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 2016-06-02T20:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2108.pdf: 3348782 bytes, checksum: 77fba2db1c9657eb59994bd76083956d (MD5) Previous issue date: 2007-10-26 / Ceramic samples are efficiently digested using fusion procedures. However the elevated amounts of dissolved solids in the resulting solutions may cause spectral and transport interferences, affect the analytical blanks and background signals and consequently the limits of detection. These effects can be even worst when measurements are performed using ICP OES with axial view configuration. Therefore, the goal of this thesis was an evaluation of the feasibility of application of an ICP OES with axial view configuration for determination of analytes in complex inorganic samples digested by fusion. The proposal was based on the suitability of fusion procedures for fusion of refractory samples and, on the other hand, the susceptibility of the axial configuration to spectral interferences and effects caused by high concentrations of dissolved solids. The study was carried out using standard reference materials of bauxite, refractory, silicon carbide and glass that were fused using Na+ and Li+ fluxes. All analytes were determined using selected ionic and atomic emissions lines in solutions containing 0.1, 1.1 and 2.2 % m/v of dissolved solids. The instrument was calibrated using analytical solutions prepared in acid or in the reagents media. The ICP OES parameters were optimized in order to obtain robust and non robust conditions according to the Mg II / Mg I ratio. The limits of detection, dynamic linear range, and sensitivity were established. Despite the complexity of the samples, suitable results were obtained for all of them. The most critical aspect was related to the quartz torch lifetime and it was not possible to introduce solutions containing 2.2. m/v of dissolved solids. The deposition of solids in the quartz torch was minimized by increasing the flow-rate of the auxiliary gas to 2.25 L min-1. Severe matrix effects were not observed in robust and non robust operating conditions (recoveries were around 100 + 20 % for minor elements and 100 ± 10 % for major elements). Finally, this research led to the establishment of analytical procedures for each sample material. The best experimental conditions were those that allowed the determination of most analytes in the same sample solution taking into account the multielement capacity of the ICP OES. / Procedimentos de digestão por fusão são eficientes e aplicáveis para uma ampla faixa de materiais cerâmicos. Entretanto, o alto conteúdo de sólidos dissolvidos presentes nas soluções resultantes pode causar interferências de transporte e espectrais, afetar os brancos analíticos e deteriorar os valores para as concentrações equivalentes aos sinais de fundo e, conseqüentemente, os limites de detecção em medidas efetuadas por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES). Esses efeitos podem ser agravados quando as medidas são efetuadas em um ICP OES com configuração axial. A proposta desta tese foi estudar os efeitos sobre as medidas de emissão em ICP OES com configuração axial para amostras inorgânicas complexas digeridas por fusão, tendo em vista a alta eficiência dessa técnica para a digestão de amostras refratárias e, por outro lado, a susceptibilidade dessa configuração aos efeitos citados. O estudo foi conduzido para materiais de referência certificados de bauxita, refratário, carbeto de silício e vidro que foram digeridos por fusão utilizando-se fundentes à base de Na+ e Li+. Os analitos foram determinados selecionando-se linhas espectrais atômicas e iônicas, quando disponíveis, em soluções contendo 0,1; 1,1 e 2,2 % m/v de sólidos totais dissolvidos, a partir de soluções analíticas de calibração em meio ácido e meio fundente. Os parâmetros operacionais do ICP OES foram otimizados para obtenção de condições robustas e não robustas de operação, a partir do monitoramento da razão Mg II / Mg I. Foram avaliadas ainda as figuras de mérito LOD, linearidade e sensibilidade para as soluções obtidas por fusão, assim como o efeito dos elementos facilmente ionizáveis Na+ e Li+. Apesar da complexidade dos materiais estudados e respectivos meios nos quais as medidas no ICP OES com configuração axial foram efetuadas, os resultados foram adequados para todos os materiais avaliados. O aspecto mais crítico observado estava relacionado com a vida útil da tocha de quartzo o que inviabilizou a introdução de soluções contendo 2,2 % m/v de sólidos dissolvidos e exigiu o aumento da vazão do gás auxiliar para 2,25 L min-1 para minimizar a deposição de sais sobre a tocha de quartzo. Por outro lado, não foram observados severos efeitos matriciais tanto para operação do ICP OES em condições robustas, como em condições não robustas (percentuais de recuperação 100 ± 20 % para elementos menores e 100 ± 10 % para elementos maiores). Assim, esses estudos possibilitaram estabelecer procedimentos de análise para cada material estudado, considerando como melhor condição aquela que possibilitou a determinação do maior número de analitos em uma mesma solução da amostra, tendo em vista a característica multielementar da técnica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4201.pdf: 1105695 bytes, checksum: 41c82e2e434b34f67fdaecb9396797d9 (MD5) Previous issue date: 2011-09-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis aimed the fractionation of metalloproteins in beef samples. To this purpose initially it was proposed a method for extraction of proteins using the sample extractor in buffered alkaline medium and surfactant solutions. After optimization were observed approximately 85% extraction