Prediction of sugars in ripe banana pulp from spectra of unripe fruit peel using near-infrared spectroscopy and multivariate calibration | Previsão de açúcares na polpa da banana madura a partir de espectros da casca da fruta não madura usando espectroscopia no infravermelho próximo e calibração multivariada

The prediction of sucrose, glucose, and fructose concentrations in ripe banana pulp from spectra of both unripe and ripe fruit peel employing near-infrared spectroscopy (NIR) and multivariate calibration is the aim of this work. 320 unripe bananas were harvested, and NIR spectra were collected on the peel using diffuse reflectance. The sugars, i.e., sucrose, glucose, and fructose, were extracted from the pulp using an adapted procedure presented in this work. Subsequently, the extract was analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC) with an evaporative light-scattering detector. The sucrose, glucose, and fructose concentrations ranged from 45.10-207.20, 23.81-78.18, and 21.60-85.26 mg/g, respectively. Multivariate calibration models using partial least squares regression (PLS) were built to predict sugars from NIR spectra. Ordered predictors selection (OPS) was employed to select the most informative variables. The PLS models from the unripe peel for sucrose, glucose, and fructose presented root mean square error of prediction (RMSEP) values of 15.18, 3.41, and 8.7 mg/g, respectively. For the dataset using the ripe banana peel, the RMSEP values were 19.29, 5.29, and 6.65 mg/mL, respectively. Keywords: Banana; NIR; Chemometrics; PLS; HPLC; Sucrose; Glucose; Fructose; Early prediction

O objetivo deste trabalho é a previsão das concentrações de sacarose, glicose e frutose na polpa de banana madura a partir de espectros da casca de frutas tanto verdes quanto maduras, empregando espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) e calibração multivariada. Foram colhidas 320 bananas verdes, e os espectros NIR foram coletados na casca usando reflectância difusa. Os açúcares, ou seja, sacarose, glicose e frutose, foram extraídos da polpa usando um procedimento adaptado apresentado neste trabalho. Posteriormente, o extrato foi analisado por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com um detector de espalhamento de luz evaporativo. As concentrações de sacarose, glicose e frutose variaram de 45,10 a 207,20; 23,81 a 78,18 e 21,60 a 85,26 mg/g, respectivamente. Modelos de calibração multivariada utilizando regressão por quadrados mínimos parciais (PLS) foram construídos para prever os açúcares a partir dos espectros NIR. A seleção de preditores ordenados (OPS) foi empregada para selecionar as variáveis mais informativas. Os modelos PLS da casca verde para sacarose, glicose e frutose apresentaram valores de erro quadrático médio de previsão (RMSEP) de 15,18; 3,41; 8,7 mg/g, respectivamente. Para o conjunto de dados usando a casca de banana madura, os valores de RMSEP foram 19,29; 5,29 e 6,65, mg/g respectivamente. Palavras-chave: Banana; NIR; Quimiometria; PLS; HPLC; Sacarose; Glicose; Frutose; Previsão precoce.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)