UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO - UEMA
CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE CAXIAS - CESC
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E BIOLOGIA - QUIBIO
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM LEITE “IN NATURA”
EMPREGANDO DETECÇÃO QUIMIOLUMINESCENTE ATRAVÉS
DE SISTEMA DE ANÁLISE POR INJEÇÃO EM FLUXO (FIA).
CAXIAS-MA
2013
ARNOWDHY HUDSON SARAIVA SILVA
DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM LEITE “IN NATURA”
EMPREGANDO DETECÇÃO QUIMIOLUMINESCENTE ATRAVÉS
DE SISTEMA DE ANÁLISE POR INJEÇÃO EM FLUXO (FIA).
Projeto de pesquisa apresentado à Direção do Curso de Química Licenciatura, Departamento de Química e Biologia, do Centro de Estudos Superiores de Caxias (CESC-UEMA) como pré-requisito parcial para a realização do TCC.
Orientador (a): Prof. Ms. Péricles Mendes Nunes
CAXIAS-MA
2013
IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO
1.1- Título:
Determinação de peróxido de hidrogênio em leite in natura empregando detecção
quimioluminescente através de sistema de análise por injeção em fluxo (FIA).
1.2- Orientador
Prof. Ms. Péricles Mendes Nunes
1.3- Acadêmico
Arnowdhy Hudson Saraiva Silva
1.4- Unidade de execução
Universidade Estadual do Maranhão - UEMA
Centro de Estudos Superiores de Caxias - CESC
Departamento de Química e Biologia - QUIBIO
1.5- Período de execução
Março de 2013 a Junho de 2013.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...................................................................................................................04
2. JUSTIFICATIVA................................................................................................................09
3. OBJETIVOS........................................................................................................................10
3.1 Objetivo Geral.....................................................................................................................10
3.2 Objetivos Específicos..........................................................................................................10
4. PARTE EXPERIMENTAL...............................................................................................11
4.1 Localização da área de estudo.............................................................................................11
4.2 Coleta das amostras............................................................................................................11
4.3 Reagentes utilizados............................................................................................................11
4.4 Montagem do sistema.........................................................................................................12
4.5 Tratamentos estatísticos.....................................................................................................13
5. CRONOGRAMA................................................................................................................14
6. ORÇAMENTO....................................................................................................................15
6.1. Material permanente..........................................................................................................15
6.2. Reagente Químicos............................................................................................................15
7. REFERÊNCIAS..................................................................................................................16
1. INTRODUÇÃO
O leite é o produto de secreção das glândulas mamárias das fêmeas mamíferas.
Pode ser normal, fresco, integral, oriundo da ordenha de vacas sadias, com a finalidade de
alimentação (FONSECA; SANTOS, 2000).
Ele é naturalmente um alimento líquido, contendo uma alta porcentagem de água,
embora seja um alimento concentrado, destinado a produzir um rápido desenvolvimento dos
mamíferos recém nascidos. Neste aspecto, contem mais matéria sólida que muitos outros
alimentos (PRATA, 2001).
Sob o ponto de vista físico-químico, o leite é ao mesmo tempo uma solução
verdadeira, uma solução coloidal, uma emulsão e uma suspensão. É considerado uma solução
por conter dissolvidos sais minerais, lactose, uréia, ácido láctico, creatinina, aminoácidos e
vitaminas hidrossolúveis; já o fato de ser considerado uma solução coloidal deve-se a sua alta
concentração de proteínas (caseína, albumina, globulina e enzimas), uma emulsão pela
presença de lipídeos e uma suspensão por apresentar certa quantidade de células epiteliais e
leucócitos (BACILA, 2003).
Vários são os componentes químicos do leite. Uma composição média para o leite
bovino é: 87% de água; 3,7% de gordura; 4,9 de lactose; 3,5 de proteínas e 0,7 de minerais. A
quantidade do leite produzida e sua composição apresentam variações ocasionadas por
diversos fatores, tais como alimentação, doenças, período de lactação, ordenhas, fraudes e
adulterações (SILVA, 1997).
