Desenvolvimento de métodos para a determinação de flúor, cloro e bromo em amostras de carvão e tecido biológico por espectrometria de absorção molecular utilizando análise direta de amostras sólidas e investigação de novas espécies de arsenolipídeos em óleo de peixe

Abstract

Este trabalho descreve, na primeira parte, o desenvolvimento de três metodologias analíticas que fazem a determinação de flúor, cloro e bromo a partir de diferentes moléculas diatômicas, tais como CaF, SrCl e CaBr, respectivamente, formadas em forno de grafite (GF) e quantificadas por espectrometria de absorção molecular de alta resolução com fonte contínua (HR-CS MAS). A primeira metodologia descreve a determinação de flúor em amostras de carvão utilizando análise direta de amostras sólidas (SS). A segunda metodologia descreve, pela primeira vez, o emprego da molécula SrCl na determinação de cloro em amostras biológicas utilizando SS. O espectro de absorção da molécula SrCl foi definido experimentalmente a partir de cálculos teóricos utilizando teoria do funcional da densidade dependente do tempo (TD-DFT) e encontrado experimentalmente em 635,862 nm, enquanto que zircônio e paládio foram avaliados como modificadores químicos permanentes. Por fim, a terceira metodologia demonstra a determinação de bromo em amostras de carvão utilizando SS. Este trabalho aborda uma nova estratégia para a determinação de bromo utilizando o reagente formador damolécula sem contato com a amostra. A exatidão de cada método foi avaliada utilizando diferentes materiais de referências certificados e, no caso de cloro e bromo, as concentrações encontradas pelos métodos propostos foram ainda comparadas com a técnica de espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado e vaporização eletrotérmica (ETV-ICP-MS), mostrando boa concordância (test t-student, 95% de confiança) entre as duas técnicas de comparação e entre os resultados encontrados para os materiais de referência certificados. Além da efetiva contribuição para a determinação de cloro, também é importante destacar que estes trabalhos estão entre os poucos que utilizam SS como forma de introdução de amostra podendo ainda utilizar soluções padrão para o preparo das curvas de calibração para a determinação de halogênios.A segunda parte do presente trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia para a determinação de arsênio total em amostras de óleo de peixe utilizando espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua e forno de grafite(HR-CS GF AAS) e injeção direta da amostra diluída apenas com 1-propanol. Para isto, foi avaliada uma estratégia que fez uso da combinação de rutênio como modificador permanente e paládio adicionado em solução sobre a amostra a fim de encontrar um comportamento similar para as espécies orgânicas e inorgânicas presentes na matriz lipídica. A segunda parte compreende ainda a extração, isolamento e identificação de novas espécies de arsenolipídeos (AsLip), classe esta que inclui os ácidos graxos contendo arsênio (AsFA) e hidrocarbonetos contendo arsênio (AsHC) provenientes de amostras de óleo de peixe. As espécies de arsênio foram inicialmente extraídas utilizando um material poroso de argilominerais (bentonita) com posterior extração sequencial utilizando diferentes solventes orgânicos, seguida de purificação a partir de separação em coluna de fase normal preenchida com sílica gel. As diferentes frações resultantes da etapa de purificação foram então submetidas a etapas de separação, determinação e identificação de AsFA e AsHC utilizando as técnicas de cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado combinadas online com espectrometria de massa com ionização por eletrospray (RP-HPLC-ICP-MS/ESI-MS). Com o uso da bentonita como material adsorvente e a estratégia de purificação a partir de cromatografia em coluna de fase normal foi possível a identificação de cinco novas espécies de arsênio, sendo três espécies de AsFA de cadeia média (As-MCFA) e duas espécies de AsFA de cadeia longa (As-LCFA). A presença de As-MCFA nos extratos purificados levou à constatação da presença de espécies de arsênio conjugadas a estruturas de alta massa molecular, tais como triglicerídeos, pois, geralmente, espécies de baixa massa molecular tais como MCFA não ocorrem como ácidos graxos livres. Esta constatação pode ser suportada a partir da análise dos extratos de metanol que não passaram por nenhuma etapa de purificação e não apresentaram sinais analíticos das respectivas espécies de As-MCFA.

Abstract : This work describes, in its first section, the development of three analytical methodologies, which demonstrate the determination of fluorine, chlorine and bromine from of different diatomic molecules such as CaF, SrCl e CaBr, respectively, formed in graphite furnace (GF) and quantified by high-resolution continuum source molecular absorption spectrometry (HR-CS MAS) and direct solid sampling analysis (SS). The first methodology shows the determination of fluorine in coal samples using SS. The second one describes, at the first time, the use of the SrCl molecule in the determination of chlorine in biological samples using SS. The SrCl molecular spectrum was estimated preliminary using time-dependent density functional theory (TD-DFT) calculations and found experimentally in the vicinity of the most sensitive line at 635.862 nm, while zirconium and palladium were evaluated as permanent chemical modifier. Finally, the third methodology shows the determination of bromine in coal samples employing SS. This work exhibits a new strategy for determination of bromine using the molecule-forming reagent separated from the sample in order to eliminate any interference. The accuracy of each method was evaluated using certified reference materials, and in the chlorine and bromine cases, the concentrations found with the proposed methodologies were compared to those obtained by electrothermal vaporization-inductively coupled plasma mass spectrometry (ETV-ICP-MS) showing good agreement (confidence level of 95%) between the both techniques and the certified values. Besides of the effective contribution for the direct determination of chlorine, it is necessary highlight in the fact that these works are among the few methodologies which use SS as a sample introduction approach and could use aqueous standers for calibration for the determination of halogens.The second section consists of the development of a new method for the determination of total arsenic in fish oil samples using high-resolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry (HR-CS GF AAS) and direct analysis. The method does not use any sample pretreatment, besides dilution with 1-propanol, in order to decrease the oil viscosity. In this way, a strategy that made useof the combination of ruthenium as permanent modifier and palladium in solution added over the sample has been evaluated in order to find a similar behavior among the organic and inorganic arsenic species from the lipid matrix. The second part further comprises the extraction, isolation and identification of five new arsenolipids (AsLip), which include the arsenic containing fatty acids (AsFA) and arsenic containing hydrocarbons (AsHC) contained in the fish oil samples. The arsenic species were extracted initially using an adsorbent of high porosity of clay minerals (bentonite) with posterior extraction using different organic solvents, followed by a clean-up step using normal phase chromatography. The fractions from the clean-up stage were submitted to separation, determination and identification of AsFA and AsHC by reverse phase high-performance liquid chromatography coupled online to inductively coupled plasma mass spectrometry simultaneously to electrospray ionization mass spectrometry (RP-HPLC-ICP-MS/ESI-MS). Using the bentonite as adsorbent material and the clean-up approach from normal phase chromatography was possible the identification of five new arsenic species, among them, three AsFA of medium chain (As-MCFA) and two species of AsFA of long chain (As-LCFA). The presence of As-MCFA in the clean-up extracts allowed the speculation of arsenic species conjugated to organic structures of high molecular mass, such as triglycerides, since species of low molecular mass such as MCFA usually occur not as free fatty acids. This finding could be supported from the analysis of methanol extracts which have not been submitted to any clean-up procedure and showed no analytical signal of the respective species of As-MCFA.