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http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/985
Tipo do documento: | Tese |
Título: | DETERMINAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES TOTAIS E BIOACESSÍVEIS DE ÍONS METÁLICOS EM MATRIZES ALIMENTARES EMPREGANDO ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA |
Autor: | ANDRADE, CAMILA KULEK DE |
Primeiro orientador: | Quináia, Sueli Pércio |
Primeiro coorientador: | Anjos, Vanessa Egéa dos |
Resumo: | Os alimentos e bebidas, a exemplo do iogurte e do chá-mate, são algumas das principais rotas de ingestão de íons metálicos que, dependendo da concentração e especiação na matriz alimentar, possuem importantes funções biológicas no organismo. No entanto, a quantidade de ingestão destes elementos deve ser controlada, uma vez que a falta ou excesso dos mesmos podem ocasionar efeitos adversos para os seres vivos. Normalmente, utiliza-se a concentração total de elementos em matrizes alimentares no controle de qualidade e segurança alimentar. Contudo, a bioacessibilidade de elementos metálicos em alimentos e bebidas deve ser avaliada, uma vez que esse parâmetro estima a quantidade a ser absorvida dos mesmos ou a sua possível função nutritiva ou tóxica na rota de ingestão-digestão-absorção humana. Assim, o objetivo deste trabalho foi, primeiramente, determinar a concentração total de Zn, Cu, Cr, Cd e Pb em amostras de iogurte, propondo uma metodologia rápida e direta, através da amostragem em suspensão aliada a Espectrometria de Absorção Atômica - AAS (FAAS e GF AAS). Para isso, soluções de HNO3 e HCl foram usadas como meio dispersor de iogurte para preparo das suspensões. Além da otimização do programa de aquecimento do forno de grafite, realizado para cada metal traço na matriz, o método proposto foi validado, sendo possível obter sensibilidade adequada, com precisão e exatidão. Os ensaios in vitro de digestão gastrointestinal foram realizados com base no método PBET (Physiologically Based Extraction) com a simulação dos processos de digestão humana usando suco gástrico (pepsina extraída de mucosa gástrica de suínos e HCl) e suco intestinal (pancreatina extraída de pâncreas de suínos, sais de biles e NaHCO3). O processo de incubação foi realizado para as etapas de digestão gástrica e intestinal por 2 horas, à 37 ºC e agitação (150 rpm) simulando as condições humanas de temperatura e movimentos peristálticos. As frações bioacessíveis foram obtidas após centrifugação (10000 rpm, 4 ºC, e 20 min) e as concentrações dos íons metálicos foram quantificadas por curva analítica com padronização externa empregando AAS. Foram analisadas 25 amostras de iogurte de 6 marcas diferentes, com consistência e sabores variados. Com relação à concentração total, Zn e Cu foram quantificados em todas as amostras, com concentrações médias de 7,2 ± 7,5 μg g-1 e 103,4 ± 151,5 ng g-1, respectivamente. Essas concentrações estão concordantes com a literatura, e são comparáveis aquelas disponibilizadas na Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TACO) – 200 ng de Cu em 1g de iogurte, e 3 a 5 μg de Zn por grama de iogurte. Cr, Pb e Cd foram quantificados em menos de 36% das amostras, sendo que as concentrações médias (ng g-1) para esses metais foram de 2,4 ± 1,4 (Cd) a 37,4 ± 11,9 (Pb). Com relação as frações bioacessíveis, para elementos considerados essenciais, observou-se a ordem Cr > Cu > Zn. Cr e Cu apresentaram as maiores frações bioacessíveis a partir do iogurte, com médias de 102 ± 12% e 87 ± 18%, respectivamente. Considerando as funções biológicas desempenhadas por metais como Cr(III) e Cu, uma bioacessibilidade elevada destes metais é desejável. Apesar de Zn ser um elemento essencial, baixos valores para frações bioacessíveis (24 ± 7%) foram observadas para o metal a partir do iogurte. Para Pb e Cd, as frações bioacessíveis foram de 33 ± 5% e 1,6 ± 2,4%, respectivamente. Menores frações bioacessíveis para esses metais são desejáveis, considerando sua toxicidade. Através dos cálculos de ingestão dos metais presentes no iogurte, considerando a bioacessibilidade dos mesmos, os valores médios em relação a ingestão diária recomendada (IDR) ou limite tolerável para ingestão de metais variaram de 0,003% (Cd) a 2,5% (Zn). Neste caso, percebe-se que a ingestão de iogurte é segura com relação a elementos tóxicos como Pb e Cd. No entanto, também não pode ser considerada uma fonte de elementos essenciais como Cr, Cu e Zn. Para chá-mate, as concentrações totais de