13/01/2012

1

Llengües electròniques i viLlengües electròniques i vi

Manel del Valle

Grup de Sensors i BiosensorsDepartament de Química

Universitat Autònoma de Barcelonamanel.delvalle@uab.es

2/32

13/01/2012

2

3/32

Sistemes biomimèticsSistemes biomimèticsSistemes biomimèticsSistemes biomimètics.

Matrius de sensors ����nas-e

����llengüa-e

convergència NBIC

4/32

Sentit de l’olfacte Sentit de l’olfacte Sentit de l’olfacte Sentit de l’olfacte

Cèl·lules receptores olfactives

Glomèrul olfactiu

Bulb olfactori

13/01/2012

3

5/32

Nas electrònic Nas electrònic Nas electrònic Nas electrònic

6/32

TCA: tricloroanisol

Aplicació del nas electrònic en el Aplicació del nas electrònic en el món del vimón del viAplicació del nas electrònic en el Aplicació del nas electrònic en el món del vimón del vi

Seguiment de la fermentació

Varietat de raïm

Grau d’envelliment

Detecció defectesgust de tap (TCA)

gust de ratolí (Brettanomyces)

13/01/2012

4

7/32

Sentit del gustSentit del gustPapil·les gustatives

Corpuscles gustatius

8/32

Sensors potenciomètricsAmbiental (CINVESTAV, México)Agricultura (IRTA Cabrils)Aliments

Sensors voltamperomètricsVins, cervesesProd. farmacèutics

Sensors impedimètrics

BiosensorsClínica

Llengües electròniques Llengües electròniques

13/01/2012

5

9/32

10/32

13/01/2012

6

11/32

12/32

Varietats de raïm

Regió d’elaboració

Anyada

Defectes d’elaboració: picadura acètica, podridura SH2

Mètode d’envelliment (barrica, xip)Grau alcohòlic

Quantificació de components

Qualificació de vins (p.ex. per Brandies)

Llengües electròniques en vins Llengües electròniques en vins

13/01/2012

7

13/32

Llengües electròniques voltamperomètriquesLlengües electròniques voltamperomètriques

Sensors Voltamperomètrics:Ús del voltamperograma complet (o amb extracció d’informació significativa)

14/32

13/01/2012

8

15/32

Anàlisi de components principalsAnàlisi de components principals

16/32

Llengües electròniquesLlengües electròniquesen identificació/classificació de viLlengües electròniquesLlengües electròniques

en identificació/classificació de vi

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2x 10

-4

Potential (V)Potential (V)Potential (V)Potential (V)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

WhiteRedRosé

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-6

-4

-2

0

2

4

6x 10

-4

Potential (V)Potential (V)Potential (V)Potential (V)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

WhiteRedRosé

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3x 10

-4

Potential (V)Potential (V)Potential (V)Potential (V)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

Cu

rre

nt

(A)

WhiteRedRosé

-1

-0.5

0

0.5

1

x 10-3

-4

-2

0

2

4

6

x 10-4

-2

0

2

x 10-4

PC1 (79.8 5%)

PC1 (79.8 5%)PC1 (79.8 5%)PC1 (79.8 5%)

PC2 (13 .9 8%

)

PC2 (13 .9 8%

)

PC2 (13 .9 8%

)

PC2 (13 .9 8%

)

PC

3 (

2.8

4%

)P

C3

(2

.84

%)

PC

3 (

2.8

4%

)P

C3

(2

.84

%)

Modificadors:� NP Pt� NP Cu� PPY� PANI

Microchim.Acta 2010, 169, 261

Blanc Negre Rosat No clasif.

Blanc 50 0 50 0

Negre 0 100 0 0

Rosat 0 0 100 0

Percentatge de classificació - 88.3%

B

R

N

NR

13/01/2012

9

17/32

Brut Nature

Brut Semisec Discrepant

Brut Nature 100 0 0 0

Brut 0 100 0 0

Semisec 0 0 100 0

Outlier 0 0 50 50

Percentatge de classificació - 87.5%

Llengües electròniquesLlengües electròniquesidentificació/classificació de cavesLlengües electròniquesLlengües electròniques

identificació/classificació de caves

Electroanal 2011, 23, 72-78

18/32

13/01/2012

10

19/32

(+)-catequina

Quantificació de polifenols totalsQuantificació de polifenols totals

Àcid gàl·licÀcid cafèicÀcid cumàric

trans-resveratrol

Alternativa al Folin Ciocalteau

20/32

Quantificació de polifenols totalsQuantificació de polifenols totals

Matriu debiosensors

Voltamperogrames

CompressióFFT

Xarxa Neuronal Artificial

In Vino Analytica Scientia, 2011

13/01/2012

11

21/32

Quantificació de polifenols totalsQuantificació de polifenols totals

FC index (mg/L eq. gallic acid), expected

0 20 40 60 80

FC

ind

ex (

mg/

L eq

. gal

lic a

cid

), p

redi

cted

0

20

40

60

80

b = 1.0 ± 1.8m= 0.968 ± 0.052 r = 0.9979Weighed - reciprocal y

(A)

