Desenvolvimento de métodos analíticos verdes para determinação de compostos fenólicos em vinhos e sucos de uva por extração dispersiva em ponteira e cromatografia líquida

Abstract

Os compostos fenólicos não apenas contribuem para as características sensoriais de vinhos e sucos de uva, mas também, quando incorporados regularmente na dieta, desempenham um papel fundamental na promoção da saúde e bem-estar. Nesse contexto, a busca por métodos analíticos alinhados com os princípios de preparo de amostra verde ganha relevância para determinar a composição fenólica dessas bebidas. Este estudo teve como objetivos desenvolver metodologias analíticas simplificadas e eficientes, minimizando o consumo de solventes, para determinação de compostos fenólicos em vinhos e sucos de uva, fazendo uso da técnica de extração dispersiva em ponteira (DPX) com estireno divinil benzeno como fase extratora, e quantificado por cromatografia líquida de alta eficiência. A otimização dos parâmetros de extração, como volume e pH da amostra, efeito salting-out, tempo e ciclos de extração e dessorção, e solvente de dessorção foi realizada por meio de abordagens univariadas e multivariadas, o que permitiu reduzir experimentos e identificar relações estatisticamente significativas entre os parâmetros avaliados. Os parâmetros analíticos foram determinados de acordo a Association of Official Analytical Chemists (AOAC). Além disso, para cada método desenvolvido, foi avaliado o caráter \"verde\" dos procedimentos analíticos e da etapa de preparo de amostra por meio de métricas analíticas, incluindo GAPI, AGREE e AGREEprep. O primeiro método proposto permitiu a determinação de doze compostos fenólicos em vinhos, abrangendo ácidos fenólicos e flavonoides, com identificação e quantificação via LC-MS/MS. Os resultados foram satisfatórios, com coeficientes de correlação superiores ou iguais a 0,9877, precisão abaixo de 20%, e recuperação variando de 87% a 114%. A aplicação do método em vinho tinto revelou a presença de compostos fenólicos majoritários, incluindo (-)-epicatequina (23,5 mg L-1), (+)-catequina (19,2 mg L -1) e miricetina (14,6 mg L-1). O segundo método proposto visou à determinação de onze compostos fenólicos em sucos de uva, abrangendo ácidos fenólicos e flavonoides, com identificação e quantificação por HPLC/DAD. O método apresentou coeficientes de correlação superiores ou iguais a 0,9809, precisão abaixo de 20%, e recuperações variando de 80% a 120%. Notavelmente, o método mostrou ausência de efeito matriz. A aplicação do método em três amostras de suco de uva revelou a presença de ácido clorogênico (70,8-120,7 mg L-1) e ácido gálico (69,6-96,1 mg L-1) como os principais compostos. Ambos os métodos desenvolvidos demonstraram desempenho analítico adequado, aplicabilidade prática e excelente caráter verde. Esses resultados ressaltam a importância de um equilíbrio entre a qualidade analítica, avanços tecnológicos e responsabilidade ambiental na análise de compostos fenólicos em vinhos e sucos de uva. Além disso, os resultados elucidam o potencial de aplicação da DPX em análise de compostos fenólicos para trabalhos futuros com diferentes bebidas. Por fim, este projeto foi desenvolvido em consonância com alguns dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) estabelecidos pela Organização das Nações Unidas (ONU). Por exemplo, o nono objetivo, que instiga a pesquisa e desenvolvimento de tecnologias inovadoras para promover a sustentabilidade, e o décimo segundo objetivo, que advoga por práticas de redução de energia e adoção de tecnologias de baixo impacto ambiental.

Abstract: Phenolic compounds not only contribute to the sensory characteristics of wines and grape juices, but also, when incorporated regularly into the diet, play a fundamental role in promoting health and well-being. In this context, the search for analytical methods aligned with the principles of green sample preparation gains relevance to determine the phenolic composition of these beverages. This study aimed to develop simplified and efficient analytical methodologies, minimizing the consumption of solvents, for determining phenolic compounds in wines and grape juices, using the dispersive pipette extraction (DPX) with divinyl benzene styrene as the extractor phase, and quantified by high-performance liquid chromatography. The optimization of extraction parameters, such as sample volume and pH, salting-out effect, extraction and desorption time and cycles, and desorption solvent was carried out through univariate and multivariate approaches, which allowed to reduce experiments and to identify of statistically significant relationship differences between the evaluated parameters. The analytical parameters were determined by the Association of Official Analytical Chemists (AOAC). Furthermore, for each method developed, the \"green\" nature of the analytical procedures and the sample preparation stage was evaluated using analytical metrics, including GAPI, AGREE, and AGREEprep. The first proposed method allowed the determination of twelve phenolic compounds in wines, covering phenolic acids and flavonoids, with identification and quantification via LC-MS/MS. The results were satisfactory, with correlation coefficients greater than or equal to 0.9877, precision below 20%, and recovery ranging from 87% to 114%. Application of the method in red wine revealed the presence of major phenolic compounds, including (-)-epicatechin (23.5 mg L-1), (+)- catechin (19.2 mg L-1) and myricetin (14.6 mg L-1). The second proposed method aimed to determine eleven phenolic compounds in grape juices, covering phenolic acids and flavonoids, with identification and quantification by HPLC/DAD. The method presented correlation coefficients greater than or equal to 0.9809, precision below 20%, and recoveries ranging from 80% to 120%. Notably, the method showed no matrix effect. Application of the method to three samples of grape juice revealed the presence of chlorogenic acid (70.8-120.7 mg L-1) and gallic acid (69.6-96.1 mg L-1) as the main compounds. Both developed methods demonstrated adequate analytical performance, practical applicability, and excellent green character. These results highlight the importance of a balance between analytical quality, technological advances, and environmental responsibility in the analysis of phenolic compounds in wines and grape juices. Furthermore, the results elucidate the potential application of DPX in the analysis of phenolic compounds for future work with different beverages. Finally, this project was developed in line with some of the Sustainable Development Goals (SDGs) established by the United Nations (UN). For example, the ninth objective instigates research and development of innovative technologies to promote sustainability and the twelfth objective advocates for energy reduction practices and the adoption of low environmental impact technologies.