Contaminação de Cachaça por Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos

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Contaminação de Cachaça por Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) em Recipientes de Armazenamento
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso 
Campus Cuiabá - Bela Vista
Contaminantes Químicos 
em Alimentos
Discente: Talitha Maria Porfírio
Disciplina: Tópicos Especiais em Ciência e Tecnologia de Alimentos II
Docente: Profª. Drª. Adriana Paiva de Oliveira
Resumo
Cachaça – bebida destilada obtida na fermentação do xarope da cana – de – açúcar;
Susceptível a contaminação por Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos. 
Propriedades carcinogênicas e/ ou mutagênicas;
Risco à saúde humana.
Resumo
Dezesseis HAPs determinados em garrafas de vidro e tanque de polietileno;
Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas.
Limites de detecção entre 0,05 a 0,10 µg L-1 e 0,20 a 0,30 µg L-1 
Limites de quantificação entre 0,20 a 0,30 µg L-1 
Com base nos resultados, observou-se que o tanque de polietileno é uma fonte de HAPs na cachaça.
Introdução
A produção de cachaça no Brasil apresenta alto grau de caráter clandestino.
8466 produtores em Minas Gerais; o maior produtor de cachaça caseira no Brasil;
452 registrados no Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA);
 Condições precárias, com utilização de materiais inadequados para produção de bebida de qualidade;
Fácil contaminação e não atendimento às exigências da legislação.
A produção de cachaça em alambiques de cobre no Brasil apresenta um alto grau de caráter clandestino. Papel importante na economia nacional;
Os produtores clandestinos trabalham em condições precárias, utilizando materiais inadequados para a produção de cachaça de alta qualidade, como embalagens plásticas, alambiques de aço inoxidável e tanques de concreto ou amianto. Essa conduta pode comprometer a produção de uma bebida de alta qualidade.
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Introdução
Os contaminantes podem ser formados durante o processamento da cachaça, ou podem ser incorporados;
Vários compostos tóxicos compõem a lista de padrões de identidade e qualidade;
Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) são compostos que apresentam propriedades carcinogênicas e mutagênicas;
Os contaminantes podem ser formados durante o processamento da cachaça, ou podem ser incorporados através do contato com os recipientes que transportam essas substâncias.
Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) são compostos que apresentam propriedades carcinogênicas e mutagênicas, mas não há legislação apropriada que regule sua presença.
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Introdução
Os HAPs são introduzidos no ambiente por fontes naturais e antropogênicas. 
As fontes antropogênicas de HAPs geralmente estão ligadas ao manejo ou à combustão incompleta de matéria orgânica;
As principais fontes de contaminação da cachaça pelos HAPs estão relacionadas ao processo de produção;
O limite adotado pela União Européia, que permite um máximo de 2,0 µg L-1 de benzo[a]pireno em alimentos é usado como um parâmetro.
As principais fontes naturais incluem a queima de florestas naturais, emissões vulcânicas e infiltração de óleo natural;
As fontes naturais são insignificantes em comparação com fontes antropogênicas.
Bactérias, algas e fungos também podem produzir HAPs naturalmente (biogenéticos). 
A localização dos canaviais, a queima da cana antes da colheita, o emprego de lubrificantes no equipamento de trituração e o uso de recipientes inadequados para armazenamento;
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Introdução
A queima do produto antes da colheita é uma fonte importante de HAPs que são transferidos para o meio ambiente e incorporados aos subprodutos obtidos da cana;
A prática é frequentemente realizada pelos produtores pois facilita a colheita manual;
Armazenamento da bebida em recipientes plásticos durante o processo de produção ou para a comercialização. 
Verificar a relação entre os recipientes de armazenamento e a contaminação da cachaça pelos HAPs com o objetivo de contribuir para o desenvolvimento da cadeia produtiva da cachaça no Brasil.
Estudos sobre os produtos que resultam do processamento da cana-de-açúcar mostraram que a queima do produto antes da colheita é uma fonte importante de HAPs que são transferidos para o meio ambiente e incorporados aos subprodutos obtidos da cana.
 para facilitar a colheita manual, protegendo os trabalhadores das folhas pontiagudas, dos insetos e das serpentes venenosas e também para aumentar a produtividade;
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Materiais e Métodos
Amostras
A cana-de-açúcar SP-79-1011 foi cultivada em Perdões - MG.
Duas fontes de nitrogênio (uréia e nitrato de amônio) representando cinco níveis de nitrogênio para cada fertilizante, totalizando 10 tratamentos.
