A legislação brasileira estabelece o limite de 150 µg/L para os teores de carbamato de etila (CE ou uretana) em aguardentes. O presente trabalho indica que os teores de carbamato de etila em aguardentes podem ser reduzidos em até 92% do teor original após as aguardentes serem submetidas a uma nova destilação. Para amostras de aguardente recém destiladas (coletadas in loco) foi possível constatar que o CE também se forma após a destilação, e que a formação completa-se após 10 dias. A luz difusa não influenciou, quer na constante de velocidade quer na concentração de CE final. Esta, entretanto demonstrou-se dependente da temperatura. Observou-se que a reação ocorre com kobs de (6,4 ± 0,5) x 10-6 /s, a 25°C e pH 4,5, sendo este valor independente da origem da aguardente e da radiação luminosa. Os parâmetros de ativação para esta reação foram ΔH‡ 34 kcal/mol, ΔS‡ - 69 cal/K e ΔG‡ 54 kcal/mol. Foi possível estimar que o teor de uretana formado no interior do destilador foi inferior a 60% do CE total. Estudos com aguardente nas quais foi adicionado KOCN, indicaram que ocorre a formação de uretana com kobs (8,60 ± 0,4) x 10-5 /s, a 25°C, pH 4,5, com ΔH‡ 20,6 kcal/mol, ΔS‡ - 96,1 cal/K e ΔG‡ 48,7 kcal/mol. Esta reação não foi influenciada pela radiação luminosa (250 a 500 nm), bem como pelo teor alcoólico da aguardente (0,29 a 15,7 mol/L). O rendimento no teor de CE aumentou em função do teor alcoólico do meio, atingindo um valor máximo a 60% v/v. Cálculos quânticos sugeriram que o HNCO é a molécula reativa. Os resultados experimentais colhidos até o momento sugerem a existência de uma reação paralela consumindo parte do HNCO e, portanto limitando kobs e a relação [CE]teórico / [CE]experimental. A adição de NaCN à aguardente também conduz a formação de uretana, mas com constante de velocidade inferior a observada para o KOCN. / Brazilian law establishes the limit of 150 µg/L for ethyl carbamate (EC, urethane) contents in sugar cane spirits. The present work indicates that the levels of ethyl carbamate in spirits may be reduced up to 92% of the original content after undergoing a new distillation. It was observed that EC is also formed after distillation in recent distillated samples collected in loco and that the EC formation is completed after 10 days. The light did not influence either the rate constant or the final EC concentration. However, the rate constant proved to be temperature dependent. It was observed that the reaction occurs with kobs (6.4 ± 0.5) x 10-6 /s at 25°C and pH 4.5, which value is independent of the spirits origin and light radiation. The activation parameters for this reaction were ΔH‡ 34 kcal/mol, ΔS‡ - 69 cal/K and ΔG‡ 54 kcal/mol. It was estimated that the concentration of urethane formed inside the distiller was less than 60% of total EC. Studies adding KOCN in sugar cane spirits indicated that the formation of urethane occurs with kobs (8.60 ± 0.4) x 10-5 /s at 25°C, pH 4.5, with ΔH‡ 20.6 kcal/mol, ΔS‡ - 96.1 cal/K and ΔG‡ 48.7 kcal/mol. This reaction was not influenced by light radiation (250 to 500 nm), as well as the alcohol content of spirits (0.29 to 15.7 mol/L). The yield on EC content increased according to the alcohol content of the medium; reaching a maximum value of 60% v/v. Quantum calculations have suggested that HNCO is the reactive molecule. The experimental results collected so far suggest the existence of a parallel reaction which consumes part of HNCO and therefore limits kobs and the relationship [CE]theorical / [EC]experimental. The addition of NaCN to sugar cane spirits also leads to urethane formation, although with lower rate constant compared to the one observed for KOCN.

