Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:31:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 139363.pdf: 507436 bytes, checksum: b32d2093cc99778ad2e24204ae470d5a (MD5)

Importadora e Exportadora de Medidores Polimate Ltda / The main goal of this study was to evaluate the effect of organic modifiers in the determination of lead in calcium supplement samples by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS). Samples of refined calcium carbonate, dolomite and oyster shell were used in this study. For this purpose different decomposition procedures as well as different modifiers were tested (Pd, citric acid, ascorbic acid, oxalic acid). The temperature program for lead determination was determined according to the results from the atomization and pyrolysis curves. With the use of organic modifiers it was possible to reduce the interference of background. The results of Pb determination, using different decomposition procedures, were compared using analysis of variance. The results using the proposed procedure shown better detection limits that those previously reported in the literature. In addition, the modifiers based on organic compounds are relatively inexpensive. However, in view of the lack of certified reference material the accuracy was evaluated using the addition of analyte and matrix matching techniques for calibration. / Este estudo teve por objetivo principal verificar os efeitos de modificadores orgânicos em amostras de carbonato de cálcio, comumente empregados para a produção de suplementos de cálcio, em determinações de chumbo por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS). Os estudos foram desenvolvidos com amostras de carbonato de cálcio refinado, dolomitas e concha de ostras. Para isso, foram empregados diferentes procedimentos de decomposição das amostras, bem como diferentes modificadores químicos, entre eles paládio, ácido cítrico, ácido ascórbico e ácido oxálico, dando-se ênfase para os modificadores orgânicos. As melhores temperaturas para a determinação de chumbo por GF AAS foram determinadas através das curvas de pirólise e atomização. Com o uso de modificadores químicos orgânicos foi possível diminuir a interferência do sinal de absorção de fundo. Os resultados da determinação de chumbo, empregando diferentes procedimentos de decomposição, foram comparados através de análise de variância. Os resultados obtidos com o procedimento proposto indicam uma melhora no limite de detecção em relação aos relatados na literatura. Além disso, os modificadores químicos orgânicos são, relativamente, mais baratos. Contudo, devido à falta de material de referência certificado, a exatidão deste procedimento foi avaliada empregando-se a técnica de adição de analito e de correção de matriz para a calibração.

Due to the complexity of the soybean matrix and the very low pesticide concentrations expected for these samples, it is really necessary to develop efficient and reliable analytical methods to identify and quantify their residues. In this study, an evaluation and validation was performed of the linear range of the analytical curves (7 concentration levels and 6 injections each), detection limit (LOD), quantification limit (LOQ), matrix effect, as well as precision (as RSD%) and accuracy (as recovery percent), for 221 pesticides, analyzed by 2 different extraction methods (modified Luke and Quechers) and also by different chromatographic techniques (GC and LC) coupled with mass spectrometry (MS). Furthermore, a clean up method by gel permeation chromatography (GPC) was developed for soybean extract purification. To that end, milled and homogenized soybean was spiked with 221 pesticides (52 analyzed by GC and 169 by LC), at 3 different spiking levels (10, 50 and 100 μg kg-1, 6 replicates at each level) and extracted by 2 different methods. Applying the modified Luke method, 10 mL of water was added to 5.0 g of soybean matrix and the samples were allowed to stand for 2 hours. A volume of 100 mL of a mixture of acetone, dichloromethane and light petroleum ether (1:1:1) and anhydrous sodium sulfate (15 g) were added, the samples were extracted with a Polytron homogeneiser for 1 min and finally centrifuged for 3 min. Applying the modified Quechers method, 4 mL of water was added to 2.0 g of soybean matrix and the samples were allowed to stand for 2 hours. A volume of 20 mL of acetonitrile was added and the tubes were vigorously shaken by hand for 45 s. The tubes were uncapped, 2 g of anhydrous magnesium sulfate and 2.5 g of sodium acetate were added, the shaking procedure was repeated and the extract was centrifuged for 1 min. The upper layer of the extracts was transferred to another tube, containing 2 g of anhydrous magnesium sulfate, and the shaking and centrifugation procedures were repeated. Prior to GC determination, a volume of 100 μL of each extract (reconstituted in 1 mL dichloromethane) was injected into a GPC system, consisting of a HPLC pump, autosampler, column oven, 2 PLgel columns, DAD detector, ELSD detector, automated fraction collector and computer workstation. Dichloromethane was used as eluent (flow rate, 0.75 mL min-1) and the pesticide fraction was collected between 17.5 and 27.5 min. After evaporation and reconstitution with 1 mL of iso-octane/toluene (9:1), containing 4.0 ng mL-1 bromophos-methyl (internal standard), extracts were analyzed by GC-MS and GC-MS/MS. The clean up procedure was not necessary for LC-MS/MS analysis, so, the extracts were reconstituted in methanol and directly injected into the LC-MS system. In general, LOD, LOQ and r2 results, obtained from GC, were affected by standards prepared in matrix extract compared to the preparation in solvent, which was not observed with results obtained from LC-MS/MS, showing a considerably lower matrix effect. Among the GC-MS techniques, the GC-MS NCI SIM mode was most appropriate for multiresidue pesticide analysis, conciliating sensitivity and acceptable selectivity, and allowing good quantification of 85% of the target compounds. ESI positive mode LC-MS/MS allowed determination of 155 pesticides in one chromatographic analysis, generating LOQm values of 10 or 50 μg kg-1, for ca 80% of the pesticides studied. Hence, it is possible to conclude, that the GPC clean up method developed was efficient to purify soybean extracts and that both extraction methods evaluated showed good performance, depending on which detection technique was to be used. Comparing GC and LC-MS/MS, there is no doubt that the latter