FTIR-ATR Spectroscopy as a Tool for Quality Control and Authentication of Apple Juice
Date
2025-05-18
Authors
Renad Riyad Mahmoud Ramadan
رناد رياض محمود رمضان
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Apple juice's sweet taste, nutritional value, and health advantages make it one of the most widely consumed fruit drinks. However, the possibility of adulteration has increased due to the juice industry's growing demand and financial incentives, particularly when sugars are added or less expensive ingredients are substituted. Consumer trust and product quality are both compromised by these actions. The use of FTIR-ATR spectroscopy as a quick, inexpensive, and non-destructive method to identify adulteration and evaluate the quality of apple juice is examined in this work.
Four apple varieties—Red Delicious, Gala, Golden Delicious, and Granny Smith—as well as fourteen dilution levels of each, standard solutions of the main constituents of apple juice, which are the sugar and malic acid. Moreover, seven commercial juice items from the Palestinian market were used to prepare fresh juice samples for the study. At the special mid-infrared peaks of 1062 cm⁻¹ (sugar), 1281 cm⁻¹ (malic acid), and 1634 cm⁻¹ (water reference), absorbance measurements were taken.
Significant differences were found when commercial samples were compared to these reference values. The majority of commercial juices had noticeably lower absorbance values at the acid and sugar peaks, suggesting that the sugar may have been enhanced or diluted. Different levels of adulteration were proven by calculated percentages of sugar and malic acid. The product with the greatest estimated natural juice percentage, 98.20%, was (A) Juice, an industrial brand rather than a natural product. However, the lowest natural juice content was found in (D) and (E) juices, which had estimated adulteration levels of 33.17% and 29.39%, respectively.
These findings provide credence to FTIR-ATR spectroscopy's usage in the juice business as a useful instrument for quick quality control. It has a useful edge over conventional laboratory techniques due to its capacity to identify minute chemical variations. With this strategy, manufacturers, regulators, and food safety authorities can guarantee authenticity, stop fraud, and safeguard consumer health in an efficient and approachable manner.
فاكهة التفاح وعصيرها من أشهر وأكثر الفواكه شهرة واستهلاك، وذلك بسبب مذاقها الحلو وقيمتها الغذائية والصحية. ولكن، للأسف ازدياد الطلب والحوافز لزيادة المكاسب المالية في صناعة العصائر أدى إلى زيادة إمكانية الغش سواء بإضافة السكر أو استبدال المكونات بمكونات أقل تكلفة، وبالتالي يؤثر سلبا على جودة المنتج وثقة المستهلك. الهدف من هذا العمل، هو دراسة استخدام تقنية FTIR-ATR كوسيلة سريعة، بسيطة وغير مكلفة لتقييم جودة عصير التفاح الصناعي وكشف الغش في هذه العصائر إن وجد. هذه الدراسة اعتمدت على تحضير عينات من أربع أنواع من التفاح (Red Delicious, Gala, Golden Delicious, and Granny Smith)من أجل الحصول على تراكيز مختلفة من هذه العينات (تم التخفيف باستخدام الماء المقطر). وأيضاً تم تحضير محاليل معيارية للسكر وحمض الماليك، بالإضافة لاستخدام سبع منتجات من عصائر التفاح الصناعية من السوق المحلي. تم اعتماد الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء عند 1062 سم-1(الطول الموجي الخاص بالسكر)، 1281 سم-1 (الطول الموجي الخاص بحمض الماليك) و1634 سم-1(الطول الموجي الخاص بالماء) من أجل قياس امتصاصية العينات. ظهرت اختلافات ملحوظة عند مقارنة عينات العصائر الصناعية وقيم العصير النقي بالاعتماد على المنحنيات المعيارية الناتجة من تراكيز عصير التفاح النقي استناداً على نسبة السكر وحمض الماليك. هذا الأمر قد يشير إلى احتمالية زيادة السكر للمنتج الصناعي أو أنه تم تخفيفه. من خلال حساب نسبة العصير الطبيعي في العينات الصناعية استناداً على السكر وحمض الماليك تم إثبات أن هناك نسبة غش بمستويات مختلفة، حيث أظهر عصير "A" وهو منتج صناعي أعلى نسبة مقدرة من عصير التفاح الطبيعي بنسبة 98.20%, عماً بأن "فريش" هو أسم المنتج التجاري وليس دليلاً على الجودة الطبيعية للمنتج. في المقابل، أظهرت النتائج أن كل من عصيري "D" و "E" حققا أقل نسبة من العصر الطبيعي بنسبتي غش مقدرتين 33.17% و29.39% على التوالي. تدعم هذه النتائج إمكانية استخدام تقنية FTIR-ATR في صناعة العصائر كوسيلة سريعة وفعالة للرقابة السريعة على الجودة. حيث إن هذه التقنية تتميز بميزة مهمة بالمقارنة بالتقنيات المخبرية التقليدية الأخرى، وهي قدرتها على الكشف عن الفروقات الكيميائية الدقيقة. وبالتالي، تتيح للمصنعين وجهات الرقابية وسلطات سلامة الغذاء من ضمان أصالة المنتجات والحد من إمكانية الغش وبالتأكيد حماية صحة المستهلك بطريقة سهلة وفعالة التطبيق.
