Análise de alimentos aula 3

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Universidade Federal do Pampa
Curso de Engenharia de Alimentos
Prof. Valéria Terra Crexi
Análise de Alimentos 
Apresentação 
Bromatologia - é a ciência que estuda os alimentos, sua composição química qualitativa e quantitativamente, sua ação no organismo, seu valor alimentício e calórico, suas propriedades físicas, químicas, toxicológicas e também adulterantes e contaminantes. 
Esta ciência tem como função analisar os alimentos de forma detalhada 
 Origem: Grego – Broma, Bromatus = dos alimentos 			 Logos = ciência
Alimento – é toda substância ou mistura de substâncias, no estado sólido, líquido, pastoso destinadas a fornecer aos organismos humano os elementos normais à sua formação, manutenção e desenvolvimento
Conhecer a composição da matéria-prima e do produto acabado
Determinar o padrão de identidade e qualidade dos alimentos
Controlar e garantir a qualidade da matéria-prima e do produto
Estabelecer a composição nutricional nos rótulos
Obter dados para o planejamento dietético
Segurança no consumo de alimentos
Gerar banco de dados e validação de processo
Desenvolver novos produtos e padrões de qualidade
Conhecer os efeitos do processamento e da estocagem na qualidade do produto
	A análise de alimentos é uma área muito importante no ensino de engenharia de alimentos, pois ela atua em vários segmentos do controle de qualidade, da fabricação e da estocagem do alimento processado. Além disso, também é muito útil na caracterização de alimentos in natura, principalmente alimentos novos e ainda desconhecidos, como frutas típicas do Nordeste brasileiro. 
	Assim, podemos destacar três áreas de maior aplicação da análise de alimentos: a indústria, as universidades e institutos de pesquisa e os órgãos governamentais. 
Nas indústrias, os fabricantes de alimentos realizam um rígido controle de qualidade, tanto na matéria-prima que recebem como no produto final processado que sai das fábricas. A matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises realizadas no recebimento. O produto final processado deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para tanto, é necessário um controle analítico nas várias fases do processamento e, por último, no produto final. 
Além disso, as indústrias de alimentos investem em pesquisa de novos produtos e no melhoramento de produtos já existentes. Vários processos analíticos são requeridos nessa etapa também.
Nas universidades e institutos de pesquisa, os processos analíticos são utilizados de várias maneiras; 
- pesquisa de nova metodologia analítica;
- pesquisa de novos produtos;
- controle de qualidade dos produtos existentes 
Nos órgãos governamentais, a principal utilização de processos analíticos é a fiscalização e controle de qualidade dos produtos alimentícios e na padronização de novos produtos.
Métodos de análise 
Em análise de alimentos, os objetivos se resumem em determinar um componente específico do alimento, ou vários componentes, como no caso da determinação da composição centesimal.
A determinação do componente deve ser feita pela medida de alguma propriedades física, como medida de massa ou volume, medida da absorção de radiação,medida do potencial elétrico etc.
Existem dois tipos básicos de métodos de análise de alimentos: métodos convencionais e métodos instrumentais. Os primeiros são aqueles que não necessitam de nenhum equipamento sofisticado, isto é, utilizam apenas vidraria e reagentes, e geralmente são utilizados em gravimetria (peso) e volumetria. Os métodos instrumentais, como o próprio nome diz, são realizados em equipamentos eletrônicos mais sofisticados. 
Atualmente, são utilizados, sempre que possível, os métodos instrumentais no lugar dos convencionais. Estes só são empregados em determinadas situações.
- alto custo dos equipamentos eletrônicos;
- não existe equipamento disponível para determinada análise; 
- requer-se um método convencional, sob o aspecto da lei, por se tratar de um método oficial;
- em casos raros, os métodos convencionais podem apresentar resultados melhores do que os instrumentais. 
Vários métodos convencionais ou instrumentais podem ser utilizados na análise qualitativa e quantitativa de alimentos, incluindo os físicos, químicos e físico-químicos. Dentre os diferentes métodos, nas análises de alimentos mais usuais, incluem-se:
Métodos gravimétricos 
Englobam a análise gravimétrica de precipitação, volatilização e eletrodeposição, os quais permitem avaliar a presença e quantidade do elemento a partir do peso do produto de uma reação.
