El proyecto de tesis "Soluciones quimiométricas para optimizar el análisis de parámetros químicos en aguas" ha sido planeado y realizado con el objetivo de la propuesta de soluciones analíticas en el estudio de la calidad del agua. Se estudió la situación del medioambiente, la relación de los recursos hídricos y la contaminación, los tipos de análisis de aguas, la legislación sobre la calidad del agua, los métodos analíticos existentes, los métodos de control de calidad de los resultados, el papel de la quimiometría en el análisis medioambiental y las tendencias en el análisis del agua.En base a estas consideraciones generales, se evaluaron diferentes temas de interés en la tesis: las necesidades del análisis medioambiental asociado el desarrollo de nuevos métodos, el origen de la señal analítica, el uso de herramientas quimiométricas y el control de la calidad en el proceso analítico. La selección de las muestras analizadas se ha basado en la variabilidad de las muestras medioambientales (aguas subterráneas, ríos, lagos, acequias, marinas, costeras, residuales). Las áreas evaluadas ha sido el área de la ciudad de Valencia, L' Albufera y el estuario Tamar (Plymouth, Reino Unido). La selección de analitos se basó en su importancia de los ciclos naturales, legislación, toxicidad, ...La naturaleza de los analitos estudiados se puede clasificar en: compuestos orgánicos ácidos (fenoles), compuestos orgánicos básicos (aminas), elementos traza (cromo, cobalto), aniones inorgánicos o nutrientes (fosfato).La selección del método analítico se han basado en la mejora de la exactitud, precisión, sensibilidad y/o selectividad usando diferentes estrategias. También se ha tenido en cuenta un mayor rango dinámico, robustez, mayor aplicabilidad menor coste, menor impacto medioambiental, simplicidad, menor coste de análisis, posibilidad del análisis simultáneo o menor volumen de muestra.Las soluciones analíticas usadas han sido un mejor diseño instrumental, comparación de los protocolos de almacenamiento, uso de reacciones de formación de derivados, mejora de la estabilización de los derivados, nuevos montajes y procedimientos automáticos, optimización de las condiciones experimentales, corrección de las contribuciones de los interferentes, uso de cartuchos de extracción en fase sólida, desarrollo de estrategias de estandarización, análisis simultáneo o selección del mejor modelos calibración. Las diferentes soluciones específicas y generales, estrategias, y/o objetivos estudiados en el este proyecto están resumidos en la siguiente tabla.Diferentes herramientas quimiométricas han sido descritas para optimizar el análisis de parámetros químicos en aguas. Estas herramientas han sido aplicadas en diferentes contextos químicos incluyendo tests estadísticos, métodos de clasificación o métodos de calibración. Se han utilizado diferentes modelos, aproximaciones, pretratamiento de datos o criterios de selección de variables.Actualmente, la química analítica impone la adaptación de los métodos analíticos para instrumentación programable y gestión automática de datos. En este proyecto estas características han sido enfatizadas para cada uno de los capítulos de la tesis.Las conclusiones generales que se pueden establecer para cada uno de los capítulos de los que ha constado la tesis son:Análisis de fenoles. El uso de método de adición estándar del punto H (GHPSAM) en combinación con la preconcentración empleando soportes de estireno divinil benceno ha proporcionado un método de screening de muestras libre de interferencias. Se han analizado aguas en el área de la ciudad de Valencia, empleado la espectrofotmetría directa y la formación de derivados con p-aminofenol.Análisis de aminas. Se han estabilizado los derivados de poliamina formados con o-ftaldialdehido (OPA) y N-acetil-cisteína (NAC). Se ha estudiado la cinética estableciendo la ausencia de efectos sinérgicos. Para muestras de agua de mar se han empleado diferentes procedimientos: preconcentración de analito y del derivado y formación de derivados en el soporte sólidoAnálisis de cromo (VI). La especiación se ha logrado con el uso del GHPSAM mediante un método espectrofométrico UV-visible directo. Se ha establecido las bases para el análisis de cualquier analito presente en dos formas relacionadas. También se ha desarrollado un programa informático adecuado.Análisis univariado de cromo. Para el cromo se logra la especiación en Cr (III) y Cr (VI) mediante un método quimioluminiscente univariado acoplado a un procedimiento en flujo. Se han establecido los protocolos de almacenamientos adecuados, diferentes etapas de pretratamiento como la adición de EDTA o una etapa de reducción. Se ha diseñado una nueva celda en flujo, celda en nudo, comparándola con otras celdas en flujo y con procedimientos en estático. Los resultados en muestras de agua fueron satisfactorios en términos de porcentajes de recuperación y método de referencia.Análisis multivariado de cromo. Se estudió la determinación multivariante de cromo. Se plantearon soluciones a los problemas de validez de los modelos y la no linealidad de la respuesta con la concentración. Se compararon la recalibración frente a la estandarización o transferencia de calibrados mediante los métodos DS y PDS. Se localizaron intervalos lineales (S vs. c) con el empleo de regresiones robustas. Se optimizó la transferencia para el intervalo lineal y no lineal, evaluándose los factores de estandarización: celda, tiempo, instrumento, montaje y sus combinaciones. Se ensayaron varios modelos de calibración: PCR, PLS, NL-PCR, NL-PLS, stepwise, logarítmicos, locales ponderados, ... Para el análisis de los resultados se empleo gráficos de cajas, análisis en componentes principales y análisis cluster.Análisis simultáneo de cromo y cobalto. Se han propuesto métodos para la determinación simultánea de ambos metales mediante procedimientos en estático y con un analizador automático. Se comprobó la robustez de los registros validándose con un material certificado de referencia. Los montajes automáticos implican sistemas en flujo detenido en un sistema conmutador. Se compararon los modelos PLS y HPSAM para varias muestras acuosas.Análisis de fosfato. Por último, se ha propuesto la determinación de la fracción filtrable de fósforo usando un sistema de inyección secuencial (SIA). Se estudio el efecto de la salinidad. Se analizaron diferentes campañas de muestreo en Plymouth (Reino Unido). Este estudio fue resultado de la estancia breve realizada en la University of Plymouth (Reino Unido) bajo la supervisión del profesor Paul J. Worsfold.Se realizó una discusión general de los resultados obtenidos resumiendo los distintos aspectos estudiados respecto a los temas de interés, las estrategias quimiométricas o las ventajas de los métodos propuestos.El resultado del proyecto de investigación ha sido la presente tesis, redactada en castellano e inglés en modalidad tesis europea y defendida 11 de Diciembre de 2002, obteniendo la calificación de Sobresaliente Cum Laude. / This thesis project "Chemometric solutions for optimising the analysis of chemical parameters in waters" was performed with the general aim of proposing some analytical solutions in water quality analysis.The variability of samples is wastewater, groundwater, drinking, tap, river, ditch water, coastal, estuarine and harbour water. The areas evaluated will be