Procedimentos analíticos baseados em imagens digitais e microextração líquido-líquido para a determinação de flavonóis em frutas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martins, Luis Claudio
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64135/tde-31102023-102225/
Resumo: Os flavonoides são metabólitos secundários encontrados em plantas, responsáveis por sua defesa e sinalização sob condições de estresse. Os flavonóis são uma das classes mais representativas, devido às propriedades antioxidantes e benefícios à saúde, sendo amplamente encontrados em frutas e vegetais. Berries são fontes de compostos bioativos, dentre eles antocianinas, flavonóis e ácidos fenólicos. Procedimentos analíticos para a quantificação destas espécies geralmente exploram a espectrofotometria de absorção molecular no UV-vis, após a formação de complexos com Al(III) (flavonoides totais) ou a quantificação individual por cromatografia líquida acoplada a detectores espectrofotométricos ou espectrômetros de massa. Embora usuais, procedimentos espectrofotométricos carecem de seletividade, enquanto os cromatográficos demandam de equipamentos de alto custo e consomem elevadas quantidades de solventes orgânicos. Visando alternativas mais acessíveis, práticas, seletivas e baseadas na química verde, a presente dissertação apresenta o desenvolvimento de dois métodos analíticos para a determinação de flavonóis totais em berries (amora-preta, framboesa, mirtilo e morango) baseados em microextração por efeito salting-out (SALLME) e fotometria por imagens digitais. O método I baseou-se na extração dos flavonóis com acetonitrila, com simultânea separação de espécies mais polares (e.g. antocianinas) e posterior microextração em fase aquosa dos complexos formados com Al(III) para a separação de espécies menos polares. O método II consistiu na extração com etanol e posterior SALLME dos flavonóis com acetato de etila para a separação das antocianinas. Em ambos os procedimentos foi utilizada a câmera de um smartphone e software/aplicativos de acesso livre para a aquisição e conversão das imagens digitais no sistema RGB. As medidas foram baseadas na intensidade da radiação refletida medida no canal B, que corresponde à cor complementar do produto de medida. Para o método I, o método de calibração por adição de padrão foi aplicado para contornar efeito de matriz, sendo que respostas lineares foram obtidas de 1,7 a 10,0 mg L 1 equivalente em quercetina (EQ). O coeficiente de variação (CV, n = 10) e o limite de detecção (LOD, 95% de confiança) foram estimados em 3,1% e 0,5 mg L1 EQ. O procedimento requer apenas 105 g de Al(III), 14,6 mg NaCl e 1,2 mL acetonitrila e gera ca. 1,5 mL de resíduo por determinação. No método II, as recuperações de quercetina (1,0 a 2,0 mg L 1) variaram de 90±3% a 125±2%. Resposta linear foi obtida de 0,3 a 5,0 mg L1 EQ, com CV (n = 10) de 3,9% e LOD de 0,1 mg L1 EQ. Neste procedimento, foram consumidos 70 g de Al(III), 142 mg de Na2SO4, 9,2 L de HCl e 2 mL de acetato de etila por determinação, gerando ca. 15 mL de resíduo, composto por água e etanol. Os resultados obtidos pelos procedimentos propostos foram concordantes ao nível de 95% de confiança com o procedimento espectrofotométrico de referência. As propostas apresentam-se como alternativas eficientes, de baixo custo e ambientalmente amigáveis para a determinação de flavonóis em berries. 1 MARTINS, L. C.; SOARES, S.; ROCHA, F. R. P. Digital-image photometry and salting-out assisted liquid-liquid microextraction for determination of flavonols in berries. J. Food Compost. Anal., v. 123, p. 105515, 2023. 2 MARTINS, L. C.; SOARES, S.; ROCHA, F. R. P. Digital-image eco-friendly spot test with liquid-liquid microextraction for selective determination of flavonols in berries. Microchem. J., v. 193, p. 109207, 2023
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Procedimentos analíticos para a quantificação destas espécies geralmente exploram a espectrofotometria de absorção molecular no UV-vis, após a formação de complexos com Al(III) (flavonoides totais) ou a quantificação individual por cromatografia líquida acoplada a detectores espectrofotométricos ou espectrômetros de massa. Embora usuais, procedimentos espectrofotométricos carecem de seletividade, enquanto os cromatográficos demandam de equipamentos de alto custo e consomem elevadas quantidades de solventes orgânicos. Visando alternativas mais acessíveis, práticas, seletivas e baseadas na química verde, a presente dissertação apresenta o desenvolvimento de dois métodos analíticos para a determinação de flavonóis totais em berries (amora-preta, framboesa, mirtilo e morango) baseados em microextração por efeito salting-out (SALLME) e fotometria por imagens digitais. O método I baseou-se na extração dos flavonóis com acetonitrila, com simultânea separação de espécies mais polares (e.g. antocianinas) e posterior microextração em fase aquosa dos complexos formados com Al(III) para a separação de espécies menos polares. O método II consistiu na extração com etanol e posterior SALLME dos flavonóis com acetato de etila para a separação das antocianinas. Em ambos os procedimentos foi utilizada a câmera de um smartphone e software/aplicativos de acesso livre para a aquisição e conversão das imagens digitais no sistema RGB. As medidas foram baseadas na intensidade da radiação refletida medida no canal B, que corresponde à cor complementar do produto