QUIMIOMETRÍA EN ZUMOS

Fotografía de zumos de fruta

El consumo de zumos está ampliamente extendido alrededor del mundo siendo, además de una bebida refrescante y saludable, una importante fuente de compuestos beneficiosos para la salud. La calidad de los zumos está directamente relacionada con su composición, que a su vez depende del tipo y variedad de fruta utilizada. Las legislaciones referentes a la calidad de los alimentos son especialmente exigentes en cuanto a la trazabilidad de la procedencia de los mismos, así como respecto a su composición. Las adulteraciones más frecuentes en los zumos de fruta y derivados incluyen falsas declaraciones de origen, dilución con agua, adición de azúcares, ácidos o zumos de menor valor, siendo esta última una práctica de importante impacto económico. Los productores de procesados de frutas y vegetales deben implementar las herramientas analíticas que les permitan asegurar tanto el origen real como la calidad del producto utilizado o la adulteración del mismo.

Cada fruta y vegetal, en función de su especie, variedad y procedencia presenta un perfil específico de composición que puede ser utilizado para detectar la presencia de producto no conforme a las especificaciones esperadas. En particular, el perfil de azúcares (sacarosa, glucosa, fructosa, sorbitol) y el de ácidos orgánicos (málico, láctico, cítrico, isocítrico, tartárico y otros) pueden ser utilizados para detectar mezclas o adiciones no declaradas en matrices como zumos, néctares y purés de frutas. Durante el procesado de la fruta, estos perfiles tienen la ventaja de ser relativamente estables (en ausencia de fermentación) frente a oxidación o alteraciones de otro tipo. Además, pueden ser fácilmente medidos con alta precisión de forma independiente, ya sea por procedimientos enzimáticos específicos o tras procesos de separación cromatográficos.

La determinación simultánea de estos parámetros y su comparación con perfiles ya conocidos utilizando métodos estadísticos multivariantes (en particular las denominadas PCA, Principal Component Analysis, y HCA, Hyerarchical Cluster Analysis) se denomina quimiometría. Este tipo de tratamiento de los datos permite evaluar aspectos tan específicos como la procedencia geográfica, las propiedades sensoriales y nutricionales, o la existencia de adulteraciones. En algunos casos se requieren técnicas instrumentales complejas (HPLC, intercambio isotópico, FT-IR) que requieren un elevado nivel técnico, pero es posible utilizar métodos más sencillos para recoger de forma fiable los diferentes datos a utilizar, como los métodos espectroscópicos UV-Vis.

Para facilitar el análisis, la AIJN-European Fruit Juice Association publica diferentes guías de referencia en función del tipo de zumo en las que se detallan, además de los valores máximos y mínimos, datos específicos respecto a los valores esperados que tienen en cuenta las diferencias entre variedades, así como a lo largo del proceso de maduración. En la tabla siguiente, elaborada a partir de diferentes fuentes bibliográficas, se muestra a modo de ejemplo los perfiles correspondientes a varios zumos habituales, en los que se puede confirmar las diferencias entre ellos.

Fotografía de zumos de fruta
Tabla quimiometría
(Click en la imagen para ampliarla)

Algunos de estos componentes son auténticos marcadores de identidad por su elevada concentración en algunos frutos y prácticamente su ausencia en otros. Es evidente al analizar la tabla detectar algunas de las adulteraciones que pueden darse al sustituir zumos de elevado valor económico (como los de frutos rojos) por otros más asequibles. Por ejemplo, la presencia de ácido tartárico en un zumo es una señal muy evidente de la presencia de zumo de uva, ya que este ácido no aparece en ningún otro fruto; lo mismo podría decirse de la presencia de sorbitol, un azúcar cuya presencia es muy significativa en zumo de pera, pero prácticamente ausente en otros frutos.

En otros casos, las proporciones relativas entre algunos parámetros son lo suficientemente indicativas como para señalar la presencia de factores que puedan alterarlos. Así, la relación entre glucosa y fructosa, en general se mantiene en valores cercanos a 1, pero un valor más elevado podría sugerir la presencia de zumo de manzana y/o pera; o una relación entre sacarosa y glucosa+fructosa alta sería característica de zumo de melocotón y/o piña.

