Détermination des paramètres de qualité du fruit de la passion (Passiflora edulis f. Flavicarpa) par spectroscopie moyen et proche infrarouge et analyses statistiques multivariées

Determinação de parâmetros de qualidade do maracujá (passiflora edulis f. flavicarpa) por espectroscopia mid e nir e calibração multivariada

Determination of passion fruit (Passiflora edulis f. Flavicarpa) quality parameters for mid and nir spectroscopy and multivariate calibration

• Auteur / Autrice : Gabrieli Alves de Oliveira
• Direction : Catherine Renard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 31/01/2014
• Etablissement(s) : Avignon en cotutelle avec Universidade federal do Paraná (Brésil)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et agrosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et qualité des produits d'origine végétale
• Jury : Président / Présidente : Fernanda Castilhos
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Bureau, Lilian Côco
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marcelo Lanza, Patricio Peralta Zamora

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fruits tropicaux

Passifloracées

Mots clés libres

Spectroscopie

Calibration multivariée

Fruit de la passion

Spectroscopy

Multivariate calibration

Passion fruit

Résumé

La variété des climats et des sols du Brésil assure une production de fruits diversifiée au cours de toutes les saisons de l'année. Ainsi, le pays gagne en importance dans le domaine de l'horticulture. Le fruit de la passion est un fruit dont la production s’est développée au cours des dernières années dans et hors du pays en raison de l'augmentation de la consommation de fruits frais et de produits dérivés de la pulpe. Pour le meilleur usage des fruits, il est nécessaire de connaître les principaux paramètres de qualité. Les fruits sont des produits hautement périssables et dont le métabolisme se poursuit après la récolte. Il est donc important de pouvoir proposer des méthodes permettant un contrôle rapide et efficace, afin de les qualifier de manière plus précise, que ce soit pour la consommation, l'exportation ou la transformation. Les méthodes traditionnelles utilisées pour déterminer les paramètres de qualité des fruits sont essentielles pour la prévision des rendements potentiels dans les procédés industriels et également dans l'établissement de la valeur commerciale du fruit, cependant, elles sont coûteuses, souvent longues, demandent une main d’œuvre formée et sont en règle généralement destructrices. En ce sens, l’objectif de cette étude était de vérifier l'efficacité de l'application de spectroscopie dans les gammes du proche et du moyen infrarouge associée à une calibration multivariée pour déterminer les paramètres de qualité des fruits passion intacts, ainsi que des pulpes fraîches et lyophilisées. Les méthodes multivariées utilisées ont été l’analyse en composantes principales (ACP) et la régression linéaire par la méthode des moindres carrés partiels («partial least squares» ou PLS). Les paramètres de qualité analysés ont été les concentrations en sucres simples, les solides solubles totaux (°Brix), l’acidité totale, les concentrations des principaux acides organiques, la teneur en vitamine C et en caroténoïdes. Une faible corrélation a été obtenue entre les valeurs de référence et les valeurs calculées à partir des modèles PLS pour déterminer les concentrations des paramètres de la qualité du fruit intact. Par contre des prédictions satisfaisantes ont été obtenues à partir des spectres moyen-Infrarouge de la pulpe pour la détermination des concentrations en glucose, fructose, saccharose, AT et SSC. La région du proche infrarouge a donné des résultats moins bons à cause de la prédominance des bandes d'absorption de l'eau dans cette région. Par ailleurs, des modèles multivariés développés pour prédire les paramètres de qualité de la pulpe lyophilisée ont donné d'excellents résultats en particulier dans la région du moyen infrarouge pour le glucose (R2V = 0,938), le fructose (R2V = 0,907), le saccharose (R2V = 0,921) et l'acide citrique (R2V = 0,918). Les résultats pour l'acide malique et les caroténoïdes ne sont satisfaisants pour aucune des deux régions, probablement à cause des faibles concentrations de ces composés. Il a été constaté que: i) il est plus diffiicle d’obenir des équations de prédiction pour les composés en faible concentration; ii) le rayonnement infrarouge pénètre peu dans les fruits (quelques mm), et donc l’existence d’un épiderme épais constitue un obstacle à l'utilisation de cette technique, et iii) l'interférence de l'eau dans l'identification des bandes et des groupes spécifiques a été significative, à cause de la haute teneur en humidité des fruits. La région du moyen infrarouge semble mieux appropriée pour prédire la concentration des paramètres de qualité que le proche infrarouge. Les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant la gamme du moyen infrarouge et de la pulpe fraîche, de bonnes corrélations pouvant être obtenues sans l'étape de lyophilisation de la pulpe

Climate and soil variety of Brazil ensures a diversified fruit production during all seasons. Thus the country is gaining prominence in the orcharding field. Passion fruit is a fruit that stood out in recent years internally and out of the country due to the increased consumption of fresh fruit and products derived from the pulp. For the best use of this fruit, it is necessary to determine its main quality parameters. Since passion fruits are highly perishable products and their metabolism proceeds even after harvest, to establish methodologies that allow fast and efficient control becomes essential to qualify them in a more adequate way, either for export, processing or fresh consumption. Traditional methodologies employed to determine fruit quality parameters have been fundamental to prediction of potential yields in industrial processes and also to establish commercial value of the fruit, however, they are expensive, time consuming and destructive. Therefore, the aim of this study was to assess the efficiency of mid and near infrared spectroscopy coupled to multivariate calibration to determine quality parameters of the intact passion fruit, as well as fresh and lyophilized pulps. Quality parameters analyzed were simple sugars, SSC, AT, organic acids, vitamin C and carotenoids. Results showed low correlations between reference analyses values and predicted values to determine the quality parameters concentrations in intact fruit. Multivariate models developed to quality parameters of in nature pulp showed good prediction results to determine the concentration of glucose, fructose, sucrose, AT, and SSC using mid-Infrared. NIR region showed higher prediction difficulty due to the higher water absorption bands in this region. on the other hand, multivariate models developed to predict quality parameters of the lyophilized pulp presented excellent results especially in the MID region for glucose (R2v= 0,938), fructose (R2v = 0,907), sucrose (R2v = 0,921) and citric acid (R2v = 0,918). The results for malic acid and carotenoids contents were unsatisfactory in the two regions used in this study due to the low concentration of these compounds. From the results obtained in this study, it could be verified that: i) there is greater difficulty to correlate constituents at low concentrations, ii) light intensity through the fruit decreases significantly with skin depth, so thick skin has showed to be a barrier for using this technique and iii) water interference in identifying groups and specific bands was significant for passion fruit, due to its high moisture content. The results also revealed that the mid-Infrared region was most suitable for predicting the concentration of quality parameters, in comparison with NIR region. Based also on the results obtained, the use of fresh pulp with MID spectroscopy seemed to be the most suitable choice for quality parameters determination of the passion fruit, since good correlations could be obtained without pulp lyophilization step