Métodos volumétricos 
Englobam os métodos de neutralização e oxi-redução, os quais se baseiam em dosar o constituinte desejado, medindo sua capacidade de reação com uma solução reagente adequada e rigorosamente conhecida (solução padrão) 
Métodos ópticos
Baseiam-se na interação entre a matéria e energia em forma de luz. 
 Métodos eletroquímicos
Baseiam-se na condutividade elétrica dos componentes após ou durante uma reação química
Métodos cromatográficos
Baseiam-se na separação seletiva entre uma fase estacionária e uma fase móvel, de compostos dissolvidos por uma determinada substância , seja sólida, líquida ou gasosa, incluindo cromatografia em papel, de placa, gasosa e líquida
Escolha do método analítico 
Em alimentos a escolha do melhor método de análise é um passo muito importante, pois o alimento é, geralmente, uma amostra muito complexa, em que os vários componentes da matriz podem estar interferindo entre si. Por isso, em muitos casos, um determinado método pode não ser apropriado para um tipo de alimento e não fornecer bons resultados para outro. Portanto a escolha do método vai depender do produto a ser analisado, levando-se em consideração uma série de fatores: 
- Quantidade relativa do componente analisado: os componentes podem ser classificados em maiores (mais de 1%), menores (0,01% - 1%), micros (menos de 0,01%) e traços (ppm e ppb) em relação ao peso total da amostra. No caso dos componentes maiores, são perfeitamente aplicáveis os métodos analíticos clássicos ou convencionais, como os gravimétricos e volumétricos. Para os componentes menores e micros, geralmente é necessário o emprego de técnicas mais sofisticadas e altamente sensíveis, como os métodos instrumentais. 
- Exatidão requerida: os métodos clássicos por gravimetria e volumetria podem alcançar uma exatidão de até 99,9%, quando o composto analisado se encontra em mais de 10% na amostra. Para componentes presentes em quantidades menores que 10%, a exatidão cai bastante, e então a escolha do método apropriado deve recair sobre os métodos mais sofisticados e exatos, como os métodos instrumentais. 
- Composição química da amostra: a presença de substâncias interferentes é muito constante nos alimentos. A escolha do melhor método analítico vai depender da composição química do alimento, isto é, dos possíveis interferentes em potencial. As análises que envolvem a determinação de um componente predominante em um material de composição relativamente simples geralmente não oferecem grandes dificuldades. Por outro lado, na análise de materiais de composição extremamente complexa, o processo analítico se complica com a necessidade de efetuar a separação dos interferentes potenciais antes da medida final. Na maioria das determinações em alimentos, as amostras são complexas, necessitando de uma extração ou separação prévia do componente a ser analisado. 
- Recursos disponíveis: muitas vezes não é possível utilizar o melhor método de análise em função de seu alto custo, que pode ser limitante do tipo de equipamento ou até mesmo do tipo de reagente ou de pessoal especializado. 
Confiabilidade dos Resultados e Tratamento Estatístico 
Antes de optar por um determinado método analítico deve-se considerar vários fatores. Entre estes a confiabilidade dos resultados que irá depender de vários fatores, como:
 Especificidade;
Exatidão;
Precisão;
Sensibilidade
Especificidade
Está relacionado com acapacidade do método analítico em medir o composto de interesse, independente da presença de substâncias interferentes. Quando o método for específico, o interferente não será computado com o composto de interesse, ou ele poderá ser descontado. 
Exatidão 
 Mede quão próximo o resultado de um dado método analítico se encontra do resultado real previamente definido. A exatidão de um método pode ser medida de duas maneiras. No primeiro caso, determina-se a porcentagem de recuperação do composto de interesse que foi adicionado a amostra numa quantidade previamente conhecida. Outra maneira de verificar a exatidão de um método é comparar os resultados com aqueles obtidos por outros métodos analíticos já definidos como exatos. 
Precisão 
Determinada pela variação entre vários resultados obtidos na medida de um determinado componente da mesma amostra. Isto é, é o desvio padrão entre as várias medidas e a média. 
Sensibilidade
Pode ser medida em um método ou em um equipamento e descreve quanto a resposta varia com a variação da concentração do analito.
Ex: Em métodos sensíveis, uma pequena diferença na concentração do analito causa grande variação no valor do sinal analítico medido. 
Limite de detecção
Consiste na menor quantidade ou concentração de um dado componente que pode ser detectado pelo método, com certo limite de confiabilidade utilizando determinado procedimento experimental.
