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ISEL INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA ÁREA DEPARTAMENTAL DE ENGENHARIA QUÍMICA Validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para doseamento da vitamina D em géneros alimentícios. Aplicação do método em diferentes matrizes alimentares. DIANA ISABEL SILVA PARREIRA (Licenciada) Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Orientadores: Doutora Maria da Graça Serras Leitão Dias Doutora Maria Celeste Serra Júri: Doutora Isabel Maria da Silva João Doutor Amin Karmali Mestre Mariana Ramos Coelho Santos DEZEMBRO DE 2013

17 - DM_Validação de Um Método de Cromatografia Líquida de Alta Resolução (HPLC) Para Doseamento Da Vitamina D Em Géneros Alimentícios. Aplicação Do Método Em Diferentes

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  • ISEL INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

    REA DEPARTAMENTAL DE ENGENHARIA QUMICA

    Validao de um mtodo de cromatografia lquida de

    alta resoluo (HPLC) para doseamento da vitamina D

    em gneros alimentcios. Aplicao do mtodo em

    diferentes matrizes alimentares.

    DIANA ISABEL SILVA PARREIRA (Licenciada)

    Trabalho Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre

    em Engenharia Qumica e Biolgica

    Orientadores: Doutora Maria da Graa Serras Leito Dias

    Doutora Maria Celeste Serra

    Jri: Doutora Isabel Maria da Silva Joo

    Doutor Amin Karmali

    Mestre Mariana Ramos Coelho Santos

    DEZEMBRO DE 2013

  • ISEL INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

    REA DEPARTAMENTAL DE ENGENHARIA QUMICA

    Validao de um mtodo de cromatografia lquida de

    alta resoluo (HPLC) para doseamento da vitamina D

    em gneros alimentcios. Aplicao do mtodo em

    diferentes matrizes alimentares.

    DIANA ISABEL SILVA PARREIRA (Licenciada)

    Trabalho Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre

    em Engenharia Qumica e Biolgica

    Orientadores: Doutora Maria da Graa Serras Leito Dias

    Doutora Maria Celeste Serra

    Jri: Doutora Isabel Maria da Silva Joo

    Doutor Amin Karmali

    Mestre Mariana Ramos Coelho Santos

    DEZEMBRO DE 2013

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa i

    Resumo

    O objetivo deste trabalho foi o de realizar os ensaios de validao necessrios

    acreditao de um mtodo analtico para determinao da vitamina D em matrizes

    alimentares. Aps validao, o mtodo foi aplicado a matrizes que incluram papas

    infantis, iogurtes, cereais, leite, ovos e massas infantis.

    De forma a atingir este fim, foram otimizados procedimentos de tratamento das

    amostras e validado um mtodo analtico baseado na norma europeia, EN 12821, o

    qual permitiu a determinao do teor em vitamina D atravs de cromatografia lquida

    de alta eficincia (HPLC) pelo mtodo do padro interno.

    De forma a quantificar a vitamina D na matriz alimentar, as amostras sofreram um

    processo de saponificao seguido de extrao lquido-lquido, e por fim isolamento e

    concentrao atravs de cromatografia de HPLC semi-preparativa em fase normal e,

    quantificao atravs de HPLC analtica em fase reversa a um comprimento de onda

    de 265 nm.

    De forma a validar o mtodo de HPLC foram determinados os parmetros de

    validao: preciso (repetibilidade e preciso intermdia), limite de deteo e de

    quantificao, recuperao e exatido.

    Utilizando os resultados da validao, preciso intermdia e exatido, foi determinada

    a incerteza do resultado da medio. A avaliao da incerteza total conduziu ao valor

    de 26%, para o nvel de confiana de 95%.

    O teor em vitamina D nas amostras analisadas variou entre 0,28 g/100 g e

    22 g/100 g. Os resultados da anlise das amostras mostraram que 14% destas

    apresentavam valores superiores aos indicados nos respetivos rtulos e 43% valores

    inferiores aos rotulados. Tendo em consideraes as pores definidas na rotulagem

    das amostras analisadas duas amostras ultrapassaram a dose diria recomendada

    (5 g) se for consumida apenas uma poro (30 g).

    Os resultados obtidos permitiram concluir que o mtodo validado adequado para a

    determinao da vitamina D nas diversas matrizes analisadas.

    Palavras-chave: Vitamina D, gneros alimentcios, validao, incerteza, HPLC.

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    ii Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Abstract

    The objective of this study was to perform the required validation tests for accreditation

    of an analytical method for determination of vitamin D in food matrices. After validation,

    the method was applied to matrices that included infant porridge, yogurts, cereals, milk,

    eggs and infant pasta.

    In order to achieve this end, the procedures for processing samples were optimized

    and was validated an analytical method based on the European standard, EN 12821,

    which allowed the determination of vitamin D content using high performance liquid

    chromatography (HPLC) by the method of internal standard.

    In order to quantify the vitamin D in the food matrix, the samples were subjected to a

    process of saponification followed by liquid-liquid extraction and finally concentration

    and isolation by a normal phase HPLC semi-preparative and quantified by reverse

    phase HPLC analytical on a wavelength of 265 nm.

    In order to validate the HPLC method were determined the validation parameters:

    precision (repeatability and inter-run precision), limit of detection and quantification,

    recovery and accuracy.

    Using the results of the validation, inter-run precision and accuracy, the uncertainty of

    the measurement result was determined. The assessment of total uncertainty led to a

    value of 26% for the confidence level of 95%.

    The vitamin D content in the samples ranged from 0.28 g/100 g and 22 g/100 g. The

    results of the samples analysis showed that 14% of these were higher than the values

    indicated by the label and 43% lower than labeled values. Taking into consideration the

    portions size defined in the samples lable, two samples exceeded the recommended

    daily dose (5 g) if consumed only a portion (30 g).

    The results showed that the validated method is suitable for the determination of

    vitamin D in different matrices analyzed.

    Keywords: Vitamin D, foodstuffs, validation, HPLC, uncertainty.

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa iii

    Agradecimentos

    Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Instituto Nacional de Sade Doutor

    Ricardo Jorge, IP, pela oportunidade de estgio e financiamento do projeto.

    Ao projeto TDS EXPOSURE, o qual este trabalho est inserido e sem o qual no seria

    possvel a sua realizao.

    Ao Departamento de Alimentao e Nutrio e um agradecimento especial, Doutora

    Antnia Calhau, por me receber com amabilidade e possibilitar a realizao deste

    trabalho durante os meses de trabalho.

    s minhas orientadoras, Doutora Maria Celeste Serra e Doutora Maria da Graa Dias,

    pela orientao ao longo dos meses de trabalho principalmente na fase final, pela

    permanente disponibilidade, amizade e apoio incondicional demonstrados em todas as

    etapas, o meu muito obrigada.

    Ao meu colega e melhor amigo, Bruno Sargao, pelo apoio nos momentos mais

    difceis, sempre com palavras de motivao e orientao e pela parceria no s

    durante a realizao do estgio mas durante todo o nosso percurso acadmico.

    Aos meus pais, Jernimo Parreira e Vitorina Parreira, e irm, Sara Parreira, por todo o

    apoio e presena em todas as etapas importantes na minha vida.

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    iv Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    ndice Geral

    Resumo ......................................................................................................................... i

    Abstract ........................................................................................................................ ii

    Agradecimentos ............................................................................................................ iii

    ndice de Figuras ......................................................................................................... vi

    ndice de Tabelas ........................................................................................................ vii

    Lista de Abreviaturas .................................................................................................. viii

    1. Enquadramento do Tema ...................................................................................... 1

    2. Introduo .............................................................................................................. 3

    2.1. Vitaminas ........................................................................................................ 3

    2.2. Vitamina D ...................................................................................................... 3

    2.2.1. Histria e Descoberta da Vitamina D ....................................................... 3

    2.2.2. Sntese da Vitamina D ............................................................................. 4

    2.2.3. Ocorrncia Natural da Vitamina D ........................................................... 7

    2.2.4. Caraterizao Fsico-Qumica da Vitamina D .......................................... 7

    2.2.5. Funes da Vitamina D ........................................................................... 9

    2.2.6. Deficincia em Vitamina D ..................................................................... 10

    2.2.6.1. Fatores de Risco ............................................................................ 11

    2.2.6.2. Deficincia em Vitamina D na Europa ............................................ 12

    2.2.6.3. Sintomas de Deficincia em Vitamina D ......................................... 13

    2.2.7. Optimizao dos Nveis de Vitamina D no Soro ..................................... 14

    2.3. Suplementao da Vitamina D...................................................................... 14

    2.4. Dose Diria Recomendada ........................................................................... 15

    2.5. Toxicidade da vitamina D .............................................................................. 17

    2.6. Hipersensibilidade vitamina D .................................................................... 18

    3. Mtodos Analticos para a Determinao de Vitamina D ..................................... 18

    3.1. Princpios de Cromatografia Lquida de Alta Eficincia (HPLC) .................... 21

    4. Validao de um Mtodo Analtico ....................................................................... 24

    5. Objetivos.............................................................................................................. 34

    6. Materiais e Mtodos ............................................................................................ 35

    6.1. Reagentes e Padres ................................................................................... 35

    6.2. Equipamento ................................................................................................ 36

    6.3. Preparao de Solues............................................................................... 38

    6.3.1. Solues Padro ................................................................................... 38

    6.4. Amostras ...................................................................................................... 41

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa v

    6.4.1. Preparao das amostras ...................................................................... 43

    6.4.2. Procedimento Experimental ................................................................... 45

    6.4.3. Quantificao do Teor de Vitamina D .................................................... 47

    7. Resultados e Discusso ...................................................................................... 48

    7.1. Estudos de Otimizao dos Mtodos de Tratamento das amostras .............. 48

    7.2. Validao do Mtodo de Anlise ................................................................... 52

    7.3. Teor de vitamina D nas amostras ................................................................. 64

    8. Concluso ............................................................................................................ 69

    9. Propostas de Trabalho Futuro ............................................................................. 70

    10. Referncias Bibliogrficas ................................................................................ 71

    ANEXOS ..................................................................................................................... 80

    Anexo 1 ...................................................................................................................... 81

    Anexo 2 ...................................................................................................................... 87

    Anexo 3 ...................................................................................................................... 88

