E POR ESPECTROMETRIA DE MASSAS Revisão - .sido detectados até na região Antártica.4 Análises

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Text of E POR ESPECTROMETRIA DE MASSAS Revisão - .sido detectados até na região Antártica.4 Análises

  • Quim. Nova, Vol. 34, No. 9, 1604-1617, 2011

    Rev

    iso

    *e-mail: rzanella@base.ufsm.br

    PRINCIPAIS TCNICAS DE PREPARO DE AMOSTRA PARA A DETERMINAO DE RESDUOS DE AGROTXICOS EM GUA POR CROMATOGRAFIA LQUIDA COM DETECO POR ARRANJO DE DIODOS E POR ESPECTROMETRIA DE MASSAS

    Sergiane Souza Caldas, Fbio Ferreira Gonalves e Ednei Gilberto PrimelEscola de Qumica e Alimentos, Universidade Federal do Rio Grande, Av. Itlia, km 8, s/n, 96201-900 Rio Grande RS, BrasilOsmar Damian Prestes, Manoel Leonardo Martins e Renato Zanella*Departamento de Qumica, Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, Campus da UFSM, 97105-900 Santa Maria RS, Brasil

    Recebido em 21/2/11; aceito em 20/6/11; publicado na web em 9/8/11

    MODERN TECHNIQUES OF SAMPLE PREPARATION FOR PESTICIDE RESIDUES DETERMINATION IN WATER BY LIQUID CHROMATOGRAPHY WITH DETECTION BY DIODE ARRAY AND MASS SPECTROMETRY. The determination of pesticide residues in water samples by Liquid Chromatography require sample preparation for extraction and enrichment of the analytes with the minimization of interferences to achieve adequate detection limits. The Solid Phase Extraction (SPE), Solid Phase Microextraction (SPME), Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) and Dispersive Liquid-Liquid Microextraction (DLLME) techniques have been widely used for extraction of pesticides in water. In this review, the principles of these sample preparation techniques associated with the analysis by Liquid Chromatography with Diode Array Detection (LC-DAD) or Mass Spectrometry (LC-MS) are described and an overview of several applications were presented and discussed.

    Keywords: extraction; pesticides; water.

    INTRODUO

    Uma grande diversidade de compostos qumicos utilizada na agricultura com o objetivo de aumentar a produtividade e melhorar a qualidade dos produtos. Os primeiros compostos utilizados como agrotxicos eram substncias txicas de origem natural, tais como o piretro e a nicotina, alm de espcies inorgnicas contendo mercrio, enxofre ou cobre.1 Entre os mais usados atualmente existem diversas classes como, por exemplo, os organofosforados e organoclorados, compreendendo uma grande variedade de substncias qumicas com diferentes grupos funcionais e, consequentemente, com diferentes modos de ao, biotransformao e eliminao.2 Os agrotxicos geralmente so txicos e causam problemas de poluio ambiental e de sade.3

    Uma parcela considervel do total aplicado para fins agrcolas atinge rios, lagos, aquferos e oceanos por meio do transporte por correntes atmosfricas, eliminao incorreta de restos de formulaes, limpeza de acessrios e recipientes empregados na aplicao desses produtos e tambm pelo carreamento do material aplicado no solo pela ao erosiva da chuva. Devido aos mecanismos de transporte caractersticos dos meios aquticos, alguns desses compostos tm sido detectados at na regio Antrtica.4

    Anlises de resduos de agrotxicos em gua so difceis de serem executadas, uma vez que esses compostos possuem diferentes pro-priedades fsico-qumicas e ocorrem em concentraes extremamente baixas na presena de altas concentraes de compostos interferentes.3

    De acordo com Biziuk e Przyjazny,5 os passos envolvidos na anlise de agrotxicos so: amostragem, pr-tratamento das amostras, medida e tratamento dos dados. A determinao de resduos de agrotxicos, nas mais diferentes matrizes, tradicionalmente realizada utilizando-se

    tcnicas cromatogrficas, em funo de sua capacidade de separao, identificao e quantificao dos compostos atravs de detectores apropriados.2

    A determinao de agrotxicos em gua geralmente requer um pr-tratamento da amostra,6 pois caso as interferncias no sejam removidas podero afetar a identificao e a quantificao.7 O pr-tratamento inclui o isolamento e a pr-concentrao dos analitos.

    Mtodos tradicionais de preparo da amostra, tal como a extrao lquido-lquido (LLE - Liquid-Liquid Extraction), requerem grandes volumes de solventes orgnicos, apresentam custo elevado, so de difcil automao e trabalhosos.8 Nesse sentido, novas tcnicas que consomem menos tempo so efetivas e requerem uma menor quantidade de solventes vm sendo desenvolvidas e aplicadas para extrao de agrotxicos em amostras aquosas. Dentre estas tcnicas, destacam-se a extrao em fase slida (SPE - Solid Phase Extraction), a microextrao em fase slida (SPME - Solid Phase Microextrac-tion), a extrao sortiva em barra magntica (SBSE - Stir Bar Sorptive Extraction) e a microextrao lquido-lquido dispersiva (DLLME - Dispersive Liquid-Liquid Microextraction).

    Na SPE, introduzida em meados de 1970,7 os analitos contidos na matriz aquosa so retidos aps passarem por um cartucho contendo sorvente e, posteriormente, um solvente orgnico utilizado para eluir os analitos.9 uma tcnica muito empregada para pr-concentrao de agrotxicos. Segundo Pic et al.,10 entre 2003 e 2006, mais de 100 publicaes utilizaram a SPE em anlises de resduos de agrotxicos em matrizes aquosas.