Mención aparte merecen otros ácidos que, aunque no ofrecen información referida a la autenticidad, si que nos proporcionan datos sobre la calidad del procesado, como el ácido ascórbico (que es un indicador de la frescura del zumo, ya que se degrada a lo largo del tiempo), el ácido acético (que podría ser indicativo de un proceso de fermentación iniciado) o el D-láctico, que apuntaría a contaminación por bacterias lácticas.

Sinatech ofrece una gama de reactivos enzimáticos de alta fiabilidad y precisión para la determinación específica y precisa de azúcares y ácidos en zumos de fruta y derivados aceptados entre los métodos oficiales de análisis para frutas y vegetales recogidos en el Codes Stanley (CDX-247). El sistema Dionysos ofrece a los productores de zumos, néctares y purés envasados una herramienta óptima para el control del proceso de producción y la detección de adulteraciones, capaz de garantizar los requisitos de calidad y seguridad alimentaria exigidos por la reglamentación existente.

REFERENCIAS

  • Jiaxiu Li, Chunling Zhang, Hui Liu, Jiechao Liu, Zhonggao Jiao. Profiles of Sugar and Organic Acid of Fruit Juices: A comparative study and implication for authentication. J. Foof Quality (2020), ID 7236534. https://doi.org/10.1155/2020/7236534

  • Marconi, O; Floridi, S; Montanari, L. Organic acids profile in tomato juice by HPLC with Uv detection. Journal of Food Quality 30 (2007) 253–266..

  • Pilando, LS; Wrolstad, RE. Compositional profiles of fruit juice concentrates and sweeteners. Food Chemistry 44 (1992) 19-27.

  • Nikolaou, C., Karabagias, I.K., Gatzias, I. et al. Differentiation of Fresh Greek Orange Juice of the Merlin Cultivar According to Geographical Origin Based on the Combination of Organic Acid and Sugar Content as well as Physicochemical Parameters Using Chemometrics. Food Anal. Methods 10, 2217–2228 (2017). https://doi.org/10.1007/s12161-016-0757-2Lorente, J; Vegara, S; Martí, N; Ibarz, A; Coll, L; Hernández, J; Valero, M; Saura, D. Chemical guide parameters for Spanish lemon (Citrus limon (L.) Burm.) juices. Food Chemistry 162 (2014) 186–191.

Desde hace más de 10 años, el compromiso de Sinatech con el enólogo ha sido el trabajar codo con codo para proporcionarle las soluciones analíticas más adecuadas al control y seguimiento del proceso de vinificación. Métodos automatizados fácilmente adaptables a cualquier rutina de trabajo, con un equipo de asesoría personalizada para ayudarle a una implementación rápida y sin problemas.

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LAS REGLAS DE WESTGARD

Imagen de una segunda versión de gráfica de Westgard

Llamamos “errores” en un análisis a la diferencia entre el valor obtenido para una muestra y el valor real del analito en la misma.  Algunos de estos errores son aleatorios y, por tanto, inevitables. Son consecuencia de la dispersión aleatoria en torno a un valor medio (el valor real) y presentarán diferencias positivas y negativas con respecto al mismo representadas mediante el parámetro estadístico denominado desviación estándar. Este tipo de errores no se pueden eliminar pero si se pueden minimizar.

Otros errores son desviaciones sistemáticas causadas por nuestro proceso de medida y pueden corregirse mediante diferentes procedimientos en función de la naturaleza del error (por ejemplo, recalibrando el método). Los protocolos de calidad son las herramientas que se utilizan para determinar tanto la intensidad de un error aleatorio (y determinar en que momento se superan los límites de tolerancia fijados) como para identificar la existencia de errores sistemáticos que deberán corregirse. Es el uso de estos protocolos lo que en último término determina la fiabilidad del resultado.