Valencia city area (Spain) and Tamar Estuary (Plymouth, UK). The selection of analytes was within the framework of the law, environmental context of studied areas, toxicity criteria, biological and analytical needs.The proposed methods have been based on the improvement of accuracy, precision and/or selectivity using different strategies. Different chemometric tools have been described in order to optimise the analysis of water chemical parameters. This tools have included statistical test, classification methods or calibration methods, different models, approaches, data pre-treatment or variable selection criteria.The analysis of phenols involves the use of preconcentration cartridge and generalised H-point standard addition method (GHPSAM) and spectrophotometry methods (with or without derivatization).The analysis of amines was based in the o-phthaldehyde-N-cysteine derivatization. Some procedures for the formation and kinetic study, stabilisation of derivative and for the determination in sample were proposed.The analysis of chromium (VI) was achieved by direct spectrophotometry using GHPSAM. This strategy allows the modelling of the system, the determination of CrO42- and HCrO4- or the determination of total Cr.The univariate analysis of chromium involves a chemiluminescence method. The influence of storage protocol, reaction conditions an prereduction step and the design of a new detection cell were studied.The multivariate analysis of Cr was to obtain the calibration model and the conditions of standardisation in the linear and non-linear interval.The simultaneous analysis of Cr and Co involves a multicommutational flow system using a switching manifold design and the use of chemometric tools.The analysis of phosphate was based in a sequential injection manifold and the reaction of molybdate-tin (II) chloride-phosphate. Different sampling campaigns were also compared.A summary of interested subjects, the used chemometric strategies and advantages of proposed methods was evaluated. This European thesis was written in Spanish and English.Luis Antonio Tortajada Genaro

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-17T13:23:09Z No. of bitstreams: 1 DissPPS.pdf: 8795630 bytes, checksum: db91afde2911e11a9c712a67d5037de2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T14:01:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPPS.pdf: 8795630 bytes, checksum: db91afde2911e11a9c712a67d5037de2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T14:01:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPPS.pdf: 8795630 bytes, checksum: db91afde2911e11a9c712a67d5037de2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T14:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPPS.pdf: 8795630 bytes, checksum: db91afde2911e11a9c712a67d5037de2 (MD5) Previous issue date: 2016-07-27 / Fundação Amazônia Paraense de Amparo à Pesquisa (FAPESPA) / The following work describes the comparative study of the variation between chemical profiles of plants of the Cyperus rotundus species – where one was collected at Vale S.A.’s dumping ground in Canaã dos Carajás city, Sossego Mine (an area contaminated by heavy metals), and compared with another of the same species collected at an adjacent area (noncontaminated by heavy metals) – through the development of analytical methods such as HPLC-UV, NMR, LC-UVSPE-NMR, LC-MS/MS, as well as through the use of chemometric tools (PCA). Statistical methodologies and chemometric analyses associated with data generated by NMR allowed, through fingerprint profiles, the discrimination between the contaminated and non-contaminated plants and the characterization of some compounds that contributed significantly to such discrimination. ICP-AES analyses were also made, in order to determine metal concentrations in different plant tissues. When analyzing the variation between chemical profiles of plants of the Cyperus rotundus species through fingerprints and data obtained from HPLC-UV-SPE-NMR and LC-MS/MS, it was possible to detect variations regarding mainly phenylpropanoid acids, fatty acids, carbohydrates and aromatic compounds, among others, which were found sometimes in the contaminated plant, sometimes in the non-contaminated plant, sometimes in both, although at different concentrations. It was also observed that in most samples spectra showed much more intense and well-defined peaks for the contaminated, thus highlighting that these compounds can be involved in the defense mechanism of the plant in a situation of oxidative stress caused by metal contamination. The results of the metal determination analyzes by ICP-AES showed much higher concentrations of the Cu element in the vegetative aerial parts of contaminated plants (921 mg/kg) in relation to the non-contaminated (3.7 mg/kg), due to this metal being the main resulting product of the local mining site. It was found that practically all metal concentrations are considerably larger in the contaminated plants when compared with the non-contaminated, therefore suggesting the hyperaccumulating behavior of the Cyperus rotundus species / O presente trabalho descreve o estudo comparativo da variação dos perfis químicos de plantas da espécie Cyperus rotundus – em que uma foi coletada na área de rejeito da empresa VALE na Mina do Sossego em Canaã dos Carajás (área contaminada por metais), frente à mesma espécie coletada em uma área adjacente à Mina do Sossego (área não contaminada por metais pesados) – através do desenvolvimento de métodos analíticos como HPLC-UV, RMN, LC-UVSPE-NMR, LC-MS/MS, bem como através do uso de ferramentas quimiométricas (PCA). As metodologias estatísticas e análises quimiométricas associadas aos dados gerados por RMN permitiram, através da obtenção de perfis fingerprints, a discriminação entre as plantas contaminada e não contaminada e a caracterização de alguns compostos que contribuíram de forma significativa para tal discriminação. Também foram realizadas analises por ICP-AES, visando à determinação das concentrações de metais nos diferentes tecidos das plantas. Ao analisar as variações dos perfis químicos das plantas de Cyperus rotundus através de fingerprints e dos dados obtidos a partir das HPLC-UV-SPENMR e LC-MS/MS, foi possível detectar a variação principalmente quanto a ácidos fenilpropanóides, ácidos graxos, carboidratos e compostos aromáticos, dentre outros, encontrados ora na planta contaminada, ora na planta não contaminada, ora em ambas, porém com concentrações diferentes. Também foi observado que em grande parte das amostras, os espectros apresentaram picos bem mais intensos e definidos para as amostras contaminadas, evidenciando, portanto, que estes compostos podem estar envolvidos no mecanismo de defesa da planta diante de uma situação de estresse oxidativo causado pela contaminação por metais. Os resultados das analises de determinação de metais por ICP-AES, mostraram que o elemento Cu apresentou concentrações muito mais elevadas nas partes aéreas vegetativas de plantas contaminadas (921 mg/kg) em relação a plantas não contaminadas (3,7 mg/kg), em função deste metal ser o principal produto resultante da mineração local. Verificou-se que praticamente todas as concentrações de metais são consideravelmente maiores nas plantas contaminadas em relação às não contaminadas, sugerindo, portanto, o comportamento hiperacumulador da espécie Cyperus rotundus.