O limite de detecção pode ser aumentado:
 - Aumentando a resposta da medida: numa medida colorimétrica, podemos usar reagentes colorimétricos que forneçam maior absorção da radiação;
- Aumentado o poder de leitura do equipamento, em análise instrumental 
Devido a estas variáveis, normalmente não é possível optimizar todas estas condições em só método, por isto, deve-se decidir a escolha de um método em função do objetivo da análise, ou seja, de quais os atributos que devem ser priorizados. O método ideal deve ser exato, preciso, prático, rápido e econômico. Os métodos de análise podem ser classificados em vários tipos:
Métodos oficiais: 
São os métodos testados e aprovados por laboratórios competentes, que devem ser seguidos por uma legislação ou agências oficiais de fiscalização.
Métodos padrões ou de referência: 
São métodos desenvolvidos e testados por um conjunto de laboratórios através de estudos colaborativos.
Métodos rápidos: 
São métodos que reduzem o tempo de análise normalmente utilizado, mas como regra geral apresentam menor exatidão na medida (em relação ao método oficial). É muito útil em análises na determinação aproximada, como teor de umidade, teor de proteína e teor de gorduras em alimentos. 
Métodos modificados: 
Geralmente métodos oficiais ou padrões, que passam por alguma modificação, para criar alguma simplificação, ou adaptação segundo as condições existentes, ou, ainda, remover substâncias interferentes. Dentro destes métodos, normalmente incluem os métodos de rotina. 
Métodos automatizados: utilizam equipamentos automatizados. 
4.1 Métodos Oficiais de Análise de Alimentos
Atualmente se tem disponível uma série de metodologias de análise de alimentos apresentados na literatura. No entanto, para análises oficiais, como para a expedição de laudos técnicos, deve-se empregar metodologias oficiais ou especificadas pelos órgãos competentes. 
Os métodos oficiais são desenvolvidos e padronizados em todo o globo terrestre, e quaisquer laboratório que utilizem destes métodos, deveriam apresentar resultados similares para um determinado procedimento. 
Além da metodologia oficial, os laboratórios credenciados pelos órgãos competentes devem passar por um processo de inspeção periódica quanto a calibração de equipamentos e vidrarias, e nível de preparação (treinamento) de seus laboratoristas. 
Dentre os métodos oficiais destacam-se:
AOAC (Official Analytical Chemists International): consiste no mais conhecidos e um dos mais completos compendium de análise de alimentos, o qual contém praticamente todo o tipo de análise (engloba produtos em geral) que se deseja realizar em alimentos;
AACC( American Association of Cereal Chemists): consiste no compendium específico de análise de cereais e seus subprodutos;
AOCS ( American Oil Chemists’ Society): consiste no compendium específico de análise de óleos, gorduras e seus subprodutos;
Standart Methods for the Examination of Dairy Products: consiste no compedium específico de análise de leite e seus subprodutos;
Standart Methods for Examination of Water and Wastewater: consiste no compedium específico de análise de água e resíduos aquosos.
Além desses métodos internacionais, vários outros tem sido adotados como oficiais em alguns países, devido ao custo e dificuldade em executá-los. No Brasil tem-se adotado metodologias do Instituto Adolfo LutzLANARA (Laboratório Nacional de Referência Animal), além de metodologias específicas descritas em Resoluções e Instruções Normativas (Ministério da Agricultura, Ministério da Saúde e ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária).
5. Controle de Qualidade Analítica 
Os pontos críticos em um laboratório de análise estão resumidos nas seguintes áreas: 
Coleta e preparação da amostra 
Essa área determina o tamanho e o método de coleta da amostra para que ela seja representativa, isto é, o cuidado na amostragem. Trabalhando com alimento, devemos lembrar também que se trata de uma amostra perecível, que pode sofrer mudanças rápidas durante a análise. Essas mudanças incluem perda de umidade, decomposição, separação de fases, infestação por insetos, aumento da contaminação microbiológica etc. Para garantir um eficiente programa para coleção de amostras, devemos considerar os seguintes itens de qualidade: 
amostragem;
 controle da contaminação; 
preservação e transporte para o laboratório. 