    Anexo 4 ...................................................................................................................... 89

    Anexo 5 ...................................................................................................................... 90

    Anexo 6 ...................................................................................................................... 95

    Anexo 7 ...................................................................................................................... 96

    Anexo 8 ...................................................................................................................... 99

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    vi Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    ndice de Figuras

    Figura 1 Estrutura molecular do 1,25-di-hidroxiergocalciferol (1,25(OH)2D2) e do

    1,25-di-hidroxicolecalciferol (1,25(OH)2D3) ou calcitriol [14] .......................................... 5

    Figura 2 Esquema do processo sofrido pela vitamina D at sua ativao [16] ........ 6

    Figura 3 Estrutura molecular da vitamina D2 (ergocalciferol) e da vitamina D3

    (colecalciferol) [14] ........................................................................................................ 8

    Figura 4 - Componentes de um cromatografo de HPLC [113] ..................................... 22

    Figura 5 Equipamento de HPLC analtico ................................................................ 36

    Figura 6 - Equipamento de HPLC semi-preparativo .................................................... 37

    Figura 7 Reta de calibrao para a anlise da vitamina D3 ...................................... 53

    Figura 8 Incerteza padro combinada relativa para as amostras de papa infantil .... 62

    Figura 9 Cromatograma dos padres de vitamina D3 e D2, 1 Vitamina D2 (TR:

    20,423 minutos) e 2 Vitamina D3 (TR: 21,673 minutos) ............................................ 63

    Figura 10 Cromatograma da amostra de papa A, 1 Vitamina D2 (TR: 20,517

    minutos) e 2 Vitamina D3 (TR: 21,730 minutos) ....................................................... 63

    Figura 11 Teores em vitamina D determinados para as amostras analisadas .......... 66

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa vii

    ndice de Tabelas

    Tabela 1 Recomendaes da ingesto diria de vitamina D segundo o IOM [79] .... 16

    Tabela 2 Amostras em estudo neste trabalho .......................................................... 42

    Tabela 3 Teores de vitamina D3 em amostras de papa infantil C sujeitas a

    saponificao com diferentes volumes de soluo de KOH a 60% ............................. 49

    Tabela 4 Teores de vitamina D3 determinados na papa infantil C para os dois tempos

    de saponificao ......................................................................................................... 50

    Tabela 5 Teores de vitamina D3 em amostras de papa infantil C sujeitas a extrao

    com diferentes solventes ............................................................................................ 51

    Tabela 6 Teores de vitamina D e volumes de soluo me (10 g/mL) para construir

    as curvas .................................................................................................................... 53

    Tabela 7 Teor de vitamina D3 na amostra papa A .................................................... 54

    Tabela 8 Razo sinal/rudo para os teores de 0,1, 0,15 e 0,5 g/mL em vitamina D 55

    Tabela 9 Recuperao no LQ e presena do pico no LD para a vitamina D2 e D3 ... 56

    Tabela 10 Coeficiente de variao da repetibilidade ................................................ 57

    Tabela 11 Coeficiente de variao da preciso intermdia ...................................... 57

    Tabela 12 Recuperao de vitamina D2 em papas infantis ...................................... 58

    Tabela 13 Efeito do tempo de armazenamento nas reas dos picos de vitamina D2 e

    de vitamina D3 de 0,5 g/mL ....................................................................................... 60

    Tabela 14 Repetibilidade do injetor .......................................................................... 61

    Tabela 15 Vitamina D nas amostras analisadas (rotulado e determinado) ............... 65

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    viii Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Lista de Abreviaturas

    1,25(OH)2D 1,25-di-hidroxivitamina D

    25OHD 25-hidroxivitamina D

    AOAC Association of Official Analytical Chemists

    CEN Comit Europeu de Normalizao

    CV Coeficiente de Variao

    DAN Departamento de Alimentao e Nutrio

    DAD Detetor com Rede de Dodos

    DBP Protena transportadora de vitamina D

    D Binding Protein

    DDR Dose Diria Recomendada

    ELISA Enzyme Linked Immunosorbent Assay

    ESI Ionizao por eletrospray

    Electrospray ionization

    HPLC Cromatografia Lquida de Alta Eficincia

    HR Humidade Relativa

    INSA Instituto Nacional de Sade Doutor Ricardo Jorge, IP

    IOM Institute of Medicine

    KOH Hidrxido de Potssio

    LD Limite de Deteo

    LQ Limite de Quantificao

    MEOH Metanol

    MRC Material de Referncia Certificado

    MS Espetrometria de Massa

    MS/MS Espetrometria de Massa sequencial

    Tandem MS/MS

    NIST National Institute of Standards Technology

    NP-HPLC Cromatografia Lquida de Alta Eficincia de fase normal

    OMS Organizao Mundial de Sade

    PI Padro Interno

    PTH Hormona Paratiride

    RIA Radioimunoensaio

    Radioimmunoassay

    RP-HPLC Cromatografia Lquida de Alta Eficincia de fase reversa

    SPE Extrao de fase slida

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa ix

    TR Tempo de Reteno

    UHPLC Cromatografia Lquida de Ultra Eficincia

    UI Unidades Internacionais

    UV Ultravioleta

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 1

    1. Enquadramento do Tema

    Ao longo dos sculos, a vitamina D tem sido alvo de grande interesse e estudo devido

    sua ao sobre a sade ssea. Nos dias de hoje, ainda motivo de investigao,

    sendo o seu consumo associado preveno de vrias doenas, tais como raquitismo

    e osteomalacia.

    Em muitos pases desenvolvidos tem-se verificado um crescimento da suplementao

    em vitamina D em vrios produtos alimentares. Este facto est relacionado com a

    crescente deficincia desta vitamina, devido a inmeros fatores: alteraes dos

    hbitos alimentares; estilo de vida com cada vez menos exposio solar; utilizao de

    vesturio que cobre uma grande percentagem de pele; cor de pele (quantidade de

    melanina), e tambm a idade [1].

    A deficincia em vitamina D pode originar inmeros malefcios para a sade humana,

    nomeadamente deformaes na estrutura ssea e hiperparatiroidismo secundrio.

    Deste modo, em populaes em que a ingesto de vitamina D atravs da alimentao

    no suficiente existe a necessidade de suplementao preventiva para que os

    indivduos ingiram uma quantidade prxima da dose diria necessria. A dose diria

    recomendada (DDR) em Portugal apresenta um valor de 5 g/dia [2].

    Considerando o facto de os alimentos conterem teores relativamente baixos de

    vitamina D e o facto de que a sua ingesto em quantidades elevadas pode conduzir a

    toxicidade, esta vitamina constitui um desafio em termos analticos no que se refere ao

    limite de quantificao.

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    2 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 3

    2. Introduo

    2.1. Vitaminas

    As vitaminas so compostos orgnicos essenciais para o normal funcionamento do

    corpo humano, apresentando um papel importante em muitas das suas funes

    biolgicas, pertencendo por isso ao grupo dos micronutrientes. O corpo humano no

    consegue produzir a maioria das vitaminas, sendo estas obtidas atravs da

    alimentao e de suplementos vitamnicos.

    As vitaminas podem ser classificadas em dois grupos de acordo com a sua

    solubilidade, as hidrossolveis e as lipossolveis.

    As vitaminas solveis em gua, vitaminas do complexo B e a vitamina C, no so

    armazenadas nos tecidos corporais em elevadas quantidades e os excessos so

    geralmente excretados na urina.

    Pelo contrrio, as vitaminas solveis em lpidos esto ligadas ao metabolismo lpidico

    e so geralmente insolveis ou pouco solveis em gua, incluindo-se neste grupo as

    vitaminas A, D, E e K, e os carotenides (alguns dos quais percursores da vitamina A).

    Estas vitaminas so armazenadas nos tecidos do corpo humano, no tecido adiposo,

    podendo a toma excessiva deste tipo de vitaminas, em alguns casos, originar efeitos

    txicos nomeadamente leses no fgado (vitamina A) [3,4].

    2.2. Vitamina D

    2.2.1. Histria e Descoberta da Vitamina D

    O efeito benfico da luz solar na cura do raquitismo em crianas foi conhecido no

    incio de 1800, mas apenas um sculo depois foi descoberta a causa desse efeito.

    Em 1921, Sir Edward Mellanby, foi o primeiro a demonstrar que o raquitismo se tratava

    de uma doena nutricional e que o leo de fgado de bacalhau apresentava um fator

    que a prevenia. Em 1922, McCollum e os seus colaboradores realizaram estudos com

    o leo de fgado de bacalhau, no qual foi injetado oxignio. Neste processo, os

    investigadores conseguiram identificar a presena de um fator A posteriormente

    denominado de vitamina A e de um outro fator, a vitamina D. Ainda em 1922, foi

    descoberto que a vitamina D estava presente na frao insaponificvel do leo de

    fgado de bacalhau, tendo sido sugerido que esta apresentava uma estrutura

    semelhante ao colesterol.

    Em 1924, dois investigadores (Steenbock e Black) descobriram que ao irradiarem

    raes para ratos com luz ultravioleta (UV), estas apresentavam os mesmos

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    4 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    benefcios que a irradiao nos prprios ratos raquticos. Pouco depois desta

    descoberta, os investigadores Hess e Weinstock conseguiram com sucesso aumentar

    a concentrao de vitamina D em alimentos expostos luz UV [5].

    Em 1927, o ergoesterol foi identificado como o precursor do ergocalciferol (vitamina

    D2) e o 7-des-hidrocolesterol como precursor do colecalciferol (vitamina D3) em 1934

    [6]. Em 1928, o prmio nobel de qumica foi atribuido a Adolf Windaus devido aos seus

    estudos acerca da constituio dos esteris e da sua relao com as vitaminas [7],

    sendo este o primeiro prmio atribudo a um estudo com enfoque nas vitaminas. A

    vitamina em estudo neste trabalho tratava-se da vitamina D.

    2.2.2. Sntese da Vitamina D

    Depois da descoberta da vitamina D por Sir Mellanby em 1921, foram realizadas

    diversas pesquisas com o objetivo de obter uma melhor compreenso das suas

    propriedades fisiolgicas. Este nutriente foi primeiramente classificado como uma

    vitamina essencial para o desenvolvimento normal do esqueleto e a manuteno do

    equilbrio em clcio no corpo humano. Contudo, foi revelado que a vitamina D pode ser

    classificada como uma hormona devido ao facto de ser sintetizada como resultado da

    exposio a raios UVB (280 a 320 nm), mas atualmente continua a ser referida como

    uma vitamina.

