DESENVOLVIMENTO DE MÉTODO UTILIZANDO AREIA COMO SUPORTE SÓLIDO NA MSPD MODIFICADA PARA EXTRAÇÃO DE AGROTÓXICOS EM COUVE

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Analítica

Autores

Santos, E. (FURG) ; Gonzalez, J. (FURG) ; Furlong, E.B. (FURG) ; Primel, E.G. (FURG)

Resumo

O monitoramento de resíduos de agrotóxicos em alimentos é uma prioridade de programas e políticas para a garantia da segurança alimentar da população, porém devido à complexidade destas matrizes, se torna necessário um procedimento de preparo de amostra para extrair os analitos e remover os interferentes. A otimização das condições experimentais permite a redução do custo, redução na exposição do analista a solventes tóxicos e limpeza do extrato. Com isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso da areia como suporte sólido na técnica de dispersão da matriz em fase sólida modificada para extração de multiclasses de agrotóxicos de amostras de couve empregando determinação por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas.

Palavras chaves

MSPD; couve; areia

Introdução

A preocupação com a presença de agrotóxicos em amostras de alimentos se dá pelos efeitos adversos para a saúde humana. A análise dos resíduos de agrotóxicos representa um mecanismo para a proteção da saúde humana e para fins comerciais e de controle. Apesar da análise de rastreamento de agrotóxicos ser realizada desde a década de 70, ainda permanece um desafio, pois diferentes classes químicas podem estar presentes em baixas concentrações em matrizes complexas. Portanto, o desenvolvimento de métodos analíticos multirresíduos que gerem resultados robustos e confiáveis com menores limites de detecção são muito importantes para a implementação de medidas de controle e monitoramento de resíduos de agrotóxicos em alimentos (CORREIA et al., 2016). Diferentes métodos para a determinação de agrotóxicos em amostras de alimentos foram propostos em muitos países em todo o mundo há vários anos (ANASTASSIADES et al., 2003). No entanto, amostras como frutas e hortaliças são matrizes complexas e uma ampla multiplicidade de agrotóxicos com uma grande variedade de propriedades físico-químicas podem ser encontrados nestas matrizes, assim, ainda não há um método perfeitamente adequado para a determinação simultânea de multiclasses de agrotóxicos. Diversos materiais como terra diatomácea, sílica, alumina neutra e C18 tem sido estudados quanto a sua aplicação como sorventes na extração de agrotóxicos polares em amostras de plantas (CAPRIOTTI et al., 2015). Alguns destes suportes possuem um custo elevado e apresentam risco a saúde do analista. Na MSPD, a natureza dos sorventes é um parâmetro importante que afeta a eficiência da extração, o dispersante é utilizado como não só um suporte sólido para romper e dispersar a amostra, mas também um material que promove a separação por adsorção. No entanto, devido à falta de seletividade dos dispersantes comuns e fraca capacidade de adsorção dos interferentes o maior desafio da MSPD consiste em extrair analitos de amostras complexas (WANG et al., 2014; PENG et al., 2016). A areia é um suporte sólido abundante, natural, de baixo custo, ambientalmente mais amigável que os tradicionais. Além disso, devido as diferenças na natureza química dos materiais abrasivos, os analitos podem interagir com materiais como C18, no entanto a interação com materiais de areia do mar, que são compostos principalmente de silicatos inertes e óxidos inertes ocorre provavelmente de forma mais fraca (MANHITA et al., 2006). A areia é um suporte sólido com composição mista, variando dependendo da sua origem. Tendo sido utilizada desde 1996 por Viana, Moltó e Font em diversas matrizes vegetais para extração de 9 agrotóxicos. Diversos trabalhos que empregam areia na MSPD utilizam a obtida comercialmente, composta geralmente por sílica, no entanto, poucos trabalhos descrevem o uso de areia coletada na praia, sem composição definida e sem etapa de purificação (TEIXEIRA e COSTA, 2005; TEIXEIRA et al., 2006; MANHITA et al., 2006).