During alcoholic fermentation Saccharomyces cerevisiae metabolizes L-arginine to ornithine and urea. S. cerevisiae can metabolize urea through the action of urea amidolyase, encoded by the DUR1,2 gene; however, DUR1,2 is subject to nitrogen catabolite repression (NCR) in the presence of high quality nitrogen sources during fermentation. Being cytotoxic at high concentrations, urea is exported into wine where it spontaneously reacts with ethanol, and forms the carcinogen ethyl carbamate (EC). Urea degrading yeast strains were created by integrating a linear cassette containing the DUR1,2 gene under the control of the S. cerevisiae PGK1 promoter and terminator signals into the URA3 locus of the Sake yeast strains K7 and K9. The ‘self-cloned’ strains K7EC- and K9EC- produced Sake wine with 68% less EC. The Sake strains K7EC- and K9EC- did not efficiently reduce EC in Chardonnay wine due to the evolutionary adaptation of said strains to the unique nutrients of rice mash; therefore, the functionality of engineered yeasts must be tested in their niche environments as to correctly characterize new strains. S. cerevisiae possesses an NCR controlled high affinity urea permease (DUR3). Urea importing yeast strains were created by integrating a linear cassette containing the DUR3 gene under the control of the PGK1 promoter and terminator signals into the TRP1 locus of the yeast strains K7 (Sake) and 522 (wine). In Chardonnay wine, the urea importing strains K7D3 and 522D3 reduced EC by 7% and 81%, respectively; reduction by these strains was equal to reduction by the urea degrading strains K7EC- and 522EC-. In Sake wine, the urea degrading strains K7EC- and 522EC- reduced EC by 87% and 84% respectively, while the urea importing strains K7D3 and 522D3 were significantly less capable of reducing EC (15% and 12% respectively). In Chardonnay and Sake wine, engineered strains that constitutively co-expressed DUR1,2 and DUR3 did not reduce EC more effectively than strains in which either gene was expressed solely. Uptake of 14C-urea under non-inducing conditions was enhanced in urea importing strains; parental strains failed to incorporate any 14C-urea thus confirming the functionality of the urea permease derived from the integrated DUR3 cassette.

During alcoholic fermentation Saccharomyces cerevisiae metabolizes L-arginine to ornithine and urea. S. cerevisiae can metabolize urea through the action of urea amidolyase, encoded by the DUR1,2 gene; however, DUR1,2 is subject to nitrogen catabolite repression (NCR) in the presence of high quality nitrogen sources during fermentation. Being cytotoxic at high concentrations, urea is exported into wine where it spontaneously reacts with ethanol, and forms the carcinogen ethyl carbamate (EC). Urea degrading yeast strains were created by integrating a linear cassette containing the DUR1,2 gene under the control of the S. cerevisiae PGK1 promoter and terminator signals into the URA3 locus of the Sake yeast strains K7 and K9. The ‘self-cloned’ strains K7EC- and K9EC- produced Sake wine with 68% less EC. The Sake strains K7EC- and K9EC- did not efficiently reduce EC in Chardonnay wine due to the evolutionary adaptation of said strains to the unique nutrients of rice mash; therefore, the functionality of engineered yeasts must be tested in their niche environments as to correctly characterize new strains. S. cerevisiae possesses an NCR controlled high affinity urea permease (DUR3). Urea importing yeast strains were created by integrating a linear cassette containing the DUR3 gene under the control of the PGK1 promoter and terminator signals into the TRP1 locus of the yeast strains K7 (Sake) and 522 (wine). In Chardonnay wine, the urea importing strains K7D3 and 522D3 reduced EC by 7% and 81%, respectively; reduction by these strains was equal to reduction by the urea degrading strains K7EC- and 522EC-. In Sake wine, the urea degrading strains K7EC- and 522EC- reduced EC by 87% and 84% respectively, while the urea importing strains K7D3 and 522D3 were significantly less capable of reducing EC (15% and 12% respectively). In Chardonnay and Sake wine, engineered strains that constitutively co-expressed DUR1,2 and DUR3 did not reduce EC more effectively than strains in which either gene was expressed solely. Uptake of 14C-urea under non-inducing conditions was enhanced in urea importing strains; parental strains failed to incorporate any 14C-urea thus confirming the functionality of the urea permease derived from the integrated DUR3 cassette.

