43.

Filho, J. A. L., Bueno M. I. M. S., Ferreira M. M. C., Ponce L. D. P. C., Cunha I. B. S., Custódio,A. R., Ribeiro M. C. M., "Análise de Componentes Principais na Determinação de Metais em Amostras de Própolis por Fluorescência de Raios-X" ["Principal component analysis in determination of metals in propolis samples by means of X-ray fluorescence"]. Poços de Caldas, MG, 25-28/05/1998: 21a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química: Perspectivas para a próxima década [21st Annual Meeting of the Brazilian Chemical Society: Perspectives for the next decade], Livro de Resumos [Book of Abstracts], 3 (1998) QA-126. Poster QA-126.


Português
QA-126

ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS NA
DETERMINAÇÃO DE METAIS EM AMOSTRAS DE PRÓPOLIS POR
FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X

Antenor Lopes de Jesus Filho1 (PG), Maria Izabel Maretti Silveira Bueno1 (PQ),
Márcia Miguel Castro Ferreira1 (PQ), Lorena Del Piar Cornejo Ponce1 (PQ),
Idelnize Barbosa da Silva Cunha2 (PQ), Angela Ramalho Custódio2 (PQ) e
Maria Cristina Marcucci Ribeiro3 (PQ)

1Instituto de Química - Universidade Estadual de Campinas - Campinas - SP
2Faculdade de Ciências Farmacêuticas - Universidade São Francisco -
Bragança Paulista - SP

Palavras-chave: própolis, quimiometria, fluorescência de raios-X
 

         A  própolis  é  uma  resina  que  as  abelhas  coletam   de   diferentes  partes  da
planta e depositam  em   seus  ninhos,   com   o  objetivo  de  vedar   a entrada  de  ar
tornando  assim  o  ambiente  praticamente  asséptico na colmeia1.  Ultimamente, este
tipo  de  material  tem   sido  de  grande  interesse  para   o   mundo  cietífico   por  ser
considerado fonte  natural  no  tratamento  de  muitas  doenças2.   Existe  uma grande
diferença   entre   abelhas    indígenas,   sem    ferrão,  como    por   exemplo,  a  Jataí
(Trigona jaty)   e   as    européias    importadas   Apis   (Apis melliferas).  As   abelhas
indígenas  Jataí   fazem   seus   ninhos  (cortiços)  em   plena   natureza.   As  abelhas
européias Apis, entretando, são criadas em colméias feitas pelo homem3.
         O  presente  trabalho   tem   como   objetivo    principal    realizar   uma   análise
exploratória  com  um   agrupamento  e   classificação   de  amostras  de   própolis  de
abelhas   Jataí   e   Apis,   através   de  determinação   qualitativa   e   quantitativa  de
elementos inorgânicos presentes em sua composição e  Análise Quimiométrica.  Para
isso, as análises foram  realizadas utilizando-se  Espectrometria  de Fluorescência  de
Raios-X  de  Energia  Dispersiva  (EDXRF)4-6  e  o  programa  quimiométrico Pirouette
2.02 da Infometrix, Inc., Copyright 1997.
         As  50   amostras  de  própolis,  divididas  nos  dois  grupos  de  abelhas,  foram
então  analisadas  usando   um  Espectrômetro  Spectrace  5000,  com  os  seguintes
condições   de   irradiação:   Composição   do   tubo  de  Raios-X:   Filme   de   Ródio;
Voltagem  aplicada  no  tubo  de Raios-X:  14 kV;  Corrente  no tubo de Raios-X:  0,03
mA;   Atmosfera  de  irradiação:   Vácuo;   Filtro  de  radiação:   Nenhum;  Tempo  de
irradiação: 100 segundos.    As determinações quantitativas foram  realizadas através
de  integração  de  cada  pico   de  emissão  elementar,   utilizando-se  o   método  de
Parâmetros Fundamentais  e  os  óxidos dos  elementos  como padrões de calibração.
Além disso,  foi  verificada,  somente  para  as  abelhas  Jataí,  a influência do tipo  de
extração  etanólica,  ou  seja,  (a)  a   temperatura  do  ambiente,  mascerando  po  20
dias,  (b)  em estufa a 37ºC,  mascerando  por 24 horas e  (c)   com  extrator  Soxhlet,
por 24 horas, não ultrapassando 70ºC.
         Os resultados obtidos por  EDXRF  foram dados em porcentagem em peso.  Os
elementos  inorgânicos  encontrados  em  variadas concetrações foram  Al,  Si,  P,  S,
K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn e Pb.
         Tratando  os  dados  pelo   programa    mencionado,   pode-se  verificar   várias
variáveis com altas correlações entre si (entende-se por variávesi  as  concentrações
dos  elementos).    Dentre   estas   correlações   significativas,   vale    mencionar   as
encontradas entre os elementos  Ca-P,  Ca-S  e  Ca-K.  Nestas correlações  pode-se
observar  claramente  a  separação  e  agrupamento  dos  dois  tipos de própolis.  Na
Análise  Hierárquica   de  Agrupamentos,   as  classes  Jataí  e  Apis  são  novamente
separadas em dois blocos muito bem distintos.
         Usando   a    Análise   de   Componentes   Principais   (PCA),   com   os   dados
devidamente  processados,  o  número  de  componentes  principais suficientes  para
descrever os dados originais foi 3 (acima de 90% de variância).
         Assim, usando-se  o  PCA com  2  componentes,   verificou-se que  somente as
componentes  principais  1  e  2  são  suficientes   para   discriminar  as  classes  das
abelhas  Jataí e  Apis. Os  elementos  (variáveis)  responsáveis  pela separação  das
classes mencionadas foram Al, K, Ca, Mn e Fe,  o que pode ser verificado através do
gráfico de Loadings PC1 versus PC2. Verificou-se que as própolis das abelhas Jataí
possuem teores mais altos de alumínio  e enxofre,  comparados àqueles das abelhas
Apis.
         Pode-se afirmar  portanto que este  trabalho  demonstrou que a quimiometria  é
uma ferramenta  de  muita utilidade  na  classificação e agrupamento de amostras  de
própolis, através da determinação  por  Fluorescência  de Raios-X dos  elementos  Al,
K, Ca, Mn e Fe. A priori, a separação alcançada pode ser justificada já que  a  abelha
Jataí vem de  um único local,  norte  de Minas Gerais,  quase  divisa com Bahia,  cuja
vegetação predominante é a caatinga.
 