Métodos analíticos empregando técnicas eletroquímicas foram desenvolvidos para o monitoramento qualitativo e quantitativo de pesticidas carbamatos. O sensor utilizado no desenvolvimento dos métodos foi o eletrodo de diamante dopado com boro pré-tratado catodicamente. No desenvolvimento do método qualitativo, foi possível discriminar e classificar cinco pesticidas carbamatos (aldicarb, carbaril, carbofurano, metomil e propoxur) com a ajuda de ferramentas quimiométricas, tais como análise de componentes principais e do algoritmo dos k-vizinhos mais próximos. Nesse método, os valores de corrente, obtidos por voltametria de onda quadrada, para os pesticidas foram utilizados como dados de entrada nas ferramentas quimiométricas. Um método eletroquímico, utilizando voltametria de pulso diferencial, para a quantificação do pesticida propoxur foi desenvolvido. Após a otimização dos parâmetros da técnica e das condições experimentais, construiu-se uma curva analítica de 1,66 a 155 µmol L-1 (R2 = 0,9935) e limite de detecção estimado de 0,50 µmol L-1. A exatidão do método foi avaliada por adição e recuperação em amostras de águas naturais, onde se alcançou níveis de recuperação na faixa de 86,7 a 103%. Para o pesticida pirimicarbe, foi realizado um amplo estudo visando elucidar o comportamento eletroquímico de oxidação desse composto, o qual foi suportado por dados de espectrometria de massas. Na faixa de pH estudada (2 a 8), o pirimicarbe apresentou três sinais de oxidação irreversíveis, sendo os dois primeiros dependentes do pH. Por outro lado, em experimento realizado em meio orgânico, evidenciou a presença de apenas um sinal de oxidação para o pesticida. Também foi desenvolvido um método eletroquímico por voltametria de pulso diferencial para a quantificação do pirimicarbe. Os parâmetros da técnica de voltametria de pulso diferencial foram otimizados utilizando planejamento experimental. A curva analítica apresentou faixa de trabalho de 2,00 a 219 µmol L1-1 (R2 = 0,9982) e limite de detecção estimado de 1,24 µmol L-1. O método de adição e recuperação juntamente com calibração externa foram utilizados para avaliação da exatidão do método em amostras de águas naturais, obtendo-se recuperações entre 88,6 e 96,3%. Adicionalmente, um método para a quantificação do pesticida paraquate foi desenvolvida utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada. O pesticida apresentou dois sinais de redução reversíveis e com magnitude de corrente semelhantes, portanto, sendo possível utilizar qualquer um dos dois sinais para sua quantificação. Com a otimização dos parâmetros da técnica e das condições experimentais, foi possível obter uma curva analítica na faixa de 0,800 a 167 µmol L-1 (R2 = 0,9990) e limite de detecção estimado em 70 nmol L1-1. O método foi aplicado em amostras de saliva humana e águas naturais e níveis de recuperação na faixa de 83,0 a 105% foram alcançados. Vale ressaltar que todos os métodos analíticos aqui propostos apresentaram simplicidade, confiança e podem ser considerados adequados tanto para análises de rotina quanto para aplicações em campo, devido à portabilidade apresentada pelos métodos eletroquímicos. / Electroanalytical methods were developed for the qualitative and quantitative monitoring of carbamate pesticides. The sensor used for the development of the proposed methods was the boron-doped diamond electrode cathodically pre-treated. In the development of the qualitative method, it was possible to discriminate and classify five carbamate pesticides (aldicarb, carbaryl, carbofuran, methomyl and propoxur) using chemometric tools such as principal component analysis and the k-nearest neighbors algorithm. In qualitative approach, current values obtained by square-wave voltammetry for pesticides were used as input data of the chemometric tools. An electrochemical method, using differential pulse voltammetry, for the quantification of pesticide propoxur was also developed. At the best conditions (parameters of the technique and the experimental conditions), an analytical curve from 1.66 to 155 µmol L-1 (R2 = 0.9935) and an estimated detection limit of 0.50 µmol L-1 were obtained. The accuracy of the method was evaluated by addition and recovery approach in natural waters samples and recovery levels ranging from 86.7 to 103% were reached. For the pesticide pirimicarb, a study was carried out to elucidate the electrochemical oxidation behavior of this compound, which was supported by mass spectrometry data. In the pH range (2 to 8) studied, the pirimicarb shown three irreversible oxidation signals, the first two were pH-dependent. On the other hand, in an experiment carried out in organic medium, it exhibited the presence of only one oxidation signal for the pesticide. An electrochemical method was also developed by differential pulse voltammetry for the quantification of pirimicarb. The parameters of the differential pulse voltammetry technique were optimized using experimental design. The analytical curve showed a working range from 2.00 to 219 µmol L-1 (R2 = 0.9982) and an estimated detection limit of 1.24 µmol L-1. The addition and recovery approach with external calibration were used to evaluate the accuracy of the method in natural water samples, obtaining recoveries values between 88.6 and 96.3%. In addition, a method for the quantification of the paraquat pesticide was developed using the square-wave voltammetry technique. The pesticide presented two reversible reduction signals with similar current magnitude, therefore, it is possible to use either of the two signals for its quantification. Under optimized parameters of the technique and the experimental conditions, it was possible to obtain an analytical curve in the range from 0.800 to 167 µmol L-1 (R2 = 0.9999) and detection limit estimated of 70 nmol L-1. This method was applied for human saliva and natural water samples and recovery levels ranging from 83.0 to 105% were achieved. It should be noted that all the analytical methods proposed here exhibited simplicity, reliability and can be considered adequate for routine analysis and in-field applications due to the portability characteristics of the electrochemical methods.

