ÁREA
Química Analítica
Autores
Ferreira, F.C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Silva, R.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Gonzaga, F.C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Oliveira, C.P. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA)
RESUMO
O presente trabalho objetivou-se em comparar a análise espectrofotométrica do azul de metileno com um espectrômetro de bancada versus a análise do mesmo por obtenção de imagens digitais. Utilizou-se diferentes concentrações do indicador (0,0063; 0,0125; 0,025; 0,05 e 1%), estas foram fotografadas por um smartphone em condições padrão e avaliadas quanto aos parâmetros de cor RGB pelo aplicativo Color Grab (Parâmetro de cor B) para construção de uma curva padrão por espectrofotometria. As imagens mostraram diferentes tonalidades de azul para o indicador nas diferentes concentrações analisadas, e o método proposto mostrou-se eficiente para identificação deste analito, mas requer melhorias para alcançar melhores limites de detecção e quantificação e ampliação da aplicabilidade.
Palavras Chaves
Imagens Digitais; RBG; Método Espectrofotométric
Introdução
Dentre as técnicas para análise de alimentos estão o uso de métodos gravimétricos, volumétricos, potenciométricos e espectrofotométricos (Instituto Adolfo Lutz, 2008). A realização destas análises em laboratório, em geral, requer equipamentos caros e sofisticados que precisam de mão-de-obra qualificada. Costumam também apresentar procedimentos demorados, trabalhosos, que demandam grandes quantidades de reagentes. Em vista disso, técnicas baseadas em análise de imagens digitais por smartphones vêm sendo avaliadas a fim de serem utilizadas na análise de alguns compostos a fim de ser uma opção em relação a outras técnicas (Fan et al., 2021). Os procedimentos por imagem digital são de baixo custo e mais acessíveis ao público já que podem ser realizados de forma mais simples e rápida, com a ajuda de tecnologia que está à mão de todos, como os Smartphones. Além disso possibilitam a realização das análises in situ o que facilita a aquisição dos dados. O azul de metileno, composto de fórmula C16H18ClN3S (anidro) é um composto de aplicações na área da química, biologia, farmacologia e medicina. Apresenta características de cor interessantes para ser estudado por análises colorimétricas e posterior desenvolvimento das técnicas que utilizam esse corante como base para as respostas analíticas. Tendo em vista estas considerações, o presente trabalho teve como objetivo comparar dados obtidos por uma análise espectrofotométrica aos dados obtidos por uma análise feita por imagens digitais obtidas por smartphone para o composto azul de metileno e comparar quanto aos parâmetros de validação - linearidade, precisão e limite de detecção e quantificação. Desta forma busca contribuir para o desenvolvimento de metodologias empregando imagens digitais obtidas a partir de um smartphone.
Material e métodos
Preparou-se uma solução de azul de metileno padrão na concentração de 1%, posteriormente esta solução foi diluída para as concentrações de 0,0063; 0,0125; 0,025; 0,05 e 1% (v/v). Foram preparadas 3 repetições para cada concentração. Para obtenção da curva de calibração por Espectrofotometria UV- visível foi utilizado um espectrofotômetro UV/VIS. Primeiramente fez-se uma varredura no espectro visível (400 a 800 nm) para solução de azul de metileno a fim de determinar o comprimento de onda de absorção máxima para realização das leituras. O pico de absorção máximo encontrado foi 790 nm. Em seguida as leituras realizadas em duplicata para cada concentração. As soluções do Azul de Metileno foram transferidas para placas de petri, colocadas em uma superfície, onde todas as imagens foram obtidas nas mesmas condições, sem variação de iluminação, distância e ângulo. O padrão de cor escolhido para análise dos dados foi a R, G e B, onde as tonalidades bases são o vermelho (R), verde (G) e azul (B). Foram obtidos 5 pontos para cada concentração, sendo os dados apresentados a média dos 5 pontos obtidos para cada uma das três repetições. Os dados foram utilizados para construção da curva de calibração Valores médios de de intensidade (canal B) x Concentração (%). A fim de comparar os dados obtidos pelas curvas de calibração obtidas em 2 e 4, soluções de concentrações desconhecidas de azul de metileno foram avaliadas espectrofotometricamente e também por análise de cor e em seguida tiveram suas concentrações calculadas utilizando as equações obtidas para os padrões.
Resultado e discussão
A Figura 1 apresenta a variação de cores para as diferentes concentrações de
azul de metileno obtidas pelo aplicativo Color Grab.
Os dados observados mostram que para cada concentração do azul de metileno é
possível observar visualmente uma saturação diferente mostrando tonalidades de
azul mais claro a azul mais escuro, a depender da concentração da solução. Os
valores médios de intensidade dos parâmetros de cor RGB também variam, sendo
estes crescentes para o canal B, que é o indicativo de cor azul.
Em relação aos valores das coordenadas RGB obtidas pelo aplicativo Color Grab.
Os resultados obtidos mostram uma relação quantitativa entre os componentes de
cor e as diferentes concentrações do azul de metileno. O uso do padrão de cor
RGB como resposta analítica está fundamentado no fato de que os valores de RGB
variam proporcionalmente com a cor em uma reação colorimétrica. Este efeito
pode, muitas vezes, estar associado à variação da concentração de uma substância
de interesse e, é baseado neste princípio que as análises utilizando imagens
digitais são empregadas em química quantitativa (Cortez, 2018).