A colheita manualmente, sem queima prévia das folhas de cana. 
Fermentação e destilação foram conduzidas normalmente e iguais para todas as amostras. 
Moagem separada para cada dose de fertilizante aplicada. 
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Após a fermentação, o mosto foi submetido à destilação para produzir dez amostras de cachaça correspondentes às dez doses de fertilizante. 
Amostras coletadas imediatamente. 
Materiais e Métodos
Amostras
Dez amostras diferentes foram coletadas diretamente dos alambiques;
Armazenadas por 24 meses em jarro de cinco litros e em tanque de polietileno de alta densidade (PEAD) azul; 
Armazenamento à temperatura ambiente. 
As análises cromatográficas realizadas após 24 meses.
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Os padrões internos de HAPs eram de pureza analítica;
Os solventes acetonitrilo, metanol, etanol, diclorometano, hexano e acetato de etilo eram todos de grau HPLC;
 A água foi purificada pelo sistema Milli-Q plus (Millipore); 
O cartucho C18 de três mililitros era da Supelco.
Reagentes e solventes
Materiais e Métodos
Materiais e Métodos
Cromatógrafo de gás Varian CP 3800 acoplado a um espectrómetro de massa de captação de íons Varian 4000 MS e equipado com um autoinjector modelo CP 8400. 
Utilizou-se uma coluna HP 5MS.
Temperatura de 40°C a 300 ° C, totalizando 45 minutos de análise. 
Análise cromatográfica
O gás transportador foi o hélio com pureza de 99,995%. 
O espectrômetro de massa foi operado no modo de armazenamento de íons selecionado. 
Um microlitro de amostra foi injetado na GC-MS.
A quantificação dos HAPs foi realizada pela padronização interna;
A resposta relativa de cada HAP e o fator pré-concentração foram utilizados na quantificação. 
Dados submetidos à análise de variância;
Médias comparadas pelo teste de Scott-Knott no nível de confiança de 95%;
Programa estatístico SISVAR.
Materiais e Métodos
Identificação e Quantificação
Fator pré-concentração (50 ml de amostra em 1 mL do extrato)
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Resultados e Discussão
Avaliar as possíveis implicações da prática de adubação com uréia e nitrato de amônio, sobre os contaminantes nitrogenados presentes na cachaça, sem interferir na formação e consequente contaminação da bebida pelos HAPs. 
Os dados para a identificação dos HAPs, como os tempos de retenção e os íons presentes nos espectros de massa, são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 . Parâmetros da aquisição de dados pelo detector de massa.
Resultados e Discussão
O efeito da matriz foi estudado para determinar se os compostos endógenos à cachaça interferem na resposta dos PAHs (fig. 1).
Fig. 1: Cromatogramas com sobreposição dos picos dos padrões em acetato de etila (laranja), na matriz (verde) e na matriz sem os padrões (vermelho).
Alguns parâmetros que estabeleceram o controle da qualidade dos resultados foram definidos. 
Apesar do grande número de compostos da cachaça, a curva construída com a matriz apresentou o melhor resultado quando comparada com o solvente testado (acetato de etila). A maioria das substâncias presentes na bebida apresentou tempo de retenção menor que 10 minutos para não interferir na separação dos PAHs.
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A superposição dos cromatogramas dos padrões dissolvidos em acetato de etila e na matriz é apresentada na Fig. 2. 
Resultados e Discussão
Fig. 2: Cromatograma dos padrões HAP (verde) sobrepostos ao cromatograma da amostra de cachaça (vermelho). Em (a) até 30  min e em (b) correspondem aos
mesmos cromatogramas, um tempo de até 42  min.
Cromatogramas típicos da solução dos padrões sobrepostos no cromatograma da amostra de cachaça armazenada em tanque de polietileno são apresentados nas Figuras. 2 (a) e 2 (b). Existe uma boa resolução dos picos obtidos para uma solução contendo uma mistura dos 16 padrões na matriz. A separação foi realizada em 45 minutos. Os picos foram numerados, e os compostos correspondentes a cada pico estão descritos na Tabela 1.
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Resultados e Discussão
Foram utilizados padrões internos, e todos os dados quantitativos foram obtidos a partir da relação da razão concentração / área do padrão interno com a razão concentração / área da HAP.
A linearidade foi definida utilizando os dados da curva analítica obtida pela padronização interna.
