estratégias analíticas para determinação de arsênio e selênio em amostras de alimentos ...

112 Pages·2014·1.79 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

ESTRATÉGIAS ANALÍTICAS PARA DETERMINAÇÃO
DE ARSÊNIO E SELÊNIO EM AMOSTRAS DE
ALIMENTOS EMPREGANDO A ESPECTROMETRIA DE
FLUORÊSCENCIA ATÔMICA COM GERAÇÃO DE
HIDRETOS

DANNUZA DIAS CAVALCANTE

Salvador
ABRIL DE 2014
DANNUZA DIAS CAVALCANTE

ESTRATÉGIAS ANALÍTICAS PARA DETERMINAÇÃO
DE ARSÊNIO E SELÊNIO EM AMOSTRAS DE
ALIMENTOS UTILIZANDO A ESPECTROMETRIA DE
FLUORÊSCENCIA ATÔMICA COM GERAÇÃO DE
HIDRETOS – HG AFS

Tese submetida ao Colegiado de Pós-Graduação em
Química da Universidade Federal da Bahia como parte
dos requisitos para obtenção do título de Doutor em
Química (Química Analítica).

Orientador: Prof. Dr. Walter Nei Lopes dos Santos

Salvador
Abril de 2014
Este trabalho é dedicado em primeiro lugar a Deus, que esteve sempre me guiando durante essa jornada,
me dando forças quando eu achava que não tinha mais e me mostrando que posso todas as coisas
nAquele que me fortalece. A Ele toda honra, toda gloria e toda gratidão!!!

Aos meus amados Pais (Jesus e Dionei) pela dedicação, amor, e por jamais medirem esforços, ajudando-
me na concretização dessa etapa da minha vida. Não tenho palavras para agradecer tanto amor e
dedicação.

A meu esposo Thiago pelo amor, apoio e paciência e a minha filha Eloah, razão de minha felicidade.
Te amo muito filha!!!!
AGRADECIMENTOS

