Aplicação de planejamentos simultâneos para otimização de métodos analíticos para determinação de constituintes inorgânicos em pó para refresco por ICP OES

Abstract

Neste trabalho, o planejamento experimental simultâneo e a análise multivariada de dados foram usadas como ferramentas quimiométricas na otimização de dois procedimentos de digestão de pó para refresco usando um bloco digestor em sistema fechado. Foi empregando também um planejamento Doehlert para otimizar as condições operacionais do espectrômetro. Logo, duas misturas foram utilizadas na digestão de amostras de pó para refrescos, (1) HNO3+HF+H2O2 e (2)HNO3+HCl+H2O2, com o finalidade da determinação de Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, S, Sn, Sr, Ti, V e Zn por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Para avaliar a exatidão foram analisados os materiais de referência certificado de folhas de maça (NIST 1515), folha de pessegueiro (NIST 1547), folha de tomate (CRM-Agro C1003a) e de Chá (NCS DC 73351) com boas concordâncias entre 80,5 ± 0,2 a 117 ± 24 % para o procedimento da mistura HNO3+HF+H2O2 e para a mistura NO3+HCl+H2O2 variaram entre 80,8 ± 3,7 (K) e 115 ± 5,7 % (Pb). A precisão foi expressa como desvio padrão relativo, sendo melhor do que 9,9% (n=3), para ambas misturas. Foram também realizados testes de adição e recuperação em amostras de pó para refresco para avaliar a exatidão do método, sendo obtidos valores de recuperações entre 80,0 ± 0,9 (Al) e 119 ± 2,8 % (Ti) para mistura HNO3+HF+H2O2, e envolvendo a mistura HNO3+HCl+H2O2, os valores variaram entre 80,8 ± 1,7 (Cu) e 120 ± 1,5 % (Na) (n = 3), sendo estes valores aceitáveis para uma análise quantitativa. A análise de regressão linear foi aplicada para avaliar a comparação dos valores obtidos entre os dois métodos propostos, mostrando que os resultados das concentrações dos elementos químicos não apresentaram diferença significativa para nível de 95%. O procedimento foi aplicado em seis amostras de pó para refresco adquiridas em supermercados de Aracaju / SE, Brasil. Considerando as amostras analisadas de pó para refresco, os resultados demonstraram que a concentração média para os macronutrientes foi de 0,578% para Ca; 0,275% para K; 158 μg g-1 para Mg; 0,55% para Na; 0,30% para P; 0,18% para S e 0,126% para Ti. Já para os micronutrientes e elementos traços, a concentração média foi de 16,6 μg g-1 para Al; 1,64 μg g-1 para Cu; 263 μg g-1 para Fe; 1,30 μg g-1 para Mn; 6,65 μg g-1 para Sr; 1,09 μg g-1 para V e 1,16 μg g-1 para Zn. As concentrações para As, Ba, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Ni, Pb e Sn estiveram abaixo do LoQ dos métodos analíticos propostos para análise por ICP OES. Os valores de concentrações médias obtidas neste trabalho foram avaliados em relação aos índices diários recomendados (IDR) para indivíduos adultos, gestantes, crianças (7-10 anos) e lactantes estabelecidos pela Agência de Nacional Vigilância Sanitária (ANVISA), mostrando que o pó para refresco contribui com IDR entre 0,07% (Zn) para lactantes e 26,3% (Fe) para crianças (7-10 anos).

In this work, the experimental design and multivariate data analysis were used as chemometric tools in the optimization of two digestion procedures of refreshment powder using closed digestion block. It was also used Doehlert design to optimize the operational conditions of the spectrometer. Therefore, two mixtures were used in the digestion of samples of refreshment powder: (1) HNO3 + HF + H2O2 and (2) HNO3 + HCl + H2O2, for the purpose of determining Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, S, Sn, Sr, Ti, V and Zn by inductively coupled plasmaoptical emission spectrometry (ICP OES). To evaluate the accuracy were analyzed reference materials certified (CRM) of Apple leaves (NIST 1515), Peach leaves (NIST 1547), Tomato leaves (CRM-Agro C1003a) and Tea (NCS DC 73351) with good concordances from 80.5 ± 0.2 to 117 ± 24% for the HNO3 + HF + H2O2 mixture procedure and for HNO3 + HCl + H2O2 mixture varied between 80.8 ± 3.7 (K) and 115 ± 5.7% (Pb). Precision was expressed as relative standard deviation (%RSD), being better than 9.9% (n = 3), for both mixtures. Addition and recovery tests were also performed on samples of refreshment powder for also evaluate the accuracy of the method, obtaining values of recoveries between 80.0 ± 0.9 (Al) and 119 ± 2.8% (Ti) for the mixture HNO3 + HF + H2O2, and involving the mixture HNO3 + HCl + H2O2, the values varied between 80.8 ± 1.7 (Cu) and 120 ± 1.5% (Na) (n = 3), these values being acceptable for a quantitative analysis. The linear regression analysis was applied to evaluate the comparison of the values obtained between the two proposed methods, showing that the results of the concentrations of the chemical elements no showed difference significative for confidence level at 95%. The procedure was applied in six samples acquired in supermarkets of Aracaju / SE, Brazil. Considering the analyzed samples of refreshment powder, the results showed that average concentration for macronutrients was of 0.578% for Ca; 0.275% for K; 158 μg g-1 for Mg; 0.55% for Na; 0.30% for P; 0.18% for S and 0.126% for Ti. For micronutrients and trace elements the average concentration was of 16.6 μg g-1 for Al; 1.64 μg g-1 for Cu; 263 μg g-1 for Fe; 1.30 μg g-1 for Mn; 6.65 μg g-1 for Sr; 1.09 μg g-1 for V and 1.16 μg g-1 1 for Zn. The Concentrations for As, Ba, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Ni, Pb and Sn were below the LoQ of the analytical methods proposed for ICP OES analysis. The values of mean concentrations obtained in this study were evaluated in relation recommended daily indices (RDI) for adults, pregnant women, children (7-10 years) and lactating women established by the National Sanitary Surveillance Agency (Agência de Nacional Vigilância Sanitaria - ANVISA), showing that the refreshment powder contributing with RDI between 0.07% (Zn) for lactating women and 26.3% (Fe) for children (7-10 years).