efficiency and r.s.d. < 5%, showing the efficiency, reproducibility, simplicity and velocity of the method. After that, the experimental conditions for the fractionation of metalloproteins were evaluated. High performance liquid chromatography (HPLC) and polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) were used for physical-chemical separation and mass spectrometry and optical emission inductively coupled argon plasma (ICP OES and ICP-MS, respectively) as detection methods. The analytes Ca, Cu, Fe, Mg and Zn were evaluated; however, Mg was not detected in any condition of the study. To obtain a condition of appointment of detection for the other four elements, it was chosen to use less energy plasma conditions in ICP-MS (cool plasma), in order to avoid isobaric interference emanating from the plasma when the determination of the elements Ca and Fe. Finally, samples of meat with different maturation stages were analyzed by PAGE and HPLC-ICP-MS. Approximately 17 protein bands could be observed by PAGE and the band of 43 kDa was the more intense. Some peaks were detected for each element by HPLC size exclusion. All items showed at least a fraction above the dead volume of the column, Fe and Zn, and this fraction, also showed a fraction of 17 and 27 kDa respectively. / Esta tese teve como principal objetivo o fracionamento de metaloproteínas em amostras de carne bovina. Para isso, inicialmente foi proposto um método para extração de proteínas nas amostras de interesse utilizando extrator em meio alcalino tamponado e o emprego de surfactantes. Após otimização foram observados aproximadamente 85 % de eficiência de extração e d.p.r. < 5%, demonstrando ser eficiente e reprodutível, além de ser um método simples e rápido. A seguir foram avaliadas as condições experimentais de análise para o fracionamento das metaloproteínas. Foram empregadas cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e a eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) como técnicas físico-químicas de separação e espectrometria de massa e de emissão óptica com plasma de argônio indutivamente acoplado (ICP-MS e ICP OES, respectivamente) como métodos de detecção. Os analitos monitorados foram Ca, Cu, Fe, Mg e Zn, contudo, o Mg não foi detectado em nenhuma das condição estudadas. Para a obtenção de uma condição de compromisso de detecção para os outros 4 elementos, optou-se por utilizar condições de plasma menos energéticas em ICP-MS ( cool plasma), como forma de se evitar interferências isobáricas provindas do plasma quando da determinação dos elementos Ca e Fe. Por fim, amostras de carne com diferentes períodos de maturação foram avaliadas por PAGE e HPLC-ICP-MS. Aproximadamente 17 bandas protéicas puderam ser observadas por PAGE, sendo a banda de 43 kDa a mais intensa. Alguns picos foram detectados para cada elemento por cromatografia líquida por exclusão de tamanho. Todos os elementos apresentaram pelo menos uma fração acima do volume morto da coluna. O Fe e o Zn, além dessa fração, apresentaram também uma fração de 17 e 27 kDa, respectivamente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5546.pdf: 45340017 bytes, checksum: 338fac2bbb6b66a101098ace885fa413 (MD5) Previous issue date: 2013-09-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / It has been demonstrated that laser induced breakdown spectrometry (LIBS) can be used as an alternative method for the determination of macro (P, K, Ca, Mg) and micronutrients (B, Fe, Cu, Mn, Zn) in pellets of plant materials. However, information is required regarding the sample preparation for plant analysis by LIBS. In this work, methods involving cryogenic grinding and planetary ball milling were evaluated for leaves comminution before pellets preparation. The particle sizes were associated to chemical sample properties such as fiber and cellulose contents, as well as to pellets porosity and density. The pellets were ablated at 30 different sites by applying 25 laser pulses per site (Nd:YAG@1064 nm, 5 ns, 10 Hz, 25 J cm-2). The plasma emission collected by lenses was directed through an optical fiber towards a high resolution Echelle spectrometer equipped with an ICCD. Delay time and integration time gate were fixed at 2.0 and 4.5 &#956;s, respectively. Experiments carried out with pellets of sugarcane, orange tree and soy leaves showed a significant effect of the plant species for choosing the most appropriate grinding conditions. By using ball milling with agate materials, 20 min grinding for orange tree and soy, and 60 min for sugarcane leaves led to particle size distributions generally lower than 75 &#956;m. Cryogenic grinding yielded similar particle size distributions after 10 min for orange tree, 20 min for soy and 30 min for sugarcane leaves. There was up to 50% emission signal enhancement on LIBS measurements for most elements by improving particle size distribution and consequently the pellet porosity. Calibration is still a challenging task when dealing with the direct analysis of solids. This is particularly true for LIBS, and laser ablation inductively coupled plasma optical xix emission spectrometry (LA-ICP OES) / mass spectrometry (LA-ICP-MS), when the calibrations are matrix-dependent and/or appropriate certified reference materials are generally not available. Looking at the analysis of plant materials in the form of pressed pellets by LIBS, a new method to overcome and/or minimize this difficulty is proposed by keeping the matrix constant in order to produce matrix-matched calibration pellets. To achieve this goal and to test this novel approach, ground sugar cane leaves were chosen and submitted to acid extractions for obtaining the corresponding blank or a material containing very low