Preparación, caracterización y aplicación de sensores de Pd-SnO como nariz electrónica en la clasificación de vinos peruanos y su comparación con técnicas cromatográficas / Preparation, characterization, and application of Pd-SnO sensors as an electronic nose in Peruvian wine classification and its comparison with chromatographic techniques / Preparação, caracterização e aplicação de sensores de Pd-SnO como nariz eletrônico na classificação dos vinhos peruanos e sua comparação com técnicas cromatográficas

Resumen Se prepararon sensores basados en SnO dopados con paladio (0, 1, 3, 5 y 7%) mediante el método de impregnación húmeda. Para caracterizarlos, se usaron las técnicas de espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), adsorción y desorción de N2 (BET), difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX). Los sensores se evaluaron con etanol para que conformaran, junto a dos sensores comerciales, una nariz electrónica (E-nose) que lograse detectar componentes volátiles del aroma en vinos peruanos. Los resultados fueron interpretados a través del análisis de componentes principales (PCA) con la finalidad de buscar una técnica que complementase la información recolectada por la cromatografía de gases (GC) y la cromatografía líquida (HPLC), y justamente comparando los PCAs obtenidos del GC y el HPLC con los resultantes de la E-nose se encontró que estos últimos clasificaban mejor las muestras. Fue posible diferenciar tanto vinos de la misma uva como de distinta cepa. Además, se logró detectar vinos adulterados, lo cual contribuye a la industria vitivinícola en el control de su producción con la finalidad de mejorar la calidad de esta bebida para el consumidor.

Abstract SnO-based sensors doped with palladium (0, 1, 3, 5 and 7%) were prepared by the wet impregnation method. To characterize them, the techniques ofinfrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), adsorption and desorption of N2 (BET), XRD, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray dispersive energy (EDX) spectroscopy were used. The sensors were evaluated with ethanol to form, together with two commercial sensors, an electronic nose (E-nose) that could detect volatile aroma components in Peruvian wines. The results were interpreted through principal component analysis (PCA) to find a technique that complemented the information collected by gas chromatography (GC) and liquid chromatography (HPLC), and by comparing the PCAs obtained from GC, and HPLC with those resulting from E-nose. It was found that the latter classified the samples better. It was possible to differentiate both wines from the same grape and from a different strain, and to detect adulterated wines, which contributes to the wine industry in controlling its production to improve the quality of this drink for the consumer.

Resumo Os sensores baseados em SnO dopados com paládio (0, 1, 3, 5 e 7%) foram preparados pelo método de impregnação por via húmida. Para caracterizá-los, as técnicas de espectroscopia infravermelha com transformação de Fourier (FTIR), adsorção e dessorção de N2 (BET), XRD, microscopia eletrônica de varredura SEM) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX). Os sensores foram avaliados com etanol para formar, junto com dois sensores comerciais, um nariz eletrônico (E-nose) que poderia detectar componentes de aroma volátil em vinhos peruanos. Os resultados foram interpretados através da análise de componentes principais (PCA) para encontrar uma técnica que complementasse a informação coletada por cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida (HPLC) e comparando os PCA obtidos de GC e HPLC com os resultantes do E-nose, descobriu-se que este classificou melhor as amostras. Foi possível diferenciar os vinhos da mesma uva e de uma variedade diferente. Além disso, foi possível detectar vinhos adulterados, o que contribui para a indústria do vinho no controle de sua produção, a fim de melhorar a qualidade desta bebida para o consumidor.

Implementation y evaluación de una nariz electrónica para la detección de alcoholes lineales / Implementation and evaluation of an electronic nose for the alcohols detection / Implementação e avaliação de um nariz eletrônico para detectar álcoois lineares

Se desarrolló una nariz electrónica que permite la detección de alcoholes de manera sencilla y económica en comparación con las narices electrónicas tradicionales. Estábasada en cuatro sensores de gas de SnO2 (dos comerciales y dos fabricados en el laboratorio), un sistema neumático irregular, un hardware y software para adquisición de datos y un software de reconocimiento de patrones. Se evaluó el comportamiento de la nariz y las condiciones de trabajo con muestras de vapor de alcoholes (metanol, etanol, n-butanol y 1-2 octanol) y se determinó que los alcoholes se pueden detectar con el arreglo de sensores preparado y pueden diferenciarse entre sí haciendo uso del análisis estadístico de componentes principales (PCA). El orden de detección encontrado para los alcoholes lineales fue el siguiente: metanol > etanol > n-butanol > 1-octanol. Se encontró también que haciendo uso del análisis de componentes principales (PCA) y realizando una normalización de los datos en el software de reconocimiento de patrones, la varianza total de las muestras también aumenta del 76% al 85%. Esto demuestra que una nariz simple y económica puede clasificar bien las muestras evaluadas.

