Análise quantitativa de metais contaminantes em adoçantes comercializados em Portugal

• Author(s): Henriques, Marco António Tomé
• Date: 2010
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/2658
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): Teses de mestrado; Toxicologia; Metais
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Mateus, Maria Luísa Andrade, 1962-; Mendes, Maria Eduarda Almeida Esteves, 1961-
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado, Controlo da Qualidade e Toxicologia dos Alimentos, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2010

Os aditivos alimentares são substâncias que se adicionam intencionalmente aos alimentos com o propósito de desempenharem determinadas funções tecnológicas, tais como, proteger de oxidações, dificultar o desenvolvimento de microrganismos, enriquecer em nutrientes, manter, modificar ou melhorar a aparência e o sabor. Um exemplo de aditivos e sobre o qual este trabalho se vai reflectir são os edulcorantes que são usados para conferir sabor doce aos alimentos. Esta família de aditivos compreende os que são adicionados aos alimentos em substituição do açúcar, e os que são comercializados como edulcorantes de mesa. Em geral, estes aditivos ao contrário da sacarose não são degradados pelos microrganismos causadores de cáries e placa bacteriana, e têm um baixo índice glicémico, podendo ser consumidos pelos doentes diabéticos. Existem dois tipos de edulcorantes, os polióis ou nutritivos e os edulcorantes intensos ou não nutritivos, que se distinguem fundamentalmente pelo poder adoçante. Os polióis como o maltitol, xilitol ou isomaltitol têm um poder adoçante menor que a sacarose e um valor calórico próximo da sacarose. Os edulcorantes intensos têm poder adoçante muito superior ao da sacarose, designadamente o aspartame ou a sacarina e são aproximadamente 200 vezes ou 300-500 vezes respectivamente, mais doces que a sacarose. É possível que espécies metálicas façam parte da constituição dos edulcorantes seja qual for a sua origem (naturais ou artificiais), pois alguns são extraídos de plantas e além disso, o processamento industrial a que estão sujeitos, pode contaminar o produto final devido a fontes inerentes ao processamento. Alguns processos de síntese empregam reagentes inorgânicos e além disso, as partes dos equipamentos que entram em contacto com o produto são, geralmente de aço inoxidável e, dependendo das propriedades do produto, como composição e pH, pode ocorrer migração de elementos como As, Cd, Al, Fe, Se, Pb e Ni do aço para o edulcorante. Os metais são constituintes naturais da crosta terrestre, estando amplamente espalhados na natureza. Alguns metais, são tóxicos em determinadas concentrações e têm tendência a acumular-se nos organismos vivos ao longo do tempo, constituindo um risco para a saúde humana. A principal via de exposição humana aos metais, é através da alimentação devido ao consumo de vegetais, frutos, peixe ou marisco contaminados a partir do solo ou da água. Os efeitos tóxicos dos metais estão amplamente estudados e dependendo do metal assim os efeitos observados que podem ir desde dificuldades no crescimento e desenvolvimento, cancro, danos no sistema nervoso, entre outros, sendo as crianças particularmente sensíveis. Embora os adoçantes não sejam consumidos como alimentos, isto é como fonte de nutrientes, o seu uso contínuo na dieta alimentar pode contribuir para a acumulação de metais no organismo se estes estiverem presentes nos adoçantes. Sendo Portugal um país pertencente à União Europeia é de todo o interesse que seja feita a análise da presença de metais neste tipo de aditivo para ir de encontro com a Directiva 2008/60/CE da Comissão que estabelece para os países membros os critérios de pureza específicos dos edulcorantes. As amostras de adoçantes em estudo, foram adquiridas no mercado português e são representativas dos tipos de edulcorantes que existem em Portugal. Foram desenvolvidas duas metodologias para a determinação de metais em concentrações vestigiais em função das características dos mesmos. Assim utilizou-se espectrofotómetria com atomização electrotérmica para a determinação de chumbo, cádmio, níquel e alumínio e espectrofotómetria de absorção atómica com gerador de hidretos para o arsénio e selénio. O uso destas duas técnicas deve-se às diferentes propriedades físicas dos elementos em questão nomeadamente o arsénio e o selénio por serem compostos mais voláteis. Os métodos foram validados de acordo com as recomendações da Relacre. Nestas condições, obteve-se linearidade na gama de concentrações estudadas, calcularam-se os valores dos limites de detecção e de quantificação, os coeficientes de variação para a repetibilidade e precisão intermédia que apresentam valores inferiores a 5% e os ensaios de recuperação revelam valores próximos de 100% para os metais chumbo, cádmio, níquel e alumínio. Os valores obtidos para os metais encontram-se abaixo dos valores estabelecidos pela Directiva 2008/60/CE de 17 de Junho. Para proceder a esta determinação foi necessário fazer o estudo das condições de trabalho, desde a preparação da amostra (digestão ácida mais eficiente) e dos parâmetros instrumentais, como programas de temperatura no caso do uso de atomização electrotérmica e optimização de tempos de reacção no caso de se usar gerador de hidretos.

