Mid-infrared spectrometry: A tool for the determination of chemical parameters in Emmental cheeses produced during winter

Romdhane Karoui , Abdul Mounem Mouazen , Éric Dufour , Laurent Pillonel , Daniel Picque , Jacques-Olivier Bosset , Josse de Baerdemaeker

The study investigates the potential use of the mid-infrared (MIR) spectroscopy in transmission mode for determining some chemical parameters of European Emmental cheeses. A total of 91 Emmental cheeses produced during the winter in Austria (n = 4), Finland (n = 6), Germany (n = 13), France (n = 30) and Switzerland (n = 38) were investigated. Fat, total nitrogen (TN), water-soluble nitrogen (WSN), non-protein nitrogen (NPN), sodium chloride (NaCl) and pH were analysed by the reference methods. The MIR transmission of different cheeses was also measured by a Nicolet Magna 750 IR spectrometer in a measurement range of 4000-600 cm-1. Partial least square analysis together with the leave-one-out cross-validation technique was used to develop calibration models for different cheese parameters. The best results for NPN (R2 = 0.85; ratio of standard deviation to root mean square error of prediction (RPD) = 2.58), pH (R2 = 0.82; RPD = 2.34), WSN (R2 = 0.80; RPD = 2.26), NaCl (R2 = 0.70; RPD = 1.91), fat (R2 = 0.69; RPD = 1.87), TN (R2 = 0.62; RPD = 1.60), WSN/TN (R2 = 0.83; RPD = 2.81) and WSN/NPN (R2 = 0.57; RPD = 1.52) were obtained when the spectra were subjected to the first derivation and smoothing after maximum normalisation. It can be concluded that MIR-transmission spectroscopy can be considered as a suitable technique for the prediction of NPN, pH, WSN and WSN/TN of European Emmental cheeses with different origins. The NaCl, TN, WSN/NPN and fat can also be estimated, but with much lower precision.

La spectroscopie moyen infrarouge : un outil pour la détermination des paramètres chimiques des fromages Emmental de production hivernale. Cette étude traite du potentiel d'utilisation de la spectroscopie moyen infrarouge en mode transmission pour la détermination de certains paramètres chimiques des fromages Emmental européens. Un total de 91 fromages Emmental de production hivernale, provenant de : Autriche (n = 4), Finlande (n = 6), Allemagne (n = 13), France (n = 30) et Suisse (n = 38) ont été analysés. La matière grasse, l'azote total, l'azote soluble, l'azote non protéique, le chlorure de sodium et le pH ont été déterminés par les méthodes de références. La spectroscopie moyen infrarouge en mode transmission a été, également, appliquée aux différents fromages en utilisant un spectromètre (Nicolet Magna 750) et ce, entre 4000-600 cm-1. La méthode aux moindres carrés partiels avec validation croisée a été utilisée pour développer des modèles de calibration, et ce pour tous les paramètres chimiques. Les meilleurs résultats pour l'azote non protéique (R2 = 0,85 ; ratio de la déviation moyenne à la racine carré de prédiction (RPD) = 2,58), pH (R2 = 0,82 ; RPD = 2,34), azote soluble (R2 = 0,80 ; RPD = 2,26), chlorure de sodium (R2 = 0,70 ; RPD = 1,91), matière grasse (R2 = 0,69 ; RPD = 1,87), azote total (R2 = 0,62 ; RPD = 1,60), rapport azote soluble/azote total (R2 = 0,83; RPD = 2,81) et du rapport azote soluble/azote non protéique (R2 = 0,57; RPD = 1,52) ont été obtenus lorsque la première dérivée a été appliquée aux spectres normés et lissés. La spectroscopie moyen infrarouge en mode transmission peut être considérée comme une technique appropriée pour la détermination des teneurs en azote non protéique, azote soluble, du rapport azote soluble/azote total et du pH des fromages Emmental européens. Les teneurs en NaCl, azote total, du rapport azote soluble/azote non protéique et en matière grasse peuvent être également prédites, mais avec une précision beaucoup faible.

Mots clés: Emmental cheese; mid-infrared spectroscopy; calibration; partial least square method<br>---<br>Emmental; spectroscopie moyen infrarouge; modèle de calibration; méthode des moindres carrés partiels

Domaines: Alimentation et Nutrition; Ingénierie des aliments

Romdhane Karoui, Abdul Mounem Mouazen, Éric Dufour, Laurent Pillonel, Daniel Picque, et al.. Mid-infrared spectrometry: A tool for the determination of chemical parameters in Emmental cheeses produced during winter. Le Lait, 2006, 86 (1), pp.83-97. ⟨hal-00895573⟩