A legislação brasileira estabelece o limite de 150 µg/L para os teores de carbamato de etila (CE ou uretana) em aguardentes. O presente trabalho indica que os teores de carbamato de etila em aguardentes podem ser reduzidos em até 92% do teor original após as aguardentes serem submetidas a uma nova destilação. Para amostras de aguardente recém destiladas (coletadas in loco) foi possível constatar que o CE também se forma após a destilação, e que a formação completa-se após 10 dias. A luz difusa não influenciou, quer na constante de velocidade quer na concentração de CE final. Esta, entretanto demonstrou-se dependente da temperatura. Observou-se que a reação ocorre com kobs de (6,4 ± 0,5) x 10-6 /s, a 25°C e pH 4,5, sendo este valor independente da origem da aguardente e da radiação luminosa. Os parâmetros de ativação para esta reação foram ΔH‡ 34 kcal/mol, ΔS‡ - 69 cal/K e ΔG‡ 54 kcal/mol. Foi possível estimar que o teor de uretana formado no interior do destilador foi inferior a 60% do CE total. Estudos com aguardente nas quais foi adicionado KOCN, indicaram que ocorre a formação de uretana com kobs (8,60 ± 0,4) x 10-5 /s, a 25°C, pH 4,5, com ΔH‡ 20,6 kcal/mol, ΔS‡ - 96,1 cal/K e ΔG‡ 48,7 kcal/mol. Esta reação não foi influenciada pela radiação luminosa (250 a 500 nm), bem como pelo teor alcoólico da aguardente (0,29 a 15,7 mol/L). O rendimento no teor de CE aumentou em função do teor alcoólico do meio, atingindo um valor máximo a 60% v/v. Cálculos quânticos sugeriram que o HNCO é a molécula reativa. Os resultados experimentais colhidos até o momento sugerem a existência de uma reação paralela consumindo parte do HNCO e, portanto limitando kobs e a relação [CE]teórico / [CE]experimental. A adição de NaCN à aguardente também conduz a formação de uretana, mas com constante de velocidade inferior a observada para o KOCN. / Brazilian law establishes the limit of 150 µg/L for ethyl carbamate (EC, urethane) contents in sugar cane spirits. The present work indicates that the levels of ethyl carbamate in spirits may be reduced up to 92% of the original content after undergoing a new distillation. It was observed that EC is also formed after distillation in recent distillated samples collected in loco and that the EC formation is completed after 10 days. The light did not influence either the rate constant or the final EC concentration. However, the rate constant proved to be temperature dependent. It was observed that the reaction occurs with kobs (6.4 ± 0.5) x 10-6 /s at 25°C and pH 4.5, which value is independent of the spirits origin and light radiation. The activation parameters for this reaction were ΔH‡ 34 kcal/mol, ΔS‡ - 69 cal/K and ΔG‡ 54 kcal/mol. It was estimated that the concentration of urethane formed inside the distiller was less than 60% of total EC. Studies adding KOCN in sugar cane spirits indicated that the formation of urethane occurs with kobs (8.60 ± 0.4) x 10-5 /s at 25°C, pH 4.5, with ΔH‡ 20.6 kcal/mol, ΔS‡ - 96.1 cal/K and ΔG‡ 48.7 kcal/mol. This reaction was not influenced by light radiation (250 to 500 nm), as well as the alcohol content of spirits (0.29 to 15.7 mol/L). The yield on EC content increased according to the alcohol content of the medium; reaching a maximum value of 60% v/v. Quantum calculations have suggested that HNCO is the reactive molecule. The experimental results collected so far suggest the existence of a parallel reaction which consumes part of HNCO and therefore limits kobs and the relationship [CE]theorical / [EC]experimental. The addition of NaCN to sugar cane spirits also leads to urethane formation, although with lower rate constant compared to the one observed for KOCN.

During alcoholic fermentation Saccharomyces cerevisiae metabolizes L-arginine to ornithine and urea. S. cerevisiae can metabolize urea through the action of urea amidolyase, encoded by the DUR1,2 gene; however, DUR1,2 is subject to nitrogen catabolite repression (NCR) in the presence of high quality nitrogen sources during fermentation. Being cytotoxic at high concentrations, urea is exported into wine where it spontaneously reacts with ethanol, and forms the carcinogen ethyl carbamate (EC). Urea degrading yeast strains were created by integrating a linear cassette containing the DUR1,2 gene under the control of the S. cerevisiae PGK1 promoter and terminator signals into the URA3 locus of the Sake yeast strains K7 and K9. The ‘self-cloned’ strains K7EC- and K9EC- produced Sake wine with 68% less EC. The Sake strains K7EC- and K9EC- did not efficiently reduce EC in Chardonnay wine due to the evolutionary adaptation of said strains to the unique nutrients of rice mash; therefore, the functionality of engineered yeasts must be tested in their niche environments as to correctly characterize new strains. S. cerevisiae possesses an NCR controlled high affinity urea permease (DUR3). Urea importing yeast strains were created by integrating a linear cassette containing the DUR3 gene under the control of the PGK1 promoter and terminator signals into the TRP1 locus of the yeast strains K7 (Sake) and 522 (wine). In Chardonnay wine, the