No Brasil ainda é comum o comércio do “leite in natura” também chamado de
“leite informal”. De acordo com Nero et al. (2003), o hábito de consumir leite cru, ou
informal, por uma parcela considerável da população, está diretamente relacionado com
conceitos previamente formados de que este produto possui boa qualidade, além de
desconhecimento dos riscos que esse produto pode oferecer.
O comércio informal de leite é uma grande ameaça à saúde pública visto que,
segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), dezesseis doenças bacterianas e sete
viróticas são veiculadas pelo produto, dentre elas a tuberculose, a brucelose e gastroenterites,
sendo esta uma grave consequência da baixa qualidade do leite proveniente do mercado
informal (BADINI et al., 1997).
Além da grande importância da qualidade do leite na disseminação de doenças ao
homem e também aos animais, é fundamental avaliar as características físico-químicas do
produto, para considerar a possibilidade da ocorrência de fraudes econômicas, estabelecer
base para pagamento e verificar o seu estado de conservação (AGNESE et al., 2002).
A adição de substâncias estranhas ao leite está relacionada a fraudes que podem
ocorrer desde a fonte de produção até a fase de comercialização. Tais substâncias são
classificadas de várias maneiras, de acordo com a finalidade de seu uso. Pode-se tratar de
substâncias conservadoras e/ou inibidoras, de substâncias redutoras da acidez ou ainda de
substâncias reconstituintes da densidade (TRONCO, 2003.)
Uma das substâncias consideradas estranhas ao leite é o peróxido de hidrogênio,
também conhecido por água oxigenada. Trata-se de uma solução aquosa de peróxido de
hidrogênio (H2O2); no comércio encontrada geralmente em uma solução a 3%. Quando pura, é
um líquido viscoso, de densidade 1,46 g/mL, incolor e de cheiro semelhante ao do ácido
nítrico. Seu ponto de fusão é 2°C, seu ponto de ebulição é 85°C. É solúvel em água comum,
em todas as proporções (ATKINS, 2001).
O peróxido de hidrogênio é um dos oxidantes mais versáteis que existe, superior
ao cloro, dióxido de cloro e permanganato de potássio; através de catálise, H2O2 pode ser
convertido em radical hidroxila (•OH) com reatividade inferior apenas ao flúor. Apesar do
poder de reação, peróxido de hidrogênio é um metabólito natural em muitos organismos o
qual, quando decomposto, resulta em oxigênio molecular e água. É formado pela ação da luz
solar na água em presença de substâncias húmicas. É reconhecidamente citado como o
oxidante mais eficiente na conversão de SO2 em SO42-, um dos maiores responsáveis pela
acidez das águas de chuva (EVERSE, 1991)
Em adição ao controle da poluição, muitas vezes com ênfase ao monitoramento
ambiental, o peróxido de hidrogênio é empregado nos processos de branqueamento nas
indústrias têxtil, de papel e celulose. Também a determinação de peróxido de hidrogênio tem
grande importância na área médica, pois sua presença deve ser monitorada para se evitar que
as células sofram estresse. O peróxido de hidrogênio é também importante nas áreas
envolvidas com alimentos, medicamentos, monitoramento de processos, dentre outras. Está
presente em inúmeras reações biológicas como principal produto de várias oxidases, e é um
parâmetro importante na quantificação destes bio-processos (EVERSE, 1991).
O peróxido de hidrogênio no leite cru, após ação da peroxidase, promove a
oxidação do tiocianato em hipotiocianato que tem efeito antibacteriano, principalmente em
bactérias Gram+, prolongando a vida útil do leite (AUNE & THOMAS, 1978). Esta
substância é um agente antibacteriano para o leite. Logo, a adição de H2O2 no leite é
largamente realizada, porém permitida somente em alguns países. No Brasil, esta adulteração
é proibida pela ANVISA (PING, 2010).
Quando adicionado peróxido de hidrogênio em larga escala na composição
química do leite, este pode trazer complicações à saúde humana, como por exemplo, sensação
de formigamento na boca, o aparecimento de sintomas da gastrite e também diarréia. Por isso
a importância do desenvolvimento de equipamentos que proporcionem a identificação e
monitoramento de possíveis adulterações ao leite.