Métodos analíticos empregando técnicas eletroquímicas foram desenvolvidos para o monitoramento qualitativo e quantitativo de pesticidas carbamatos. O sensor utilizado no desenvolvimento dos métodos foi o eletrodo de diamante dopado com boro pré-tratado catodicamente. No desenvolvimento do método qualitativo, foi possível discriminar e classificar cinco pesticidas carbamatos (aldicarb, carbaril, carbofurano, metomil e propoxur) com a ajuda de ferramentas quimiométricas, tais como análise de componentes principais e do algoritmo dos k-vizinhos mais próximos. Nesse método, os valores de corrente, obtidos por voltametria de onda quadrada, para os pesticidas foram utilizados como dados de entrada nas ferramentas quimiométricas. Um método eletroquímico, utilizando voltametria de pulso diferencial, para a quantificação do pesticida propoxur foi desenvolvido. Após a otimização dos parâmetros da técnica e das condições experimentais, construiu-se uma curva analítica de 1,66 a 155 µmol L-1 (R2 = 0,9935) e limite de detecção estimado de 0,50 µmol L-1. A exatidão do método foi avaliada por adição e recuperação em amostras de águas naturais, onde se alcançou níveis de recuperação na faixa de 86,7 a 103%. Para o pesticida pirimicarbe, foi realizado um amplo estudo visando elucidar o comportamento eletroquímico de oxidação desse composto, o qual foi suportado por dados de espectrometria de massas. Na faixa de pH estudada (2 a 8), o pirimicarbe apresentou três sinais de oxidação irreversíveis, sendo os dois primeiros dependentes do pH. Por outro lado, em experimento realizado em meio orgânico, evidenciou a presença de apenas um sinal de oxidação para o pesticida. Também foi desenvolvido um método eletroquímico por voltametria de pulso diferencial para a quantificação do pirimicarbe. Os parâmetros da técnica de voltametria de pulso diferencial foram otimizados utilizando planejamento experimental. A curva analítica apresentou faixa de trabalho de 2,00 a 219 µmol L1-1 (R2 = 0,9982) e limite de detecção estimado de 1,24 µmol L-1. O método de adição e recuperação juntamente com calibração externa foram utilizados para avaliação da exatidão do método em amostras de águas naturais, obtendo-se recuperações entre 88,6 e 96,3%. Adicionalmente, um método para a quantificação do pesticida paraquate foi desenvolvida utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada. O pesticida apresentou dois sinais de redução reversíveis e com magnitude de corrente semelhantes, portanto, sendo possível utilizar qualquer um dos dois sinais para sua quantificação. Com a otimização dos parâmetros da técnica e das condições experimentais, foi possível obter uma curva analítica na faixa de 0,800 a 167 µmol L-1 (R2 = 0,9990) e limite de detecção estimado em 70 nmol L1-1. O método foi aplicado em amostras de saliva humana e águas naturais e níveis de recuperação na faixa de 83,0 a 105% foram alcançados. Vale ressaltar que todos os métodos analíticos aqui propostos apresentaram simplicidade, confiança e podem ser considerados adequados tanto para análises de rotina quanto para aplicações em campo, devido à portabilidade apresentada pelos métodos eletroquímicos. / Electroanalytical methods were developed for the qualitative and quantitative monitoring of carbamate pesticides. The sensor used for the development of the proposed methods was the boron-doped diamond electrode cathodically pre-treated. In the development of the qualitative method, it was possible to discriminate and classify five carbamate pesticides (aldicarb, carbaryl, carbofuran, methomyl and propoxur) using chemometric tools such as principal component analysis and the k-nearest neighbors algorithm. In qualitative approach, current values obtained by square-wave voltammetry for pesticides were used as input data of the chemometric tools. An electrochemical method, using differential pulse voltammetry, for the quantification of pesticide propoxur was also developed. At the best conditions (parameters of the technique and the experimental conditions), an analytical curve from 1.66 to 155 µmol L-1 (R2 = 0.9935) and an estimated detection limit of 0.50 µmol L-1 were obtained. The accuracy of the method was evaluated by addition and recovery approach in natural waters samples and recovery levels ranging from 86.7 to 103% were reached. For the pesticide pirimicarb, a study was carried out to elucidate the electrochemical oxidation behavior of this compound, which was supported by mass spectrometry data. In the pH range (2 to 8) studied, the pirimicarb shown three irreversible oxidation signals, the first two were pH-dependent. On the other hand, in an experiment carried out in organic medium, it exhibited the presence of only one oxidation signal for the pesticide. An electrochemical method was also developed by differential pulse voltammetry for the quantification of pirimicarb. The parameters of the differential pulse voltammetry technique were optimized using experimental design. The analytical curve showed a working range from 2.00 to 219 µmol L-1 (R2 = 0.9982) and an estimated detection limit of 1.24 µmol L-1. The addition and recovery approach with external calibration were used to evaluate the accuracy of the method in natural water samples, obtaining recoveries values between 88.6 and 96.3%. In addition, a method for the quantification of the paraquat pesticide was developed using the square-wave voltammetry technique. The pesticide presented two reversible reduction signals with similar current magnitude, therefore, it is possible to use either of the two signals for its quantification. Under optimized parameters of the technique and the experimental conditions, it was possible to obtain an analytical curve in the range from 0.800 to 167 µmol L-1 (R2 = 0.9999) and detection limit estimated of 70 nmol L-1. This method was applied for human saliva and natural water samples and recovery levels ranging from 83.0 to 105% were achieved. It should be noted that all the analytical methods proposed here exhibited simplicity, reliability and can be considered adequate for routine analysis and in-field applications due to the portability characteristics of the electrochemical methods.