La forma habitual de evaluar la calidad de una serie de medidas es la utilización de material de control; es decir, una muestra cuya composición es conocida para los parámetros que queremos controlar y que incluimos junto con otras muestras desconocidas. Si para la muestra control obtenemos el valor esperado, entonces se asume que las muestras problema están dando resultados correctos (lo que se denomina validación de la serie); en caso contrario (el control no da el valor esperado), rechazaríamos la serie ya que los resultados estarían comprometidos por un error indeterminado. Sin embargo, el concepto ‘valor esperado’ necesita alguna aclaración adicional, ya que la propia medida del control está sujeta a errores.

El primer paso es centrarse en el error aleatorio que, en las condiciones habituales de medida, viene representada por una función de distribución normal de los resultados (la llamada campana de Gauss). Esta función permite calcular la probabilidad de que un resultado esté más o menos alejado del valor real; así, a una distancia de 1 desviación estándar por arriba o por abajo, tendremos el 68,2% de los resultados; a una distancia de 2 desviaciones estándar, el 95,4% y a una distancia de 3 desviaciones estándar, el 99,7%. Por tanto, el primer elemento a determinar para poder saber si nuestro resultado de control es aceptable o no es conocer la desviación estándar asociada a nuestro método mediante medidas realizadas específicamente con ese propósito (por ejemplo, n replicados del material de control) o simplemente fijarla en base al error máximo tolerable que queremos para esa determinación (siendo el valor máximo de error que no cambia las decisiones a tomar en base a la medida realizada). En el primer caso pondremos el punto de mira en las características específicas del método de medida, mientras que en el segundo en las necesidades generales del proceso.

Mediante este procedimiento no tenemos ninguna información sobre el error sistemático, ya que la información que tenemos es estrictamente puntual en el tiempo. Además, estando la propia medida sujeta a error, siempre tendremos un riesgo no nulo tanto de no detectar un posible error como de aceptar un falso rechazo. Al mirar el conjunto de datos obtenidos a lo largo del tiempo obtenemos información adicional que nos permite establecer algoritmos para estimar la existencia de errores no aleatorios (y por tanto repetidos en el tiempo si no se corrigen) así como minimizar la probabilidad de falsos rechazos o de aceptar errores fuera de tolerancia. El más utilizado de todos son las llamadas Reglas de Westgard en las que se combinan algunas de las reglas de control más frecuentes:

  • 12s : Si el valor obtenido está fuera de  ±2 desviaciones estándar, pasamos a comprobar
  • 13s : si está fuera de ±3 desviaciones estándar, lo rechazamos; si no, comprobamos
  • 22s : si tenemos dos resultados seguidos fuera de ±2 desviaciones estándar, rechazamos; si no,
  • R4s : si entre los dos resultados hay más de 4 desviaciones estándar, rechazamos; si no,
  • 41s : si tenemos 4 resultados seguidos fuera de 1 desviación estándar con el mismo signo, rechazamos; si no,
  • 10: si tenemos 10 resultados al mismo lado del valor esperado, rechazamos; en caso contrario aceptamos la serie.

Cada una de estas reglas apunta a un mecanismo de detección de errores diferentes. Así, utilizando únicamente una regla 12s, nos encontraríamos que el 4.6% de las series serían equivocadamente rechazadas (ya que estadísticamente corresponde a la probabilidad de las colas que quedan fuera de 2s), mientras que una regla 13s posiblemente sería demasiado permisiva y podríamos acabar aceptando algún error intolerable (por ejemplo, un error sistemático que llevara los resultados más allá de 3 desviaciones estándar, todavía daría un 50% de resultados “aceptables” y 50% “no aceptables”). Combinándolas reforzamos la capacidad de detección tanto de aumentos en la imprecisión (error aleatorio) como en la aparición de errores sistemáticos. Al introducir varios datos consecutivos, como en 22s y R4s se refuerza la capacidad de detectar desviaciones relevantes del valor esperado o de la imprecisión

No todas las reglas deben aplicarse de forma sistemática, sino que es el laboratorio el que decide qué reglas aplicar teniendo en cuenta el número de controles disponibles, el coste del procedimiento de análisis, la frecuencia con que se realiza el mismo, el riesgo de falso rechazo o la probabilidad de detectar errores no tolerables. Es frecuente considerar el incumplimiento de la regla 12s como una advertencia (no genera rechazo de la serie) e ir incorporando reglas adicionales como 22s y R4s hasta alcanzar el nivel adecuado de detección de errores y de limitación de falsos rechazos.

