Desenvolvimento e aplicações de métodos de RMN em estado sólido para análise de propriedades físicas e químicas de manteiga de cacau
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-09052025-141254/ |
Resumo: | O Brasil é um dos principais produtores de cacau, matéria-prima usada na produção de manteiga de cacau (MC) e de chocolates. A MC é um produto de alto valor agregado, usado tanto nas indústrias de alimentos quanto nas de cosméticos. O teor de gordura sólida ou Solid-Fat Content (SFC) é um importante parâmetro de qualidade da MC e sua determinação geralmente realizada em espectrômetros de Ressonância Magnética Nuclear no Domínio do Tempo (RMN-DT), seguindo as normas ISO 8292-1 (método direto) e ISO 8292-2 (método indireto). Em ambos os métodos ISO, a determinação do SFC se dá pela intensidade dos sinais de 1H obtidos por RMN-DT. Nessas medições, não há como assinalar os grupos químicos que geram os sinais dos componentes nos estados sólido e líquido. Neste trabalho, propõe-se utilizar a RMN em Estado Sólido (RMN-ES), para obter espectros de 13C em alta resolução, o que permite identificar e diferenciar sinais de 13C relativos às porções dos triglicerídeos (TAG) em estados sólido e líquido, em 34 e 30 ppm respectivamente. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar se esse método poderia ser usado para medições quantitativas do SFC e de outras propriedades físicas e químicas que não são observáveis por RMN-DT. Como as condições de análise para obtenção de espectros de 13C por RMN-ES podem levar ao aquecimento da amostra e alterar o valor do SFC, foi necessário determinar as condições experimentais em que isso não ocorre. Essas condições foram: frequência de rotação da amostra (FR) de 3 kHz, potência de desacoplamento (DEC) de 70 W e tempo de reciclagem (RD) mínimo de 10 s. Para as medições quantitativas de SFC, utilizou-se a sequência de pulso de excitação direta da transição de 13C (HPDEC), com FR de 3 kHz, DEC de 70 W e RD > 5T1. A determinação do valor de SFC se deu pelo cálculo com as áreas dos sinais de 13C em 34 e 30 ppm. Os resultados foram concordantes com aqueles obtidos seguindo os métodos ISO, com a vantagem de não sofrer interferência pela presença de componentes distintos às moléculas TAG, como é observado para as medições de SFC seguindo a ISO 8292-1 para amostras de chocolate. A obtenção de espectro de 13C, por RMN-ES utilizando a sequência de polarização cruzada (CPMAS), permitiu a identificação das diferentes formas cristalinas que ocorrem durante o processo de recristalização da MC. |
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Desenvolvimento e aplicações de métodos de RMN em estado sólido para análise de propriedades físicas e químicas de manteiga de cacauDevelopment and applications of solid-state NMR methods for analyzing physical and chemical properties of cocoa buttercocoa buttercrystalline structureestrutura cristalinamanteiga de cacauRMN-DTRMN-ESSFCSFCSS-NMRTD-NMRO Brasil é um dos principais produtores de cacau, matéria-prima usada na produção de manteiga de cacau (MC) e de chocolates. A MC é um produto de alto valor agregado, usado tanto nas indústrias de alimentos quanto nas de cosméticos. O teor de gordura sólida ou Solid-Fat Content (SFC) é um importante parâmetro de qualidade da MC e sua determinação geralmente realizada em espectrômetros de Ressonância Magnética Nuclear no Domínio do Tempo (RMN-DT), seguindo as normas ISO 8292-1 (método direto) e ISO 8292-2 (método indireto). Em ambos os métodos ISO, a determinação do SFC se dá pela intensidade dos sinais de 1H obtidos por RMN-DT. Nessas medições, não há como assinalar os grupos químicos que geram os sinais dos componentes nos estados sólido e líquido. Neste trabalho, propõe-se utilizar a RMN em Estado Sólido (RMN-ES), para obter espectros de 13C em alta resolução, o que permite identificar e diferenciar sinais de 13C relativos às porções dos triglicerídeos (TAG) em estados sólido e líquido, em 34 e 30 ppm respectivamente. