outras matrizes alimentares.