1 Ghisalberti, EL; Propolis: A Review; Bee World; 60, 1979, p.59-84.
2 Marcucci,  MC; Propolis: Chemical composition, biological properties and therapeutic activity;
Apidologie; 26, 1995, p. 83-99.
3 Fabichak, I; "Abelhas indígenas sem ferrão - Jataí"; Coleção Brasil Agrícola; Icone Editora; 1989.
4 Leyden, DE; "Fundamentals of X-Ray Spectrometry as Applied to Energy-Dispersive Techniques",
Tracor X-ray, Mountain View, California, 1984.
5 Bertin, EP;  "Introduction to X-Ray Spectrometric Analysis",  Plenum Publishing Corporation,  New
York, 1975.
6 Yap, CT; Multivariate Anaysis of Trace Elements from EDXRF studies for Classification according
to origin; Applied Spectroscopy; 46, 1992, p. 843-847.

FAPESP,CNPq
 


English
QA-126

PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS IN
DETERMINATION OF METALS IN PROPOLIS SAMPLES
BY MEANS OF X-RAY FLUORESCENCE

Antenor Lopes de Jesus Filho1 (PG), Maria Izabel Maretti Silveira Bueno1 (PQ),
Márcia Miguel Castro Ferreira1 (PQ), Lorena Del Piar Cornejo Ponce1 (PQ),
Idelnize Barbosa da Silva Cunha2 (PQ), Angela Ramalho Custódio2 (PQ) e
Maria Cristina Marcucci Ribeiro3 (PQ)

1Instituto de Química - Universidade Estadual de Campinas - Campinas - SP
2Faculdade de Ciências Farmacêuticas - Universidade São Francisco -
Bragança Paulista - SP