An electronic nose for the detection of alcohols, easy to use and inexpensive as compared to traditional electronic noses, was developed. This nose is based on four SnO2 gas sensors (two commercial and two homemade), an irregular pneumatic system, hardware and a software for data acquisition and a software for pattern recognition. The nose behavior and the working conditions with vapor samples of alcohols (methanol, ethanol, n-butanol and 1-octanol) were evaluated. Alcohols could be detected with the array of prepared sensors and could be also differentiated from each other by using principal component analysis (PCA). The detection order for linear alcohols followed the order: methanol > ethanol > n-butanol > 1-octanol. It was also found that by using PCA and performing a standardization of data in software pattern recognition so, the total variance of such information increases from 76% up to 85%. This result confirms that a simple and inexpensive nose can rank well the tested samples.

Foi feito um nariz eletrônico que permitiu a detecção de álcoois de jeito simplis e económico em comparacao com os narices electrónicos tradicionais. Estábaseado em quatro sensores de gás SnO2 (dois comerciais e dois feitos no laboratório), um sistema pneumático irregular, hardware e software para aquisição de dados e software de reconhecimento de padrões. Foi avaliado o comportamento do nariz e as condições de trabalho com amostras de vapor de álcoois (metanol, etanol, n-butanol e 1-octanol) determinou-se que os álcoois podem ser detectados com o arranjo de sensores preparado e pode diferenciar-se entre sim usando análise de componentes principais (PCA). A ordem de detecção para os álcoois lineares encontrados foi os seguinte: metanol> etanol> n-butanol> 1-octanol. Verificou-se que, usando análise de componentes principais (PCA) e a execução de uma normalização dos dados no software de reconhecimento de padrões, a variância das amostras também aumenta de 76% para 85%. Esto demostra que um nariz simples e barato pode classificar bem as amostras avaliadas.

Análisis del aroma de las gotas de papaya mediante los métodos de nariz electrónica y aceptabilidad sensorial / Analysis the flavor of papaya drops by the methods of electronic nose and sensory acceptability

The objective of this study was to evaluate the behavior of the flavor of papaya drops during refrigerated storage and to correlate the data generated from the electronic nose with that of the sensory analysis. The drops were obtained by basic spheronization process of the papaya pulp. After drops were obtained they were subjected to sensory evaluation and the electronic nose for 16 days of storage at +5° C. Sensory data showed a slight decrease of acceptance (p < 0.05). The results generated by the electronic nose showed there were subtle changes in the flavor during storage, with a small increase in the concentration of organic solvents and the concentration of ammonia and hydrogen sulfide. There was a good correlation between sensory analysis data generated by the sensors of the electronic nose.

El objetivo del estudio fue evaluar el comportamiento del aroma de las gotas de papaya durante el almacenamiento refrigerado y hacer una correlación de los datos generados de la nariz electrónica con los datos del análisis sensorial. Las gotas fueron obtenidas por un proceso de esferificación básica de la pulpa de papaya. Después de la obtención, estas fueron sometidas a evaluaciones sensoriales y con el equipo de la nariz electrónica durante 16 días de almacenamiento a + 5° C. Los datos sensoriales obtenidos con el almacenamiento mostraron una ligera disminución de la aceptación (p < 0,05). Los resultados generados por la nariz electrónica mostraron que hubo cambios sutiles en el aroma durante su almacenamiento, con un pequeño aumento en la concentración de disolventes orgánicos y en la concentración de amoníaco y sulfuro de hidrógeno. Se observó una buena correlación entre los datos del análisis sensorial y los generados por los sensores de la nariz electrónica.

Evaluación de la calidad de productos lácteos por medio de la nariz electrónica / Assessment of dairy products quality by means of electronic nose

La nariz electrónica, instrumento que utiliza un conjunto de sensores y un sistema de reconocimiento de patrones para el análisis cualitativo de aromas, ha encontrado numerosas aplicaciones en la industria alimentaria, gracias a su versatilidad. En este trabajo una breve descripción de la nariz electrónica, de su modo de operación y de sus ventajas y desventajas, ha sido realizada. Además, las principales aplicaciones de este instrumento en la industria de alimentos, con un énfasis especial en la industria láctea, han sido revisadas. Estas aplicaciones incluyen la detección de microorganismos en la leche, la identificación de aromas indeseados en la leche, la estimación del tiempo de vida útil de la leche y de varios tipos de quesos, la identificación de leche mastítica, la clasificación de quesos en función del tiempo de maduración, la diferenciación de quesos por origen geográfico y el control de la fermentación de la leche, entre otros. Los resultados de esta revisión indican que la nariz electrónica podría ser utilizada como un instrumento para un rápido control de calidad de los productos.

The electronic nose, instrument that uses a group of sensors and a system of pattern recognition for the qualitative analysis of aroma, has found many applications in the food industry, because of its versatility. In this work a brief description of the electronic nose, its operation mode and its advantages and disadvantages were carried out. Moreover, the main applications of this instrument in the food industry, with special emphasis on the dairy industry, have been reviewed. These applications include the detection of microorganisms in milk, the identification of off-flavours in milk, the shelf life of milk and various types of cheeses, the identification of mastitic milk, the classification of cheeses according to their time of ripening, the discrimination of cheeses by geographic origin and the control of the milk fermentation, among other. The results of this review indicate that electronic nose could be used as an instrument for the rapid quality control of dairy products.