    Esta vitamina apresenta-se sob a forma de vitamina D2 (ergocalciferol) existente

    naturalmente em plantas e fungos e vitamina D3 (colecalciferol) existente em animais,

    sendo ambas denominadas vitamina D [8].

    A vitamina D2 sintetizada pela irradiao dos raios UV do ergosterol, esterol presente

    na membrana de fungos [9].

    A sntese de vitamina D3 realizada pela ao dos raios UV no substrato 7-des-

    hidrocolesterol presente na pele dos animais. A radiao absorvida pelo 7-des-

    hidrocolesterol, convertendo-o em pr-vitamina D3. Com a temperatura corporal, a pr-

    vitamina D3 convertida em vitamina D3, mas este processo bastante moroso,

    podendo demorar vrias horas. A contnua irradiao converte a pr-vitamina D3 ou a

    vitamina D3 em vrios produtos denominados por produtos sobreirradiados [10].

    Uma vez produzida na pele ou absorvida por ingesto, a vitamina D transportada na

    corrente sangunea por uma protena transportadora de vitamina D (formando um

    complexo protena-vitamina D (DBP - D Binding Protein)) at ao fgado onde

    submetida a uma hidroxilao pela enzima 25-hidroxilase no carbono 25 formando

    assim a 25-hidroxivitamina D (25OHD), o metabolito circulante maioritrio de vitamina

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 5

    D. Outros tecidos, como a pele, a glndula supra-renal, os pulmes, rins e ossos,

    tambm apresentam a capacidade de produo deste metabolito [11].

    A absoro de vitamina D largamente refletida na concentrao de 25OHD na

    corrente sangunea [12], e essa concentrao utilizada como avaliao da

    concentrao da vitamina D no sangue [9,13].

    O metabolito 25OHD no apresenta a atividade biolgica necessria para as funes

    biolgicas realizadas pela vitamina D, sendo necessria nova hidroxilao. Esta

    hidrlise d origem ao metabolito 1,25-di-hidroxivitamina D, a forma ativa da vitamina

    D.

    A hormona ativa 1,25-di-hidroxivitamina D, figura 1, tambm denominada de calcitriol,

    produzida nos rins e exportada para a corrente sangunea [9,13]. A enzima

    responsvel pela produo do calcitriol a 1--hidroxilase. Esta enzima sintetizada

    em vrios tecidos como os do clon, prostata, pulmo, tecido mamrio, em

    macrfagos e clulas paratirides [15], mas o calcitriol produzido em tecidos no

    renais apenas apresenta efeito local [9].

    Na figura 2 apresentado um esquema sntese da produo da hormona ativa

    1,25(OH)2D.

    Figura 1 Estrutura molecular do 1,25-di-hidroxiergocalciferol (1,25(OH)2D2) e do 1,25-di-

    hidroxicolecalciferol (1,25(OH)2D3) ou calcitriol [14]

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    6 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Tanto o calcitriol como o 25OHD sofrem processos catablicos. O calcitriol

    catabolizado na maioria das clulas pela 24-hidroxilase, sendo a produo desta

    enzima induzida pelo prprio calcitriol, quando se encontra em nveis anormalmente

    elevados no organismo, e forma a 1,24,25-tri-hidroxivitamina D. A 25OHD tambm

    catabolizada por essa enzima e convertida em metabolitos altamente polares e

    excretados pela blis, tais como cido calcitrico, que so solveis em gua [17,18].

    conhecido que o metabolismo de inativao da 25OHD atravs desta via

    acelerado com a ingesto de pouco clcio ou a presena de nveis elevados de

    hormona paratiride e calcitriol no organismo [19].

    A vitamina D pode tambm ser obtida a partir de vrias fontes de alimentao, como

    por exemplo a ingesto de peixes gordos [8].

    Figura 2 Esquema do processo sofrido pela vitamina D at sua ativao [16]

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 7

    2.2.3. Ocorrncia Natural da Vitamina D

    A maioria dos produtos naturais apresenta-se como uma fonte pobre em vitamina D,

    contribuindo com menos de 10% para a dose diria recomendada [9].

    As fontes naturais mais ricas em vitamina D3 so os leos de fgado de peixe,

    especialmente leo de fgado de bacalhau, sendo que possuem igualmente uma

    grande quantidade de vitamina A, a qual interfere com a atividade da vitamina D de

    onde podem resultar efeitos adversos para os ossos [20].

    Pequenas quantidades da vitamina D3 podem ser tambm encontradas em partes

    comestveis de peixes com uma elevada percentagem de gordura, fgado de

    mamferos, ovos e produtos lteos. A concentrao de vitamina D3 no leite apresenta

    uma variao sasonal, que pode estar relacionada com a quantidade de luz solar

    disponvel para a converso da 7-des-hidrocolesterol da pele do animal em

    colecalciferol.

    A vitamina D2 pode ser encontrada em cogumelos selvagens ou cogumelos que

    sofreram um processo de radiao com raios UV, podendo apresentar um teor entre

    30 a 100 g de vitamina D2 por 100 g de cogumelos [9].

    Os cereais, vegetais e fruta no apresentam vitamina D, enquanto a carne, aves e

    peixes brancos apresentam uma quantidade insignificante de vitamina D3 [3,5].

    Como as fontes dietticas naturais de vitamina D so escassas, tem sido necessrio a

    sua suplementao em alguns dos produtos mais consumidos com o objetivo do

    consumidor ingerir a dose diria recomendada. Estes produtos alimentares

    enriquecidos, como os produtos lteos (leite e iogurtes), cereais e po que esto

    disponveis no mercado em algumas reas geogrficas, como por exemplo, nos

    Estados Unidos da Amrica e no norte da Europa, fazem parte de uma poltica de

    preveno da sade [21,22].

    2.2.4. Caraterizao Fsico-Qumica da Vitamina D

    A vitamina D3 e a vitamina D2, classificadas quimicamente como seco-esteris (um dos

    quatro anis que as constituiem apresenta-se quebrado), so estruturalmente

    semelhantes sendo a sua origem atribuda a irradiao UV dos esteris das pro-

    vitaminas respetivas [4].

    Estruturalmente, a vitamina D2 e D3 diferem apenas no carbono 17 da cadeia lateral,

    onde a vitamina D2 apresenta uma ligao dupla e um grupo metil adicional, como

    pode ser observado na figura 3 [5].

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    8 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Figura 3 Estrutura molecular da vitamina D2 (ergocalciferol) e da vitamina D3

    (colecalciferol) [14]

    As vitaminas D2 e D3 quando puras apresentam-se sob a forma de pequenos cristais

    brancos amarelados que no possuem odor [5].

    As formas comercialmente disponveis incluem cristais solveis em lpidos para o uso

    em alimentos com grande percentagem de gordura e verses encapsuladas e

    estabilizadas para o uso em produtos secos que so posteriormente re-hidratados ou

    em produtos base de gua [3].

    As vitaminas D2 e D3 so insolveis em gua, solveis em etanol a 95%, acetona,

    vrias gorduras e leos e tambm em benzeno, clorofrmio e ter [5].

    O estudo do efeito da temperatura (25 e 40C) e da humidade relativa (HR) (ar seco a

    45% HR e ar muito hmido a 85% HR) na estabilidade da vitamina D sob a forma de

    p e na ausncia de luz foi realizado pelos investigadores Grady e Thakker em 1980.

    Estes investigadores observaram que depois de 21 dias, as amostras de vitamina D2

    armazenadas em ar seco a 25C apresentavam apenas 66% de ergocalciferol,

    enquanto as amostras armazenadas sob ar muito hmido apresentavam teores acima

    de 95%. A vitamina D3 apresentou-se mais estvel, e em ambos os cenrios

    apresentaram uma percentagem superior a 99%. No entanto, ambos os compostos

    so menos estveis a temperaturas mais elevadas. As amostras de vitamina D2

    armazenadas a 40C e 85% HR apresentavam 87% de vitamina D2 e as armazenadas

    a 40C e 45% HR apenas apresentava 20%. Sob as mesmas condies, as amostras

    de vitamina D3, armazenadas durante 7 dias a 40C e 85% HR continham apenas 15%

    de vitamina D3 restante, as armazenadas a 40C e a 45% HR continham cerca de 65%

    [23].

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 9

    Em solues oleosas a 0C, a vitamina D perde cerca de 50% da sua atividade

    biolgica entre 3 a 5 anos, enquanto em emulses esta perda demora apenas trs

    semanas [24]. A vitamina D tambm instvel em solues cidas ou sob condies

    moderamente acdicas, que provocam a isomerizao das suas molculas em dois

    ismeros, o ismero 5,6-trans e o ismero isotaquisterol [25].

    Em soluo, as vitaminas D2 e D3 exibem uma isomerizao termicamente reversvel

    originando as suas pr-vitaminas correspondentes, formando um equilbrio na mistura.

    As taxas de isomerizao da vitamina D2 e D3 so aproximadamente iguais e no so

    afetadas pelo solvente, luz ou catlise [26,27].

    Contudo no estado slido, a vitamina D no isomeriza. Alm da isomerizao trmica,

    as solues de vitamina D em solventes orgnicos so bastante estveis, sendo que

    no deve existir contacto entre estas e oxignio, luz ou cidos [5].

    Deste modo, quando libertada da matriz alimentar, a vitamina D suscetvel

    decomposio na presena do oxignio, luz, cidos e gua, o que pode ser

    comprovado atravs da diminuio de absorvncia a 265 nm (UV). As principais

    condies que promovem a destruio da vitamina D incluem a exposio a correntes

    de ar (especialmente com correntes quentes) e condies cidas. Contudo, os

    produtos resultantes da sua decomposio, que podem ser diferentes em cada caso,

    so separveis da vitamina D atravs de cromatografia [25,28].

    A vitamina D resiste ao processo de fumagem do peixe, ao processo de pasteurizao

    e esterilizao do leite, e secagem por pulverizao de ovos. Quando utilizada para

    enriquecimento de leites infantis, comum ocorrer destruio de 25 a 35% da vitamina

    D adicionada durante o processo de secagem [29].