A partir dos anos 70, a crescente demanda por métodos rápidos e com baixo risco
de contaminação para análises clínicas, agroindustriais e farmacêuticas propiciou a
investigação e desenvolvimento de vários tipos de equipamentos automatizados. Estes
apresentam como vantagens o aumento da precisão e exatidão, além da diminuição do custo
operacional. Muitos equipamentos foram produzidos e propostos, visando à análise de um
grande número de soluções de amostras (SILVA, 2004).
Em 1975, foi proposto um novo conceito de análise em fluxo, o qual foi
denominado Flow Injection Analysis (FIA), sendo o termo traduzido para o português como
Análise por Injeção em Fluxo (RUZICKA & HANSEN,1975).
A análise por injeção em fluxo é baseada na injeção de uma amostra líquida em
um fluxo carregador contínuo, que é constituído por um líquido adequado a cada sistema. A
amostra injetada forma uma zona, a qual passará por uma célula em fluxo onde um detector
medirá continuamente o parâmetro físico desejado (ARRUDA, 2005).
Sistemas de análise em fluxo, particularmente os sistemas de análise por injeção
em fluxo (FIA), têm sido utilizados principalmente para a mecanização/automação de análises
químicas. Empregando esses sistemas é possível a implementação de praticamente todas as
etapas envolvidas no processo de análise química (amostragem, separações, diluições, pré-
concentrações, adição de reagentes). Entretanto, embora pouco explorados nesse sentido, os
sistemas também apresentam grande potencialidade para a determinação de parâmetros físico-
químicos, tais como coeficientes de difusão, viscosidade, capacidade complexante de ligantes,
parâmetros cinético e estequiometria de reações (RUZICKA & HANSEN,1975).
No Brasil, um considerável nível de conhecimento sobre a técnica FIA vem
aumentando ao longo tempo, pois atualmente em algumas universidades brasileiras
desenvolvem-se pesquisas nesta área, como por exemplo, a Universidade Estadual do
Maranhão e os Centros de Superiores de Caxias e de Imperatriz da Universidade Estadual do
Maranhão, dentre outras instituições. Suas aplicações têm sido adotadas por muitas indústrias
em seus laboratórios, que utilizam esse processo como ferramenta de trabalho (BRITO;
CESAR; PEREIRA & SANTOS, 2012).
No processo de análise por injeção em fluxo, alíquotas de amostra (e
eventualmente de reagentes) são inseridas em uma solução, que as transportada através do
percurso analítico. No decorrer do processo, a amostra sofre dispersão na solução
transportadora, produzindo uma zona de amostra caracterizada pela existência de gradientes
de concentração. Caso necessário, reações químicas podem ocorrer durante o transporte da
zona de amostra em direção ao sistema de detecção. Em função da existência dos gradientes
de concentração e da medida ser feita com a zona de amostra em movimento em relação ao
sistema de detecção, obtém-se um sinal transiente, cuja altura pode ser relacionada à
concentração inicial da espécie de interesse. (KALBERG, 1989).
Para a implementação do processo FIA, é necessário um dispositivo para a
propulsão dos fluidos, sendo mais freqüentemente empregada a bomba peristáltica, que
permite à propulsão a vazão constante. A seleção e a inserção de alíquotas pode ser feita
empregando-se diversos dispositivos, entre os quais destaca-se o injetor proporcional devido à
simplicidade e versatilidade. Diversos detectores têm sido empregados em associação com o
processo FIA e, em geral, são necessárias apenas pequenas modificações nos equipamentos
convencionais. Completam o sistema, tubos de pequeno diâmetro (em geral 0,5 a 0,8 mm),
nos quais se processa a dispersão da amostra e ocorrem as reações químicas que, em geral,
não se completam previamente à detecção (RUZICKA & HANSEN,1975).
