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Fernandes A. P., Tavares L. A., Ferreira A. G., Ferreira M. M. C., Nóbrega J. A., "Aplicação de análise exploratória em dados de ICP OES e RMN para alimentos produzidos organicamente e convencionalmente" ["Application of exploratory analysis to ICP OES and NMR data for organically and conventionally produced food"].  Águas de Lindóia, SP, 19-22/05/2006: 29a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - Química e Energia: Transforma a vida e preserva o ambiente [29th Annual Meeting of the Brazilian Chemical Society - Chemistry and Energy: Changing Life and Preserving Environment], CDROM online, (2006) T0947-1. Poster QA-123.



Português

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

Aplicação de Análise Exploratória em dados de ICP OES e RMN para alimentos produzidos organicamente e convencionalmente

Andréa P. Fernandes1* (PG), Leila A. Tavares1 (PQ), Antonio G. Ferreira1 (PQ), Márcia M. C. Ferreira2 (PQ), Joaquím A. Nóbrega1 (PG), deapfernandes@yahoo.com.br

1.    Grupo de Análise Instrumental Aplicada (GAIA), Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, São
      Carlos, SP.
2.    Instituto de Química - Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP.

Palavras Chave: Quimiometria, Alimentos, ICP OES, RMN.

Introdução
   O arroz e o café estão entre os produtos mais consumidos pela população mundial. Os alimentos produzidos organicamente tiveram um crescimento considerável, sendo interessante avaliar se há diferenças químicas em relação ao produzido convencionalmente. A determinação dos principais constituintes inorgânicos por ICP OES, com prévia digestão assistida por radiação microondas e análise de compostos por RMN possibilitarão um avaliação preliminar de similaridades e distinções entre as composições químicas desses. Pretende-se assim classificar quimiometricamente os diferentes tipos de arroz e café verde em relação ao modo de produção (orgânica e convencionalmente).

Resultados e Discussão
   As amostras de arroz de diversos tipos (integral, parboilizado, polido e cateto) e de café verde (100% Arábica) de diferentes produtores foram digeridas empregando digestão assistida por radiação microondas (ETHOS 1600, Milestone) usando solução de HNO3 2,0 mol L-1. Na determinação de Al, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Rb, S, Si, Sn, Sr e Zn utilizou-se um ICP OES com configuração axial (Vista AX, Varian). Um equipamento de ressonância magnética nuclear Bruker (9,4 Tesla) com uma sonda BBI de 5 mm a 298 K foi empregado para obtenção dos espectros das amostras de café. A matriz de dados autoescalados utilizada na análise de componentes principais1 para as amostras de arroz é composta de 18 amostras em duplicata e 15 variáveis. A análise HCA aplicada nesse conjunto de dados demonstrou clara separação entre os produzidos organicamente ou convencionalmente. A análise por PCA forneceu tendências e características similares à HCA, indicando que as variáveis utilizadas possibilitaram diferenciação entre os dois modos de produção. Alumínio, Rb, Sn e Fe são responsáveis pela separação entre o arroz produzido organicamente e convencionalmente (Figura 1).
 
 
 
 
 
 

Figura 1. Gráfico de PC2 versus PC3, (a) scores e (b) loadings para amostras de arroz. Legenda: (*) organicamente produzido, (*) convencionalmente produzido.

   A análise de componentes principais, tanto para os dados de RMN quanto para os de ICP-OES para as amostras de café verde, foi feita utilizando-se várias formas de pré-processamentos e transformações matemáticas, mas nenhuma delas teve sucesso na discriminação entre os cafés orgânicos e os convencionais. A explicação pode ser devido ao fato desses dois tipos de cafés apresentarem composições químicas similares.

Conclusões
   Foi possível o agrupamento do arroz por tipo de produção. As variáveis mais discriminatórias foram Al, Rb, Sn e Fe, sendo esses os principais elementos responsáveis pela discriminação entre produção orgânica e convencional. Não foi possível o agrupamento dos grãos de café verde por tipo de produção indicando que os dois grupos de amostras possuem características químicas semelhantes.

Agradecimentos
   Os autores agradecem a Capes, CNPq e Fapesp pelo apoio financeiro.
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1K. R. Beebe, R. J. Pell, and M. B. Seasholtz, Chemometrics: a Practical Guide (John Wiley and Sons, New York, 1998).
 
 

25a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ


English

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

Application of Exploratory Analysis to ICP OES and NMR Data for Organically and Conventionally Produced food

Andréa P. Fernandes1* (PG), Leila A. Tavares1 (PQ), Antonio G. Ferreira1 (PQ), Márcia M. C. Ferreira2 (PQ), Joaquím A. Nóbrega1 (PG), deapfernandes@yahoo.com.br

1.    Grupo de Análise Instrumental Aplicada (GAIA), Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, São
      Carlos, SP.
2.    Instituto de Química - Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP.

Key Words: Chemometrics, Food, ICP OES, NMR.

Introduction
   Rice and coffee are among the most consumed products worlwide. Organically produced foods have been increased considerable, what makes them interesting to compare with conventially produced foods. Determination of inorganic constituents by ICP OES, preceeded by digestion via microwave radiation, and NMR analysis of the compounds will provide a preliminar evaluation of the existing similarities and differences between the chemical compounds. The further intension is to classify different types of rice and green coffee chemometrically, related to the way of their production (organic and conventional).

Results and Discussion
   The rice samples of diverse types (integral, parboiled, polished and brown) and of green coffee (10% Arabic) from different producers wree digested by microwave radiation (ETHOS 1600, Milestone) using HNO3 solution 2.0 mol L-1. ICP OES with axial configuration (Vista AX, Varian). A nuclear magnetic resonance instrument Bruker (9.4 Tesla) with BBI 5mm probe at 298 K was used to obtain the spectra of the coffee samples. The matrix with autoscaled data was treated by principal component analysis for the 18 rice samples in duplicates and 15 variables. HCA analysis applied to this data set showed clear separation between organically and conventionally produced samples. PCA analysis exhibited trends similar to those in HCA, indicating that the used variables provide differentiation between the two ways of food production. Aluminum, Rb, Sn and Fe are responsible for the separation of organically produced rice from that produced in conventional way (Figure 1).
 
 
 
 
 
 

Figure 1. PC2 versus PC3 plot; (a) scores and (b) loadings for the rice samples. Legend: (*) organically produced, (*) conventionally produced.

   Principal component analysis for NMR and ICP-OES data for green coffee samples was performed using various preprocessing forms and mathematical transformations. Hovewer, none of them were useful in discrimination of organic from conventional coffees. A possible explication for this is that the two coffee types have similar chemical compositions.

Conclusions
   It was possible to group rice samples according to production types. The most important discriminatory variables were Al, Rb, Sn and Fe, being responsible for discrimination between organic and conventional production. It was not possible to group green coffee samples with respect to the production types, indicating similar chemical composition of the two groups of samples.

Acknowledgements
   The authors acknowledge Capes, CNPq and Fapesp for financial support.
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1K. R. Beebe, R. J. Pell, and M. B. Seasholtz, Chemometrics: a Practical Guide (John Wiley and Sons, New York, 1998).
 
 

25a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