Nutshell detection in cinnamon powder using a portable NIR spectrometer and hierarchical modelling

Autor(es)

Cruz-Tirado, J. P. ; Fossati, Francisco ; Haughey, Simon A. ; Elliott, Christopher T. ; Siche, Raul ; Barbin, Douglas

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Food Composition and Analysis; v. 140, p. 10-pg., 2025-01-14.

Resumo

Cinnamon is a valuable spice susceptible to adulteration with allergenic nutshells, which can compromise food safety. This study aimed to detect peanut, pecan, and walnut shell adulteration in cinnamon powder using a lowcost, portable near-infrared (NIR) spectrometer and chemometrics. Two cinnamon varieties, Cinnamomum verum and Cinnamomum cassia, were tested with adulteration levels ranging from 1 % to 50 %. Principal Component Analysis (PCA) effectively distinguished pure C. verum and C. cassia, though adulterated samples clustered together. Data-Driven Soft Independent Modelling Class Analogy (DD-SIMCA) achieved high specificity for detecting adulterated C. cassia (SPE = 100 %). However, Partial Least Square Discriminant Analysis (PLS-DA) had lower sensitivity in distinguishing adulteration types, particularly in C. verum mixed with pecan shell (SEN = 50 %) and C. cassia with walnut shell (SEN = 66.7 %). A hierarchical model improved true positive rates (TPR) for C. verum adulterated with pecan shell (TPR = 80 %) and C. cassia with walnut shell (TPR = 83.3 %). These findings demonstrate the potential of portable NIR spectrometry and chemometrics for rapid, non-destructive detection of adulterated cinnamon, supporting food quality and food safety control in the spice industry. (AU)

• Processo FAPESP: 20/09198-1 - Imagem hiperespectral e inteligência artificial para controle de qualidade de produtos baseados em proteína: isolados, microcápsulas e géis
• Beneficiário: Luis Jam Pier Cruz Tirado
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 08/57808-1 - Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias Analíticas Avançadas - INCTAA
• Beneficiário: Celio Pasquini
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 14/50951-4 - INCT 2014: Tecnologias Analíticas Avançadas
• Beneficiário: Celio Pasquini
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 15/24351-2 - Análise de imagens e espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) na avaliação de qualidade e autenticação de alimentos
• Beneficiário: Douglas Fernandes Barbin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 23/11773-2 - Detecção de pó à base de insetos em alimentos em pó à base de plantas por espectroscopia e imagem hiperespectral combinada com quimiometria
• Beneficiário: Luis Jam Pier Cruz Tirado
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado