Construção de modelos de PCA, HCA e DA para Seleção de Marcadores Químicos Inorgânicos Responsáveis pela Diferenciação Ecológica das Amêndoas de Andiroba Coletadas nas Mesorregiões do Estado do Pará.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Oliveira Neto, J.A. (UFPA) ; Carvalho, A.S.C. (UFPA)

Resumo

Este trabalho visa selecionar os marcadores químicos presentes nas amêndoas de andiroba (Carapa guianensis Aublet), oriundas das seis mesorregiões do estado do Pará para construção de modelos estatísticos multivariados que possibilitem detalhar melhor a origem desta matéria-prima. O estudou contou com análise uni- variada do perfil mineral da amêndoa, a qual permitiu a seleção de 13 elementos químicos para o estudo multivariado. O gráfico das PCA´s revelou a formação de agrupamentos específicos, em especial, das amostras coletadas da região Sudoeste do Pará, explicando 73,2% da variância total. Além disso, o gráfico da DA possibilitou confirmar 90,9% das classificações iniciais da amostragem e permitiu a melhor separação dos grupos de amostras.

Palavras chaves

Andiroba; Metais; Análise multivariada

Introdução

A Carapa guianensis, também conhecida como andiroba pode ser encontrada por toda a extensão amazônica, seja em regiões de várzea ou em solos de terra firme, apresentando sempre variações de seus aspectos físicos. Essa variação faz com que o termo ‘andiroba’ sofra modificações dependendo dos aspectos da árvore: andiroba-branca, andiroba-vermelha, andiroba-lisa e andiroba-de-igapó são algumas das variações conhecidas da Carapa guianensis. Nas espécies arbóreas trópicas existe uma grande variabilidade com relação ao tipo e tamanho de frutos e sementes (CRUZ et al. 2001; CRUZ & CARVALHO, 2003b). Porém, ainda são insuficientes as pesquisas que buscam caracterizar os frutos e sementes das espécies visando ampliar o conhecimento sobre as mesmas (EDWARDS, 2000). Assim, pode-se dizer que, ainda, pouco se sabe sobre essas variações e se estas têm influência na composição das sementes e consequentemente no óleo extraído. Segundo PARREIRA (2003), a aplicação de métodos matemáticos a um conjunto de dados por natureza multivariada, como por exemplo, a decomposição por valores singulares, permite uma simplificação do mesmo no sentido de comprimir o espaço dimensional a que este está confinado, possibilitando, dessa forma, uma melhor interpretação e visualização. Neste sentido, o presente trabalho objetiva aplicar Análise Multivariada nos dados obtidos por ICP-OES, visando encontrar Marcadores Químicos inorgânicos nas amêndoas de Carapa guianensis, que pela diferença no perfil mineral destes elementos, estes sejam capazes de distinguir e agrupar as amostras das 6 mesorregiões paraense (Metropolitana de Belém ‘MB’, Nordeste ‘N’, Marajó ‘M’, Baixo Amazonas ‘BA’, Sudeste ‘SE’ e Sudoeste ‘SW’).

Material e métodos

A amostragem foi executada em 22 municípios (Bujarú, Castanhal, Santa Bárbara e Santa Izabel na Região Metropolitana; Abaetetuba, Acará, Cametá e São Miguel do Guamá na Região Nordeste; Breves, Salvaterra e Curralinho no Marajó; Óbidos, Oriximiná, Porto de Mós e Santarém no Baixo Amazonas; Jacundá e Nova Ipixuna na Região Sudeste; Aveio, Jacareacanga, Itaituba, Medicilândia e Uruará na Região Sudoeste). Os pontos de coleta estão nos limites de coordenadas 0º57’0’’N, 58º31’0’’W, 7º54’0’’S, 49º45’0’’W. Foi utilizado o procedimento otimizado e modificado de KRUSHEVSKA et al. (1993) para digestão de material vegetal por micro-ondas, que consistiu em pesar 0,25g de amostra de andiroba liofilizada e triturada, onde foram adicionados 4 mL de HNO3 50% v/v e 4 mL de H2O2. A programação do micro-ondas de cavidade para amostra vegetal 10 min/800W; 10 min/800W e 20 min/0W. Após o material foi diluído com água deionizada para 15 mL como volume final. A quantificação dos metais foi realizada seguindo a metodologia otimizada utilizando ICP-OES modelo as Swmatso os parâmetros como potência incidente 1200W, vazão da amostra 1,0 mL/min, vazão do gás do Plasma 12 L/min, vazão do Sheath gás 0,2 L/min, tempo de estabilização 3 seg, vazão do gás no nebulizador 0,4 L/min, pressão do gás no nebulizador 2,45 bar, altura de observação 15mm e tipo do Nebulizador MiraMist (KRUSHEVSKA et al., 1993). Foram selecionadas 3 linhas de emissão para cada elemento e escolhida a melhor linha de para cada metal. Com os resultados obtidos foi possível criar uma tabela de composição da amêndoa. Os dados foram analisados de forma descritiva através de análise do test t, análise do R2 dos índices de correlação e análises dos Box Plot, sendo os melhores resultados selecionados para o estudo multivariado.