El uso de controles durante el proceso de medida y su correcta interpretación en el contexto de trabajo del laboratorio es una de las herramientas más potentes de las que dispone el responsable de laboratorio para evaluar la calidad de los resultados proporcionados. Sinatech dispone de material de control multiparamétrico para ayudar en esta tarea y ayudar al laboratorio enológico a proporcionar resultados fiables y precisos y su sistema Dionysos incorpora herramientas para la aplicación automática de diferentes reglas de control y grafismos que sirven de apoyo para su correcta interpretación.

Imagen de una gráfica de Westgard

Referencias:

https://www.westgard.com/  (Página web official).

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PREVENCIÓN DE DEFECTOS EN EL VINO

Fotografía de una anomalía en el vino

Durante el proceso de elaboración del vino y hasta su embotellado pueden aparecer diferentes problemas que alteren las características deseadas aportando aromas indeseados, cambio de color o precipitados que disminuyen su calidad organoléptica. Detectar la aparición de dichos defectos en sus fases iniciales permite aplicar los tratamientos adecuados antes de que sean irremediables y constituye una de las tareas fundamentales del laboratorio enológico.

Los defectos pueden aparecer en cualquier momento del proceso y son más frecuentes cuando se utilizan mostos que no estén en perfecto estado sanitario o algunos procedimientos no convencionales (vinos sin sulfitos, crianza sobre lías, fermentaciones no filtradas, …) en los que las precauciones deben extremarse. Un control frecuente sobre el producto permite detectar pequeñas desviaciones de algunos parámetros críticos que señalan dichos defectos.

Fotografía de una anomalía en el vino

La prevención se inicia ya desde los primeros momentos con la selección de uvas de la mayor calidad posible. La presencia de infecciones fúngicas produce aumento de parámetros como el glucónico o el glicerol que ya anticipan posibles dificultades en etapas posteriores si no se aplican procedimientos correctivos adecuados y se han convertido en parámetros rutinarios para evaluar la calidad de la uva antes del prensado.

Uno de los problemas más frecuentes durante el proceso fermentativo es la aparición de olores no deseados asociados a la formación de sulfuro de hidrógeno, tiol-ésteres y mercaptanos (olor a huevos podridos, ajo, cebolla, col) en condiciones reductoras. Estas moléculas aparecen como consecuencia de la digestión de aminoácidos (cisteína y metionina que contienen azufre) asociada a bajos niveles de nutrientes y que se da con mayor frecuencia en fermentaciones lentas y frías. Por tanto, es importante que las levaduras dispongan de una fuente de nitrógeno suficiente (lo que implica controlar los niveles de PAN y Amonio regularmente) como para que la vía de degradación no sea significativa. Muy importante también es una aireación/agitación adecuada que permita al oxígeno transformar los sulfuros en sulfatos y liberar los restos de sulfhídrico gaseoso, sin llegar a provocar una oxidación excesiva del mosto. Si llegan a aparecer dichos olores, entonces no queda más remedio que provocar la precipitación mediante tratamiento con sulfato de cobre, controlando de forma cuidadosa los niveles del mismo (nivel máximo legal de 1 mg/L, OIV Oeno 2/89) ya que un exceso de cobre provoca igualmente sabores metálicos desagradables, además de provocar riesgo de quiebra cuprosa una vez embotellado si no se aplica un tratamiento estabilizante posterior. Además, añadir ácido ascórbico de forma controlada (límite legal de 250 mg/L, OIV Oeno 11/01 y 12/01) facilita la transformación de los di-mercaptanos (que no precipitan con cobre) en formas mono, que sí lo hacen.

