Carbamato de Etila em

Aguardente

Douglas Wagner Franco

douglas@iqsc.usp.br

Universidade de São Paulo – Instituto de Química de São Carlos

O

ONH2 CH3

Carbamato de Carbamato de etila ou Uretanaetila ou Uretana

Peso Molecular = 89,1 g mol-1

Ponto de ebulição = 185oC

Solubilidade : água = 0,10 mg L-1 / etanol = 1,20 mg L-1

Foi utilizado como: Hipnótico, anestésico e como

co-solvente em síntese de fármacos;

Andrade – Sobrinho, L. G.; Capellini, L. T. D.; Silva, A. A.; Galinaro, C. A.; Buchviser, S. F.; Cardoso, D. R.; FRANCO, D. W. Química Nova, 2009, 32, 116.ZIMMERLI, B.; SCHLATTER, J. Muttation Research 1991, 259, 325.

Testes de toxicidade:

Presente em: queijos, iogurtes, molhos de soja, pães, e

bebidas alcoólicas (vinhos, saque, uísque, cachaça,

vodca, rum, cerveja, cidras).

Adenomas pulmonares;

Papilomas de pele;

Linfomas malignos;Hepatomas;Carcinomas mamários;

Tumores de ovário;

Hemangiomas hepáticos;

Tumores melanóticos de pele;

Tumores de íris, entre outros;

ZIMMERLI, B.; SCHLATTER, J. Muttation Research 1991, 259, 325. EUROPA, European Food Safety Authority, The EFSA Journal, 2007, 551, 1.

Bebida Variação (µg L-1)

Stone Fruit Brandies* 100 - 20000

Saque* 10 - 900

Uísques Bourbon* < 30 – 350

Variação dos teores de carbamato de etila (µg L-1)em bebidas alcoólicas.

Uísques Bourbon* < 30 – 350

Outros Uísques* < 10 – 170

Grapa e licores* < 10 – 200

Gin e Vodca* < 1 – 10

Vinhos* 10 -250

Tiquira# 190 - 10000

*Zimmerli, B.; Schlatter, J. Muttation Research 1991, 259, 325.# Andrade-Sobrinho, L. G.; Boscolo, M.; Lima-Neto, B. S.; Franco, D. W.; Química Nova 2002, 25,1074.

País Vinho Vinhos Uísque Saque Brandy Cachaça

Canadá* 30 100 150 200 400 -EUA* 15 60 - - - -

Republica 30 100 150 200 400 -

Teores de carbamato de etila (µg L-1) estabelecido para diferentes países para cada tipo de bebida.

Republica Tcheca*

30 100 150 200 400 -

França* - - 150 - 1000 -Alemanha* - - - - 800 -

Suíça* - - - - 1000 -Brasil# - - - - - 150

*EUROPA. European Food Safety Authority, The EFSA Journal, 2007, 551, 1-44.#BRASIL. Instrução Normativa nº 13, de 29 de junho de 2005, Ministério da Agricultura Pecuária e

Abastecimento; Diário Oficial da União, seção 1, p. 3-4, de 30/06/2005.

Coleta da amostra de Aguardente

Codificação da Aguardente

Preparo da amostra (adição de Carbamato de Propila)

Análise de Carbamato de Etila: via GCAnálise de Carbamato de Etila: via GC--MS MS

Preparo da amostra (adição de Carbamato de Propila)

Injeção de 1 µL de amostra no Cromatógrafo*

Aquisição do Cromatograma (m/z 62)

Quantificação (Necessidade ou não de diluir)#

*Análises em triplicata, com desvio padrão relativo de 5,0%. # Limite de Detecção = 20 µg L-1 e de quantificação de 40 µg L-1

ANDRADE-SOBRINHO, L. G.; BOSCOLO, M.; LIMA-NETO, B. S.; FRANCO, D. W.; Química Nova 2002, 25,1074.

Típico cromatograma de uma amostra de cachaça, obtido via GC-MS, monitorando-se o íon m/z 62.

Carbamato de etila

Carbamato de propilaCarbamato de propila

Tempo (minutos)

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

Carbamato de Etila no Brasil.

* Lachenmeier, D. W.; Lima, M. C. P.; Nóbrega, I. C. C.; Pereira, J. A. P. ; Corrêa, F. K.; Kanteres, F.; Rehm, J.; BMC Center,

2010, 10, 266 .

Carbamato de Etila em 75 cachaças de alambique e

industriais dos estados de MG, SP, ES, CE e RJ.

Lelis, V. G.; Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, 2006

Carbamato de Etila em 52 cachaças da Zona da Mata,

Sul de Minas e Vale do Jequitinhonha (MG).

Barcelos, L. V. F.; Cardoso, M. G.; Vilela, F. J.; Anjos, J. P.; Química Nova, 2009, 30, 1009.

Carbamato de Etila em 71 aguardentes de Belo Horizonte,

de maio de 2003 a março de 2004.

*Labanca, R. A.; Glória, M. B. A.; Afonso, R. J. C. F.; Química Nova, 2008, 31, 1860.

Carbamato de Etila em 25 amostras de cachaça do estado da Paraíba.

