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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.64.2022.tde-26042023-153516
Documento
Autor
Nombre completo
Kethlin Flora Curiel
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Piracicaba, 2022
Director
Tribunal
Mattos, Wanessa Melchert (Presidente)
Gomes Neto, José Anchieta
Nogueira, Ana Rita de Araujo
Título en portugués
Desenvolvimento de um analisador em fluxo para extração e quantificação de compostos fenólicos totais em amostras sólidas
Palabras clave en portugués
Amostras sólidas
Compostos fenólicos totais
Extração e quantificação
Multicomutação
Resumen en portugués
A multicomutação é um processo baseado no uso de dispositivos de comutação discretos (como válvulas e/ou microbombas solenoide) que podem aumentar a versatilidade dos sistemas de análises em fluxo. Permitem a inserção de amostras e reagentes na quantidade necessária para a realização do procedimento analítico, consumindo poucos microlitros. O sistema de fluxo desenvolvido foi projetado com quatro microbombas solenoide para inserção de amostras e reagentes analíticos, uma válvula solenoide para direcionamento das soluções e uma placa microcontroladora Arduino para o controle dos dispositivos. A extração e quantificação dos compostos fenólicos totais foram empregadas como exemplo de aplicação do analisador em fluxo. A medida espectrofotométrica foi baseada na metodologia de Folin-Ciocalteu, que consiste na reação de oxirredução entre os compostos fenólicos e íons metálicos. O módulo de extração foi construído com ponteira descartável de micropipeta para condicionamento das amostras sólidas, frit como suporte do sólido e algodão como filtro que ficou sob agitação constante. A extração dos compostos fenólicos totais foi iniciada percolando a solução extratora (etanol 5%, v/v) através da amostra sólida (P1, 3795 L) direcionada ao descarte. No percurso analítico, houve introdução sequencial dos compostos fenólicos extraídos (P1, 101 L) e simultaneamente os reagentes Folin-Ciocalteu 20% (v/v) (P3, 24 L) e carbonato de sódio 2% (m/v) (P4, 24 L). A sequência foi repetida duas vezes e a zona de amostra direcionada ao detector (740 nm) pela solução carregadora, H2O (P2, 3060 L), passando por um reator helicoidal. O sinal analítico foi baseado na altura do pico de absorbância, e as medidas foram feitas em triplicata. Em condições experimentais otimizadas empregando soluções de padrões analíticos, resposta linear foi estimada entre 1 e 20 mg L-1 de ácido gálico, descrita pela equação da reta: Absorbância = 0,023 + 0,028 C (mg L-1) (R² = 0,997). O limite de detecção (nível de confiança de 99,7%), limite de quantificação, o coeficiente de variação (n=11; 10 mg L-1) e a frequência analítica foram estimados em 188 g L-1; 627 g L-1; 0,11% e 100 determinações h-1, respectivamente. O consumo de reagentes por determinação foi estimado em 9,6 L de Folin-Ciocalteu e 0,95 mg de carbonato de sódio, gerando 3,4 mL de resíduo. Para quantificação dos compostos fenólicos em amostras sólidas, curva de calibração entre 300 e 2500 mg de compostos fenólicos por 100 g-1 de amostra seca foi construída com farinhas processadas de alimentos, descrita pela equação da reta: Absorbância = 0,007 + 0,0004 C (mg de compostos fenólicos por 100 g-1 de amostra seca) (R² = 0,999). Os compostos fenólicos totais de farinhas de diferentes matérias primas foram analisados pelo procedimento proposto e de referência e não apresentaram diferenças significativas a nível de confiança de 95%. Características intrínsecas de sistemas que utilizam microbombas solenoide, como portabilidade, baixo custo e baixo consumo de energia, melhor mistura e reprodutibilidade de microvolumes de soluções foram alcançadas. Além disso, a extração online de compostos de amostras sólidas demonstra a versatilidade e praticidade dos sistemas empregando multicomutação que atendem aos preceitos da química verde configurando em metodologia ambientalmente amigável
Título en inglés
Development of a flow-based procedure for extraction and determination of total phenolic compounds in solid samples
Palabras clave en inglés
Extraction and quantification
Multicommutation
Solid samples
Total phenolic compounds
Resumen en inglés
Multicommutation is a process based on the use of discrete switching devices (such as solenoid valves and/or micropumps) that can increase the versatility of flow analysis systems. They allow the insertion of samples and reagents in the amount necessary to carry out the analytical procedure, consuming few microliters. The flow system developed was designed with four solenoid micropumps for the insertion of samples and analytical reagents; a solenoid valve to direct the solutions and an Arduino microcontroller board to control the devices. The extraction and quantification of total phenolic compounds were used as an example of application of the flow analyzer. The spectrophotometric measurement was based on the Folin-Ciocalteu methodology, which consists of the redox reaction between phenolic compounds and metal ions. The extraction module was built with a disposable micropipette tip for conditioning the solid samples, frit as a support for the solid and cotton as a filter and was kept under constant agitation. The extraction of total phenolic compounds was started by percolating the extracting solution (ethanol 5%, v/v) through the solid sample (P1, 3795 L) directed to disposal. In the analytical process, there was a sequential introduction of the extracted phenolic compounds (P1, 101 L) and simultaneous reagents Folin-Ciocalteu 20% (v/v) (P3, 24 L) and sodium carbonate 2% (m/v) (P4, 24 L). The sequence was repeated twice, and the sampling zone directed to the detector (740 nm) through the carrier solution, H2O (P2, 3060 L), passing through a helical reactor. The analytical signal was based on the height of the absorbance peak, and measurements were made in triplicate. Under optimized experimental conditions using solutions of analytical standards, linear response was estimated between 1 and 20 mg L-1 of gallic acid, described by the equation of the straight line: Absorbance = 0.023 + 0.028 C (mg L-1) (R² = 0.997). The detection limit (99.7% confidence level), limit of quantification, coefficient of variation (n=11; 10 mg L-1) and sampling rate were estimated at 188 g L-1; 627 g L-1; 0.11% and 100 determinations h-1, respectively. The consumption of reagents by determination was estimated at 9.6 L of Folin-Ciocalteu and 0.95 mg of sodium carbonate, generating 3.4 mL of residue. For quantification of phenolic compounds in solid samples, a calibration curve between 300 and 2500 mg of phenolic compounds per 100 g-1 of dry sample was constructed with processed food flours, described by the equation of the straight line: Absorbance = 0.007 + 0.0004 C (mg of phenolic compounds per 100 g-1 of dry sample) (R² = 0.999). The total phenolic compounds of flours from different raw materials were analyzed by the proposed and reference procedure and did not show significant differences at the 95% confidence level. Intrinsic characteristics of systems using solenoid micropumps, such as portability, low cost and low energy consumption, better mixing and reproducibility of microvolumes of solutions were achieved. In addition, the online extraction of compounds from solid samples demonstrates the versatility and practicality of systems employing multicommutation that meet the precepts of green chemistry configuring an environmentally friendly methodology
 
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Fecha de Publicación
2023-05-24
 
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