IR-U15: Application de la spectrométrie à la gestion qualitative des produits agricoles
29 janv. 2013 Vincent BAETEN
Recherche Etude de faisabilité Technologie IR Technologies Technologies analytiques u14 u15 article

Projet CRA-W, coordinateur


Contexte

La spectrométrie dans le proche infrarouge est une technique spectroscopique d'analyse rapide et non destructive. Elle s'adresse essentiellement au dosage des constituants organiques majeurs dans les matrices agricoles les plus diverses et les produits destinés à l'alimentation humaine ou animale.

Objectifs

Le projet vise à étudier de nouveaux dispositifs de mesure, à étudier les possibilités offertes par les logiciels et les techniques chimiométriques. Il vise essentiellement à construire des bases de données et des équations de calibrage.

Résultats obtenus

Les recherches menées au cours de nombreuses années ont conduit au développement de bases de données et d'étalonnages qui sont largement utilisés par les collègues du CRAW ou des facultés dans le cadre de leurs recherches. Les travaux antérieurs menés sur la standardisation des instruments ont conduit à la mise sur pied d'un des premiers réseaux de spectromètres au niveau européen (Requasud). Impossible de faire la liste des applications dans ce domaine. Seules quelques réalisations plus particulières seront données à titre d'exemple. Les spectromètres à barrettes de diodes ne présentant pas de partie mobile, sont plus robustes et sont dès lors de plus en plus utilisés en mode embarqué. Les recherches visent à placer des spectromètres NIR directement sur la récolteuse (moissonneuse-batteuse, récolteuse à fourrage) et à estimer en continu la qualité des produits. Ces mesures associées au positionnement géographique de la récolteuse (coordonnées GPS) permettent de dresser des "cartes protéines" des parcelles, d'appliquer la fumure azotée sur cette base et de contribuer à la limitation des intrants. La SPIR est également utilisée pour la détermination de la teneur en azote de tissus végétaux afin d'opérer un suivi des cultures en cours de végétation, d'optimaliser la fumure azotée et de contribuer ainsi à la réduction des intrants (exemples des céréales et de la pomme de terre). Les travaux menés dans le cadre de la Thèse de Doctorat de O. Pigeon (Département Phytopharmacie) visaient à analyser par SPIR des graines individuelles de céréales traitées à l'anthraquinone, à la téfluthrine ou à l'imidaclopride. Avec l'appui de dosages par HPLC et GC, les étalonnages ont permis de dégager un indice d’homogénéité de traitement des lots. Ces travaux sont transposés aux traitements de semences de betterave. Contacté par des ONG actives dans le recyclage de vêtements, le Département a été sollicité pour développer une méthode de tri selon le type de textiles. Ce tri s'impose si on veut valoriser le recyclage de textiles qui ne peuvent plus être vendus dans les circuits de vêtements de seconde main. Des modèles de discrimination ont été établis permettant de distinguer 6 groupes différents en fonction du tissu dominant (coton, laine, acrylique, viscose, polyester et polyamide). Le taux d'affectation correcte était de 96.8%. Le CARI, centre de recherches apicoles, disposait d'une collection de 600 échantillons de miel collectés en Belgique. Une sélection de 116 échantillons a été opérée sur les données chimiques. Les spectres PIR de ces échantillons ont été mesurés pour constituer une base de données reprenant la variabilité inhérente aux miels. Les résultats obtenus montrent qu'il est possible de doser l'humidité et d'opérer des classements en fonction des teneurs en glucose et en fructose. Dans le cadre d'une collaboration menée avec le département Génie rural, des mélanges biodiesel-diesel (de 0.0 à 6.0 %) ont été réalisés. La précision des étalonnages est telle que la SPIR est une technique qui permettra aisément un contrôle des taux d'incorporation de biodiesel dans du diesel. Cette étude préliminaire doit être poursuivie pour développer des bases de données universelles et robustes.

Publications

  • Fernández Pierna, J.A. , Vermeulen, P. , Lecler, B. , Baeten, V. & Dardenne, P. (2010). Calibration transfer from dispersive instruments to handheld spectrometers. Applied Spectroscopy, 64: (6), 644-648.
    http://www.opticsinfobase.org/as/abstract.cfm?URI=as-64-6-644
  • Dale, L.M. , Fernández Pierna, J.A. , Vermeulen, P. , Lecler, B. , Bogdan, A.D. , Pacurar, F.S. , Rotar, I. , Thewis, A. & Baeten, V. (2012). Research on crude protein and digestibility of Arnica montana L. using conventional NIR spectrometry and hyperspectral imaging NIR. Journal of Food, Agriculture and Environment, 10: (1), 391-396.
    http://isfae.org/scientficjournal/2012/issue1/pdf/agriculture/a37.pdf
  • Fernández Pierna, J.A. , Lecler, B. , Conzen, J. , Niemoeller, A. , Baeten, V. & Dardenne, P. (2011). Comparison of various chemometric approaches for large NIR spectroscopic data of feed and feed products. Analytica Chimica Acta, 705: 30-34.
  • Guzman, E. , Baeten, V. , Fernández Pierna, J.A. & Garcia Mesa, J.A. (2012). A portable Raman sensor for the rapid discrimination of olives according to fruit quality. Talanta, 93: 94-98.
    http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2012.01.053
  • Nguyen, H. N. , Dehareng, F. , Hammida, M. , Baeten, V. , Froidmont, E. , Soyeur, H. , Niemöller, A. & Dardenne, P. (2011). Potential of near infrared spectroscopy for on-line analysis at the milking parlour using a fibre-optic probe presentation. NIR news, 22: (7), 11-13.
    http://dx.doi.org/10.1255/nirn.1271
  • Salguero-Chaparro, L. , Baeten, V. , Abbas, O. & Pena-Rodriguez, F. (2012). On-line analysis of intact olive fruits by vis-NIR spectroscopy: Optimisation of the acquisition parameters. Journal of Food Engineering, 112: (3), 152-157.
  • Dale, L.M. , Thewis, A. , Rotar, I. , Boudry, C. , Vidican, R. , Malinas, A. , Florian, V. , Lecler, B. , Agneessens, R. , Fernández Pierna, J.A. & Baeten, V. (2012). Determination of Romanian alfalfa crude protein and crude fiber contents as well as in vitro organic matter digestibility by NIR spectrometry. Economy Engineering in Agriculture and rural development, 12: (4), 57-62.
  • Abbas, O. , Dardenne, P. & Baeten, V. (2012). Near-Infrared, Mid-Infrared, and Raman Spectroscopy In: Chemical Analysis of Food: Techniques and Applications, Pico Y. Burlington, Elsevier Science, 59-91.
    http://store.elsevier.com/product.jsp?isbn=9780123848635&locale=en_EU
  • Coordinateur (CRA-W)

    Equipe impliquée

    Partenaires

    Ce projet est le fruit de collaborations entre diverses unités de la FUSAGx et les différents départements du CRAW.