Método de análise da amostra 
O método ideal deve possuir aqueles atributos essenciais como exatidão, precisão, especificidade e sensibilidade além de ser rápido, prático e econômico. Porém não é possível satisfazer todas essas condições ao mesmo tempo, e o analista deve decidir, em função do objetivo da análise, quais atributos devem ser priorizados. Por exemplo, em muitos casos, queremos ter apenas uma idéia da quantidade de um composto na amostra. Nesse caso, podemos escolher um método menos preciso e, conseqüentemente, mais rápido, mais prático e econômico.
Instrumentação 
Os instrumentos consistem de componentes óticos e eletrônicos e, portanto, tendem a deteriora-se com o tempo. Devemos, então, fazer freqüentes padronizações e calibrações de modo a monitorar este desgaste. Mesmo controlando os desgastes, podem ocorres falhas de uso dos equipamentos, como: 
	* na verificação do nível na balança analítica 
* no tempo de espera do aquecimento de alguns equipamentos
Analista 
	O analista de laboratório deve conseguir determinar com exatidão e precisão componentes presentes em concentrações muito baixas e em matrizes muito complexas. A verificação das habilidades do analista pode ser feita pelo exame intralaboratorial e interlaboratorial de uma mesma amostra. 
Erros
		Durante a execução de uma análise, vários erros podem estar associados às medidas realizadas. A medida precisa está relacionada com a concordância das medidas entre si, ou seja, quanto menor a dispersão dos valores, maior a precisão; portanto, está relacionado com a reprodutibilidade das medidas. 
	Erros determinados (ou sistemáticos) : possuem um valor definido, podendo ser medidos e computados no resultado final
* Erros de método
	 Quando se realiza uma análise costuma-se seguir ou adaptar um procedimento ou método descrito na literatura. Entretanto, a realização de análises segundo um determinado método pode induzir a erros inerentes ao próprio método, não importando, não importando o cuidado que se tenha durante a execução. Os erros inerentes a um método são os mais difíceis de serem detectados. 
* Erros operacionais: 
	São erros relacionados com as manipulações feitas durante a realização dasanálises e, dependem somente da capacidade técnica do analista. Exemplos: erros de amostragem; erros de leitura de medidas instrumentais ou medidas volumétricas; erro de diluições; erros de preparação de padrões; 
Outro erro associado consiste no de pré-julgamento ou de preconceito, que ocorre quando o analista, após fazer uma determinação, força os resultados de determinações subseqüentes da mesma amostra, de modo a obter resultados concordantes entre si. 
*Erros pessoais:
	 identificação imprópria da amostra; 
	falha em descrever observações e informações importantes; 	falhas em seguir as direções do método; 
	erros no registro destes dados; 
	erros de cálculos dos resultados; 
	erro na interpretação dos resultados. 
* Erros devido a instrumentos e reagentes: 
	São erros relacionados com as imperfeições dos instrumentos, aparelhos volumétricos e reagentes. A existência de pesos e aparelhos volumétricos, tais como buretas, pipetas, balões volumétricos mal calibrados, são fontes de erro em uma análise quantitativa; assim como as impurezas presentes nos reagentes.
*Erros indeterminados (aleatórios): 
Resultam dos efeitos de variáveis que não estão controladas (e que talvez não possam ser controladas) nas medidas. Não possuem valor definido e, portanto, não podem ser medidos. Não podem ser localizados e corrigidos, entretanto podem ser submetidos a um tratamento estatístico que permite saber qual o valor mais provável e também a precisão de uma série de medidas, pois devem seguir uma distribuição normal. 
 *Erros de expressão dos resultados
O erro de expressão está relacionado ao erro vinculado ao número de algarismos significativos, o qual aparece quando é necessário expressar o valor de uma dada grandeza determinada experimentalmente. Este valor pode ser obtido diretamente (como pesagem, determinação de volume), ou indiretamente (onde envolve cálculos). Algarismo significativo de um número estão relacionados aos dígitos que representam um resultado experimental , de forma que apenas o último algarismo seja duvidoso. O número de algarismos significativos expressa a precisão de uma medida.
- não depende do número de casas decimais.
		ex: 0,002060; 0,2060; 2,060 possuem 4 algarismos significativos – o algarismo zero é apenas significativo quando se encontra no meio ou final de um número
		- Incerteza em níveis mais baixos possíveis para que o resultado apresenta uma confiabilidade aceitável 
		ex: 0,154 ± 0,001 – o último algarismo significativo esta associado a uma incerteza da medida.
