Extração de pesticidas em amostras de tomate pelas técnicas: extração sólido-líquido e purificação em baixa temperatura (ESL-PBT) e dispersão da matriz em fase sólida (DMFS) para análise por cromatografia gasosa

Abstract

Procurou-se neste trabalho otimizar e validar a técnica de extração sólido líquido e purificação a baixa temperatura (ESL-PBT) e otimizar a técnica dispersão de matriz em fase sólida dos pesticidas: clorpirifós, λ-cialotrina, cipermetrina e deltametrina em amostras de tomate. A composição da mistura extratora utilizada na ESL-PBT foi otimizada realizando um planejamento experimental de misturas de três componentes, com o objetivo de avaliar a taxa de recuperação dos princípios ativos a partir das modificações da polaridade da mistura extratora. Essas misturas de solventes, em fase única, foram adicionadas às amostras de tomate previamente fortificadas, homogeneizadas e deixadas no freezer por 12 horas. Depois de separadas as fases pelo congelamento da fase aquosa, os líquidos sobrenadante foram separados e submetidos à análise cromatográfica. Foi avaliado também o clean up dos extratos utilizando os adsorventes florisil, sílica, C-18 e carvão ativado. A quantificação dos pesticidas foi feita em cromatógrafo a gás com detector por captura de elétrons, usando como padrão interno a bifentrina. A mistura extratora, acetonitrila (80%), acetato de etila (15%) e água (5%), proporcionou a melhor taxa de recuperação para todos os pesticidas (acima de 80%), e a análise da superfície de resposta indicou que a extração dos pesticidas é favorecida pela adição de acetato de etila, principalmente para os piretróides cipermetrina e deltametrina. Estes pesticidas também são os que apresentaram maior efeito de matriz na análise cromatográfica. Quando foram preparadas as soluções padrões no extrato da matriz (branco), a taxa de recuperação de todos os pesticidas diminuiu para cerca de 70%. As otimizações univariadas mostraram: que a homogeneização da amostra de tomate com a mistura extratora deve ser realizada em banho ultra-sônico por 1 minuto; que o aumento da força iônica do meio não interfere na extração dos pesticidas e que o clean up dos extratos remove significativamente os pigmentos quando 10 mg de carvão ativo são adicionados à mistura extratora, obtendo uma taxa de recuperação dos piretróides acima de 70%. Entretanto, esta etapa de clean up é desfavorável para o clorpirifós. A técnica otimizada foi validada, determinando as principais figuras de mérito, tais como: seletividade, limites de detecção e de quantificação, linearidade, precisão e exatidão. Os resultados indicam que o método de ESL-PBT é eficiente para a extração dos quatro pesticidas em amostras de tomate, possibilitando a determinação destes compostos em níveis menores que os limites máximos de resíduos estabelecidos pela ANVISA. Na técnica dispersão da matriz em fase sólida (DMFS) pequena quantidade de amostra de tomate foi triturada com um adsorvente, sendo a mistura transferida para uma coluna e eluída com um solvente apropriado. Foram avaliados os adsorventes C-8, C-18, florisil e sílica como dispersantes da amostra, e o acetato de etila e a mistura hexano: acetona (9:1) como os eluentes. O florisil combinado com o acetato de etila proporcionou as melhores porcentagens de extração e pureza satisfatória dos extratos. Assim, foi executado um planejamento fatorial 23 para avaliar quantitativamente o efeito de três fatores: proporção de adsorvente / amostra (1:1 e 2:1), co-coluna (sem e com co-coluna) e banho ultra-sônico (sem e com banho ultra-sônico) na porcentagem de extração dos pesticidas. Pelos resultados, a presença da cocoluna apresentou um efeito negativo na extração do clorpirifós, embora qualitativamente proporcionasse extratos mais limpos. A utilização do banho ultra-sônico aumentou significativamente a extração dos pesticidas clorpirifós, λ-cialotrina e cipermetrina. Observou-se efeito de interação apenas entre os fatores proporção de adsorvente: amostra e auxílio do banho ultra-sônico, em que a porcentagem de extração do clorpirifós e cipermetrina aumentou significativamente em 6,62% e 8,08%, respectivamente. Comparando-se as técnicas de extração ESL-PBT e DMFS, ambas apresentaram taxa de recuperação semelhante para os pesticidas, exceto para o clorpirifós em que a ESL-PBT apresentou resultado mais satisfatório. Além disso, os extratos obtidos na ESL-PBT são menos susceptíveis à presença de interferentes e a técnica apresenta menor custo.

