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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2021.tde-03092021-084043
Documento
Autor
Nome completo
Letícia Aparecida Marques
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2021
Orientador
Banca examinadora
Bogusz Junior, Stanislau (Presidente)
Paixão, Thiago Regis Longo Cesar da
Azevedo, Eduardo Bessa
Gomes, Paulo Clairmont Feitosa de Lima
Hantao, Leandro Wang
Nixdorf, Suzana Lucy
Título em português
Analytical developments for organochlorinated compounds determination in milk
Palavras-chave em português
aptasensor
C4D
GC-MS/MS
leite
microfabricação de baixo custo
microfluídica
PCBs
pesticidas organoclorados
QuEChERS
Resumo em português
Os bifenilos policlorados (PCBs) e pesticidas organoclorados (OCPs) foram intensamente utilizados na agricultura e indústria até os anos 1970, quando efeitos tóxicos à saúde humana causados pela exposição aos PCBs e OCPs foram observados. Desde então, legislações internacionais levaram à regulamentação ou banimento do uso, e também o monitoramento de contaminação em alimentos. O consumo de leite começa na primeira infância como substituição à amamentação. A fração lipídica do leite pode reter compostos apolares como os PCBs e OCPs, o que torna a ingestão uma forma de exposição não-ocupacional a esses compostos. Esta tese teve o objetivo de desenvolver métodos analíticos modernos para o monitoramento de PCBs e OCPs em leite animal. No capítulo 1, há uma abrangente revisão sobre as características químicas dos PCBs e OCPs. A relevância das técnicas de preparo de amostra mais usuais para extração de PCBs e OCPs de leite também são abordadas e, no final do capítulo, é apresentada uma breve discussão sobre desenvolvimentos microfluídicos para detectar compostos organoclorados em amostras de leite. O capítulo 2 contém a seleção do método de preparo de amostra mais apropriado para a extração de PCBs de amostras de leite integral ultrapasteurizado (UHT). Uma microextração em fase sólida (SPME) e QuEChERS miniaturizada foram testadas e otimizadas usando planejamento experimental, seguido de análise por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas sequencial (GC- MS/MS). Apesar de a SPME ter apresentado melhor sensibilidade, optou-se por utilizar o método miniaturizado de QuEChERS para as análises subsequentes, vista a indisponibilidade de sistema automatizado para extração e injeção por SPME. A QuEChERS miniaturizada mostrou ser uma alternativa bastante viável para a extração de PCBs de leite UHT, oferecendo um reduzido custo por análise, sendo uma mais ambientalmente amigável que a QuEChERS em escala convencional. Seguindo, o capítulo 3 apresenta a validação analítica da QuEChERS miniaturizada para 9 PCBs (congêneres 28, 52, 101, 118, 138, 153, 156, 179 e 180) de acordo com as orientações do INMETRO e SANTE/11813/2017. O monitoramento da contaminação de PCBs em amostras de leite UHT do estado de São Paulo foi efetuado em 81 amostras de marcas locais; nenhuma delas apresentou níveis de concentração de PCBs acima dos limites de detecção. Por fim, no capítulo 4 é apresentado o desenvolvimento de um microdispositivo baseado na detecção condutométrica sem contato capacitivamente acoplada (C4D) para detecção específica de DDT através de sistema de bioreconhecimento utilizando a abordagem aptâmero-ligante. Uma microfabricação de baixo custo foi possível usando máscaras de papel adesivo, adesivo dupla-face e lamínulas de vidro como substrato. Os microdispositivos foram funcionalizados usando glutaraldeído e um aptâmero específico para DDT; a interação ligante-aptâmero promoveu uma redução significativa do sinal de C4D, mostrando que o aptasensor pode ser empregado como dispositivo semi-quantitativo para rápida e fácil avaliação da presença de DDT em amostras de alimentos ou ambientais.
Título em inglês
Analytical developments for organochlorinated compounds determination in milk
Palavras-chave em inglês
aptasensor
C4D
GC-MS/MS
low-cost microfabrication
microfluidic
milk
organochlorine pesticides
PCBs
QuEChERS
Resumo em inglês
Polychlorinated biphenyls (PCBs) and organochlorine pesticides (OCPs) were extensively used for agricultural and industrial purposes until the 1970s when toxicity effects to human health caused by exposure PCBs and OCPs were noticed. Since then, international laws lead to regulate or banish their usage and also monitor food contamination. Animal milk consumption is introduced in early childhood as a replacement for human breastfeeding. Milk's lipidic fraction might retain nonpolar compounds as PCBs and OCPs, which turns milk intake a form of non-occupational exposure. This thesis aimed at developing modern analytical methods for PCBs and OCPs monitoring in animal milk. In chapter 1, there is a comprehensive review of the chemical properties of PCBs and OCPs. The importance of the mostly used extraction techniques for PCBs and OCPs from milk samples are also broached, and at this chapter's end, is presented a brief discussion about microfluidic developments to detect organochlorinated compounds in milk samples. Chapter 2 contains a selection of the most appropriate sample preparation for PCBs extraction from ultra-high temperature (UHT) whole-milk. Solid-phase microextraction (SPME) and a miniaturized QuEChERS were tested and optimized using experimental designs, followed by analysis by gas chromatography coupled to sequential mass spectrometry (GC-MS/MS). Despite SPME method presented higher sensitivity, it was chosen to use the miniaturized QuEChERS procedure to subsequent analysis once an automatized system to perform SPME extractions and injections was not available. The miniaturized QuEChERS procedure showed a suitable alternative to PCBs extractions from UHT milk, offering a reduced cost per analysis and being considered a greener methodology. Next, chapter 3 presents analytical validation of the miniaturized QuEChERS for 9 PCBs (congeners 28, 53, 101, 118, 138, 153, 156, 170, and 180) according to INMETRO and SANTE/11813/2017 guidelines. An assessment of PCBs contamination in UHT milk samples from São Paulo state was performed in 81 samples purchased from local brands with a positive outcome: none of them presented PCBs concentration above detection limits. Lastly, in chapter 4, the development of a capacitively coupled contactless conductivity (C4D) detection-based microdevice is presented, with specific DDT detection through a biorecognition system using the aptamer-ligand approach. Low-cost fabrication of microdevices was feasible by utilizing paper masks, double-sided adhesives, and glass coverslips substrates. They were functionalized using glutaraldehyde and an aptamer for specific DDT detection; the aptamer-ligand interaction promoted a remarkable C4D signal reducing, showing that the proposed aptasensor can be used as a semi- quantitative device for a fast and easy evaluation of DDT presence in food or environmental samples.
 
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Data de Publicação
2021-09-16
 
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