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Food Science and Technology

Print version ISSN 0101-2061On-line version ISSN 1678-457X

Ciênc. Tecnol. Aliment. vol.28  suppl.0 Campinas Dec. 2008

http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20612008000500008 

Determinação do 5-hidroximetilfurfural em méis utilizando cromatografia eletrocinética capilar micelar

 

Determination of 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde in honey by micellar eletrokinetic capillary electrophoresis

 

 

Sandra Jussara Nunes da SilvaI, *; Paula Zilles SchuchI; Marilene Henning VainsteinII; André JablonskiI

ILaboratório de Geoquímica Ambiental, Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, Av. Bento Gonçalves, 9500, prédio 75, laboratório 107, CEP 91501-970, Porto Alegre - RS, Brasil, E-mail: sandra.jussara@cnpq.pesquisador.br
IICentro de Biotecnologia, Laboratório de Fungos de Importância Médica e Biotecnológica, Universidade Federal do Rio Grande Sul - UFRGS, Av. Bento Gonçalves, 9500, prédio 43431, laboratório 213, CEP 91501-970, Porto Alegre - RS, Brasil

 

 


RESUMO

Neste trabalho foi investigado o índice de HMF (5-hidroximetilfurfural) em méis comercializados em Porto Alegre - RS, utilizando Cromatografia Capilar Eletrocinética Micelar. O HMF, produto da condensação da frutose, é um indicador da qualidade e conservação do mel. Foram analisadas 11 marcas de méis comercializados na cidade de Porto Alegre. O composto estudado esteve presente em todas as amostras, em um intervalo de concentração de 0,191 a 6,206 mg.kg-1. Para quantificar o HMF presente nos méis, utilizou-se a técnica de adição de padrão. A taxa de recuperação foi de 98% e o limite de detecção foi de 0,025 mg.kg-1. O limite permitido de HMF em méis, segundo a legislação brasileira, é de 60 mg.kg-1.

Palavras-chave: eletroforese capilar; HMF; mel.


ABSTRACT

In this work, the occurrence of HMF (5-hydroxymethylfurfural) in honey marketed in Porto Alegre - RS was investigated using Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography. The HMF, which is the product of the fructose condensation, is an indicator of honey quality and conservation. Eleven types of honey commercialized in Porto Alegre were analyzed, and all of them contained HMF in a range from 0.191 to 6.206 mg.kg-1. In order to quantify the HMF present in the samples, the technique of standard addition was employed. The recovery was 98% and the detection limit was 0.025 mg.kg-1. The allowed limit of HMF in honey, according to the Brazilian Legislation, is 60 mg.kg-1.

Keywords: capillar eletrophoresis; honey; HMF.


 

 

1 Introdução

O mel é uma substância produzida pelas abelhas a partir do néctar de flores (mel floral), de secreções de plantas ou de excreções de insetos sugadores de partes vivas das plantas (mel de melato), que são coletadas e transformadas através da evaporação da água e da adição de enzimas (CAMPOS et al., 2003; MARCHINI; MORETI; OTSUK, 2005; ROSSI et al., 1999; SILVA; QUEIROZ; FIGUEIRÊDO, 2004).

O mel é composto, na sua maior parte, de água e carboidratos - principalmente frutose e glicose - além de minerais (cálcio, cobre, ferro, magnésio, fósforo, potássio, entre outros), proteínas, aminoácidos, vitaminas, flavonóides, pigmentos e um grande número de ácidos orgânicos (BELITZ; GROSCH, 1992; DOWNEY et al., 2005; FALLICO et al., 2004; FENNEMA, 1993; FINOLA; LASAGNO; MARIOLI, 2007; LANARA, 1981; VILHENA; ALMEIDA-MURADIAN, 1999).