Una oxidación excesiva es también un defecto que provoca el pardeamiento del mosto y la aparición de aromas de caramelo por la formación de acetaldehído, que bebería mantenerse por debajo de 75-100 mg/L. Además, la aireación excesiva favorece la aparición de microorganismos aeróbicos (acetobacter) con capacidad de estropear el vino. La presencia de sulfitos libres es capaz de neutralizar el acetaldehído formado por lo que hay que mantener siempre unos niveles adecuados, además de evitar la formación de bolsas de aire en los depósitos de fermentación llenando con gas inerte el tope del depósito.

Si a pesar de todo no se consigue evitar la aparición de bacterias aeróbicas, empezarán a incrementarse los niveles de ácido acético por la transformación del etanol a acético (olor a vinagre) y acetato de etilo (olor a pegamento), ambos componentes principales de la denominada acidez volátil. Para evitarlo, es imprescindible mantener un pH bajo (ácido, por debajo de 3.2, preferiblemente 3.0), mantener un grado alcohólico alto, evitar su crecimiento en la superficie mediante remontados adecuados ayuda a limitar el crecimiento de estas bacterias (además de la adición de sulfitos) y controlar la temperatura del tanque alrededor de los 10 ºC. Pero si se producen cantidades significativas de acético (por encima de 1 g/L ya es detectable al paladar) no queda otro remedio que eliminarlo mediante procesos de ósmosis inversa (bastante costoso) o dilución con otros vinos sin acético.

La fermentación maloláctica (MLF) de los vinos tintos transforma el ácido málico (de sabor áspero) en ácido láctico (mucho más agradable), al tiempo que consume gran parte del azúcar residual remanente tras la fermentación alcohólica, pero si no se realiza completamente (lo que se verifica monitorizando la desaparición de málico y/o aumento de láctico), los restos de azúcar pueden llegar a provocar una segunda fermentación indeseada en la botella (no confundir con la chaptalización) con riesgo de explosión o descorchado. Si la presencia de niveles significativos de azúcar residual es deseable, la mejor manera de prevenir es la esterilización mediante pasteurización de la botella después del embotellado (OIV Oeno 5/88).

El medio alcohólico y el alto contenido en ácidos orgánicos afecta a la solubilidad de muchas sales, por ejemplo, de hierro, cobre y calcio, que pueden formar precipitados que enturbian el vino. Es necesario antes del embotellado asegurarse que no se dan las condiciones necesarias para la formación de estos precipitados que reciben, de forma genérica, el nombre de quiebras. La quiebra férrica (quiebra azul en vinos tintos, debido a la formación de tannato férrico, o blanca en los blancos, por la formación de fosfato férrico) es provocada por un exceso de ion Fe3+ (niveles superiores a 8 mg/L) puede prevenirse mediante la adición de ácido cítrico (máxima concentración legal de 1 g/L, OIV Oeno 17/70) el cual actúa como complejante del mismo manteniéndolo en solución. La quiebra cúprica produce un pardeamiento del vino por la aparición de precipitados de color rojizo de Cu+ (la forma reducida del ion) además de aportar un desagradable sabor amargo pudiendo aparecer además a concentraciones muy bajas de cobre, en el rango de 0,5-0,6 mg/L. Además, la aparición de este precipitado se ve acelerada por la exposición a la luz solar, especialmente en presencia de vinos con alto contenido en proteína, que actúa como aglutinante. La quiebra tartárica se produce cuando las sales cálcicas y potásicas de tartárico precipitan por efecto del frío y aparece cuando la concentración de calcio o potasio es excesiva. El tartárico es el ácido mayoritario en el vino y se encuentra en concentraciones muy elevadas de forma natural, por lo que sus sales se encuentran en condiciones de casi-saturación; la mejor prevención en este caso es acelerar la aparición de dichos precipitados mediante enfriamiento para eliminarlos por filtración (OIV Oeno 2/04). La dificultad de este proceso reside en encontrar la velocidad de enfriamiento adecuada ya que, si es lenta, la precipitación es incompleta, pero se forman cristales macroscópicos; si es rápida, es más intensa, pero el tamaño de los cristales es más pequeño y el filtrado es más complejo.