Material e métodos

Para seleção dos suportes sólidos, solventes, uso de sais e equipamentos utilizados para melhor extração dos agrotóxicos, foram realizados ensaios univariados de recuperação em triplicata em 3 injeções cada, sendo avaliados pelo teste de Tukey. Foi utilizada 0,5 g de amostra, fortificado com 50 μL de uma mistura de 27 padrões de agrotóxicos. Foi adicionado 1 g de suporte sólido, a mistura foi macerada por 5 minutos e transferida para tubos de centrífuga contendo 1 g de sulfato de sódio e 20 mg de carvão ativado, sendo realizada a adição de 10 mL de solvente, seguido de agitação por 1 minuto em vortex e 5 minutos de centrifugação a 10179 xg. Foram testados suportes sólidos clássicos na MSPD, assim como materiais alternativos oriundos de fontes renováveis. Os suportes sólidos testados na MSPD foram: sílica, C18, PSA, alumina, quitina, quitosana, celite e areia. Para seleção do solvente foram avaliados acetonitrila, hexano, acetona e acetato de etila. A utilização de sais foi avaliada sem adição de sal, com adição de 1 g de sulfato de sódio e com adição de 1 g de sulfato de magnésio juntamente com o suporte sólido selecionado. A fim de obter um método rápido e flexível foi avaliada na etapa de extração a utilização de vortex, banho ultrassônico e sonda de ultrassom. O vortex foi utilizado por 5 minutos após a adição de solvente, condição estabelecida em trabalhos prévios. O banho ultrassônico, com potência de 170 Watts e 42 kHz de frequência foi utilizado por 10 minutos, conforme Qi et al (2010). A sonda de ultrassom utilizada possui potência de 500 Watts e 20 kHz de frequência ultrassônica foi utilizada conforme Barfi et al. (2013). A partir da escolha das variáveis qualitativas, foi realizado um planejamento experimental completo, visando otimizar a MSPD para amostra de couve, onde foram avaliadas: a massa de suporte sólido (g), volume de solvente (mL), e massa de carvão ativo (mg) na etapa de limpeza do extrato. A quantidade de suporte sólido a ser utilizado depende da natureza da amostra. No entanto, para a maioria dos estudos, as razões amostra: suporte sólido variam na proporção de 1:1 a 1:4 (CAPRIOTTI et al., 2015). Para avaliação da quantidade de suporte sólido, foi mantida a quantidade de 0,5 g de amostra, assim foram mantidas as relações de amostra:suporte sólido de 1:1 (no nível -1), 1:2 (ponto central) e 1:3 (nível +1), conforme Barker (2007) e Capriotti et al. (2015). Os volumes de solvente avaliados foram escolhidos de acordo com a literatura (LOZOWICKA et al.,2016; WIANOWSKA e DAWIDOWICZ, 2016; HERTZOG et al., 2015). A quantidade de carvão ativo utilizado na etapa de limpeza foi determinada de acordo com os níveis da literatura, buscando reduzir os interferentes e os custos.

