Departamento de Química DETERMINAÇÃO MULTIELEMENTAR EM RAÇÃO DE GATOS POR ICP OES Alunos: Ingrid Teixeira Moutinho Roberto Vinicius Granha Fiúza Ana Carolina Monteiro Ferreira Orientadora: Tatiana Dillenburg Saint Pierre Introdução Segundo dados divulgados em 2013 pela Associação Brasileira da Indústria de Produtos para Animais de Estimação (Abinpet), 1 o Brasil possui 106,2 milhões de animais de estimação, desses, 21,3 milhões são gatos. A indústria de alimentos para animais vem crescendo e também a variedade de alimentos encontrados no mercado, devido às necessidades diferentes de cada animal. O órgão responsável pela regulamentação de alimentos para animais é o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) e a Lei 6.198, de 26 de dezembro de 1974 estabelece normas gerais sobre inspeção, fiscalização, comércio e uso desses produtos. As concentrações máximas e mínimas, recomendadas pelo MAPA 2 estão representadas na tabela 1. Tabela 1 Concentrações máximas e mínimas dos elementos permitidas pelo MAPA. Ca (máximo) 2,4 g kg -1 Fe (mínimo) 80,0 mg kg -1 Mg (mínimo) 6,0 g kg -1 Mn (mínimo) 0,4 g kg -1 Zn (mínimo) 75,0 mg kg -1 Existem poucos trabalhos na literatura sobre a determinação elementar em rações de animais domésticos, empregando espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). 3,4 Acredita-se que isso se deva ao fato de esse não é
um assunto prioritário das agências fiscalizadoras. E, justamente pela pouca fiscalização, os consumidores podem estar pagando por produtos que não têm a qualidade informada na embalagem. Além disso, e mais importante, concentrações fora das faixas recomendadas podem ser prejudiciais à saúde dos animais de estimação. A espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) é uma técnica analítica bastante utilizada na determinação de elementos em diversas amostras, devido à sua alta sensibilidade, seletividade e capacidade multielementar. A espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) também é multielementar, porém com menos sensibilidade. 5 Pode-se dizer que são técnicas complementares, sendo a espectrometria de emissão mais adequada para elementos majoritários (Na, K, Ca, Mg, Fe) e elementos com alto potencial de ionização, como semi-metais e não metais, enquanto a espectrometria de massa é mais indicada para os metais de transição, normalmente em menores concentrações. A técnica de ICP OES baseia-se na medida da intensidade da radiação emitida por átomos ou íons excitados pelo plasma, quando retornam ao seu estado fundamental. É uma técnica multielementar para análise inorgânica de amostras variadas, que devem estar na forma de solução aquosa ou orgânica, pois a introdução ocorre através de um nebulizador, que é responsável por transformar a solução em um aerossol. 6 Objetivo Este trabalho tem como objetivo desenvolver um método para a determinação multielementar em amostras de ração de gatos, por ICP-MS e ICP OES, de maneira a contemplar elementos majoritários e minoritários, a fim de se fazer um controle da qualidade das rações disponíveis comercialmente. Metodologia Todos os reagentes usados foram de grau analítico, e as soluções foram preparadas com água ultrapura obtida a partir de um sistema de purificação Milli-Q (Millipore, EUA). Ácido nítrico (Merck) foi purificado por bi-destilação abaixo da temperatura de ebulição em um destilador de quartzo. Soluções-padrão de calibração multielementares (PerkinElmer) foram usadas para construir as curvas de calibração. As amostras de ração para gatos foram obtidas em diferentes lojas para animais (pet shops) da cidade do Rio de Janeiro. Alíquotas de aproximadamente 50 g foram
moídas em um processador de alimentos doméstico, de modo a assegurar a homogeneidade. Alíquotas de 0,5 g foram pesadas e decompostas com ácido nítrico concentrado, em chapa de aquecimento (80 o C) por 1 h, em duplicata. Após resfriadas, as soluções das amostras foram diluídas com água até 50 ml, em seguida alíquotas de 1 ml foram diluídas até 10 ml As amostras foram analisadas em um espectrômetro de ICP OES modelo Optima 7300DV (PerkinElmer), em modo quantitativo, para os majoritários. Na continuidade do trabalho, as mesmas soluções das amostras serão analisadas em um espectrômetro de ICP-MS modelo Elan DRC II, em modo semi-quantitativo, para elementos minoritários. Os equipamentos estão disponíveis no Labspectro (Laboratório de Espectrometria Atômica) do Departamento de Química da PUC-Rio e são mostrados nas figuras 1 e 2. Figura 1. Espectrômetro de ICP OES modelo Optima 7300DV, da PerkinElmer.