Sinatech dispone de una amplia gama de métodos analíticos automatizados para su sistema DIONYSOS para la determinación de los parámetros más relevantes en el control de los procesos y tratamientos enológicos que permiten la toma de decisiones de forma rápida y fiable, contribuyendo a mantener la vinificación bajo control en todo momento.

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EL ROL DEL LABORATORIO COMO APORTE DE VALOR AÑADIDO

Analizador DIONYSOS 240

El laboratorio enológico dentro de una bodega ha pasado de ser un elemento con poco impacto en la producción y el diseño de un vino a ser un elemento de apoyo al enólogo en la toma de decisiones a lo largo de todo el proceso de vinificación. Algunas de esas decisiones deben abordarse de forma inmediata y no son compatibles con la externalización del servicio: optimización del punto de madurez tecnológica en vendimia, remontadas de fermentación, correcciones de sulfito, prevención de quiebras… La aplicación de las acciones necesarias para corregir los problemas antes de que se compliquen más allá del punto de irreversibilidad es un factor que por sí mismo justifica la necesidad de mantener una capacidad analítica mínima.

El laboratorio se convierte en un elemento esencial cuando el tamaño de la bodega obliga a optimizar procesos y recursos para ajustar capacidad productiva, calidad y complejidad superior al trabajar sobre un mayor número de referencias. Los datos obtenidos en el análisis permiten obtener información anticipada de la posible evolución de la vinificación, ayudando a prevenir riesgos, ajustando tiempos de reacción y facilitando las decisiones de gestión.

Hace apenas unos años, los únicos parámetros considerados eran el azúcar total (para determinar el grado alcohólico probable), el pH (para valorar el grado de acidez) y los relacionados con el control del proceso fermentativo (nitrógeno y sulfitos). Para ello se utilizaban (y se sigue haciendo en muchos casos) métodos de una cierta complejidad operativa: destilaciones, valoraciones ácido-base, cromatografías… Actualmente se disponen de un buen número de métodos analíticos automatizados de gran precisión que permiten ampliar el rango de parámetros a considerar y que permiten al enólogo ajustar de una manera mucho más precisa las características del proceso para obtener el tipo de vino deseado.

Las plataformas automáticas de análisis enológico permiten procesar de forma sencilla un buen número de muestras simultáneamente, abordando perfiles de análisis completos y complejos, ajustados a cada etapa del proceso. Además, incorporan soluciones técnicas que reducen la manipulación de las muestras (y por tanto el riesgo de introducir interferentes que alteren el resultado), el tiempo necesario para obtener un resultado y la gestión general del proceso de análisis.

Esta mayor facilidad de acceso permite que vayan incorporándose a la rutina del laboratorio parámetros específicos de cada etapa que anteriormente sólo se consideraban a nivel de investigación. Por ejemplo, el análisis de ácido glucónico en la recepción de uvas, como indicador de estado sanitario, permite una mejor clasificación de cada partida durante la vendimia, así como una mejor valoración de la misma utilizando datos objetivos. La determinación de potasio como parámetro técnico a la hora de vendimiar (una sobremaduración de la uva incrementa los niveles de potasio en el mosto y contribuye a disminuir la acidez total y, por tanto, la valoración de la uva) es otro ejemplo de un parámetro altamente específico que hasta fecha muy recientemente sólo se determinaba en laboratorios de alta complejidad o de referencia, pero que ahora puede realizarse de forma sencilla en la propia bodega y que permite ajustar, en el mismo momento de la recepción de la uva o el vino, el precio pagado a la calidad recibida. Si, además, es posible realizar en una única plataforma analítica la mayoría de parámetros de interés con el grado de precisión requerido para la toma de decisiones, se elimina gran parte de la complejidad asociada a la implementación del laboratorio que limitaba el acceso a este tipo de procesos a buena parte de las bodegas.

