VALIDAÇÃO DE MÉTODO ANALÍTICO DE EXTRAÇÃO POR PONTO NUVEM DO CORANTE CARMIM POR DETERMINAÇÃO ESPECTROFOTOMÉTRICA.

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Analítica

Autores

Cardoso, A.L.S. (UFJ) ; Rezende, H.C. (UFJ)

Resumo

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma validação do método analítico de determinação do corante carmim utilizando a extração por ponto nuvem empregando a técnica de espectrometria UV-Vis e o surfactante Triton X-100. As variáveis pH e concentração de Triton X-100 (%m/v) foram otimizadas através da metodologia de planejamento composto central e pela superfície de resposta. Com a superfície de resposta, foi possível determinar os valores críticos, onde para as melhores condições de trabalho é com pH de 5,3 e concentração de Triton X-100 de 1,24%. A partir das condições otimizadas foram obtidos uma boa resposta de precisão e linearidade (R² 0,99) em ambas as curvas, limite de detecção e quantificação foram de 0,15 e 0,51 mg L-1 respectivamente, e um fator de pré-concentração de 3,5.

Palavras chaves

Carmim; extração por ponto nuvem; UV-VIS

Introdução

Os corantes são amplamente empregados na indústria química (tais como farmacêutica, alimentícia, têxtil, entre outras) com o objetivo de pigmentação, dando cor e tornando os produtos mais atrativos. (SPELLMEIER & STÜLP, 2009). Apresentam várias vantagens, tais como: alta estabilidade (calor, oxigênio, luz, pH), baixo custo de produção, impossibilita contaminação de microrganismos, uniformidade da cor, entre outros. (CONSTANT; STRINGHETA; SANDI, 2002). Porém, a utilização destes corantes artificiais na indústria alimentícia tem causado preocupação, que, apesar de deixarem os alimentos “mais atrativos”, podem causar danos à saúde humana. (CONSTANT; STRINGHETA; SANDI, 2002). Diante do exposto, torna-se essencial o desenvolvendo de técnicas para o tratamento desses efluentes carregados de corantes tóxicos à saúde e ao meio ambiente. A extração em ponto nuvem é técnica que se baseia no fenômeno em que uma solução de surfactantes possui em formar micelas, em soluções aquosas ou orgânicas, a partir de uma determinada concentração, conhecida como concentração micelar crítica (CMC). Devido a esse fenômeno as micelas têm sido aplicadas para o desenvolvimento de métodos de extração/pré- concentração de espécies orgânicas e inorgânicas. (BEZERRA; FERREIRA, 2006). Dentre os corantes naturais, o carmim é um dos corantes mais utilizando no mundo, devido a sua versatilidade e estabilidade a luz, calor e condições oxidativas (HAMERSKI; REZENDE; SILVA, 2013). Tem sido empregado na fabricação de doces e salgados, além de bebidas alcoólicas e laticínios. Este trabalho objetivou o desenvolvimento de um método analítico simples e sensível para determinação do corante Carmim, utilizando estratégias estatísticas para diminuir o custo, o consumo reagentes e gerações de resíduos.