concentrations of the analytes. The resulting dried solid material was used either as a blank or a low concentration standard, and also homogeneously mixed with the original plant material at appropriate ratios as well. The corresponding pellets were used as calibration standards and ablated at 30 different sites by applying 25 laser pulses per site with a Q-switched Nd:YAG at 1064 nm. The plasma emission collected by lenses was directed through an optical fiber towards a spectrometer equipped with Echelle optics and intensified charge-coupled device. Delay time and integration time gate were fixed at 2.0 and 5.0 &#956;s, respectively. This calibration strategy was tested for the determination of Ca, Mg, K, P, Cu, Mn, and Zn by LIBS in pellets of 17 varieties of sugar cane leaves and good correlations were obtained with inductively coupled plasma optical emission spectrometry results in the corresponding acid digests. The proposed approach was also useful to estimate the limits of detection based on measurements of blanks, as recommended by IUPAC, or with the aid of a low concentration standard. The utility of LA-ICP OES for the determination of macro- (Ca, K, P and Mg) and micronutrients (B, Mn, Fe and Zn) in plant materials is reported, for the first time. Plant leaves of orange citrus, soy and sugar cane were ground in a cutting mill and further homogenized using a high-speed ball mill for between 5 to 120 min to investigate the effect of particle size diameter on the element signal emission intensities for the analytical method. The samples were pressed into pellets for 5 min at 0.3 ton cm-2 and ablated as 10 replicates by applying 500 laser pulses per replicate. Although particle size did decrease as total mill time increased, the difference in distribution did not have a significant statistical influence on the results. The best sensitivity and precision were observed by using a fluence of 9.0 J cm-2 for the LA-ICP OES at 10 Hz. The calibration strategy was based on the use of different certified reference materials prior to pelletizing and to create calibration curves, while Sc was generally used as an internal standard in the matrix to account for any differences in laser-material interactions. Typical precision and accuracy values were determined to be <6% and 8%. Limits of detection were determined to be ~ 14 mg kg-1 Ca, 94 mg kg-1 K, 5.0 mg kg-1 Mg, 10 mg kg-1 P, 0.2 mg kg-1 B, 0.8 mg kg-1 Fe, 2.0 mg kg-1 Mn and 0.1 mg kg-1 Zn, resulting in a method that is fit for the purpose of the analysis of macro- and micro nutrients in plant material. / Foi demonstrado que a espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) pode ser utilizada como um método alternativo para a determinação de macro (P, K, Ca e Mg) e micronutrientes (B, Fe, Cu, Mn e Zn) em pastilhas de materiais vegetais. Entretanto, é necessário obter informações sobre o preparo das amostras para as análises por LIBS. Neste trabalho, foram avaliados procedimentos de cominuição de folhas de plantas utilizando moagem criogênica ou moagem com bolas. Os tamanhos das partículas obtidos foram associados com algumas propriedades químicas das amostras como teores de fibras, celulose e lignina, bem como a densidade e porosidade das pastilhas. As pastilhas foram analisadas em 30 diferentes pontos de amostragem (crateras) aplicando-se 25 pulsos de laser acumulados por cratera (Nd:YAG@1064 nm, 5 ns, 10 Hz, 25 J cm-2). A emissão do plasma, coletada por lentes, foi direcionada através de uma fibra óptica para um espectrômetro Echelle de alta resolução equipado com detector ICCD. Os tempos de atraso e integração foram estabelecidos em 2,0 e 4,5 &#956;s, respectivamente. Os experimentos realizados em pastilhas de folhas de cana-de-açúcar, citros laranja e soja mostraram um efeito bastante significativo das condições do tempo de moagem para cada tipo de espécie de planta. Utilizando-se a moagem com bolas com recipientes de ágata, 20 min de moagem para folhas de citros e soja e, 60 min de moagem para folhas de cana-de-açúcar, permitiram obter distribuição do tamanho das partículas inferior a 75 &#956;m. A moagem criogênica permitiu obter semelhante distribuição do tamanho das partículas após 10 min em folhas de citros, 20 min em folhas de soja e 30 min em folhas de cana-de-açúcar. Observou-se melhora de até 50 % nas intensidades dos sinais de emissão para a xvi maioria dos elementos quando a distribuição do tamanho das partículas foi melhorada e, consequentemente, a porosidade das pastilhas. Entretanto, a calibração é, ainda, um dos principais desafios em análise direta de sólidos. Isto é particularmente verdadeiro para LIBS, bem como para a espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente após ablação com laser (LA-ICP OES) e espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente após ablação com laser (LA-ICP-MS), quando a calibração é depende da matriz e / ou materiais de referência certificados não são disponíveis. Dessa forma, foi desenvolvida uma nova estratégia de calibração para a análise de pastilhas de materiais vegetais por LIBS, baseando-se na compatibilidade da matriz. Amostras de folhas de cana-de-açúcar cominuídas foram submetidas a um procedimento de extração ácida visando obter um branco desse material vegetal, ou obter um material contendo baixas concentrações dos analitos. O material extraído resultante foi então, usado com branco ou como padrão contendo baixa concentração de analitos e, também foi misturado e homogeneizado com o material original em diferentes proporções. As pastilhas correspondentes foram analisadas em 30 diferentes pontos de amostragem (crateras) aplicando-se 25 pulsos de laser acumulados por cratera (Nd:YAG@1064 nm, 5 ns, 10 Hz, 25 J cm-2). A