Segundo Karlberg (1989), o processo de dispersão da amostra, intrínseco aos
sistemas de análise por injeção em fluxo, é dependente das características fisico-químicas das
soluções, bem como das dimensões dos componentes do sistema (volume da alça de
amostragem; material, diâmetro e comprimento dos tubos que constituem o percurso
analítico). Usualmente, as medidas são efetuadas com esses parâmetros mantidos constantes,
permitindo a obtenção de resultados caracterizados por alta repetibilidade. As vazões,
volumes do percurso analítico e da amostra devem ser definidos considerando-se a dispersão e
o tempo de residência necessário para a ocorrência das reações químicas.
De acordo com Leite et al. (2004) a quimioluminescência é um subtipo de
luminescência em que a energia de excitação do elétron para a produção da radiação luminosa
advém de uma reação química, ou seja, a produção de luz ocorre devido a quebra de ligações
ricas em energia já existentes na molécula que reage ou formadas a partir de rearranjos
moleculares (intermediários da reação).
O tempo da reação quimioluminescente e a duração da emissão da radiação são
variáveis de acordo com a natureza do material que a emite e, variam de períodos muito
pequenos (menores que 1s) até muito longos (cerca de 1 dia) (FERREIRA; ROSSI, 2002)
O propósito deste trabalho é desenvolver metodologia analítica baseada na técnica
de análise por injeção em fluxo com detecção quimiolumescente para quantificação do teor de
peróxido em leite in natura.
2. JUSTICATIVA
O leite tem sido utilizado na alimentação humana por oferecer uma equilibrada
composição de nutrientes que resulta em elevado valor biológico, sendo considerado um dos
alimentos mais completos. Por isso, é extremamente importante apresentar-se com qualidade.
Durante as últimas décadas, o Brasil apresentou um aumento relevante na produção do leite,
porém, a qualidade deste produto não acompanhou tal crescimento.
Dessa forma, o leite “in natura” consumido pelas pessoas pode apresentar
qualidade inferior, principalmente devido as condições de produção, manuseio, local e
temperatura de conservação. Além disso, outro fator que pode influenciar significativamente a
qualidade desse produto é a adulteração do mesmo, onde consiste na adição de substâncias
estranhas em sua composição.
Uma das substâncias empregadas em possíveis adulterações do leite é o peróxido
de hidrogênio, onde é adicionado na composição do mesmo, no intuito de “mascarar” a sua
real qualidade. Quando adicionado peróxido de hidrogênio em larga escala, a sociedade em
geral, é a maior prejudicada, tendo em vista, que ao consumir esse alimento adulterado estarão
sujeitos a contaminações que a olho nu não são perceptíveis, podendo assim trazer
complicações a saúde humana.
Por isso a qualidade do leite é um tema de grande importância, principalmente por
ser um alimento fundamental na dieta humana. Dessa forma, quando se trata da composição
do leite “in natura” comercializado, ocorre o surgimento de discussões a respeito do processo
de produção do mesmo. Então, será que o leite “in natura” comercializado está respeitando as
normas restritas de qualidade da Legislação Brasileira vigente, e ainda será que os produtores
de leite “in natura” estão adicionando Peróxido de Hidrogênio em sua composição química
nos dias atuais? Tais perguntas serão respondidas por meio da aplicação deste trabalho.
Sendo um estudo de grande importância social, o mesmo também irá trazer um
trabalho de prática analítica, realizado por meio da detecção quimioluminescente através do
sistema de análise por injeção em fluxo (FIA). O desenvolvimento deste trabalho será
indispensável para obtenção de informações das características físico-químicas do leite.
3. OBJETIVOS
3.1 Geral
Determinar peróxido de hidrogênio em leite “in natura” comercializado na
cidade de Caxias-MA, empregando detecção quimioluminescente através
do sistema de análise por injeção em fluxo (FIA).
3.2Específicos
Aplicar o sistema de Análise por Injeção em Fluxo para determinar e
monitorar a presença de H2O2 em leite;
Realizar análises físico-químicas das amostras de leite por meio do método
de quimioluminêscencia, no intuito de detectar substâncias estranhas em
sua composição;
Atentar e informar a sociedade a cerca do trabalho acadêmico realizado, no
intuito de esclarecer e comprovar a qualidade do leite;
Desenvolver um banco de dados proporcionando assim estudos futuros.
