TRANSFER OF ANALYTICAL METHODS FOR THE CHARACTERISATION OF NATURAL PRODUCTS TO R&D PROCESSES OF IDOKI

IDOKI SCF Technologies S.L. is a technology-based company, set up on September 2006 in Derio (Biscay) with the main scope of developing extraction and purification processes based on the use of supercritical fluid extraction technology (SFE) in food processing, extraction of natural products and the production of personal care products. IDOKI¿s researchers have been working on many different R&D projects so far, most of them using this technology. However, the optimization of a SFE method for the different matrices cannot be performed unless we have an analytical method for the characterisation of the extracts obtained in each experiment. The analytical methods are also essential for the quality control of the raw materials that are going to be used and also for the final product. This PhD thesis was born to tackle this problem and therefore, it is based on the development of different analytical methods for the characterisation of the extracts and products. The projects that we could include in this thesis were the following: the extraction propolis, the recovery of agroindustrial residues (soy and wine) and the dealcoholisation of wine.On the one hand, for the extraction of propolis, several UV-Vis spectroscopic methods were used in order to measure the antioxidant capacity and the total polyphenol and flavonoid content of the extracts. A SFC method was also developed in order to measure more specific phenolic compounds. On the other hand, for the recovery of agroindustrial residues UV-Vis spectroscopy was used to determine the total polyphenol content and two SFC methods were developed to analyse different phenolic compounds. Extraction methods such as MAE, FUSE and rotary agitation were also evaluated for the characterisation of the raw materials.Finally, for the dealcoholisation of wine, the development of a SBSE-TD-GC-MS and DHS-TD-GC-MS methods for the analysis of aromas and a NIR spectroscopic method for the determination of ethanol content with the help of chemometrics was necessary. Most of these methods are typically used in IDOKI¿s lab as routine analyses apart from others not included in this PhD thesis.

Acoplamento de técnicas espectrométricas com métodos quimiométricos de classificação e calibração multivariada em alimentos

Este trabalho de pesquisa descreve três estudos de utilização de métodos quimiométricos para a classificação e caracterização de óleos comestíveis vegetais e seus parâmetros de qualidade através das técnicas de espectrometria de absorção molecular no infravermelho médio com transformada de Fourier e de espectrometria no infravermelho próximo, e o monitoramento da qualidade e estabilidade oxidativa do iogurte usando espectrometria de fluorescência molecular. O primeiro e segundo estudos visam à classificação e caracterização de parâmetros de qualidade de óleos comestíveis vegetais utilizando espectrometria no infravermelho médio com transformada de Fourier (FT-MIR) e no infravermelho próximo (NIR). O algoritmo de Kennard-Stone foi usado para a seleção do conjunto de validação após análise de componentes principais (PCA). A discriminação entre os óleos de canola, girassol, milho e soja foi investigada usando SVM-DA, SIMCA e PLS-DA. A predição dos parâmetros de qualidade, índice de refração e densidade relativa dos óleos, foi investigada usando os métodos de calibração multivariada dos mínimos quadrados parciais (PLS), iPLS e SVM para os dados de FT-MIR e NIR. Vários tipos de pré-processamentos, primeira derivada, correção do sinal multiplicativo (MSC), dados centrados na média, correção do sinal ortogonal (OSC) e variação normal padrão (SNV) foram utilizados, usando a raiz quadrada do erro médio quadrático de validação cruzada (RMSECV) e de predição (RMSEP) como parâmetros de avaliação. A metodologia desenvolvida para determinação de índice de refração e densidade relativa e classificação dos óleos vegetais é rápida e direta. O terceiro estudo visa à avaliação da estabilidade oxidativa e qualidade do iogurte armazenado a 4C submetido à luz direta e mantido no escuro, usando a análise dos fatores paralelos (PARAFAC) na luminescência exibida por três fluoróforos presentes no iogurte, onde pelo menos um deles está fortemente relacionado com as condições de armazenamento. O sinal fluorescente foi identificado pelo espectro de emissão e excitação das substâncias fluorescentes puras, que foram sugeridas serem vitamina A, triptofano e riboflavina. Modelos de regressão baseados nos escores do PARAFAC para a riboflavina foram desenvolvidos usando os escores obtidos no primeiro dia como variável dependente e os escores obtidos durante o armazenamento como variável independente. Foi visível o decaimento da curva analítica com o decurso do tempo da experimentação. Portanto, o teor de riboflavina pode ser considerado um bom indicador para a estabilidade do iogurte. Assim, é possível concluir que a espectroscopia de fluorescência combinada com métodos quimiométricos é um método rápido para monitorar a estabilidade oxidativa e a qualidade do iogurte

Optical and surface properties of hybrid TiO2/ormosil planar waveguide prepared by the sol-gel process

Two kinds of silanes, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GLYMO) and 3-trimethoxysililpropylmethacrylate (TMSPM), were used to prepare ormosil waveguide films by the sol-gel method. Thirty percent Ti(OBu)(4) and 70% silane were contained in the precursor sets. The properties of films were measured by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), UV/VIS/NIR spectrophotometer (UV-vis), atomic force microscopy (AFM), m-line and scattering-detection method. The films from GLYMO and TMSPM precursors exhibit similar thickness (2.58 mu m for GLYMO, 2.51 mu m for TMSPM) and refractive index (1.5438 for GLYMO, 1.5392 for TMSPM, lambda=632.8 nm), but the film from TMSPM precursor has higher propagation loss (1.024 dB/cm, lambda=632.8 nm) than the film prepared from GLYMO (0.569 dB/cm, lambda=632.8 nm). Furthermore, the film prepared from TMSPM is easy to be opaque and cracks during coating whereas the same phenomenon was not found for the film prepared with GLYMO. It is confirmed that GLYMO is a better precursor than TMSPM for waveguide film preparation. (C) 2005 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l. All rights reserved.

