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Desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica para determinação de agentes sulfitantes no vinho

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Lozer, Tais Cazzotti
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Química
Centro de Ciências Exatas
UFES
Programa de Pós-Graduação em Química
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/16530
Resumo: Sulfite agents are the most commonly used compounds in foods and beverages to prevent oxidation and inhibit the growth of bacteria. Despite the advantages of using these sulfite agents, their concentration must be controlled, because these agents can affect the quality and cause health issues. This additive is intentionally added to the wine to prevent its oxidation. In Brazil, the Brazilian Health Regulatory Agency (ANVISA) monitors this additive and establishes a maximum value of 0.35 g L−1 of SO2 in the beverage. Electrochemical techniques, such as voltammetry, have potential applications in sulfite determination in beverages. The main advantages of these techniques include simplicity, high sensitivity, and compatibility with colored samples, which minimizes sample pretreatment requirements. Therefore, this study describes the development of an electroanalytical methodology using square wave voltammetry (SWV) and a portable system to quantify sulfite agents in wine samples. SWV parameters were optimized using the design of experiments in 0.1 mol L−1 phosphate buffer (pH 4.0) as supporting electrolyte and commercials screen-printed carbon electrodes (SPCEs) modified with carboxyl functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNT-COOH). The square wave voltammogram presented two oxidation peaks, one around 0.5 V and the other around 0.7 V that shifted to more positive potentials, with increasing analyte concentration. Nonetheless, we chose the oxidation peak with a potential around 0.7 V, which corresponds to HSO3−. For that potential we obtained values of the limit of quantitation and detection of 39.24 × 10−5 and 12.95 × 10−5 mol L−1 were obtained, respectively, in the linear range of 5.0 × 10−6 to 6.0 × 10−3 mol L−1, presenting an R2 equal to 0.997. To evaluated the selectivity, the method developed did not show significant interference between possible interferents in wine samples with the variation of 4.00 to −7.00%. Furthermore, reals samples of wines were analyzed by the proposed methodology and compared with the official method (iodometric titration), and to values of sulfite concentration were not presented as statistically different (Test F: pvalue > 0.05). These results reinforce the possibility of applying the proposed method in loco in practical and fast way, without the need to use significant amounts the samples.
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The main advantages of these techniques include simplicity, high sensitivity, and compatibility with colored samples, which minimizes sample pretreatment requirements. Therefore, this study describes the development of an electroanalytical methodology using square wave voltammetry (SWV) and a portable system to quantify sulfite agents in wine samples. SWV parameters were optimized using the design of experiments in 0.1 mol L−1 phosphate buffer (pH 4.0) as supporting electrolyte and commercials screen-printed carbon electrodes (SPCEs) modified with carboxyl functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNT-COOH). The square wave voltammogram presented two oxidation peaks, one around 0.5 V and the other around 0.7 V that shifted to more positive potentials, with increasing analyte concentration. Nonetheless, we chose the oxidation peak with a potential around 0.7 V, which corresponds to HSO3−. For that potential we obtained values of the limit of quantitation and detection of 39.24 × 10−5 and 12.95 × 10−5 mol L−1 were obtained, respectively, in the linear range of 5.0 × 10−6 to 6.0 × 10−3 mol L−1, presenting an R2 equal to 0.997. To evaluated the selectivity, the method developed did not show significant interference between possible interferents in wine samples with the variation of 4.00 to −7.00%. Furthermore, reals samples of wines were analyzed by the proposed methodology and compared with the official method (iodometric titration), and to values of sulfite concentration were not presented as statistically different (Test F: pvalue > 0.05). These results reinforce the possibility of applying the proposed method in loco in practical and fast way, without the need to use significant amounts the samples.Os agentes sulfitantes são os compostos mais utilizados em alimentos e bebidas com objetivo de prevenir a oxidação e inibir o crescimento de bactérias. Apesar das vantagens do uso desse conservante, a sua concentração deve ser controlada, pois, em excesso, pode afetar a saúde. Este aditivo é adicionado intencionalmente ao vinho para evitar a sua oxidação. No Brasil, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) monitora esse aditivo e estabelece um valor máximo de 0,35 g L−1 de SO2 na bebida. Técnicas eletroquímicas, como a voltametria, têm aplicações potenciais na determinação de sulfitos em bebidas. As principais vantagens dessas técnicas incluem