Método de análisis de bebidas alcohólicas.

Método de análisis de bebidas alcohólicas.

Esta invención se refiere de forma general a un método para la determinación del origen geográfico de bebidas alcohólicas,

en particular para vinos y más particularmente para vinos con denominación de origen protegida (DOP). El método incluye la gelificación previa de la muestra, el uso de la espectroscopia de ablación laser, la selección de longitudes de onda y el posterior análisis matemático de los resultados para la determinación del origen del producto y/o la detección de fraudes. El procedimiento empleado proporciona un método adecuado de alta sensibilidad, especificidad y rapidez, tanto en el tratamiento de la muestra como en la medida de la misma.

MÉTODO DE ANÁLISIS DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS

5 CAMPO TÉCNICO

10 Esta invención se refiere de forma general a un método para el análisis de bebidas alcohólicas para su discriminac ión e identificación por ablación ¡ase e. En particular se refiere a un método de análisis de bebidas alcohólicas para la identificación del origen de dichas bebidas alcohólicas, más particularmente del vino, y más específicamente para la determinación del origen geográfico de vinos, por ejemplo para la detección de fraudes.

OBJETO Y CAMPO DE LA INVENCIÓN

1S 20 Esta invención se enmarca en el campo del control de calidad y la seguridad alimentaria en la industria de bebidas alcohólicas, en particular en la industria vitivinícola pennitiendo la identificación de determinación del origen geográfi co de vinos con denominac ión de origen protegida (DOP) . La metodología empleada proporciona un método adecuado, sencillo y económico de alta sensibi lidad y especificidad en la discriminación de las denominaciones de origen y/o detección de fraudes en vinos. El método desarroll ado tiene aplicación en di versos campos relacionados con la industria vitivinícola, el control de calidad, la seguridad alimentaria, entre otros.

ESTADO DE LA TÉCNICA

25 La industria del vino ha crecido de manera significativa en la última década, por lo que las carac terísticas del vino, tales como la variedad, el origen de la tecnología de producción y vinificación deben ser preservados. La certificación de origen geográfico protegido (OGP) y la denominación de origen protegida (DOP) constituyen el sistema utilizado para el reconocimiento de una calidad diferenciada, consecuencia de características propias y diferenciales, debidas al medio geográfico en el que se

producen las materias primas, se elaboran los productos, y a la influencia del ractor humano que participa en las mismas.

Los Alimentos de Calidad Diferenciada son aquellos productos que están protegidos por una nonnativa de la UE que garantiza el cumplimiento de unos requisitos superiores a los exigidos para el resto de productos. Los productos que están protegidos por la Denominación de Origen Protegida -D.O.P. (El Jieg/amen/o (CE) /151 /2012 de/ Parlamento Europeo y del Consejo, de 2J de noviembre de 2012, sobre los regímenes de calidad de productos agrícolas y alimenticios, establece las definiciones de Denominación de Origen Protegida (DOP) y de Indicación Geográfica Protegida (lGP) ) son aquellos cuya calidad o características se deben al medio geográfico con sus factores naturales y humanos y cuya producción, transformación y elaboración se realiza siempre en esa zona geográfica delimitada de la que toman el nombre. Además es uno de los parámetros más importantes que deben ser controlados desde la introducción de la normativa europea de origen de los productos agrícolas. El número de consumidores que buscan comprar productos con calidad certificada y denominación de marca de origen para garantizar la procedencia y las características especiales de los productos es cada vez mayor.

Por otra parte, el fraude es también uno de los aspectos importantes que debe ser controlado y este puede aparecer como consecuencia de la adición de compuestos químicos o vinos de menor calidad, sustitución de etiquetado, etc.

El vino consta de dos ingredientes primarios, agua y etanol. Otros componentes mayoritarios en el vino son los ácidos orgánicos y azúcares (R.8. Jackson. -Chemical Constiluents 01 Grapes and Wine, in: R.S. Jackson (Ed) , Wine Sci. Second Ed., Academic Press. San Diego, 2000: pp 232-280) . Sin embargo, debido a su composición, es una matriz compleja (Aceto, M; Abollino, 0.; Bruzzoniti, M C; Mentasti, E.; Sarzanini, c.; Malandrino, M Food Addil. Con/amo 2002, /9, 126-/33. Larsen, F. H; van den Berg, F; Engelsen, S. B. 1. Chemom. 2006, 20, 198-208) . Las propiedades organolépticas del vino son debidas a la presencia de diferentes compuestos aromáticos y taninos. La presencia de oligoelementos minerales en el vino está generalmente relacionada con la composición del suelo, variedad de uva, el clima, las levaduras y las diferencias en la elaboración del vino. Las diferencias entre las cantidades de los minerales presentes en los mismos pueden ser utilizadas para lograr una rápida identificación y clasificación de los vinos con DOP. Los análisis sensoriales O detenninaciones analíticas estándar no son adecuados para precisar el origen declarado.