La presente tesis versa sobre la optimización de técnicas instrumentales para la evaluación y selección de genotipos de tomate con características de calidad organoléptica sobresalientes en programas de mejora. En primer lugar se aborda el uso de una metodología de evaluación no destructiva en campo con la que se pueda llevar a cabo una preselección eficaz por características de sabor y aroma en ensayos de cientos o miles de genotipos. Se muestra la metodología de obtención de modelos de predicción del contenido en los principales azúcares (glucosa y fructosa) y ácidos orgánicos (málico, cítrico y glutámico) implicados en la intensidad de sabor y de 30 compuestos volátiles relevantes para el aroma del tomate a partir de espectros NIR de reflectancia difusa. Se ha determinado el error de predicción que se comete al utilizarlos y su ámbito de aplicación. En segundo lugar se ha puesto a punto una metodología de evaluación en laboratorio para refinar la clasificación y selección de genotipos por propiedades aromáticas utilizando un olfatómetro electrónico. Para ello ha sido necesario la corrección de deriva (a corto y largo plazo) inherente al uso de sensores electrónicos y se han optimizado las condiciones de evaluación en tomate (tiempo de incubación y parámetros de medida).

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-07T13:17:49Z No. of bitstreams: 1 TeseEFB.pdf: 1317890 bytes, checksum: 82fae1c425af918f9fd0775d660bec52 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:36:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEFB.pdf: 1317890 bytes, checksum: 82fae1c425af918f9fd0775d660bec52 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:36:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseEFB.pdf: 1317890 bytes, checksum: 82fae1c425af918f9fd0775d660bec52 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:36:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEFB.pdf: 1317890 bytes, checksum: 82fae1c425af918f9fd0775d660bec52 (MD5) Previous issue date: 2015-10-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / In this work, it was developed a procedure for the determination of metals in cosmetics, employing the techniques ICP OES, GF AAS, LIBS and LA-ICP OES; in addition, it was explored the potential of chemometric tools. For the determination of Cd, Co, Cr, Cu and Ni by ICP OES and Pb by GF AAS in eyeshadow and lipstick samples, it was developed a sample preparation method using diluted nitric acid and a hot block. For the optimization of chemical parameters of sample preparation and operating parameters of ICP OES, it was used factorial design and for data analysis and selection of the best working conditions, the desirability functions were employed. In total, it was analyzed 30 samples of cosmetics (21 eyeshadow and 9 lipstick), of different colors, brands and from different countries (Brazil, USA and China). These samples were analyzed in triplicate and with standard addition to perform the recovery calculations. The analyzed samples showed concentration of Cd and Pb within the limits set by the laws, however, 7 eyeshadow samples had concentration of Cr and Ni above than 5 g g-1. In the case of lipstick samples, all values were below this safe limit. All samples analyzed by ICP OES and GF AAS were also analyzed without sample pretreatment by LIBS. The values obtained in the quantitative analysis were employed in the development of supervised classification models such as the KNN and SIMCA. For the obtainment of these models, data of children´s cosmetics samples were included. The classes considered in the models were: below and above the legislation, with a limit set at 5 mg kg-1, according to the recommendations in the literature. In addition to analysis of eyeshadow and lipstick samples, it was explored the potential of the techniques LIBS and LA-ICP OES along with chemometric tools for exploratory analysis of sunscreen samples. The results were obtained for three different equipment (two LIBS and one LA-ICP OES), and several models employing principal component analysis (PCA) were generated. The signals profile of Al, Ni, Ti, and Zn were analyzed and the results obtained between the three equipment were similar. / Nesta tese foram desenvolvidos procedimentos para a determinação de metais em cosméticos, empregando as técnicas ICP OES, GF AAS, LIBS e LA-ICP OES, além de explorar as potencialidades das ferramentas quimiométricas. Para a determinação de Cd, Co, Cr, Cu e Ni por ICP OES e Pb por GF AAS em amostras de sombra e batom, foi desenvolvido um método de preparo de amostra empregando ácido nítrico diluído e um bloco digestor. Para a otimização dos parâmetros químicos do preparo de amostra e dos parâmetros operacionais do ICP OES, utilizou-se planejamentos fatoriais e para o tratamento dos dados e seleção das melhores condições de trabalho, foram empregadas as funções de desejabilidades. No total, foram analisadas 30 amostras de cosméticos (21 amostras de sombra e 9 amostras de batom), de diferentes cores, marcas e provenientes de diferentes países (Brasil, EUA e China). Essas amostras foram analisadas em triplicata e com a adição de padrão para realização dos cálculos de recuperação. As amostras analisadas apresentaram concentrações de Cd e Pb dentro dos limites estabelecidos pelas legislações, entretanto, 7 amostras de sombra apresentaram concentrações de Cr e Ni superiores a 5 μg g-1. No caso das amostras de batom, todos os valores estavam abaixo desse limite seguro. As amostras analisadas por ICP OES e GF AAS também foram analisadas, sem o tratamento prévio das amostras, por LIBS. Os valores adquiridos nas análises quantitativas foram empregados no desenvolvimento de modelos de classificação supervisionados, como o KNN e o SIMCA. Para a construção desses modelos, foram incluídos os dados de amostras de cosméticos infantis. As classes consideradas nos modelos foram: acima e abaixo da legislação, com um limite estipulado em 5 mg kg-1, segundo as recomendações de trabalhos disponíveis na literatura. Além das análises das amostras de sombra e batom, foram exploradas as potencialidades das técnicas LIBS e LA-ICP OES em conjunto com as ferramentas quimiométricas, para análises exploratórias das amostras de protetor solar. Os resultados foram obtidos por três equipamentos diferentes (dois LIBS e um LA-ICP OES) e vários modelos empregando a análise de componentes principais (PCA) foram gerados. Os perfis dos sinais de Al, Ni, Ti e Zn foram analisados e os resultados obtidos para os três equipamentos foram semelhantes.