Resultado e discussão

Todos ensaios apresentaram desvio padrão relativo inferior a 20%. Para C18, foi observado que com a diminuição da polaridade dos analitos, houve a redução nas recuperações, provavelmente devido a maior afinidade destes analitos com o suporte sólido, dificultando a eluição (CAO et al., 2015). Com a quitosana foram obtidas recuperações (entre 1 e 87%). Resultados similares foram obtidos por Peng et al. (2016), quando utilizado quitosana de baixa viscosidade na MSPD para extração de fenóis em oliva. Foi possível verificar que a maior quantidade de multiclasses de analitos pôde ser extraída, com recuperações entre 70 e 120% utilizando como suporte sólido a areia, este suporte sólido promoveu a recuperação entre 70 e 120% de 20 analitos, sendo selecionado para as etapas posteriores. Celite é um material alternativo e de baixo custo, porém não se apresentou eficiente para os compostos em estudo. Utilizando alumina, os ensaios apresentaram elevada recuperação (acima de 120%), isto pode ser atribuído a presença de substância interferentes endógenas (VIANA et al., 1996; MENEZES FILHO et al., 2006). As propriedades abrasivas da areia parecem proporcionar uma ruptura mais eficiente do material da planta, quebrando em partículas menores e, desta forma, expondo, de forma mais eficiente, os componentes da planta aos eluentes. Visto que a areia quando utilizada como suporte sólido apresentou recuperações satisfatórias (entre 70-120%,) foi selecionada a areia como suporte sólido na MSPD nas etapas posteriores. Para seleção do solvente foram avaliados solventes de diferentes polaridades para extração, tais como: hexano, acetato de etila, acetona e acetonitrila. O único parâmetro alterado foi o tipo de solvente, mantendo o volume constante (10 mL). Foi observada baixa recuperação para a maioria dos analitos quando utilizado hexano, solvente orgânico mais apolar, assim como o solvente mais polar (acetonitrila), sendo assim solventes de polaridade média como acetato de etila e acetona apresentaram recuperações entre 70 e 120% para um maior número de analitos. Neste trabalho, foi selecionado o acetato de etila que recuperou maior número de analitos de forma eficiente além da sua toxicidade relativamente inferior aos demais (PRAT, 2014, PRAT, 2016). Quando utilizado acetato de etila como solvente na etapa de extração, as recuperações para a maioria dos analitos foi considerada satisfatória, apresentando valores entre 70 e 120%, com desvios inferiores a 20%, desta forma o solvente acetato de etila foi escolhido para extração de agrotóxicos em amostras de couve. Rombaldi et al. (2015) também avaliou o uso de diferentes solventes, como acetato de etila, acetonitrila e metanol na extração de agrotóxicos e produtos de cuidado pessoal em mexilhão, acetato de etila proporcionou recuperações para os agrotóxicos entre 73 e 100%. Para a seleção de sais, a ausência de sal proporcionou recuperações entre 70 e 120% para a maioria dos analitos. As melhores recuperações quando não foi utilizado sal, pode ser explicada pela composição da couve, que é uma matriz complexa, contendo minerais como cálcio, magnésio, manganês, potássio, fósforo, que podem atuar com a mesma função do sal na MSPD. A adição de sal pode reduzir a efetividade da etapa de limpeza, assim co-extrativos mais polares tendem a particionar na fase orgânica. O uso de sulfato de magnésio favoreceu a co- extração de alguns compostos polares da matriz da amostra, como a clorofila (REJCZAK e TUZIMSKI, 2015). A adição de sal como sulfato de sódio pode reduzir as recuperações pelas atrações eletrostáticas entre as moléculas dos analitos e do sal (FERNANDEZ-ALBA e BARCELÓ, 2005). Para continuidade do trabalho foi selecionada a condição sem adição de sal na MSPD para extração de agrotóxicos em couve. A MSPD auxiliada por banho ultrassônico foi o tratamento mais eficiente para extração de agrotóxicos em amostras de couve, apresentando recuperações para a maioria dos analitos entre 70 e 120%. Para agrotóxicos, a energia ultrassônica tem sido utilizada por promover maior rapidez e eficiência de extração durante extração sólido-líquido (RAMOS et al., 2008, ALBERO et al., 2017). A eficiência de cavitação em uma sonda é maior do que um banho de ultrassom porque o sistema de sonda pode introduzir uma intensidade muito maior para uma zona específica. Assim alguns analitos mais ensíveis podem ser degradados acarretando em uma diminuição nas recuperações (RAMOS et al., 2008; SEIDI e YAMINI, 2012). Através da otimização da MSPD foi possível verificar que a variação da quantidade de suporte sólido teve efeito significativo positivo e negativo para a mesma quantidade de analitos, desta forma a quantidade de suporte sólido foi mantida no ponto central, em 1 g, nesta condição a proporção de amostra/suporte sólido foi de 1:2. Esta proporção está de acordo com a sugerida por KRUVE et al.(2008) e utilizada em outros trabalhos, para extração de compostos fenólicos halogenados em frutos do mar e de agrotóxicos em solo (CHEN et al., 2016; LOZOWICKA et al., 2016). A Figura 2 apresenta os efeitos significativos nas recuperações obtidas para MSPD através do planejamento experimental. A quantidade de solvente teve efeito significativo negativo, isto é, quando variadas as quantidades de solvente de 5 até 15 mL, houve redução na recuperação para a maioria dos analitos, sendo fixado no nível no nível -1 (5 mL de solvente). A redução na quantidade de solvente é de grande importância, pois reduz a exposição do analista ao solvente, bem como a geração de resíduos e possui menor diluição da amostra o que proporciona menores limites de quantificação. O maior rendimento de extração observado neste trabalho provavelmente ocorre devido a uma alta afinidade dos analitos com o eluente escolhido (TEIXEIRA et al., 2006). A quantidade de carvão ativo teve influência negativa nas recuperações para a maioria dos analitos, visto que este possui a propriedade de remover também compostos planares (LU et al., 2012). A quantidade de carvão ativo foi fixado no nível -1, que corresponde a 20 mg. Neste trabalho, assim como Cao e colaboradores (2015), foi observado que com o aumento de sorvente a base de carbono, houve aumento na limpeza do extrato. Entretanto as recuperações para a maioria dos compostos diminuiu, devido a adsorção dos analitos.

(p>0,05)

Conclusões

Os resultados mostraram que o método proposto é adequado para a determinação de agrotóxicos em amostras de couve, com as características de ser um método rápido, de baixo custo, e menos tóxico. Foi possível utilizar um suporte sólido alternativo natural, como a areia da praia, na MSPD para determinação de multiclasses de agrotóxicos em uma matriz complexa como a couve, sem perdas na eficiência de extração.

Agradecimentos

Agradecimentos: CNPq, CAPES, Fapergs, Finep, EMATER-RG, Prefeitura Municipal de Rio Grande.

Referências

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