urea importing strains K7D3 and 522D3 reduced EC by 7% and 81%, respectively; reduction by these strains was equal to reduction by the urea degrading strains K7EC- and 522EC-. In Sake wine, the urea degrading strains K7EC- and 522EC- reduced EC by 87% and 84% respectively, while the urea importing strains K7D3 and 522D3 were significantly less capable of reducing EC (15% and 12% respectively). In Chardonnay and Sake wine, engineered strains that constitutively co-expressed DUR1,2 and DUR3 did not reduce EC more effectively than strains in which either gene was expressed solely. Uptake of 14C-urea under non-inducing conditions was enhanced in urea importing strains; parental strains failed to incorporate any 14C-urea thus confirming the functionality of the urea permease derived from the integrated DUR3 cassette. / Medicine, Faculty of / Medical Genetics, Department of / Graduate

<p align=\"justify\">As propriedades de fluorescência da 2,4-(1H,3H)-quinazolinediona, produto da reação entre o íon cianato e o ácido 2-aminobenzóico possibilitaram o desenvolvimento de um método simples, sensíveis, seletivo e reprodutível para a análise de íons cianato em meio aquo etanólico. O método foi aplicado a análises de íons cianato em diferentes frações do destilado de cana e os dados sugerem uma forte correlação entre a presença de ureia no vinho, e as concentrações de íons cianato e de carbamato de etila (CE) no destilado. A citrulina apresenta-se também como uma fonte de íons cianato, tendo como um de seus produtos o CE na presença do etanol. Acompanhando-se no destilado recém-obtido as variações nas concentrações de íons cianato e de carbamato de etila em função do tempo, observa-se que à medida que diminui a concentração de íons cianato há um aumento na concentração de carbamato de etila. Foram estudados os aspectos cinéticos e termodinâmicos da formação de CE por meio da reação entre íons cianato e o etanol. Os valores das constantes de velocidade para o consumo do íon cianato e para a de formação de CE são de (8&sbquo;0 &plusmn; 0&sbquo;4) &times; 10-5 e de (8&sbquo;90 &plusmn; 0&sbquo;4) &times; 10-5 s-1, respectivamente, a 25 &deg;C em solução etanólica 48% (v&frasl;v) com pH 4&sbquo;5. Nas condições experimentais, as constantes de velocidade são independentes das concentrações de etanol e dos íons cianato, porém são dependentes da acidez pH e apresentam os valores dos parâmetros de ativação de &Delta;H&#8225; &#61; 19&sbquo;4 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol, &Delta;S&#8225; &#61; -12&sbquo;1 &plusmn; 1 cal&frasl;K e &Delta;G&#8225; &#61; 23&sbquo;0 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol. Cálculos computacionais empregando-se teoria do funcional de densidade (DFT) sugerem que os valores calculados de &Delta;H&#8225;1 &Delta;S&#8225;1 e &Delta;G&#8225;1 estão de acordo com os obtidos experimentalmente e condizem com o mecanismo proposto. Observa-se que íons de Cu(II) catalisam a oxidação de íons cianeto à cianato promovendo a formação de CE. Além disso, íons de Cu(II) pode se coordenar com alguns precursores de CE. / <p align=\"justify\">Based on the fluorescence properties of 2,4-(1H,3H)-quinazolinedione, a product of the reaction between cyanate and 2-aminobenzoic acid, a simple, sensitive, selective, and reproducible method for the cyanate analysis in aqueous ethanolic media is proposed. The method was applied to cyanate analysis in different fractions of sugarcane distillate and the data strongly suggest a correlation between the presence of urea in wine, and cyanate and ethyl carbamate (EC) concentrations in the spirit. Citrulline also presents itself as a cyanate source, having EC as one of its products in the presence of ethanol. Monitoring changes in cyanate and EC concentrations as function of the time in freshly distilled sugar cane spirit, it was observed that as the cyanate concentration decreases, the EC concentration increases. Thermodynamic and kinetic aspects of EC formation through the reaction between cyanate and ethanol were investigated. The rate constant values for cyanate ion decay and EC formation are (8.0 &plusmn; 0.4) &times; 10-5 s-1 and (8.90 &plusmn; 0.4) &times; 10-5 s-1, respectively, at 25 &deg;C in 48% ethanolic solution at pH 4.5. Under the investigated experimental conditions, the rate constants are independent of the ethanol and cyanate concentrations but increase as the temperature increases &Delta;H&#8225; &#61; 19.4 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol, &Delta;S&#8225; &#61; -12.1 &plusmn; 1 cal&frasl;K and &Delta;G&#8225; &#61; 23.0 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol) and decrease as pH solution increases. According to molecular modeling (DFT) that was performed to analyze the reaction mechanism, Isocyanic acid is the active EC precursor. The calculated &Delta;H&#8225;1 &Delta;S&#8225;1 and &Delta;G&#8225;1 values are in very good agreement with the experimental ones. The copper effect on EC formation reaction was also studied. Copper acts on the cyanide oxidation reaction and could coordinate with some EC precursors.