This paper reports the study of composition and variation of the chemical components of essential oils of Croton species of Sergipe emphasizing its importance chemotaxonomy. Essential oils from fresh aerial parts obtnained by hydrodistillation from samples of Croton blanchetianus (CB-GA), C. campestris (CC-AML), C. heliotropiifolius collected at different locations in the Sergipe (CH-SG1, CH-SG2, CH-GA, and CH-AML), C. pedicellatus (CP-SI), C. tetradenius (CT-SG) and seven other unidentified taxa, called CSP1-CPS7, were analyzed by GC-MS and GC-FID, such analysis revealed a highly variable chemical composition. It were identified 131 components by comparing the retention indices and mass spectra of compounds with literature data and NIST and Willey mass spectra libraries. With the chemical analysis of oil of Croton were established correlations between the taxa of C. heliotropiifolius, which can be differentiated by using their main chemical markers: (E)-caryophyllene and bicyclogermacrene. For comparative analysis of the chemical composition of essential oils of Croton species, chemometric tools as Principal Component Analysis (PCA) and hierarchic Cluster Analysis (HCA) was applied, by which it was possible to differentiate the components of the essential oil of aerial parts of Croton species grouped by class of compounds according to their biosynthetic origin (monoterpene hydrocarbons, oxygenated monoterpenes, sesquiterpene hydrocarbons, oxygenated sesquiterpenes, phenylpropanoids and derivatives of fatty acids). With this analysis it was possible to form three groups (I, II and III), corroborating the comparative analysis of chromatographic profiles. To our knowledge, this is the first report on the chemical composition of essential oils of C. pedicellatus and C. tetradenius. / Este trabalho relata o estudo da composição e variação dos componentes químicos do óleo essencial das espécies de Croton do estado de Sergipe dando ênfase a sua importância quimiotaxonômica. Os óleos essenciais das partes aéreas frescas obtidos por hidrodestilação das amostras de Croton blanchetianus (CB-GA), C. campestris (CC-AML), C. heliotropiifolius coletadas em diferentes localidades do Estado (CH-SG1, CH-SG2, CH-GA, CH-SI e CH-AML), C. pedicellatus (CP-SI), C. tetradenius (CT-SG) e outros sete táxons ainda não identificados denominados (CSP1-CPS7) foram analisados por CG-EM e CG-DIC revelando uma composição química bastante variável. Foram identificados 131 componentes, baseados nos índices de retenção e na comparação de seus espectros de massas com os da literatura e com as bibliotecas de espectros de massas Willey e NIST. Com a análise química dos óleos de Croton foram estabelecidas correlações entre os táxons de C. heliotropiifolius, os quais foram diferenciados dos demais mediante a utilização de seus marcadores químicos principais: (E)-cariofileno e biciclogermacreno. Para as análises comparativas da composição química dos óleos essenciais das espécies de Croton aplicaram-se ferramentas quimiométricas de Análise dos Componentes Principais (ACP) e Análise de Agrupamentos Herarquicos (AAH), pelas quais foi possível diferenciar os componentes do óleo essencial das partes aéreas das espécies de Croton agrupados por classe de compostos de acordo com sua origem biossintética (hidrocarbonetos monoterpênicos, monoterpenos oxigenados, hidrocarbonetos sesquiterpênicos, sesquiterpenos oxigenados, fenilpropanóides e derivados de ácidos graxos). Com essas análises foi possível a formação de três grupos (I, II e III), corroborando com as análises comparativas dos perfis cromatográficos. Ao nosso conhecimento, este é o primeiro relato sobre a composição química dos óleos essenciais de C. pedicellatus e C. tetradenius.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work was determined, for the first time, the volatile composition from fresh and dried leaves of six accessions (named PM-2, PM-7, PM-10, PM-11, PM-12 e PM-14) and a cultivar (EPAMIG, named here EMB) of Jatropha curcas L. The volatile compounds was extracted by hydrodistillation and then analyzed by GCMS. Thus, it was possible to observe that the (Z)-3-hexen-1-ol was the major compound in the fresh leaves (>70% in all accessions). Alcohols also predominated in the dried leaves, mainly (Z)-2-penten-1-ol and (Z)-3-hexen-1-ol, but others constituents were identified in significant proportions included benzenoid compounds such as benzaldehyde. The influence of drying on volatile composition from leaves of J. curcas was evaluated on the PM-2 accession. Besides, this work also describes the development of a High Performance Liquid Chromatograpy (HPLC) method for differentiation of six accessions and a cultivar (EPAMIG) from fresh and dried leaves of J. curcas. The methanol extracts of the leaves were analyzed by HPLC-DAD and after stages of optimizations, we obtained the fingerprint chromatograms. For a comparative analysis of the accessions and a cultivar, were applied chemometric tools of Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA), which it was possible to discriminate the samples from dried leaves according to their origins. The methanol extracts of the leaves were submitted to cytotoxicity assay against four tumor cell lines (HCT-8, HL-60, SF-295 and MDA-MB435), presenting IC50 values of 25.13 μg/ml, against HL-60 cell line for EMB sample considered promising by National Institute