Alcantara G. B., Barsion A., Honda N. K., Ferreira M. M. C., Ferreira A. G., "Predição quimiotaxonômica de amostras de liquens via RMN e 1H e quimiometria - análise de extratos brutos e material intacto" ["Chemotaxonomic prediction of lichen samples by 1H NMR and chemometrics - analysis of raw extracts and intact material"]. 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) T1250-1. Poster PN-189.
Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
Predição Quimiotaxonômica de Amostras de Liquens via RMN de 1H e Quimiometria - Análise de Extratos Brutos e Material Intacto
Glaucia Braz Alcantara*1 (PQ), Andersson Barison1 (PQ), Neli Kika Honda2 (PQ), Márcia M. C. Ferreira3 (PQ), Antonio Gilberto Ferreira1 (PQ).
1Laboratório
de RMN, Departamento de Química - Universidade Federal de São
Carlos, São Carlos/SP. 2Laboratório
de Pesquisa LP2, Departamento de Química - Universidade Federal
de Mato Grosso do Sul, Campo Grande/MS.
3Instituto
de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas/SP. *glaucia@dq.ufscar.br
Palavras Chave: Liquens, RMN, quimiometria
Introdução
A determinação
quimiotaxonômica de liquens é dificultada por sua grande semelhança
morfológica e geralmente a sua caracterização é
feita através de reações de coloração
do talo, cromatografia, microcristalização e espectrometria
de massas.1 Assim, o desenvolvimento de
metodologias mais simples de análise tem sido muito requerida para
a caracterização desses organismos.
Trabalhos recentes
apontam a RMN e a quimiometria como ferramentas potenciais para a análise
de liquens, onde obteve-se a discriminação das famílias,
gêneros e espécies2,3.
No presente
trabalho, é apresentado a classificação de amostras
desconhecidas de liquens, a partir dos extratos acetônicos brutos
e material in natura, analisados por RMN e submetidos ao método
quimiométrico de reconhecimento de padrões KNN (K-th Nearest
Neighbor).
Resultados e Discussão
Onze espécies
padrão de liquens, referentes a seis gêneros e duas famílias,
foram coletados e obtidos os espectros de RMN de 1H
do material intacto, via RMN HR-MAS, e dos respectivos extratos acetônicos,
RMN de líquidos. Após a aquisição dos espectros
dos padrões, os dados foram convertidos em uma matriz, onde as linhas
correspondiam às amostras e as colunas aos deslocamentos químicos,
e por fim, foram construídos os modelos de classificação
por KNN.
Para a predição
quimiotaxonômica, um outro conjunto de amostras, desconhecidas ao
modelo, foi paralelamente analisado po RMN HR-MAS e de líquidos
e avaliadas por KNN.
Os modelos
construídos apresentaram resultados muito interessantes, com predição
correta de 70,8% das amostras intacto e 88,9% dos extratos brutos (Tabela
1). Nos dois casos, somente uma amostra foi predita inteiramente de forma
incorreta.
Visto que todas
as análises de RMN foram efetuadas em triplicata, na análise
por HR-MAS, as amostras P. brevicillatum e P. dilatatum apresentaram
uma replicata com comportamento anômalo, conhecida em quimiometria
como outlier, sendo que essa particularidade deve-se aos problemas
intrínsecos à reprodutibilidade da técnica HR-MAS.
De acordo com
os resultados obtidos, a metodologia desenvolvida mostrou ser simples,
já que os espectros de RMN de 1H
são rapidamente adquiridos, além de não despender
de inconvenientes com o pré-tratamento das amostras.
Tabela 1. Amostras
de liquens empregadas para a predição quimiotaxonômica
por RMN (extratos brutos e material intacto) e quimiometria.
_________________________________________________________________________________________________
Extrato Bruto
Material Intacto
_________________________________________________________________________________________________
C. crypthlorophaea*
H. speciosa*
D. aspera*
D. aspera*
P. brevicillatum*
P. brevicillatumÑ
P. comutaÄ
P. comuta*
P. delicatulum*
P. dilatatumÑ
P. dilatatum*
P. mesotropum*
P. mesotropum*
P. tinctorumÄ
P. tinctorum*
P. daedalea*
P. daedalea*
-
_________________________________________________________________________________________________
*predição
correta; Äpredição
errônea; Ñamostra
com uma replicata predita erroneamente.
Conclusões
A classificação
de liquens empregando-se espectros de RMN de 1H
e quimiometria tem mostrado excelentes resultados. A porcentagem de acerto
na predição de amostras desconhecidas apresenta-se como um
método promissor na caracterização de liquens.