NÓBREGA, I. C. C; PEREIRA, J. A. P.; PAIVA, J. E.; LACHENMEIER, D. W. Food Chemistry 2009, 117, 693.

Influência da concentração de cobre na formação de CE.

BRUNO, S. N. F.; VAITSMAN, D. S.; KUNIGAMI, C. N.; BRASIL, M. G. Food Chemistry 2007, 104, 1345.

Carbamato de Etila em 34 amostras de cachaça doestado do Rio de Janeiro em diferentes sistemas de destilação.

BRUNO, S. N. F.; VAITSMAN, D. S.; KUNIGAMI, C. N.; BRASIL, M. G. Food Chemistry 2007, 104, 1345.

SSS = Alambique de aço Inox.

DDC = Alambique de cobre com dois corpos.

SSC = Coluna de aço inox com serpentina de cobre.

CA = Alambique de cobre.

DC = Coluna de aço inox.

Carbamato de etila em 115 aguardentes de alambique e coluna

#Figura - Concentração de carbamato de etila nas amostras de alambique e coluna (mg / 100mL A.A.)

#RECHE, R. V.; FRANCO, D. W. Química Nova, 32, 332, 2009.

60

80

% d

e am

ostr

as Alambique Coluna

Carbamato de Etila em 108 aguardentes de canadestiladas em alambique e em coluna.

< L.Q. - 150 151 - 400 401 - 1000 > 10000

20

40

% d

e am

ostr

as

Concentração de carbamato de etila (ppb)

Andrade – Sobrinho, L. G.; Capellini, L. T. D.; Silva, A. A.; Galinaro, C. A.; Buchviser, S. F.; Cardoso, D. R.; FRANCO, D. W.

Química Nova, 2009, 32, 116.

8,0x102

1,0x103

1,2x103

1,4x103

o de

car

bam

ato

de e

tila

(ppb

)

Carbamato de etila versus a concentração de cobre em 108 aguardentes de cana.

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

0,0

2,0x102

4,0x102

6,0x102

8,0x10

Con

cent

raçم

o de

car

bam

ato

de e

tila

(ppb

)

Concentraçمo de cobre (ppm)

Andrade – Sobrinho, L. G.; Capellini, L. T. D.; Silva, A. A.; Galinaro, C. A.; Buchviser, S. F.; Cardoso, D. R.; FRANCO, D. W.

Química Nova, 2009, 32, 116.

6,0x103

8,0x103

1,0x104o

de c

arba

mat

o de

etil

a (p

pb)

Carbamato de etila versus a concentração de cianetoem 108 aguardentes de cana.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

0,0

2,0x103

4,0x103

6,0x103

Con

cent

raçم

o de

car

bam

ato

de e

tila

(ppb

)

Concentraçمo de cianeto (ppm)

Andrade – Sobrinho, L. G.; Capellini, L. T. D.; Silva, A. A.; Galinaro, C. A.; Buchviser, S. F.; Cardoso, D. R.; FRANCO, D. W.

Química Nova, 2009, 32, 116.

8,0x103

1,0x104

o de

car

bam

ato

de e

tila

(ppb

)

Carbamato de etila versus a concentração de cobreem 45 aguardentes de mandioca (tiquira).

0 5 10 15 20

0,0

2,0x103

4,0x103

6,0x103

Con

cent

raçم

o de

car

bam

ato

de e

tila

(ppb

)

Concentraçمo de cobre (ppm)

Andrade – Sobrinho, L. G.; Capellini, L. T. D.; Silva, A. A.; Galinaro, C. A.; Buchviser, S. F.; Cardoso, D. R.; FRANCO, D. W.

Química Nova, 2009, 32, 116.

Cachaça Cabeça

(µg L-1)

Cauda

(µg L-1)

Coração

( µg L-1)

Coluna

(µg L-1)

Amostra A 247 75 152 147

Carbamato de etila em amostras do mesmo mosto.

Alambique (cabeça, cauda e coração) e coluna

Amostra A 247 75 152 147

Amostra B < LQ < LQ < LQ < LQ

Amostra C 66 < LQ 58 125

Amostra D 101 79 < LQ < LQ

Amostra E 583 63 216 644

Amostra F 395 99 152 812

<LQ = menor que o limite de quantificação de 40 µg L-1

*Andrade – Sobrinho, L. G.; Capellini, L. T. D.; Silva, A. A.; Galinaro, C. A.; Buchviser, S. F.; Cardoso, D. R.; FRANCO, D. W.

Química Nova, 2009, 32, 116.

Quantidade de

amostras

de cachaça

Mediana

[CE]

(µg L-1)

Máximo

[CE]

(µg L-1)

% de amostras

com

[CE] < 150 µg L-1

Comerciais 2001 126 479 5,69 x 103 21

Tipificação 2002 108 107 1,39 x 103 72

Variação dos teores de carbamato de etila (µg L-1)em aguardente ao longo dos últimos 10 anos.

