Exploring the Potential of Portable and Handheld Infrared Spectroscopic Devices to Characterize Insect Lipids

Abstract

Els insectes són cada vegada més reconeguts com a font sostenible de proteïnes, lípids i fibra. La composició nutricional pot variar significativament a causa de factors com l'espècie, la fase de vida, les condicions de cria, la dieta i els mètodes de processament. Aquesta variabilitat posa de manifest el potencial dels insectes com a opció versàtil per a una nutrició sostenible. Tot i això, els mètodes analítics tradicionals per caracteritzar lípids d'insectes són sovint intensius en mà d'obra, costosos i menys accessibles. L'espectroscòpia infraroja, combinada amb l'anàlisi multivariant, ofereix una solució en permetre la identificació i la quantificació dels components lipídics en mescles complexes. Els avenços recents en els espectròmetres portàtils d'infrarojos per transformada de Fourier (FT-IR) han fet més accessible aquesta tecnologia. Aquests dispositius eliminen la necessitat de pretractament de mostres i processament de laboratori, estalviant així temps i recursos i fent que les anàlisis ràpides siguin factibles fins i tot per als no experts. Aquesta tesi doctoral té com a objectiu principal explorar l'ús d'espectròmetres portàtils d'infraroig mitjà per transformada de Fourier (FT-MIR) i espectròmetres de mà d'infraroig proper (FT-NIR ) per analitzar en temps real el contingut lipídic de diverses mostres. Entre elles s'hi han inclòs pols d'insectes parcialment desgreixats, lípids d'insectes barrejats amb olis vegetals i llavors i masses a base de cigrons. L'estudi també va tenir com a objectiu predir els percentatges d'àcids grassos saturats, monoinsaturats i poliinsaturats presents en les mostres, així com els seus perfils generals d'àcids grassos.

Los insectos son cada vez más reconocidos como fuente sostenible de proteínas, lípidos y fibra. Su composición nutricional puede variar significativamente debido a factores como la especie, la fase de vida, las condiciones de cría, la dieta y los métodos de procesado. Esta variabilidad pone de relieve el potencial de los insectos como opción versátil para una nutrición sostenible. Sin embargo, los métodos analíticos tradicionales para caracterizar los lípidos de los insectos suelen ser laboriosos, costosos y poco accesibles. La espectroscopía infrarroja, combinada con el análisis multivariante, ofrece una solución al permitir la identificación y cuantificación de los componentes lipídicos en mezclas complejas. Los recientes avances en los espectrómetros portátiles de infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) han hecho más accesible esta tecnología. Estos dispositivos eliminan la necesidad de pretratamiento de muestras y procesamiento de laboratorio, ahorrando así tiempo y recursos y haciendo que los análisis rápidos sean factibles incluso para los no expertos. La presente tesis doctoral tiene como objetivo principal explorar el uso de espectrómetros portátiles de infrarrojo medio por transformada de Fourier (FT-MIR) y de mano de infrarrojo cercano (FT-NIR) para analizar en tiempo real el contenido lipídico de diversas muestras. Entre ellas se han incluido polvos de insectos parcialmente desgrasados, lípidos de insectos mezclados con aceites vegetales y de semillas, y masas a base de garbanzos. El estudio también tuvo como objetivo predecir los porcentajes de ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados presentes en las muestras, así como sus perfiles de ácidos grasos.

Insects are increasingly recognized as a sustainable source of protein, lipids, and fiber. Their nutritional composition can vary significantly due to factors such as species, life stage, rearing conditions, diet, and processing methods. This variability highlights the potential of insects as a versatile option for sustainable nutrition. However, traditional analytical methods for characterizing insect lipids are often labor-intensive, costly, and less accessible. Infrared spectroscopy, combined with multivariate analysis, offers a solution by enabling the identification and quantification of lipid components in complex mixtures. The recent advancements in portable and handheld Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectrometers have made this technology more accessible. These devices eliminate the need for extensive sample pre-treatment and laboratory processing, thus saving time and resources and making rapid analyses feasible even for non-experts. The objective of this research was to explore the use of portable Fourier Transform Mid Infrared (FT-MIR) and handheld FT-NIR spectrometers for real-time screening of lipid content in various samples. This included partially defatted insect powders, insect lipids mixed with vegetable and seed oils, and chickpea-based doughs. The study also aimed to predict the percentages of saturated, monounsaturated, and polyunsaturated fatty acids present in the samples, as well as their overall fatty acid profiles.