    Todos os compostos de vitamina D, quando numa soluo etanlica, possuem um

    amplo espetro de absoro na regio ultravioleta que atinge um mximo a 265 nm

    [30].

    2.2.5. Funes da Vitamina D

    A funo mais conhecida e estudada do composto ativo da vitamina D, o calcitriol, est

    relacionada com a regulao do metabolismo de clcio e do fsforo. O composto

    maximiza a absoro de clcio nos intestinos e contribui para uma melhor

    mineralizao ssea, reduzindo o risco de fraturao [8,9,10]. Como a maioria dos

    alimentos no contribui com um grande aporte de clcio e a sua absoro no

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    10 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    particularmente eficiente, uma absoro ativa bastante importante para compensar

    as perdas inevitveis de clcio que ocorrem na sua maioria atravs da urina [31,32].

    Os compostos de vitamina D apresentam tambm um papel importante no

    funcionamento muscular e mais recentemente, tem sido especulado que uma

    concentrao adequada de vitamina D pode proteger contra inmeras doenas, entre

    as quais, a diabetes, infees e at alguns tipos de cancro [33].

    A sntese de vitamina D e o seu metabolismo na pele podem contribuir para uma

    fotoproteo endgena. A sntese dos anlogos de vitamina D com menos efeitos

    secundrios clcemicos est a resultar no desenvolvimento de uma nova classe de

    agentes anticancerigenos. Alm disso, dados epidemolgicos salientam tambm a

    importncia da concentrao da vitamina D no sangue na proteo contra o cancro [8].

    2.2.6. Deficincia em Vitamina D

    A deficincia em vitamina D apresenta-se como uma das situaes mais comuns e

    no diagnosticada um pouco por todo o mundo. Alguns estudos recentes comprovam

    que esta deficincia pode tornar-se pandmica [34,35]. No existe uma concordncia

    cientfica sobre a quantidade de 25OHD necessria no soro para um nvel de vitamina

    D adequado. A maioria dos investigadores concorda que a concentrao de 25OHD

    no soro (combinao de D2 e D3) deve ser superior a 50 nmol/L, mas outros afirmam

    que dever ser superior a 75 ou 100 nmol/L [36].

    Em geral, considera-se que h deficincia em vitamina D quando os nveis totais de

    25OHD so inferiores a 50 nmol/L. Por outro lado a insuficincia definida para

    valores de 25OHD no soro compreendidos entre 50 a 74 nmol/L [37,38].

    Uma deficincia em vitamina D severa (

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 11

    e deformaes na estrutura ssea. Em adultos, pode originar a osteomalacia, fraqueza

    muscular [44], osteoporose e fraturas [45].

    As duas formas de vitamina D, vitamina D2 (ergocalciferol) e vitamina D3

    (colecalciferol), esto disponveis como suplementos e esto presentes em alimentos

    fortificados. Embora ambas as formas possam aumentar os nveis de vitamina D no

    sangue, a vitamina D3 aparenta, em alguns casos produzir quantidades mais elevadas

    de vitamina D circulante durante o seu tempo de reteno no corpo [1].

    O nvel de vitamina D influenciado pela exposio luz solar, pigmentao da pele,

    vesturio, utilizao de protetor solar, nutrio e administrao de suplementos.

    Contudo apenas uma pequena percentagem da concentrao de 25OHD resulta da

    dieta, sendo a ingesto de vitamina D tanto mais importante quanto menor for a

    exposio solar [46]. A concentrao da 25OHD circulante varia consoante a geografia

    (latitude), cultura, e legislao (leis sobre a fortificao de alimentos) dos locais onde

    as pessoas habitam.

    As metodologias utilizadas para a medio da 25OHD no soro incluem na sua grande

    maioria imunoensaios, tais como ensaios radioimunolgicos (RIA), ensaios

    imunoenzimticos, como o teste ELISA, e imunoensaios por quimioluminescncia [47].

    Contudo, a determinao dos compostos de vitamina D realizada atravs de

    metodos fsico-qumicos, tais com cromatografia lquida de alta eficincia (HPLC)

    [48,49].

    2.2.6.1. Fatores de Risco

    O desenvolvimento de deficincia em vitamina D est associado a inmeros fatores:

    pigmentao da pele - indivduos com um maior teor em melanina na pele

    necessitam de um perodo de tempo superior para a sntese da mesma

    quantidade de vitamina D quando comparados com indivduos de pele mais

    clara [46];

    uso de protetor solar que bloqueie os raios UVB [46];

    uma dieta reduzida em peixes e produtos lteos [46];

    a ausncia ou reduzida exposio solar ou uma grande superfcie da pele

    coberta por vesturio [46,50];

    no sair de casa ou estar num estado no ambulatrio;

    reduzido grau de converso do percursor da vitamina D em pele envelhecida,

    tal como em idosos e indivduos de pele escura [51];

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    12 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    existncia de cicatrizes de queimadura e de zonas de pele normal adjacente s

    queimaduras que apresentam menor capacidade de transformar o 7-des-

    hidrocolesterol em pr-vitamina D [52];

    a utilizao a longo prazo de alguns medicamentos tais como, anticonvulsivos,

    glucocortisides ou qualquer medicamento que aumente o catabolismo da

    vitamina D ou diminuia a sua absoro [53,54].

    Como referido nos pontos acima, a exposio solar reduzida ou penetrao reduzida

    dos raios UV devido absoro pelo elevado teor em melanina ou pela roupa

    aumentam o risco de deficincia em vitamina D [55].

    possivel admitir a existncia de grupos de risco nas populaes com elevado teor de

    melanina na pele, tais como indivduos de origem asitica e africana que imigram para

    a Europa ou para a Amrica do Norte. Estes apresentam baixos nveis de 25OHD no

    soro e uma maior incidncia de raquitismo e osteomalacia do que caucasianos [56,57].

    O maior grupo de risco de deficincia em vitamina D o constitudo por indivduos de

    pele escura [55,58]. Contudo, indivduos de pele clara podem tambm apresentar

    deficincia em vitamina D devido fraca exposio a luz solar. Para muitos grupos, o

    aumento da exposio solar no apropriado ou prtico, sendo que nestes casos a

    suplementao o mais indicado [59].

    Os indivduos idosos apresentam-se, tambm, como um grupo com grande incidncia

    de deficincia em vitamina D devido em parte reduo da exposio solar, possvel

    reduo da capacidade de sntese de vitamina D na pele e ingesto baixa de clcio

    associada falta de apetite [60].

    2.2.6.2. Deficincia em Vitamina D na Europa

    conhecido que a exposio casual luz solar pode providenciar a maioria da

    quantidade de vitamina D necessria populao humana [61]. Contudo a sntese

    cutnea de vitamina D pode no ser suficiente, devido ao facto do continente europeu

    estar localizado a uma elevada latitude o que torna muito difcil ou quase impossvel a

    sntese cutnea de vitamina D nos meses de Inverno (Novembro a Maro), nos pases

    nrdicos.

    De facto, alguns estudos realizados em vrios pases europeus demonstram que a

    concentrao de vitamina D exibe uma variao sasonal, ou seja, a concentrao da

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 13

    25OHD apresenta-se bastante elevada nos meses de Vero e diminui nos meses de

    Inverno [62,63].

    O nvel de vitamina D na populao da Europa, varia de acordo com a latitude,

    estao do ano, pigmentao da pele da populao, alimentao e polticas de

    fortificao de alimentos implementadas por alguns pases. A concentrao em

    25OHD mais elevada no norte europeu do que no sul e tambm mais elevado no

    oeste europeu do que no leste, devido ao consumo de uma maior quantidade de

    alimentos fortificados e suplementos vitamnicos. Os valores elevados na Noruega e

    na Sucia so, provavelmente, devidos a uma maior ingesto de peixes com uma

    elevada composio em gordura e de leo de fgado de bacalhau. A baixa

    concentrao em 25OHD em Espanha, Itlia e Grcia pode ser devida a uma maior

    pigmentao da pele e a um comportamento de evitar a exposio solar ou quando

    existe exposio serem utilizados protetores solares com ndices de proteo

    elevados. Em Portugal no so conhecidos os valores da concentrao em 25OHD,

    mas no de esperar que sejam diferentes dos outros pases do sul europeu [46,64].

    2.2.6.3. Sintomas de Deficincia em Vitamina D

    Hoje em dia, existe uma grande variedade de efeitos na sade associados a uma

    baixa concentrao em vitamina D. Mas dada a natureza no especfica dos sinais

    clinicos e dos sintomas desta deficincia, torna-se um pouco difcil o seu diagnstico.

    Os nveis no soro devem-se manter muito reduzidos durante um longo perodo de

    tempo para que o paciente exiba os sinais clssicos e sintomas associados

    deficincia em vitamina D, tais como raquitismo em crianas ou osteomalacia em

    adultos [10]. Outros sinais e sintomas de deficincia em vitamina D incluem letargia,

    aumento de incidncia de infees, irritao ou o agravamento de doenas crnicas

    tais como, artrite reumatoide, dores generalizadas, dor na regio lombar, dores

    musculares e dores nos ossos [65]. A deficincia em vitamina D est a ser cada vez

    mais identificada em pacientes com doenas renais crnicas e naqueles que

    frequemente sofrem quedas e esto fisicamente debilitados [50,66]. Outras doenas,

    de carter autoimune e que esto relacionadas com a baixa concentrao em vitamina

    D, incluem a esclerose mltipla, doena dos intestinos irritveis, asma e artrite

    reumatoide [67]. A deficincia em vitamina D tambm tem sido associada

    hipertenso e ao aumento da mortalidade por doena cardiovascular [68].

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    14 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    2.2.7. Optimizao dos Nveis de Vitamina D no Soro

    Muitos indivduos em climas temperados e frios no passam o tempo suficiente no

    exterior para uma adequada exposio luz solar ou podem no ingerir vitamina D

    suficiente atravs da sua dieta para a proteo da sua sade ssea. De facto, para a

    produo de vitamina D suficiente em indivduos de pele clara, necessrio uma

    exposio corporal de 15% - mos, cara e braos ou uma rea equivalente luz

    solar durante 10 a 15 minutos, quatro a seis vezes por semana, dependendo um

    pouco da quantidade do seu precursor, 7-des-hidrocolesterol, presente na pele [69,70].