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar se esse método poderia ser usado para medições quantitativas do SFC e de outras propriedades físicas e químicas que não são observáveis por RMN-DT. Como as condições de análise para obtenção de espectros de 13C por RMN-ES podem levar ao aquecimento da amostra e alterar o valor do SFC, foi necessário determinar as condições experimentais em que isso não ocorre. Essas condições foram: frequência de rotação da amostra (FR) de 3 kHz, potência de desacoplamento (DEC) de 70 W e tempo de reciclagem (RD) mínimo de 10 s. Para as medições quantitativas de SFC, utilizou-se a sequência de pulso de excitação direta da transição de 13C (HPDEC), com FR de 3 kHz, DEC de 70 W e RD > 5T1. A determinação do valor de SFC se deu pelo cálculo com as áreas dos sinais de 13C em 34 e 30 ppm. Os resultados foram concordantes com aqueles obtidos seguindo os métodos ISO, com a vantagem de não sofrer interferência pela presença de componentes distintos às moléculas TAG, como é observado para as medições de SFC seguindo a ISO 8292-1 para amostras de chocolate. A obtenção de espectro de 13C, por RMN-ES utilizando a sequência de polarização cruzada (CPMAS), permitiu a identificação das diferentes formas cristalinas que ocorrem durante o processo de recristalização da MC.Brazil is one of the leading producers of cocoa, which serves as a feedstock for the production of cocoa butter (CB) and chocolate. CB is a high-value product that is used in both the food and cosmetic industries. The Solid-Fat Content (SFC) is an important quality parameter for fat. Its measurement is performed using a Time-Domain Nuclear Magnetic Resonance (TD-NMR) spectrometer, following the established protocols detailed in ISO 8292-1 (direct method) and ISO 8292-2 (indirect method). In both ISO methods, the determination of SFC is achieved through the intensity of the 1H TD-NMR signal. However, this approach does not allow for the identification of the specific chemical groups responsible for the signal from the solid-state components. This study introduces a novel approach using high-resolution Solid-State NMR (SS-NMR) to obtain high-resolution 13C spectra. This method enables the identification and differentiation of 13C signals corresponding to the solid and liquid states of triglycerides (TAG) at 34 ppm and 30 ppm, respectively. The primary objective of this study was to assess the applicability of this novel method for the quantitative measurement of SFC and evaluate additional physicochemical properties not discernible through TD-NMR. The measurement parameters used to obtain 13C spectra through SS-NMR may result in sample heating and affect the SFC value. Therefore, it was necessary to establish experimental conditions that would prevent the melting. The optimal analysis conditions identified include a spinning frequency (SF) of 3 kHz, decoupling power (DEC) of 70 W, and a minimum recycle delay (RD) of 10 s. To obtain quantitative measurements for the SFC, a 13C direct excitation pulse sequence (HPDEC) was utilized, with SF of 3 kHz, DEC of 70 W, and RD > 5T1. The determination of the SFC value was achieved by analyzing the 13C signals areas corresponding to the peaks at 34 ppm and 30 ppm. The results were in agreement with those obtained by following the ISO-established protocols. Additionally, the novel method demonstrated an advantage in that it remained unaffected by the presence of other sample components that are not TAG, unlike measurements conducted according to the ISO 8292-1 protocol for chocolate samples. Furthermore, the acquisition of 13C spectra using SS-NMR with a cross-polarization pulse sequence (CPMAS) enables the identification of the different crystalline forms that emerge during the recrystallization process of CB.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPColnago, Luiz AlbertoMoraes, Tiago Bueno deTobias, Thais Juliana2025-02-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-09052025-141254/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-05-16T11:24:02Zoai:teses.usp.br:tde-09052025-141254Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-05-16T11:24:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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