emissão do plasma, coletada por lentes, foi direcionada através de uma fibra óptica para um espectrômetro Echelle de alta resolução equipado com detector ICCD. Os tempos de atraso e integração foram estabelecidos em 2,0 e 5,0 &#956;s, respectivamente. A estratégia de calibração foi investigada para a determinação de Ca, P, K, Mg, Cu, Mn e Zn por LIBS em pastilhas de 17 variedades de cana-de-açúcar e boa correlação foi obtida com os resultados de ICP OES nos correspondentes digeridos ácidos. Com esta nova proposta foi possível estimar os limites de detecção utilizando as medidas do branco, de acordo com as recomendações da IUPAC, ou usando baixas concentrações do padrão. Em um último estudo, a utilidade de LA-ICP OES para a determinação de macro (Ca, K, P, e Mg) e micronutrientes (B, Mn, Fe e Zn) em folhas de plantas foi reportada pela primeira vez. Folhas de cana-de-açúcar, citros laranja e soja foram previamente moídas em moinho com facas e posteriormente cominuídas em moinho vibratório com bolas com tempos variando de 5 a 120 min para investigar o efeito dos tamanhos de partículas nas intensidades dos sinais de emissão de LA-ICP OES. As amostras foram pressionadas na forma de pastilhas por 5 min, aplicando-se 0,3 ton cm-2 e abladas em 10 replicatas aplicando-se 500 pulsos do laser por replicata. Utilizou-se um sistema de ablação com laser comercial composto por um laser de Nd:YAG a 266 nm (pulsos de 6 ns, 10 Hz). Todos os experimentos foram realizados com 9 J cm-2 (3,0 mJ/pulso e diâmetro de focalização de 200 &#956;m). Escândio foi avaliado como padrão interno. Em geral, não foram observadas diferenças significativas nos sinais de emissão quando as pastilhas foram preparadas após 5 min de cominuição. Em pastilhas preparadas a partir de materiais cominuídos com piores distribuições de tamanho das partículas, como em folhas de cana-deaçúcar, o uso de Sc como padrão interno mostrou-se apropriado para corrigir as diferenças nas intensidades de emissão causadas por diferenças entre as massas abladas nas diferentes pastilhas dos materiais analisados. A estratégia de calibração foi baseada no uso de diferentes materiais de referência certificado. Os limites de detecção obtidos foram ~ 14 mg kg-1 Ca, 94 mg kg-1 K, 5,0 mg kg-1 Mg, 10 mg kg-1 P, 0,2 mg kg-1 B, 0,8 mg kg-1 Fe, 2,0 mg kg-1 Mn e 0,1 mg kg-1 Zn.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5905.pdf: 1907881 bytes, checksum: 316c0379a3333dccd30de1cd2334cae6 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / Recent research and advances in analytical chemistry show that the total content determination of an element, although it is essential, is limited since it is not sufficient to provide information about the bioavailability and toxicity of the species. Furthermore, plants are usually the main route of chemical elements (essential or toxic) entry in the food chain. Arsenic speciation in plants is important since it can be found in inorganic forms, more toxic, or methylated forms, less toxic. Moreover, both As and Cd can bind to phytochelatins (tri peptides) that are formed in plant tissue as a defense mechanism to the stress caused by potentially toxic elements. This research project aimed the determination and speciation of As and Cd in Brachiaria brizantha cv. Marandu forage grown in previously contaminated soil. In the first part of the work, these contaminants were added to the soil and after a certain period of time the forages were harvested, frozen-dried and ground in freezer mill containing liquid N2. As well as it was determined the total content of As and Cd by ICP-QMS. The mean concentrations found were 2.3 ± 0.27 mg kg-1 of As and 2.9 ± 0.07 mg kg-1 of Cd. In the second part of the work, the separation and identification of As(III), As(V), MMA (monomethylarsonic acid), and DMA (dimethylarsinic acid) species were performed using an anion exchange column and HPLC-ICPMS. Different sample preparation involving water, diluted nitric acid solution and a water methanol mixtures were evaluated in order to extract As species in plant samples. The interference standard (IFS) method using 83Kr+, was employed to minimize spectral interferences on 75As+ determination caused by polyatomic species such as 40Ar35Cl+. The procedure that presented the best xiv performance was the one using nitric acid solution with extractions carried out at 90 ºC, an efficiency of 90 % and quantitative extraction of all four As species were achieved. Improvement in accuracy from 77 % to 94 % was obtained using the IFS method. The third part of the work evaluated the As species stability in samples stored under different temperatures along 12 months, with periodical determination of them (each two months). It can be concluded that for As species evaluated, lyophilization and frozen-dried were the best sample preparation strategies. Sample storage at low temperatures resulted in poor extraction efficiency, furthermore, the sample particle size was the critical factor for choosing the best processing and storage procedure of sample. The fourth part addressed the evaluation of As-phytochelatin and Cd-phytochelatins species using HPLC-ICP-MS for the isotopes determination and HPLC-ESI-MS in order to do the phytochelatins analysis. Phytochelatins were not found in the samples stored for long periods, even at low temperatures, which demonstrates the species instability. Freshly-harvested and extracted samples were analyzed by ESI-MS and mainly glutathione (m/z 308); the phytochelatins PC2 (m/z 540) and PC3 (m/z 772), their respective oxidized forms and the compound As-PC3 (m/z 844) were found among roots, leaves and stems. The new legal requirements and trade restrictions require the development of analytical procedures