4. PARTE EXPERIMENTAL
4.1 Localização e caracterização da área de estudo.
O desenvolvimento deste trabalho será realizado na cidade de Caxias-MA, onde
possui a população de 155.202 habitantes segundo estimativa do IBGE (2010), é o quarto
município mais populoso do estado do Maranhão. Situada na mesorregião do leste
maranhense e na microrregião do Itapecuru, Caxias tem uma área de 7.850 quilômetros
quadrados e está a 360 quilômetros da capital do Estado do Maranhão, São Luís.
A história de Caxias começa no século XVII com o movimento de Entradas e
Bandeiras ao interior maranhense para o reconhecimento e ocupação das terras às margens do
Rio Itapecuru, durante a invasão francesa no Maranhão, principalmente, com o trabalho
valoroso dos missionários em busca de almas para a fé cristã. Várias denominações foram
impostas ao lugar, dentre as quais: Guanaré – denominação indígena -, São José das Aldeias
Altas, Arraial das Aldeias Altas, Vila de Caxias e, finalmente, através de uma Lei Provincial,
número 24, datada de 05 de julho de 1826, fora elevado à categoria de cidade com a
denominação de Caxias.
4.2 Coleta das amostras
O leite “in natura” será coletado e recolhido diretamente com os pequenos
produtores leiteiros na zona rural de Caxias/MA. As amostras serão levadas ao laboratório de
Química do CESC/UEMA onde ficarão refrigerados até o momento em que sejam realizadas
as análises químicas. Dessa forma, todas as análises serão identificadas, catalogadas e listadas
em um banco de dados para a realização das considerações finais que serão desenvolvidas ao
final desta pesquisa. Não serão descritos os nomes dos fornecedores do leite, as amostras
serão identificadas por números e/ou siglas.
4.3 Reagentes utilizados
Difenil Oxalato (C14H10O4);
Peróxido de Hidrogênio (H2O2);
Água destilada;
Amostras de leite in natura.
4.4-Montagem do sistema.
O sistema de análise por injeção em fluxo foi desenvolvido através dos seguintes
equipamentos:
Figura 1. Bomba peristáltica de um canal.
Figura 5. Injetor comutador manual de d
Figura 2. Injetor comutador manual de duas posições.
Figura 3. Confluência de acrílico. Figura 4. Bobina utilizada no sistema.
Figura 7. Luminômetro construído no CENA-USP.
4.5-Tratamentos estatísticos.
Os resultados e dados obtidos nas análises químicas, as quais serão submetidas às
amostras de leite in natura comercializados na cidade de Caxias-MA serão demonstrados,
analisados e discutidos em tabelas e gráficos com suas respectivas médias, desvios padrão e
Figura 5. Tubos de polietileno. Figura 6. Multímetro MD-5770.
Figura 8. Aparelho simulador de luz.
erros percentuais. Será construída uma curva de calibração para avaliar a resposta linear entre
a quantidade de peróxido no leite in natura versus sinal de quimioluminescência.
5. CRONOGRAMA
Revisão
Bibliográfica
Coleta das
Amostras
Desenvolvimento
Análise e
Discussão
dos
Resultados
Apresentação
dos
Resultados
MARÇO X
ABRIL X
MAIO X
JUNHO X X
6. ORÇAMENTO
6.1- Material permanente
ESPECIFICAÇÃO QUANT. UNID. V. UNIT. (R$) TOTAL (R$)
Cápsula de porcelana 1 Un. L.Q L.Q
Béqueres 4 Un. L.Q L.Q
Provetas de 100, 50 e 200ml 3 Un. L.Q L.Q
Pipetas volumétrica/graduada 2 Un. L.Q L.Q
Pipetador automático 1 Um. L.Q L.Q
Vidro de relógio 1 Un. L.Q L.Q
Bureta de 25 ml 2 Un. L.Q L.Q
Balões volumétricos 3 Un. L.Q L.Q
Pisseta 1 Un. L.Q L.Q
Balança Analítica 1 Un. L.Q L.Q
Balão de fundo chato 3 Un. L.Q L.Q
Espátula de metal 1 Un. L.Q L.Q
Luminômetro construído no
CENA-USP
1 Un. L.Q L.Q
Bastão de vidro 1 Un. L.Q L.Q
Bombas peristálticas 2 Un. L.Q L.Q
Tubos de polietileno 5 M L.Q L.Q
Aparelho simulador de luz 1 Un. L.Q L.Q
Multímetro modelo MD-5770 1 Un. L.Q L.Q
Bobina de reação 1 Un. L.Q L.Q
Confluência de acrílico 1 Un. L.Q L.Q
Injetor comutador 1 Un. L.Q L.Q
6.2- Reagentes químicos
ESPECIFICAÇÃO UNID V. UNIT. (R$)
Peróxido de hidrogênio (H2O2) 1000 ml L.QDifenil Oxalato (C14H10O4) 50 ml L.Q
7. REFERÊNCIAS
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ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o
meio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.
