Coffee authentication using GC-MS and chemometric methods. Application to the detection and quantitation of adulterated coffee samples

Authors

  • Nerea Núñez Universitat de Barcelona
  • Erica Moret Universitat d’Udine
  • Paolo Lucci Universitat d’Udine
  • Javier Saurina Universitat de Barcelona
  • Oscar Núñez Universitat de Barcelona

Keywords:

GC-MS fingerprinting, non-targeted analysis, coffee, food authentication.

Abstract

Food adulteration has been increasing in recent decades as a result of the complexity of the food chain, leading to cases of food fraud. It is for this reason that the verification of the authenticity of food is very important in quality control
and food safety in addition to being an issue of great interest to consumers, the food industry, regulatory authorities and the scientific community in general. In this field, beverages are food products which are easily adulterated by such methods as supplementation with flavors and aromas or the addition of unspecified substances to increase their volume, among other practices. The study presented in this paper was based on the detection of frauds in one of the world’s most popular drinks, coffee, which is an easily manipulated product. Metabolomic studies of volatile compounds in coffee samples (normal and adulterated) of different species (Arabica, Robusta, Arabica-Robusta mixture) were performed using gas chromatography (with polar column) coupled to mass spectrometry (GC-MS) and in combination with the chemometric methods partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA) and partial least squares (PLS) regression, for classification, characterization and authentication. The volatile compounds in the samples were obtained directly from the solid coffee using headspace-solid phase microextraction (HS-SPME). The fingerprints obtained were good chemical descriptors for the classification of different coffee samples
using the PLS-DA chemometric method. In addition, a study of adulterated coffee was performed using PLS, based on Arabica coffee adulterated with Robusta coffee, which demonstrated the good ability of the proposed methodology for the detection and quantification of adulterant levels up to 15%, with calibration and prediction errors under 1% and 6%, respectively.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Nerea Núñez, Universitat de Barcelona

Nerea Núñez és estudiant de doctorat en química analítica i medi ambient al Departament d’Enginyeria Química i Química Analítica de la Facultat de Química de la Universitat de Barcelona (UB). El 2018 va acabar el grau de química i el 2019, el Màster en Química Analítica a la Facultat de Química de la UB. Ha publicat diversos articles científics i capítols de llibres sobre l’anàlisi d’aliments.

Erica Moret, Universitat d’Udine

Erica Moret es va llicenciar en ciència i tecnologia dels aliments per la Universitat d’Udine (Itàlia) l’any 2012 i es va doctorar l’any 2015. Des de l’any 2016 treballa al Departament de Ciències Agràries, Alimentàries, Ambientals i Animals en la Secció de Química dels Aliments de la Universitat d’Udine amb el doctor Conte i el doctor Lucci. La seva recerca s’ha centrat principalment en l’oli d’oliva i els seus components (compostos volàtils, components menors, triacilglicerols i àcids grassos), i ha suposat una millora en l’aplicació de tècniques de cromatografia de gasos (GC) i cromatografia de líquids (LC) a altres matrius com sucres i contaminants alimentaris. 

Paolo Lucci, Universitat d’Udine

Paolo Lucci va obtenir el doctorat l’any 2008 al Departament d’Alimentació, Agroenginyeria, Ciències Físiques, Economia Agrícola i del Territori (SAIFET) de la Universitat Politècnica de les Marques (Itàlia). El febrer del 2009 es va incorporar al Projecte Europeu NASCENT com a investigador experimentat a POLYIntell SAS (França) i el 2010 va estar un any com a investigador experimentat al Departament de Química Analítica de la Universitat de Barcelona dins del Projecte Europeu Carbosorb. L’abril del 2011 es va incorporar a la Facultat de Ciències de la Pontifícia Universitat Javeriana (Colòmbia), on va ser nomenat cap del grup de recerca Aliments, Nutrició i Salut l’any 2012 i cap del Departament de Nutrició i Bioquímica el 2014. Actualment, és professor associat de química dels aliments a la Universitat d’Udine (Itàlia). Ha publicat diversos articles científics i capítols de llibres i és editor de dos llibres centrats en el tractament de mostres i cromatografia de líquids acoblada a espectrometria de masses (LC-MS) en anàlisi d’aliments.

Javier Saurina, Universitat de Barcelona

Javier Saurina és catedràtic d’universitat del Departament d’Enginyeria Química i Química Analítica de la Universitat de Barcelona. La seva recerca se centra en el desenvolupament de nous mètodes analítics, la caracterització i autenticació de productes alimentaris i el tractament de dades. Ha liderat diversos projectes de recerca competitius nacionals i europeus, a més de participar en molts d’altres. Ha publicat cent noranta articles en revistes indexades i vint capítols de llibre dels àmbits analític, farmacèutic, de materials i d’alimentació. 

Oscar Núñez, Universitat de Barcelona

Oscar Núñez és professor catedràtic d’universitat. Doctorat en química analítica per la Universitat de Barcelona (UB) el 2004, la seva recerca se centra en el desenvolupament de metodologies analítiques (cromatografia i espectrometria de masses de baixa i alta resolució, entre d’altres) per a la caracterització, classificació i autenticació de productes alimentaris. Ha publicat més de cent cinquanta articles en revistes indexades i capítols de llibre i és coeditor de sis llibres centrats en tractament de mostra, mètodes cromatogràfics, espectrometria de masses i autenticació d’aliments. En l’actualitat és, a més, delegat del rector del Programa de Recerca, Innovació i Millora de la Docència i l’Aprenentatge (RIMDA) de la UB. També és coordinador del grup d’innovació docent consolidat NEAQA (Noves Estratègies d’Aprenentatge en Química Analítica).

Downloads

Issue

Section

Articles