was more efficient for pesticide multiresidue analysis, taking into account both robustness and sensitivity. Also, the possibility to perform the determination of a large number of pesticides in just a single chromatographic analysis is another major advantage. / Devido a complexidade da matriz de grãos de soja e das baixas concentrações dos pesticidas presentes, há uma grande necessidade de desenvolvimento de métodos analíticos eficientes e confiáveis para a identificação e quantificação de contaminantes. Assim, nesse estudo avaliou-se a faixa de linearidade das curvas analíticas (7 níveis de concentração e 6 injeções cada), limite de detecção (LOD), limite de quantificação (LOQ), efeito matriz, bem como a precisão e a exatidão (em termos de percentual de recuperação), para 221 pesticidas, analisados e validados por dois diferentes métodos de extração (Luke e Quechers modificados), e também por diferentes técnicas cromatográficas (GC e LC) hifenadas à Espectrometria de Massas (MS). Ainda, desenvolveu-se um método de purificação por Cromatografia por permeação em gel (GPC), para purificação dos extratos da soja. Para isso, efetuou-se a fortificação da soja moída, com soluções contendo 221 pesticidas ao total (52 analisados por GC e 169 por LC), em 3 níveis de fortificação (10, 50 e 100 μg kg-1), 6 réplicas para cada nível, e aplicou-se os dois métodos de extração. A extração pelo método de Luke modificado consistiu na pesagem de 5,0 g da matriz, adição de 10 mL de água destilada e desionizada e repouso por 2 horas, onde em seguida, foi adicionado 100 mL de uma mistura de acetona, éter de petróleo e diclorometano (1:1:1) e 15 g de sulfato de sódio. Essa mistura foi levada para homogeneização em homogeneizador Polytron por cerca de 1 min e finalmente, centrifugada por outros 3 min. Para a aplicação do método Quechers, pesou-se 2,0 g da matriz, colocou-se 10 mL de água destilada e desionizada, deixada em repouso por 2 horas, onde em seguida adicionou-se 20 mL de acetonitrila e procedeu-se a agitação manual e vigorosa, por cerca de 45 segundos. Acrescentou-se 2,0 g de sulfato de magnésio anidro e 2,5 g de acetato de sódio anidro, repetindo-se a agitação. Foram, posteriormente, centrifugados por 1 minuto e o extrato foi transferido para outro tubo já contendo 2,0 g de sulfato de magnésio anidro, repetindo a agitação e a centrifugação. Para os pesticidas a serem determinados por GC, um volume de 100 μL de cada extrato foi injetado no sistema de GPC, que consistiu em um HPLC contendo amostrador automático, forno para coluna, 2 colunas PLgel, detector por arranjo de diodos, coletor automático de frações, detector por dispersão de luz por evaporação e workstation, onde o eluente foi o diclorometano, e a fração do eluato contendo os pesticidas foi coletada entre 17,5 e 27,5 min. Após evaporação e reconstituição em 1 mL de isooctano/tolueno (9:1) contendo bromofós metílico 4 ng mL-1 como padrão interno, os extratos foramanalisados por GC-MS e GC-MS/MS. Para aquelas realizadas por LC-MS/MS não foi necessária a aplicação do procedimento de purificação. Assim, os extratos foram evaporados e reconstituídos em metanol, e em seguida analisados por LC-MS/MS. Em geral, os valores de LOD, LOQ e r2, obtidos por GC, foram influenciados pela utilização de extratos da matriz para o preparo das soluções analíticas, o que não ocorreu com aqueles obtidos por LC-MS/MS, demonstrando o menor efeito da matriz sobre esta técnica. Dentre as técnicas de GC-MS, a GC-MS NCI modo SIM mostrou-se apropriada para análise multirresíduos de pesticidas, conciliando sensibilidade e seletividade adequados, o que promoveu boa quantificação de 85% dos compostos. LC-MS/MS modo ESI positivo possibilitou a determinação de 155 pesticidas em apenas uma análise, promovendo LOQm de 10 ou 50 μg kg-1, para ≈80% dos compostos. Portanto, concluiu-se que, a técnica desenvolvida de purificação foi eficiente para a purificação dos extratos da soja e que ambos métodos de extração apresentaram desempenhos satisfatórios, dependendo da técnica de detecção utilizada. Comparando-se as técnicas de GC com LC-MS/MS, esta última é, sem dúvida, aquela mais eficiente para análise multirresíduos de pesticidas, tanto pela robustez e sensibilidade do instrumento, como pela possibilidade de determinação de um grande número de pesticidas em uma única análise.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nonylphenol polyethoxylates are nonionic surfactants widely employed on textile industry. Submitted to inadequate effluent treatment processes, these compounds can be eventually biodegraded to metabolites with estrogenic activity. Therefore, efficient processes on increasing the biodegradability or for the removal of these metabolites became necessary. In this work, the nonylphenol polyethoxylate (9 ethylene oxide unities, NF9) degradation by advanced oxidation (Fenton and photo-Fenton) and electrochemical processes (electrocoagulation, electrochemical Fenton) was verified. The studied process parameters were: NF9 concentration (measured by means of high performance liquid chromatography HPLC), chemistry oxygen demand (COD), absorbance on UV-visible region (200-800 nm) and hydrogen peroxide concentration (H2O2). For the determination of NF9 on textile wastewater, a modified procedure was developed based on the extraction of surfactants and subsequently HPLC measurement. The determined NF9 concentration on textile wastewater was around 20 mg L-1. Factorial design was applied to optimize the experimental conditions for NF9 degradation in aqueous solution with the aid of electrocoagulation and Fenton processes. The electrocoagulation experiments were performed in a 500 mL, water cooled, stirring tank reactor, maintaining a distance of 3.5 cm between electrodes. The evaluated parameters were: NF9 concentration (20 and 40 mg L-1), temperature (30 and 60 0C), applied current (1 and 1.5 A) and electrode material (iron and aluminium). The use of aluminium electrodes brought the best significance effects. The temperature effect was not significant, statistically. The best performance was achieved by experiments using 20 mg L-1 NF9, 1.5 A and aluminium electrodes (NF9 degradation up to 95%, 30 min reaction). For Fenton process, experiments were done in stirring tank reactor (1000 mL) and pH 3. The evaluated concentrations were: NF9 (20 and 40 mg L-1), Fe2+ (20 and 40 mg L-1) and H2O2 (60 and 100 mg L-1). All investigated variables were significant. The best performance (95% NF9 degradation, 5 min