Estimation of grape isabel's quality in pre-harvest based on spectral signature

Authors

Keywords:

infrared, vineyard, anthocyanin, tannin, polyphenols

Abstract

Near Infrared Spectroscopy is a valid non-destructive technique to quantify / estimate grape quality parameters. The objective of this study was to evaluate the logistics of using a motorized vehicle and a portable infrared spectrophotometer (NIR) to quantify the field phenolic compounds (anthocyanin, polyphenols and tannins) of the Isabel grape by spectral data. The spectra were taken in the field in a portable NIR (Brimrose Corp, MD, USA), attached to a Notebook and positioned in a Gator (John Deere) motor vehicle, which has a suitable dimension (1.52 m) to lines without damaging the plants. The phenolic compounds were estimated using calibration models previously determined. Seventy clusters of grape were evaluated in the 2017 and 2018 harvests, after pigmentation of the bark. It was observed that the models tested to quantify the phenolic compounds had an excellent predictive capacity, presenting low standard deviation. The instrumentation and software used were well integrated, making it possible to quickly visualize the variability of quality indicators in the field before harvest.

Author Biographies

Maria Aparecida Lima, Instituto Agronômico de Campinas, Centro de Engenharia e Automação

Tecnologia pos-colheita

Antônio Odair Santos, Instituto Agronômico de Campinas, Centro de Engenharia e Automação

engenharia agricola

References

Bjorsvik, H. R., Martens, H. Calibration of NIR instruments by PLS regression. In E. W. Ciurczak, & D. A. Burns (Eds.), Handbook of near-infrared analysis. New York, USA: CRC Press Taylor & Francis Group. 2001. p. 189–208.

Cozzolino, D.; Kwiatkowski, M.J.; Parker, M.; Cynkar, W.U.; Dambergs, R.G.; Gishen, M.; Herderich, M.J. Prediction of phenolic compounds in red wine fermentations by visible and near infrared spectroscopy. Analytica Chimica Acta, n. 513, p. 73-80, 2004. doi: https://doi.org/10.1016/j.aca.2003.08.066

Cozzolino, D.; Cynkar, W. U.; Shah, N.; Smith, P. Multivariate data analysis applied to spectroscopy: Potential application to juice and fruit quality. Food Res Int, n. 44, p.1888–1896, 2011. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.01.041

EMBRAPA – Uva e vinho. Cultivares de uva e porta-enxertos de alta sanidade–Isabel https://www.embrapa.br/uva-e-vinho/cultivares-e-porta-enxertos/cultivares-de-dominio-publico/-/asset_publisher/rE0HjHq6jP8J/content/cultivar-isabel/1355300?redirect=https%3A%2F%2Fwww.embrapa.br%2Fuva-e-vinho%2Fcultivares-e-porta-enxertos (Acesso Fevereiro/2018)

Garrido, A. La spectroscopie proche infrarouge: une technologie d’appui pour un service int ´egral en alimentation animale, in La Spectroscopie Infrarouge et ses Applications Analytiques, ed. by Bertrand D and Dufour E. Technique & Documentation, Paris, France, p. 473–495, 2000.

Gishen, M.; Dambergs, R.G.; Cozzolino, D. Grape and wine analysis-enhancing the power of spectroscopy with chemometrics. Australian Journal of Grape and Wine Research, v. 11, p. 296-305, 2005. doi: https://doi.org/10.1111/j.1755-0238.2005.tb00029.x

Lorrain, B., Ky, I., Pechamat, L., Teissedre, P.L. Evolution of analysis of polyphenols from grapes, wines, and extracts. Molecules, n.18, p.1076–1100, 2013. doi: https://doi.org/10.3390/molecules18011076

Molitor, D., Behr, M., Hoffmann, L.; Evers, D. Benefits and drawbacks of pre-bloom applications of gibberellic acid (GA3) for stem elongation in Sauvignon blanc. South African Journal of Enology and Viticulture, v. 33, p.198–202, 2012. http://www.sawislibrary.co.za/dbtextimages/76102.pdf

Osborne, B.G., Fearn, T., Hindle, P.H. Practical NlR spectroscopy with applications, in: Food and Beverage Analysis, ed. by Osborne BG, Fearn T and Hindle PH. Longman, Harlow, Essex, UK, p. 11–35,1993.

Santos, A.O.; Cunha, A.S.; Moreira, C.A. Segregação e modelagem de indicadores da qualidade de uva em vinhedo. Revista Brasileira Viticultura e Enolologia, n.10, p.54-63, 2018. https://www.enologia.org.br/default/uploads/revista/revista-81.pdf?b777b58003c4424db002db387930ec91. 10 de Jan. 2019.

Teixeira, A.; Eiras-Dias, J.; Castellarin. S.D.; Gerós, H. Berry phenolics of grapevine under challenging environments. Internacional Journal Molecular Sciences, n.10, p.18711–18739, 2013. doi: https://doi.org/10.3390/ijms140918711

Urraca, R.; Sanz-Garcia, A.; Tardaguila, J.; Diago, M. P. Estimation of total soluble solids in grape berries using a hand-held NIR spectrometer under field conditions. Journal Science Food Agricultural, n. 96, p. 3007–3016, 2016. doi: https://doi.org/10.1002/jsfa.7470

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02-12-2020

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Vol. 13 (2020): CONTINUO

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