of Cancer, USA (NCI). The biological activity of this extracts was evaluated on the development of Spodoptera frugiperda, considered as a primary pest in corn crop. It was observed 60% larval mortality. / No presente trabalho foi determinado, pela primeira vez, os compostos voláteis das folhas frescas e secas de Jatropha curcas L. pela técnica de hidrodestilação, para seis diferentes acessos (denominados de PM-2, PM-7, PM-10, PM-11, PM- 12 e PM-14) e uma cultivar (EPAMIG, denominada de EMB). As análises foram realizadas através de CG/EM, obtendo-se o (Z)-3-hexen-1-ol (75,7±18,2%) como composto majoritário nas folhas frescas, com percentuais superiores a 70% entre os acessos. Nas folhas secas obteve-se como compostos majoritários o (Z)-2- penten-1-ol (14,9±11,3%), (Z)-3-hexen-1-ol (9,6±9,1%) e o benzaldeído (3,9±2,7%). Um experimento de secagem foi realizado para o acesso PM-2 com intuito de verificar o efeito da secagem na composição dos voláteis das folhas de J. curcas. Neste trabalho também foi desenvolvido um método por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) para diferenciação dos seis acessos e da cultivar (EPAMIG) para folhas frescas e secas de J. curcas. Os extratos metanólicos das folhas foram analisados por CLAE-DAD e após etapas de otimizações, foram obtidos os cromatogramas fingerprints. Para uma análise comparativa entre os acessos e a cultivar, aplicaram-se ferramentas quimiométricas de Análise dos Componentes Principais (PCA) e Análise de Agrupamentos Hierárquicos (HCA), pelas quais foi possível diferenciar as amostras das folhas secas de acordo com suas procedências. Os extratos metanólicos também foram submetidos a ensaios de citotoxicidade in vitro para 04 linhagens de células tumorais humanas (HCT-8, HL-60, SF-295 e MDA-MB- 435), obtendo-se CI50 25,13 μg/mL, na linhagem HL-60 para a amostra da cultivar (EPAMIG). Este resultado está dentro do intervalo proposto pelo National Institute of Cancer, USA (NCI) para considerar extratos como promissores. A atividade biológica destes extratos também foi avaliada sobre o desenvolvimento de Spodoptera frugiperda, principal praga do milho, apresentando 60% de mortalidade larval.

The pet food industry for dogs and cats has grown extensively. This growth has been reflected from the requirements of the owners of these animals by products with different characteristics and which are suitable nutritional quality, according to the need of the animal. Therefore, we emphasize the importance in determining the mineral composition of these foods, especially in the sense of possible contaminants. In this work, a method proposed for determination of mineral composition (S, Al, Ca, Cu, K, Mg, Mn, P, Zn, Sr, V, Fe, Ni, Cr and Ba) in dog and cat foods by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The samples were digested by microwave-assisted digestion method using dilute HNO3 (2.0 mol L-1) and H2O2 (6% m/v). The ratio of the reagents used in digestion was established by a full-two level factorial design. The optimum conditions for RF power was 1.2 kW and nebulization gas flow rate of 1.0 L min-1, which were established by a 32 factorial design with two variables, evaluating these conditions the methodology of response surface analysis. To evaluate the precision and accuracy of the proposed method, five certified reference materials (CRM) were analyzed: wheat flour (NIST 1567a), bovine liver (NIST 1547), peach leaves (NBS 1577), oyster tissue (NIST 1566b) and fish proteins (DORM-3). The analysis of the CRM has shown that the values are in agreement with the certified values ranged between 80 (Cr) and 117% (Cd), with relative standard deviations (% RSD) lower than 5%, except for Ni and Cr which exceeded 15%. The limits of quantification (LOQ) were obtained between 0.075 (Ba, 233.527 nm) and 87 ìg g-1 (Ca, 373.690 nm). The method was applied to analysis of 17 cat food samples with concentrations varying between 2.3 mg kg-1 for Ba and 2.8 g kg-1 for Ca and 24 of dog food samples ranging between 3.8 mg kg-1 for Cu and 3.4 g kg-1 for Ca collected in supermarkets of cities the of State of Sergipe, Brazil. The exploratory techniques of data using hierarchical cluster analysis (HCA) and principal components analysis (PCA), can conclude that the ration for the pet foods were uniform, since there was no trend in the formation of distinct groups for possible rating, according to their mineral composition, except the brand "F2", which clustered with the presence of concentrations of aluminum and copper in feed composition for dog. / A industria de racoes destinadas a caes e gatos tem crescido amplamente. Este crescimento tem sido reflexo das exigencias dos donos desses animais por produtos com caracteristicas diferenciadas e que apresentem qualidade nutricional adequada, de acordo com a necessidade do animal. Diante disso, ressalta-se a importancia na determinacao da composicao mineral desses alimentos, principalmente no sentido de possiveis contaminantes. Neste trabalho foi proposto um metodo analitico para determinacao da composicao mineral (S, Al, Ca, Cu, K, Mg, Mn, P, Zn, Sr, V, Fe, Ni, Ba e Cr) em racoes de caes e de gatos por espectrometria de emissao optica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). As amostras foram digeridas por aquecimento assistido por micro-ondas utilizando HNO3 diluido (2,0 mol.L-1) e H2O2 (6% v/v). A condicao da proporcao entre