Tipificação 2002 108 107 1,39 x 103 72

V BMCFB 2004 36 108 460 67

Comerciais 2005 41 163 1,16 x 103 42

Comerciais 2006 35 138 1,67 x 103 51

VI BMCFB 2006 34 85,0 646 76

VI BMCFB 2008 50 132 7,52 x 102 80

Comerciais 2009 26 92 330 82

Comerciais 2010 8 131 281 50

Total 464

CachaçaTeor Alcoólico

(oGL)#

CE#

(µg/100mL A.A)

CE (Redestilada)

(µg/100mL A.A)

% de CE reduzido

após a redestilação

A 38 32,1 13,8 56,8

B 40 71,7 12,5 82,6

C 41 66,2 11,9 82,1

D 44 25,6 11,5 55,0

E 39 77,6 14,3 81,6

F 38 124 14,7 88,1

G 41 215 14,1 93,4

H 59 127 13,4 89,5

Redestilação de amostras de Cachaça*

H 59 127 13,4 89,5

J 40 101 14,7 85,4

K 44 97,5 14,8 84,8

L 41 29,7 14,7 50,4

M 38 30,7 17,9 50,2

N 58 127 14,3 88,1

O* 47 120 15,5 87,0

O1 8,0 120 15,2 87,4

O2 24 120 15,2 87,4

O3 28 120 13,0 89,1

O4 33 120 10,4 91,3

O5 38 120 11,5 90,4

O6 42 120 12,8 89,3

*GALINARO, C. A. ; FRANCO, D. W.; X Workshop de pós-graduação, IQSC-USP, São Carlos, Agosto de 2010.

2,2x103

2,4x103

2,6x103

Evolução dos teores de carbamato de etila (µg L-1)em amostras de cachaça recém destiladas

0 200 400 600 800 1000

1,4x103

1,6x103

1,8x103

2,0x103

CE

(pp

b)

Tempo (horas)

Amostra [CE]inicial (µ L-1) [CE]final com luz (µ L-1) Tempo (horas)

Coluna 1,42 x 103 2,40 x 103 500

2200

2400

2600

Carbamato de Etila (SEM LUZ) Carbamato de Etila (COM LUZ)

Car

bam

ato

de e

tila

(µg

L-1)

Carbamato de Etila em amostra coletada in loco: Com luz e Sem luz

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

1400

1600

1800

2000

Car

bam

ato

de e

tila

(µg

L

Tempo (horas)

Para esta amostra/produtor a estabilização ocorreu em aproximadamente 350 horas.

400

450

500

Coluna Alambique

Car

bam

ato

de E

tila

(µg

/ 100

mL

A.A

.)

Carbamato de Etila em amostra coletada in loco

Coluna e Alambique (µg / 100 mL A.A.) a temperatura ambiente.

0 200 400 600 800 100050

100

150

200

250

300

350

Car

bam

ato

de E

tila

(µg

/ 100

mL

A.A

.)

Tempo (horas)

80

90

100

110

15 *C 25 *C 35 *C

Car

bam

ato

de e

tila

(µg

L-1)

Carbamato de Etila em amostra coletada in loco

Temperaturas: 15oC, 25oC e 35oC.

0 50 100 150 200 250

30

40

50

60

70

80

Car

bam

ato

de e

tila

(µg

L

Tempo (horas)

Vinhos:

Precursores de Carbamato de Etila

Uréia

Citrulina

N-carbamil Fosfatos

pH Temperatura

Luz Tempo de estocagem

Bebidas destiladas (uísque, saquê e destilados de fruta com caroço ):

Glicosídeos Cianogênicos

Cianeto

Temperatura Luz Cobre

Ferro Concentração etanol

EUROPA. European Food Safety Authority, The EFSA Journal, 2007, 551, 1-44.ZIMMERLI, B.; SCHLATTER, J. Muttation Research 1991, 259, 325.

Formação de carbamato de etila em bebidas

Industrialmente: C2H5COC2H5 + NH3 → C2H5OCONH2 + C2H5COOH

Atividade microbiana: NH2CONH2 + C2H5OH → C2H5OCONH2 + NH3

Durante a destilação:

2 CuII + 4 CN- → 2 Cu(CN)2

2 Cu(CN)2 → 2 CuCN + C2N2

C2N2 + 2 OH- → NCO- + CN- + H2O

NCO- + EtOH + H+ → EtOCONH2

ARESTA, M.; BOSCOLO, M.; FRACO, D. W. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2001, 49, 2819.

Glicosídeos cianogênicos

Dhurrin Amygdalin LinamarinDhurrin Amygdalin Linamarin

Prunasin Lotaustralin Taxiphyllin

500

600

700 1720 ppb 636 ppb 424 ppb

Car

bam

ato

de e

tila

(µg

L-1)

Carbamato de Etila: Composto X adicionado nas concentrações de

424 µ L-1, 636 µ L-1 e 1720 µ L-1, em soluções modelo a 25oC e 48o GL.

0 100 200 300 400 500

100

200

300

400

Car

bam

ato

de e

tila

(µg

L

Tempo (minutos)

Concentração final CE ≈ 1/3 do composto X adicionado

Agradecimentos

Alunas do laboratório

Laboratório para o Desenvolvimento da Química da Aguardente (LDQA)

douglas@iqsc.usp.br