O espectrômetro NIR

O espectrômetro NIR

(Parte 1 de 5)

O espectrômetro NIR

Introdução

O espectrômetro NIR ("Near Infrared Reflectance ") ou NIT ( "Near Infrared Transmitance" ) é um

equipamento de alta precisão que efetua análises de alimentos e outras amostras orgânicas (e

algumas inorgânicas)através do princípio de emissão de radiação eletromagnética.A energia

radiante do infravermelho (IV) é empregada para caracterizar substâncias orgânicas.O espectrômetro

NIR se baseia na aplicação da matemática à química analítica (quimiometria) . A técnica é uma

integração da espectroscopia, estatística e computação de dados.

O uso da espectroscopia de reflectância no infravermelho próximo (NIRS)é recente, sendo os

primeiros relatos de 1939, na Pensilvânia. Comercialmente foi utilizada em 1985. Em 1988 o método

foi aceito oficialmente.

Segundo VAN KEMPEM & JACKSON (1996), para entender-se o fundamento do NIR, é necessário o

conhecimento da base física das cores.A energia luminosa luz branca é composta de todas as cores

do espectro do arco-íris.Quando essa luz incide sobre um objeto, certas cores são absorvidas e

outras refletidas ou transmitidas.A luz refletida pode ser captada pelos olhos.Por exemplo, quando a

luz incide sobre uma folha verde são absorvidos o vermelho e o azul.As cores refletidas são

interpretadas pelos nossos sentidos visuais como verde.

Ainda, segundo VAN KEMPEM &JACKSON (1996), a base física de absorção de luz é relacionada à

natureza das ligações moleculares que, por sua vez, são definidas pelos vínculos entre átomos

dentro de molécula. Entretanto, essas ligações não são conexões estáticas e sim vibram o tempo

todo, provocando estiramento e compressão das moléculas, resultando em um movimento de onda

dos átomos, com freqüência específica dependente dos elementos envolvidos.

A energia luminosa consiste em fótons que traçam um percurso a uma velocidade fixa.Nesse

percurso os fótons exibem um movimento de onda, que é característico para cada cor de luz e é

expresso como freqüência (número de ondas percorridas por segundo) ou como comprimento de

onda (a distância percorrida por uma onda completa).

Quando iluminamos um determinado objeto com uma luz monocromática podem ocorrer dois

fenômenos:

a luz é refletida quando a freqüência (cor)da luz não é igual à freqüência de vibração do enlace

molecular ou,

a luz é absorvida e sua energia é usada para intensificar a vibração das ligações moleculares (os

objetos tornam-se mais quentes) quando a freqüência (cor)de luz é igual à freqüência de vibração.

Os alimentos são compostos principalmente de matéria orgânica e uma menor fração inorgânica. As

ligações moleculares mais comuns nos alimentos são entre hidrogênio, carbono, oxigênio, enxofre,

fósforo e nitrogênio.A freqüência da vibração entre estas moléculas implica em uma determinada

absorção de luz na região infravermelha, isto é, na região que se estende além do vermelho no

arco-íris (não visível para humanos), uma vez que seu comprimento de onda está acima de 700 nm.

Os compostos orgânicos presentes nos alimentos absorvem energia eletromagnética na região do

IV. Em suas absorções vibracionais, as ligações covalentes se comportam como se fossem

elásticas.O espectro no IV das moléculas orgânicas tem sido comparado à sua impressão digital

(VOGE, 1992)

O NIR se baseia no fato de que as ligações covalentes das substâncias orgânicas absorvem essa energia, usando-se essa absorção para estimar o número e tipo de ligações moleculares nas

amostras.Em outras palavras, o princípio mecânico seria o de iluminar uma amostra com luz de

comprimento de onda específico e conhecido da região do infravermelho próximo.A absorção de luz

então é medida por diferenças entre a quantidade de luz emitida pelo NIR e a quantidade de luz

refletida pela amostra (VAN KEMPEM &JACKSON, 1996), relação através da qual pode-se predizer a

sua composição química, desde que as leituras obtidas possam ser instantânea, efetivamente

comparadas e ajustadas na matriz de um banco de dados armazenados que calibra o software de

logística do equipamento.

Essa revisão tem por objetivos apresentar alguns aspectos relacionados aos princípios da

espectroscopia de infravermelho próximo e suas aplicações na nutrição animal, tendo como

principais referências os trabalhos de SHENK e WESTERHAUS (1994), GARRIDO et al.(1996) e

GIVENS et al.(1997).

Princípios do infravermelho próximo

O espectro infravermelho foi descoberto em 1800 por Herschel.O pesquisador verificou que algumas

cores de luz conduziam calor em ondas mais longas do que todas as luzes visíveis e se

apresentavam invisíveis aos olhos humanos, denominando-os raio infravermelho (GIVENS et al.,

1997).

A parte do espectro eletromagnético visível ao olho humano se estende de 400 a 730 nm, enquanto

que o espectro eletromagnético do infravermelho (IV)vai de 2500 a 600000 nm. A região intermediária

entre o IV e o espectro visível é denominada de infravermelho próximo.

Existem diferenças básicas no comportamento da emissão de luz nas diferentes regiões do

infravermelho. Enquanto que o infravermelho próximo (NIR)caracteriza-se por uma combinação de

harmônicas (ondas curtas com 700 -1400 nm) e bandas de vibrações (1400 -2500 nm, iguais as

ocorrentes no infravermelho médio)o infravermelho médio se caracteriza por uma propagação de luz

como vibrações fundamentais (2500 -50000 nm), enquanto que o infravermelho distante apresenta

ondas muito longas (50000 -1000000 nm) propagando-se como rotações.

A molécula pode absorver radiação quando as vibrações entre as suas ligações moleculares

ocorrem na freqüência da onda de radiação, sendo que a freqüência é caracterizada

matematicamente como sendo:f =1/comprimento de onda.

(Parte 1 de 5)

Comentários