os reagentes utilizados na digestao foi estabelecida por um planejamento fatorial em dois niveis. As condicoes otimas para potencia de radiofrequencia foi de 1,2 kW e vazao do gas de nebulizacao da amostra, de 1,0 L min-1, as quais foram estabelecidas por um planejamento fatorial 32 com duas variaveis, avaliando-se estas condicoes pela metodologia de analise de superficie de resposta. Para avaliar a precisao e a exatidao do metodo proposto foram analisados cinco materiais de referencia certificados (MRC): farinha de trigo (NIST 1567a), figado bovino (NIST 1547), folhas de pessegueiro (NBS 1577), tecidos de ostra (NIST 1566b) e proteinas de peixe (DORM-3). Apos analise dos MRC, os valores encontrados foram concordantes com os valores certificados e informados variaram entre 80 (Cr) e 117% (Cd), com desvios padrao relativos (%RSD) menores do que 5%, exceto para Ni e Cr que excederam 15%. Os limites de quantificacao (LQ) obtidos estiveram entre 0,075 (Ba, 233,527 nm) e 87 Êg g-1 (Ca, 373,690 nm). O metodo foi aplicado na analise de 17 amostras de racoes de gatos, com concentracoes variando entre 2,3 mg Kg-1 para o Ba e 2,8 g Kg-1 para o calcio, e 24 amostras de racoes de caes, variando entre 3,8 mg Kg-1 para o Cu e 3,4 g Kg-1 para o Ca, coletadas em municipios do Estado de Sergipe. A partir das tecnicas exploratorias de dados utilizando PCA e HCA, pode-se concluir que as racoes destinadas aos animais de estimacao apresentaram uniformidade, uma vez que nao houve tendencia na formacao de grupos distintos para uma possivel classificacao conforme a sua composicao mineral, exceto a marca gF2 h, que aglomerou-se atraves da presenca das concentracoes de aluminio e cobre na sua composicao para caes.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The methodology developed in the present work, through chromatographic fingerprint by LC-DAD and Principal Component Analysis (PCA), was adequate for the chemical differentiation of Lippia alba (Mill) NE Brown accessions, considering the extraction method (infusion and maceration hydroalcoholic) and the collection season (summer and winter), allowing to evaluate the influence of these variables on the chemical composition of extracts obtained. In addition, all extracts were submitted to cytotoxic tests against two tumor cell lines, HL-60 (human leukemia) and HepG2 (human hepatocellular carcinoma), and to inhibition tests against the enzyme acetylcholinesterase (AChE) in order to evaluate the form of extraction and which access is the most promising from a pharmacological point of view. Among the extracts analyzed against tumor cells, eight of them, two from the infusion: 01IW and 02IW and six from the hydroalcoholic extraction: 02HW, 24HW, 39HW, 54HW, 01HS and 24HS, presented better cell inhibition performances against HL-60, with percentage of inhibition between 40.0 and 52.0%, suggesting that these extracts are potentially promising against this lineage. With respect to the anticholinesterase tests, all extracts studied had low AChE inhibitory effect when compared to galantamine (87.4%), highlighting only the samples 01HW (28.4%), 02HW (27.2%), 54HW (29.3%), 01HS (32.7%), 02HS (27.4%) and 24HS (30.3%). Through the analyzes performed by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) it was possible to identify the structures of some compounds isolated from this species: flavone tricin and phenylpropanoid verbascoside/isoverbascoside. In addition, the classes of three other metabolites were proposed: two phenylpropanoid derivatives and one flavonoid diglucoside. / A metodologia desenvolvida no presente trabalho, utilizando fingerprint cromatográfico por CL-DAD e Análise de Componentes Principais (PCA), se mostrou adequado para a diferenciação química de acessos de Lippia alba (Mill) N. E. Brown, considerando o método de extração (infusão e maceração hidroalcoólica) e a época de coleta (verão e inverno), permitindo, ainda, avaliar a influência destas variáveis na composição química dos extratos obtidos. Adicionalmente, todos os extratos foram submetidos a testes citotóxicos frente a duas linhagens de células tumorais, HL-60 (leucemia humana) e HepG2 (carcinoma hepatocelular humano), e de inibição enzimática frente a acetilcolinesterase (AChE) com o intuito de avaliar qual a forma de extração e qual acesso é o mais promissor do ponto de vista farmacológico. Entre todos os extratos analisados frente as células tumorais, dois provenientes da infusão: 01II e 02II e seis da extração hidroalcoólica: 02HI, 24HI, 39HI, 54HI, 01HV e 24HV, apresentaram melhores desempenhos de inibição frente a HL-60, com percentual de inibição entre 40,0 e 52,0%, sugerindo que estes extratos são potencialmente promissores contra esta linhagem. Com relação aos testes anticolinesterásicos, todos os extratos estudados apresentaram baixo efeito inibidor da AChE quando comparados a galantamina (87,4%), com destaque para os extratos 01HI (28,4%), 02HI (27,2%), 54HI (29,3%), 01HV (32,7%), 02HV (27,4%) e 24HV (30,3%). Através das análises realizadas por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) foi possível identificar as estruturas de alguns dos compostos isolados a partir desta espécie: a flavona tricina e o fenilpropanóide verbascosídeo/isoverbascosídeo. Além disso, foram propostas as classes de outros três metabólitos: dois derivados de fenilpropanóides e um flavonóide diglicosilado. / São Cristóvão, SE