to measure metalloid species in a variety of animal and plant tissues. With the combination of techniques such as ICP-MS and ESI-MS coupled to HPLC has become feasible the determination of uncommon species. / As recentes pesquisas e progressos em química analítica evidenciam que a determinação do teor total de um elemento, embora essencial, é limitada uma vez que não é suficiente para fornecer informações a respeito de biodisponibilidade e toxicidade das espécies. Geralmente, as plantas são a principal via de entrada de elementos químicos (essenciais ou tóxicos) na cadeia alimentar. A especiação de arsênio em plantas é importante uma vez que o mesmo pode ser encontrado nas formas inorgânicas, mais tóxicas ou formas metiladas, menos tóxicas. Além disso, tanto o As como o Cd podem se ligar a fitoquelatinas (tri peptídeos) que são formados no tecido vegetal como um mecanismo de defesa ao estresse causado por elementos potencialmente tóxicos. Este projeto de pesquisa visou a determinação e a especiação dos elementos As e Cd em forrageira do gênero Brachiaria brizantha cv. Marandu cultivada em solo previamente contaminado com esses elementos. Na primeira parte do trabalho os contaminantes foram adicionados ao solo e após determinado período as forragens foram cortadas, liofilizadas e moídas em moinho criogênico, bem como determinados os teores totais de As e Cd por ICP-QMS, sendo obtidos 2,3 ± 0,27 mg kg-1 de As e 2,9 ± 0,07 mg kg-1 de Cd. Na segunda parte do trabalho, a separação e a identificação das espécies As(III), As(V), MMA (ácido monometilarsênico) e DMA (ácido dimetilarsônico) foram realizadas utilizando coluna de troca aniônica e o acoplamento HPLC-ICP-MS. Diferentes preparos de amostra envolvendo os extratores água, metanol e ácido nítrico diluído foram avaliados para a especiação de As. O método do padrão de interferência (IFS), utilizando 83Kr+, foi empregado para corrigir interferências xii espectrais sobre 75As+ causadas por espécies poliatômicas, como 40Ar35Cl+. O procedimento de extração que utilizou solução de ácido nítrico diluído a 90 ºC foi o mais eficiente, com recuperação quantitativa (~90 %) das quatro espécies de As avaliadas. Melhoria na exatidão de 77 % para 94 % foi obtida utilizando o método IFS. A terceira parte do trabalho envolveu o estudo da estabilidade de espécies de As ao longo de 12 meses em amostras armazenadas sob diferentes condições e temperaturas, com determinações realizadas bimestralmente. Para as espécies de arsênio avaliadas, a liofilização seguida por moagem criogênica foi o procedimento de preparo que forneceu os melhores resultados. Baixas temperaturas isoladamente não se mostraram adequadas para o armazenamento das amostras, pois resultaram em recuperações pouco eficientes, sendo o tamanho de partícula da amostra determinante na escolha do melhor procedimento de armazenamento. A quarta parte do trabalho abordou a avaliação de espécies de As-fitoquelatinas e Cd-fitoquelatinas empregando HPLC-ICP-MS na determinação dos isótopos e HPLC-ESI-MS na determinação das fitoquelatinas. Não foram encontradas fitoquelatinas nas amostras armazenadas por longo período, mesmo que em baixas temperaturas, o que evidencia a instabilidade das espécies. Amostras recém-cortadas e extraídas foram analisadas por ESI-MS, sendo encontradas entre raízes, folhas e caule, principalmente glutationa (m/z 308); as fitoquelatinas PC2 (m/z 540) e PC3(m/z 772), as respectivas formas oxidadas dessas e o composto As-PC3 (m/z 844). As novas exigências legais e restrições ao comércio exigem o desenvolvimento de procedimentos analíticos para medir espécies metalóides em grande variedade de tecidos animais e vegetais. Com o uso complementar de técnicas como ICPMS e ESI-MS acopladas à HPLC tem se tornado viável a determinação de espécies pouco exploradas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4164.pdf: 2159263 bytes, checksum: 66b9877e8dc5a370f39c691754d51f8f (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this research, analytical procedures are proposed for the determination of inorganic constituents in honey samples from different Brazilian regions, by using the technique of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). Three different methods of sample preparation were evaluated: dilution with water, acid digestion in block and digestion assisted by microwave radiation. After determination of final acidity and residual carbon content, acid digestion with microwave radiation by using HNO3 2 mol L-1proved to be more appropriate. Next were determined the analyte Se, Mg, Ca, Al, P, Mn, Fe, Cu, Zn, Ba and Pb in sixty honey samples by ICP-MS and the best conditions to these determination such as the need to use the collision and reaction interface (CRI) and the addition of internal standard. The accuracy of this procedure was evaluated using two certified reference materials and recoveries ranged from 82% up to 115%. The results were evaluated using principal component analysis (PCA), but good separations were not well obtained, considering the wide variation in the components of the same class. Besides the determination of different analytes, the samples of honey were also analyzed by Fourier Transform Infrared (FT-NIR), in order to check possible adulteration and identify the regions of origin of the samples. This study used 46 honeys covering all regions of country, unadulterated honey samples and adulterated with glucose, cane sugar molasses and water in different proportions, from 10% to 50% (m m-1) and the results were analyzed using PCA. The results proved that it was possible to verify the feasibility of using the technique of NIR for classification of Brazilian honeys and also in checking the adulteration of