    Em indivduos de pele clara com uma exposio tima luz solar e com uma irritao

    mnima, a pele deve gerar aproximadamente 10000 UI de vitamina D3 em 24 horas de

    exposio. Normalmente, o aumento do nvel de vitamina D demora entre 7 a 14 dias

    aps exposio solar.

    Deste modo, uma exposio solar, uma dieta adequada e eventualmente alguma

    suplementao em vitamina D pode prevenir a deficincia nesta vitamina D uma vez

    que a maioria dos adultos necessitam de 600 a 2000 UI de vitamina D por para manter

    os nveis fisiolgicos da vitamina no soro [1].

    Quanto aos nveis de 25OHD no soro, idealmente, devem situar-se entre 50 60

    nmol/L, no final do Inverno e por isso, no final do Vero a sua concentrao deve ser

    mais elevada de forma a permitir o decrscimo que ocorre no Inverno [71].

    Considerando os factos disponveis, a introduo de uma poltica nacional de

    fornecimento de uma rotina de suplementao de vitamina D a populaes

    vulnerveis, como as residentes em lares, iria auxiliar na reduo de quedas e fraturas

    [1].

    2.3. Suplementao da Vitamina D

    Atualmente, a preocupao com a ingesto de vitamina D tem-se tornado importante

    devido ao crescente reconhecimento de que a sua sntese atravs da exposio solar

    pode no ser suficiente conforme referido anteriormente. Devido a vrios fatores, tais

    como tipo de roupa, cor da pele e latitude do local, que podem dificultar a sntese

    cutnea da vitamina D, pode ser necessrio recorrer a fontes alimentares para

    satisfazer as necessidades de vitamina D [72].

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 15

    Ao contrrio de muitos suplementos, a adio de vitamina D tem, normalmente por

    objetivo corrigir uma deficincia ambiental existente (menor exposio radiao

    ultravioleta) e no de corrigir a sua falta devido a razes nutricionais [73].

    Nos Estados Unidos, os produtores h j alguns anos que adicionam vitamina D a

    determinados alimentos, tais como leite, sumo de laranja fortificado com clcio,

    margarina e manteiga, e cereais de pequeno-almoo. Alm disto, a vitamina D por

    vezes adicionada a produtos lteos para alm do leite, tais como iogurte e queijo

    fatiado americano, e tambm em massas [73,74].

    Em Portugal, existem no mercado vrios suplementos vitamnicos contendo a vitamina

    D, a maioria em associao com outros elementos. Nestes suplementos, a vitamina D

    disponibilizada sob a forma de vitamina D2 ou D3. Tal como nos Estados Unidos e

    em outros pases europeus, em Portugal existem no mercado alimentos fortificados

    tais como iogurtes, leite, cereais de pequeno-almoo, frmulas infantis entre outros,

    embora no caso portugus no corresponda a qualquer poltica de sade que

    constitua uma obrigao por parte dos fabricantes [64].

    2.4. Dose Diria Recomendada

    Existe alguma variao nas recomendaes dietticas para a vitamina D nos pases

    europeus. A dificuldade em estabelecer doses dirias recomendadas para a vitamina

    D resulta da dupla natureza do fornecimento desta vitamina [75]. Na maioria dos

    pases, a DDR apresenta-se entre 5 a 10 g/dia, normalmente superior para os idosos

    e crianas com menos produo de vitamina D cutnea. Antes de 1997, a DDR de

    vitamina D para bbes e crianas era cerca de 10 g (400 IU) nos Estados Unidos da

    Amrica [76]. Este valor teve como base o facto de corresponder, aproximadamente,

    quantidade existente numa colher de ch (5 mL) de leo de fgado de bacalhau, que

    h muito tempo foi considerado seguro e eficaz na preveno do raquitismo [77].

    Em Novembro de 2010, o Institute of Medicine (IOM) emitiu um breve relatrio sobre a

    ingesto de clcio e vitamina D e sobre as doses dirias recomendadas para cada

    faixa etria (tabela 1) [78].

    As quantidades de vitamina D so apresentadas normalmente em g, sendo que 1 g

    equivalente a 40 UI ou 2,6 nmol de vitamina D3 [73].

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    16 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Tabela 1 Recomendaes da ingesto diria de vitamina D segundo o IOM [78]

    Faixa etria Necessidade mdia

    (estimada) (UI/dia)

    DDR

    (UI/dia)

    Mximo admitido

    (UI/dia)

    0 a 6 meses 400 400 1000

    6 a 12 meses 400 400 1500

    1 a 3 anos 400 600 2500

    4 a 8 anos 400 600 3000

    9 a 13 anos 400 600 4000

    14 a 18 anos 400 600 4000

    19 a 30 anos 400 600 4000

    31 a 50 anos 400 600 4000

    51 a 70 anos 400 600 4000

    > 70 anos 400 800 4000

    14 a 18 anos, grvidas /

    amamentando 400 600 4000

    19 a 50 anos, grvidas /

    amamentando 400 600 4000

    Apesar da nova DDR para a vitamina D nos EUA apresentar o valor de 15 g (600 UI)

    /dia [79], para a maioria dos adultos, vrios estudos referem que a quantidade

    benfica mais adequada seria entre 20-25 g (800-1000 UI)/dia, com base na medio

    da densidade ssea e na preveno de fratura em idosos [80,81]. Por este motivo nos

    EUA, a DDR foi aumentada para 800 UI/dia para indivduos com idades superiores a

    70 anos. O aumento da DDR vai permitir diminuir a probabilidade do aparecimento de

    hiperparatireoidismo secundrio induzido pela deficincia de vitamina D e originar

    concentraes sricas de 25OHD mais prximas s necessrias para outros

    benefcios para a sade.

    As recomendaes recm-publicadas do IOM conduzem a um aumento significativo

    dos valores anteriormente publicados, nomeadamente, referem a triplicao das doses

    recomendadas de vitamina D para crianas e o aumento de 1,5 a 3 vezes para adultos

    at a idade de 70 anos, em consequncia do progresso cientfico no campo da

    vitamina D.

    A Organizao Mundial de Sade, OMS, recomenda a ingesto diria de vitamina D

    de 5 g (200 UI) para crianas e adultos at 50 anos (inclusive mulheres grvidas e a

    amamentar), 10 g (400 UI) a partir de 51 - 65 anos e 15 g (600 UI) para pessoas

    com mais de 65 anos [82]. Nos pases da Europa as recomendaes para a ingesto

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 17

    de vitamina D variam e tendem a ser mais elevadas do que os valores prospostos pela

    OMS [83]. Em Portugal, a DDR atual de 5 g/ dia para qualquer faixa etria [2].

    Se o objetivo da suplementao de vitamina D simplesmente evitar uma

    osteomalacia severa, ento um requisito mnimo de 2,5 g (100 UI/dia) pode ser

    adequado em alguns casos. Quando a suplementao apresenta o valor de 10 g

    (400 UI) vitamina D/dia, o nvel de 25OHD aumenta para aproximadamente 45 nmol/L

    [84,85]. Contudo, a ingesto de vitamina D diria de 5 g (200 UI) pode ser adequada

    para manter as concentraes mdias de 25OHD no soro a 25 nmol/L, embora no

    exista informao suficiente para esta concluso.

    Existe uma viso predominante de que a exposio ocasional do rosto e das mos

    luz solar ser "suficiente" para um nvel de vitamina D adequado. Na verdade, esta

    exposio pode fornecer 5-10 g (200-400 UI) de vitamina D durante os meses de

    maior luminosidade.

    No entanto, uma exposio de 5% da pele produz uma concentrao mdia de

    25OHD de apenas 35 nmol/L, o que deixaria mais de metade da populao com

    deficincia em vitamina D [86].

    Outra forma de aumentar a ingesto de vitamina D tem sido a administrao de uma

    nica dose com concentrao elevada de vitamina D, quer oralmente quer por injeo.

    Devido ao tempo de meia vida da vitamina D ser superior a 1 ou 2 meses, esta

    metodologia pode fornecer nveis de vitamina suficientes para uma grande parte do

    ano [73].

    2.5. Toxicidade da vitamina D

    A vitamina D txica quando ingerida em elevadas quantidades. Em adultos, tomas

    dirias de vitamina D acima de 50000 UI produzem sintomas de toxicidade, tais como,

    anorexia, desidratao, fraqueza muscular, enxaqueca, nasea, vmitos, poliria

    (produo excessiva de urina) e polidiosia (beber frequentemente devido a uma sede

    extrema). Os nveis de clcio no soro aumentam como consequncia da

    desmineralizao ssea e o clcio depositado nos rins causando hipertenso,

    insuficincia renal, insuficincia cardaca e anemia. A hipervitaminose D resulta de

    sobressuplementao com produtos farmacuticos e no do consumo de gneros

    alimentcios usuais. A hipervitaminose D tambm no gerada por uma exposio

    solar ilimitada, uma vez que o bronzeamento da pele cria um filtro para a luz UV que

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    18 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    previne a converso do 7-des-hidrocolesterol em colecalciferol. A toxicidade da

    ingesto excessiva de vitamina D est relacionada com os efeitos farmacuticos do

    25OHD em elevada concentrao, mas mesmo assim a concentrao de 1,25(OH)2D

    no aumenta abruptamente em pacientes intoxicados com vitamina D [87,88].

    Contudo, a ocorrncia de toxicidade no se verifica, normalmente, com doses de

    vitamina D at 5000 UI/dia mesmo com um tratamento a longo prazo [89,90].

    2.6. Hipersensibilidade vitamina D

    O hiperparatiroidismo primrio provavelmente o exemplo mais comum de

    hipersensibilidade vitamina D, promovendo a reabsoro ssea e a absoro

    intestinal do clcio [91]. Em indivduos com hiperparatiroidismo, a vitamina D aumenta

    a hipercalcemia, nveis elevados de clcio no sangue, devido ligao entre a

    ingesto de vitamina D e a produo 1,25(OH)2D.