reaction) was obtained using the following concentrations: 20 mg L-1 of NF9, 40 mg L-1 of Fe2+ and 100 mg L-1 of H2O2. In order to enhance NF9 degradation, by electrocoagulation with iron electrodes, electrochemical Fenton was also performed. The same equipment from electrocoagulation was used, adding 20 mg L-1 of H2O2 and adjusting to pH 3. With this treatment, NF9 removal from aqueous solutions up to 95%, in 5 min of reaction, was achieved. For further applications of the proposed treatments (Fenton, photo-Fenton, electrochemical Fenton and electrocoagulation) to the textile effluent, the best results from factorial design with aqueous solutions were take. The employed reactor for photo-Fenton treatment was just the same used on Fenton process by coupling a photoirradiation chamber composed by a mercury lamp (125 W) and a quartz column. The electrocoagulation allowed NF9 and COD reduction of 95 and 50%, respectively, in only 15 min reaction. The Fenton process provided 38% NF9 reduction and 11% organic matter degradation, in just 5 min reaction. On the other hand, 58% NF9 degradation and 21% COD reduction were obtained for photo-Fenton process after an hour of reaction. The addition of hydrogen peroxide to the electrocoagulation process, using iron electrodes (electrochemical Fenton), increased the NF9 degradation from 45 to 95%, in only 5 min reaction. By the applied conditions, all investigated processes proved to be efficient on the NF9 degradation in aqueous solutions. For the textile wastewater, electrochemical treatments showed the best results, as much for NF9 removal as for COD reduction. / Nonilfenóis polietoxilados são surfactantes não iônicos amplamente utilizados pela indústria têxtil. Estes compostos, submetidos a processos inadequados de tratamento, podem ser biodegradados a metabólitos que apresentam atividade estrogênica. Desta forma, processos de tratamento de efluentes, eficazes para a remoção e/ou aumento da biodegradabilidade destes produtos suspeitos de ação desreguladora hormonal, fazem-se muito necessários, atualmente. Neste trabalho, verificou-se a degradação de nonilfenol polietoxilado com 9 moles de óxido de etileno (NF9) por meio de processos avançados de oxidação (Fenton e foto-Fenton) e eletroquímicos (eletrocoagulação, Fenton eletroquímico). Os parâmetros de processo estudados foram: concentração de NF9 (determinada por meio de cromatografia líquida de alta eficiência - HPLC), demanda química de oxigênio (DQO), absorbância na região UV-Visível (200-800 nm) e concentração residual de peróxido de hidrogênio (H2O2). Primeiramente, fez-se a determinação da concentração de NF9 presente no efluente têxtil através de procedimento desenvolvido para tanto, com base na extração de surfactantes para posterior determinação. A concentração de NF9 nas amostras de efluente têxtil foi da ordem de 20 mg L-1. Fez-se planejamento fatorial para a adequação das condições experimentais do processo de degradação de NF9, em solução aquosa, com auxílio dos processos de Eletrocoagulação e Fenton. Os experimentos de eletrocoagulação foram feitos em reator tipo tanque agitado, de 500 mL de capacidade, com resfriamento e com distância entre os eletrodos de 3,5 cm. Os parâmetros avaliados foram: concentração do NF9 (20 e 40 mg L-1), temperatura (30 e 60 0C), corrente aplicada (1 e 1,5 A) e natureza do eletrodo (ferro e alumínio). A utilização de eletrodos de alumínio gerou efeitos de maior significância. O efeito exercido pela temperatura não foi significante, estatisticamente. O melhor desempenho, com redução da concentração do NF9 superior a 95% (em 30 min de reação), foi alcançado no experimento em que foram utilizados 20 mg L-1 de NF9, corrente de 1,5 A e eletrodos de alumínio. Para o processo Fenton, os experimentos foram efetuados em reator tipo tanque agitado (1000 mL de capacidade) e em pH 3. Foram avaliadas as concentrações de: NF9 (20 e 40 mg L-1), Fe2+ (20 e 40 mg L-1) e H2O2 (60 e 100 mg L-1). Todas as variáveis investigadas foram significantes. O melhor desempenho, com redução da concentração de NF9 superior a 95% (em 5 min de reação), foram obtidos usando-se as seguintes concentrações: 20 mg L-1 de NF9, 40 mg L-1 de Fe2+ e 100 mg L-1 de H2O2. Com o objetivo de intensificar a degradação de NF9, obtida por eletrocoagulação com eletrodos de ferro, fez-se também Fenton eletroquímico. Foi utilizado o mesmo equipamento da eletrocoagulação, apenas, adicionando-se 20 mg L-1 de H2O2 e ajustando-se o pH a 3. Com este tratamento chegou-se a remoção acima de 95% de NF9 em solução aquosa, em 5 min de reação. Os melhores resultados obtidos foram, então, tomados como base para a aplicação dos tratamentos propostos (Fenton, foto-Fenton, Fenton eletroquímico e eletrocoagulação) na degradação de NF9 em efluente têxtil. O reator empregado para o tratamento foto-Fenton foi o mesmo utilizado no processo Fenton, acoplando-se câmara de fotoirradiação composta por lâmpada de mercúrio de 125 W e coluna de quartzo. A eletrocoagulação permitiu redução de NF9 e DQO da ordem de 95 e 50%, respectivamente, em apenas 15 min de reação. O processo Fenton propiciou redução de NF9 de 38% e degradação da matéria orgânica de 11 %, já em 5 min de reação. Quanto ao processo foto-Fenton, redução NF9 e DQO da ordem de 58 e 21%, respectivamente, foram obtidas após uma hora de reação. A adição de peróxido de hidrogênio em processo de eletrocoagulação, utilizando-se eletrodos de ferro (processo Fenton eletroquímico), promoveu aumento do desempenho, na degradação de NF9, de 45 para 95%, em 5 min de reação. Nas condições investigadas, todos os processos mostraram-se eficientes na degradação de solução aquosa de NF9. Para o efluente têxtil, os tratamentos eletroquímicos forneceram os melhores resultados, tanto para a remoção de NF9 como para a redução de DQO.