Desenvolvimento de um cartucho microporoso hidrofílico para microextração verde e sua aplicação na análise de amostras ambientais e alimentares por cromatografia gasosa bidimensional abrangente

Descrição

Tipo

Tese de doutorado

Título alternativo

Development of a hydrophilic microporous cartridge for green microextraction and its application in the analysis of environmental and food samples by comprehensive two-dimensional gas chromatography

Primeiro orientador

Membros da banca

Elina Bastos Caramão
Humberto Ribeiro Bizzo
Adriana Ferreira Faria
Ricardo Mathias Orlando

Resumo

Esta tese apresenta o desenvolvimento e a validação de um cartucho microporoso hidrofílico (HMCart), uma inovação em preparo de amostras para análises ambientais e alimentares complexas. Associado à técnica de microextração em fase sólida por imersão direta (DI-SPME), o dispositivo atua como um filtro seletivo, protegendo a fibra e permitindo seu contato direto com amostras sólidas sem a necessidade de etapas agressivas de pré-tratamento. A robustez da metodologia foi demonstrada por meio de sua aplicação bem-sucedida em diversas matrizes complexas, incluindo a detecção de adulterantes em fitoterápicos, a determinação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em solos, a investigação de HPAs e agrotóxicos em especiarias e ervas. Além do mais, o método permitiu a caracterização de compostos orgânicos voláteis (COVs) e semivoláteis (COSVs) em cascas de jabuticaba, plantas alimentícias não convencionais (PANCs) e especiarias, com ênfase para a identificação de terpenos bioativos e o cálculo de seus valores de atividade de odor (OAV). A combinação do HMCart-DI-SPME com a cromatografia gasosa bidimensional abrangente (GCGC) foi fundamental para superar a complexidade das matrizes analisadas. Esta abordagem sinérgica proporcionou elevada capacidade de separação, identificação e quantificação, aliada a alta sensibilidade analítica, garantindo assim a robustez e confiabilidade dos resultados. A avaliação do método sob a ótica da química analítica verde, utilizando a ferramenta AGREE, comprovou sua contribuição para a redução no consumo de solventes, no tempo de análise e no desgaste de consumíveis. Esses avanços demonstram não apenas a robustez e versatilidade analítica do sistema, mas também seu elevado nível de maturidade tecnológica, posicionando-o como uma solução promissora para aplicação em rotinas laboratoriais e processos de monitoramento em escala real. Assim, a tese consolida uma contribuição original para o campo de preparo de amostras, oferecendo uma estratégia inovadora e sustentável com grande potencial de aplicação em controle de qualidade, monitoramento ambiental e exploração de compostos bioativos de interesse alimentar e sensorial.

Abstract

This thesis presents the development and validation of a hydrophilic microporous cartridge (HMCart), an innovation in sample preparation for complex environmental and food analyses. Combined with the direct immersion solid-phase microextraction (DI-SPME) technique, the device serves as a selective filter, protecting the fiber and enabling direct contact with solid samples without the need for harsh pre-treatment steps. The robustness of the methodology was demonstrated through successful application to various complex matrices, including the detection of adulterants in herbal medicines, the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils, and the analysis of PAHs and pesticides in spices and herbs. Additionally, the method enabled the characterization of volatile organic compounds (VOCs) and semi-volatile organic compounds (SVOCs) in jabuticaba peels, unconventional edible plants (PANCs), and spices, with emphasis on identifying bioactive terpenes and calculating their odor activity values (OAVs). The combination of HMCart-DI-SPME with comprehensive two-dimensional gas chromatography (GCGC) was essential to address the complexity of the analyzed matrices. This synergistic approach provided high separation, identification, and quantification capacity, along with excellent analytical sensitivity, ensuring the robustness and reliability of the results. Evaluation of the method from a green analytical chemistry perspective, using the AGREE tool, confirmed its contribution to reducing solvent consumption, analysis time, and consumable wear. These advances demonstrate not only the analytical robustness and versatility of the system but also its high level of technological maturity, positioning it as a promising solution for implementation in laboratory routines and real-scale monitoring processes. Therefore, this thesis consolidates an original contribution to the field of sample preparation, offering an innovative and sustainable strategy with significant potential for application in quality control, environmental monitoring, and the exploration of bioactive compounds of food and sensory interest.

Assunto

Química analítica, Preparação de amostra (Química), Inovações tecnológicas, Química verde, Cromatografia a gás

Palavras-chave

Cartucho microporoso hidrofílico, Microextração em fase sólida por imersão direta, Cromatografia gasosa bidimensional abrangente, Volatiloma, Química analítica verde

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