    A hipercalcemia pode ser observada em indivduos que sofrem de sarcoidose,

    tuberculose ou linfoma devido ao aumento da toma de vitamina D, podendo nestes

    casos especficos ser prudente reduzir ou evitar quaisquer fontes dietticas ou

    ambientais de vitamina D [92].

    3. Mtodos Analticos para a Determinao de Vitamina D

    Durante muitos anos, a determinao da vitamina D em alimentos foi realizada atravs

    de mtodos bioqumicos. Estas tcnicas, embora especficas para a vitamina D, eram

    demoradas e com grande incerteza associada, no distinguindo os diferentes

    componentes bioativos da vitamina D [93].

    Os mtodos mais especficos, utilizando cromatografia lquida de alta eficincia

    (HPLC), surgiram h trs dcadas atrs, e foram aplicados inicialmente

    determinao da vitamina D3 em leite e em pescado [94]. Este mtodo consistia numa

    saponificao lipdica, extrao lquido-lquido, a purificao por HPLC semi-

    preparativa e quantificao por HPLC com padres externos e deteo de UV.

    Desde o mtodo de Thompson publicado em 1982 [94], muitas modificaes e

    melhorias para a anlise de vitamina D em produtos alimentares tm sido publicadas.

    No mesmo ano, Sivell e Jackson relataram a utilizao de vitamina D2 como um

    padro interno (PI) na determinao da vitamina D3 em ovos [95,96].

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 19

    Para a determinao da vitamina D3 em gema de ovo por Mattila em 1992, foi relatada

    a introduo de uma extrao em fase slida (SPE), antes do passo de purificao em

    fase normal e a deteo com um detetor com uma rede de dodos (DAD) [97].

    O mesmo autor referiu a determinao da 25OHD3 na mesma matriz alimentar com

    um princpio semelhante, utilizando a 25OHD2, como padro interno [98].

    Posteriormente, estes investigadores relataram a anlise de ambos os compostos

    utilizando um mtodo nico para produtos lteos, carne crua e fgado [99].

    Existem inmeros mtodos para a determinao da vitamina D, conforme referido no

    anexo 1, porm a grande maioria destes mtodos so baseados em mtodos oficiais

    publicados por organizaes como Association of Official Analytical Chemists (AOAC)

    International, Comit Europeu de Normalizao (CEN), International Dairy Federation,

    EUA Pharmacopeia e International Organization for Standardization (ISO).

    Existem inmeros mtodos publicados pela AOAC International, a organizao

    responsvel por estabelecer mtodos oficiais. Destes mtodos, sete mtodos qumicos

    so referentes vitamina D:

    Mtodo 992.26 - vitamina D3 em frmulas infantis base de leite utilizando

    cromatografia lquida (1992 1995);

    Mtodo 995.05 - vitamina D nas frmulas infantis utilizando HPLC (1995);

    Mtodo 2002.05 vitamina D3 em alimentos selecionados (leite e queijo)

    utilizando HPLC de fase reversa, RP-HPLC-DAD/UV (2002);

    Mtodo 2011.11 Vitamina D em fmulas infantis e suplementos nutricionais

    para adultos/peditricos utilizando cromatografia lquida de ultra performance

    com deteo por espetrometria de massa sequencial, UHPLC MS/MS (2011);

    Mtodo 2011.12 Vitamina D2 e D3 em frmulas infantis e suplementos

    nutricionais para adultos/peditricos utilizando UHPLC MS/MS (2011);

    Mtodo 2011.13 Vitamina D2 e D3 em frmulas infantis e suplementos

    nutricionais para adultos/peditricos utilizando HPLC MS/MS (2011);

    Mtodo 2012.11 Vitamina D2 e D3 em frmulas infantis e suplementos

    nutricionais para adultos/peditricos utilizando HPLC com espetrometria de

    massa sequencial com fonte de ionizao, ESI LC MS/MS (2012).

    A metodologia de determinao da vitamina D foi constantemente desenvolvida e

    aperfeioada, incluindo o uso de um PI de vitamina D2, resultando no mtodo da

    norma europeia EN 12821 [100], seguida neste trabalho.

    Existem quatro mtodos oficiais que utilizam a quantificao por PI na determinao

    da vitamina D, o AOAC 995.05, o AOAC 2002.05, o AOAC 2011.12 e a EN 12821.

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    20 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Os padres internos devem ser adicionados amostra o mais cedo possvel,

    geralmente imediatamente aps a preparao das alquotas de amostras. Alm disso,

    as suas propriedades qumicas e fsicas devem ser o mais semelhantes possvel s

    dos analito. A utilizao do PI na determinao da vitamina D corrige as variaes de

    concentrao ocorridas durante o procedimento experimental, ou seja, a

    transformao da vitamina D em pr-vitamina D durante a saponificao [102]. A

    determinao de vitamina D3 pode ser efetuada utilizando a vitamina D2 como padro

    interno, e a vitamina D3 como padro interno quando necessrio a determinao da

    vitamina D2 nas amostras, pois as duas formas no se apresentam normalmente

    juntas em produtos alimentares fortificados [101].

    A quantificao por padro interno realizada atravs de rcios de resposta do

    analito/padro interno, sendo as alteraes sofridas por ambos durante o

    procedimento corrigidas. O fator de resposta define-se como a razo entre a rea do

    pico do analito e a rea do pico padro interno, no cromatograma obtido. Como o

    padro interno adicionado amostra apresenta as mesmas propriedades que o

    analito, as alteraes sofridas por este iro ser proporcionais s sofridas pelo analito

    [102,103].

    Tm sido publicados na literatura muitos estudos em que se recorre anlise de

    HPLC de fase normal (NP-HPLC), na determinao da vitamina D no leite e nas

    frmulas infantis [104,105]. Uma vantagem de NP-HPLC reside no facto dos

    triglicridos e de outros compostos serem facilmente eluidos da coluna. Assim, uma

    injeo direta no sistema de HPLC da amostra , portanto, possvel, evitando a

    necessidade de um tratamento prvio. Na NP-HPLC, a vitamina D3 e D2 so

    isocrticamente separadas dos respetivos ismeros de pr-vitamina, mas no

    possvel a resoluo entre as vitaminas D2 e D3 [106].

    Por sua vez tambm tm sido usados mtodos com base em HPLC de fase reversa

    (RP-HPLC) para determinar a vitamina D no leite e frmulas infantis [107,108]. Com

    esta metodologia foi possvel separar a vitamina D2 da vitamina D3. Este facto permite

    que a vitamina D2 possa ser usada como um padro interno para quantificar a forma

    de vitamina D3, e torna possvel corrigir as perdas potenciais de vitamina D durante o

    longo processo de tratamento da amostra. Uma desvantagem de RP-HPLC a

    impossibilidade de uma injeo direta de extrato uma vez que os compostos solveis

    em gordura (interferentes) podem afetar a eficincia da coluna, a forma do pico e

    reprodutibilidade dos ensaios [106].

    Nos ltimos 10 anos, foram publicados mtodos de HPLC com sistemas de deteo

    bastante distintos, tais como espetrometria de massa (MS) e espetrometria de massa

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 21

    sequencial (MS/MS), em complemento aos DAD-UV, utilizados exclusivamente at

    ento.

    Com o aparecimento das tcnicas de HPLC-MS e HPLC-MS/MS, estas tambm foram

    aplicadas determinao da vitamina D. Apesar da alta seletividade e sensibilidade da

    tcnica de HPLC-MS/MS, os analistas ainda enfrentam dificuldades analticas como

    demoradas etapas de pr-purificao, saponificao, ou extrao da fase slida

    (SPE), devido natureza complexa do analito e da matriz, que dificulta anlises de

    rotina [109].

    Os diferentes mtodos utilizados para a determinao da vitamina D so bastante

    semelhantes no que se refere aos passos de preparao da amostra at ser injetada

    nos sistemas de HPLC. As amostras so saponificadas de forma a hidrolisar os lpidos

    e extrair as vitaminas D2 e D3. Estas vitaminas so recolhidas em seguida como um

    nico pico usando NP-HPLC e so posteriormente separadas utilizando cromatografia

    analtica de fase reversa com deteo UV utilizando uma rede de dodos e em alguns

    casos espectrometria de massa. Existem variaes a este mtodo devido ao uso de

    diferentes temperaturas e tempos de saponificao, de diferentes solventes de

    extrao (hexano ou ter/ter de petrleo) e na utilizao de PI [110].

    Existem dois problemas com os mtodos normalizados para alimentos enriquecidos.

    Em primeiro lugar, os mtodos apresentam-se bastante longos e detalhados, sendo

    necessria uma ateno redobrada, exigindo um analista qualificado para a diminuio

    do potencial erro e m preciso.

    Em segundo lugar, os mtodos s foram validados para vitamina D em produtos lteos

    enriquecidos, e no para outros tipos de alimentos. Alargar a aplicabilidade dos

    mtodos obrigatrio para que os dados sobre a composio de alimentos sejam

    confiveis. Atualmente, isto especialmente crtico uma vez que muitos dos novos

    alimentos enriquecidos (por exemplo, sumo de laranja nos EUA e cereais) tm

    caratersticas diferentes, o que pode afetar a extrao e separao de vitamina D3

    [110].

    3.1. Princpios de Cromatografia Lquida de Alta Eficincia (HPLC)

    O equipamento de HPLC apresenta vrios componentes, tais como, reservatrios para

    a fase mvel, bomba, injetor, coluna de separao, onde se encontra a fase

    estacionria, um detetor e um sistema de aquisio de dados. Muitos modelos

    permitem a regulao da temperatura da coluna o que indiretamente regula a

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    22 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    temperatura da fase mvel, e das amostras atravs de sistemas de

    arrefecimento/aquecimento [4].

    Num procedimento usual, a amostra injetada atravs do injetor automtico e

    arrastada pela fase mvel que se encontra sob presso, atravs da coluna que contm

    a fase estacionria. Os componentes da amostra so separados atravs de interaes

    com a fase mvel e com a fase estacionria. Estes analitos, ao sairem da coluna,

    passam por um detetor que gera um sinal eltrico proporcional quantidade de analito

    que est a passar na clula do detetor [111].