A todos meus familiares, em especial a meus irmãos (Layane e Danilo) pelo incentivo.
Ao professor Dr. Walter Nei Lopes dos Santos pela orientação, confiança, liberdade,
incentivo e amizade. E por ter sido sempre mais que um orientador. Muito obrigada!!!
Ao professor Dr. Sergio Luís Costa Ferreira, pelas boas contribuições no decorrer
desses quatro anos.
A professora Drª Maria das Graças Korn e sua aluna Isa pela ajuda nas digestões no
forno de micro ondas.
A professora e amiga Drª Danielle Muniz pela ajuda em vários momentos desse
trabalho.
A amiga Luciana Bittencourt pelas coletas no arrozal e por tantos outros auxílios.
Ao professor e amigo Dr. Samuel Marques Macêdo, por me passar todo seu
conhecimento e experiência sobre a geração de hidretos.
Aos colegas do Grupo de Pesquisa e Desenvolvimento em Química Analítica
(GPDQA): Gerfersom, Eduardo, Luciana, Celeste, Daniel, Meire, Bruna, Leonardo,
Mauricio e Paula.
Aos alunos de Iniciação científica que me ajudaram nesse trabalho: Jéssica, Paula e
Leonardo.
Ao programa de pós-graduação em química da UFBA, pela oportunidade de realizar
esse trabalho e seus professores e funcionários;
Ao programa de Pós-graduação em Química Aplicada da Universidade do Estado da
Bahia e todos os seus Discentes e funcionários.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela
concessão da bolsa de estudo.
A todos meus amigos, por compartilhar todos os momentos, difíceis e felizes;
A todas as pessoas que contribuíram direta ou indiretamente para a realização deste
trabalho
RESUMO
Neste trabalho que está no âmbito do PRONEX, foram desenvolvidas estratégias
analíticas para a determinação de arsênio e selênio em amostras de alimentos por HG
AFS. Foram realizados três trabalhos distintos. O primeiro consistiu no emprego da
amostragem em suspenção para determinação de arsênio em amostras de arroz.
Procedimentos de amostragem de suspensão foram avaliados para determinação de
As por geração de hidreto acoplado a AFS, usando HNO e sonicação por 30 min. As
3
amostras foram preparadas com KI em ácido ascórbico e com HCl 6 mol L-1, para
determinação As total. A exatidão foi confirmada por análise do material de referência
certificado NIES SRM 10b de farinha de arroz, a precisão foi confirma com valores de
RSD abaixo de 5,9 % e limites de detecção e quantificação de 0,91 e 3,04 ng L-1,
respectivamente. Este método foi utilizado para determinar o teor de arsênio em 24
amostras de arroz que foram adquiridas em supermercados da cidade de Salvador,
Bahia, Brasil. O conteúdo de arsênio nos três tipos de arroz (branco, parbolizado e
integral) variou de 0,12 a 0,47 µg g-1. O segundo trabalho foi o desenvolvimento de
método analítico para determinação de selênio em ovos. Três tipos de ovos foram
adquiridos (codorna, galinha e pata) em feiras e supermercados de Salvador. A
digestão foi realizada mediante adição de HNO H O 30% v v-1 e HCl 6 mol L-1,
3, 2 2
utilizando o bloco digestor com dedo frio. As condições para a pré-redução e geração
do hidreto de selênio foram otimizadas empregando o planejamento fatorial e a matriz
de Doehlert. As condições ótimas foram: concentração de HCL 5,3 mol L-1,
concentração do borohidreto de sódio 2,6 % (m/v), volume de KBr 10% 1,0 mL e
tempo de pré-redução de 30 min. O método apresentou limites de detecção e
quantificação de 0,22 e 0,77 ng L-1, respectivamente. O RSD ficou abaixo de 4,7 %
demonstrando boa repetibilidade. A exatidão foi comprovada através da análise do
CRM de tecido de ostra e também através de comparação com resultados obtidos em
análise no ICP-MS. O método foi aplicado em quatro diferentes grupos de amostras,
na clara e na gema separadas e na mistura dos dois, sendo que as concentrações
mínimas e máximas foram de 0,35 ± 0,01 a 0,88 ± 0,03 µg g-1. O terceiro trabalho foi o
desenvolvimento de método para determinação de arsênio em atum e sardinha
enlatados. As amostras foram submetidas a 3 procedimentos de preparo de amostra
(bloco digestor, forno de micro-ondas e forno mufla). As condições para a pré-redução
e geração do hidreto de arsênio foram otimizadas empregando o planejamento fatorial
e a matrix de Doehlert e as condições encontradas foram: tempo de pré-redução de 21
min, volume de pré-redutor KI 10 % (m v-1) em ácido ascórbico 2% (m v-1) de 1,0 mL,
concentração de HCl 4,7 mol L-1 e concentração de NaBH de 2% (m v-1). O método
4
mostrou-se preciso, com valores de RSD abaixo de 7,0 %. Um material de referência
certificado de tecido de ostra (NIST SRM 1566b) foi analisado para avaliar a exatidão
do método. O material foi submetido a três procedimentos de digestão. Através da
análise dos resultados pode-se observar que o valor obtido no forno de micro-ondas e
no bloco digestor foi cerca de metade do valor certificado, pois a arsenobetaina só é
convertida a arsênio inorgânico a temperaturas acima de 300 º C. O método foi
aplicado para 20 amostras de atum e sardinha enlatados e os valores de concentração
variaram de: 0,63 ± 0,10 a 3,28 ± 0,20 µg g-1.
Palavras Chave: Arsênio, selênio, arroz, ovos, pescados enlatados, HG AFS.
ABSTRACT