Key-words: propolis, chemometrics, X-ray fluorescence analysis
 

         Propolis is a resin which is  collected by bees from different parts of  a  plant and
is deposited into  nests with the purpose  to  close the enter of air.  This way,  the nest
interior of the beehive becomes antiseptic1. Recently, this kind of material has become
very interesting  in scientific community becuase  it  is a natural means for treatment of
many diseases2.  There is  a  significant difference between indigenous  bees  without
sting, as for exampe  Jataí  (Trigona jaty),  and  imported  European  bees  Apis  (Apis
melliferas).   The  indigenous bees Jataí make their nests  in  nature.   The  European
bees Apis are created in beehives made by human3.
         The objective  of  the  present work  is  to  perform  an exploratory  analysis  with
clustering and classification of propolis samples originated from  Jataí  and  Apis  bees.
This  is  done  by  qualitative  and quantitative determination  of  inorganic elements  in
propolis  and chemometric analysis.   The  analyses  were  carried  out  using  Energy-
Dispersive X-Ray Fluorescence Spectroscopy  (EDXRF)4-6  and  chemometric program
Pirouette 2.02 of Infometrix, Inc., Copyright 1997.
        Fifty propolis samples from the two bee groups were analyzed using  a Spectrace
5000  spectrometer  under  the  following radiation conditions:  X-ray tube composition:
rhodium  film;   X-ray  tube  voltage:  14 kV;   X-ray  tube  current:  0.03  mA;  Radiation
atmosphere:  vacuum;   Radiation   filter:  none;   Radiation  time:  100  seconds.   The
quantitative   determinations   were  carried  out   by   means   of   integration  of  each
elementary  peak  from  emission,  applying  the  method  of  Fundamental Parameters
and using oxide  of the elements as calibration standards.  Besides this,  the  influence
of ethanolic extracts was verified  for the Jataí bees:  (a) at environmental temperature,
softening during 20 days,  (b)  in  stove at 37ºC,  softening  during  24  hours,  and  (c)
with an extractor Soxhlet during 25 hours up to 70ºC.
         The obtained  EDXRF results were weight percentages.  The inorganic elements
found in various concentrations were  Al,  Si,  P,  S, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn, and  Pb.
         When treating the data by  the cited software,  various high correlations between
variables   (element    concentrations)    were    observed.    Among    these  significant
correlations, it is worth to mention Ca-P, Ca-S and Ca-K correlations.  The correlations
show clearly separation  and clustering of the two propolis types.  Hierarchical  Cluster
Analysis demonstrates that  the  Jataí  and  Apis  classes are again separated  into two
very distinct clusters.
         When using Principal Component Analysis  (PCA)  with adequately preprocessed
data, the number of significant principal components  to  describe the original data was
3 (with above 90% of the variance).
         When using PCA with only  2  principal  components,  it  was  observed  that  the
principal components 1 and 2 were enough  to  discriminate  the  Jataí  and Apis  bees.
The elements (variables)  responsible for this separation were  Al, K, Ca, Mn,  and  Fe,
what  was  clear  from  the  plot  Loadings PC1 versus PC2.   It  was  verifyied  that the
Jataí bees possessed higher aluminium and sulfur contents than the Apís bees.
         Therefore,   it can  be  stated  that  this  work  has  shown  that  chemometrics  is
a  very  useful  tools   in   classification   and   clustering   of   propolis   samples,   after
determination  of  elements  Al, K, Ca,  Mn,  and  Fe  by means  of  X-ray  fluorescence.
A priori, the noticed separation  can  be justified because the  Jataí  bees are from  the
unique place  at the north  of  Minas Gerais,   almost  at the frontier with  Bahia  whose
vegetation is predominanlty caatinga.
 

1 Ghisalberti, EL; Propolis: A Review; Bee World; 60, 1979, p.59-84.
2 Marcucci,  MC; Propolis: Chemical composition, biological properties and therapeutic activity;
Apidologie; 26, 1995, p. 83-99.
3 Fabichak, I; "Abelhas indígenas sem ferrão - Jataí"; Coleção Brasil Agrícola; Icone Editora; 1989.
4 Leyden, DE; "Fundamentals of X-Ray Spectrometry as Applied to Energy-Dispersive Techniques",
Tracor X-ray, Mountain View, California, 1984.
5 Bertin, EP;  "Introduction to X-Ray Spectrometric Analysis",  Plenum Publishing Corporation,  New
York, 1975.
6 Yap, CT; Multivariate Anaysis of Trace Elements from EDXRF studies for Classification according
to origin; Applied Spectroscopy; 46, 1992, p. 843-847.

FAPESP,CNPq