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAPF.pdf: 1919945 bytes, checksum: c7be1a284fe2f15f46c8b687e1eb6a57 (MD5) Previous issue date: 2006-11-14 / The application of pattern recognition techniques such as principal component analysis and cluster analysis was evaluated for classification of foods according to their production mode (industrial or homemade and organically or conventionally produced), refine mode or geographical source. The main variables were the mineral contents of samples of coffee (roasted and green), vegetables, legumes, sugar, milk, sugar-cane spirit, beans, and rice. The concentrations of metals were determined by ICP OES or by GF AAS after microwave-assisted digestion or dilution. Other variables, such as nitrate and crude protein contents, were determined in vegetables and legumes samples. Nuclear magnetic resonance of 1H was applied to green coffee and beans to attempt to correlate chemical classes with production mode. Separations were obtained for differentiation between organic and conventional green coffees, and between instant soluble and roasted coffees. Attempts to correlate metals contents with geographical sources for coffee and sugar samples, and metals contents and production mode for vegetables, legumes, milks, sugar cane spirits, and rices were not successful. However, differentiation was observed for lettuces and cachaças based on geographical source, and for sugar samples based on the refine mode. Additionally, differentiation was also observed for lettuce samples based on the production mode, and nitrate was the main variable for differentiation. It was observed a trend towards the classification of beans according to the production mode based on NMR data set, however it is necessary to identify the chemical compounds that led to differentiation. According to these results, pattern recognition analyses were able to differentiate some important features in different samples based on their metals contents. Additionally, taking into account metals contents there was no appreciable difference between organically and conventionally produced foods. / O presente trabalho avalia o emprego de métodos de reconhecimento de padrões não supervisionados, tais como análise de componentes principais e análise hierárquica de agrupamentos, para a classificação de alimentos de acordo com modo de produção, refino, processo de industrialização ou procedência. As principais variáveis empregadas foram os teores de constituintes minerais em amostras de café, verduras, legumes, açúcar, leite, cachaça, feijão e arroz. A concentração dos constituintes minerais nos diferentes grupos de amostra foi determinada por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente ou por espectrometria de absorção atômica por forno de grafite após digestão assistida por radiação microondas ou diluição. Outras variáveis como concentração de nitrato e percentual de proteína bruta, foram determinadas para as amostras de verduras e legumes. Para as amostras de café verde e feijão foram utilizados espectros de RMN de 1H na tentativa de classificação por modo de produção. Constatou-se diferenciação entre os modos de produção para as amostras de café verde e torrado e entre cafés solúveis e torrados. Tentativas de correlacionar a concentração de metais com a origem geográfica dos cafés torrados e modo de produção (orgânica ou convencional) de açúcar, verduras e legumes, leite, cachaça e arroz não foram bem sucedidas. Obtiveram-se diferenciações por refino para as amostras de açúcar e por origem geográfica para as amostras de alface e cachaça. No caso das amostras de alface há uma tendência de diferenciação por modo de produção, sendo a variável teor de nitrato a maior responsável. Há uma tendência de diferenciação também para as amostras de feijão, considerando os dados obtidos por RMN, contudo é necessário identificar quais compostos são responsáveis pela diferenciação. De acordo com os resultados, a análise por reconhecimento de padrões foi capaz de diferenciar importantes características nas diferentes amostras com base nos teores de constituintes inorgânicos. Constatou-se que, em geral, alimentos produzidos organicamente não apresentaram diferenças apreciáveis quando comparados à produção convencional.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLCT.pdf: 981864 bytes, checksum: 8f631caadb6c6abeb0178f29e14625aa (MD5) Previous issue date: 2007-02-23 / The goal of this thesis was the critical evaluation of the analytical capability of an inductively coupled plasma spectrometer (ICP OES) with axially viewed configuration. The general view that axially systems are mainly applied to samples with low matrix complexity was evaluated and the performance of this configuration was supposed to be similar to the one of radially viewed systems. Figures of merit such as stability, robustness, detection limits, linear dynamic range, precision and accuracy were monitored in function of equipment operating conditions, sample introduction system and the complexity of the sample matrix. Magnesium II / Mg I ratio showed to be an adequate parameter for evaluation of ICP OES operating conditions. Factorial design allowed the determination of robust conditions for different sample introduction systems and evidenced the inefficiency of the V-groove nebulizer when operated at low nebulization gas flow-rate. For this nebulizer, in contrast with the literature, robust conditions were attained at both high applied power and high nebulization gas flow-rate. Using robust conditions, lower detection limits were found and high accuracy was obtained for the analysis of complex samples of non-fat milk powder diluted in tertiary amines medium and austenitic steel decomposed with aqua regia. For alcoholic beverage analysis, it was necessary the use of similar alcoholic concentration for the reference solutions and samples in order to compensate transport effects due to the presence of organic compounds. However, deviations greater than 10 % were observed for some elements in wine analysis. The use of the standard additions method or matrix matching by Fe addition was not necessary for austenitic steel analysis and calibration was performed with reference solutions in aqua regia 1.2 % v v-1 medium. Severe matrix effects in axially viewed ICP OES configuration did not occur and this configuration was competitive with radially viewed systems. An additional advantage of axially systems is the lower detection limits. However, the use of robust conditions caused a small decrease in linear dynamic range and can decrease the life-time of radio-frequency source and quartz torch of the equipment. Finally, the instrument software for semiquantitative analysis was evaluated and its performance was suitable for implementation of a screening procedure for biological samples microwave-assisted acid decomposed. This method allowed quantitative results for the majority of elements evaluated. / A proposta desta tese foi avaliar criticamente a capacidade analítica de um espectrômetro de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) com configuração axial. Foi questionada a visão geral de que sistemas axiais têm aplicações somente para amostras com