Desenvolvimento, otimização e validação de metodologia analítica baseada em imagens digitais de spot test para determinação de cobre e etanol em cachaça

Abstract

Neste trabalho é relatado o desenvolvimento, otimização e validação de metodologia analítica para determinação do teor de cobre e de etanol em amostras comerciais de cachaça. O método foi baseado na análise de imagens digitais de spot test realizado com os analitos de interesse, as quais foram capturadas por uma câmera fotográfica, em um sistema construído para esta finalidade. O princípio do método é baseado na medida das tonalidades obtidas após a ocorrência da reação colorimétrica, empregando o modelo de cor RGB, cujos componentes da cor variam proporcionalmente com a concentração do analito. Para a determinação de cobre em cachaça, empregou-se a cuprizona, um reagente orgânico bidentado, que forma com o cobre um quelato azul em meio alcalino. Para essa metodologia foi obtida uma curva analítica linear no intervalo de concentração de 0,75 a 5,00 mg/L do íon metálico, com coeficiente de determinação r 2 = 0,9988 e limites de detecção e de quantificação respectivamente iguais a 0,078 mg/L e 0,75 mg/L. Para os estudos de veracidade, realizados em três níveis de concentração diferentes, as porcentagens de recuperação variaram de 98,32 a 104,24%. A comparação dos resultados obtidos para a análise de amostras de cachaça empregando o método desenvolvido e o método de referência mostrou que não houve diferenças significativas entre ambos os métodos, os quais foram analisados através do teste t pareado, a 95% de confiança. A análise de onze amostras de cachaça mostrou que apenas uma delas apresentou concentração de cobre acima do valor permitido pela legislação. Para a determinação de etanol, empregou-se a reação de óxido-redução na qual o cromo (VI) é reduzido a cromo (III) ou cromo (II), sendo o etanol oxidado a aldeído acético, gerando mudança da cor amarelo-alaranjada para verde-azulada. Na determinação do teor de etanol, foi obtida uma curva analítica linear no intervalo de 10 a 70 % v/v de etanol, com coeficiente de determinação r 2 = 0,9910 e limites de detecção e de quantificação respectivamente iguais a 1,72 % v/v e 5,74 % v/v. Para os estudos de veracidade, realizados em três níveis de concentração diferentes, as porcentagens de recuperação variaram de 98,25 a 99,56%. A comparação dos resultados obtidos para a análise de amostras de cachaça empregando o método desenvolvido e o método de referência mostrou que não houve diferenças significativas entre ambos os métodos, os quais foram analisados através do teste t pareado, a 95% de confiança. A análise de seis amostras de cachaça mostrou que três delas apresentaram teor de etanol fora da faixa permitida pela legislação. A metodologia desenvolvida para a determinação do teor de cobre e etanol em amostras de cachaça é de fácil execução, baixo custo e consumo de reagentes e, portanto, minimiza a geração de resíduos. Ademais o sistema de captura de imagens é polivalente e robusto, podendo ser empregado em análises in situ.

In this work it is carried out the development, optimization and validation of analytical methodology for determination of copper content and ethanol in cachaça samples. The method was based on digital image analysis spot test performed with the analytes of interest, captured by a camera in a system built for this purpose. The principle of the method is measurement of tones obtained after the occurrence of the colorimetric reaction employing the RGB color model, color components which varies in proportion to the analyte concentration. For the determination of copper content, it was used the cuprizone a bidentate organic reagent, which forms with the copper a blue chelate in an alkaline medium. After the optimized parameters it was obtained a linear calibration curve over the concentration range 0.75 to 5.00 mg/L metal ion, with a coefficient of determination r 2 = 0.9988 and limits of detection and quantification respectively equal to 0.078 mg/L and 0.75 mg/L. For the accuracy studies conducted in three different concentration levels, the recovery percentages ranged from 98.32 to 104.24%. Comparison of results for the cachaça samples analysis using the developed method and the reference method showed no significant differences between both methods, which were analyzed using the paired t-test, 95% confidence. The analysis of eleven cachaça samples showed that only one of them presented a concentration of copper above the amount allowed by law. For the determination of ethanol, it was employed the reaction of redox in which chromium (VI) is reduced to chromium (III) or chromium (II) and the ethanol is oxidized to acetaldehyde, generating change in the yellow-orange color to blue-green. By determining the ethanol content, a linear calibration curve in the range from 10 to 70% v/v ethanol was obtained, with a coefficient of determination r 2 = 0.9910 and limits of detection and quantification respectively equal to 1.72 % v/v and 5.74% v/v. For the accuracy studies conducted in three different concentration levels, the recovery percentages ranged from 98.25 to 99.56%. Comparison of results for the cachaça samples analysis using the developed method and the reference method showed no significant differences between both methods, which were analyzed using the paired t-test, 95% confidence. The analysis of six cachaça samples showed that three of them had ethanol content outside the range permitted by law. The methodologies developed for the determination of the copper content, and ethanol content samples are easy to implement, low cost and reagent consumption and thus minimize the generation of waste. Besides the image capture system is versatile and robust and can be used in situ analysis.