Material e métodos

Para avaliar a melhor condição a ser empregada na pré-concentração do corante carmim, um planejamento composto central (CCD) para duas variáveis foi realizado, como metodologia de análise de superfície de resposta. Foram avaliadas as variáveis pH nos valores de 6,41, 3,59, 4,0, 5,0 e 6,0 e concentração do surfactante Triton X-100 Dinâmica (São Paulo, São Paulo, Brasil) nos valores de 3,41, 0,59, 1,0, 2,0 e 3,0 % (m/v), correspondendo aos valores dos pontos axiais, nível alto, ponto central e nível baixo, respectivamente. Para a preparação dos tampões em diferentes pH, foram utilizados os reagentes: hidróxido de sódio Dinâmica, acetato de sódio Êxodo (Hortolândia, São Paulo, Brasil), ácido acético Synth (São Paulo, São Paulo, Brasil), fosfato monopotássico Isofar (Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil). A concentração final da solução de Carmim Sigma- Aldrich (‎Saint Louis, Missouri‎, United States) foi mantida em 20 mg L-1. Para a extração por ponto nuvem, utilizaram-se tubos de centrifugas de 15,0 mL, onde seu volume final após a adição de todos reagentes foi de 10,0 mL. Adicionou-se a solução de Carmim, seguindo-se do ajuste de pH e pela adição do surfactante Triton X-100. As amostras foram expostas ao banho termostático em 55 ºC por 20 minutos para a formação das micelas. Posteriormente, foi utilizado uma centrífuga Macro EV 025 Simplex EVLAB (Londrina, Paraná, Brasil) a 3660 rpm (rotação por minuto) por 15 minutos para a separação das fases. A fase aquosa foi retirada, e a fase rica foi diluída com 500 µL de água, com o intuito de diminuir sua viscosidade e facilitar a introdução na cubeta. As medidas espectrofotométricas foram realizadas em um espectrômetro Femto 600S (São Paulo, São Paulo, Brasil) usando 1 cm de células de vidro e comprimento de onda de 520 nm. Os resultados obtidos foram tratados utilizando análise de variâncias (ANOVA), do programa Statistica 10.0 StatSoft (Hamburg, Germany) e o OriginPro 8 OriginLab Corporation (Northampton, Massachusetts, United States). Figuras de mérito do método foram determinadas utilizando as condições otimizadas, como linearidade, precisão (desvio padrão relativo %), limite de detecção (LD) e limite de quantificação (LQ), calculado através 3 vezes e 10 vezes o desvio padrão das leituras do branco dividido pelo coeficiente angular da equação linear da curva de calibração, respectivamente; e o fator de enriquecimento, calculado pela razão entre os coeficientes angulares das curvas com e sem pré-concentração). Para essas determinações foram construídas duas curvas analíticas de calibração do corante carmim: uma sem pré-concentração por ponto nuvem na faixa de 0 – 50,0 mg L-1 e uma com pré-concentração por ponto nuvem na faixa de 0,5 – 5,0 mg L-1.

Resultado e discussão

A partir do resultado do planejamento composto central obteve-se a superfície de resposta (Figura 1), onde apresentou um máximo de resposta, com valores críticos de 5,3 para o pH e de 1,24% m/v para concentração de Triton X-100, referentes as melhores condições de trabalho. Para avaliar a eficiência do método, compararam-se as curvas de calibração antes de depois do procedimento de extração e pré-concentração do corante carmim (Figura 2), apresentando boa linearidade em ambas as curvas (coeficiente de correlação maior que 0,99), houve um aumento da sensibilidade, indicado pelo fator de pré-concentração de 3,5. Apresentou uma precisão de 0,62 % para 1,0 mg L-1 (n= 10), obteve-se um limite de detecção e quantificação de 0,15 mg L-1 e 0,51 mg L-1, respectivamente.

Curva de calibração com Carmim obtida: (A) sem o procedimento de extração por ponto nuvem e (B) com o procedimento de extração por ponto nuvem.


Superfície de resposta obtida pelo planejamento composto central: pH x Triton X-110 x Absorbância, mantendo constante a temperatura em 55 ºC

Conclusões

A metodologia de validação do método de pré-concentração e extração por ponto nuvem do corante Carmim por detecção espectrofotométrica se apresentou como uma técnica simples, de baixo custo, que minimiza a utilização de solventes orgânicos e reduz o consumo de reagentes e amostras. A utilização de ferramentas quimiométricas foram importantes para otimização do método, uma vez que forneceu informações essenciais sobre a ação de cada variável no processo de extração.

Agradecimentos

UFJ

Referências

SPELLMEIER, J. G; STÜLP, S. Avaliação da degradação e toxicidade dos corantes alimentícios eritrosina e carmim de cochonilha através de processo fotoquímico. Acta Ambiental Catarinense, Volume 6, 1/2, 2015, p. 65-83. Disponível em: https://bell.unochapeco.edu.br/revistas/index.php/acta/article/view/431 Acessado 21 Mar. 19.
CONSTANT, P. B. L; STRINGUETA, P. C; SANDI, D. Corantes Alimentícios. Universidade Federal de Viçosa, MG. Disponível em: https://revistas.ufpr.br/alimentos/article/viewFile/1248/1048 Acessado 22 Mar. 19.
BEZERRA, M.A; FERREIRA, S.L.C. Extração em ponto nuvem: princípios e aplicações em química analítica. Vitória da Conquista. Ed. UESB, 2006.
HAMERSKI, L.; REZENDE, M. J. C.; SILVA, B. V. Usando as Cores da Natureza para Atender aos Desejos do Consumidor: Substâncias Naturais como Corantes na Indústria Alimentícia. Rev. Virtual Quim., 2013, 5 (3), 394-420. Data de publicação na Web: 21 de abril de 2013. Acessado em 22 Mar. 19.