Pengenalan
Jus buah ialah minuman yang digemari ramai, dan permintaan yang tinggi menjadikannya sasaran pemalsuan. Antara bentuk pemalsuan yang lazim ialah pencairan dengan air, penambahan gula, atau mencampurkan jus buah mahal dengan jus buah yang lebih murah sambil melabelkannya sebagai jus tulen (pengetahuan am). Bagi Malaysia, yang menghasilkan jus nanas, mangga dan jambu batu, keupayaan mengesahkan ketulenan jus penting untuk melindungi pengguna, pengusaha yang jujur dan reputasi produk tempatan (pengetahuan am).
Artikel ini meringkaskan kajian bertajuk “Use of 1H NMR to Detect the Percentage of Pure Fruit Juices in Blends” (Marchetti et al., 2019). Objektifnya ialah mengesahkan potensi spektroskopi resonans magnet nukleus proton (1H NMR) yang digabungkan dengan regresi kuasa dua terkecil separa (PLS) untuk menentukan peratusan relatif jus buah tulen dalam campuran komersial. Negara kajian tidak dinyatakan dalam abstrak. Dapatan dilengkapi oleh kajian jus anggur di selatan Brazil (Kercher et al., 2026), kajian pengesahan jus oren dan limau gedang (Cuny et al., 2008) serta dua ulasan kaedah (Xu et al., 2021; Mac et al., 2023).
Sorotan Kajian Lepas
Kamiloglu (2019) mengulas kajian utama dan pendekatan analisis terkini bagi pengesahan ketulenan minuman, termasuk jus buah, kopi, teh, wain dan minuman beralkohol lain.
Kaedah NMR menghasilkan spektrum yang sangat kompleks, maka analisis statistik pelbagai pemboleh ubah (kemometrik) diperlukan. Haaland dan Thomas (1988) menghuraikan kaedah kuasa dua terkecil separa (PLS) bagi analisis spektrum dan hubungannya dengan kaedah kalibrasi kuantitatif lain. Lundstedt et al. (1998) menyediakan tutorial reka bentuk eksperimen dan pengoptimuman, termasuk reka bentuk faktorial dan faktorial pecahan, yang menjadi asas penyusunan campuran sampel.
Penyediaan data juga penting. Savorani et al. (2010) membangunkan icoshift, alat sumber terbuka untuk menjajarkan isyarat spektrum NMR 1D dengan pantas, sehingga set data besar boleh dijajarkan pada resolusi penuh tanpa perlu dikurangkan. Le Gall et al. (2004) pula menunjukkan bahawa pemprofilan metabolit menggunakan 1H NMR dapat membezakan teh hijau Longjing daripada teh lain berdasarkan paras sebatian seperti teogalin, teobromina dan sukrosa, dan berguna untuk pengesahan teh pukal.
Dapatan Utama
Reka bentuk kajian. Marchetti et al. (2019) memilih jus epal, oren, nanas dan delima, lalu mencampurkannya dalam pelbagai nisbah mengikut reka bentuk komposit pusat (CCD). Eksperimen NOESY yang menyekat isyarat air digunakan. Oleh sebab spektrum sangat kompleks, data mentah dipraproses dan dianalisis menggunakan alat kemometrik.
Prestasi model PLS. Analisis PLS menggunakan pengesahan silang dalaman jenis “venetian-blind”, dan model dinilai melalui beberapa penunjuk (RMSEC, RMSECV, RMSEP, R2CAL, R2CV, R2PRED). PLS menghasilkan model terbaik dengan lima faktor yang menerangkan 94.51% dan 88.62% jumlah varians dalam X dan Y. Kajian ini menunjukkan kebolehlaksanaan 1H NMR bersama analisis pelbagai pemboleh ubah untuk membangunkan model kalibrasi bagi mengesan pemalsuan jus buah.