Além de ser apreciado por seu sabor característico e seu considerável valor nutritivo (MENDES, 1998; ROSSI, 1999), o homem tem utilizado o mel como medicamento, devido às suas propriedades antimicrobianas e anti-sépticas, e como conservante de frutas e grãos (CORTOPASSI-LAURINO; GELLI, 1991).

As diversas variedades de mel podem apresentar características distintas em função das plantas, de onde é extraído o néctar (origem botânica), localização geográfica, condições climáticas, presença de insetos sugadores e tipos de abelhas produtoras. Por esta razão, podem apresentar consistência, cor, flavor e aroma diferentes (BASTOS et al., 2002; CAMPOS et al., 2003; CAMPOS et al., 2000; DOWNEY et al., 2005; MENDES et al., 1998). Tipos comuns de plantas usadas para produção de mel são eucaliptos, citros e flores silvestres (KOMATSU; MARCHINI; MORETI, 2002; ROSSI, 1999). O mel de origem floral pode ser produzido a partir do néctar de uma única espécie vegetal - chamado monofloral - ou de mais de uma espécie - polifloral (BASTOS, 2002). Geralmente, um mel monofloral apresenta maior qualidade, com um flavor bem definido (FALLICO, 2004).

A formação de 5-hidroximetilfurfural (HMF) no mel, bem como em vários outros alimentos, deve-se à desidratação das hexoses catalisada por ácidos (BELITZ; GROSCH, 1992). A presença no mel de açúcares simples e água em meio ácido fornece condições favoráveis à formação desse composto furânico (NOZAL et al., 2001). A estrutura química do HMF é mostrada na Figura 1.

 

 

O estudo do HMF em alimentos tem recebido atenção porque este composto e seus derivados, 5-clorometilfurfural e 5-sulfoximetilfurfural, têm apresentado atividade citotóxica, genotóxica, mutagênica e carcinogênica (TEIXIDÓ et al., 2006).

No mel, o HMF é um dos produtos de degradação mais comum, indicando "envelhecimento" do produto. Geralmente está ausente em méis recém-colhidos e sua concentração tende a crescer com o tempo (BASTOS et al., 2002; FINOLA; LASAGNO; MARIOLI, 2007; SPANO et al., 2006), sendo assim um importante indicador de qualidade do mel (SPANO et al., 2006; ZAPPALÀ et al., 2005). Níveis elevados de HMF podem indicar alterações provocadas por armazenamento prolongado em condições inadequadas, superaquecimento ou adulterações provocadas por adição de açúcar invertido (CANO et al., 2002; COCO et al., 1996; MARCHINI; MORETI; OTSUK, 2005; NOZAL et al., 2001; SILVA; QUEIROZ; FIGUEIRÊDO, 2004; WHITE, 1979).

O aquecimento do mel é muitas vezes necessário para reduzir a viscosidade, impedir a cristalização e fermentação do produto, ou destruir microrganismos contaminantes. Porém, este aquecimento favorece a formação de HMF (DOWNEY et al., 2005; FALLICO et al., 2004; TOSI; CIAPPINI; RÉ; LUCERO, 2002). Além do tempo e da temperatura de aquecimento, diferentes composições e diferentes valores de pH do mel podem levar a diferentes níveis de HMF (FALLICO et al., 2004).

O limite estabelecido pela legislação brasileira para HMF em méis é de 60 mg.kg-1 (BRASIL, 2000). A recomendação do Codex Alimentarius prevê uma taxa máxima de 80 mg.kg-1 de HMF, para méis provenientes de países tropicais, pois nos países quentes o teor de HMF do mel tende a aumentar mais rapidamente durante o armazenamento (BOGDANOV; MARTIN; LÜLLMANN, 1997).

