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Tipo do documento: Dissertação
Título: DESENVOLVIMENTO E VALIDAÇÃO DE MÉTODOS DE EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR ULTRASSOM APLICADA NA DETERMINAÇÃO DE Fe, Mn, Mg, Ca E P EM MELADO DE CANA
Autor: Alves, Vandressa 
Primeiro orientador: Felsner, Maria Lurdes
Primeiro coorientador: Andrade, Jucimara Kulek de
Resumo: O melado, produzido a partir do processo de evaporação do caldo de cana, é um subproduto da cana-de-açúcar. É também considerado um alimento com elevado teor de açúcares e minerais. Em vista disso, é importante conhecer a composição mineral deste alimento, considerando que existem poucos estudos na literatura relacionados a esta matriz. Assim, nesse trabalho foram desenvolvidas metodologias baseadas na extração assistida por ultrassom para determinação de Fe, Mn, Ca, Mg e P em amostras de melado de cana por espectrometria de absorção atômica com chama (F AAS) e molecular no UV-VIS. Um planejamento de misturas do tipo simplex centroide foi aplicado com o intuito de se determinar as melhores proporções do solvente extrator (ácido nítrico, ácido clorídrico e água) por meio de modelos estatísticos e, assim, obter taxas de extração próximas a 100%, para estes elementos. A condição ótima de extração para Fe, Mn, Ca, Mg e P foi obtida com 0,5 g de amostra, 100 W de potência, 37 kHz de frequência e 10 minutos de sonicação a 25 °C. Em relação ao solvente extrator, a condição ótima para as extrações de Fe e Mn foi obtida com 5,00 mL de H2O; a melhor proporção dos solventes extratores para as extrações de Ca e Mg, foi de 75:25 % (v/v) de HNO3:H2O e para o P a condição ótima foi obtida com as proporções de 34:40:26 % (v/v) de HNO3:HCl:H2O como solventes extratores, respectivamente. O comportamento distinto em relação ao solvente extrator, pode ser atribuído às diferentes formas que os metais estão ligados a matriz. Dessa forma, o planejamento de misturas possibilitou uma otimização rápida e eficiente da composição ótima do solvente extrator usado neste procedimento. Para analisar a confiabilidade do método de extração assistida por ultrassom para a determinação de metais foi realizado um estudo de validação, em que se avaliaram algumas figuras de mérito como, linearidade, limites de detecção e de quantificação, precisão e exatidão, por meio de diferentes testes estatísticos. Curvas de padrão externo, em meio aquoso, foram aplicadas para todos os elementos. Estas apresentaram uma boa linearidade, com valores de Fregressão >> Fcrítico, e de p < 0,05, sem falta de ajuste para o modelo linear e coeficientes de determinação (R2) entre 92,2 a 99,8%. Os valores dos limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) foram relativamente baixos, sendo estes de 0,266 μg g-1 para o Fe, 0,284 μg g-1 para o Mn, 0,037 μg g-1 para o Mg, 0,282 μg g-1 para o Ca e 0,296 μg g-1 para o P; com LQ de 0,805 μg g-1 para o Fe, 0,861 μg g-1 para o Mn, 0,114 μg g-1 para o Mg, 0,854 μg g-1 para o Ca e 0,898 μg g-1 para o P, respectivamente. A precisão dos métodos desenvolvidos foi verificada por estimativas de repetitividade e de precisão intermediária, expressas pelos desvios padrão relativos (DPR %) e pelo valor Horrat. Os valores de DPR (%) foram considerados apropriados, sendo inferiores ao recomendado pela AOAC (< 11%), com valores de Horrat inferiores a 1,3. Para avaliar a exatidão, foram comparados os métodos de extração assistida por ultrassom com o de digestão assistida por micro-ondas (método de referência), aplicando-se um teste-t pareado. Este sugeriu que não há diferenças estatisticamente significativas entre os métodos comparados para a determinação de Fe, Mn, Mg, Ca e P em um intervalo de confiança de 95%, com valores de tcalculado < tcrítico e de p > 0,05. Isso indica que os métodos de extração assistida por ultrassom apresentam resultados exatos e precisos para a quantificação desses elementos em amostras de melado de cana. Além disso, esse método de preparo de amostra é alternativo aos métodos convencionais, pois proporciona maior rapidez, menor geração de resíduos a partir do baixo consumo de solventes, menor impacto ao meio ambiente, menores riscos ao analista, além de ser de baixo custo. Dessa forma, as metodologias desenvolvidas nesse estudo se tornam atrativas para a implantação em laboratórios de análises alimentares, permitindo a realização do monitoramento dos níveis desses minerais em matrizes ricas em açúcares, como é o caso do melado de cana, garantindo, assim, um melhor controle de qualidade do produto. Por meio da aplicação da análise de componentes principais (ACP), foi possível verificar que há uma tendência de agrupamento, em relação aos teores dos elementos analisados, nas amostras de melado de cana, de acordo com à procedência do produto, mostrando que fatores como a matéria-prima, o clima, o solo e o processamento adotado pelo fabricante de determinada região, influenciam nos teores finais dos elementos na matriz.