Agradecimentos
FAPESP, CNPq e CAPES
____________________________
1Honda, N. K.;
Vilegas, W. Quím. Nova. 1998, 21(6), 110.
2Alcantara, G.
B.; Barison, A.; Ferreira, A. G.; Honda, N. K.; Ferreira, M. M. C. 28a
RASBQ, 2005.
3Alcantara, G.
B.; Barison, A.; Ferreira, A. G.; Honda, N. K. 27a
RASBQ, 2004.
25a Reunião Anual da Sociedade
Brasileira de Química - SBQ
English
Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
Chemotaxonomic prediction of lichen samples by 1H NMR and chemometrics - analysis of raw extracts and intact material
Glaucia Braz Alcantara*1 (PQ), Andersson Barison1 (PQ), Neli Kika Honda2 (PQ), Márcia M. C. Ferreira3 (PQ), Antonio Gilberto Ferreira1 (PQ).
1Laboratório
de RMN, Departamento de Química - Universidade Federal de São
Carlos, São Carlos/SP. 2Laboratório
de Pesquisa LP2, Departamento de Química - Universidade Federal
de Mato Grosso do Sul, Campo Grande/MS.
3Instituto
de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas/SP. *glaucia@dq.ufscar.br
Key Words: Lichens, NMR, chemometrics
Introduction
Chemotaxonomic
evaluation of lichens is difficult beause of their pronounced morphological
similarity. The evaluation is usually made via stalk coloration, chromatography,
microcrystalization and mass spectrometry.1
Thus, the development of simpler methodologies is welcome in characterization
of these organisms.
Recent works
have shown NMR and chemometrics to be powerful tools in lichens analysis
where these organisms are discriminated into families, genii and families2,3.
In this work,
a classification of unknown lichen samples is presented. Raw extracts in
acetone and material in natura were analyzed by NMR and then by
chemometric method of pattern recognition KNN (K-th Nearest Neighbor).
Results and Discussion
Eleven standar
lichen samples from six genii and two families were collected and the 1H
NMR spectra of intact materials were recorder using RMN HR-MAS. NMR spectra
of liquids were recorded for acetonic extracts. After obtaining the standard
spectra, the data were converted in a matrix with lines corresponding to
the samples and column corresponding to chemical shifts. Finally, KNN models
of classification were constructed.
For chemotaxonomic
prediction, another set of samples which were unknown, was analyzed parallely
by means of RMN HR-MAS and NMR of liquids, and evaluated by KNN.
The obtained
models showed very interesing results, and correctly predicted 70.8% intact
samples and 88.9% raw extracts (Table 1). In both cases, only one sample
was predicted completely wrong.
Having in mind
that all the NMR analyses were made in triplicates, samples of P. brevicillatum
and P. dilatatum when analyzed by HR-MAS, showed one replicate with
anomalous behavior. This is known in chemometrics as outlier, a
consequence of intrinsic problems and reproducibility of the HR-MAS technique.
According to
the obtained results, the methodology developed in this work is simple
because 1H NMR spectra can be obtained
fastly and avoids spending time for pre-treatment of samples.
Table 1. Lichen samples
used in chemotaxonomic prediction using NMR (raw extracts and intact material)
and chemometrics.
_________________________________________________________________________________________________
Raw extract
Intact Material
_________________________________________________________________________________________________
C. crypthlorophaea*
H. speciosa*
D. aspera*
D. aspera*
P. brevicillatum*
P. brevicillatumÑ
P. comutaÄ
P. comuta*
P. delicatulum*
P. dilatatumÑ
P. dilatatum*
P. mesotropum*
P. mesotropum*
P. tinctorumÄ
P. tinctorum*
P. daedalea*
P. daedalea*
-
_________________________________________________________________________________________________
*correct prediction; Äwrong
prediction; Ñsample
with a wrongly predicted replicate.
Conclusions
The classification
of lichens using 1H NMR spectra and chemometrics
has shown excellent results. The percentage of true predictions for unknown
samples is a promissing method for characterization of lichens.
Acknowledgements
FAPESP, CNPq and CAPES
____________________________
1Honda, N. K.;
Vilegas, W. Quím. Nova. 1998, 21(6), 110.
2Alcantara, G.
B.; Barison, A.; Ferreira, A. G.; Honda, N. K.; Ferreira, M. M. C. 28a
RASBQ, 2005.
3Alcantara, G.
B.; Barison, A.; Ferreira, A. G.; Honda, N. K. 27a
RASBQ, 2004.
25a Reunião Anual da Sociedade
Brasileira de Química - SBQ