    A SPME foi introduzida por Arthur e Pawliszyn em 199011 como uma tcnica rpida, simples, com boa capacidade de concentrao, sem a necessidade de solvente orgnico e com a convenincia da automao.12 Nessa tcnica, uma fibra de slica fundida coberta com a fase estacionria, geralmente polidimetilsiloxano (PDMS), que exposta na amostra aquosa ou gasosa por um tempo necessrio

  • Principais tcnicas de preparo de amostra para a determinao de resduos 1605Vol. 34, No. 9

    para que o equilbrio seja atingido e depois o analito dessorvido pela fase mvel ou por aquecimento diretamente no injetor do cro-matgrafo a gs.13

    A tcnica SBSE foi introduzida em 1999 por Baltussen et al.14 e se baseia no mesmo princpio da SPME, porm possui um volume de fase extratora entre 25 e 125 L, que 50 a 250 vezes maior que o volume da fibra de SPME, permitindo a melhor capacidade de extrao e, consequentemente, recuperaes maiores.15 A tcnica SBSE baseada na extrao sortiva sobre uma camada polimrica, geralmente de PDMS, que reveste uma barra de agitao magntica. A extrao controlada pelo coeficiente de partio dos analitos entre o revestimento polimrico e a matriz e pela relao entre os volumes do material polimrico e da amostra.16 Estudos recentes correlacionam o coeficiente de partio com o coeficiente de distribuio octanol/gua (Kow).

    17

    A DLLME foi desenvolvida em 2006 por Rezaee et al.18 como um avano das tcnicas de microextrao em fase lquida. O mtodo baseado no sistema ternrio de solventes uma miniaturizao da LLE e usa microlitros de solvente extrator.19

    A tcnica SPE um exemplo de tcnica de preparo de amostra que visa a extrao exaustiva dos analitos, ao passo que a SPME e a SBSE so tcnicas sortivas baseadas no equilbrio entre a matriz da amostra e o revestimento polimrico.15

    Ferramentas analticas para deteco de agrotxicos em amostras ambientais tm sido desenvolvidas significativamente, tornando poss-vel determinar resduos de agrotxicos em nveis de partes por bilho e muitas vezes em partes por trilho. A cromatografia lquida com deteco por arranjo de diodos (LC-DAD - Liquid Chromatography with Diode Array Detection) acoplada espectrometria de massas (LC-MS - Liquid Chromatography with Mass Spectrometry) tem permitido atingir sensibilidade e seletividade adequadas para anlises de resduos de agrotxicos em matrizes ambientais e em alimentos.20

    No que diz respeito s determinaes de agrotxicos em matrizes aquosas, as tcnicas cromatogrficas de separao destacam-se no mbito analtico. Diante disto, a presente reviso teve como objetivos apresentar as principais etapas envolvidas no preparo de amostra por SPE, SPME, SBSE e DLLME, bem como na quantificao por LC-DAD e/ou LC-MS, destacando suas aplicaes na determinao de resduos de agrotxicos em gua.

    EXTRAO EM FASE SLIDA (SPE)

    A SPE foi introduzida no incio dos anos 70 e passou a estar disponvel comercialmente em 1978, na forma de cartuchos descar-tveis.21,22 uma tcnica de separao lquido-slido baseada nos mecanismos de separao da cromatografia lquida de baixa presso e usualmente empregada com o propsito de isolar analitos presentes em uma matriz complexa.7 Para o isolamento e pr-concentrao de agrotxicos a amostra aquosa percolada por um cartucho contendo o sorvente, onde os analitos so retidos para posterior eluio com uma pequena quantidade de solvente orgnico adequado.23,24 Como alter-nativa, discos impregnados com sorventes podem ser empregados.24

    As etapas envolvidas na SPE esto ilustradas na Figura 1. A instrumentao bsica empregada em SPE extremamente simples, podendo, porm, ser sofisticada, dependendo do problema a ser resolvido e do grau de automao desejado.7 As etapas da extrao resumem-se na ativao do sorvente, percolao da amostra/soro dos analitos no sorvente, eliminao dos interferentes da matriz (clean up), eluio dos analitos e posterior concentrao do composto de interesse.25

    A escolha do tipo e quantidade de sorvente, volume de amostra e de solvente para ativao dos cartuchos e para a eluio dos analitos so alguns parmetros que devem ser considerados.25

    Na escolha do sorvente deve-se levar em conta as informaes a respeito dos analitos de interesse, a natureza da matriz e das im-purezas a serem eliminadas.7 Fases slidas como C8, C18, carbono grafitizado, resina trocadora inica e materiais polimricos, tal como estireno divinilbenzeno, comercializados em cartuchos e discos, so os sorventes mais usados em SPE.26 Em anlises ambientais, par-ticularmente no isolamento e pr-concentrao de agrotxicos em guas, o uso de sorventes hidrofbicos no seletivos, como C18 e estireno divinilbenzeno so os mais empregados. Essas fases podem diferenciar e isolar o analito de interesse de compostos interferentes presentes nas amostras, sendo comum a remoo de compostos in-terferentes na matriz antes das anlises cromatogrficas.27

    Segundo Carvalho et al.,28 os sorventes mais usados na SPE para extrao de agrotxicos em