Jus anggur dicampur jus epal. Kercher et al. (2026) menganalisis 65 sampel, termasuk jus anggur tulen, jus epal dan formulasi jus komersial, menggunakan spektrometer NMR 300 MHz. Analisis PCA, PERMANOVA dan PLS-DA menyokong pembezaan antara jus anggur dan epal. Asid malik pada 2.59 ppm ialah metabolit pembeza utama yang dikaitkan dengan jus epal, manakala isyarat berkaitan karbohidrat lebih dipengaruhi oleh formulasi dan pemprosesan. Perbezaan antara kategori jus disahkan melalui ANOVA dan ujian Tukey (p < 0.05).
Jus oren berbanding limau gedang. Cuny et al. (2008) mendapati bahawa purata titik data bersebelahan diikuti transformasi logaritma memperbaiki analisis, kaedah pemilihan pemboleh ubah terselia memberi kadar pengelasan yang lebih baik, dan analisis komponen bebas (ICA) memberikan keputusan pengelasan yang lebih baik berbanding analisis komponen utama (PCA).
Kaedah bersasar dan tidak bersasar. Xu et al. (2021) membahagikan kaedah kepada analisis bersasar dan tidak bersasar. Penanda bersasar termasuk isotop stabil, fenolik, karbohidrat, asid organik, sebatian meruap, DNA, asid amino, protein dan karotenoid. Teknik tidak bersasar termasuk kromatografi cecair/gas-spektrometri jisim, NMR, spektroskopi inframerah, ICP-MS/OES, spektrum pendarfluor dan sensor elektronik.
Kaedah memusnah dan tidak memusnah. Mac et al. (2023) mengelaskan teknik berdasarkan keperluan memusnahkan sampel. Kaedah memusnah termasuk kaedah fizikokimia, analisis isotop, analisis unsur, kromatografi dan teknik berasaskan DNA, manakala kaedah tidak memusnah termasuk spektroskopi, NMR, teknik elektronik dan pengimejan. Ulasan ini juga menyatakan bahawa makanan yang dipalsukan memberi kesan buruk kepada kesihatan.
| Kajian | Jus | Kaedah | Dapatan utama | Sumber |
|---|---|---|---|---|
| Campuran jus | Epal, oren, nanas, delima | 1H NMR + PLS | 5 faktor; 94.51% (X), 88.62% (Y) | Marchetti et al. (2019) |
| Jus anggur | Anggur dicampur epal | 1H NMR 300 MHz + PCA, PLS-DA | 65 sampel; penanda asid malik 2.59 ppm | Kercher et al. (2026) |
| Jus sitrus | Oren lawan limau gedang | 1H NMR + ICA | ICA lebih baik daripada PCA | Cuny et al. (2008) |
| Ulasan | Pelbagai | Bersasar dan tidak bersasar | Isotop stabil, DNA, LC/GC-MS, IR | Xu et al. (2021) |
Perbincangan
Persoalan tajuk dijawab dengan jelas: makmal moden kini bergantung kepada gabungan alat analisis canggih dan kemometrik. Tiga kajian NMR dalam artikel ini menunjukkan corak yang sama, iaitu spektrum 1H NMR memberikan “cap jari” kimia, dan kaedah statistik seperti PLS, PLS-DA atau ICA menterjemahkannya kepada keputusan sama ada jus tulen atau dicampur. Kelebihan NMR, seperti yang dinyatakan oleh Kercher et al. (2026), ialah ia pantas, boleh diulang dan tidak memusnahkan sampel.
Setiap kaedah mempunyai kekuatan tersendiri. NMR sesuai untuk mengesan campuran jus buah lain, manakala isotop stabil dan penanda DNA yang disenaraikan dalam ulasan Xu et al. (2021) dan Mac et al. (2023) lebih berkaitan dengan isu lain seperti penambahan gula atau pengesahan spesies buah (pengetahuan am). Namun, carian ini tidak menemui kajian asal tentang isotop stabil atau DNA; kaedah tersebut hanya disokong oleh ulasan.
Terdapat beberapa batasan. Kajian utama tidak memberikan nilai had pengesanan yang mudah, maka kita tidak dapat menyatakan berapa peratus pemalsuan paling rendah yang boleh dikesan. Peralatan NMR juga mahal dan memerlukan kepakaran (pengetahuan am). Tiada kajian ketulenan jus tropika seperti nanas tempatan, mangga atau durian dari Malaysia ditemui. Oleh itu, pangkalan data spektrum jus tulen tempatan perlu dibina sebelum kaedah ini dapat digunakan secara rutin di Malaysia.
