23/01/2013

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Mestranda: Lilian Ribeiro Batista

Profº Dr. Wendell Karlos Tomazelli Coltro

Goiânia

2013

Universidade Federal de Goiás Instituto de Química

A partir de 2008, basicamente, o design de um único cruzamento eletroforese microchip (ME) foi utilizado para a análise de alimentos. Os detectores electroquímico e detector de fluorescência induzida a laser são os princípios mais comuns de acoplamentos.

Nos últimos 4 anos, os principais objetivos foram: (i) a exploração de novos analitos como: metais pesados, nitrito,

micotoxinas, microorganismos e alérgenos;

(i) o desenvolvimento de (bio) sensores micro eletrocinética em formato microchip para o detecção de toxinas;

(i) Aumento nas obras que tratam de amostras de alimentos complicados.

O casamento entre micro e nanotecnologias e abordagens de integração totais não atingiram o impacto

esperado no campo da análise de alimentos.

Tecnologia microchips Eletrocinética

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Devido à complexidade de amostras de alimentos, as primeiras aplicações no campo foram registrados em 2004 (mais de 10 anos após os trabalhos da Manz), que estavam focados na exploração de separações rápidas e rotas de detecção adequados.

Uma série de trabalhos interessantes, demonstrou que ME em análises de alimentos foram utilizados com diferentes estratégias para melhorar a seletividade e sensibilidade da análise, fazendo a preparação da amostra o mais simples possível. (i) reforçar a capacidade de pico; (ii) utilizar a plataforma microchip medida para aferir um analito alvo com ou

sem separar outras interferências; (iii) integrar as etapas de preparação de amostras na plataforma microchip, e (iv) integrar novas ferramentas analíticas da nanotecnologia na fase de

detecção.

Como conseqüência destas estratégias, novas separações analíticas de importância alimentar vem sendo pesquisadas: Análise de íon nitrito em alimentos fabricados;

Análise de antioxidantes naturais;

Método eletroforético para determinação de formaldeído e acetaldeído;

Separação e determinação de β-Casomorfinas em amostras de queijo.

Layouts simples microchip são os modelos mais comuns utilizados, embora alguns mais sofisticados foram surgindo. Em contraste com outras áreas de aplicação, DETECTOR ELETROQUÍMICO é a via mais comum de detecção, seguido por fluorescência induzida por laser (LIF).

Tecnologia dos microchip tornou-se uma alternativa clara e atraente.

Portabilidade;

Baixo consumo de reagentes;

Baixo custo;

Alta velocidade.

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O íon nitrito (NO2-) é um dos principais

poluentes em alimentos, amostras de medicamentos, agrícola e biológica.

utilizado como fertilizante na

agricultura; causam diabetes e distúrbios do

sistema nervoso; compostos N-nitrosos cancerígenos

(nitrosaminas e nitrosamidas).

INTERFERENTES

o Compostos orgânicos;

o Partículas inorgânicas.

DESVANTAGENS

Consome muito tempo;

Grandes quantidades de reagentes;

Temperaturas elevadas (extração).

SONICAÇÃO

MICROONDAS

Limpas por ultra-sons com detergente, etanol, acetona e água Milli-Q. Soluções

piranha e NH3/H2O2 (3:1) foram também utilizados.

A fotomáscara positiva com a estrutura do canal desejado foi projetado usando

computer (CAD) e impressa em um filme poliestireno.

Revestimento com hexametildisilazano (HMDS)

Preaquecimento por 3 minutos a 110ºC, a foto-mascara foi colocado

sobre as lâminas de vidro e exposto à luz UV (365 nm, 115 V,

60 Hz, 0,20 A) durante 7 min.

Solução reveladora durante 6 min e limpas com água destilada durante 10 min

Todos os vidros expostos foram gravados em uma solução de

mistura com HF-H2O-NH4OH (14 mL, 85 mL-56,5 g) durante 20 min.

