Métodos quimiométricos aplicados na determinação espectrofotométrica de misturas de aminoácidos

Abstract

O propósito deste estudo foi fazer determinações simultâneas de aminoácidos usando métodos de calibração multivariada. A metodologia é baseada na reação entre aminoácidos e 1,2 naftoquinona-4-sulfonato de sódio (NQS). Uma série de 32 misturas sintéticas com diferentes concentrações de Fenilalanina, Histidina, Prolina, Triptofano e Isoleucina foi preparada de acordo com um planejamento fatorial 25. Os espectros derivativos foram obtidos pela reação em um sistema em fluxo; as soluções foram adicionadas continuamente, empregando uma bomba peristáltica com vazão fixa em 0,40 mL min-1. Uma vez que o NQS se decompõe em meio alcalino, a reação foi desenvolvida on-line pela inserção em confluência de NQS e a solução tampão (Na2CO3/NaOH) a pH 10. Para o desenvolvimento da reação a bobina de reação foi colocada em um banho termostatizado e mantido a 70 ºC. A solução final foi coletada em cubeta de quartzo e a leitura foi realizada em um espectrofotômetro UV-VIS, Hitachi modelo U 2000. Duas técnicas quimiométricas foram aplicadas, análise das componentes principais (PCA) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). Os modelos multivariados foram desenvolvidos a partir de espectros originais (UV-VIS), registrados entre 290 e 590 nm e pré-processados com primeira derivada. Para o PLS os melhores resultados foram conseguidos com modelos desenvolvidos a partir dos dados derivados, envolvendo o uso de 9 variáveis latentes (VLS). Nestas condições, erros de previsão inferiores a 6% foram obtidos para todas as espécies em estudo. Na análise de amostras reais, algumas inconsistências foram observadas, originadas principalmente pela presença de substâncias não modeladas. De maneira geral, os resultados apresentaram uma boa capacidade de previsão dos modelos multivariados fundamentados em espectrofotometria UV-VIS. Para análise de amostras reais, entretanto, há necessidade de considerar a presença de outras substâncias, as quais deverão ser modeladas junto com os aminoácidos de interesse.

The purpose of this paper was to make simultaneous amino acid determination using methods of multivariated calibration. The method is based on the reaction between amino acids and sodium 1, 2-naphthoquinone 4-sulphonate (NQS). A set of 32 synthetic mixtures with different concentrations of Phenylalanine Histidine, Proline, Tryptophan and Isoleucine was prepared in accordance with an factorial planning 25. The derivative specters were obtained by the reaction in a flow system, the solutions were added continuously, using a peristaltic pump with fixed outflow in 0,40 ml min-1. Once that the NAS decomposes in alkaline way, the reaction was developed on-line for the insertion in confluence of NQS and the tamponade solution (Na2CO3/NaOH) pH of 10. For the development of the methodology, the reaction bobbin was placed in a 70 ºC thermal bath and kept at this temperature. The final solution was collected in quartz bucket and the reading was carried through in a Hitachi model U 2000 UV-VIS spectrophotometer. Two chemometric techniques were applied: Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Squares (PLS). The multivaried models were developed from the original specters (UV-VIS), registered between 290 and 590 nm and preprocessed with first derivative. For the PLS technique, better results were obtained with models developed from the derivated data, involving the use of 9 latent variable model (VLS). In these conditions, forecast errors below to 6% were obtained for all the species in study. In the real samples analysis, some inconsistencies originated mainly for the presence of not shaped substance were observed. In a generalized manner, the results show a good forecast capacity of the multivariated models based on a UV-VIS spectrophotometry. For real samples analysis, however, it has the need of considering the presence of other substances that should be shaped with the interest amino acids.