Food additives are substances added to food in order to perform certain technological functions, such as the protection against oxidation, hindering the development of microorganisms, rich in nutrients, maintain, modify or improve the appearance and flavor. Examples of additives, which will be considered in this project, are the sweeteners that are used to add a sweet flavor to food. This family includes additives that are added to foods to replace sugar, and those that are commercialized as table-top sweeteners. In general, this additive, unlike sucrose, is not degraded by microorganisms that cause cavities and dental plaque. These additives have a low glycemic index and can be consumed by diabetic patients. There are two types of sweeteners, polyols or nutritious sweeteners and intense non-nutritive sweeteners, which are fundamentally distinguished by their greater sweetness. Polyols such as maltitol, xylitol or isomalt have less sweetness compared to sucrose and a caloric value close to that of sucrose. The intense sweeteners have greater sweetness than sucrose, including aspartame or saccharin, and are approximately 300-500 times or 200 times respectively, sweeter than sucrose. There is a possibility that sweeteners contain metallic species, independent of their origin (natural or artificial), which may occur from plant extraction and/or from the contamination of the final product from sources present in industrial processes. Some industrial processes employ reactive inorganic reagents and the contact between the final product and equipment parts, like stainless steel, may result in the migration of some elements present in steel, such as As, Cd , Al, Fe, Se, Pb and Ni, to the sweetener as a consequence of product properties such as composition and pH. Metals are natural constituents of the earth’s crust and are widely spread in nature. Some metals are toxic at certain concentrations and tend to accumulate in living organisms over time, constituting a risk to human health. The main source of human exposure to metals is through food by the consumption of vegetables, fruit, fish or shellfish from contaminated soil or water. Toxic effects of metals are widely studied and depending on the metal, the observed effects range from difficulties in growth and development, cancer, nerve damage, among others, with children particularly vulnerable. Although sweeteners are not consumed as food, that is as a source of nutrients, their continued use in the human diet can contribute to the accumulation of metals in the body, if these are present in the sweetener. Since Portugal is a country belonging to the European Union, it is of interest that the presence of metals in this type of additive to be in accordance with the Commission Directive 2008/60/EC that a purity criteria concerning sweeteners be established between European Union members. Samples of sweeteners in the study were acquired in the Portuguese market and are representative of the types of sweeteners in Portugal. We developed two methods for the determination of the concentration of trace metals according to their characteristics. We used spectrophotometry with electrothermal atomization for the determination of lead, cadmium, nickel and aluminum and hydride generation atomic absorption spectrophotometry for arsenic and selenium. The use of these two techniques is due to the different physical properties of the elements in question, including arsenic and selenium compounds because they originate stable volatile hydrides in comparison to lead. The methods were validated according to the recommendations of Relacre. Accordingly, we obtained linearity in the range of specific concentrations, calculated the detection and quantification limits, the coefficients of variation for repeatability and intermediate precision that are lower than 5% and the recovery experiments are close to 100% for the metals of lead, cadmium, nickel and aluminum. The values obtained for the metals are below the values established by Directive 2008/60/EC of 17 June. For this determination, it was necessary to study the working conditions of sample preparation (acid digestion more efficient) and instrumental parameters, such as temperature programs for the use of electrothermal atomization and optimization of the reaction times in the case of the hydride generation.