menor complexidade e buscou-se verificar que o desempenho dessa configuração é similar aos sistemas radiais comumente utilizados. Figuras de mérito como estabilidade, robustez, limites de detecção, faixa linear de calibração, precisão e exatidão foram monitoradas em função das condições de operação do equipamento, do sistema de introdução de amostras e da complexidade da matriz da amostra. A razão Mg II / Mg I mostrou-se um parâmetro adequado para avaliação das condições de operação do ICP OES. Planejamento fatorial possibilitou a determinação das condições robustas para diferentes sistemas de introdução de amostras e evidenciou a ineficiência do nebulizador com ranhura em V quando operado em baixa vazão do gás de nebulização. Para esse nebulizador, em oposição ao descrito na literatura, as condições robustas de operação foram obtidas em elevada potência aplicada e elevada vazão do gás de nebulização. Em condição robusta, menores limites de detecção foram obtidos e as medidas de leite em pó desnatado diluído em mistura de aminas terciárias e aço austenítico digerido em meio de água régia geraram resultados satisfatórios apesar da complexidade das matrizes. Para o trabalho com bebidas alcoólicas foi necessário utilizar concentração alcoólica semelhante às amostras nas soluções de referência para compensar efeitos de transporte devido à presença de compostos orgânicos. Entretanto, desvios maiores que 10% foram observados na recuperação de alguns elementos em amostras de vinho. O uso do método das adições de padrão ou a compatibilização de matriz pela adição de Fe nas soluções de referência não se mostraram necessários no trabalho com aço austenítico e a calibração foi feita com soluções preparadas em meio de água régia 1,2 % v v-1. Portanto, não ocorreram severos efeitos de matriz na configuração axial, o que a torna competitiva com os sistemas radiais, tendo como vantagem adicional os menores limites de detecção. Entretanto, a aplicação de condições robustas causou uma pequena diminuição na faixa linear de calibração, além de poder causar maior desgaste na fonte de rádio-freqüência e na tocha de quartzo do equipamento. Além disso, o programa disponível no equipamento para realização de análises semi-quantitativas também foi avaliado e mostrou-se adequado para procedimentos de screening de amostras biológicas decompostas em meio ácido em forno de microondas com cavidade, possibilitando a obtenção de resultados quantitativos para a maioria dos elementos avaliados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3261.pdf: 2696063 bytes, checksum: 868728a9c723519b8d5b81d7d164ee50 (MD5) Previous issue date: 2007-07-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work aimend the development of an automated procedure for photometric determination of total ureide in soybean tissues using multicommutation in flow analysis. The photometric detection was based on the formation of indophenol blue (the Berthelot reaction), which involving oxidation of the amide nitrogen (N-ureide) by hypochlorite and reaction with phenol in alkaline medium. The manifold hardware and the instrument for photometric detection using a LED as radiation source and a photodiode as detector were developed. The system was microcomputer by a software written in QuickBasic 4.5. In the optimization of the proposed procedure the following parameters were considered: the hypochlorite concentration and its alkalinity, the phenol concentration and its alkalinity, the reaction temperature, the sample residence time, the volume of the phenol solution and the removal of interferences by ion exchange resin column. After optimization, the analytical curve was linear in the 30 to 260 μmol L-1 concentration range with a limit of detection of 1 μmol L-1, a relative standard deviation lower than 3%, consumption of 6.7 mg phenol per determination and sample throughput of 22 determinations per hour. The developed procedure was used for N-ureide determination in soybean leaves extracts. With results was agreement with the reference method at the 95% confidence level. The developed procedure is suitable for routine analysis in laboratories conducting research in Soil Microbiology and Biological Nitrogen Fixation with advantages in relation to precision, operational costs and waste generation. / Neste trabalho, é proposto o desenvolvimento de um procedimento automático para determinação fotométrica de N-ureídos totais em tecidos de soja empregando o conceito de multicomutação em fluxo. A detecção fotométrica foi baseada no método da formação do composto azul de indofenol (reação de Berthelot), a qual envolve a oxidação do nitrogênio amidico (N-ureídos) com hipoclorito e reação com fenol em meio alcalino. Foram desenvolvidos módulos de análise para implementar o procedimento analítico, instrumento de detecção fotométrica empregando LED como fonte de radiação eletromagnética e fotodiodo como detector. O controle dos dispositivos foi realizado empregando um computador, programado em QuickBasic 4.5. Os estudos realizados para otimização do procedimento proposto compreenderam experimentos para avaliar os seguintes parâmetros: concentração da solução de hipoclorito e alcalinidade da mesma; concentração da solução de fenol e sua alcalinidade; temperatura para o desenvolvimento da reação; tempo de residência da zona da amostra, volume da solução de fenol; e remoção dos potenciais interferentes empregando resina de troca iônica. Após a otimização das variáveis de controle, o procedimento proposto apresentou curva analítica com resposta linear na faixa de 30 a 260 μmol L-1, Limite de detecção de 1 μmol L-1, desvio padrão relativo menor que 3%, consumo de 6,7 mg de fenol por determinação e freqüência de amostragem de 22 determinações por hora. O procedimento desenvolvido foi empregado para a determinação de N-ureídos em amostras de extratos de folhas de soja. Os resultados foram comparados com um procedimento de referência (VOGELS e van der DRIFT, 1970) e não apresentaram diferença significativa para o nível de confiança de 95%. Neste sentido, pode-se afirmar que o procedimento desenvolvido é adequado para análise de rotina em laboratórios que desenvolvem pesquisas em microbiologia do solo e Fixação Biológica de Nitrogênio com vantagens em relação à precisão, custos operacionais e geração de efluente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3481.pdf: 5071654 bytes, checksum: db4d288165a5a561e59e945ef04220ef (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / The proliferation