Usando água destilada e acetona, o photoresist foi

removido e secado em estufa a 105ºC durante a noite.

Placas de vidro (75 x 25 x 1 mm)

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Reservatórios foram feitos por furos na tampa das placas de

vidro.

As placas foram então limpas e ligada

termicamente.

Saída do canal sob um microscópio.

As amostras extraídas foram analisadas através de um ME com ED (ME-ED) acoplado com um cobre (3-mercaptopropil) trimetoxisilano (Cu (II)-MPS - eletrodo modificado de pasta de carbono (CPE).

0,2 g de pó de grafite 0,1 ml de óleo mineral

CP preparado

0,2 g de pó de grafite Complexo Cu (II)-

MPS [5-50% (w / w)]

0,1 ml de óleo mineral

Pasta de carbono modificadas

Pastas embaladas num tubo de vidro

(comprimento de 75 mm),

O MPS tem atraído a atenção por ser um excelente mediador na transferência de elétrons.

FINALIDADES

Electrocatalisador para a redução catalítica de NO2

- .

redução de Cu (II) - MPS para Cu (I)-MPS no eléctrodo

modificado.

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X

Boa eficiência de extração;

As amostras extraídas foram analisadas com sucesso pelo método MCE-ED;

A utilização de um eletrodo modificado acoplado a um microsistema para determinar nitrito mostrou ser mais econômico em comparação ao HPLC pelo menor consumo de reagentes, fácil manuseio e manutenção.

As amostras não precisam ser derivatizadas porque os analitos podem ser diretamente detectados no eletrodo de trabalho.

Duas abordagens (determinação do índice eletroquímica classe seletiva (CSEID) e determinação antioxidante individual (IAD)) foram investigados para a determinação de nove antioxidantes: • (+)-Catequina; • rutina; • quercetina; • ácido clorogénico; • ácido ferúlico; • ácido cafeico; • ácido protocatecoico; • ácido vanílico; • formação de ácidos biliares.

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PREPARAÇÃO DA AMOSTRA

Pêras e maçãs foram descascadas e 5g de cada amostra foram extraídas

em 10 mL de metanol por 1h. Em seguida

centrifugados e guardados em recipientes opacos a -20°C. Diluídos no tampão

1:5 v/v

Os vinhos foram diluídos no tampão a 1:10 v/v para o vinho

tinto e 1:5 v/v para o vinho branco

O chá verde foi triturado e 400 mg foi extraído com 10 mL de metanol por 1h. Em seguida centrifugados e guardados em recipientes

opacos a -20°C. Diluídos no tampão 1:25 v/v.

Consiste em desenvolver uma estratégia para rápida medida de antioxidantes totais relatando as estruturas química presentes nas amostras que contenham atividade antioxidantes.

Tem como objetivo a rápida determinação da composição de antioxidantes individuais por amostra.

As melhores condições de tempo de injeção e potenciais de separação foram cuidadosamente otimizadas e a melhor condição eletrocinética para injeção foi de 3 kV por 3s enquanto o potencial de separação foi estabilizado em 2 kV resultando em melhor resolução.

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De baixo peso molecular aldeídos alifáticos têm recebido muita atenção como poluentes do ar normalmente produzidos por combustão incompleta de combustíveis fósseis, a biomassa, e muitas substâncias orgânicas, bem como várias reações fotoquímicas.

Formaldeído (FA) Acetaldeído (AA)

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Sua ocorrência pode ser uma indicação de: deterioração de qualidade; superaquecimento; microbactéria; fermentação; sabor desagradável.

Vários aldeídos são considerados tóxicos ou cancerígenos pela Agência Internacional de

Pesquisa sobre o Câncer (IARC).

Neste trabalho, um composto electroactivo 2-tiobarbitúrico ácido (TBA) foi escolhida como reagente ideal de derivatização para facilitar a determinação de FA e AA.

