En els darrers anys, s’ha observat una creixent demanda de nous mètodes analítics
capaços d’oferir el màxim de informació analítica amb el mínim “esforç” possible, els
quals són necessaris per tal d’assolir els nous reptes en camps tals com el monitoratge
ambiental, la seguretat alimentària i la salut pública. En aquest sentit, la indústria està
molt interessada en el desenvolupament de mètodes ràpids i de baix cost que puguin ser
utilitzats de forma rutinària com a cribratge (screening analysis) per tal de detectar
qualsevol adulteració o contaminació del producte ja sigui durant la seva elaboració o
per comprovar que compleixen els estàndards de control de qualitat.
En aquest sentit, les línies clàssiques de investigació en el camp dels sensors
químics s’han centrat en el desenvolupament de dispositius cada vegada més selectius
envers espècies determinades, i al mateix temps amb una major sensibilitat i menor
límit de detecció. Malauradament, es disposa de molts pocs sensors químics que operin
de forma òptima i sense cap interferència o efecte matriu en les condicions requerides
en els casos de mostres reals. Precisament, la dificultat per obtenir sensors amb una
selectivitat i sensibilitat apropiada per qualsevol analit, ha estat la que ha donat pas a
l’aparició de noves estratègies com és el cas de les llengües electròniques per tal de
donar resposta a aquests problemes.
Aquests sistemes analítics consisteixen en la imitació del sentit de gust dels
mamífers, on uns pocs receptors són capaços de respondre a una gran varietat de
substàncies, un principi que juntament amb una etapa complexa de tractament de la
informació anàloga a la que té lloc en el cervell, permet la quantificació o classificació
d’un gran nombre de substàncies. Aquests sistemes biomimètics, en oposició als
sistemes clàssics, estan basats en la combinació de matrius de sensors amb una baixa
selectivitat i/o una resposta creuada per tal d’obtenir un valor afegit en la generació de
la informació analítica.
Un dels darrers avanços en el disseny de llengües electròniques ha estat la
incorporació de biosensors per tal de fer front a nous camps d’aplicació o millorar els ja
existents. Aquests sistemes, coneguts com a llengües bioelectròniques, només es
distingeixen dels convencionals en la incorporació d’un o més biosensors en la matriu
de sensors que formarà la llengua electrònica, normalment compartint el mateix principi
de detecció per tal de facilitar la compatibilitat entre ells. En aquest marc, el present treball pretén demostrar l’aplicabilitat d’aquests sistemes
en l’anàlisi i caracterització de begudes, en el sector vinícola i de les begudes
alcohòliques, tant per l’extracció de informació qualitativa i identificació de classes com
per la quantificació de paràmetres d’interès analític, responent en ambdós casos a les
necessitats corresponents en cada sector. Concretament, s’ha estudiat l’aplicació
d’aquestes eines en el cava, el brandi, la cervesa i el vi; quatre dels sectors més
importants en quant a begudes alcohòliques en el nostre país.
A més, donada la importància que han assolit els compostos fenòlics en els darrers
anys degut a la seva activitat antioxidant, beneficiosa per a la salut, s’ha abordat la
quantificació d’aquests tant a nivell global com la discriminació individual; abordant la
seva detecció a partir d’una llengua electrònica clàssica i d’una llengua bioelectrònica,
comparant així els beneficis derivats de la incorporació de biosensors en la matriu de la
llengua.
Per últim, donada la dificultat que genera el tractament de les dades generades amb
aquests sistemes, especialment en el cas dels sensors voltamperomètrics, també s’ha
treballat en el desenvolupament i aplicació de noves estratègies de processament per tal
de reduir-ne la complexitat i millorar els resultats obtinguts; comparant a més les
diferents estratègies proposades entre elles. / Over the last years, there has been an increasing demand of new analytical methods
with the high sensitivity and selectivity, and fast response needed to meet new
challenges in environmental monitoring, food safety and public health. In this fashion,
industry is increasingly focused on fast-response and low-cost methods, as those based
on chemical sensors, that may be used for screening or detecting any adulteration or
contamination of the products, either during or after its production, or to assess they
guarantee quality control standards.
In this sense, classical research lines in the field of chemical sensors have focused
on the development of ever more selective devices towards a particular species, and
sensitive to lower concentrations at the same time. Unfortunately, there are few
optimally operating chemical sensors that function without any interference or matrix
effect in the required conditions when dealing with real samples analysis. Precisely, the
difficulty to obtain sensors with appropriate selectivity and sensitivity for a given
analyte has led to the appearance of new strategies such as electronic tongues in order to
tackle these problems.
These analytical systems are inspired by the sensory ability of taste in mammals,
where a few receptors can respond to a large variety of substances. This principle is
coupled with complex data treatment analogous to the applied in the brain, which
allows to quantify or to classify a large amount of substances. These biomimetic
systems, opposed to conventional approaches, are directed towards the combination of
low selectivity sensors array response (or cross response features) in order to obtain
some added value in the generation of analytical information.
One of the recent advances in the design of electronic tongues has been the
incorporation of biosensors, in order to tackle new application fields or to improve
existing ones. These bioelectronic tongues, as they have been named, are only
distinguished from conventional ones in the incorporation of one or several biosensors
into the sensor array, normally sharing the same transduction principle to facilitate
compatibility.
In this context, the work presented herein aims to demonstrate the applicability of
these systems towards the analysis and characterization of beverages, specifically
towards wine and alcoholic beverages, either for the extraction of qualitative
information and its classification or the quantification of analytical parameters of interest, responding in both cases to the needs of each sector. Concretely, its application
towards cava wine, brandy, beer and wine has been studied; the most important sectors
in terms of alcoholic beverages in our country.
Additionally, given the importance that phenolic compounds have achieved in the
recent years due to its antioxidant activity, with huge health benefits, the quantification
of these compounds has been addressed from both points of view: its global content and
the individual discrimination; tackling it using either a classical electronic tongue and a
bioelectronic tongue, comparing the benefits of the incorporation of biosensors in the
e-tongue array.
Lastly, given the difficulties derived in the treatment of the data generated with such
systems, specially in the case of voltammetric sensors, much attention has been paid to
the development and application of novel processing strategies in order to reduce its
complexity and improve the obtained results; besides comparing the different proposed
strategies between each other.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/129917 |
| Date | 15 March 2013 |
| Creators | Cetó Alsedà, Xavier |
| Contributors | del Valle Zafra, Manel, Céspedes Mulero, Francisco, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | Catalan |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 380 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
Page generated in 0.0028 seconds