Análise quimiométrica dos dados de RMN de cafés da região da Chapada Diamantina/Bahia

Abstract

Os cafés provenientes da região da Chapada Diamantina/Bahia apresentam alto grau de qualidade e excelência. O uso adequado dos critérios de produção e processamento dos frutos até o produto final tem proporcionado a este alimento esses padrões de qualidade e que está ligado diretamente a sua complexidade química final. Nesse contexto, os estudos voltados para a compreensão do seu perfil químico evidenciam importantes relações entre a sua composição química e padrões de qualidade, bem como informações da procedência geográfica, assim, contribuindo com metodologias antifraudes. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi estudar a composição química dos cafés produzidos na Chapada Diamantina/BA por meio da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e discriminá-los de cafés de outras procedências geográficas. Foram analisadas 37 amostras comerciais com três classes de qualidade (tradicional, superior e gourmet). Os espectros de RMN de 1H foram adquiridos no espectrômetro Varian Inova 500 do Laboratório Baiano de Ressonância Magnética Nuclear (LABAREMN) da UFBA. Na análise dos dados de RMN foram identificados sinais característicos de ácidos clorogênicos (ACGs), a exemplo dos ácidos cafeoilquínicos [6,74 – 6,80 m], alcaloides e xantinas, tais como a trigonelina [4,43 s] e a cafeína [3,24 s, 3,41 s e 3,84 s]. Foram observados sinais característicos de furanos (5-HMF [9,44 s]), amidas e aminoácidos, como a acrilamida [5,83 e 5,99 m] e a L-alanina [1,39 d (6 Hz)]. Por fim foram identificados também sinais de ácidos orgânicos, tais como o ácido lático [1,35 d (7 Hz)] e o ácido acético [1,96 s], além de carboidratos e lactonas, a exemplo do mio-inositol [3,27 – 3,35 m] e da y-butirolactona [2,15 - 2,18 (m)]. O pré-tratamento dos espectros de RMN de 1H foi feito usando alinhamento, autoescalamento e normalização (norma um). Em seguida, foi feita a análise de componentes principais (PCA). No gráfico de escores foram observados quatro grupos, os quais foram denominados Chapada Diamantina, Bahia, Brasil e gourmet/superiores. Os cafés da Chapada Diamantina apresentaram um perfil químico característico, que os distinguiu dos demais, principalmente por conter maiores teores de lipídios. Por outro lado, os cafés dessa região que apresentam maior valor comercial e classificação de qualidade gourmet foram agrupados aos colombianos e alguns nacionais com padrão de qualidade semelhante. Este grupo se caracterizou por conter maiores teores de ácidos clorogênicos e trigonelina, substâncias as quais contribuem com o aroma e sabor agradável desta bebida. Os cafés de outras regiões da Bahia mostraram baixíssimas intensidades nos sinais dos ácidos clorogênicos, enquanto os dos demais estados brasileiros diferenciaram-se por apresentarem maiores teores de quinidas em relação aos da Bahia, e menores teores de clorogênicos em relação aos da Chapada Diamantina. Os resultados mostram que a RMN de 1H aliada à quimiometria é uma ferramenta muito eficiente para discriminar os cafés, extraindo o máximo de informações do conjunto de dados e evidenciando as que são mais importantes. Dessa forma, essa metodologia tem se mostrado eficaz nos mais diversos estudos para a compreensão de misturas complexas.

The coffee from the Chapada Diamantina region, in the state of Bahia, Brazil, are considered high quality, due to the use of adequate production and processing criteria throughout the entire process, has provided this food with a high degree of quality and excellence, which is directly linked to its final chemical complexity. Studies about the chemical profile of coffee have correlated chemical composition, quality standards and data about geographical origin, thus contributing to antifraud methodologies. This research used Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to study the chemical composition of coffee from Chapada Diamantina, in order to contrast them to coffee from other regions. We analyzed 37 commercial samples, which are classified, accordingly to their quality, as traditional, superior and gourmet. 1H NMR spectra were acquired on the Varian Inova 500 spectrometer of the Laboratório Baiano de Ressonância Magnética Nuclear (LABAREMN/UFBA). Analyzing the NMR data, we identified characteristic signals of chlorogenic acids (CGA), such as caffeoylquinic acids [6.74 - 6.80 m], alkaloids and xanthines as trigonelline [4.43 s] and caffeine [3.24 s, 3.41 and 3.84 s]. We also observed characteristic signals of furans (5-HMF [9.44 s]), amides and amino acids such as acrylamide [5.83 and 5.99 m] and L-alanine [1.39 d (6 Hz)]. Finally, we identified signals of organic acids, such as lactic acid [1.35 d (7 Hz)] and acetic acid [1.96 s], as well as carbohydrates and lactones, such as myo-inositol [3.27 - 3.35 m] and γ-butyrolactone [2.15 - 2.18 (m)]. The pretreatment of the 1H NMR spectra was made using alignment, autoscaling, and normalization (norm one). Then, the principal components analysis was performed. In the PCA scores plot, we observed four groups, which were denominated Chapada Diamantina, Bahia, Brazil and gourmet/superior. The coffee from Chapada Diamantina presented a characteristic chemical profile, which distinguished them from the others, mainly because they contain higher levels of lipids. The coffee from that region which present highest commercial value and which are classified as gourmet were grouped with Colombian coffee and some national ones with similar quality standards. This group presented higher levels of chlorogenic acids and trigonelline, substances which contribute to the pleasant aroma and taste of the beverage. The chlorogenic acid signals of coffee from other regions of the state of Bahia showed very low intensities. Coffee from other Brazilian states presented higher quinine levels in comparison than those from Bahia, and lower levels of chlorogenic acids than those from Chapada Diamantina. The results show that 1H NMR, coupled with chemometrics, is a very effective tool to discriminate coffee, allowing us to obtain from the data set as much information as possible, and to highlight its most important pieces. This methodology, whose efficiency has been proved by various studies, can help us understand complex mixtures.