The objective of this work was to optimize and validate the liquid solid extraction and low-temperature purification (LSE-LTP) methods and optimize the matrix solid-phase dispersion (MSPD) method for the extraction of the pesticides Chlorpyrifos, λ-cyhalothrin, cypermethrin and deltamethrin in tomato samples. The composition of the extractive mixture used in LSE-LTP was optimized by carrying out an experimental planning of three-component mixtures to evaluate the recovery rate for the active principles starting from the changes in the polarity of the extractive mixture. These one-phase solvent mixtures were added to the tomato samples, homogenized and left in a freezer by 12 hours. After separating the phases by freezing the aqueous phase, the supernatant liquid was removed and chromatographically analyzed. The cleanup of these extracts was also evaluated using the adsorbents Florisil, silica, C-18 and activated charcoal. Pesticide quantification was carried out in a gas chromatograph with electron capture detector, using bifentrin as internal standard. The extractive mixture, acetonitrile (80%), ethyl acetate (15%) and water (5%), provided the highest recovery rate for all the pesticides (above 80%), and the surface response analysis indicated that pesticide extraction is improved by the addition of ethyl acetate, particularly for the pyrethroids cypermethrin and deltamethrin. These pesticides have also shown larger matrix effect on the chromatographic analysis. When the standard solutions were prepared in blank matrix extract, the recovery rate of all the pesticides decreased in approximately 70%. The univariate optimizations showed that the homogenization of the tomato sample with the extractive mixture should be performed in ultrasonic bath for 1 minute; that the increase of the medium ionic force does not interfere in pesticide extraction; and that extract cleaning up significantly removes pigments when 10 mg of active charcoal is added to the extractive mixture, obtaining pyrethroid recovery rate above 70%. However, this cleanup stage was unsuitable for Chlorpyrifos. The optimized technique was validated by determining the main parameters such as selectivity, limits of detection, quantification, linearity, precision and accuracy. The results indicate that the LSE-LTP method is efficient for extracting the four pesticides in tomato samples, allowing the determination of these compounds at levels lower than the established as maximum residue limits by ANVISA. In the matrix solid phase dispersion technique, a small amount of tomato sample was crushed with an adsorbent, then the mixture was transferred to a column and eluted with appropriate solvent. The adsorbents C-8, C-18, Florisil and silica were evaluated as dispersants of the sample, and ethyl acetate and the mixture hexane:acetone (9:1) as eluents. Florisil in combination with ethyl acetate gave the best percentages of extraction and satisfactory extract purity. Thus, a 23 factorial arrangement was carried out to evaluate quantitatively the effect of three factors: adsorbent proportion/sample (1:1 and 2:1), co-column (with and without co-column) and ultrasonic bath (with and without ultrasonic bath) on the percentage of pesticide extraction. The use of co-column caused a negative effect on Chlorpyrifos extraction, although it provided qualitatively much cleaner chromatograms. Ultrasonic bath increased significantly the extraction of the pesticides Chlorpyrifos, λ-cyhalothrin, and cypermethrin, not interfering in the extraction of deltamethrin. There was interaction effect only between the factors adsorbent proportion: sample and ultrasonic bath, with the percentage of extraction of Chlorpyrifos and cypermethrin increasing significantly by 6.62% and 8.08% respectively. The comparison between the LSE-LTP and MSPD techniques showed that both presented similar recovery rate for the pesticides, except for the Chlorpyrifos that had better result with LSE-LTP. In addition, the extracts obtained by LSE-LTP are less susceptible to the presence of interferents and it is a less costly technique.