<p align=\"justify\">As propriedades de fluorescência da 2,4-(1H,3H)-quinazolinediona, produto da reação entre o íon cianato e o ácido 2-aminobenzóico possibilitaram o desenvolvimento de um método simples, sensíveis, seletivo e reprodutível para a análise de íons cianato em meio aquo etanólico. O método foi aplicado a análises de íons cianato em diferentes frações do destilado de cana e os dados sugerem uma forte correlação entre a presença de ureia no vinho, e as concentrações de íons cianato e de carbamato de etila (CE) no destilado. A citrulina apresenta-se também como uma fonte de íons cianato, tendo como um de seus produtos o CE na presença do etanol. Acompanhando-se no destilado recém-obtido as variações nas concentrações de íons cianato e de carbamato de etila em função do tempo, observa-se que à medida que diminui a concentração de íons cianato há um aumento na concentração de carbamato de etila. Foram estudados os aspectos cinéticos e termodinâmicos da formação de CE por meio da reação entre íons cianato e o etanol. Os valores das constantes de velocidade para o consumo do íon cianato e para a de formação de CE são de (8&sbquo;0 &plusmn; 0&sbquo;4) &times; 10-5 e de (8&sbquo;90 &plusmn; 0&sbquo;4) &times; 10-5 s-1, respectivamente, a 25 &deg;C em solução etanólica 48% (v&frasl;v) com pH 4&sbquo;5. Nas condições experimentais, as constantes de velocidade são independentes das concentrações de etanol e dos íons cianato, porém são dependentes da acidez pH e apresentam os valores dos parâmetros de ativação de &Delta;H&#8225; &#61; 19&sbquo;4 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol, &Delta;S&#8225; &#61; -12&sbquo;1 &plusmn; 1 cal&frasl;K e &Delta;G&#8225; &#61; 23&sbquo;0 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol. Cálculos computacionais empregando-se teoria do funcional de densidade (DFT) sugerem que os valores calculados de &Delta;H&#8225;1 &Delta;S&#8225;1 e &Delta;G&#8225;1 estão de acordo com os obtidos experimentalmente e condizem com o mecanismo proposto. Observa-se que íons de Cu(II) catalisam a oxidação de íons cianeto à cianato promovendo a formação de CE. Além disso, íons de Cu(II) pode se coordenar com alguns precursores de CE. / <p align=\"justify\">Based on the fluorescence properties of 2,4-(1H,3H)-quinazolinedione, a product of the reaction between cyanate and 2-aminobenzoic acid, a simple, sensitive, selective, and reproducible method for the cyanate analysis in aqueous ethanolic media is proposed. The method was applied to cyanate analysis in different fractions of sugarcane distillate and the data strongly suggest a correlation between the presence of urea in wine, and cyanate and ethyl carbamate (EC) concentrations in the spirit. Citrulline also presents itself as a cyanate source, having EC as one of its products in the presence of ethanol. Monitoring changes in cyanate and EC concentrations as function of the time in freshly distilled sugar cane spirit, it was observed that as the cyanate concentration decreases, the EC concentration increases. Thermodynamic and kinetic aspects of EC formation through the reaction between cyanate and ethanol were investigated. The rate constant values for cyanate ion decay and EC formation are (8.0 &plusmn; 0.4) &times; 10-5 s-1 and (8.90 &plusmn; 0.4) &times; 10-5 s-1, respectively, at 25 &deg;C in 48% ethanolic solution at pH 4.5. Under the investigated experimental conditions, the rate constants are independent of the ethanol and cyanate concentrations but increase as the temperature increases &Delta;H&#8225; &#61; 19.4 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol, &Delta;S&#8225; &#61; -12.1 &plusmn; 1 cal&frasl;K and &Delta;G&#8225; &#61; 23.0 &plusmn; 1 kcal&frasl;mol) and decrease as pH solution increases. According to molecular modeling (DFT) that was performed to analyze the reaction mechanism, Isocyanic acid is the active EC precursor. The calculated &Delta;H&#8225;1 &Delta;S&#8225;1 and &Delta;G&#8225;1 values are in very good agreement with the experimental ones. The copper effect on EC formation reaction was also studied. Copper acts on the cyanide oxidation reaction and could coordinate with some EC precursors.