of toxic algae in different oceans leads to great economic losses and environmental damage the mortality of marine animals such as mollusks and fish due to neurotoxins that they release into the environment. The reasons that lead to algal blooms are not fully understood and thus the monitoring of algae is extremely important. In this sense, the genosensors appear as promising tools for the detection of toxic algal blooms in coastal waters, as they offer the possibility of in situ detection with high sensitivity and selectivity. In this project we studied the processes of hybridization of DNA molecules without the use of marker molecules using electrochemical and microgravimetric techniques. Probes were used as partial sequences of primers of the gene encoding the ribosomal RNA sub-unit of the microalgae Alexandrium species. These species of algae produce neurotoxins that can accumulate in shellfish and are responsible for harm to human health. The probe DNA was immobilized by chemisorptions on the surface of a quartz crystal oscillating at 9 MHz third harmonic, 27 MHz. After the grounding of the probe, the crystals were exposed to target DNA molecules with sequence complementary to the probe and hybridization process was monitored in real time. The percentage of the crystal surface coverage and hybridization kinetics were monitored by quartz crystal microbalance (QCM). The area of the crystal suffered no links were filled with the reagent mercaptohexanol (MCH) and observed an improvement in the efficiency of hybridization. The cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used as a system for detection of DNA probe immobilization and hybridization with its complementary target, without the use of marker molecules. These events were monitored through changes in the electrical properties of the lead in media containing the redox couple [Fe(CN)6 3-/4-] before and after immobilization and hybridization. The analysis of xviii the impedance spectra showed an increase in Rct after the formation of doublestranded DNA, while the capacitance values remained unchanged after the modification of the electrode. The use of MCH during electrochemical measurements increased the efficiency of hybridization, in agreement with results obtained with the QCM technique. The technique of scanning electrochemical microscopy (SECM) was used to evaluate the charge transfer process before and after modifications to the DNA molecules. The results obtained with the SECM technique (approach curves) are qualitatively in agreement with results obtained by the techniques of QCM, CV and EIS with the redox couple [Fe(CN)6 3-/4-]. A microarray for DNA was constructed and evaluated, showing a good response in the detection of different nucleic acid sequences simultaneously. The genossensor developed allowed us to distinguish between targets and probes with different sequences, complementary and not complementary. A procedure for the regeneration of genossensor was developed and allowed the reuse of the DNA biosensor twenty times, with the same sensitivity. / A proliferação de algas tóxicas em diferentes oceanos pode causar perdas econômicas e ambientais devido a mortandade de animais marinhos como moluscos e peixes devido as toxinas que estas liberam no ambiente. Os motivos que levam a proliferação destas algas não são completamente compreendidos e desta forma o monitoramento das algas é de extrema importância. Neste sentido, os genossensores aparecem como ferramentas promissoras para a detecção de florações tóxicas em águas costeiras, uma vez que oferecem a possibilidade de detecção in situ com alta sensibilidade e seletividade. Neste projeto estudou-se os processos de hibridação de moléculas de DNA sem o uso de moléculas marcadoras utilizando técnicas microgravimétricas e eletroquímicas. Foram utilizadas como sondas sequências parciais de oligonucleotídeos do gene que codifica o RNA ribossômico de sub-unidade de microalgas da espécie Alexandrium. Estas espécies de algas produzem neurotoxinas, que podem acumular em moluscos e são responsáveis por danos à saúde humana. A sonda de DNA foi imobilizada por quimissorção na superfície de um cristal de quartzo de 9 MHz oscilando no terceiro harmônico, 27 MHz. Após a imobilização da sonda de DNA, os cristais foram expostos a moléculas alvo de DNA com sequência complementar à sonda e o processo de hibridação foi monitorado em tempo real. A porcentagem de recobrimento da superfície do cristal e a cinética de hibridação foram monitorados pela microbalança de cristal de quartzo (QCM). A área do cristal no qual as moléculas de DNA não foram imobilizadas foi preenchida com o reagente 6-mercapto 1-hexanol (MCH) e observou-se uma melhora na eficiência de hibridação. As técnicas de voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foram usadas como um sistema para detecção da sonda de DNA imobilizada e sua hibridação com o xvi alvo complementar, sem o uso de moléculas marcadoras. Estes eventos foram monitorados por meio da mudança nas propriedades elétricas do eletrodo em meio contento o par redox Fe(CN)6 3-/4- antes e após a imobilização e hibridação. As análises dos espectros de impedância mostraram um aumento na Rtc após a formação da dupla fita de DNA, ao passo que os valores de capacitância permaneceram inalterados após as modificações do eletrodo. O uso do MCH durante as medidas eletroquímicas aumentou a eficiência da hibridação, concordando com os resultados obtidos com a técnica de QCM. A técnica de microscopia eletroquímica de varredura (SECM) foi utilizada para avaliar o processo de transferência de carga, antes e após as modificações com as moléculas de DNA. Os resultados obtidos com a técnica de SECM (curvas de aproximação) estão qualitativamente de acordo com os resultados obtidos por meio das técnicas de QCM, CV e EIS com o par redox Fe(CN)6 3-/4-. Um sistema de arranjos de microeletrodos para DNA foi construído e avaliado, apresentando uma boa resposta na detecção de diferentes sequências de ácido nucléico simultaneamente. O genossensor desenvolvido permitiu distinguir entre sondas e alvos com sequências diferentes, complementares e não complementares. O procedimento utilizado para a regeneração do genossensor permitiu sua reutilização por no mínimo vinte vezes, sem perda na sensibilidade de detecção.