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Desenvolvimento de metodologias e dispositivos analíticos com deteção ótica para a indústria agroalimentar
Publication . Sousa, Diogo Ramadas da Silva Costa e; Semedo, Ana Pimenta da Gama da Silveira Viana, 1972-; Cascalheira, António Carlos Henriques, 1972-
A indústria agroalimentar encontra-se em grande expansão e a sua monotorização é uma inevitabilidade mais que evidente. Com imposições ditadas por regulamentações ou pelo mercado, existe uma necessidade constante na implementação de sistemas de qualidade fiáveis, com tempos de resposta adequados e se possível de baixo custo. Esta necessidade, é o motor para o aparecimento de novas técnicas e equipamentos miniaturizados com vista à quantificação e deteção de compostos químicos e biológicos de interesse neste mercado. Neste contexto esta dissertação de doutoramento inserido no meio empresarial visou o estudo e desenvolvimento de sensores analíticos miniaturizados, para monotorização de diferentes parâmetros na indústria agroalimentar. O trabalho desenvolvido pode ser resumido em três grandes temas: contribuição para o desenvolvimento de uma plataforma para a construção de biossensores óticos; otimização de um equipamento e respetivo imunoensaio miniaturizado para a deteção de Ocratoxina A e desenvolvimento de sistemas analíticos para a quantificação de pH e azoto assimilável em vinho. Perspetivando a construção de uma plataforma de biossensores óticos, com todos os reagentes imobilizados, efetuou-se o estudo da modificação de superfícies (ITO e Au) recorrendo a polielectrólitos funcionalizados com ferroceno para a mediação da reação de eletroquimioluminescência do sistema luminol/H2O2. A mediação por diferentes derivados de ferroceno foi demonstrada em solução, e otimizada tendo em conta determinados fatores tais como pH, força iónica, concentração de reagentes (razão luminol/ferroceno) e método de perturbação eletroquímica no processo de eletroquimioluminescência. Sintetizou-se um polieletrólito catiónico funcionalizado com o grupo funcional ferroceno, tendo a sua adsorção electroestática sido avaliada em ITO e ouro previamente modificado com uma monocamada de 3-mercaptopropanosulfonato. A modificação dos elétrodos com recurso ao processo de montagem de camada por camada foi estudada, bem como a sua estabilidade a diferentes pH. Os elétrodos modificados aparentam uma elevada estabilidade eletroquímica quando avaliados em meios acídicos em oposição ao observado quando perturbados em soluções básicas, ideais para a intensificação do sinal ótico. No âmbito da participação no projeto europeu “Demotox” desenvolveu-se um protótipo pré-industrial para a deteção de Ocratoxina A (OTA) em cereais e vinho, recorrendo a um ensaio imunoenzimático em suporte sólido, baseado no princípio da interação específica entre anticorpo e antigénio (OTA). A miniaturização e alteração do formato do imunoensaio de competitivo indireto para competitivo direto bem como a otimização efetuada permitiu diminuir o tempo de ensaio, o número de passos no processo de deteção bem como revelar-se eficiente para a deteção de OTA em vinho no limite legal (2 ng/mL). A validação do equipamento, como sistema analítico semi-quantitativo de resposta binária (sim/não; contaminado/não-contaminado) foi realizado de acordo com as normas europeias em vigor, para cereais de alimentação animal, apresentando resultados bastante satisfatórios e passiveis de serem utilizados para o limite legal estabelecido 250 ppb de OTA. No terceiro tema abordado procedeu-se à construção de um elétrodo de pH de estado sólido e ao desenvolvimento de técnicas para a quantificação de azoto assimilável no vinho. A construção de um elétrodo de pH de estado sólido baseou-se na deposição eletroquímica de óxidos de irídio. A otimização do método de crescimento eletroquímico (potenciodinâmico e galvanoestático) foi efetuado contemplando o tempo de resposta e respetiva estabilidade dos depósitos obtidos, em soluções de diferentes pH. A resposta otimizada revelou um comportamento super-Nernstinian e boa linearidade com o pH em soluções tampão. O sinal obtido em amostras reais, vinho, apresenta uma elevada interferência de compostos redox presentes. Tal interferência foi minimizada pela deposição adicional de membranas de polifenol ou nafion, sem ser no entanto totalmente colmatada, estando em aberto a sua otimização. Para a determinação de iões amónio construiu-se um elétrodo seletivo de iões amónio (ISE) tendo sido avaliados vários parâmetros na sua construção, tais como: número de camadas da membrana seletiva, a presença e natureza de um condutor misto iónico/eletrónico. O elétrodo demonstrou excelente desempenho em solução tampão em oposição com o observado em amostras reais, devido à presença de uma elevada concentração de iões potássio no vinho. Com base nas propriedades de fluorescência de emissão de isoindolos provenientes da reação de o-ftaldeído, um nucleófilo e NH4 + ou α-aminoácidos, e utilizando como base a plataforma de medida Enosense® criada pela Lumisense,Lda desenvolveram-se dois métodos de medida, um para a determinação de iões amónio e outro para a determinação de aminoácidos em amostras de vinho.
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