simplicidade, alta sensibilidade e compatibilidade com amostras coloridas, o que minimiza os requisitos de pré-tratamento da amostra. Assim, este estudo descreve o desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica usando a voltametria de onda quadrada (do inglês, square wave voltammetry, SWV) e um sistema portátil para quantificar agentes sulfitantes em amostras de vinho. Os parâmetros da SWV foram otimizados usando o planejamento de experimentos, tampão fosfato 0,1 mol L−1 (pH 4,0) como eletrólito de suporte e eletrodos impressos (do inglês screen-printed electrodes, SPEs) modificados com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (do inglês modified with carboxyl functionalized multi-walled carbon nanotubes, MWCNT-COOH). O voltamograma de onda quadrada apresentou dois picos de oxidação, um em torno de 0,5 V e outro em torno de 0,7 V que se deslocaram para potenciais mais positivos, com o aumento da concentração do analito. No entanto, escolhemos o pico de oxidação com potencial em torno de 0,7 V, que corresponde a espécie HSO3−. Para esse potencial foram obtidos valores para limite de quantificação e detecção de 39,24 × 10−5 e 12,95 × 10−5 mol L−1, respectivamente, na faixa linear de 5,0 × 10−6 a 6,0 × 10−3 mol L−1, apresentando um R2 igual a 0,997. Para avaliar a seletividade, o método desenvolvido não mostrou interferência significativa entre possíveis interferentes encontradas em amostras de vinho. Além disso, as amostras de vinhos analisadas pela metodologia proposta foram comparadas com o método oficial (titulação iodométrica), e os valores de concentração dos agentes sulfitantes obtidos não apresentaram diferença estatística (Teste F: pvalor > 0,05). Esses resultados reforçam a possibilidade de aplicação do método proposto in loco de forma prática e rápida, sem a necessidade de utilizar quantidades significativas de amostra.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em QuímicaCentro de Ciências ExatasUFESPrograma de Pós-Graduação em QuímicaFerreira, Rafael de Queirozhttps://orcid.org/0000-0002-5190-8508http://lattes.cnpq.br/5053247764430323http://lattes.cnpq.br/4838367147587683Ribeiro, Josimarhttps://orcid.org/0000000295441647http://lattes.cnpq.br/1265145498501171Gil, Eric de Souzahttps://orcid.org/0000-0001-9161-0127http://lattes.cnpq.br/3218622824233303Rosa, Thalles Ramonhttps://orcid.org/0000-0001-9913-5885http://lattes.cnpq.br/2629035369494897Lozer, Tais Cazzotti2024-05-30T01:41:06Z2024-05-30T01:41:06Z2022-09-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16530porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2025-06-05T15:36:46Zoai:repositorio.ufes.br:10/16530Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082025-06-05T15:36:46Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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description Sulfite agents are the most commonly used compounds in foods and beverages to prevent oxidation and inhibit the growth of bacteria. Despite the advantages of using these sulfite agents, their concentration must be controlled, because these agents can affect the quality and cause health issues. This additive is intentionally added to the wine to prevent its oxidation. In Brazil, the Brazilian Health Regulatory Agency (ANVISA) monitors this additive and establishes a maximum value of 0.35 g L−1 of SO2 in the beverage. Electrochemical techniques, such as voltammetry, have potential applications in sulfite determination in beverages. The main advantages of these techniques include simplicity, high sensitivity, and compatibility with colored samples, which minimizes sample pretreatment requirements. Therefore, this study describes the development of an electroanalytical methodology using square wave voltammetry (SWV) and a portable system to quantify sulfite agents in wine samples. SWV parameters were optimized using the design of experiments in 0.1 mol L−1 phosphate buffer (pH 4.0) as supporting electrolyte and commercials screen-printed carbon electrodes (SPCEs) modified with carboxyl functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNT-COOH). The square wave voltammogram presented two oxidation peaks, one around 0.5 V and the other around 0.7 V that shifted to more positive potentials, with increasing analyte concentration. Nonetheless, we chose the oxidation peak with a potential around 0.7 V, which corresponds to HSO3−. For that potential we obtained values of the limit of quantitation and detection of 39.24 × 10−5 and 12.95 × 10−5 mol L−1 were obtained, respectively, in the linear range of 5.0 × 10−6 to 6.0 × 10−3 mol L−1, presenting an R2 equal to 0.997. To evaluated the selectivity, the method developed did not show significant interference between possible interferents in wine samples with the variation of 4.00 to −7.00%. Furthermore, reals samples of wines were analyzed by the proposed methodology and compared with the official method (iodometric titration), and to values of sulfite concentration were not presented as statistically different (Test F: pvalue > 0.05). These results reinforce the possibility of applying the proposed method in loco in practical and fast way, without the need to use significant amounts the samples.
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