Quantificação de açúcares com uma língua eletrónica: calibração multivariada com seleção de sensores

Este trabalho incide na análise dos açúcares majoritários nos alimentos (glucose, frutose e sacarose) com uma língua eletrónica potenciométrica através de calibração multivariada com seleção de sensores. A análise destes compostos permite contribuir para a avaliação do impacto dos açúcares na saúde e seu efeito fisiológico, além de permitir relacionar atributos sensoriais e atuar no controlo de qualidade e autenticidade dos alimentos. Embora existam diversas metodologias analíticas usadas rotineiramente na identificação e quantificação dos açúcares nos alimentos, em geral, estes métodos apresentam diversas desvantagens, tais como lentidão das análises, consumo elevado de reagentes químicos e necessidade de pré-tratamentos destrutivos das amostras. Por isso se decidiu aplicar uma língua eletrónica potenciométrica, construída com sensores poliméricos selecionados considerando as sensibilidades aos açucares obtidas em trabalhos anteriores, na análise dos açúcares nos alimentos, visando estabelecer uma metodologia analítica e procedimentos matemáticos para quantificação destes compostos. Para este propósito foram realizadas análises em soluções padrão de misturas ternárias dos açúcares em diferentes níveis de concentração e em soluções de dissoluções de amostras de mel, que foram previamente analisadas em HPLC para se determinar as concentrações de referência dos açúcares. Foi então feita uma análise exploratória dos dados visando-se remover sensores ou observações discordantes através da realização de uma análise de componentes principais. Em seguida, foram construídos modelos de regressão linear múltipla com seleção de variáveis usando o algoritmo stepwise e foi verificado que embora fosse possível estabelecer uma boa relação entre as respostas dos sensores e as concentrações dos açúcares, os modelos não apresentavam desempenho de previsão satisfatório em dados de grupo de teste. Dessa forma, visando contornar este problema, novas abordagens foram testadas através da construção e otimização dos parâmetros de um algoritmo genético para seleção de variáveis que pudesse ser aplicado às diversas ferramentas de regressão, entre elas a regressão pelo método dos mínimos quadrados parciais. Foram obtidos bons resultados de previsão para os modelos obtidos com o método dos mínimos quadrados parciais aliado ao algoritmo genético, tanto para as soluções padrão quanto para as soluções de mel, com R²ajustado acima de 0,99 e RMSE inferior a 0,5 obtidos da relação linear entre os valores previstos e experimentais usando dados dos grupos de teste. O sistema de multi-sensores construído se mostrou uma ferramenta adequada para a análise dos iii açúcares, quando presentes em concentrações maioritárias, e alternativa a métodos instrumentais de referência, como o HPLC, por reduzir o tempo da análise e o valor monetário da análise, bem como, ter um preparo mínimo das amostras e eliminar produtos finais poluentes.

Crocin and β-Carotene bleaching assays as analytical tools in the optimization of the extraction of hydrophilic and lipophilic antioxidants from tomato

Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) is the second most important vegetable crop worldwide and a rich source of hydrophilic (H) and lipophilic (L) antioxidants. The H fraction is constituted mainly by ascorbic acid and soluble phenolic compounds, while the L fraction contains carotenoids (mostly lycopene), tocopherols, sterols and lipophilic phenolics [1,2]. To obtain these antioxidants it is necessary to follow appropriate extraction methods and processing conditions. In this regard, this study aimed at determining the optimal extraction conditions for H and L antioxidants from a tomato surplus. A 5-level full factorial design with 4 factors (extraction time (I, 0-20 min), temperature (T, 60-180 •c), ethanol percentage (Et, 0-100%) and solid/liquid ratio (S/L, 5-45 g!L)) was implemented and the response surface methodology used for analysis. Extractions were carried out in a Biotage Initiator Microwave apparatus. The concentration-time response methods of crocin and P-carotene bleaching were applied (using 96-well microplates), since they are suitable in vitro assays to evaluate the antioxidant activity of H and L matrices, respectively [3]. Measurements were carried out at intervals of 3, 5 and 10 min (initiation, propagation and asymptotic phases), during a time frame of 200 min. The parameters Pm (maximum protected substrate) and V m (amount of protected substrate per g of extract) and the so called IC50 were used to quantify the response. The optimum extraction conditions were as follows: r~2.25 min, 7'=149.2 •c, Et=99.1 %and SIL=l5.0 giL for H antioxidants; and t=l5.4 min, 7'=60.0 •c, Et=33.0% and S/L~l5.0 g/L for L antioxidants. The proposed model was validated based on the high values of the adjusted coefficient of determination (R2.wi>0.91) and on the non-siguificant differences between predicted and experimental values. It was also found that the antioxidant capacity of the H fraction was much higher than the L one.

Water activity in aqueous amino acid solutions containing ammonium sulfate at 298.2 K

Water activity in aqueous solutions of DL-alanine, glycine, or L-serine, with ammonium sulfate, molality ranging from 0.5 to 5.0, have been measured at 298.2 K. The new experimental data was correlated using three different theoretical schemes such as Zdanovskii-Stokes-Robinson, its extension, or the Clegg-Seinfeld-Brimblecombe approach, with global average absolute deviations in the calculation of the osmotic coefficient of 3.46 %, 0.93 % and 1.95 %, respectively. The extended Zdanovskii-Stokes-Robinson method also enabled the prediction of unsymmetric molal activity coefficients of the electrolyte, in fair agreement with the experimental values found from literature measured by an electrochemical method. It is evidenced the usefulness of the experimental ternary data measured to extend the capabilities of thermodynamic models to higher salt and amino acid concentrations.

Selection of ionic liquids to be used as separation agents for terpenes and terpenoids

In this work, ionic liquids are evaluated for the first time as solvents for extraction and entrainers in separation processes involving terpenes and terpenoids. For that purpose, activity coefficients at infinite dilution, γ13 ∞, of terpenes and terpenoids, in the ionic liquids [C4mim]Cl, [C4mim][CH3SO3], [C4mim][(CH3)2PO4] and [C4mim][CF3SO3] were determined by gas−liquid chromatography at six temperatures in the range 398.15 to 448.15 K. On the basis of the experimental values, a correlation of γ13 ∞ with an increase of the solubility parameters is proposed. The infinite dilution thermodynamic functions were calculated showing the entropic effect is dominant over the enthalpic. Gas−liquid partition coefficients give indications about the recovery and purification of terpenes and terpenoids from ionic liquid solutions. Presenting a strong innovative character, COSMO-RS was evaluated for the description of the selectivities and capacities, showing to be a useful tool for the screening of ionic liquids in order to find suitable candidates for terpenes and terpenoids extraction, and separation. COSMO-RS predictions show that in order to achieve the maximum separation efficiency, polar anions should be used such as bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinate or acetate, whereas high capacities require nonpolar cations such as phosphonium.