honey, especially when the samples were adulterated with water. / Neste trabalho estão propostos procedimentos analíticos para determinação de constituintes inorgânicos em amostras de méis de diferentes regiões brasileiras, empregando a técnica de espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICPMS). Foram investigados como os métodos de preparo da amostra: a diluição com água, e a digestão ácida em bloco digestor e assistida por radiação microondas com cavidade. Após a determinação da acidez final e do teor de carbono residual, a digestão empregando radiação micro-ondas em meio HNO3 2 mol L-1 foi o método que se mostrou mais adequado para as determinações por ICP-MS. Na sequência, foram determinados os analitos Se, Mg, Ca, Al, P, Mn, Fe, Cu, Zn, Ba e Pb em 60 amostras de méis por ICP-MS, sendo avaliadas as condições adequadas para esta determinação, como a necessidade de utilizar a interface de reação e colisão (CRI) e/ou o emprego de padrão interno. A exatidão deste procedimento foi avaliada utilizando dois materiais de referência certificados, sendo que as recuperações variaram de 82% a 115%. Os resultados obtidos foram analisados utilizando a análise de componentes principais (PCA), porém não foi possível obter uma boa separação, pois houve uma grande variação nos elementos de uma mesma classe. Além da determinação de diferentes elementos em mel, também foram realizadas análises em um espectrômetro na região do infravermelho próximo com transformada de Fourier (FT-NIR) com o intuito de verificar adulterações em méis e identificar as regiões de origem das amostras. Foram utilizados 46 méis abrangendo todas as regiões do Brasil e também amostras de méis não adulteradas e adulteradas com glicose, melado de cana-deaçúcar e água, em proporções que variaram de 10 a 50% (m m-1) e os resultados foram analisados utilizando PCA. Verificou-se a viabilidade de se utilizar a técnica de NIR para classificação de méis brasileiros e também para a xv verificação da adulteração de méis, principalmente quando esta adulteração é realizada com água.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6310.pdf: 1827814 bytes, checksum: b94dcad55360a35c44e4718db7d6fcac (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The certified reference materials make an important role in the establishment of traceability in analytical chemistry, ensuring reliability and accuracy to the measurements and are fundamental for the validation of analytical methods. The demand for new certified reference materials increases in all areas of knowledge, with emphases to the agriculture. Basis for the production of farming products, the demand for soil analysis is great and the existence of a reference material of a typical Brazilian soil is important to ensure the quality of results. In this context, the present work describe the preparate and the characterization of a national reference material for Cr, Pb, Cd, and As soil contaminants and Ca, P, Mg, K, Cu, Fe, Mn, Zn, and Na macro and micronutrients. The material was produced following the internationally accepted ISO Guides 30-35 norms considering the preparation and packaging, homogeneity, short and long term stability, and material characterization and certification. A Typic Paleudult soil was artificially contaminated with As, Cd, Cr, and Pb, added as salt solutions from Pb(NO3)2; Cd(NO3)2.4H2O; Na2HAsO4.7H2O, and Cr(NO3)3.9H2O salts. After 12 month of contamination, 65 kg of soil was dried at room temperature, ground (particles size < 390&#956;m), homogenized, packaged and irradiated with gamma ray (20 - 25 kGy) aiming to increase the shelf-life. The analyte soil extractions were based on methodology recommended by Brazilian legislation (CONAMA N° 420), with in turn follows the protocol established by American environmental agency (USEPA 3051). It was performed by assisted microwave oven with the use of 14 mol L-1 HNO3. The evaluation of the estimate minimum amount, homogeneity and stability of the material were carried out, using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP OES) determination technique. The results were submitted to analysis of variance of single factor (ANOVA). The homogeneity and stability of the material presented means within a confidence interval of 95% for As, Cd, Pb, Cr, Ca, Cu, Fe, Na, K, Mg, Mn, and P. The chemical characterization of the material was performed through a collaborative test and the uncertainties related to each step of the material prepare were calculated to obtain the expanded uncertainty for each one of the analytes and to the final drafting of the control chart with the results of the reference material. / Os materiais de referência certificados desempenham papel fundamental no estabelecimento da rastreabilidade em química analítica, assegurando confiabilidade e exatidão dos resultados de medição e são fundamentais para a validação dos métodos analíticos. A demanda por novos materiais de referência cresce a cada dia, em todas as áreas do conhecimento, entre as quais destaca-se a agricultura. Base para a produção dos produtos agrícolas, a demanda por análises de solo é grande e a existência de um material de referência de solo tipicamente brasileiro é importante para garantir a qualidade dos resultados. Nesse contexto, o presente trabalho descreve o preparo e a caracterização de um material de referência nacional de solo para os contaminantes Cr, Pb, Cd e As e os macro e micronutrientes Ca, P, Mg, K, Cu, Fe, Mn, Zn e Na. O material foi produzido seguindo as etapas, estabelecidas pelas normas ISO GUIAS 30 a 35, internacionalmente aceitas no preparo e envase do material, na avaliação da homogeneidade, no teste de estabilidade a curto e a longo períodos e na certificação do