    O equipamento encontra-se ligado a um computador onde se registam e processam

    os dados necessrios de forma a gerar o cromatograma, o qual utilizado para

    identificar e quantificar os componentes da mistura. Cada constituinte tem um tempo

    de reteno caraterstico, que permite a sua anlise qualitativa. A anlise quantitativa

    realizada comparando a resposta do analito presente na mistura com a resposta

    (rea do pico) de solues padro cuja concentrao exatamente conhecida [111].

    Os diferentes componentes de um sistema de HPLC so apresentados no diagrama

    na figura 4.

    Figura 4 - Componentes de um cromatografo de HPLC [112]

    Por vezes, necessrio isolar e purificar o composto desejado presente numa mistura,

    antes da a sua identificao e quantificao, utilizando uma HPLC preparativa. Esta

    tcnica cromatogrfica permite a recolha da frao da amostra contendo o composto

    desejado. Com o composto purificado, procede-se sua identificao e quantificao

    atravs de uma HPLC analtica. A diferena entre estes dois tipos de HPLC reside no

    tamanho da partcula que atravessa a coluna e por consequente o dimetro da coluna

    utilizado [113].

    Existem dois modos de eluio em HPLC: eluio isocrtica em que, a composio da

    fase mvel constante ao longo do tempo, quer se trate de um solvente puro ou uma

    Sistema de

    aquisio de dados

    Amostra

    Coluna

    Resduo

    Reservatrio

    de fase

    mvel

    Bomba Injetor Detetor

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 23

    mistura de solventes [4]. A eluio gradiente, ao contrrio do modo anterior, quando

    ocorrem mudanas de composio da fase mvel durante a separao. A eluio em

    modo gradiente til para amostras que contm compostos com uma vasta gama de

    polaridade. medida que os rendimentos de separao diminuem, a fora de eluio

    da fase mvel aumenta, de forma a eluir os componentes da amostra mais fortemente

    retidos na fase estacionria [4].

    Os modos de separao em HPLC podem seguir vrios mecanismos. Em anlise

    alimentar frequente a utilizao de HPLC em fase normal e em fase reversa.

    Em fase normal, a fase estacionria polar e a fase mvel apolar, pelo que aquela

    retm durante mais tempo os compostos polares. Tipicamente a fase estcionria

    deste tipo de separao constituida por slica e a fase mvel constituda por

    compostos orgnicos, no sendo utilizada gua na fase mvel neste tipo de separao

    [4,114].

    Hoje em dia, porque mais reproduzvel e tem maior gama de aplicabilidade, a

    cromatografia de fase reversa, a utilizada com maior frequncia. A maioria dos

    protocolos utiliza como fase mvel uma soluo aquosa de um solvente orgnico

    polar, tal como acetonitrilo ou metanol. Esta mistura permite uma boa interao entre

    os analitos e a superfcie das partculas no-polares, hidrofbicas da fase estacionria

    [114,115]. Em fase reversa, oposto ao de fase normal, a fase mvel polar e a fase

    estacionria apolar, sendo por isso os compostos menos polares, os mais retidos na

    coluna.

    O enchimento da coluna realizado com slica modificada quimicamente de forma a

    torn-la no polar, recorrendo ligao de cadeias de hidrocarbonetos na sua

    superfcie, usualmente com 8 ou 18 tomos de carbono, denominando-se colunas C8

    ou C18, respetivamente. A reteno em fase reversa baseada na interao da parte

    hidrofbica do analito e as zonas hidrofbicas da fase estacionria [4,115]. O solvente

    polar e as molculas polares presentes na amostra a analisar vo interatuar

    fortemente entre si medida que estas atravessam a coluna, no sendo significativa a

    sua interao com as cadeias de carbono ligadas slica (apolares). Sendo assim

    estas molculas iro eluir rapidamente da coluna [114]. Os compostos no polares na

    mistura so atrados pelos grupos de hidrocabonetos ligados slica da fase

    estacionria devido a foras de disperso de van der Waals. Assim, as molculas no

    polares iro atravessar a coluna mais lentamente do que as polares [116].

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    24 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    4. Validao de um Mtodo Analtico

    A norma ISO/IEC 17025 - Requerimentos gerais para Laboratrios de Ensaio e

    Calibrao, define validao de um mtodo analitico como a comprovao, atravs do

    fornecimento de evidncia objetiva, de que o mtodo cumpriu os requisitos para uma

    aplicao ou uso especfico pretendido [117].

    O principal objetivo da validao de um mtodo o de demonstrar a fiabilidade deste

    para a determinao do teor de um analito numa determinada matriz analtica [118].

    O processo de validao de um mtodo deve estar descrito num procedimento

    laboratorial, e as determinaes dos parmentros de validao devem ser realizadas

    em equipamentos e instrumentos dentro das especificaes, funcionando

    corretamente e adequadamente calibrados [119].

    Os parmetros de validao de um mtodo analtico incluem: gama de

    trabalho/linearidade; limiares analticos (limite de deteo e limite de quantificao);

    sensibilidade; preciso; exatido; recuperao.

    Gama de Trabalho

    Para qualquer mtodo quantitativo, existe uma gama de concentraes do analito no

    qual o mtodo pode ser aplicado. Dentro desta gama pode existir uma faixa de

    resposta linear e dentro desta, a resposta do sinal ter uma relao linear com a

    concentrao de analito. A gama linear de trabalho de um mtodo de ensaio

    representa o intervalo entre os nveis inferior e superior de concentrao do analito no

    qual foi demonstrado ser possvel a determinao com a preciso, exatido e

    linearidade exigidas, sob as condies especificadas para o ensaio [119].

    Quando se utiliza uma metodologia que envolve o traado de uma curva de calibrao,

    a gama de trabalho pode ser avaliada pelo teste de homogeneidade das varincias.

    recomendado seguir a norma ISO 8466-1 para modelos lineares e a norma ISO 8466-

    2 para modelos polinomiais de 2 grau. De acordo com a Norma 8466-1, analisam-se

    10 rplicas independentes dos padres de concentraes mais baixa e mais elevada e

    calculam-se as respetivas varincias.

    Teste de homogeneidade de varincias

    Determinam-se as varincias associadas ao primeiro e ltimo padro (S12 e S10

    2) de

    acordo com a equao 1.

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 25

    Si2= j

    yi j -yi

    ni- (1)

    sendo yi

    yi j j

    ni , em que yi o valor do sinal (rea) no ponto i e yi a mdia dos valores

    de yi, para i=1 e i=10,

    i - o nmero do padro (neste caso i vai de 1 a 10)

    j o nmero de repetio efetuadas para cada padro

    As varincias so testadas para examinar se existem diferenas significativas entre

    elas, nos limites da gama de trabalho, efectuando o clculo do valor teste PG:

    a) PG S

    S quando S

    210>S

    21 (2)

    b) PG S

    S quando S

    21>S

    210 (3)

    Compara-se este valor de PG com o valor F tabelado da distribuio de

    Snedecor/Fisher, para n-1 graus de liberdade:

    Se PG F, as diferenas de varincias no so significativas e a gama de trabalho

    est bem ajustada.

    Se PG > F, as diferenas de varincias so significativas e a gama de trabalho deve

    ser reduzida at que a diferena entre as varincias relativas ao 1 e ltimo padro

    permitam obter PG F [120].

    Linearidade/ Curva de Calibrao

    A linearidade relaciona-se com a capacidade de um mtodo analtico para produzir

    resultados diretamente proporcionais concentrao do analito em amostras, numa

    dada gama de concentrao. Assim, a quantificao requer que se conhea a

    dependncia entre a resposta medida e a concentrao do analito, que no caso de

    uma reta corresponde a conhecer o declive e a interseo na ordenada da origem.

    A calibrao atravs de uma reta pode ser obtida utilizando padres externos e

    formulada como uma expresso matemtica usada para o clculo da concentrao do

    analito a ser determinado na amostra real.

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    26 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    A equao da reta que relaciona as duas variveis :

    y = a + bx

    em que,

    y - resposta medida (altura ou rea do pico em cromatografia);

    x - concentrao;

    b - declive da curva de calibrao;

    a - interseo com o eixo y.

    A linearidade de um mtodo pode ser observada pelo grfico dos resultados dos

    ensaios em funo da concentrao sendo a equao da regresso linear,

    determinada pelo mtodo dos mnimos quadrados.

    Para avaliar se a correlao linear adequada como modelo matemtico usado o

    coeficiente de correlao o qual dever ser igual ou superior a 0,995 [119].

    O modelo de ajuste linear pode ser avaliado atravs de um modelo estatstico, referido

    na norma ISO 8466-1. A partir do conjunto dos pontos da gama de trabalho, e de

    forma a verificar se o modelo linear adequado compara-se este com um modelo de

    ajuste polinomial utilizando os respetivos desvios-padro residuais, Sy/x e Sy2.

    A diferena das varincias (DS2) calculada pela equao 4:

    DS2= (N - 2) S2y/x- (N - 3) S2

    y2 (4)

    em que N o nmero de padres de calibrao.

    Calcula-se o valor teste, PG:

    PG S

    Sy

    (5)

    Compara-se este valor de PG com o valor F tabelado da distribuio de

    Snedecor/Fisher:

    Se PG F, a funo de calibrao linear, o ajuste polinomial no significamente

    melhor que o linear;

    Se PG > F, a funo de calibrao no linear, ou seja, o ajuste polinomial

    significativamente melhor que o linear [120].

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 27

    Sensibilidade

    A sensibilidade um parmetro que demonstra a variao da resposta em funo da

    variao da concentrao do analito. No caso de mtodos em que a calibrao feita

    atravs de uma reta a sensibilidade pode ser expressa pelo declive da reta de

    regresso de calibrao, conforme a equao 6.

    S dy

    dc (6)

    em que,

    S - sensibilidade;

    dy - variao da resposta do aparelho;

    dc - variao da concentrao [119,120].

    Limiares analticos

    Existem diversas formas de calcular os limiares analticos, limite de deteo e limite de

    quantificao. As abordagens mais utilizadas no clculo destes limites so

    apresentadas em seguida [120].

    Limite de deteo (LD)

    O limite de deteo (LD) definido como o teor mnimo medido, a partir do qual

    possvel detectar a presena do analito com uma certeza estatstica razovel. Este

    limiar analtico corresponde mais pequena quantidade de substncia a analisar que

    pode ser detetada numa amostra, mas no necessariamente quantificada como valor

    exato, e os mtodos mais utilizados para a sua determinao so a partir da razo

    sinal/rudo e a partir da curva de calibrao.