Al, Zn, Cu, Cr, Cd e Pb foram determinadas em decocções preparadas com o aquecimento do produto comercial com água ultrapura, empregando AAS. A bioacessibilidade in vitro, foi realizada do mesmo modo que para iogurte, utilizando sucos gástrico e intestinal. Os estudos foram conduzidos com 20 amostras de chá-mate (3 marcas), com diferentes sabores e/ou lotes, adquiridas no comércio local. As concentrações médias de íons metálicos determinadas nas decocções de chá-mate variaram de 50 ± 24 ng g-1 (Cd) a 60 ± 18 μg g-1 (Al). A variabilidade entre as concentrações de metais e as amostras pode estar relacionada com o local de cultivo da erva-mate ou até mesmo com o processo industrial envolvido na produção do chá. Os dados obtidos foram analisados através da Análise de Componentes Principais (PCA) e foi observada uma separação das amostras (com maior destaque para as marcas 1 e 2) em função da marca do produto e da concentração dos metais avaliados. Com relação a bioacessibilidade, a liberação dos metais considerados nutrientes da bebida seguiu a ordem de Cr ≥ Cu > Zn, representando de 41 a 85% da concentração total dos elementos. Já para os metais que não possuem atividade biológica conhecida, a ordem de bioacessibilidade foi Al >> Cd > Pb. Apesar do Cd apresentar os menores teores na decocção, a sua fração bioacessível foi cerca de 52% da concentração total. Para Al e Pb, as frações bioacessíveis foram de 100% e 19%, respectivamente. Portanto, o Al é um elemento presente no chá-mate em concentrações elevadas e na forma totalmente bioacessível. A partir dos valores de bioacessibilidade, foi realizado o cálculo de ingestão diária dos metais, sendo que os resultados indicaram que o consumo de decocção do chá-mate fornece pequenas quantidades de metais para o organismo, representando cerca de 0,008% (Pb) a 0,6% (Al) das concentrações aceitáveis para a ingestão desses elementos. Portanto, a decocção de chá-mate para as amostras avaliadas apresenta segurança alimentar em relação às espécies metálicas estudadas, não apresentando risco de toxicidade em relação aos metais não-essenciais (Al, Cd e Pb), e nem potencial nutritivo em relação aos metais essenciais (Zn, Cu e Cr). |
Abstract: | Food and beverages, such as yogurt and mate tea, are some of the main routes of ingestion of metal ions that, depending on concentration and speciation in the food matrix, have important biological functions in the organism. However, should be controlled the amount of ingestion of these elements, since the lack or excess of them can cause adverse effects for living beings. Normally, in quality control and food safety is used the total concentration of elements in food matrices. However, should be assessed the bioaccessibility of metal elements in food and beverages, since this parameter estimates the amount to be absorbed from them or their possible nutritional or toxic function in the route of human ingestion-digestion-absorption. Thus, the aim of this work was first to determine the total concentration of Zn, Cu, Cr, Cd and Pb in yogurt samples, proposing a fast and direct methodology, by slurry sampling allied to Atomic Absorption Spectrometry - AAS (FAAS and GF AAS). For this, as dispersion medium of yogurt to prepare the suspensions were used solutions of HNO3 and HCl. In addition to the optimization of the heating program of the graphite furnace, performed for each metal trace in the matrix, it was validated the proposed method, being possible to obtain adequate sensitivity, with precision and accuracy. Based on the PBET (Physiologically Based Extraction) method with the simulation of human digestion processes using gastric juice (pepsin extracted from porcine gastric mucosa and HCl) and intestinal juice (pancreatin extracted from swine pancreas, bile salts and NaHCO3) were performed in vitro gastrointestinal digestion assays. The incubation process for the gastric and intestinal digestion stages was performed for 2 hours at 37 ºC and agitation (150 rpm) simulating the human conditions of temperature and peristaltic movements. After centrifugation (10000 rpm, 4 °C, and 20 min) the bioaccessible fractions were obtained, and the metal ion concentrations were quantified by analytical curve with external standardization using AAS. Twenty-five samples of yogurt from 6 different brands were analyzed, with consistency and varied flavors. Zn and Cu were quantified in all samples, with mean concentrations of 7.2 ± 7.5 μg g-1 and 103.4 ± 151.5 ng