material. O solo utilizado, latossolo vermelho amarelo foi artificialmente contaminado com Cr, Pb, Cd e As, adicionados na forma de soluções preparadas a partir dos seguintes sais: Pb(NO3)2; Cd(NO3)2.4H2O; Na2HAsO4.7H2O e Cr(NO3)3.9H2O. Após 12 meses da adição dos contaminantes, 65 kg de solo foi seco a temperatura ambiente, moído (granulometria < 390 &#956;m), homogeneizado, envasado e irradiado com radiação gama (20 - 25 kGy), visando o aumento do tempo de prateleira. O preparo da amostra visando obtenção dos teores extraíveis dos analitos empregou ácido nítrico 14 mol L-1 com aquecimento assistido por radiação micro-ondas e foi baseada em metodologia recomendada pela legislação brasileira (CONAMA N° 420), que por sua vez segue protocolo estabelecido pelo órgão ambiental americano (USEPA 3051). A avaliação da estimativa da massa mínima, da homogeneidade e da estabilidade do material foi realizada utilizando-se como técnica de determinação a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os resultados foram submetidos à análise de variância de fator único (ANOVA). A homogeneidade e a estabilidade do material apresentaram médias dentro do intervalo de confiança de 95% para As, Cd, Pb, Cr, Ca, Cu, Fe, Na, K, Mg, Mn e P do material candidato a material de referência de solo. A caracterização química do material foi realizada por meio do ensaio colaborativo, com a participação de laboratórios nacionais e as incertezas associadas a cada passo da preparação do material foram calculadas para se obter a incerteza expandida para cada analito em estudo e a elaboração final da carta de controle com os resultados do material de referência.

O grande magmatismo intracontinental ocorrido a 133 Ma na Bacia do Paraná foi desenvolvido por um sistema fissural no qual a interação da Pluma Tristão da Cunha na base da litosfera (com ou sem contaminação crustal) gerou derrames, diques e sills no Brasil, nos Estados do RS, SC, PR, SP, MT, MS e GO, e em parte do Paraguai, Argentina e Uruguai. Na Formação Serra Geral, representativa deste intenso magmatismo, foram coletadas amostras de sills (RS, PR, SP e GO) cristalizados entre os sedimentos Paleozóicos pré-vulcânicos da Bacia do Paraná. Já haviam sido realizados diversos estudos geoquímicos a partir da década de 80 com objetivo de identificar as variações químicas de diques, derrames e sills da Formação Serra Geral. No entanto, a utilização de novas técnicas analíticas (EPMA e LA-ICP-MS), utilizadas no presente estudo, proporcionaram o entendimento das variações químicas de forma pontual em minerais ígneos. A geoquímica dos sills estudados caracteriza-os como sub-alcalinos toleíticos continentais que variam de basaltos a andesitos basáltico. Assim, podendo ser divididos em dois grupos químicos: sills do Rio Grande do Sul (baixo TiO2 < 2 wt.%, com concentrações inferiores de P2O5, Nb, Sr, Zr, Zn, Y e Pb e concentrações superiores de Rb, Th, U, e Cs) e sills do Paraná, São Paulo e Goiás (alto TiO2 >2 wt.%, de geoquímica oposta). Petrograficamente, os sills do RS possuem granulação mais fina, ocorrência restrita de cobre nativo e distribuição modal elevada para plagioclásios cálcicos, quando comparados ao sills do PR, SP e GO. A determinação geoquímica por micro-análise em plagioclásios e clinopiroxênios demonstra que as variações químicas identificadas em rocha total são relatas as modificações químicas ocorridas nestes minerais. Variações do coeficiente de partição (KD) de elementos traços compatíveis em diversas zonas de cristais de plagioclásio e clinopiroxênio possuem correlação na substituição dos elementos Ca, Na, Al, Fe e Mg nos sistemas NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8 e Mg2Si2O6-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6- Fe2Si2O6, respectivamente. Coeficientes de partição de cristais de plagioclásio e clinopiroxênio agora são determinados em diferentes porções de núcleo, intermédio e borda aprimorando o conhecimento da variação do KD até então determinado como um único valor apenas para o cristal. / The large intracontinental magmatism occurred at 133 Ma in the Paraná Basin was developed by a fissure system in which the interaction of Tristan da Cunha plume at the base of the lithosphere (with or without crustal contamination) caused lava flows, dikes and sills in the RS, SC, PR, SP, MT, MS and GO and part of Paraguay, Argentina and Uruguay. In the Serra Geral Formation, representative of intense magmatism, sills crystallized samples were collected (RS, PR, SP and GO) between the Paleozoic prevolcanic sediments of Paraná basin. Several geochemical studies have been carried out since the 80's in order to identify the chemical variations of dikes, sills and lava flows of the Serra Geral Formation. However, the use of new analytical techniques (EPMA and LA-ICP-MS) provided the study of chemical variations in a timely manner in igneous minerals. The geochemistry of the sills studied characterized them as sub-alkaline continental tholeiitic basalts ranging from the basalt to basaltic andesites. Divided into two chemical groups: sills of Rio Grande do Sul (low TiO2 <2 wt.%, With lower concentrations of P2O5, Nb, Sr, Zr, Zn, Y and Pb and higher concentrations of Rb, Th, U, and Cs) and sills of Parana, Sao Paulo and Goiás (high TiO2> 2 wt.%, geochemical opposite). Petrographically the sills of the RS have finer grain, restricted occurrence of native copper and modal higher to calcic plagioclase, compared to the sills of the PR, SP and GO. Geochemical determination by micro-analysis in plagioclases and clinopyroxenes show that the chemical variations identified in whole rock we describe the chemical changes occurring in these minerals. Variations of the partition coefficient (KD) of compatible trace elements in various parts of crystals of plagioclase and clinopyroxene were correlated in the replacement of Ca, Na, Al, Fe and Mg systems NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8 and Mg2Si2O6-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6-Fe2Si2O6, respectively. Partition coefficients of crystals of plagioclase and clinopyroxene are now determined in different portions of core, intermediate and rim enhance knowledge of the variation of KD previously determined as a single value only to the crystal.

