Expertise du CRA-W
Le groupe de recherche IR au CRA-W a plus de 25 ans d'expérience en spectroscopie et en chimiométrie. Tout au long de ces années, de nombreuses applications ont été développées afin d'évaluer la qualité et la composition d'ingrédients très variés et de matrices complexes. Grâce aux analyses de référence obtenues sur place, nous sommes capables de calibrer les principaux paramètres de qualité liés aux valeurs nutritives de l'alimentation humaine et animale . Afin de se maintenir à la pointe de la technologie, nous avons acquis ou nous avons à notre disposition les dernières versions des nouveaux instruments. Plus de 20 types d'instruments NIR, MIR et Raman sont disponibles dans nos laboratoires, ainsi que des spectromètres portables, un microscope et une caméra NIR. Afin de réaliser les analyses avec ces instruments, nous suivons des formations pour utiliser les logiciels spécifiques fournis par les fabricants. Pour le traitement des données, la construction et l'optimisation des modèles de calibrage, nous avons accès à des outils plus universels tels que Unscrambler, Winisi et Matlab.
La chimiométrie est un thème de recherche important dans le tr aitement des données et les algorithmes les plus récents sont utilisés, testés et développés. Depuis plus de 20 ans, le département coordonne également des réseaux d'instruments.
Avec plus de 10 personnes impliquées exclusivement dans la spectroscopie et la chimiométrie, l'équipe IR du CRA-W peut être considérée comme l'unique Centre capable de fournir une telle expertise.
Le CRA-W offre les services suivant à votre laboratoire/société :
- Etudes de faisabilité pour des aspects qualitatifs et/ou quantitatifs
- Développement et validation de modèles de calibrage .
- Construction, exploitation et mise à jour de bases de données .
- Prédiction de paramètres sur des échantillons inconnus.
- Construction et suivi de réseaux de spectromètres.
- Transfert de modèles de calibrage entre des instruments de même modèle de
- spectromètre ou de différents modèles/marques de spectromètre .
- Validation de méthodes de spectroscopie (ISO 17025) .
- Consultance en chimiométrie.
- Rédaction de rapports, notes techniques, articles scientifiques, projets internationaux.
- Organisation de workshops/formations.
Exemples d'applications
En tant que Centre de recherches agronomiques, le CRA-W a développé de nombreuses applications dans le domaine de la production agricole pour l'industrie alimentaire humaine et animale : Fertilisants (N, P, K, acides humides); Sols (N, C, CEC); Graines & Protection phytosanitaire (analyse graine à graine); Suivi des cultures (N); Agriculture de précision; Valeur nutritive (alimentation animale & fourrages); Technologie (farine, qualité boulangère,…); Authentification (poulet, jus d'oranges, vin, huile d'olive, miel,…); Fruits (pommes, cerises, …); Produits laitiers (lait, fromage, …); Viandes (viandes, saucisses, jambons, …); Contrôle de la Bio-fermentation (amidon à glucose); Bio-carburants; Bio-méthanisation.
Exemples de paramètres & produits étudiés
Des modèles ont été développés pour les paramètres et produits suivants. La plupart de ces modèles ne sont pas uniquement utilisés dans un but académique mais ils sont également utilisés à travers le monde pour des analyses de routine.
Paramètres : Humidité – MS; Cendres – Minéraux ; Graisses et profils en acides gras; P rotéines (N) + profils en acides aminées; Fibres + (cellulose, NDF,ADF,ADL) ; Amidon + amylose – amylopectin; Sucre total + profil en sucre; DMO (Digestibilité matière organique) in vivo , in vitro , enzymatique;
Produits : Fourrages: Herbes sur pied, Foin, Ensilage d'herbes, Ensilage de maïs fourrager, Ensilage de maïs grain; Fourrages Tropicaux; Céréales; Cultures riches en protéines: Soja, pois; Cultures riches en graisse: Colza, tournesol; Ingrédients dans les aliments pour animaux: Céréales & produits dérivés, son de blé, farine de soja, pulpes de betteraves sucrières, protéines animales, lait et lactosérum; Alimentation animale complète: Bétail, Porcs, Volaille, aliments pour animaux domestiques.