A maioria das análises de HMF em alimentos utiliza técnicas espectrofotométricas (WHITE, 1979; WINKLER, 1955) e cromatografia líquida com detector ultravioleta (FERRER et al., 2002; MENDES et al., 1998; VIÑAS; CAMPILLO; CÓRDOBA, 1992; ZAPPALÀ et al., 2005), que permite a análise simultânea de outros compostos (NOZAL et al., 2001). Em 2006, um método empregando cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas foi publicado (GÖKMEN; SENYUVA, 2006). Também tem sido empregada cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (HORVÁTH; MOLNÁR-PERL, 1997; TEIXIDÓ et al., 2006) para a análise de HMF em méis.

Existem três métodos oficiais recomendados pela International Honey Commission (BOGDANOV, 1999, 2007) e pela European Honey Commission (BOGDANOV; MARTIN; LÜLLMANN, 1997) para a determinação de HMF em méis: dois métodos espectrofotométricos (WHITE, 1979; WINKLER, 1955) usados em análises de rotina, e um por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) (JEURING; KUPPERS, 1980). A metodologia indicada pela legislação brasileira (BRASIL, 2000) consiste na verificação do HMF utilizando-se método espectrofotométrico a 284 a 336 nm, conforme o método 980.23 da AOAC (1998).

Dayrell e Vital (1991) analisaram amostras de méis brasileiros e encontraram valores variando de 1,10 a 248,20 mg.kg-1. Horn et al. (1996) analisaram amostras de méis brasileiros da região nordeste e encontraram um valor médio de HMF de 113,70 mg.kg-1. Marchini, Moreti e Otsuk (2005) analisaram amostras de méis produzidos no Estado de São Paulo e encontraram valores de HMF variando de 0,30 a 207,20 mg.kg-1. Vilhena e Almeida-Muradian (1999) analisaram 17 amostras comerciais de São Paulo. Os níveis de HMF encontrados ficaram entre 1,33 e 496,22 mg.kg-1. A amostra que apresentou maior índice de HMF - 496,22 mg.kg-1 - provavelmente estava adulterada com adição de sacarose. Silva, Queiroz e Figueiredo (2004) obtiveram teores de 0,30 a 8,96 mg.kg-1 de HMF em méis produzidos no Piauí. Souza et al. (2004) analisaram 11 amostras de méis da região semi-árida do Estado da Bahia e obtiveram valores de HMF entre 0,52 e 7,93 mg.kg-1. Sodré (2000) encontrou valores entre 1,50 a 136,00 mg.kg-1, com média de 24,33 mg.kg-1 em amostras do litoral norte da Bahia. Alves et al. (2005) analisaram méis provenientes do município de São Gabriel, região semi-árida do Estado da Bahia, através da espectofotometria (BOGDANOV; MARTIN; LÜLLMANN, 1997) e encontraram valor médio de 5,79 mg.kg-1 e máximo de 16,54 mg.kg-1.

Nesta pesquisa, sugere-se uma técnica alternativa para a análise de HMF em méis, utilizando a cromatografia eletrocinética capilar micelar (MECC). É a primeira vez que esta técnica (MECC) é aplicada em amostras de méis para determinação de HMF. Esta técnica de separação foi descrita por Terabe et al. (1984) por modificação do método de eletroforese capilar, que até então só era aplicada para separação de solutos com carga. Esta técnica envolveu a introdução de surfactantes como o sulfato de dodecil sódio (SDS), em nível tal que micelas se formaram na solução, constituindo uma fase pseudo-estacionária.

O sistema de separação da MECC é bastante similar ao que existe em uma coluna de cromatografia líquida de partição, exceto que a fase estacionária está se deslocando ao longo da coluna a uma velocidade muito menor que a fase móvel (FOLEY, 1990). O mecanismo de separação depende da diferença de coeficientes de distribuição dos analitos entre a fase aquosa e a fase pseudo-estacionária (TERABE, 1989). A MECC apresenta uma série de vantagens, tais como: baixo custo do instrumental, utilização de pequeno volume de amostra, curto tempo de análise, pequeno ou nenhum consumo de solventes tóxicos ou caros, além da alta eficiência de separação. Possui alto número de pratos teóricos (100 a 200 mil) em comparação à CLAE (5 a 20 mil). Além disso, mudar a segunda fase em MECC é simples, pois envolve apenas a mudança da composição micelar do tampão. Na CLAE, ao contrário, a segunda fase somente pode ser alterada quando se muda o tipo de fase estacionária da coluna (SKOOG; HOLLER; NIEMAN, 2002).

