Determinação de antocianinas e carotenoides em batatas especiais por meio da espectroscopia do infravermelho próximo (NIR)
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Data
Autores
Orientador
Teixeira, Gustavo Henrique de Almeida 
Coorientador
Spricigo, Poliana Cristina
Cunha Júnior, Luís Carlos da
Pós-graduação
Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
batata (Solanum tuberosum L.) é uma das culturas economicamente mais importantes no mundo, pois seu potencial nutritivo a tornaram um alimento básico para muitas populações. A batata é particularmente rica em carboidratos (amido), proteínas, minerais e muitas vitaminas (vitamina C, vitamina B6, niacina e ácido fólico). Recentemente as batatas especiais, de periderme e polpa coloridas, vêm se tornando uma alternativa de diversificação às cultivares tradicionais, principalmente pela riqueza em compostos fitoquímicos, como antocianinas e carotenoides, que têm efeitos benéficos à saúde humana. Desta forma, a classificação não destrutiva de batatas especiais quanto aos teores de antocianinas e carotenoides poderia ser uma maneira de possibilitar a oferta de tubérculos mais ricos em fitoquímicos, melhorando a nutrição dos consumidores. Desta forma, este trabalho teve por objetivo geral verificar a possibilidade de se utilizar a espectroscopia NIR para a classificação de batatas especiais quanto ao teor de compostos fitoquímicos e, por objetivos específicos: i. desenvolver modelos de calibração e predição para os teores de carotenoides em batatas especiais de periderme amarelo, ii. desenvolver modelos de calibração e predição para os teores de antocianinas em batatas especiais de periderme roxa. Os resultados obtidos com a cultivar amarela ‘IAC Rurik’ evidenciaram variação no conteúdo de carotenoides entre 0,0306 e 0,0780 g kg⁻¹ de massa fresca, valores considerados de teor muito alto. Os modelos de calibração gerados por regressão Ridge apresentaram desempenho satisfatório coeficiente de determinação de predição (R²p = 0,90), erro médio quadrático de predição (RMSEP = 0,0028 g kg⁻¹), razão desempenho/desvio (RPD = 2,57), razão intervalo/erro (RER = 4,21%), enquanto a classificação por Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais (PLS-DA) permitiu distinguir amostras com baixos, médios e altos teores de carotenoides, com acertos de até 93% e 86% para as classes baixa e alta, respectivamente. Esses achados confirmam a aplicabilidade da espectroscopia NIR, associada a ferramentas quimiométricas, como alternativa viável, rápida e sustentável para a avaliação não destrutiva de tubérculos intactos, contribuindo para a seleção de cultivares especiais e a disponibilização de alimentos com maior valor nutricional. Em relação às antocianinas, observou-se que a cultivar ‘IAC Granada’ apresentou concentrações reduzidas (0,005–0,029 g kg⁻¹), o que dificultou a segmentação em diferentes classes de teor. Já a cultivar ‘IAC Turmalina’ demonstrou ampla variabilidade (0,036–0,185 g kg⁻¹), possibilitando o desenvolvimento de modelos de predição consistentes, com coeficiente de determinação de predição (R²p) de 0,81 e erro médio quadrático de predição (RMSEP) de 0,015 g kg⁻¹. A análise discriminante (PLS-DA) permitiu classificar de forma confiável amostras com baixos e médios teores, embora o desempenho tenha sido inferior para amostras de teor elevado. Esses resultados reforçam que a espectroscopia NIR, aliada à quimiometria, constitui uma ferramenta promissora para o monitoramento não destrutivo de compostos bioativos, ampliando as possibilidades de aplicação em rastreabilidade, programas de melhoramento e agregação de valor na cadeia pós-colheita de batatas especiais.
Resumo (inglês)
The potato (Solanum tuberosum L.) is one of the world’s most economically important crops because its nutritional potential has made it a staple food for many populations. Potatoes are particularly rich in carbohydrates (starch), proteins, minerals, and many vitamins (vitamin C, vitamin B6, niacin, and folic acid). Recently, specialty potatoes with colored periderm and/or flesh have become an alternative to traditional cultivars, mainly due to their richness in phytochemicals such as anthocyanins and carotenoids, which have beneficial effects on human health. Thus, the non-destructive classification of specialty potatoes according to anthocyanin and carotenoid contents could help supply tubers richer in phytochemicals, improving consumer nutrition.Accordingly, this study aimed to verify the feasibility of using near-infrared spectroscopy (NIR) to classify specialty potatoes by phytochemical content and, specifically: (i) to develop calibration and prediction models for carotenoid content in yellow-skinned specialty potatoes, and (ii) to develop calibration and prediction models for anthocyanin content in purple-skinned specialty potatoes. Results for the yellow cultivar ‘IAC Rurik’ showed variation in carotenoid content between 0.0306 and 0.0780 g kg⁻¹ fresh mass, values considered very high. Calibration models generated by Ridge regression showed satisfactory performance—prediction coefficient of determination (R²p = 0.90), root mean square error of prediction (RMSEP = 0.0028 g kg⁻¹), ratio of performance to deviation (RPD = 2.57), and range error ratio (RER = 4.21)—while classification by Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA) distinguished samples with low, medium, and high carotenoid contents, with accuracies of up to 93% and 86% for the low and high classes, respectively. These findings confirm the applicability of NIR spectroscopy combined with chemometric tools as a viable, rapid, and sustainable alternative for non-destructive evaluation of intact tubers, contributing to the selection of specialty cultivars and the availability of foods with higher nutritional value.Regarding anthocyanins, the cultivar ‘IAC Granada’ showed low concentrations (0.005–0.029 g kg⁻¹), which hindered segmentation into different content classes. In contrast, the cultivar ‘IAC Turmalina’ exhibited wide variability (0.036–0.185 g kg⁻¹), enabling the development of consistent prediction models with R²p = 0.81 and RMSEP = 0.015 g kg⁻¹. Discriminant analysis (PLS-DA) reliably classified samples with low and medium contents, although performance was lower for samples with high content. These results reinforce that NIR spectroscopy allied to chemometrics is a promising tool for non-destructive monitoring of bioactive compounds, expanding applications in traceability, breeding programs, and value-adding across the post-harvest chain of specialty potatoes.
Descrição
Palavras-chave
Solanum tuberosum, Fitoquímicos, Modelagem
Idioma
Português
Citação
IZIDORO, MAIQUI. Determinação de antocianinas e carotenoides em batatas especiais por meio da espectroscopia do infravermelho próximo (NIR).2025. 110 f. Tese (Doutorado em Agronomia). – Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho, Jaboticabal, 2025.