Otro factor importante a tener en cuenta es la capacidad que aporta el laboratorio instalado en la bodega de actuar sobre el proceso de producción existente de forma inmediata. A lo largo del proceso de vinificación determinados parámetros proporcionan información precisa y en tiempo real sobre las acciones a realizar, especialmente en lo que se refiere al uso de aditivos (sulfitos, tartárico). Conocer de modo preciso el valor de determinados parámetros nos permite ajustar las

cantidades a utilizar de forma adecuada y asegura que, ni por exceso ni por defecto, el proceso se vea comprometido, lo que en un plazo muy reducido, implica una mejora de los costes productivos

La automatización del proceso de análisis, junto con una adecuada documentación de los resultados y capacidad de revisión y trazabilidad (algo que además es exigencia en cualquier industria alimentaria) se convierte en una oportunidad para el enólogo para revisar de forma sistemática los resultados obtenidos a lo largo de series históricas de datos y, en base a los mismos, desarrollar proyectos de I+D+i específicos basados en ellos tanto en lo que se refiere a la selección de variedades o condiciones de cultivo como a la implementación de innovaciones en el proceso de producción.

Finalmente, el último factor a considerar es el de la propia inversión que supone el disponer de un laboratorio mínimamente equipado y con el personal formado que permita la realización de estos análisis frente la alternativa de enviar muestras a un laboratorio de referencia. Las opciones de equipamiento son múltiples y, en función de la capacidad de la bodega y su capacidad de inversión, puede optar por diversos niveles de complejidad que abarcan desde sencillos sistemas manuales (por ejemplo, un fotómetro, junto a un alcoholímetro NIR y un pH-metro), pasando por analizadores automáticos de capacidad de procesamiento moderada (hasta 200 análisis/hora), a grandes sistemas automáticos (más de 400 análisis/hora) y/o tecnologías muy específicas (HPLC, FT-NIR, Absorción atómica). Esta inversión en equipamiento, instalaciones y personal es la que debe contrastarse con el costo de las determinaciones que se espera realizar en un laboratorio de referencia para poder ajustarse de forma adecuada a las dimensiones productivas de la bodega. Y en la mayoría de los casos, un simple cálculo, confirma que el nivel de inversión es muy inferior al correspondiente a otros equipamientos productivos de la bodega.

Sinatech apuesta por plataformas de análisis enológico robustas, que incorporan las tecnologías más actuales y avanzadas para proporcionar resultados óptimos. Ofrecemos al laboratorio el rango de parámetros completo para cubrir las necesidades analíticas más relevantes a lo largo de cada etapa de la vinificación, optimizados para el sistema Dionysos, el analizador enológico más avanzado del mercado.

Analizador DIONYSOS 240

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¿CÓMO FUNCIONA UN ANALIZADOR?

Analizador DIONYSOS

Un analizador enzimático es un equipo complejo, pero a la vez muy sencillo de utilizar y capaz de facilitar muchísimo el trabajo del laboratorio. Esencialmente es un robot que realiza de forma repetitiva una serie de pasos en la realización del análisis: toma de muestra y de reactivos, mezcla y mide los cambios la densidad óptica de la mezcla de reacción específicos para cada parámetro analizado. Después los algoritmos internos procesan el resultado de la medida y devuelve un valor de concentración del analito en la muestra. Y así una y otra vez hasta que completamos la lista de análisis solicitada. Sencillo.

Pero bajo esta aparente sencillez se esconden una multitud de detalles críticos para que el resultado medido sea el que realmente refleja las características de la muestra. En esta entrada comentaremos algunos de ellos incorporados en nuestros sistemas DIONYSOS.

Un punto crítico es el de toma de muestra, especialmente en lo que respecta a la precisión, sobre todo si tenemos en cuenta que hablamos de cantidades que suelen ir de los 3 a los 10 uL (como referencia, se considera que el tamaño de una gota de lluvia serían unos 50 uL). La resolución típica de 0,1 uL darían como resultado una variación aleatoria máxima de 0,05 uL, o lo que es lo mismo un CV% asociado a la dispensación de una muestra de 3 uL de un máximo de 1,7%.