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3685.pdf: 3368609 bytes, checksum: 5ecb5debe0a05591c22646ee1926fff0 (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The following topics were investigated in this thesis: a) the electrochemical response of a boron-doped diamond electrode, after different electrochemical pretreatments, for two antioxidants (butylated hydroxyanisole BHA and butylated hydroxytoluene BHT) and three food colorants (tartrazine TT, sunset yellow SY, and brilliant blue BB); b) the development of electroanalytical methods for the simultaneous determination of these antioxidants and colorants, using pulse voltammetric techniques (SWV and DPV) and the multiple pulse amperometric technique coupled to a FIA system (MPA-FIA). In general, for the antioxidants as well as the food colorants, lower redox potentials and higher intensities of peak current were obtained after the BDD electrode underwent cathodic pretreatment on its surface. Better analytical conditions for the determination of both antioxidants in 0.01 mol L-1 KNO3 (30% v/v ethanol; pHcond. = 1.5) were obtained using SWV, which was selected for the simultaneous determination of BHA and BHT, when a 300 mV separation between their oxidation peak potentials was attained. The corresponding analytical curves were linear in the concentration range 5.99 × 10-7 to 1.01 × 10-5 mol L-1, with detection limits of 1.45 10-7 mol L-1, for BHA, and 2.47 10-7 mol L-1, for BHT. The simultaneous determination of these antioxidants was also carried out using MPA-FIA, applying a dualpotential waveform: Edet.1 = 850 mV / 200 ms and Edet.2 = 1150 mV / 200 ms vs. Ag/AgCl (3.0 mol L-1 KCl). Only BHA is oxidized at Edet.1, while both BHA and BHT are oxidized at Edet.2; thus, IBHA = IEdet.1 and IBHT = IEdet.2 - IEdet.1. The respective analytical curves presented a good linearity in the investigated concentration ranges (4.80 10-8 - 3.00 10-6 mol L-1, for BHA, and 6.80 10-7 6.80 10-5 mol L-1, for BHT), with detection limits of 3.00 10-8 mol L-1, for BHA, and 4.00 10-7 mol L-1, for BHT. DPV was used for the simultaneous voltammetric determination of the colorant pairs TT and SY or BB and SY; in the 0.10 mol L-1 H2SO4 supporting electrolyte, the separation between the reduction peak potentials was 150 mV, for TT and SY, and 189 mV, for BB and SY. The corresponding analytical curves were obtained in the concentration ranges 9.99 × 10-8 - 5.66 × 10-6 mol L-1, for TT, and 2.00 × 10-8 - 4.76 × 10-6 mol L-1, for SY, 5.96 × 10-7 - 9.90 × 10-6 mol L-1, for BB, and 9.99 × 10-8 - 4.76 × 10-6 mol L-1, for SY. The obtained detection limits were 6.27 × 10-8 mol L-1 and 1.31 × 10-8 mol L-1 for the pair TT and SY, respectively, and 1.43 × 10-7 mol L-1 and 2.56 × 10-8 mol L-1, for the pair BB and SY, respectively. An MPA-FIA procedure for the simultaneous determination of these pairs of colorants was also developed. The dual-potential waveform was the following: Edet.1 = -150 mV / 400 ms, when only SY is reduced, and Edet.2 = -450 mV / 100 ms vs. Ag/AgCl (3.0 mol L-1 KCl), when both TT and SY or BB and SY are reduced. Detection limits of 2.55 10-6 mol L-1 and 8.10 10-7 mol L-1 were obtained for colorant pair TT and SY, respectively, and 3.52 10-6 mol L-1 and 8.54 10-7 mol L-1, for the pair BB and SY, respectively. Finally, the proposed methods were successfully applied in the simultaneous determination of those antioxidants and colorants in food products; the obtained results were satisfactory and similar to those obtained using high-performance liquid chromatography methods adopted as comparative methods. / Nesta tese investigou-se: a) a resposta eletroquímica de um eletrodo de diamante dopado com boro, após diferentes pré-tratamentos eletroquímicos, para dois antioxidantes (butilhidroxianisol - BHA e butilhidroxitolueno - BHT) e para três corantes (tartrazina - TT, amarelo crepúsculo - AC e azul brilhante - AB); b) o desenvolvimento de métodos eletroanalíticos para a determinação simultânea destes antioxidantes e corantes, empregando as técnicas voltamétricas de pulso (SWV e DPV) e a técnica amperométrica de múltiplos pulsos acoplada a um sistema FIA (MPA-FIA). Em geral, tanto para os antioxidantes quanto para os corantes, menores potenciais redox e maiores intensidades de correntes de pico foram obtidos após o eletrodo de BDD passar por um pré-tratamento catódico em sua superfície. Melhores condições analíticas para a determinação de ambos os antioxidantes em eletrólito suporte de KNO3 0,01 mol L-1 (30% v/v de etanol; pHcond. = 1,5) foram obtidas usando SWV, que foi selecionada para a análise simultânea do BHA e BHT, quando apresentaram uma separação de 300 mV entre seus potenciais de pico de oxidação. As correspondentes curvas analíticas apresentaram boa linearidade na faixa de concentração de 5,99 × 10-7 a 1,01 × 10-5 mol L-1, com limites de detecção iguais a 1,45 × 10-7 mol L-1, para BHA, e 2,47 × 10-7 mol L-1, para BHT. A determinação simultânea desses antioxidantes também foi realizada utilizando a MPA-FIA, aplicando-se a seguinte sequência de pulsos de potencial: Edet.1 = 850 mV / 200 ms e Edet.2 = 1150 mV / 200 ms vs. Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L 1). Em Edet.1 ocorre a oxidação apenas do BHA e em Edet.2 ocorre a oxidação de BHA e BHT; portanto, IBHA = IEdet.1 e IBHT = IEdet.2 - IEdet.1. As XVIII respectivas curvas analíticas apresentaram boas linearidades nas faixas de concentrações estudadas (4,80 10-8 - 3,00 10-6 mol L-1, para BHA, e 6,80 10-7 - 6,80 10-5 mol L-1, para BHT), com limites de detecção de 3,00 10-8 mol L-1, para BHA, e 4,00 10-7 mol L-1, para BHT. Para a determinação voltamétrica simultânea dos pares de corantes TT e AC ou AB e AC foi utilizada a DPV; em eletrólito suporte de H2SO4 0,10 mol L-1, as separações entre os potenciais de redução foram de 150 mV, para TT e AC, e 189 mV, para AB e AC. As correspondentes curvas analíticas foram obtidas nas faixas de concentração de 9,99 × 10-8 - 5,66 × 10-6 mol L-1, para TT, 2,00 × 10-8 - 4,76 × 10-6 mol L-1, para AC, 5,96 × 10-7 - 9,90 × 10-6 mol L-1, para AB e 9,99 × 10-8 - 4,76 × 10-6 mol L-1, para AC. Os limites de detecção obtidos foram 6,27 × 10-8 mol L-1 e 1,31 × 10-8 mol L-1 para o par de corantes TT e AC, respectivamente, e 1,43 10-7 mol L-1 e 2,56 10-8 mol L-1 para o par AB e AC, respectivamente. Também foi desenvolvido um procedimento para a determinação simultânea desses pares de corantes utilizando-se MPA-FIA. A sequência de aplicação dos pulsos de potencial foi a seguinte: Edet.1 = -150 mV / 400 ms, quando ocorre a redução apenas de AC, e Edet.2 = -450 mV / 100 ms, quando ocorre a redução de ambos os corantes (TT e AC ou AB e AC). Os limites de detecção obtidos foram 