Propriedades benéficas são associadas ao consumo moderado de vinho devido à presença dos compostos fenólicos. Uma dose diária de vinho de até 200 ou 300 mL é sugerida para mulheres e homens, respectivamente. Entretanto, dentre os compostos presentes nos vinhos, podem ser encontrados compostos carbonílicos tóxicos, como o formaldeído, acroleína, acetaldeído, furfural e carbamato de etila, os quais tem sido associados a efeitos adversos à saúde humana, incluindo o câncer. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar um método para a quantificação simultânea destes compostos tóxicos através da microextração em fase sólida no modo headspace associada à cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas quadrupolar no modo de monitoramento de íons selecionados (HS-SPME- GC/qMS-SIM) e caracterizar o risco relacionado à exposição a estes compostos. Quatro etapas da vinificação (uva, mosto, após a fermentação alcoólica e vinho) e vinhos comercialmente disponíveis foram analisados com o uso da GC/qMS-SIM após verificar as coeluições através da cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada ao detector de espectrometria de massas por tempo de voo (GC×GC- TOFMS). O acetaldeído e a acroleína derivatizados coeluíram na primeira dimensão cromatográfica com o limoneno e o hexanoato de metila, respectivamente. Em função disso, foram escolhidos como íons quantificadores na análise por GC/qMS, íons que não foram encontrados no espectro de massas dos compostos coeluídos. Os parâmetros de validação (LOD, LOQ, recuperação, repetibilidade e reprodutibilidade) mostraram que a HS-SPME-GC/qMS-SIM é adequada para quantificar simultaneamente os cinco compostos tóxicos. A acroleína foi encontrada em concentrações similares na uva e mosto, e não foi detectada após a fermentação alcoólica e no vinho. O acetaldeído foi detectado em menores concentrações no mosto e em maiores níveis após a fermentação alcoólica. A concentração de furfural foi maior nas uvas do que nas demais etapas. O carbamato de etila não foi detectado nas etapas da vinificação e nos vinhos comerciais. Os níveis de formaldeído ficaram entre os valores de LOD e LOQ em todas as etapas da vinificação e nos vinhos comerciais. Além disso, nos vinhos comercialmente disponíveis, a acroleína foi encontrada em 50% das amostras, o acetaldeído e o furfural estavam presentes em todas as amostras. O único composto cuja ingestão pode representar risco a saúde é a acroleína. Dessa forma, este estudo contribuiu para identificar os pontos críticos de controle relacionados à presença de compostos tóxicos durante a vinificação, incluindo a produção do acetaldeído durante a fermentação alcoólica e a contaminação das uvas com acroleína e furfural através do ar atmosférico. Além disso, os resultados da ocorrência destes compostos tóxicos em vinhos comercialmente disponíveis poderão contribuir para a criação de uma legislação nacional que estabeleça limites dos mesmos nesta bebida. / Beneficial properties are associated with moderate consumption of wine due to the presence of phenolic compounds. A daily intake of wine of up to 200 or 300 mL is suggested for women and men, respectively. However, toxic carbonyl compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, furfural and ethyl carbamate can be found among the compounds present in wines, which have been associated with adverse effects on human health, including cancer. The objective of this work was to develop and validate a method for simultaneous quantification of these toxic compounds through headspace solid phase microextraction associated with gas chromatography with quadrupole mass spectrometric detection in selected-ion monitoring mode (HS-SPME-GC/qMS-SIM) and characterize the risk related to exposure to these compounds. Four vinification steps (grape, must, after alcoholic fermentation and wine) and commercially available wine were analyzed using GC/qMS-SIM after checking the coelutions by comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-TOFMS). The derivatized acetaldehyde and acrolein coeluted in the first chromatographic dimension with limonene and methyl hexanoate, respectively. Based on this, were chosen as quantifiers ions in GC/qMS analysis, ions that were not found in the mass spectra of the coeluted compounds. The validation parameters (LOD, LOQ, recovery, repeatability and reproducibility) showed that HS-SPME-GC/qMS-SIM is adequate to simultaneously quantify the five toxic compounds. Acrolein was found at similar concentrations in grape and must, and was not detected after alcoholic fermentation and in wine. Acetaldehyde was detected at lower concentrations in the must and at higher levels after alcoholic fermentation. The concentration of furfural was higher in the grapes than in the other stages. Ethyl carbamate was not detected in the vinification steps and in commercially wine. Formaldehyde levels were between the LOD and LOQ values at all stages of winemaking and commercial wines. In addition, in commercially available wines, acrolein was found in 50% of samples, acetaldehyde and furfural were present in all samples. The only compound whose intake may pose a health risk is acrolein. Thus, this study contributed to identify critical control point related to the presence of toxic compounds during winemaking, including the production of acetaldehyde during alcoholic fermentation and the contamination of grapes with acrolein and furfural through atmospheric air. In addition, the results of the occurrence of these toxic compounds in commercially available wines may contribute to the creation of national legislation that establishes limits of the same in this drink.