Algunos métodos analíticos basados en la detenninación de '1-1 por resonancia magnética nuclear (NMR) , (MA Brescia el al., «Characterizalion 01 ¡he geographical origin of ltafian red wines based on Iradilional and nuclear magnelic resonance spectrometric determinations», Ana/yltea Chimica Acta 458, (2002) J77-186) o la autenticación basada en la proporción de isótopos estables de oxígeno 180/160, ÜUC, 2HJ' H (0/1--1) , JJc112e, han sido utilizados para detenninar el origen de etanol o azucares del vino. Sin embargo tienen aplicabilidad limitada o requiere instrumentos caros y el procedimiento es impreciso. Los métodos analíticos basados en técnicas cromatográficas (Daniel Serrano-Lourido el af., «Classificalion and characterisation of Spanish red wines according lo their appellalion oforigin based on chromatographic pro files and chemometric data analysis», Food Chemistr y 135, (2012) 1425-1431; Dimitris P. Makris, Stamatina Kallithraka, y Andreas Mamalos, «Differenliation of young red wines based on cultivar and geographical origin with applicalion of chemometrics ofprincipal polyphenolic constituents», ralanta 70, ( 2006) 1143-/152. Leonhard Jailz el al., «LC-MSIMS analysis ofphenols for classificalion of red wine according to geographic origin, grape variely and vinlage», Food Chemistr y 122, (2010) 366-372) requieren operaciones de separación y extracción para el análisis que introducen errores y una gran variabilidad en los resultados (JJ Jiménez, J Atienza, J.L. Bernal, and L. Taribio., Chromatographia 38 (1994) 395) . Finalmente, otros métodos basados en la detenninación de DNA (Lopes Martins, Pereira Goncalves, y Pinho Guedes Pinto De, «Method and Kit for Dna Extraction from Vitis Vinifera L. and for Amplifica/ion and Deleclion of Grapevine Varieties or Cultivars in Musts or Wines») , (2011) ) requieren las secuencias genéticas de ADN/aRNA y el uso de costosos consumibles tales como cebadores (primers) para la reacción en cadena polimerasa (peR) . Esta técnica además tiene un alto coste tanto temporal como económico.

Existen publicaciones anteriores tales como la publicación internacional W02010146199 que describen el uso de la tecnología LIBS en otros campos, por

S ejemplo para la búsqueda de patógenos o contaminantes en alimentos. Sin embargo, ninguno de ellos ha resuelto las especificidades que supone el problema anteriormente indicado, es decir, la detenninación del origen geográfico de vinos, para la detección de posibles fraudes y la protección de la DOP, con un nivel de certeza elevado. En particular, la manipulación y medición de muestras líquidas por ablación láser es un problema que no ha sido resuelto en las publicaciones previas. Y por otro lado, hasta la fecha no se había desarrollado un método para la determinación del origen geográfico de vinos que tuviera un índice de certeza superior al 97%.

10 Por lo tanto, aún existe una necesidad de un método sencillo, económico y portátil capaz de determinar el origen geográfico de vinos para detección de fraudes y la protección de la DOP que supere las desventajas indicadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

15 20 Método de análisis de bebidas alcohólicas: Esta invención se refiere de forma general a un método para la detenninación del origen geográfico de bebidas alcohólicas, en particular para vinos y más particularmente para vinos con denominación de origcn protegida (DOP) . El método incluye la gelificación previa de la muestra, el uso de la espectroscopía de ablación laser, la selección de longitudes de onda específicas y el posterior análisis matemático de los resultados para la determinación del origen del producto y/o la detección de fraudes. El análisis puede realizarse cn W1 tiempo muy corto (menor a 1 minuto) . El nivel de certeza del método es superior al 97 %. Esto habilita a este método para la detección de posibles fraudes en la DOP u otras características específicas de cada vino.

25 DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las figuras que se describen a continuación, sirven para ilustrar la descripción de la invención y nunca deben considerarse con fines limitativos de la misma.

30 Figura 1.muestra una vista esquematizada del dispositivo comprendiendo tanto el equipo láser (1) , los espejos (2) , lentes (3) , muestra...