Quanto as curvas padrão obtidas com os parâmetros espectrofotométricos e de cor
(parâmetro B) para as diferentes concentrações do Azul de Metileno.
Os resultados obtidos apresentaram quanto ao parâmetro de linearidade R2 dados
acima de 0,99 (ANVISA, 2017). Esse indica uma correlação diretamente
proporcional para ambos os métodos de análise empregados indicando pouca
dispersão entre os valores e incerteza reduzida comparável entre os mesmos.
As imagens obtidas pelo smartphone para as soluções com diferentes concentrações
bem como as tonalidades definidas pelo aplicativo Color Graf para conversão dos
valores médios de intensidade RGB.
Observa-se uma variação de tonalidade azul para as diferentes soluções indicando
diferença de concentração entre elas. Os resultados obtidos para as
concentrações desconhecidas do Azul de Metileno utilizando as curvas padrões
obtidas pela análise espectrofotométrica e por análise de imagem estão
apresentados na tabela de concentração de azul de metileno para as soluções de
concentração desconhecida obtidas pelo método espectrofotométrico e pelo método
utilizando smartphone.
Observa-se na tabela que as amostras com concentrações maiores de Azul de
Metileno (S1, S2 e S3) apresentaram valores mais coincidentes de concentração,
enquanto que para as amostras com concentração mais baixas (S4, S5 e S6) esses
valores foram mais divergentes sendo encontrados valores negativos para as
amostras de baixa concentração. As análises espectrofotométricas são
fundamentadas pela interação dos compostos com a energia fornecida a ele
seguindo a Lei de Beer; sendo ideal leituras de absorbância entre 0,1 a 1,0 para
que essa lei seja obedecida (Skoog, 2005). Desta forma observa-se que com
exceção da amostra S6 os valores obtidos estão adequados para análise das
concentrações desconhecidas do Azul de Metileno. Já as análises por imagens
digitais ainda estão sob estudo e são influenciadas por vários fatores tais como
tipo de dispositivo usado para obtenção da imagem, ajustes na câmera do
dispositivo, iluminação interna do sistema de captura de imagens, tipo de
aplicativo utilizado para análise dos dados. Estes fatos podem explicar a
divergência dos resultados que podem ser elucidados pelo estudo da precisão,
limites de detecção e quantificação dos métodos.
Quanto ao parâmetro de precisão foram analisadas 9 concentrações encontradas em
baixa, média e alta concentração obtidas com triplicata (Skoog,2005). A partir
destas foi obtido o desvio padrão e o coeficiente de variação (Tabela Parâmetro
de análise de precisão para a análise de Azul de Metileno por espectrofotômetro
e imagens digitais obtidas por smartphone) para os dois métodos de análise
empregados conforme as fórmulas aplicadas para determinação do desvio padrão (a)
e do coeficiente de variação.
O desvio padrão e o coeficiente de variação indicam quanto um conjunto de dados
é uniforme. Entre os métodos utilizados a análise por espectrofotometria
mostrou-se mais precisa representada por número de desvio padrão e coeficiente
de variação mais próximos de 0.
Para determinação dos limites de quantificação (LQ) e detecção (LQ) para os
métodos empregados utilizou-se os parâmetros da curva analítica com o cálculo do
desvio a partir do desvio padrão residual da linha de regressão (ANVISA,2017)
(As fórmulas matemáticas utilizadas para a determinar os limites dos sistemas
analíticos.). Os dados são mostrados na tabela de limites de quantificação (LQ)
e detecção (LQ) para os métodos empregados para a análise de Azul de Metileno.
Os dados indicam que sobre as condições de operação dos métodos de detecção e
quantificação o método por imagem digital apresentou menores valores para esses
parâmetros indicando redução da sensibilidade do método comparado com a análise
do Azul de Metileno por espectrofotometria.
Conclusões
A análise das imagens digitais obtidas para as soluções de Azul de Metileno permitiu verificar diferentes tonalidades de azul, variando de escuro ao claro, indicando as diferentes concentrações do composto. O método por estudo de imagens mostrou-se adequado para para a avaliação do Azul de Metileno nas soluções com concentrações desconhecidas porém com menor sensibilidade do que o método por espectrofotometria. O método proposto mostrou-se eficiente para identificação deste analito, mas requer melhorias para alcançar melhores limites de detecção e quantificação e ampliação da aplicabilidade para condições que requerem maior sensibilidade dos métodos.
Agradecimentos
Ao Grupo de Pesquisa em Inovação Química (GPEIQ) e a Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB).
Referências
ANVISA - AGÊNCIA NACIONAL DE VIGIL NCIA SANITÁRIA. Diretoria Colegiada. Resolução RDC nº 166, de 24 de julho de 2017.
CORTEZ, Á. V. Determinação de cloreto em água por imagens digitais (2018). Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Amazonas, Itacoatiara. 53f.
FAN, Y., LI, J., Guo, Y., XIE, L., ZHANG G. (2021). Digital image colorimetry on smartphone for chemical analysis. A review. Measurement, v.171, p.108829.
INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. Métodos Físico-químicos para Análises de Alimentos. 4ª ed. (1ª Edição digital), 2008. 1020 p.
SKOOG & WEST & HOLLER et al. Fundamentos de Química Analítica. 1 ed. Cengage learning, 2005.