2,55 10-6 mol L-1 e 8,10 10-7 mol L-1, para o par de corantes TT e AC, respectivamente, e 3,52 10-6 mol L-1 e 8,54 10-7 mol L-1, para o par de corantes AB e AC, respectivamente. Finalmente, foi realizada a determinação simultânea desses antioxidantes e corantes em amostras de produtos alimentícios; os resultados obtidos foram satisfatórios e concordantes com os resultados obtidos empregando-se os métodos cromatográficos, adotados como métodos comparativos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4229.pdf: 1387001 bytes, checksum: d14ba2ac61a7f1640dca6c559b7a164a (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of the thesis was to evaluate different strategies for correcting spectral and non-spectral interferences on As and Se determination by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) and mass spectrometry (ICP-MS) techniques. The determination of 75As+ and 80Se+ isotopes by ICP-MS is strongly affected by the presence of 40Ar35Cl+ and 40Ar2 +, respectively. These interferences can be solved using strategies of sample preparation, cool plasma and more recently collisions and reactions cells. It was studied here a new device for correcting those spectral interferences by the introduction of H2 and He gases through the sampler and skimmer cones present in the collision reaction interface (CRI). The introduction of H2 gas through the skimmer cone was more efficient for destroying polyatomic ions. Lower limits of detection (LOD), 0.019 and 0.097 ng mL-1 for 75As+ and 80 Se+ isotopes, respectively, were obtained by adding 80 mL min-1 H2 through the skimmer cone. The accuracy was demonstrated using two certified reference materials oyster tissue and mussel tissue. Matrix effects may also be corrected using suitable calibration strategies, such as internal standard or the standard additions method. For determination of As and Se by ICP OES it was evaluated a new nebulizer named FB®MN to correct matrix effects and to reduce interferences applying on-line calibration strategies. The aerosol generated by FB®MN was characterized and compared with the aerosol generated by a conventional pneumatic nebulizer (Micromist®). Solutions containing 0.05 and 0.10 mol L-1 Na, K, Ca, Mg, or a mixture of them were used as synthetic matrices. Germanium, In and Y were tested as internal standards. Best recoveries were achieved when 1 mg L-1 of In was used as internal standard. The values of D3,2 and D50 parameters demonstrated that the aerosol produced by using FB®MN has smaller drops than the aerosol produced by using Micromist®. In this study the FB®MN was also used for generation of As and Se XV hydrides directly into the aerosol formed inside the nebulization chamber before detection by ICP OES. The FB®MN allowed the hydrides generation directly into the spray chamber without using any additional device either for solution and gases control or for gas phase separation. Synthetic solutions containing As and Se plus Ca, Mg and K were used for evaluating hydride generation. Germanium, In and Y were tested as internal standards. Accuracy was assessed using addition-recovery experiments in synthetic solutions. Best recoveries for all media were achieved when Ge was used as internal standard. Limits of detection (LOD, 3σ blank) of 2.7 and 5.8 μg L-1 were obtained for As (228.812 nm) and Se (196.016 nm), respectively, when keeping the nebulization gas flow rate at 0.6 L min-1 and the liquid flow rate at 0.67 mL min-1. / Este projeto de pesquisa visou avaliar diferentes estratégias para correção de interferências espectrais e não espectrais na determinação de As e Se por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) e espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). As medidas dos isótopos 75As+ e 80Se+ em ICP -MS são fortemente afetadas pela presença dos interferentes poliatômicos 40Ar35Cl+ e 40Ar2 +, respectivamente. Esses processos podem ser resolvidos usando estratégias de preparo de amostra, plasma frio e, mais modernamente, interfaces com sistemas de colisões e reações. Foi estudada como ferramenta para remoção de interferências espectrais a introdução de diferentes gases (H2 e He) nos cones de amostragem e skimmer presentes na interface de colisão e reação (CRI). A introdução do gás H2 através do cone skimmer foi mais eficiente na remoção dos interferentes poliatômicos. Os melhores limites de detecção (LOD) 0,019 e 0,097 ng mL-1 para os isótopos 75As+ e 80Se+, respectivamente, foram obtidos introduzindo 80 mL min-1 de H2 no cone skimmer. A exatidão foi comprovada empregando dois materiais de referência certificado, Tecido de ostra e Tecido de molusco. Os efeitos de matriz podem ser atenuados usando estratégias de calibração adequadas, tais como a utilização de um padrão interno ou calibração com adições de padrão. Para determinação de As e Se por ICP OES foi avaliado o multinebulizador Flow Blurring (FB®MN) para corrigir efeitos de matriz e reduzir interferências empregando a estratégia de calibração em linha. O aerossol gerado pelo FB®MN foi caracterizado e comparado com o aerossol gerado por um nebulizador pneumático convencional (Micromist®). Soluções contendo 0,050 e 0,10 mol L-1 de Na, K, Ca, Mg e uma mistura de todos esses elementos foram usadas neste estudo. Na calibração externa e on-line foram testados os elementos Ge, In e Y como padrão interno. Melhores valores de recuperação para As e Se foram obtidos utilizando-se solução 1 mg L-1 de In como padrão interno. Os valores dos parâmetros D3,2 e D50 demonstraram que o aerossol produzido pelo FB®MN se caracteriza por gotas com menores diâmetros comparativamente ao aerossol gerado pelo MicroMist®. Neste estudo também foi avaliado a formação de espécies voláteis na câmara de nebulização para determinação de As e Se por ICP OES utilizando o FB®MN ao invés de qualquer dispositivo para controle de soluções e gases ou separação da fase gasosa. Soluções contendo As e Se em meio de Ca, Mg e K foram usadas para avaliar a geração de hidretos. Germânio, índio e ítrio foram testados como padrão interno. A exatidão foi avaliada usando testes de adição e recuperação em soluções sintéticas. Melhores recuperações para todos os meios foram alcançadas quando o Ge foi utilizado como padrão interno. Os limites de detecção (LOD s 3σ branco) alcançados utilizando o sistema FB®MN e geração de hidretos foram de 2,7 e 5,8 g L-1 para As (228,812 nm) e Se (196,016 nm), respectivamente, quando a vazão de nebulização foi de 0,6 L min-1 e vazão de líquido de 0,67 mL min-1.