Pero además de ser precisa, esa misma punta tiene que evitar la contaminación entre muestras consecutivas, entre muestras y reactivos, y entre reactivos diferentes (también llamado carry-over). Como la punta en un analizador no es un elemento desechable, el tratamiento de la superficie de la punta, tanto interno como externo, es el factor tecnológico determinante. Antiguamente se utilizaban puntas tratadas con teflón, aunque han sido desplazadas por modernos nanomateriales, como en el caso de nuestros analizadores DIONYSOS, en el que se consiguen superficies ultra-hidrofóbicas mucho más eficientes.

Una vez depositada la muestra y los reactivos en la cubeta de reacción, un agitador homogeniza la mezcla para asegurar que la reacción se produce de manera uniforme, sin gradientes de concentración inesperados ni burbujas de aire atrapadas en las paredes de la cubeta. De esta forma se consigue una señal estable y monótona.

La temperatura es un elemento que interviene en dos facetas diferentes. Por un lado, los reactivos enzimáticos requieren una temperatura de conservación baja que alarga su vida útil y mantiene su estabilidad; por otro, los enzimas necesitan de una temperatura concreta para funcionar y, para conseguir una reacción estable, constante a lo largo de la reacción e igual en todas las cubetas.

Un sistema de refrigeración eficiente conservar los reactivos en estado óptimo, incluso cuando el analizador no está en funcionamiento. Cuando son aspirados, son rápidamente calentados en el interior de la punta para acercarlos a la temperatura de funcionamiento y, al dispensarse en la cubeta, los primeros ciclos son imprescindibles para alcanzar la temperatura de reacción de la mezcla. Un sistema de calefacción del rotor de reacción por aire caliente que circula entre las cubetas, mantiene la temperatura y evita que una reacción se enfríe cuando en la cubeta adyacente se añade reactivo.

La capacidad de una sustancia de interaccionar con una longitud de onda específica se denomina absorbancia, que no es más que la diferencia entre la luz que llega a una solución que contiene esa sustancia y la que sale después de atravesarla. Esta magnitud es proporcional a la concentración de dicha sustancia en el medio (la denominada Ley de Beer-Lambert). Cuando esa sustancia se transforma como consecuencia de una reacción, la absorbancia de la muestra cambia y por tanto podremos calcular cuánto ha variado su concentración. La mayoría de técnicas monitoriza el cambio de color de la coenzima NAD+ cuando se transforma en NADH (que absorbe luz a 340 nm); pero otras técnicas utilizarán diferentes longitudes de ondas. La selección de la onda adecuada se realiza mediante filtros específicos que permiten una anchura de banda muy estrecha (+/- 2 nm), junto con fotodiodos de alta sensibilidad capaces de registrar señales de hasta una diezmilésima de absorbancia.

Para tener una lectura estable, frecuentemente la primera medida de absorbancia se realiza antes de añadir el segundo reactivo (o la muestra, en caso de reacciones monoreactivas) y la segunda medida de absorbancia cuando la reacción ha terminado completamente. Una característica particular de los analizadores DIONYSOS es que el usuario puede configurar el número de medidas a realizar tanto al inicio como al final de la reacción, de manera que puedan compensarse los errores aleatorios asociados a la propia medida, lo que mejora sensiblemente la precisión de la misma. Además, hay otros factores que producen oscilaciones en la señal como la propia deriva de la temperatura de la lámpara o la presencia de polvo en el camino óptico, por lo que es altamente recomendable incorporar sistemas de refrigeración o sellar el sistema óptico para que no se vea afectado por el entorno.

Todos estos sistemas trabajan de forma coordinada y eficiente para que el analista únicamente se tenga que ocupar de alimentar las rutinas de trabajo. E incluso esta tarea puede verse simplificada con la ayuda de otros elementos de apoyo opcionales, como puede ser la integración dentro de un sistema de gestión de laboratorio, la identificación de muestras mediante código de barras o el diseño de una interface de navegación intuitiva y visual.

El sistema DIONYSOS es un analizador de última generación diseñado para hacer el trabajo diario de una forma sencilla y eficiente, liberando al técnico de las tareas más repetitivas y susceptibles de error.

Analizador DIONYSOS

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