Introducción

La industria agroalimentaria enfrenta constantemente el desafío de garantizar la seguridad, calidad y autenticidad de sus productos. En este contexto, la espectroscopía emerge como una herramienta científica crucial, aplicada ampliamente para analizar la composición y calidad de los alimentos. La interacción entre la materia y la radiación electromagnética permite a los científicos obtener información detallada sobre los componentes y propiedades de los alimentos de manera no invasiva y en tiempo real.

Generalmente, una de las principales ventajas de las técnicas de espectroscopía frente a otras tecnologías es su capacidad para realizar mediciones rápidas y precisas sin destruir la muestra. Esto es esencial para el control de calidad en la producción masiva, donde no es práctico utilizar métodos que requieren un procesamiento extenso o destructivo de la muestra. Además, estas técnicas pueden adaptarse fácilmente a la monitorización en línea, lo que permite ajustes en tiempo real en los procesos de producción para asegurar la calidad constante del producto.

La diversidad de técnicas de espectroscopia disponibles también permite a elegir el método más adecuado según el tipo de muestra y parámetro requerido de entre los cuales se describen algunos más adelante [1].

Espectroscopía Óptica Utilizadas en la Industria Alimentaria

1. Espectroscopía UV-Visible: Basada en la ley de Beer-Lambert, esta técnica mide la absorción de luz en las regiones ultravioleta y visible. Por ejemplo, esta técnica es crucial en la industria de aceites donde se utiliza para medir la oxidación de grasas, un indicador clave de la calidad y frescura del producto. Además, es ideal para la determinación de pigmentos como los carotenoides en productos agrícolas, que son importantes para evaluar las propiedades antioxidantes y el valor nutritivo de frutas y vegetales [2].
2. Espectroscopía de Fluorescencia: Detecta la luz emitida por sustancias tras ser excitadas por una fuente de luz. Algunas de sus aplicaciones son la detección de contaminación microbiana, esta técnica es ampliamente utilizada para analizar la calidad de productos lácteos como la leche y el queso, donde los fluoróforos naturales pueden indicar cambios debido a procesos de fermentación o deterioro. También se aplica en la detección de adulteraciones en productos como el aceite de oliva, mediante la identificación de compuestos fenólicos específicos [3].
3. Espectroscopía Infrarroja (IR): Explora las vibraciones moleculares específicas que surgen al absorber luz infrarroja, siendo efectiva para identificar grupos funcionales en alimentos y proporcionar información sobre la frescura y composición. Se aplica para determinar la composición de alimentos procesados, proporcionando información rápida sobre contenido graso, proteínico y de humedad sin necesidad de preparación compleja de la muestra [4]. La espectroscopía IR y más concretamente la near-IR (NIR) también encuentra numerosas aplicaciones en la industria frutícola, hortícola, cárnica o vitivinícola tal y como se describe en los artículos publicados en nuestro blog sobre estos temas.
4. Espectroscopía Raman: Utiliza el efecto Raman para proporcionar detalles sobre los cambios vibracionales de las moléculas, útil en el análisis estructural de alimentos y en la evaluación de cambios por almacenamiento o procesamiento. Por ejemplo, se utiliza para determinar la estructura molecular de alimentos complejos, esta técnica ayuda en el análisis de la distribución y calidad de los ingredientes dentro de mezclas alimenticias [5]. También se emplea para evaluar la integridad estructural de alimentos sometidos a procesos de congelación y descongelación, crucial para productos del mar y carnes procesadas.
5. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (NMR): Aprovecha las propiedades magnéticas de los núcleos atómicos para analizar la estructura molecular y detectar adulteraciones. Es imprescindible para estudiar la dinámica molecular en alimentos líquidos como jugos y vinos, donde puede identificar y cuantificar metabolitos volátiles y no volátiles responsables del aroma y sabor [6]. Además, se utiliza para el control de calidad en la producción de cerveza, donde el perfil de metabolitos puede ser crucial para el producto final.
6. Espectroscopía de Emisión Atómica: Excita átomos para medir la luz emitida, determinando la presencia de metales pesados y otros elementos traza. Se aplica para asegurar que los alimentos cumplan con los límites reglamentarios de elementos traza, esta técnica se utiliza para analizar la presencia de elementos potencialmente tóxicos como plomo y cadmio en cereales y vegetales [7].

Conclusión

La aplicación de técnicas espectroscópicas en la industria alimentaria no solo refuerza los estándares de calidad y seguridad, sino que también ofrece una metodología robusta para el análisis rápido y no destructivo de alimentos, esencial para la innovación y la satisfacción del consumidor en el mercado global. De manera adicional, la reciente introducción de algoritmos basados en inteligencia artificial que complementen los resultados obtenidos mediante las técnicas anteriores supone un gran avance para estas tecnologías y una mejora en los procesos productivos de las industrias agroalimentarias.

Bibliografía:

1. Mishra, M. (2022). Spectroscopic techniques for the analysis of food quality, chemistry, and function.
2. Zamarreño, C. R., Gracia-Moises, A., Vitoria, I., Imas, J. J., Castaño, L., Avedillo, A., & Matías, I. R. (2022, October). Alfalfa quality detection by means of VIS-NIR optical fiber reflection spectroscopy. In 2022 IEEE Sensors (pp. 1-4). IEEE.
3. Karoui, R., & Blecker, C. (2011). Fluorescence spectroscopy measurement for quality assessment of food systems—a review. Food and Bioprocess technology, 4, 364-386.
4. Wilson, R. H., & Tapp, H. S. (1999). Mid-infrared spectroscopy for food analysis: recent new applications and relevant developments in sample presentation methods. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 18(2), 85-93
5. Jin, H., Lu, Q., Chen, X., Ding, H., Gao, H., & Jin, S. (2016). The use of Raman spectroscopy in food processes: A review. Applied Spectroscopy Reviews, 51(1), 12-22.
6. PARlAk, Y., & Güzeler, N. U. R. A. Y. (2016). Nuclear magnetic resonance spectroscopy applications in foods. Curr. Res. Nutr. Food Sci, 4, 161-168.
7. Thirumdas, R., Janve, M., Siliveru, K., & Kothakota, A. (2019). Determination of food quality using atomic emission spectroscopy. In Evaluation Technologies for Food Quality (pp. 175-192). Woodhead Publishing.