Despite of its known toxicity and potential to cause cancer, arsenic has been proven to be a very important tool for the treatment of various refractory neoplasms. One of the promising arsenic-containing chemotherapeutic agents in clinical trials is Darinaparsin (dimethylarsinous glutathione, DMAIII(GS)). In order to understand its toxicity and therapeutic efficacy, the metabolism of Darinaparsin in human cancer cells was evaluated. With the aim of detecting all potential intermediates and final products of the biotransformation of Darinaparsin and other arsenicals, an analytical method employing high performance liquid chromatography inductively coupled mass spectrometry (HPLC-ICP-MS) was developed. This method was shown to be capable of separating and detecting fourteen human arsenic metabolites in one chromatographic run. The developed analytical technique was used to evaluate the metabolism of Darinaparsin in human cancer cells. The major metabolites of Darinaparsin were identified as dimethylarsinic acid (DMAV), DMAIII(GS), and dimethylarsinothioyl glutathione (DMMTAV(GS)). Moreover, the method was employed to study the conditions and mechanisms of formation of thiol-containing arsenic metabolites from DMAIII(GS) and DMAV as the mechanisms of formation of these important As species were unknown. The arsenic sulfur compounds studied included but were not limited to the newly discovered human arsenic metabolite DMMTAV(GS) and the unusually highly toxic dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV). It was found that these species may form from hydrogen sulfide produced in enzymatic reactions or by utilizing the sulfur present in protein persulfides. Possible pathways of thiolated arsenical formation were proposed and supporting data for their existence provided. In addition to known mechanism of arsenic toxicity such as protein-binding and reactive oxygen formation, it was proposed that the utilization of thiols from protein persulfides during the formation of thiolated arsenicals may be an additional mechanism of toxicity. The toxicities of DMAV(GS), DMMTAV, and DMMTAV(GS) were evaluated in cancer cells, and the ability of these cells to take the compounds up were compared. When assessing the toxicity by exposing multiple myeloma cells to arsenicals externally, DMMTAV(GS) was much less toxic than DMAIII(GS) and DMMTAV, probably as a result of its very limited uptake (less than 10% and 16% of DMAIII(GS) and DMMTAV respectively).

[pt] A cromatografia líquida de alta eficiência hifenada por injeção em fluxo com espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (HPLC-FI-ICP-MS) foi utilizada para investigar vanádio ligado a porfirinas presente em frações de óleo cru. Em primeiro lugar, a amostra de óleo cru foi submetida a um fracionamento por meio de cromatografia líquida preparativa com detecção em UV-Vis, no comprimento de onda da banda Soret da porfirina (400 nm). As frações de porfirina obtidas foram então separadas numa coluna única de 250 mm, no HPLC e eluídas com fases móveis diferentes, metanol ou metanol:tolueno (80:20; v:v). A quantificação de V-porfirinas nas frações eluídas do HPLC foi feita pela medida do isótopo 51V no ICP-MS, usando-se soluções-padrão de octaetil-porfirina de vanádio (VO-OEP), preparados no mesmo solvente usado na fase móvel, e injetados pós-coluna diretamente no plasma. Um padrão de Ge em metanol (20 microgramas L−1) foi utilizado como padrão interno para minimizar interferências não-espectrais, tais como oscilações devido à injeção. O tratamento matemático do sinal com base no algoritmo de suavização do tipo Transformada Rápida de Fourier (FFT) foi utilizado para melhorar a precisão. As concentrações de V como V-porfirinas foram entre 2,7 e 11 mg kg-1 nas frações, valores próximos à concentração total de V nas frações de óleo cru estudadas. / [en] High performance liquid chromatography hyphenated by flow injection to inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC–FI–ICP-MS) was used to investigate vanadium linked to porphyrins present in fractions of crude oil. First, the crude oil sample was submitted to fractionation by preparative liquid chromatography with UV-Vis detection, at the porphyrin Soret band wavelength (400 nm). The obtained porphyrin fractions were then separated in a 250 mm single column, in the HPLC, and eluted with different mobile phases, methanol or methanol:toluene (80:20; v:v). The quantification of V-porphyrins in the fractions eluted from HPLC was carried out by online measuring the 51V isotope in the ICP-MS, against vanadyl octaethylporphine standard solutions (VO-OEP), prepared in the same solvent as the mobile phase, and injected post-column directly into the plasma. A 20 micrograms L−1 Ge in methanol was used as internal standard for minimizing non-spectral interference, such as short-term variations due to injection. The mathematical treatment of the signal based on Fast Fourier Transform (FFT) smoothing algorithm was employed to improve the precision. The concentrations of V as V-porphyrins were between 2.7 and 11 mg kg−1 in the fractions, which were close to the total concentration of V in the fractions of the studied crude oil.