g-1, respectively. These concentrations are in agreement with the literature, and are comparable to those available in the Brazilian Table of Food Composition (in Portuguese Tabela Brasileira de Composição de Alimentos - TACO) - 200 ng of Cu in 1g yogurt, and 3 to 5 μg of Zn per gram of yogurt. Cr, Pb and Cd were quantified in less than 36% of the samples, and the mean concentrations (ng g-1) for these metals were 2.4 ± 1.4 (Cd) at 37.4 ± 11.9 (Pb). Regarding the bioaccessible fractions, for the elements considered essential, it was observed the order Cr > Cu > Zn. Cr and Cu presented the highest bioaccessible fractions from yogurt, with averages of 102 ± 12% and 87 ± 18%, respectively. Considering the biological functions performed by metals such as Cr(III) and Cu, a high bioaccessibility of these metals is desirable. Although Zn is an essential element, the metal from the yogurt presents low values for bioaccessible fractions (24 ± 7%). For Pb and Cd, the bioaccessible fractions were 33 ± 5% and 1.6 ± 2.4%, respectively. Lower bioaccessible fractions for these metals are desirable considering their toxicity. Based on the metal intake calculations, considering the bioaccessibility from the yogurt, the mean values in relation to the recommended daily intake (RDI) or tolerable limit for intake of metals varied from 0.003% (Cd) to 2.5% (Zn). In this case, yogurt intake is safe in relation to toxic elements such as Pb and Cd. However, it cannot be considered a source of essential elements such as Cr, Cu and Zn. For mate tea, total concentrations of Al, Zn, Cu, Cr, Cd and Pb were determined in decoctions prepared by heating the commercial product with ultrapure water using AAS. Of the same manner as for yogurt, using gastric and intestinal juices, it was performed the in vitro bioaccessibility. The studies with 20 samples of mate tea (3 brands), with different flavors and/or lots, acquired in the local commerce were conducted. The mean concentrations of metal ions determined in mate tea decoctions ranged from 50 ± 24 ng g-1 (Cd) to 60 ± 18 μg g-1 (Al). The variability between the concentrations of metals and the samples may be related to the place of cultivation of yerba mate or even to the industrial process involved in the production of tea. Through Principal Component Analysis (PCA) were analyzed the data obtained, and a separation of the samples was observed (with a greater emphasis on brands 1 and 2) according to the brand of the product and the concentration of the evaluated metals. Regarding bioaccessibility, the release of the metals considered nutrients of the beverage followed the order of Cr ≥ Cu > Zn, representing 41 to 85% of the total concentration of the elements. For the elements that do not possess known biological activity, the order of bioaccessibility was Al >> Cd > Pb. Although the Cd presented the lowest levels in the decoction, its bioaccessible fraction was about 52% of the total concentration. For Al and Pb, the bioaccessible fractions were 100% and 19%, respectively. Therefore, Al is an element present in mate tea in high concentrations and in fully bioaccessible form. From the bioaccessibility values, the daily intake of the metals was calculated, and the results indicated that the consumption of mate tea decoction gives small amounts of metals to the organism, representing about 0.008% (Pb) to 0,6% (Al) of the acceptable concentrations for the ingestion of these elements. Therefore, the mate tea decoction for the evaluated samples presents food safety in relation to the metallic species studied, presenting no risk of toxicity in relation to non-essential metals (Al, Cd and Pb), nor nutritive potential in relation to essential metals (Zn, Cu and Cr). |
Palavras-chave: | Chá-mate Absorção atômica Bioacessibilidade Metais traço. Amostragem em suspensão Iogurte Mate tea Atomic Absorption Bioaccessibility Trace metals Slurry sampling Yogurt |
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 (Doutorado) |
Citação: | ANDRADE, CAMILA KULEK DE. DETERMINAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES TOTAIS E BIOACESSÍVEIS DE ÍONS METÁLICOS EM MATRIZES ALIMENTARES EMPREGANDO ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA. 2018. 174 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava - PR. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/985 |
Data de defesa: | 19-Feb-2018 |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado) |
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