ÁREA
Química Analítica
Autores
Macedo, J.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; Santos Junior, J.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; Santos, I.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; Sussuchi, E.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE)
RESUMO
A cafeína e nicotina são contaminantes emergentes e estão entre as substâncias mais consumidas no mundo, desta forma seu monitoramento é de fundamental importância. Neste trabalho, um eletrólito alternativo foi utilizado para o desenvolvimento de um método eletroquímico para quantificação de CAF e NIC simultaneamente empregando voltametria de pulso diferencial e o eletrodo comercial. O sistema foi caracterizado eletroquimicamente e os parâmetros otimizados para as melhores condições. A curva de calibração obtida simultaneamente para CAF e NIC apresentou, respectivamente, LD de 1,53 e 16,20 μmol L-1 e LQ de 5 e 54,01 μmol L-1. O eletrólito alternativo mostrou boa relação sinal-ruido e ser eficiente para esta finalidade, além de baixo-custo e rápida preparação.
Palavras Chaves
Liquido iônico prótico; Contaminantes emergentes; Detecção simultânea
Introdução
A cafeína (CAF) e a nicotina (NIC) são alcaloides associados a sensação de prazer e alegria por estimular o aumento na produção do hormônio dopamina e são duas substâncias mais consumidas no mundo [1, 2]. Presentes em diversos produtos à disposição da população que, em geral, tem seus descartes inadequados. Associado ao alto consumo de produtos contendo estas substâncias, a contaminação emergente do meio ambiente e o risco a saúde humana é uma preocupação [3]. Além disso, a CAF e NIC são listadas como possíveis fatores químicos de risco para a síndrome de morte súbita infantil (SIDS) [4]. Neste trabalho, um eletrólito alternativo foi utilizado para o desenvolvimento de um método eletroquímico para quantificação de CAF e NIC simultaneamente, com intuito de promover o monitoramento destes estimulantes no meio ambiente, Empregando o eletrodo de carbono vítreo comercial (EGC) como eletrodo de trabalho e o líquido iônico prótico acetato de 2-hidroxietilamônio (2HEAA) como eletrólito, em um sistema de três eletrodos (Ag/AgCl – auxiliar e fio de platina – contra eletrodo) os parâmetros foram otimizados e curvas analíticas obtidas simultaneamente.
Material e métodos
O comportamento eletroquímico do sistema foi investigado por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), realizados na presença de 1,0 mmol L-1 dos íons de ferro(II) e (III), utilizando KCl 1,0 mol L-1 como eletrólito padrão em comparação com o 2HEAA 0,05 mol L-1. Para o desenvolvimento do método, a voltametria de pulso diferencial foi empregada. Os estudos para otimização dos parâmetros envolveram a concentração do eletrólito (2HEAA), pH do meio, tempo de pré-concentração, além dos parâmetros da técnica (amplitude do pulso, tempo do pulso e velocidade de varredura). A validação do método está em andamento, as curvas analíticas foram obtidas na faixa de concentração de 5,0 a 56,0 μmol L-1 para Cafeína e de 11,0 a 419,0 μmol L-1 para a nicotina. A partir da regressão linear foram obtidos os valores de sensibilidade da curva e os valores de limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) determinados pelas equações LD = 3(DPa/IC) e LQ = 10(DPa/IC), onde DPa é o ruído de linha de base e IC é a inclinação da curva de calibração.
Resultado e discussão
A caracterização eletroquímica evidência que a corrente de pico anódico (ipa) e
a corrente de pico catódico (ipc) variam linearmente (R2 entre 0,9984 e 0,9993)
com a raiz quadrada da velocidade de varredura para o eletrólito alternativo
(2HEAA), para o KCl a correlação linear foi de 0,9999 para o par redox (Figura
1a). A área eletroativa do EGC foi calculada a partir da equação de Randles-
Sevcik, obtendo média 11,3 mm em KCl e 10,3 mm em 2HEAA, superior a área
geométrica do EGC (3,0 mm). A partir da variação do potencial de pico (ΔEp ± 100
mV) e da razão ipa/ipc = 1,0, os sistemas caracterizam-se como reversível
controlado por difusão para KCl e 2HEAA. A resistência a transferência de carga
foi investigada por EIS (Figura 1b), que mostrou resistência de sete vezes menor
para o 2HEAA (312 Ω) em relação ao KCl (2,1 kΩ). Os parâmetros para o
desenvolvimento do método são apresentados na Tabela 1 (Figura 2), apresentando
aumento na intensidade de corrente de pico da NIC em cerca de 2,5 vezes e um
sutil aumento para a CAF. Vale ressaltar que o aumento na detectabilidade dos
analitos está associada a modificação do eletrodo, portanto não era esperado uma
intensificação do sinal eletroquímico. Ainda assim, o 2HEAA mostrou-se ser um
eletrólito alternativo com vantagens no tempo de preparo, baixo custo e boa
relação sinal-ruído para EGC. Desta forma, foi obtido curva analítica simultânea
no intervalo de resposta linear entre 5,0 a 36,0 μmol L-1 (R2 = 0,9933) para a
cafeína e 22,1 a 419,0 μmol L-1 (R2 = 0,9953) para a nicotina (Figura 2), com
limite de detecção de 1,53 μmol L-1, 16,20 μmol L-1 e de quantificação de 5,11
μmol L-1, 54,01 μmol L-1, respectivamente, para a cafeína e nicotina.
Caracterização eletroquímica do sistema 2 HEAA em \r\ncomparação com KCl na presença de Fe2+/3+
Dados referentes a otimização dos parâmetros da VPD \r\ne curva de calibração para CAF e NIC.
Conclusões
Em comparação com outros trabalhos relatados utilizando eletrodos modificados, o sistema otimizado para o EGC em 2HEAA mostrou-se ser eficiente e de baixo-custo para quantificação dos analitos investigados em diferentes matrizes.
Agradecimentos
Agradecemos à CNPq, CAPES e FAPITEC pelo apoio financeiro, ao SEnM/LCNT/UFS e ao NUPEG/PETROBRAS/UFS pela infraestrutura, ao CLQM/UFS e NEREES/SergipeTec pelo apoio e equipamentos para as devidas caracterizações.
Referências
Geto, A., Brett, C.M.A. Electrochemical Sensor for Caffeine in Coffee and Beverages Using a Naphthalene Sulfonic Acid Polymer Film–Based Modified Electrode. Food Anal. Methods 14, 2386–2394 (2021). https://doi.org/10.1007/s12161-021-02078-1
Mehmeti, E.; Kilic, T.; Laur, C.; Carrara, S. Electrochemical determination of nicotine in smokers’ sweat. Microchemical Journal, 158, 2020, 105155. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105155.
Reddy, S. Lokeswara, C. Arul, Liu Zhaoqi, N. Lavanya, C. Sekar. A novel electrochemical sensor based on Fe-doped MgNi2O3 nanoparticles for simultaneous determination of dopamine, uric acid, nicotine and caffeine over very wide linear ranges, Journal of Electroanalytical Chemistry, 878, 2020, 114648. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.114648.
Sudhan, N.; Lavanya, N.; Leonardi, S.G.; Neri, G.; Sekar, C. Monitoring of Chemical Risk Factors for Sudden Infant Death Syndrome (SIDS) by Hydroxyapatite-Graphene-MWCNT Composite-Based Sensors. Sensors 2019, 19, 3437. https://doi.org/10.3390/s19153437