1. Método de análisis de bebidas alcohólicas para su discriminación e identificación

por ablación láser caracterizado porque comprende las etapas de;

(a) añadir colágeno a una muestra de bebida alcohólica y dt:jar reposar hasta su

5 gelificación, secando posteriormente el gel obtenido hasta evaporar el agua,

obteniendo así un gel seco;

(h) irradiar un muestra del gel seco con láser focaUzado sobre la superficie de la

muestra, obteniendo un plasma de dicha muestra;

Ce) obtener un espectro del plasma de la muestra utilizando un analizador óptico,

10 y

(d) comparar la señal del detector con una base espectral di nám ica utilizando un

modelo matemático basado en redes neuronales con conexiones hacia

delante basadas en un modelo de propagación percepfron que consta de tres

capas de neuronas denominadas de entrada, salida y oculta, una función de

15 transferencia entre capas que utiliza una algoritmo tangente hiperbólico

sigmoidal, y optimizando su matriz de pesos mediante el algoritmo de

entrenamiento de gradiente escalado conj ugado SCG para preveni r el

sobreajuste y el sobreentrenamiento.

20 2. Método de análisis de bebidas alcohólicas para su discriminación e identificación

según reivindicación 1, caracterizado porque la muestra de bebida alcohólica es

vino.

3. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las rei vindicaciones I

2S a 2, caracterizado JXl rque la etapa (a) se lleva a cabo añadiendo 1 gramo de colágeno

a 50 mL de vino a temperatura ambiente hasta su disolución, dejando reposar la

disolución hasta obtener un gel, y secando posterionnente el gel obtenido en un

horno a 35 oC durante 12 h hasta la evaporación del agua.

30 4. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las reivindicaciones l

a 2, caracterizado porque el láser dc la etapa (b) es un láser de estado sólido, líquido

o gaseoso, que emite radiación electromagnética ultravioleta, visible o infrarrojo,

con energía suficiente como para producir un plasma del material abJ acionado.

24

5. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque se utiliza una selección de longitudes de onda específicas para el análisis de las muestras entrenamiento de las redes neuronales.

6. Método de análisis de bebidas alcohólicas según la reivindicación 4, caracterizado porque el láser es un láser Nd:YAG que trabaja a un frecuencia de I a 20 Hertz a una longitud de onda fija de 1064 run.

7. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las reivindicaciones I a 2, caracterizado porque la detección de la radiación producida por los elementos químicos del plasma para obtención del espectro se realiza a través de un sensor óptico CCD que proporciona 2048 puntos espectrales en un intervalo de 200 a 1100 run.

8. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las reivindicaciones I a 2, caracterizado porque en las redes neuronales, la capa de entrada se utiliza sólo para la entrada de la matriz de datos, y en la capa oculta cada neurona recibe sefiales de otras neuronas de entrada, sumándose éstas mediante la función de activación según la ecuación 1:

x~ =wjt-Yj

1. ,

(1)

siendo después el resultado transformado por la función de transferencia según la ecuación 2:

Y • • ¡ (x) -[ 2 ) 1]

l "' exp '-I.~

(2)

Y siendo enviado el resultado finalmente a las neuronas en la capa de salida, donde, en las ecuaciones 1 y 2, Yi e Yk representan la salida de las neuronas ocultas G) y de las m:uronas de salida (k) respectivamente, Wj! representa el peso entre el /h de las neuronas ocultas y elléh de las neuronas de salida.

9. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las reivindicaciones l a 2, caracterizado porque se emplea adicionalmente el algoritmo SCG que minimiza el error de predicción empleando una combinación lineal del error cuadrático medio (MSE) según la ecuación 3, lo que determina la combinación correcta para producir

una red que generalice nuevos datos de entrada dentro del rango de los datos de aprendizaje:

N 2

MSE ~ N~{r. -Y. )

(3)

donde, en la ecuación 3, N corresponde al número de observaciones, Y/c, el valor real, r k, las estimaciones en el modelo de RN y k capa de salida de RN, respectivamente.

10. Método de análisis de bebidas alcohólicas según reivindicación 1, en el que las muestras se seleccionan de entre vinos lintos, rosados, blancos, espumosos, whisky, ron, vodka, ginebra o tequilas.

. Método de análisis de bebidas alcohólicas según cualquiera de las reivindicaciones 1

a 2, caracterizado porque se utiliza para discriminar inequívocamente 15 denominaciones de origen geográfico.