Lait 86 (2006) 155-169
DOI: 10.1051/lait:2005047

Utilisation of front-face fluorescence spectroscopy for the determination of some selected chemical parameters in soft cheeses

Romdhane Karoui¹, Abdul Mounem Mouazen¹, Eric Dufour², Robert Schoonheydt³ and Josse De Baerdemaeker<sup>1

1</sup>  Division of Mechatronics, Biostatistics and Sensors (MeBioS), Department of Biosystems, K.U. Leuven, Kasteelpark Arenberg 30, 3001, Leuven, Belgium
²  U.R. "Typicité des Produits Alimentaires", ENITA de Clermont-Ferrand, BP 35, 63370 Lempdes, France
³  Centre for Surface Chemistry and Catalysis, K.U. Leuven, Kasteelpark Arenberg 23, 3001 Leuven, Belgium

(Received 16 August 2005 - Accepted 21 November 2005 - Published online 21 February 2006)

Abstract
This study evaluated the usefulness of front-face fluorescence spectroscopy for predicting some selected chemical parameters in soft cheeses in external (E) and central (C) zones. Fat, dry matter (DM), pH, total nitrogen (TN) and water-soluble nitrogen (WSN) contents were determined by reference methods. Tryptophan (excitation: 290 nm; emission: 305-450 nm), riboflavin (excitation: 380 nm; emission: 400-640 nm) and vitamin A fluorescence spectra (emission: 410 nm; excitation: 270-350 nm) were recorded on the investigated cheeses. Three separate prediction models were developed from the tryptophan, riboflavin and vitamin A spectra using partial least squares (PLS) regression and the leave-one-out cross-validation technique. The results showed that fat, DM, fat in dry matter and WSN were the best predicted with the vitamin A fluorescence spectra models providing the highest values of the determination coefficient (R²) of 0.88, 0.86, 0.86 and 0.84, respectively. The prediction of the pH was also successful using riboflavin fluorescence spectra (R² = 0.85). The WSN/TN ratio can also be predicted from the three intrinsic probes, but with much lower precision.

Résumé
Utilisation de la spectroscopie de fluorescence frontale pour la détermination de quelques paramètres chimiques à la surface et au centre des fromages à pâte molle. L'objectif de cette étude était d'évaluer le potentiel de la spectroscopie de fluorescence frontale à prédire quelques paramètres chimiques, à la surface et au centre, des fromages à pâte molle. Les teneurs en matière grasse, extrait sec, pH, azote total et en azote soluble ont été déterminées par des méthodes de référence. Des spectres de fluorescence des tryptophanes (excitation : 290 nm ; émission: 305-450 nm), de la riboflavine (excitation : 380 nm ; émission : 400-640 nm) et de la vitamine A (émission : 410 nm ; excitation : 270-350 nm) ont été également enregistrés sur ces fromages. Trois modèles séparés de prédictions ont été développés à partir des spectres des tryptophanes, de la riboflavine et de la vitamine A en utilisant la technique des moindres carrés partiels avec validation croisée. Les résultats obtenus ont montré que les teneurs en matière grasse, extrait sec, gras sur sec et en azote soluble étaient mieux prédites avec les modèles des spectres de fluorescence de la vitamine A qui donnaient les valeurs les plus élevées du coefficient de détermination (R²) : 0,88, 0,86, 0,86 et 0,84, respectivement. La prédiction du pH est réalisée avec succès en utilisant les spectres de fluorescence de la riboflavine (R² = 0,85). Le rapport azote soluble/azote total peut, également, être prédit à partir des trois sondes intrinsèques, mais avec une précision beaucoup plus faible.

Key words: soft cheese -- tryptophan -- riboflavin -- vitamin A -- partial least squares regression

Mots clés : fromage à pâte molle -- tryptophane -- riboflavine -- vitamine A -- moindres carrés partiels

Correspondence: Romdhane Karoui Romdhane.Karoui@biw.kuleuven.be


© INRA, EDP Sciences 2006