In this work is under PRONEX, strategies for analytical determination of arsenic and
selenium in food samples by HG AFS were developed. Three diferent studies were
conducted. The first one consisted in the use of sampling in suspension for
determination of arsenic in rice procedures were evaluated to As by hydride generation
coupled to AFS using HNO and sonication for 30 min. The samples were prepared
3
with KI in ascorbic acid and 6 mol L-1 HCl to determine total As. The accuracy was
confirmed by analysis of certified reference material NIES SRM 10b rice flour, precision
was confirmed with% RSD values lower than 5.9% and limits of detection and
quantification of 0.91 and 3.04 ng L -1, respectively. This method was used to
determine the content of arsenic in 24 rice samples purchased at supermarkets in the
city of Salvador, Bahia, Brazil. The content of arsenic in the three types of rice (white,
parboiled and integral) ranged from 0.12 to 0.47 µg g-1. In the second study we
developed a method for determination of selenium in eggs. Three types of eggs were
purchased (quail, chicken and paw) at fairs and supermarkets of Salvador. The
digestion was performed by adding HNO 30% H O (v v-1), 6 mol L-1 HCI and, using
3, 2 2
the block digester cold finger. The conditions for the pre-reduction and hydride
generation of selenium were optimized using factorial design and Doehlert matrix, the
optimal conditions were: HCl concentration of 5.3 mol L-1, the 2.6% (w v-1) sodium
borohydride concentration, 1.0 mL volume of 10% (w v-1) KBr and pre-reduction time
30 min. The method has limits of detection and quantification of 0.22 and 0.77 ng L -1,
respectively. The% RSD was below 4.7 showing good repeatability. The accuracy was
confirmed by analysis of CRM oyster tissue and also by comparison with results
obtained for analysis by ICP-MS. The method was applied to four different groups of
samples, in clear and separate yolk and mix of the two, the minimum and maximum
concentrations were 0.35 ± 0.01 to 0.88 ± 0.03 mg g-1. The third work was the
development of a method for determination of arsenic in canned tuna and sardines.
The samples were subjected to three procedures for sample preparation (digestion
block, microwave and oven muffle). The conditions for the pre-reduction and hydride
generation of arsenic were optimized using factorial design matrix and Doehlert, the
conditions were: pre-reduction time of 21 min, volume of 1.0 mL of 10% KI (w v-1) (pre-
reducing) in 2% ascorbic acid, HCl concentration of 4.7 mol L-1 and NaBH - in 2% (v m-
4
1). The method was precise, with RSD values below 7.0%. A certified reference
material of oyster tissue (NIST SRM 1566b) was analyzed to assess the accuracy of
the method. The material was subjected to the three digestion procedure. From the
analysis of the results it can be seen that the value obtained in the microwave oven
and the digester block was about half the value of the certificate, as the only
arsenobetaine is converted to inorganic arsenic at temperatures above 300 °C. The
method was applied to 20 samples of canned tuna and sardines and concentration
values ranged from 0.63 ± 0.10 to 3.28 ± 0.20 mg g-1.