Propriedades benéficas são associadas ao consumo moderado de vinho devido à presença dos compostos fenólicos. Uma dose diária de vinho de até 200 ou 300 mL é sugerida para mulheres e homens, respectivamente. Entretanto, dentre os compostos presentes nos vinhos, podem ser encontrados compostos carbonílicos tóxicos, como o formaldeído, acroleína, acetaldeído, furfural e carbamato de etila, os quais tem sido associados a efeitos adversos à saúde humana, incluindo o câncer. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar um método para a quantificação simultânea destes compostos tóxicos através da microextração em fase sólida no modo headspace associada à cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas quadrupolar no modo de monitoramento de íons selecionados (HS-SPME- GC/qMS-SIM) e caracterizar o risco relacionado à exposição a estes compostos. Quatro etapas da vinificação (uva, mosto, após a fermentação alcoólica e vinho) e vinhos comercialmente disponíveis foram analisados com o uso da GC/qMS-SIM após verificar as coeluições através da cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada ao detector de espectrometria de massas por tempo de voo (GC×GC- TOFMS). O acetaldeído e a acroleína derivatizados coeluíram na primeira dimensão cromatográfica com o limoneno e o hexanoato de metila, respectivamente. Em função disso, foram escolhidos como íons quantificadores na análise por GC/qMS, íons que não foram encontrados no espectro de massas dos compostos coeluídos. Os parâmetros de validação (LOD, LOQ, recuperação, repetibilidade e reprodutibilidade) mostraram que a HS-SPME-GC/qMS-SIM é adequada para quantificar simultaneamente os cinco compostos tóxicos. A acroleína foi encontrada em concentrações similares na uva e mosto, e não foi detectada após a fermentação alcoólica e no vinho. O acetaldeído foi detectado em menores concentrações no mosto e em maiores níveis após a fermentação alcoólica. A concentração de furfural foi maior nas uvas do que nas demais etapas. O carbamato de etila não foi detectado nas etapas da vinificação e nos vinhos comerciais. Os níveis de formaldeído ficaram entre os valores de LOD e LOQ em todas as etapas da vinificação e nos vinhos comerciais. Além disso, nos vinhos comercialmente disponíveis, a acroleína foi encontrada em 50% das amostras, o acetaldeído e o furfural estavam presentes em todas as amostras. O único composto cuja ingestão pode representar risco a saúde é a acroleína. Dessa forma, este estudo contribuiu para identificar os pontos críticos de controle relacionados à presença de compostos tóxicos durante a vinificação, incluindo a produção do acetaldeído durante a fermentação alcoólica e a contaminação das uvas com acroleína e furfural através do ar atmosférico. Além disso, os resultados da ocorrência destes compostos tóxicos em vinhos comercialmente disponíveis poderão contribuir para a criação de uma legislação nacional que estabeleça limites dos mesmos nesta bebida. / Beneficial properties are associated with moderate consumption of wine due to the presence of phenolic compounds. A daily intake of wine of up to 200 or 300 mL is suggested for women and men, respectively. However, toxic carbonyl compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, furfural and ethyl carbamate can be found among the compounds present in wines, which have been associated with adverse effects on human health, including cancer. The objective of this work was to develop and validate a method for simultaneous quantification of these toxic compounds through headspace solid phase microextraction associated with gas chromatography with quadrupole mass spectrometric detection in selected-ion monitoring mode (HS-SPME-GC/qMS-SIM) and characterize the risk related to exposure to these compounds. Four vinification steps (grape, must, after alcoholic fermentation and wine) and commercially available wine were analyzed using GC/qMS-SIM after checking the coelutions by comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-TOFMS). The derivatized acetaldehyde and acrolein coeluted in the first chromatographic dimension with limonene and methyl hexanoate, respectively. Based on this, were chosen as quantifiers ions in GC/qMS analysis, ions that were not found in the mass spectra of the coeluted compounds. The validation parameters (LOD, LOQ, recovery, repeatability and reproducibility) showed that HS-SPME-GC/qMS-SIM is adequate to simultaneously quantify the five toxic compounds. Acrolein was found at similar concentrations in grape and must, and was not detected after alcoholic fermentation and in wine. Acetaldehyde was detected at lower concentrations in the must and at higher levels after alcoholic fermentation. The concentration of furfural was higher in the grapes than in the other stages. Ethyl carbamate was not detected in the vinification steps and in commercially wine. Formaldehyde levels were between the LOD and LOQ values at all stages of winemaking and commercial wines. In addition, in commercially available wines, acrolein was found in 50% of samples, acetaldehyde and furfural were present in all samples. The only compound whose intake may pose a health risk is acrolein. Thus, this study contributed to identify critical control point related to the presence of toxic compounds during winemaking, including the production of acetaldehyde during alcoholic fermentation and the contamination of grapes with acrolein and furfural through atmospheric air. In addition, the results of the occurrence of these toxic compounds in commercially available wines may contribute to the creation of national legislation that establishes limits of the same in this drink.