Resultado e discussão

Os minerais com melhores níveis de significância para as análises estão listados na tabela 1. O Pb apresentou maior variação (CV=72,5%). O gráfico 1 apresenta os Box Plot dos metais. O gráfico do Al indica que há uma grande variação entre a Região SW e N. A Região SW também apresenta diferentes teores de Cr e Na se comparada à Região MB. Estudos de SOUZA (2013) revelaram que as espécies de C. guianensis apresentam absorções distintas de alguns minerais quando expostas a diferentes concentrações de outros minerais. O Gráfico 2.a mostra o quadrante em que cada elemento e responsável por agrupamento. O gráfico de agrupamento das variáveis gerou valores nos eixos X e Y (PC2 e PC1, respectivamente), o que permitiu agrupar as mesorregiões de acordo com a variação dos elementos das amostras (gráfico 2.b). Podemos notar a formação de alguns grupos e a separação da Região SW. O modelo gerado descreve com 73,2% de certeza a origem de uma amostra e é dado por: PC1=0,279[P]+0,016[Zn]+0,167[Cr]-0,184[Cu]+0,081[Pb]+0,050[Ni]-0,253[Co]-0,086[F e] +0,047[Mg]+0,044[Al]+0,014[V]-0,201[Ca]+0,084[Na] e PC2=0,082[P]+0,265[Zn]-0,034[Cr]-0,042[Cu]-0,066[Pb]-0,115[Ni]-0,045[Co] +0,153[Fe] +0,282[Mg]+0,006[Al]+0,280[V]-0,033[Ca]-0,012[Na]. A Análise Discriminante permitiu a melhor visualização dos grupos e a confirmação de 90,9% das observações iniciais. As funções f1 e f2 geradas descrevem com 88,7% de certeza a origem de uma amostra e são dadas por: f1=-6,141[P]+1,312[Zn]+1,061[Cr]-0,608[Cu]+2,612[Pb]+0,103[Ni]-0,128[Co]+1,165[F e]-4,974[Mg]+0,382[Al]+3,140[V]-0,350[Ca]+0,705[Na] e f2=0,852[P]-2,506[Zn]+2,156[Cr]+1,404[Cu]+0,687[Pb]+0,255[Ni]-0,101[Co]-0,408[Fe ]+ 4,610[Mg]-3,315[Al]-1,340[V]+1,693[Ca]-1,315[Na]. O gráfico 3.b indica a proximidade entre as amostras.

Gráficos Box Plot dos metais e Tabela de análise descritiva dos dados selecionados com coeficiente de variação.


Gráficos de análise multivariada (análise de componente principal, análise discriminante e análise de agrupamento hierárquico).

Conclusões

Foi possível verificar que a diferencia no teor mineral dos metais (P, Zn, Cr, Cu, Pb, Ni, Co, Fe, Mn, Al, V, Ca e Na), possibilitou a formação de agrupamentos em amêndoa das 6 mesorregiões. Foram observados diferenças significativas no teor mineral das amêndoas oriundas da Região SW, principalmente, uma vez que foi possível agrupar amostras de uma mesma região, tornando-se possível a construção de modelos químico-estatísticos para a identificação da origem das amostras. O gráfico da DA possibilitou confirmar 90,9% das classificações iniciais, permitindo uma boa visualização dos agrupamentos.

Agradecimentos

Ao PIBIC/CNPq pela concessão de auxílio financeiro fundamental à realização desta pesquisa e ao prof. Dr. Antônio Carvalho pelo apoio e confiança.

Referências

CRUZ, E.D.; CARVALHO, J.E.U. Biometria de frutos e germinação de sementes de Couratari stellata A. C. Smith (Lecythidaceae), Acta Amazônica, v. 33, n. 3. p. 381-388. 2003b.
EDWARDS, D.G.W. Forest tree seeds at the end of the 20th century: major accomplishments and needs. In: KRISHNAPILLAY, B.; SOEPADMO, E.; ARSHAD, N.L.; WONG, A.; APPANAH, S.; CHIK, S.W.; MANOKARAN, N.; TONG, H.L.; CHOON, K.K. (Eds.). International Union of Forestry Research Organization, IUFRO, Kuala Lumpur, Malaysia, IUFRO WORLD CONGRESS, v. 21, v. 1, p. 54. 2000.
FERRAZ, I. D. K. Andiroba: Informativo técnico da Rede de Sementes da Amazônia. Vol 1. ISSN 1679-6500. 2003.
KRUSHEVSKA, A.; BARNES, R.M.; AMARASIRIWARADENA, C. Decomposition of Biological Samples for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry using an open focused microwave digestion system. Analist 118. p. 1175-1181.
PARREIRA, T. Utilização de Métodos Quimiométricos em Dados de Natureza Multivariada. 2003. 91 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo. 2003.