Figura 2. Espectrômetro de ICP-MS modelo Elan DRC II, da PerkinElmer. Resultados e discussão Os elementos majoritários foram determinados por ICP OES, empregando as condições operacionais (comprimentos de onda para cada analito, potência da radiofrequência e vazão de nebulização) indicadas pelo fabricante, após rápida otimização para definir as condições de compromisso. As curvas de calibração foram construídas com concentrações entre 1 e 10 mg L -1. As concentrações dos elementos majoritários estão apresentadas na tabela 2.
Tabela 2. Concentrações, em mg kg -1, medidas por ICP OES nas amostras de ração para gatos. Zn 202.548 P 213.617 Na 589.592 Mn 257.610 Mg* 285.213 K 766.490 Fe 259.939 Cu 324.752 Ca 422.673 1 224 11289 5888 62 1605 7662 217 54 9270 2 238 11515 6220 69 1628 8077 247 63 9083 3 226 13593 7460 58 1420 8337 219 18 12200 4 290 13181 6736 126 1539 6693 284 27 11909 5 582 8057 11424 9 1123 9239 85 14 7272 6 281 9325 14058 7 911 9283 117 11 9839 7 213 15329 3350 47 2499 9137 243 24 20114 8 105 12707 4430 6 991 4584 121 9 16720 9 480 8643 8443 7 868 6947 132 21 9408 10 229 16814 3628 50 2704 9773 261 27 22625 11 246 13735 5090 62 1626 9176 276 20 13690 12 387 7152 13368 6 822 9511 80 12 6872 13 187 12630 6144 23 1413 7532 211 26 12028 14 210 14986 7297 52 1377 8370 219 19 13998 Os comprimentos de onda de emissão dos analitos, em nm, estão abaixo do símbolo do elemento. * Todos os elementos foram determinados em linhas iônicas, com exceção do Mg, que foi empregada linha de emissão atômica. Comparando-se os resultados medidos por ICP OES nas amostras analisadas com os valores recomendados pelo MAPA (tabela 1), conclui-se que todas as amostras apresentaram valores acima dos limites mínimos para Fe e Zn, que são elementos essenciais importantes. Por outro lado, todas as amostras tiveram valores de Ca acima dos recomendados e Mg e Mn abaixo dos mínimos. Por outro lado, praticamente todos os resultados medidos foram concordantes com os rótulos, embora nem sempre esses valores eram concordantes com os recomendados pelo MAPA. A fim de confirmar esse resultados, esses elementos, bem como os elementos minoritários, serão determinados por ICP-MS, após otimização das condições operacionais através da Daily Performance. A determinação será feita em modo semiquantitativo, que fornece precisão da ordem de 10%, através da medida de uma única solução de calibração contendo 10 mg L -1 de uma série de 30 elementos. A exatidão dos resultados será avaliada pela comparação dos resultados obtidos pelas duas técnicas.
Conclusões Os resultados obtidos por ICP OES foram bastante variáveis em relação aos valores informados nos rótulos das embalagens de ração. Isto pode indicar um controle de qualidade pouco rígido por parte dos produtores de ração. Porém, foi importante observar que as amostras estão de acordo com os limites estabelecidos pelos órgãos reguladores, com exceção de alguns elementos em algumas amostras. O método proposto para a determinação dos elementos majoritários em alimentos para gatos, por ICP OES, mostrou-se adequado. Nenhuma amostra apresentou concentrações significativas em elementos tóxicos. Será dada continuidade ao trabalho com a análise da amostra por ICP-MS e, posteriormente, será dado enfoque à determinação de iodo nas amostras de ração, por ICP-MS. Referências 1- http://abinpet.org.br/imprensa/noticias/populacao-de-pets-cresce-5-ao-ano-ebrasil-e-quarto-no-ranking-mundial/ (acessado em junho/2014). 2- MAPA Instrução Normativa Nº 30, DE 05 DE AGOSTO DE 2009. 3- P. Atkins,L. Ernyei,W. Driscoll,R. Obenauf,R. Thomas. (2011) Analysis of Toxic Trace Metals in Pet Foods Using Cryogenic Grinding and Quantitation by ICP-MS, Part I. Spectroscopy 26(1), 46 56. 4- P. Atkins,L. Ernyei,W. Driscoll,R. Obenauf,R. Thomas. (2011) Analysis of Toxic Trace Metals in Pet Foods Using Cryogenic Grinding and Quantitation by ICP-MS, Part II. Spectroscopy 26(2), 42 59. 5- R. S. Nascimento, Aplicação de métodos quimiométricos para determinação de constituintes inorgânicos em leite materno por ICP-MS e ICP OES, 2008. 6- Giné M.F., Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-AES). Centro de Energia Nuclear na Agricultura CENA USP, São Paulo, Brasil.