5.1. Considerações sobre a expressão dos resultados
Alguns fatores são importantes para que se possa obter resultados confiáveis, envolvendo: 
Execução
	- A execução das atividades que visam o Controle de Qualidade dos resultados depende de vários fatores como: criticidade, freqüência, grau de automação, complexidade e o histórico dos valores obtidos para um determinado ensaio. 
Número de repetições
	- A fim de verificar a repetibilidade dos resultados, a análise de uma determinada amostra deve ser executada pelo menos três vezes, usando três alíquotas diferenciadas. O resultado final da análise será realizado pela média aritmética dos resultados parciais válidos, isto é, dos resultados individuais obtidos nas diversas análises. 
Rejeição dos resultados
	- Um determinado resultado parcial (de uma análise) poderá ser rejeitado nos casos de:
	Ocorrência comprovada de um fato anormal durante a execução da análise, como exemplo, perda ou contaminação acidental da amostra, dano no recipiente, ou não cumprimento do procedimento operacional;
	Quando uma das repetições apresentar valor muito diferenciado das outras medidas da análise; pode-se utilizar de métodos estatísticos para prever a necessidade de repetir a análise.
5.2 Garantia de Qualidade
Confiabilidade dos resultados
Exatidão 
Mede quanto próximo o resultado de um dado método analítico se encontra do resultado real previamente definido. 
Porcentagem de recuperação do composto de interesse que foi adicionado a amostra numa quantidade previamente conhecida 
 Comparação com outro método de referência
Precisão 
Concordância entre os resultados de várias medidas efetuadas sobre a mesma amostra e nas mesmas condições de análise. 
Repetibilidade interlaboratorial (mesma amostra é analisada por vários laboratórios utilizando o método em teste) 
5.2.1 Indicadores de Precisão 
SENSIBILIDADE: grau de resposta a pequenas modificações de concentração.
ESPECIFICIDADE: capacidade de um método de detectar apenas o composto de interesse.
SELETIVIDADE: habilidade de detectar vários analitos, mas ao mesmo tempo sendo capaz de distinguir entre eles.
ROBUSTEZ: capacidade de produzir bons resultados quando pequenas alterações inevitáveis ocorrem nas condições de trabalho.
REPETIBILIDADE: definida pelo Inmetro, ISO, e AOAC como a precisão encontrada em resultados intralaboratoriais quando as análises são executadas pelo mesmo analista, no mesmo equipamento, dentro de um curto período.
REPRODUTIBILIDADE: precisão encontrada em resultados interlaboratoriais. Resultados obtidos por analistas diferentes, equipamentos diferentes, em épocas diferentes ou envolvendo duas ou três dessas situações.
LIMITE DE DETECÇÃO (LD): é o menor sinal, expresso em quantidade ou concentração, que pode ser distinguido, com uma probabilidade conhecida, em relação a um branco medido nas mesmas condições.
LIMITE DE QUANTIFICAÇÃO (LQ): menor concentração do analito que pode ser medida.
FAIXA DE TRABALHO: faixa de concentrações do analito para as quais o método é validado.
FAIXA LINEAR DE TRABALHO: faixa para a qual o método produz resultados diretamente proporcionais às concentrações do analito presentes na amostra.
5.3 Medidas de eficiência de um Método Analítico
O estudo de eficiência de métodos de análise e controle de qualidade pode ser feito em três etapas distintas:
Utilizando material de referência → o resultado do método novo, em análise, é comparado com o resultado obtido através de uma amostra referência de concentração e pureza conhecidas – esse teste é problemático, pois em alimentos, na maioria dos casos, o material de referência não é disponível
Relações Interlaboratoriais → a mesma amostra è analisada por vários laboratórios utilizando o método em teste. É denominado estudo colaborativo; 
Iniciação ao controle de qualidade → aplicar cálculos estatísticos como média, desvio padrão e coeficiente de variação sobre os resultados obtidos.	 
	
	 
		
			 
	 
	
Responda 
Qual o principal objetivo da análise de alimentos?
Qual a importância da análise de alimentos na engenharia de alimentos?
Descreva as aplicações da análise de alimentos na indústria.
Descreva as aplicações da análise de alimentos nas universidades.
Descreva as aplicações da análise de alimentos nos órgãos governamentais. 
Diferencie os dois tipos básicos de métodos de análise de alimentos. 
Em que situações os métodos convencionais são utilizados no lugar dos instrumentais?
Cite e explique os fatores que interferem a escolha do método analítico.