 

2 Material e métodos

2.1 Reagentes e padrões

O padrão de 5-Hidroximetilfurfural (HMF) foi aquirido da Frig Acros. A solução estoque de 10.000 mg.kg-1 foi preparada pela diluição de 1 g de HMF padrão em 100 mL de acetonitrila (Carlo Erba Reagentes). Para a posterior adição de padrão, foi preparada uma solução intermediária de 1000 mg.kg-1 de HMF em acetonitrila, de onde obtivemos a solução de trabalho de 1 mg.kg-1 de HMF.

Para o tampão, foram utilizadas soluções de SDS (dodecil sulfato de sódio) e fosfato. A solução de SDS 0,1 M (98%) foi preparada por dissolução de 0,571 g de SDS (C12H25NaO4S SDS MW 288,38 g.mol-1 J. T. Baker) em 20 mL de água ultrapura (Milli-Q) fervida. A solução de hidrogeno fosfato de sódio foi preparada através de uma titulação potenciométrica do ácido fosfórico 0,033 M (H3PO4 MW 98 g.mol-1, Hewlett Packard) com hidróxido de sódio 0,1 M (NaOH MW 40 g.mol-1, Hewlett Packard). Na seqüência, o fosfato foi dissolvido com o SDS preparado, resultando num tampão SDS: fosfato 100 mM: 33 mM.

2.2 Obtenção e preparação das amostras

As 11 amostras de méis de flores de eucalipto - todas inspecionadas pelo Serviço de Inspeção Federal (SIF) - foram obtidas aleatoriamente de estabelecimentos comercias de Porto Alegre. Na etapa de preparação da amostra, foram pesados 5 g de cada amostra e diluídos em balões volumétricos de 25 mL com água ultrapura (Milli-Q). Posteriormente, alíquotas das amostras foram filtradas em filtros 45 mm e injetadas diretamente no equipamento.

2.3 Equipamento e procedimentos

As análises foram realizadas usando-se o instrumento de eletroforese capilar3D (Hewlett-Packard-Strasse 8, D-76337, Waldbronn, Germany) equipado com um detector ultravioleta. Foi utilizado um capilar revestido com sílica fundida de diâmetro de 75 mm e 55 cm de comprimento (46,5 cm do amostrador ao detector).

Capilares novos foram condicionados inicialmente passando fluxo de NaOH 1M por 60 minutos a 100 mbar, seguido de fluxo de lavagem com água durante 10 minutos. Similarmente, a cada corrida o capilar foi condicionado com um flush de 1 minuto de NaOH 0,1 M, um flush de 1 minuto de água e, finalmente, um flush de 1 minuto com a solução tampão. Para o pós-condicionamento, foi realizado um flush de 1 minuto novamente com tampão.

A melhor separação do HMF ocorreu com uma voltagem constante de 9 kV, numa temperatura constante de 25 °C, com SDS: fosfato numa proporção de 100 mM: 33 mM, observando-se uma excelente resolução dos picos. O composto foi analisado em um comprimento de onda na região ultravioleta a 280 nm. Foi utilizado o modo pressurizado de injeção, com uma pressão de 50 mbar por 8 segundos. O tempo total de corrida foi de 6 minutos.