Effect of water content in sol on optical properties of hybrid sol-gel derived TiO2/SiO2/ormosil film

Sol-gel derived TiO2/SiO2/ormosil hybrid planar waveguides have been deposited on soda-lime glass slides and silicon substrates, films were heat treated at 150 degreesC for 2 h or dried at room temperature. Different amounts of water were added to sols to study their impacts on microstructures and optical properties of films. The samples were characterized by m-line spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV/VIS/NIR spectrophotometer (UV-vis), atomic force microscopy (AFM), thermal analysis instrument and scattering-detection method. The refractive index was found to have the largest value at the molar ratio H2O/OR = 1 in sol (OR means -OCH3, -OC2H5 and -OC4H9 in the sol), whereas the thickest film appears at H2O/OR = 1/2. The rms surface roughness of all the films is lower than 1.1 nm, and increases with the increase of water content in sol. Higher water content leads to higher attenuation of film. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Optical spectroscopy of Yb3Al5O12 single crystal

Yb3Al5O12 single crystal has been grown by Czochralski (CZ) method. The absorption spectrum was investigated at low temperature and the electronic energy levels for F-2(5/2) multiplet of Yb3+ in YbAG was proposed. The up-conversion emission of the crystal under 940 nm diode pumping and the X-ray excited luminescence (XEL) features of the crystal were also studied. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Codoping Na+ to modulate the spectroscopy and photoluminescence properties of Yb3+ in CaF2 laser crystal

kinds of Yb3+- and Na+-codoped CaF2 laser crystal with different Na:Yb ratios of 0, 1.5, and 10 are grown by the temperature gradient technique. Room-temperature absorption, photoluminescence spectra, and fluorescence lifetimes belonging to the transitions between ground state F-2(7/2) and excited state F-2(5/2) of Yb3+ ions in the three crystals are measured to study the effect of Na+. Experimental results show that codoping Na+ ions in different Na:Yb ratios can modulate the spectroscopy and photoluminescence properties of Yb3+ ions in a CaF2 lattice in a large scope. (c) 2005 Optical Society of America

Aplicações de métodos quimiométricos e de técnicas analíticas em amostras alimentícias e farmacêuticas

Esse trabalho compreende dois diferentes estudos de caso: o primeiro foi a respeito de um medicamento para o qual foi desenvolvida uma metodologia para determinar norfloxacino (NOR) por espectrofluorimetria molecular e validação por HPLC. Primeiramente foi desenvolvida uma metodologia por espectrofluorimetria onde foram feitos alguns testes preliminares a fim de estabelecer qual valor de pH iria fornecer a maior intensidade de emissão. Após fixar o pH foi feita a determinação de NOR em padrões aquosos e soluções do medicamento usando calibração univariada. A faixa de concentração trabalhada foi de 0500 μg.L-1. O limite de detecção para o medicamento foi de 6,9 μg.L-1 enquanto que o de quantificação foi de 24,6 μg.L-1. Além dessas, outras figuras de mérito também foram estimadas para desenvolvimento da metodologia e obtiveram resultados muito satisfatórios, como por exemplo, os testes de recuperação no qual a recuperação do analito foi de 99.5 a 103.8%. Para identificação e quantificação do NOR da urina foi necessário diluir a amostra de urina (estudada em dois diferentes níveis de diluição: 500 e 1000 x) e também uso do método da adição de padrão (na mesma faixa de concentração usada para medicamento). Após a aquisição do espectro, todos foram usados para construção do tensor que seria usado no PARAFAC. Foi possível estimar as figuras de mérito como limite de detecção de 11.4 μg.L-1 and 8.4 μg.L-1 (diluição de 500 e 1000 x respectivamente) e limite de quantificação de 34 μg.L-1 e 25.6 μg.L-1 (diluição de 500 x e 1000 x respectivamente). O segundo estudo de caso foi na área alimentícia no qual se usou espectroscopia NIR e FT MIR acopladas a quimiometria para discriminar óleo de soja transgênica e não transgênica. Os espectros dos óleos não mostraram diferença significativa em termos visuais, sendo necessário usar ferramentas quimiométricas capazes de fazer essa distinção. Tanto para espectroscopia NIR quanto FT MIR foi feito o PCA a fim de identificar amostras discrepantes e que influenciariam o modelo de forma negativa. Após efetuar o PCA, foram usadas três diferentes técnicas para discriminar os óleos: SIMCA, SVM-DA e PLS-DA, sendo que para cada técnica foram usados também diferentes pré processamento. No NIR, apenas para um pré processamento se obteve resultados satisfatórios nas três técnicas, enquanto que para FT-MIR ao se usar PLS-DA se obteve 100% de acerto na classificação para todos os pré processamentos