Abstract: Cane syrup, made from process of evaporation of sugarcane juice, is a byproduct of sugarcane. It is also considered a food with elevated sugars and minerals contents. Therefore, it is important to know the mineral composition of this food, considering there are few studies in the literature about of this product. Thus, the purpose of this study was developed methodologies based in the ultrasound assisted extraction for determination of Fe, Mn, Ca, Mg and P in cane syrup samples by Atomic Absorption Spectrometry in Flame (F AAS) and Molecular Spectrometry in the UV-VIS region. A simplex centroid mixture design was applied in order to determine the optimal proportion of extractor solvent (nitric acid, hydrochloric acid and water) through of statistics models and then get extraction rates close to 100% for these elements. Optimal extraction condition for Fe, Mn, Ca, Mg and P was obtained with sample mass of 0.5 g, power of 100 W, frequency of 37 kHz and 10 minutes of sonication at temperature of 25 °C. For Fe and Mn extractions, the optimal condition was obtained with 5.00 mL H2O; the best proportion evaluated for Ca and Mg extractions was the proportion of 75:25 % (v/v) of HNO3:H2O as extractor solvents and for P extraction, the optimum condition was obtained with the proportion of 34:40:26 % (v/v) of HNO3:HCl:H2O as extractor solvents, respectively. Distinct comportment of the extractor solvents was attributed the different way that metals are bound in the cane syrup. Thus, mixture design allowed a quick and efficient optimization of composition extractor solvents used in this procedure. Reliability of ultrasound assisted extraction methods to the determination of metal was verify by a validation study in which were evaluated parameters such as linearity, limits of detection (LOD) and quantification (LOQ), precision and accuracy, applying different statistic tests. Analytical curves obtained by external standardization were employed for all elements. They showed good linearity, with values of Fregression ˃˃ Fcritical, and values of p < 0.05, without lack of fit for the linear model and determination coefficients (R2) between 92.2 and 99.8 %. LOD and LOQ values were relatively low, with LOD values of 0.266, 0.284, 0.037, 0.282 and 0.296 μg g-1 for Fe, Mn, Mg, Ca and P; with LOQ values of 0.805, 0.861, 0.114, 0.854 and 0.898 μg g-1 for Fe, Mn, Mg, Ca and P, respectively. Precision was verified by repeatability and intermediate precision estimates, using the relative standard deviations (RSD %) and Horrat values. RSD % values were considered appropriate, lower ones than those recommended by AOAC (< 11%), with Horrat values < 1.3. Accuracy was evaluated by comparison between ultrasound assisted extraction methods and microwave digestion method (reference method) applying a paired t-test. It was not observed significant statistical differences between the compared methods to determination Fe, Mn, Mg, Ca and P at 95% confidence level, with values of tcalculated < tcritical and value of p ˃ 0.05. These facts indicated that ultrasound assisted extraction methods show exact and precise results in order to quantification these elements in cane syrup samples. In addition, the ultrasound assisted extraction is an alternative sample preparation method when compared with conventional methods, because it was faster, produce lesser residues generation through lesser solvents consume, lower environment impact, lower risks to analyst, furthermore being of low cost. Thus, methodologies developed in this study becomes attractive to the implantation in food analysis laboratories, allowing the monitoring of minerals levels in sugar rich foods, such as cane syrup, ensuring a better control quality of the product. Through the Principal Component Analysis (PCA), was possible to verify that there are a grouping trend in analyzes of the elements in the cane syrup samples, according with product origin, showing that factors such as raw material, climate, soil and processing adopted for manufacturer of the certain region, influence final metals contents in the product.
Palavras-chave: Melado de cana
Extração assistida por ultrassom
Metais
Planejamento de misturas
Espectrometria de absorção atômica
Espectrofotometria molecular no UV-VIS
Validação de métodos
Cane syrup
Ultrasound assisted extraction
Metals
Mixture design
Atomic absorption spectrometry flame
Molecular spectrometry in the UV-Vis
Validation methods
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Centro-Oeste
Sigla da instituição: UNICENTRO
Departamento: Unicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química (Mestrado)
Citação: Alves, Vandressa. DESENVOLVIMENTO E VALIDAÇÃO DE MÉTODOS DE EXTRAÇÃO ASSISTIDA POR ULTRASSOM APLICADA NA DETERMINAÇÃO DE Fe, Mn, Mg, Ca E P EM MELADO DE CANA. 2019. 149 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - Mestrado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava-PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1583
Data de defesa: 12-Aug-2019
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