A sensibilidade do detector aos PAHs foi obtida a partir da curva analítica da matriz sem o uso de padrões internos;
A precisão do método foi determinada em termos de repetibilidade. Sete testes foram realizados, e os resultados foram avaliados de acordo com os desvios padrão relativos
Resultados e Discussão
Tabela 2 . Valores de controle de qualidade para o método analítico de SPE para a quantificação de PAHs.
Equação (linearidade):; linearidade definida utilizando os dados da curva analítica obtida pela padronização interna
R²: coeficientes de determinação;
RSD:Coeficiente de variação; o método apresentou uma boa precisão para a maioria dos hidrocarbonetos analisados ​.
LOD: limites de detecção LOQ:limite de quantificação
O LOD foi de 0,05  μg  L - 1 e o LOQ foi de 0,20  μg  L - 1 para os HAP de menor massa molecular. O LOD foi de 0,10  μg  L - 1 e o LOQ foi de 0,30  μg  L - 1 para aqueles HAP de alto peso molecular
 padronização interna: relação da razão concentração / área do padrão interno deuterado com a razão concentração / área da HAP correspondente
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Resultados e Discussão
De acordo com os dados apresentados na Figura 3, há uma relação direta entre a natureza do recipiente de armazenamento e o nível de contaminação; 
Uma vez que os perfis qualitativo e quantitativo de PAH foram diferentes para as duas bebidas (jarra de vidro e tanque de plástico).
Fig. 3 . Concentração dos HPAs (médias de 10 amostras) nas cachaças armazenadas em recipientes de vidro e polietileno.
As maiores concentrações foram encontradas na bebida armazenada nos recipientes de polietileno, enquanto as concentrações foram baixas na bebida armazenada em jarras de vidro.
Os HAPs encontrados nas cachaças armazenadas em vasos de vidro possuem menor peso molecular; Todos os HAPs estudados estavam presentes nas amostras armazenadas em tanque de polietileno.
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Resultados e Discussão
O fato de os PAHs de alto peso molecular (HMW) estarem presentes em concentrações mais altas do que os dos PAHs de baixo peso molecular (LMW) demonstra que essas amostras provêm de fontes pirolíticas. 
As concentrações dos compostos LMW foram superiores às dos compostos HMW nas amostras armazenadas em vasos de vidro. 
Este fato indica que a contaminação era de uma fonte petrogênica, como algum resíduo de óleo presente na etapa de moagem.
Resultados e Discussão
As concentrações totais de HAPs em cachaça armazenada em recipientes de vidro e polietileno são mostradas na Figura 4.
Fig. 4. Concentrações totais de HAP em cachaças armazenadas em recipientes de vidro e polietileno (média de 10 amostras em cada recipiente).
A análise de variância aplicada às médias de cada condição de armazenamento mostrou que houve diferença significativa na concentração de HPAs totais observados nas duas condições de armazenamento, de acordo com o teste de Scott-Knott.
O limite de 25  μg  L - 1 para o total de HPAs foi superado nas cachaças armazenadas em embalagens plásticas. Este fato mostra que o armazenamento em tanque de polietileno leva a um aumento de mais de sete vezes na concentração dos HPAs.
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Resultados e Discussão
Foi possível direcionar medidas efetivas para o controle desses contaminantes com base nos resultados obtidos neste estudo e, principalmente, para fazer correções no processo produtivo. 
A aprovação de leis que regulam todas as fases da produção da bebida poderia contribuir para a redução dos riscos toxicológicos inerentes ao produto.
As amostras são consideradas diferentes devido às diferenças no processo de produção em relação à fertilização. 
Não houve diferenças nas outras etapas do processo de produção para os 10 tipos de amostras. A adubação nitrogenada não influenciou a formação de HPAs.
Esses fatos nos levam a considerar que a contaminação da cachaça deve-se exclusivamente às embalagens no mesmo recipiente plástico.
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Conclusão
Dezesseis HAPs selecionados foram identificados em cachaças armazenadas em tanque de polietileno. 
Dez estavam presentes em concentrações superiores aos limites permitidos em bebidas. 
Houve predominância dos HAPs mais tóxicos e de alto peso molecular (HMW) nos recipientes de PEAD.
As concentrações dos HAPs nas amostras de cachaça armazenadas em tanque de polietileno de alta densidade foram maiores que as armazenadas em jarras de vidro;
Indica que os recipientes de polietileno foram fontes de contaminantes da PAH na cachaça.
Referências
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