Brevet FR3047313A1 — publié le 20170804

Procédé et appareil d'analyse spectroscopique, utilisant un traitement multivoies de données spectrales en infrarouge et en fluorescence. La présente invention porte sur un procédé et un appareil d'analyse spectroscopique. L'invention concerne plus particulièrement une méthode d'analyse d'au moins un échantillon par application d'un traitement statistique multivoies à un ensemble de données spectrales provenant de techniques d'analyse spectroscopiques différentes. L'invention peut être appliquée en particulier, mais pas uniquement, à l'industrie agroalimentaire, à l'industrie pharmaceutique, ou encore à l'industrie environnementale. Dans l'industrie agroalimentaire, elle permet par exemple l'étude des propriétés technologiques, nutritionnelles et/ou toxicologiques d'un produit alimentaire au cours de sa préparation, ou encore des procédés agricoles, biologiques ou technologiques auxquels ledit produit est soumis. Plus généralement, l'invention peut être appliquée à la détermination de tout indicateur de qualité d'un échantillon, et/ou de tout paramètre caractérisant un procédé auquel ledit échantillon a été soumis. Pour déterminer des paramètres indicatifs de la qualité d'un produit alimentaire, dits paramètres de qualité, il est connu des analyses spectroscopiques ayant recours aux méthodes de la chimiométrie. Dans ce contexte, les méthodes de spectroscopie d'absorption, en ce incluant la spectroscopie de transmittance et/ou de réflectance, sont à la base de nombreux appareils équipant les usines agroalimentaires et les sites de réception des matières premières agricoles. La spectroscopie d'absorption dans le domaine de l'infrarouge (IR) et/ou du proche infrarouge (NIR) permet, en particulier, d'évaluer des mesures du contenu de produits alimentaires en constituants de concentration élevée comme les protéines, la matière grasse, la teneur en eau ou encore en sucres totaux. Classiquement, les méthodes connues et employées pour la spectroscopie d'absorption reposent sur des procédés d'analyse statistique 3047313 2 multivariée de données spectroscopiques. L'analyse multivoies est l'extension naturelle de l'analyse multivariée lorsque les données sont multidimensionnelles comme dans le cas de la fluorescence (matrices d'excitation et émission), et se base alors sur l'utilisation de modèles statistiques multivoies tels que « 5 PARAFAC » (« Parallei Factor», c'est à dire modèle à facteurs parallèles) et NPLS (« N-ways Partial Least Squares régression », c'est à dire régression par moindres carrés partiels à n-voies). Cependant, de nombreuses procédures industrielles nécessitent aujourd'hui une connaissance précise de la matière première constituant ces 10 échantillons, en particulier pour réaliser des analyses détaillées des propriétés technologiques, nutritionnelles et/ou toxicologiques d'un produit donné. Par exemple, il peut être requis de connaître divers paramètres comme le niveau de contamination de ces échantillons par des molécules chimiques indésirables (acrylamide, mycotoxines...), la structure des protéines qui conditionnent leur 15 fonctionnalité (taux de dénaturation, taille des agrégats...), ou encore l'état de germination d'une graine (indice de chute de Hagberg du blé, potentiel de germination de l'orge en malterie...). Pour être mesurés avec précision, ces paramètres nécessitent un traitement des données de spectroscopie sur un domaine du spectre électromagnétique aussi large que possible, incluant 20 l'infrarouge, le visible, et l'ultraviolet. Or, les paramètres de qualité déterminés à l'aide de la seule spectroscopie d'absorption, généralement appliquée dans le domaine de l'infrarouge, fournissent des informations peu précises sur les échantillons analysés. Par exemple, ce type de spectroscopie ne permet pas de quantifier des molécules présentes à l'état de traces ( REVENDICATIONS1. Procédé d'analyse d'au moins un échantillon, mettant en oeuvre une méthode d'analyse de données spectroscopiques basée sur un modèle statistique multivoies, caractérisé en ce qu'il comporte : - a) l'éclairage dudit ou de chaque échantillon à analyser par une première source de lumière et par une deuxième source de lumière, ladite au moins une deuxième source de lumière étant distincte de ladite première source de lumière ; b) l'acquisition de spectres de fluorescence dudit ou de chaque échantillon, lesdits spectres de fluorescence résultant de l'éclairage dudit ou de chaque échantillon par un ou plusieurs rayonnements lumineux émis par ladite première source de lumière ; - c) l'acquisition de spectres de transmittance et/ou de réflectance dudit ou de chaque échantillon, lesdits spectres de transmittance et/ou de réflectance résultant de l'éclairage dudit ou de chaque échantillon par un ou plusieurs rayonnements lumineux émis par ladite deuxième source de lumière ; - d) l'organisation desdits spectres de fluorescence acquis en un premier cube de données d'acquisition ; e) l'organisation desdits spectres de transmittance et/ou de réflectance acquis en un deuxième cube de données d'acquisition ; - f) la fusion des données d'acquisition dudit premier cube et des données d'acquisition dudit deuxième cube en un troisième cube de données fusionnées ; - g) la décomposition desdites données fusionnées dudit troisième cube par application dudit modèle statistique multivoies ; h) la détermination d'au moins un indicateur caractérisant ledit ou chaque échantillon, à partir des données issues de l'application dudit modèle statistique multivoies auxdites données fusionnées. 3047313 26 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite première source de lumière est une source de rayonnements lumineux à des longueurs d'onde d'éclairage respectives. 5 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite deuxième source de lumière est une source continue. 10 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits spectres de fluorescence sont des spectres acquis sur une plage spectrale comprise entre 250 nm et 800 nm. 15 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits spectres de transmittance et/ou de réflectance sont des spectres acquis sur une plage spectrale comprise entre 400 nm et 2500 nm, et de préférence sur une plage spectrale comprise entre 400 nm et 1100 nm. 20 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre de rayonnements lumineux émis par la première source de lumière est compris entre un et huit, et de préférence entre deux et cinq. 25 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les spectres de fluorescence sont des spectres de fluorescence acquis en mode frontal. 30 3047313 27 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite étape d) comporte également une étape préalable de normalisation desdits spectres de fluorescence et/ou desdits spectres de transmittance et/ou de réflectance. 5 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit modèle statistique multivoies mis en oeuvre est un modèle de type Tucker . 10 10.Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite détermination d'un indicateur caractérisant ledit ou chaque échantillon est effectuée par application d'un modèle de calibration reliant 15 les données de décomposition audit indicateur. 11. Appareil d'analyse d'au moins un échantillon pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens d'éclairage dudit ou de chaque échantillon à analyser, lesdits moyens d'éclairage comprenant une première source de lumière et au moins une deuxième source de lumière, ladite au moins une deuxième source de lumière étant distincte de ladite première source de lumière ; 25 - un premier moyen d'acquisition de spectres de fluorescence dudit ou de chaque échantillon, lesdits spectres de fluorescence résultant de l'éclairage dudit ou de chaque échantillon par un ou plusieurs rayonnements lumineux émis par ladite première source de lumière ; - un deuxième moyen d'acquisition de spectres de transmittance et/ou de 30 réflectance dudit ou de chaque échantillon, lesdits spectres de transmittance et/ou de réflectance résultant de l'éclairage dudit ou de chaque échantillon par un ou plusieurs rayonnements lumineux émis par ladite deuxième source de lumière ; et 3047313 28 - un ou plusieurs processeurs configurés pour mettre en oeuvre au moins les étapes d) à h).