de medida. Para o método I, o método de calibração por adição de padrão foi aplicado para contornar efeito de matriz, sendo que respostas lineares foram obtidas de 1,7 a 10,0 mg L 1 equivalente em quercetina (EQ). O coeficiente de variação (CV, n = 10) e o limite de detecção (LOD, 95% de confiança) foram estimados em 3,1% e 0,5 mg L1 EQ. O procedimento requer apenas 105 g de Al(III), 14,6 mg NaCl e 1,2 mL acetonitrila e gera ca. 1,5 mL de resíduo por determinação. No método II, as recuperações de quercetina (1,0 a 2,0 mg L 1) variaram de 90±3% a 125±2%. Resposta linear foi obtida de 0,3 a 5,0 mg L1 EQ, com CV (n = 10) de 3,9% e LOD de 0,1 mg L1 EQ. Neste procedimento, foram consumidos 70 g de Al(III), 142 mg de Na2SO4, 9,2 L de HCl e 2 mL de acetato de etila por determinação, gerando ca. 15 mL de resíduo, composto por água e etanol. Os resultados obtidos pelos procedimentos propostos foram concordantes ao nível de 95% de confiança com o procedimento espectrofotométrico de referência. As propostas apresentam-se como alternativas eficientes, de baixo custo e ambientalmente amigáveis para a determinação de flavonóis em berries. 1 MARTINS, L. C.; SOARES, S.; ROCHA, F. R. P. Digital-image photometry and salting-out assisted liquid-liquid microextraction for determination of flavonols in berries. J. Food Compost. Anal., v. 123, p. 105515, 2023. 2 MARTINS, L. C.; SOARES, S.; ROCHA, F. R. P. Digital-image eco-friendly spot test with liquid-liquid microextraction for selective determination of flavonols in berries. Microchem. J., v. 193, p. 109207, 2023Flavonoids are secondary plant metabolites, responsible for their defense and signaling under stress conditions. The flavonols are one of the most representative classes, due to their antioxidant properties and health benefits, which are widely found in fruits and vegetables. Berries are source of bioactive compounds, including anthocyanins, flavonols, and phenolic acids. Analytical procedures for quantification of these species are generally based on UV-vis absorption spectrophotometry after formation of Al(III) complexes (total flavonoids) or individual quantification by liquid chromatography coupled with either spectrophotometric or mass spectrometric detectors. The spectrophotometric procedures lack selectivity, whereas the chromatographic ones demand high-cost equipment and consume high amounts of organic solvents. Aiming at more accessible, practical, selective, and greener alternatives, this Dissertation deals with the development of two analytical methods for the determination of total flavonols in berries (blackberry, raspberry, blueberry, and strawberry) based on salt-assisted liquid-liquid microextraction (SALLME) and digital-image photometry. The first method was based on flavonol extraction with acetonitrile for the separation of more polar species (e.g. anthocyanins), followed by SALLME of the Al(III) complexes to the aqueous phase, thus separating the analytes from less polar species. Method II exploited extraction with ethanol and subsequent SALLME with ethyl acetate for separation of the flavonols from anthocyanins. In both procedures, a smartphone camera and free software/applications were used for the acquisition and conversion of digital images into the RGB color system. Measurements were based on the intensities of the reflected radiation taken as channel B values, which corresponds to the complementary color of the measurement product. For method I, the standard addition calibration method was applied to circumvent the matrix effect, a linear responses were obtained within 1.7-10.0 mg L1 quercetin equivalent (QE). Coefficient of variation (CV, n = 10) and detection limit (LOD, 95% confidence level) were estimated at 3.1% and 0.5 mg L1 QE, respectively. The procedure requires as low as 105 g Al(III), 14.6 mg NaCl, 1,2 mL acetonitrile and generates ca. 1.5 mL residue per determination. Method II yielded quercetin recoveries (1.0 to 2.0 mg L1) ranging from 90±3% to 125±2%, linear response from 0.3 to 5.0 mg L1 QE, CV (n = 10) of 3.9% and LOD of 0.1 mg L1 QE. In this procedure, 70 g Al(III), 142 mg Na2SO4, ca. 9.2 L of HCl, and 2 mL of ethyl acetate were consumed, generating ca. 15 mL of waste per determination, composed of water and ethanol. The results obtained by the proposed approaches agreed with the spectrophotometric reference procedure at the 95% confidence level. Both approaches are efficient, cost-effective, and environmental friendly alternatives for the determination of flavonols in berries. 1 MARTINS, L. C.; SOARES, S.; ROCHA, F. R. P. Digital-image photometry and salting-out assisted liquid-liquid microextraction for determination of flavonols in berries. J. Food Compost. Anal., v. 123, p. 105515, 2023. 2 MARTINS, L. C.; SOARES, S.; ROCHA, F. R. P. Digital-image eco-friendly spot test with liquid-liquid microextraction for selective determination of flavonols in berries. Microchem. J., v. 193, p. 109207, 2023Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPRocha, Fabio Rodrigo PiovezaniMartins, Luis Claudio2023-06-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64135/tde-31102023-102225/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2023-11-21T12:42:02Zoai:teses.usp.br:tde-31102023-102225Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-11-21T12:42:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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