فاكهة التفاح وعصيرها من أشهر وأكثر الفواكه شهرة واستهلاك، وذلك بسبب مذاقها الحلو وقيمتها الغذائية والصحية. ولكن، للأسف ازدياد الطلب والحوافز لزيادة المكاسب المالية في صناعة العصائر أدى إلى زيادة إمكانية الغش سواء بإضافة السكر أو استبدال المكونات بمكونات أقل تكلفة، وبالتالي يؤثر سلبا على جودة المنتج وثقة المستهلك. الهدف من هذا العمل، هو دراسة استخدام تقنية FTIR-ATR كوسيلة سريعة، بسيطة وغير مكلفة لتقييم جودة عصير التفاح الصناعي وكشف الغش في هذه العصائر إن وجد. هذه الدراسة اعتمدت على تحضير عينات من أربع أنواع من التفاح (Red Delicious, Gala, Golden Delicious, and Granny Smith)من أجل الحصول على تراكيز مختلفة من هذه العينات (تم التخفيف باستخدام الماء المقطر). وأيضاً تم تحضير محاليل معيارية للسكر وحمض الماليك، بالإضافة لاستخدام سبع منتجات من عصائر التفاح الصناعية من السوق المحلي. تم اعتماد الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء عند 1062 سم-1(الطول الموجي الخاص بالسكر)، 1281 سم-1 (الطول الموجي الخاص بحمض الماليك) و1634 سم-1(الطول الموجي الخاص بالماء) من أجل قياس امتصاصية العينات. ظهرت اختلافات ملحوظة عند مقارنة عينات العصائر الصناعية وقيم العصير النقي بالاعتماد على المنحنيات المعيارية الناتجة من تراكيز عصير التفاح النقي استناداً على نسبة السكر وحمض الماليك. هذا الأمر قد يشير إلى احتمالية زيادة السكر للمنتج الصناعي أو أنه تم تخفيفه. من خلال حساب نسبة العصير الطبيعي في العينات الصناعية استناداً على السكر وحمض الماليك تم إثبات أن هناك نسبة غش بمستويات مختلفة، حيث أظهر عصير "A" وهو منتج صناعي أعلى نسبة مقدرة من عصير التفاح الطبيعي بنسبة 98.20%, عماً بأن "فريش" هو أسم المنتج التجاري وليس دليلاً على الجودة الطبيعية للمنتج. في المقابل، أظهرت النتائج أن كل من عصيري "D" و "E" حققا أقل نسبة من العصر الطبيعي بنسبتي غش مقدرتين 33.17% و29.39% على التوالي. تدعم هذه النتائج إمكانية استخدام تقنية FTIR-ATR في صناعة العصائر كوسيلة سريعة وفعالة للرقابة السريعة على الجودة. حيث إن هذه التقنية تتميز بميزة مهمة بالمقارنة بالتقنيات المخبرية التقليدية الأخرى، وهي قدرتها على الكشف عن الفروقات الكيميائية الدقيقة. وبالتالي، تتيح للمصنعين وجهات الرقابية وسلطات سلامة الغذاء من ضمان أصالة المنتجات والحد من إمكانية الغش وبالتأكيد حماية صحة المستهلك بطريقة سهلة وفعالة التطبيق.
Description
Keywords
Citation
Ramadan، Renad Riyad. (2025). FTIR-ATR Spectroscopy as a Tool for Quality Control and Authentication of Apple Juice [رسالة ماجستير منشورة، جامعة القدس، فلسطين]. المستودع الرقمي لجامعة القدس.