Instruments disponibles
Le laboratoire dispose de plus de 20 types d'instruments. Il est donc possible d'évaluer ceux-ci, de transférer les modèles et de satisfaire toute demande d'utilisateurs extérieurs.
Voici la liste des instruments disponibles au CRA-W :
NIR: FOSS – Nirsystems (4) & Tecator (2); Bran & Luebbe (2); Perten (2); Zeiss Corona (2); Bruker – MPA & matrix F; Buchi – NIRFlex 500; Boerhinger (microparts); Ocean Optics (2); Phazir – Polychromix; Unity Scientific spectrastar 2400; Perkin-Elmer (FT-NIR + microscope); Spectral Dimensions Inc. NIR-Matrix;
MIR and Raman : Anadis (MIR); Bruker Vertex 70 (MIR & Raman).
Logiciels disponibles
Chaque instrument a son propre logiciel de gestion pour acquérir les spectres et obtenir les valeurs prédites. Si ceux-ci semblent simples, il n'en va pas de même avec les différents logiciels de calibrage. Le fait d'avoir plusieurs marques nous oblige à apprendre chaque logiciel afin de pouvoir fournir des modèles spécifiques:
Foss: NSAS, dos ISI, WinISI, IsiScan, Vision;
Bran & Luebbe : APC, IDAS, Sesame; Bruker: OPUS; Buchi: NirCal;
Unity: Calibration Workshop.
Les données peuvent être transférées d'une plate-forme à l'autre. Matlab est la plate-forme la plus utilisée pour développer de nouvelles idées et des solutions originales.
Expertise en Chimiométrie
Mis à part la méthode classique PLS (partial least squares), incluse dans la plupart des packages cités ci-dessus, nous avons une bonne connaissance d'autres algorithmes de régression: MLR “ multiple linear regression”; ANN “artificial neural network”; SVM “support vector machines”…
En plus de l'analyse quantitative, des modèles discriminants supervisés et non supervisés sont aussi utilisés en routine, utilisant la PCA (principal component analysis), PLS-DA (partial least squares discriminant analysis), SIMCA, LDA, QDA, SVM, ….
Nous travaillons également à l'élaboration de nouveaux algorithmes/outils pour le traitement de données depuis les outils de chimiométrie basique (sélection de variables, estimation de l'incertitude…) aux méthodes plus complexes comme le traitement d'images.
Réseaux
Une spécificité de notre équipe est le réseau NIR. En 1987, nous avons créé un des premiers réseaux au monde via l'organisation régionale REQUASUD ( http://requasud.cra.wallonie.be/ ). Actuellement le réseau wallon est toujours opérationnel. D'autres réseaux ont été créés en dehors de la Belgique directement par notre laboratoire ou via des compagnies internationales comme PROVIMI. Cette société possède aujourd'hui plus de 120 instruments sur lesquels les mêmes modèles sont partagés pour l'analyse des aliments composés et des ingrédients d'aliments pour animaux. Pendant plusieurs années, nous avons fourni des modèles à des sociétés de sélection de semences telles que Limagrain, Pioneer, KWS, RAGT, Syngenta, …. Nous avons aussi des accords de consultance avec plusieurs entreprises agroalimentaires comme Kraft et SudZucker.
L'équipe
La section IR du département est constituée de 5 docteurs en sciences. Ces scientifiques sont assistés par des ingénieurs et techniciens très spécialisés: Dr Pierre Dardenne ; Dr Vincent Baeten; Dr Georges Sinnaeve (Section chimie analytique et technologie); Dr Ju an Antonio Fernández Pierna; Dr Ouissam Abbas ; Ir Philippe Vermeulen ; Ing Bernard Lecler ; Ir Virginie Decruyenaere ; Anne Mouteau ; Emma-Marie Mukandoli; Arnaud Boudinot ;; Virginie Evilard ; Claudine Clément ; Denis Mahin ; Gédéon Mudenge .
