Utilización de instrumentos NIT (transmisión del infrarrojo cercano) para determinar los parámetros de calidad de la cebada

Introducción

La cebada (Hordeum vulgare) es el cuarto cereal más cultivado del mundo. Es un cereal versátil con un papel importante en la agricultura y la industria alimentaria.

La cebada se utiliza principalmente para la alimentación animal, donde es un pienso muy común por su alto contenido energético y su contribución a la salud animal. También es materia prima para la producción de malta, que es uno de los principales ingredientes de la cerveza y de las bebidas espirituosas fermentadas con cereales (whisky, vodka). Estos son los dos usos principales de la cebada.

En cantidades mucho menores que los dos usos anteriores, la cebada también se muele para obtener harina (por ejemplo, para pan y pasta), ya que es rica en fibra y minerales.

Además, los extractos de cebada se utilizan en numerosos productos de las industrias cosmética y farmacéutica.

El contenido proteínico es uno de los parámetros nutricionales más importantes de la cebada, ya que influye en la composición de los piensos y en la calidad de la malta. Los métodos analíticos químicos convencionales para determinar el contenido proteínico requieren mucho tiempo y son costosos, por lo que cada vez son más comunes las tecnologías rápidas y no destructivas, como la transmisión por infrarrojo cercano (NIT). La tecnología de infrarrojo cercano se describió en nuestra anterior entrada del blog (https://www.infracont.com/es/blog/el-uso-de-instrumentos-nit-transmision-de-infrarrojo-cercano-para-determinar-los-parametros-de-calidad-del-trigo), por lo que no la trataremos aquí.

Parámetros y características de medición que pueden medirse con NIR

Humedad
El contenido de humedad es uno de los parámetros de calidad más importantes para la cebada, ya que un contenido de humedad demasiado alto puede reducir el tiempo de almacenamiento y aumentar el riesgo de aparición de moho. Los grupos O-H absorben la luz en determinadas bandas del espectro infrarrojo cercano. Con una calibración adecuada y el conocimiento de la tasa de absorción de luz, el contenido de humedad puede determinarse de forma rápida y precisa, y existe una alta correlación entre los resultados de laboratorio y los resultados NIR.

Rango de medición NIR: ~9-20
Precisión de medición NIR esperada: varianza máxima ~0,2% (la varianza del resultado estimado por el instrumento comparado con el resultado de referencia medido en el laboratorio)
Método de laboratorio de referencia: estufa de secado

Proteína
Los grupos N-H absorben la luz en determinadas bandas del espectro infrarrojo cercano. Al igual que en el caso del trigo, el contenido de proteínas de la cebada puede determinarse con rapidez y precisión mediante una calibración adecuada utilizando el índice de absorción de la luz, por lo que se trata esencialmente de una medición del contenido de nitrógeno. El contenido de proteínas de la cebada es el contenido total de nitrógeno medido, expresado como porcentaje de la materia seca, multiplicado por 6,25. Al tratarse de una medición «directa», existe una alta correlación entre los resultados de laboratorio y los resultados NIR.

Rango de medición NIR: ~7-18
Precisión prevista de la medición NIR: desviación típica máxima ~0,3-0,35%.
Método de laboratorio de referencia: método Kjelhdal (destrucción húmeda) o Dumas (combustión)

El contenido de proteína de la cebada está estrechamente relacionado con el contenido de nitrógeno del suelo. Lea sobre esta relación en la entrada del blog sobre el análisis NIR del trigo.

Los requisitos del usuario en cuanto al contenido de proteína son completamente diferentes para la cebada forrajera y la cebada cervecera:

• para la cebada forrajera, es deseable un alto contenido en proteínas por su mayor valor nutritivo, mientras que
• la cebada cervecera tiene un contenido proteínico inferior al de la cebada forrajera, pero el contenido proteínico óptimo se sitúa entre el 9,5 y el 11,5%, dependiendo de la tecnología de producción.

Para la elaboración de la malta se suele utilizar cebada de primavera, principalmente de las variedades de cebada de dos carreras, mientras que para la alimentación se suele utilizar cebada de invierno, siendo la mayoría de las variedades de cebada de seis carreras y de varias carreras (pero también hay variedades de cebada de dos carreras para la alimentación y de cebada de seis carreras para la elaboración de la malta).

Desde el punto de vista del NIR, merece la pena medir el contenido de proteína de la cebada de primavera y de otoño utilizando calibraciones separadas, porque los instrumentos NIR «ven» los dos grupos de forma ligeramente diferente. Por lo general, esto sólo significa un cambio en el contenido de proteína, es decir, la calibración de proteína para la cebada de invierno medirá ligeramente por debajo o por encima de la cebada de primavera, y viceversa. (En Norteamérica, se utilizan calibraciones separadas para la cebada de dos y seis carreras por la misma razón, pero éstas son básicamente las mismas que las calibraciones europeas de cebada de primavera e invierno).

Peso hectolítrico

El peso hectolítrico no se mide por espectroscopia de infrarrojos, sino mediante un módulo independiente e integrado de gravedad específica. El módulo mide el peso de una muestra de trigo de un volumen determinado mediante una célula de pesaje incorporada, a partir de la cual el instrumento calcula el resultado.

Rango de medición: 58-76 kg/hl
Precisión prevista: variación máxima ~ 0,7 kg/hl
Método de laboratorio de referencia: condrómetro

En el caso de la cebada, el peso hectolítrico es un parámetro muy importante, que indica la densidad del grano.

• Cuanto mayor sea el peso hectolítrico, más importante será el peso del grano,
• mayor es el contenido de almidón del grano, menos restos e impurezas,
• cuanto menor sea la proporción de granos vacíos, mayor será la proporción de granos germinables aptos para el malteado,
• y cuanto mejor resista el almacenamiento, menos propenso será al deterioro o al moho.

Parámetros que no pueden medirse con espectroscopia NIR o con precisión insuficiente

Los siguientes parámetros no pueden medirse con NIR:

Contenido de almidón: baja correlación entre los resultados NIR y los resultados de laboratorio, no medible por NIR. (Si es absolutamente necesario saberlo, suele determinarse indirectamente por estimación basada en la cantidad de componentes bien medidos).

• Claridad (cantidad de materias extrañas, porcentaje de granos rotos, contaminados, etc.)
• Toxinas
• Clasificación
• Germinación

Resumen

Los instrumentos NIT permiten medir de forma rápida y no destructiva los tres parámetros de calidad más importantes de la cebada: contenido de humedad, contenido de proteínas y peso hectolítrico. La ventaja de este método es que permite analizar un gran número de muestras en poco tiempo y separar fácilmente los lotes aptos para el malteado y para la alimentación. Las mediciones NIR muestran una alta correlación con los resultados de laboratorio. Otros parámetros, como la capacidad de germinación o la pureza, no pueden medirse mediante espectroscopia NIR.