FC index (mg/L eq. gallic acid), expected

0 20 40 60 80

FC

inde

x (m

g/L

eq. g

allic

aci

d), p

redi

cted

0

20

40

60

80

b = -1.36 ± 1.11m= 0.969 ± 0.042 r = 0.97892Weighed - reciprocal y

(B)

Folin Ciocalteau

22/32

PCA d’un conjunt de mostres amb addició dels compostos fenòlics purs

Vi

ÀcidGal·lic

CatequinaÀcid

p-Cumàric

ÀcidCafèic

Catecol

Fenol

m-Cresol

ÀcidFerulic

ÀcidClorogènic

Quercetina

Identificació de polifenolsIdentificació de polifenols

13/01/2012

12

23/32

(+)-catequina

catecolÀcid cafèic

Quantificació de polifenols en viQuantificació de polifenols en vi

24/32

Extracció de Característiques

i2

i1

i3i4

in

[Caffeic acid]

[Catechol]

[Catechin]

VoltamperogramesXarxa Neuronal

Artificial

Quantificació de polifenols en viQuantificació de polifenols en vi

The Analyst, 2012 137: 349-356

13/01/2012

13

25/32

Resposta dela llengua electrònicaResposta dela llengua electrònica

E (V)

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

i (µA

)

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

Epoxy-grafit

E (V)

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

i (µA

)

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

Tirosinasa

E (V)

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

i (µA

)-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

Lacasa

E (V)

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

i (µA

)-15

-10

-5

0

5

10

15

Cu nanoparticules

Les concentrations per Catecol, Acid Cafeic i (±)-Catequina són respectivament:( ) 8.2, 39.8, 132.9 �M; ( ) 107.7, 103.6, 101.9 �M;( ) 124.1, 151.7, 23.4 �M and ( ) 157.7, 23.8, 86.4 �M

GEC

Cu

Lac

Tyr

26/32

Expected [Catechol] (µM)

0 50 100 150 200

Obt

aine

d [C

atec

hol]

(µM

)

0

50

100

150

200Trainy = 0.961(±0.005)x + 4.268(±0.603); r = 0.985Testy = 0.970(±0.088)x + 7.813(±9.300); r = 0.896

Expected [Caffeic acid] (µM)

0 50 100 150 200

Obt

aine

d [C

affe

ic a

cid]

(µM

)

0

50

100

150

200Trainy = 0.956(±0.011)x + 4.585(±1.108); r = 0.996Testy = 0.995(±0.087)x + 8.514(±12.871); r = 0.925

Expected [Catechin] (µM)

0 50 100 150 200

Obt

aine

d [C

atec

hin]

(µM

)

0

50

100

150

200Trainy = 0.960(±0.007)x + 4.049(±0.777); r = 0.986Testy = 0.976(±0.020)x + 7.057(±1.497); r = 0.958

Quantificació de polifenols en viQuantificació de polifenols en vi

13/01/2012

14

27/32

Les Les llengües electròniques, tenen limitacions?Les Les llengües electròniques, tenen limitacions?

28/32

Són substitutòries del laboratori centralitzat?

13/01/2012

15

29/32

Alpha-MOS(Toulouse)

Cal ser expert en (bio)sensors per fer-les servir?

30/32

Acabaran subministrant una fitxa de cata?

13/01/2012

16

31/32

Jay Miller, The Wine Advocate

Poden rivalitzar el sommelier o gran expert?

32/32

Reflexions finalsReflexions finalsReflexions finalsReflexions finals

Les llengües electròniques representen un nou concepte en l’anàlisi química emprant (bio)sensors –aplicable en casos d’identificació, càlcul d'índexs generals o de determinacions multicomponent.

Molts casos d’aplicació: instrumentació genèrica.

Sistemes simples i compactes – adaptats a la mesura directa, i a la mesura en camp.

Esforç especial en el seu entrenament.

Complexitat es trasllada del laboratori al programari.