Propriedades benéficas são associadas ao consumo moderado de vinho devido à presença dos compostos fenólicos. Uma dose diária de vinho de até 200 ou 300 mL é sugerida para mulheres e homens, respectivamente. Entretanto, dentre os compostos presentes nos vinhos, podem ser encontrados compostos carbonílicos tóxicos, como o formaldeído, acroleína, acetaldeído, furfural e carbamato de etila, os quais tem sido associados a efeitos adversos à saúde humana, incluindo o câncer. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar um método para a quantificação simultânea destes compostos tóxicos através da microextração em fase sólida no modo headspace associada à cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas quadrupolar no modo de monitoramento de íons selecionados (HS-SPME- GC/qMS-SIM) e caracterizar o risco relacionado à exposição a estes compostos. Quatro etapas da vinificação (uva, mosto, após a fermentação alcoólica e vinho) e vinhos comercialmente disponíveis foram analisados com o uso da GC/qMS-SIM após verificar as coeluições através da cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada ao detector de espectrometria de massas por tempo de voo (GC×GC- TOFMS). O acetaldeído e a acroleína derivatizados coeluíram na primeira dimensão cromatográfica com o limoneno e o hexanoato de metila, respectivamente. Em função disso, foram escolhidos como íons quantificadores na análise por GC/qMS, íons que não foram encontrados no espectro de massas dos compostos coeluídos. Os parâmetros de validação (LOD, LOQ, recuperação, repetibilidade e reprodutibilidade) mostraram que a HS-SPME-GC/qMS-SIM é adequada para quantificar simultaneamente os cinco compostos tóxicos. A acroleína foi encontrada em concentrações similares na uva e mosto, e não foi detectada após a fermentação alcoólica e no vinho. O acetaldeído foi detectado em menores concentrações no mosto e em maiores níveis após a fermentação alcoólica. A concentração de furfural foi maior nas uvas do que nas demais etapas. O carbamato de etila não foi detectado nas etapas da vinificação e nos vinhos comerciais. Os níveis de formaldeído ficaram entre os valores de LOD e LOQ em todas as etapas da vinificação e nos vinhos comerciais. Além disso, nos vinhos comercialmente disponíveis, a acroleína foi encontrada em 50% das amostras, o acetaldeído e o furfural estavam presentes em todas as amostras. O único composto cuja ingestão pode representar risco a saúde é a acroleína. Dessa forma, este estudo contribuiu para identificar os pontos críticos de controle relacionados à presença de compostos tóxicos durante a vinificação, incluindo a produção do acetaldeído durante a fermentação alcoólica e a contaminação das uvas com acroleína e furfural através do ar atmosférico. Além disso, os resultados da ocorrência destes compostos tóxicos em vinhos comercialmente disponíveis poderão contribuir para a criação de uma legislação nacional que estabeleça limites dos mesmos nesta bebida. / Beneficial properties are associated with moderate consumption of wine due to the presence of phenolic compounds. A daily intake of wine of up to 200 or 300 mL is suggested for women and men, respectively. However, toxic carbonyl compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, furfural and ethyl carbamate can be found among the compounds present in wines, which have been associated with adverse effects on human health, including cancer. The objective of this work was to develop and validate a method for simultaneous quantification of these toxic compounds through headspace solid phase microextraction associated with gas chromatography with quadrupole mass spectrometric detection in selected-ion monitoring mode (HS-SPME-GC/qMS-SIM) and characterize the risk related to exposure to these compounds. Four vinification steps (grape, must, after alcoholic fermentation and wine) and commercially available wine were analyzed using GC/qMS-SIM after checking the coelutions by comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-TOFMS). The derivatized acetaldehyde and acrolein coeluted in the first chromatographic dimension with limonene and methyl hexanoate, respectively. Based on this, were chosen as quantifiers ions in GC/qMS analysis, ions that were not found in the mass spectra of the coeluted compounds. The validation parameters (LOD, LOQ, recovery, repeatability and reproducibility) showed that HS-SPME-GC/qMS-SIM is adequate to simultaneously quantify the five toxic compounds. Acrolein was found at similar concentrations in grape and must, and was not detected after alcoholic fermentation and in wine. Acetaldehyde was detected at lower concentrations in the must and at higher levels after alcoholic fermentation. The concentration of furfural was higher in the grapes than in the other stages. Ethyl carbamate was not detected in the vinification steps and in commercially wine. Formaldehyde levels were between the LOD and LOQ values at all stages of winemaking and commercial wines. In addition, in commercially available wines, acrolein was found in 50% of samples, acetaldehyde and furfural were present in all samples. The only compound whose intake may pose a health risk is acrolein. Thus, this study contributed to identify critical control point related to the presence of toxic compounds during winemaking, including the production of acetaldehyde during alcoholic fermentation and the contamination of grapes with acrolein and furfural through atmospheric air. In addition, the results of the occurrence of these toxic compounds in commercially available wines may contribute to the creation of national legislation that establishes limits of the same in this drink.