2-tiobarbitúrico ácido (TBA)

CONDIÇÕES Tensão de 2500 V; Tempo de injeção de 4 s; Tampão de borato 80 mmol / L (pH 9,0); Separação pode ser obtida para todos os analitos em 13 min.

O tubo metálico em “i” tem a função de alinhar o eletrodo de trabalho com a coluna capilar de sílica.

Eletroferograma da solução padrão

Eletroferograma de uma amostra real de

vinho branco.

1. AA-TBA 2. FA-TBA

3. TBA.

LD de 9,0 × 10-9 g / mL

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O método proposto foi aplicado para a análise de amostras reais, tais

como diferentes tipos de vinhos e verificou-se que a recuperação média de

FA e AA estavam dentro da faixa de 96,1-106%, o que indicou que a

abordagem microfluídica foi suficientemente precisa para o determinação

simultânea dos dois aldeídos.

β-Casomorphins-( β -CMs) são um grupo de péptidos exógenos derivado da hidrólise de β-caseína. Sua sequência primária de aminoácido é:

NH2-Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly-Pro-Ile-Pro-Asn-Ser-Leu-COOH onde localiza-se β-caseína bovina nas posições 60 - 70.

Podem influenciar:

a gastrointestinal;

o sistema nervoso central;

o sistema endócrino;

o sistema cardiovascular.

Por essas razões, é muito importante para a análise de rastreio β-CMs em amostras

biológicas ou alimentos, a fim de estudar o seu efeito

fisiológico e patologia clínica no corpo humano.

A detecção por LIF apresenta uma grande vantagem sobre os

detectores UV: alta sensibilidade. Um método simples, confiável e reprodutível

para a separação e determinação de cinco β-CMs em amostras de

queijo com base em electroforese de chip

microfluídico de vidro e detecção LIF.

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Devido à atividade não-fluorescente de β-CMs, isotiocianato de fluoresceína (FITC) foi utilizada no processo de derivatização

(pré-tratamento da amostra).

Apresentam ponto isoelétrico semelhantes.

Como se observa, o chip microfluídico consistiu em um

duplo “T” de comprimento 18cm x

100 x 25 µm de profundidade no

canal de separação e um simples detector LIF de comprimentos de onda de excitação de 473 e emissão de

525 nm.

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O método proposto tem sido utilizado com sucesso para detectar β-CMs em amostras de queijo reais com uma recuperação de 89-109%, o que sugere que o método era confiável.

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A comunidade alimentícia está se movendo para explorar a tecnologia de ME como uma alternativa muito interessante para rotas clássicas porque oferece tempos de análise rápidos e de consumo extremamente baixo de amostras e reagentes.

Benefícios adicionais são a portabilidade e alta compatibilidade com integração de todos os passos analíticos e as vantagens inerentes da eletrocinética.

Estas características bem conhecidas e anteriormente estabelecida motivaram a publicação de abordagens muito criativas no campo de análise de alimentos.

Contudo, pode-se dizer que a tecnologia microchip está entrando em novos campos interessantes, tais como detecção de fraudes, análise alérgenos emergentes, controlando pesado metais, a verificação da autenticidade de alimentos e controle de qualidade.

1. Martín, A., Vilela, D., Escarpa, A., Electrophoresis 2012, 33, 2212–2227.

2. Shiddiky, M. J. A., Lee, K., Son, J., Park, D., Shim, Y., J. Agric. Food Chem. 2009, 57, 4051–4057.

3. Kovachev, N., Canals, A., Escarpa, A., Anal. Chem. 2010, 82, 2925–2931.

4. Zhang, D., Zhang, J., Li, M., Li, W., Aimaiti, G., Tuersun, G., Ye, J., Chu, Q., Food Chem. 2011, 129, 206–212.

5. Wang, Z., Wang, W., Wang, W., Xu, L., Chen, G., Fu, F., J. Sep. Sci. 2011, 34, 196–201.