Implikasi kepada Agensi Penguat Kuasa dan Pengusaha
1. Makmal kawal selia boleh mempertimbangkan 1H NMR bersama kemometrik sebagai alat saringan ketulenan jus.
2. Pangkalan data spektrum jus tulen daripada buah tempatan perlu dibina sebagai rujukan.
3. Pemilihan kaedah (NMR, isotop, DNA atau spektroskopi) perlu disesuaikan dengan jenis pemalsuan yang disyaki.
4. Pengusaha jus tulen boleh menggunakan pengesahan makmal sebagai bukti kualiti untuk pemasaran.
5. Kerjasama antara agensi, universiti dan industri diperlukan untuk berkongsi peralatan dan kepakaran yang mahal.
Kesimpulan
Spektroskopi 1H NMR yang digabungkan dengan kemometrik menunjukkan potensi untuk menentukan peratusan jus tulen dalam campuran dan membezakan jus asli daripada jus yang dicampur, seperti jus anggur yang dicampur jus epal. Ulasan menunjukkan pelbagai kaedah lain, termasuk isotop stabil, DNA dan kromatografi, turut tersedia. Namun, had pengesanan yang jelas dan data bagi jus tropika tempatan masih diperlukan sebelum kaedah ini digunakan secara meluas di Malaysia.
Rujukan
1. Marchetti, L., Pellati, F., Benvenuti, S., et al. (2019). Use of 1H NMR to detect the percentage of pure fruit juices in blends. Molecules. https://doi.org/10.3390/MOLECULES24142592
2. Kercher, M. M., Drehmer, A. P., Debiasi, J. B., et al. (2026). 1H NMR-based metabolomic profiling and chemometric discrimination of authentic and adulterated Brazilian grape juices. Journal of Food Composition and Analysis. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2026.109496
3. Cuny, M., Vigneau, E., et al. (2008). Fruit juice authentication by 1H NMR spectroscopy in combination with different chemometrics tools. Analytical and Bioanalytical Chemistry. https://doi.org/10.1007/S00216-007-1708-Y
4. Xu, L., Xu, Z., & Liao, X. (2021). A review of fruit juice authenticity assessments: Targeted and untargeted analyses. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1895713
5. Mac, H. X., Pham, T. T., Ha, N. T. T., et al. (2023). Current techniques for fruit juice and wine adulterant detection and authentication. Beverages. https://doi.org/10.3390/beverages9040084
6. Kamiloglu, S. (2019). Authenticity and traceability in beverages. Food Chemistry. https://doi.org/10.1016/J.FOODCHEM.2018.10.091
7. Haaland, D. M., & Thomas, E. V. (1988). Partial least-squares methods for spectral analyses. 1. Relation to other quantitative calibration methods and the extraction of qualitative information. Analytical Chemistry. https://doi.org/10.1021/AC00162A020
8. Lundstedt, T., Seifert, E., Abramo, L., Thelin, B., Nyström, Å., Pettersen, J., & Bergman, R. (1998). Experimental design and optimization. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. https://doi.org/10.1016/S0169-7439(98)00065-3
9. Savorani, F., Tomasi, G., & Engelsen, S. B. (2010). icoshift: A versatile tool for the rapid alignment of 1D NMR spectra. Journal of Magnetic Resonance. https://doi.org/10.1016/J.JMR.2009.11.012
10. Le Gall, G., Colquhoun, I. J., & Defernez, M. (2004). Metabolite profiling using 1H NMR spectroscopy for quality assessment of green tea, Camellia sinensis (L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. https://doi.org/10.1021/JF034828R
Sumber carian: SciSpace Literature Review (mod High Quality), November 2026.
Kata kunci: pemalsuan jus buah, ketulenan makanan, 1H NMR, kemometrik, PLS, isotop stabil, metabolomik, kawalan kualiti