Key-words: Arsenic, selenium, rice, eggs, canned fish, HG AFS
LISTA DE TABELAS

Páginas

Tabela 1: Algumas formas orgânicas e inorgânicas de arsênio 21
Tabela 2: Principais formas químicas do selênio 22
Tabela 3: Limites máximos de arsênio em alimentos definidos pela 25
ANVISA
Tabela 4: Ingestão diária recomendada de selênio – ANVISA 26
Tabela 5- Matriz de Doehlert para duas variáveis (A e B) com um 48
ponto central
Tabela 6: Parâmetros operacionais do HG AFS empregados na 54
determinação do arsênio
Tabela 7: Seleção do extrator/solvente para preparação das 58
suspensões das amostras de arroz
Tabela 8: Comparação entre amostragem em suspensão e 58
extração das amostras de arroz para quantificação de arsênio
Tabela 9: Comparação entre a amostragem em suspenção e 60
digestão ácida para determinação de arsênio nas amostras de arroz
Tabela 10: Determinação de As total em amostras de arroz 61
utilizando a amostragem em suspensão
Tabela 11: Parâmetros operacionais do HG AFS para determinação 66
de Selênio
Tabela 12: Parâmetros operacionais do ICP-MS para determinação 67
de Selênio
Tabela 13: Planejamento fatorial dois níveis completo - otimização 72
do processo de geração do hidreto de selênio.
Tabela 14: Matrix Doehlert para otimização da geração de hidreto 74
de selênio.
Tabela 15: Análise da variância (ANOVA) para os dados referentes 75
á Tabela 14.
Tabela 16: Resultados para determinação de Se no CRM de tecido 77
de ostra empregando o método proposto (mg kg-1, n=3).
Tabela 17: Concentração de Se nas amostras de ovos por HG AFS 78
e ICP-MS
Tabela 18. Programa de aquecimento em forno de micro-ondas 86
com cavidade
Tabela 19: Planejamento fatorial dois níveis completo - otimização 89
do processo de geração do hidreto de arsênio.
Tabela 20: Matrix Doehlert para otimização da geração do hidreto 91
de arsênio
Tabela 21: Análise da variância (ANOVA) para os dados referentes 92
á Tabela 20
Tabela 22: Resultados para determinação de As no CRM de tecido 94
de ostra utilizando os dois métodos de preparo de amostra.
Tabela 23: Concentração de arsênio em sardinha e atum enlatados, 96
após digestão em bloco digestor com dedo frio e em forno de micro-
ondas com cavidade.
LISTA DE FIGURAS

Páginas

Figura 1: Representação esquemática do AFS 37
Figura 2: Diagrama esquemático. a) dedo frio, b) tudo de digestão e 44
c) dedo frio acoplado ao tubo de digestão.
Figura 3: Distribuição dos pontos experimentais da matriz Doehlert 47
representado por um hexágono regular com as coordenadas
normalizadas, para otimização de duas variáveis.
Figura 4: Porcentagem de extração do arsênio no arroz em função 57
do tempo de sonicação.
Figura 5: Gráfico de pareto da otimização da geração de hidreto de 73
selênio
Figura 6: Superfície de resposta da otimização de hidreto de selênio. 75
Figura 7: Gráfico dos valores preditos X valores observados para 76
geração do hidreto de selênio
Figura 7: Gráfico de pareto da otimização da geração de hidreto de 90
arsênio
Figura 8: Superfície de resposta para otimização da geração de 92
hidreto do arsênio
Figura 9: Gráfico dos valores preditos X valores observados para 93
otimização da geração de hidreto do arsênio
LISTA DE SIGLAS e ABREVIAÇÕES

ANVISA: Agência Nacional de vigilância sanitária
WHO: World Health Organization
EU:União Europeia ( do ingles: European Union)
US EPA: Agência proteção ambiental dos Estados Unidos ( do inglês: United States
Environmental Protection Agency)
IDR: Ingestão Diária Recomendada
MMAA: ácido monometilarsônico
DMAA: ácido dimetilarsônico
AsB: arsenobetaína
AsC: arsenocolina
SeCys: Selenocisteína
SeMet: Selenometionina
SeCM: Selenometilcisteína
CONAMA: Conselho Nacional do Meio Ambiente
HG AFS: Espectrometria de Fluorescência atômica com geração de hidretos (do
inglês: Hydride generation atomic fluorescence spectrometry)
HG AAS: Espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (do inglês:
Hydride generation atomic absorption spectrometry)
FAAS: Espectrometria de absorção atômica com chama (do inglês: Flame atomic
absorption spectrometry)
AES: Espectrometria de emissão atômica
ICP OES: Espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado
(do inglês: Inductively coupled plasma optical emission spectrometry.)
CV AFS: Espectrometria de fluorescência atômica com vapor frio (do inglês: atomic
fluorescence spectrometry