2.4 Procedimento de análise quantitativa

A diversidade de substâncias com funções químicas variadas que compõem o mel faz com que sua matriz seja extremamente complexa. Essa condição, aliada ao fato de essa técnica não apresentar uma prévia preparação das amostras, impõe o uso de um método mais eficiente do que uma curva de calibração para a quantificação do HMF. O método escolhido, então, foi o da adição de padrão (LANÇAS, 2004; SKOOG; HOLLER; NIEMAN, 2002), o qual elimina os efeitos interferentes da matriz na quantificação do composto de interesse. Este método consiste em determinar a concentração do composto a partir de um gráfico de calibração elaborado por meio da adição sucessiva de quantidades combinadas de padrão e amostra (a concentração da solução padrão de HMF foi de 1 mg.kg-1). Foram prepararadas seis combinações diferentes de soluções (padrão + amostra), de acordo com a Tabela 1. Por extrapolação do gráfico sinal (mAU*s) versus concentração de padrão (mg.kg-1), obtém-se a concentração de HMF na amostra.

 

 

3 Resultados e discussão

3.1 Eficiência do método

Para a preparação da curva de cada amostra de mel, foram realizadas seis corridas de cromatografia eletrocinética capilar micelar. As curvas de calibração com adição de padrão para as amostras apresentaram uma boa linearidade na faixa de concentração entre 0,025 e 0,875 mg.kg-1 (r2 = 0,999). A concentração de HMF para cada amostra foi calculada pela extrapolação do gráfico área do pico versus a concentração de padrão.

As análises foram realizadas em triplicata, e a média das concentrações de HMF em cada amostra estão expostas na Tabela 2. Nesta tabela também se encontram os tempos médios de migração, em minutos, do HMF em cada amostra.

 

 

3.2 Limite de detecção e quantificação

O limite de detecção (LOD) foi calculado para uma taxa sinal: ruído de 3:1 para o máximo volume de injeção de amostra sem perda de resolução. O limite de detecção do HMF foi de 0,025 mg.kg-1. O limite de quantificação (LOQ) foi calculado para uma taxa sinal: ruído de 10:1, e foi de 0.0833 mg.kg-1.

3.3 Recuperação

A recuperação do HMF na faixa entre 0,025 e 0,875 mg.kg-1 foi de 98 a 102%.

3.4 Sensibilidade

A sensibilidade do método apresentou-se muito boa para o HMF. A sensibilidade alcançada está de acordo com os limites de controle de qualidade, sendo que, para o HMF, o limite máximo permitido é de 60 mg.L-1 no Brasil.

O procedimento foi aplicado para a determinação de HMF em várias amostras de méis comerciais obtidas no comércio local. Cada amostra foi analisada em triplicata.

3.5 Repetibilidade

A repetibilidade do método foi obtida por triplicata do procedimento analítico completo, realizado em cada uma das 11 amostras e expressa através do desvio padrão relativo (DPR). O valor médio da repetibilidade do método proposto ficou abaixo de 2%, na faixa de concentrações estudada.

 

4 Conclusões

Todos os méis estudados apresentaram quantidades de HMF compatíveis com os valores referenciados na literatura e se enquadram dentro dos padrões de qualidade exigidos pelo Ministério da Agricultura, para comercialização no Brasil.

O método mostrou-se eficiente na quantificação do HMF, reunindo várias vantagens que facilitam a análise do mel, a fim de determinar sua qualidade. Entre as vantagens, pode-se destacar a simplicidade do método, que não requer etapas de preparação e tratamento da amostra; o baixo custo econômico e ambiental, devido ao baixo consumo de solvente; além da alta percentagem de recuperação e eficiência de separação superior aos equipamentos comumente usados. Estas características fazem desta nova técnica um caminho alternativo de alto potencial para a determinação de HMF em méis. Apesar de ser um equipamento que não existe rotineiramente em laboratórios de análises de alimentos, é economicamente mais acessível que um cromatógrafo líquido de alta eficiência ou um cromatógrafo gasoso.

 

Agradecimentos

Os autores agradecem à FAPERGS (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul) pelo suporte financeiro.

 

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Recebido para publicação em 27/3/2007
Aceito para publicação em 8/6/2007 (002424)

 

 

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