    Em termos qualitativos, o conceito de limite de deteo corresponde concentrao

    mnima que possvel distinguir do branco [120].

    O mtodo da razo sinal/rudo consiste na comparao entre a medio dos sinais do

    composto de interesse na matriz em concentraes conhecidas e baixas do composto

    de interesse e um branco destas amostras. A razo sinal/rudo pode ser de 3:1 ou 2:1,

    propores geralmente aceites como estimativas do limite de deteo, dependendo

    dos autores [121].

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    28 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Se o LD, for determinado a partir da curva de calibrao, neste caso ter-se-:

    [ Sy x]

    b (7)

    em que:

    Sy/x - desvio padro residual da curva de calibrao

    b - declive da mesma [119].

    Limite de Quantificao (LQ)

    O limite de quantificao a menor concentrao do analito que pode ser determinada

    com um nvel aceitvel de exatido e preciso.

    Na maioria dos casos corresponde ao padro de calibrao de menor concentrao.

    Este limite, aps ter sido determinado, deve ser confirmado com matrizes contendo a

    concentrao do analito prxima do limite de quantificao para averiguar se a

    preciso satisfatria [119,120].

    Tal como o LD, o LQ pode ser determinado a partir da razo sinal/rudo (em geral,

    10:1) e ou atravs da curva de calibrao, apresentada na equao 8, [121]:

    Q [ Sy x]

    b (8)

    em que:

    Sy/x - desvio padro residual da curva de calibrao

    b - declive da curva de calibrao [119].

    Preciso

    A preciso um termo geral para avaliar a disperso de resultados entre ensaios

    independentes, repetidos de uma mesma amostra, amostras semelhantes ou padres,

    em condies definidas.

    normalmente determinada para circunstncias especficas de medio e as duas

    formas mais comuns de express-la so por meio da repetibilidade e da preciso

    intermdia, sendo usualmente expressas atravs do desvio-padro [118].

    O desvio padro relativo (DPR) ou coeficiente de variao (CV (%)), equao 9, pode

    ser mais til neste caso, pois normalizado com base na concentrao e deste modo

    praticamente constante ao longo da faixa de interesse, no devendo ultrapassar os

    15% [118].

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 29

    CV (%) = s x

    x 100 (9)

    em que:

    s - desvio padro;

    x - concentrao mdia determinada

    Repetibilidade

    A repetibilidade representa o grau de concordncia entre os resultados de medies

    sucessivas de uma mesma amostra, efetuadas sob as mesmas condies de

    medio: mesmo procedimento de medio, mesmo observador, mesmo instrumento

    utilizado sob mesmas condies, mesmo local, sendo que as repeties devem ser

    realizadas num curto espao de tempo, normalmente no mesmo dia de anlise [120].

    Para avaliar a repetibilidade de um mtodo, efectuam-se uma srie de medies sobre

    uma mesma matriz, nas condies de repetibilidade referidas anteriormente. A

    estimativa da variao, varincia (S2r) de um mtodo de anlise pode ser determinada

    pela mdia ponderada das estimativas das variaes de w sries de anlises

    realizadas nas condies de repetibilidade. Tendo em conta que a repetibilidade pode

    variar com o teor do elemento a dosear, esta ltima condio assegura, em princpio, a

    igualdade estatstica das variaes de w sries de anlises. Assim, a varincia

    associada repetibilidade (S2ri) do mtodo de ensaio, para cada nvel i de

    concentrao dada por:

    Sri *(nwi )Swi

    +pw

    (nwi )pw

    (10)

    em que,

    S2ri - varincia de repetibilidade associada aos resultados considerados, para cada

    laboratrio;

    S2wi - varincia associada aos resultados considerados, para cada laboratrio;

    (nwi-1) - graus de liberdade da srie de anlises;

    p - nmero de laboratrios participantes [120].

    Preciso intermdia

    A preciso intermdia refere-se preciso avaliada sobre a mesma amostra ou

    amostras idnticas, utilizando o mesmo mtodo, no mesmo laboratrio, variando as

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    30 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    condies de anlise, de forma a reproduzir as variaes normalmente observadas no

    laboratrio, tais como, diferentes analistas, diferentes equipamentos, diferentes

    tempos.

    Esta medida de preciso reconhecida como a mais representativa da variabilidade

    dos resultados em um laboratrio e para a sua determinao efetuam-se uma srie de

    medies sobre a amostra, nas condies pr-definidas. Quando aplicvel, este

    procedimento pode repetido sobre outras amostras, abrangendo outros nveis de

    concentrao, j que pode variar com a concentrao e a matriz.

    Dependendo do ensaio e do tipo de aplicao do estudo da preciso intermdia,

    existem vrios mtodos para determinao e controlo deste parmetro de qualidade,

    tais como, por meio da equao:

    Si j k

    t n (y

    jk yj)

    n

    k

    t

    j

    (11)

    em que:

    Si(j,k) - desvio padro de preciso intermediria (onde os smbolos relativos s

    condies intermedirias de preciso podem aparecer entre parntesis, ex: Si (T.O.)

    significa tempo e operadores diferentes)

    t total de amostras ensaiadas;

    n total de ensaios efetuados por amostra;

    j n da amostra, j = 1, t

    k n do ensaio da amostra j, k = 1, n

    yjk valor do resultado k para a amostra j

    yi - representa a mdia aritmtica dos resultados da amostra j [119,120].

    Exatido

    A exatido de um mtodo analtico definida como a aproximao entre o resultado

    da medio e o valor verdadeiro da amostra (normalmente desconhecido), podendo

    ser determinado de variadas formas:

    atravs da participao em ensaios interlaboratoriais;

    pelo estudo de materiais de referncia certificados;

    por comparao com resultados obtidos atravs de mtodos de referncia, em

    que se assume o valor do mtodo de referncia como o valor verdadeiro.

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 31

    Sempre que possvel, os materiais de referncia certificados (MRC) devem ser

    utilizados no processo de validao de um mtodo de ensaio. Um MRC possui um

    valor certificado por um organismo competente para o teor de um determinado analito

    na amostra e uma incerteza associada. muito importante, portanto, que o

    fornecimento desses MRC seja realizado por organismos reconhecidos e confiveis

    (como por exemplo: National Institute of Standards and Technology (NIST), LGC

    Standards).

    Na avaliao da exatido utilizando um material de referncia certificado, os valores

    obtidos pelo laboratrio, mdia e o desvio padro de uma srie de ensaios em

    duplicado, devem ser comparados com os valores certificados do material de

    referncia. Para esta comparao podem ser utilizados diversos critrios de deciso,

    entre os quais o erro relativo, teste de hipteses, ndice z (z-score), erro normalizado

    [119,120].

    No caso de se recorrer ao ndice z, que tambm se utiliza para avaliar o desempenho

    de um laboratrio num ensaio interlaboratorial, tem-se de acordo com a equao 12:

    z = lab - v

    s (12)

    em que,

    Xlab - valor obtido pelo laboratrio;

    Xv - valor aceito como verdadeiro (valor certificado do MRC ou valor aceite como

    verdadeiro num ensaio interlaboratorial);

    s - desvio-padro dos ensaios realizados (em todos os laboratrios, no caso de

    ensaios interlaboratoriais).

    A avaliao feita de acordo com o seguinte critrio de deciso:

    |z| 2 => resultado satisfatrio;

    2 resultado questionvel;

    |z|> 3 => resultado insatisfatrio.

    Recuperao

    A recuperao do analito pode ser estimada pela anlise de amostras fortificadas com

    quantidades conhecidas desse mesmo analito. s amostras pode ser adicionado o

    analito em pelo menos trs concentraes diferentes, por exemplo, prximo do limite

    de deteo, prximo da concentrao mxima permitida e uma concentrao prxima

    da mdia da gama de trabalho do mtodo.

  • 2013 Determinao da vitamina D em gneros alimentcios

    32 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

    Em geral, os valores de recuperao devem estar compreendidos entre 80 e 120%

    [122], e calculam-se atravs da equao 13:

    Recupera o

    (13)

    em que,

    C1 - concentrao determinada na amostra adicionada,

    C2 - concentrao determinada na amostra no adicionada,

    C3 - concentrao adicionada [119].

    Estimativa da incerteza dos resultados

    A determinao de um parmetro est sempre associada a uma incerteza de medio.

    O Guia ISO/IEC 99:2008 caracteriza a incerteza de um resultado como parmetro

    no-negativo que caracteriza a disperso dos valores de uma grandeza que so

    atribudos mensuranda a partir das informaes usadas [123].

    O clculo das incertezas dos resultados pode ser realizado com base no Guia para a

    Quantificao da Incerteza em Ensaios Qumicos [124]. Este guia refere vrias

    abordagens de determina o da incerteza de medi o: abordagem passo a passo;

    abordagem baseada em dados interlaboratoriais e abordagem baseada nos dados de

    validao.

    A abordagem baseada nos dados obtidos ao longo da validao envolve a utilizao

    dos resultados obtidos na avaliao da preciso intermdia e da exatido.

    Quantificao da incerteza associada preciso

    Na avaliao da incerteza associada preciso devem ser apenas utilizados os

    valores de preciso intermdia em vez dos valores de repetibilidade pois os valores de

    preciso intermdia refletem variaes do mtodo que usualmente so constantes no

    mesmo dia de trabalho [124]. Assim, a incerteza relativa associada preciso

    (ur,preciso), obtida atravs da equao 14:

    ur precis o Si(j k)

    x

    (14)

    em que:

    Si(j,k) desvio padro da preciso intermdia obtido a partir da equao 11

  • Determinao da vitamina D em gneros alimentcios 2013

    Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 33

    x mdia da concentrao determinada

    Quantificao da incerteza associada exatido

    A determinao da incerteza associada exatido do mtodo est relacionada com o

    erro sistemtico que ocorre em todas as anlises. Quando no mtodo se avalia um

    MRC, estima-se a recuperao mdia do mtodo (Rm cobs

    c R ) e os valores obtidos so

    utilizados na avaliao da incerteza relativa associada exatido, ur(Rm ), equao 15

    [125].

    ur Rm sobs

    n cobs

    (u(c R )

    c R )