ARRUDA, M. A. Z; Collins, C. H., Informações essenciais para a caracterização de um
sistema de análise em fluxo. Química Nova, 2005,Vol. 28, No. 4, 739-742.
AUNE, T.M.; THOMAS, E.L.. Accumulation of hypothiocyanate ion during peroxidase
catalysed oxidation of thiocyanate ion. Eur. J. Biochemistry 17:1005-10, 1978.
BACILA, M. 2003. Bioquímica Veterinária, 2 ed., São Paulo: Robe Editorial. 583 p.
BADINI, K. B.; NADER, FILHO, A.; AMARAL, L. A. Hábitos dos consumidores de leite cru, produzido e comercializado clandestinamente nos municípios de Botucatu/ SP e de São Manuel/SP. Revista Higiene Alimentar, v. 11, n. 51. p. 15-17, 1997.
BRITO, S. C. V. Determinação Espectrofotométrica de Ferro em Sucos Industrializados usando Sistema De Análise Por Injeção Em Fluxo. Universidade Estadual do Maranhão, Caxias. 2012.
CESAR, T. P. Construção de um sistema de multipropulsão peristáltica alternativo de baixo custo aplicado à análise por injeção em fluxo. Universidade Estadual do Maranhão, Caxias. 2012.
EVERSE, J.; Everse, K. E.; Grisham, M. B.; Peroxidases in Chemistry and Biology, CRC
Press: New York, 1991. Karlberg, B.; Pacey, G. E.; Flow Injection Analysis. A Practical
Guide; Elsevier; Amsterdam, 1989.
FONSECA, L.F.L.; SANTOS, M.V. Qualidade do leite e controle de mastite. São Paulo:
Lemos Editorial, 2000.
KARLBERG, B.; Pacey, G. E.; Flow Injection Analysis. A Practical Guide; Elsevier;
Amsterdam, 1989.
LEITE, Oldair Donizeti; FATIBELLO-FILHO, Orlando; ROCHA, Fábio R. P. Um experimento de análise em fluxo envolvendo reações enzimáticas e quimioluminescência. Disponível em <http://www.scielo.br/pdf/qn/v27n2/19285.pdf>. Acesso em 20 abr. 2013.
NERO, L. A.; MAZIERO, D.; BEZERRA, M. M. S. Hábitos alimentares do consumidor de leite cru de Campo Mourão, PR. Semina: Ciências Agrárias, v. 24, n. 1, p. 21-26, 2003.
PEREIRA, L. N. S. Determinação da acidez do Leite Integral: estudo exploratório de comparação dos resultados obtidos por titulação e por espectrofotometria utilizando o sistema de análise em injeção em fluxo. Universidade Estadual do Maranhão, Caxias. 2012.
PING, J.; Mao, X.; Fan, K.; Li, D.; Ru, S.; Wu, J.; Ying,Y. Ionics. 2010, 16, 523.
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SANTOS, F. R. S. Determinação de Dipirona em Fármacos por Espectrofotometria Uv-
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Caxias. 2012.
SILVA, P.H.F. 1997 Leite: Aspectos de Composição e Propriedades. In: Química Novana
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TRONCO, V.M. 2003. Manual para inspeção da qualidade do leite, Santa Maria: UFSM.
192p.
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