Verificação intralaboratorial da performance obtida em método de determinação de ocratoxina A por purificação em coluna de imunoafinidade e cromatografia líquida de alta eficiência usando café

Verifying the performance in the determination of ochratoxin by immunoaffinity column cleanup and high performance liquid chromatography in a laboratory using single laboratory validation

ARTIGO ORIGINAL

Verificação intralaboratorial da performance obtida em método de determinação de ocratoxina A por purificação em coluna de imunoafinidade e cromatografia líquida de alta eficiência usando café

Verifying the performance in the determination of ochratoxin by immunoaffinity column cleanup and high performance liquid chromatography in a laboratory using single laboratory validation

Maria de Lourdes Mendes de Souza^{I, II}; Elisabeth Borges GonçalvesI, ^*; Otniel Freitas Silva; Antonio Xavier de Farias; Anderson Luis da Silva Cavalcanti^III

^IEmbrapa Agroindústria de Alimentos, Av. Américas, 29501, Guaratiba, CEP 23020-470, Rio de Janeiro - RJ, Brasil, E-mail: [e-mail] ^IINúcleo de Pesquisas de Produtos Naturais, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Av. Athos da Silveira Ramos, 149 Bloco A, Ilha do Fundão, CEP 21941-909, Rio de Janeiro - RJ, Brasil

^IIIDepartamento de Estatística, Universidade Estadual do Rio de Janeiro - UERJ, R. São Francisco Xavier, 524, Maracanã, CEP 20550-900, Rio de Janeiro - RJ, Brasil

RESUMO

A ocratoxina A é um contaminante que pode estar presente em vários alimentos e ser prejudicial tanto para a saúde quanto para a economia, então deve ser medida. Mas, para bem quantificar um analito, mesmo com o uso de métodos oficiais, é necessário verificar o sistema de medição; nisto se empregam requisitos de validação. Assim, procedeu-se a uma verificação intralaboratorial de método por purificação em coluna de imunoafinidade e cromatografia líquida de alta eficiência em amostras de café verde artificialmente contaminadas e medidas. Foi obtido o comportamento de medição esperado ao longo do analito, a faixa de trabalho teve o limite inferior entre 0,489 e 1,59 e o superior entre 220 e 300 μg.kg^-1. A linearidade não foi rejeitada nesta faixa e não houve interferência externa significativa no modelo. O intercepto não diferiu significativamente da origem e o coeficiente linear não diferiu significativamente de 1,00. Os níveis de desvios padrão dependeram das concentrações estudadas, como ocorrido em diversas publicações, e os desvios padrão relativos não demonstraram inconformidade nos estudos colaborativos localizados. Concluiu-se pela competência do laboratório no método pesquisado, especialmente para café verde.

Palavras-chave: segurança alimentar; faixa de trabalho; valores aberrantes; precisão; metrologia.

ABSTRACT

Ochratoxin A is a food contaminant which can appear in several foods and can be harmful not only to human health, but also to the economy. In order to quantify properly an analite, even when using standard methods, it is necessary to check the validation method requirements. Therefore, a single laboratory validation of the method using immunoaffinity column and high performance liquid chromatography in spiked samples of ground green coffee beans was conducted. The evolution of the measurements along the analyte was sigmoid, as expected, and the range showed botton between 0.489 and 1.59, and top between 220 and 300 μg.kg^-1, top. Linear regression was not rejected in this range and there was no external significant interference in the model. The intercept was in the origin and the linear coefficient did not differ significantly from 1.00 (p < 0.05). The standard deviations depended on the concentrations of ochratoxin A, similarly to studies in the literature, and the estimated values of the relative standard deviation obtained were in accordance with the values from those studies. Therefore, the laboratory proved competence in this measurement process, especially for green coffee beans.

Keywords: food safety; range; outliers; precision; metrology.

1 INTRODUÇÃO

Micotoxinas fazem parte de um grupo de contaminantes quimicamente complexos que podem estar presentes em uma grande variedade de alimentos, como ocratoxina A no milho, trigo, café, cevada, centeio, aveia, feijão e rações para animais. Sua incidência tem sido maior em países da Europa Central e pode ser responsável por perdas econômicas significativas associadas ao seu impacto na saúde humana, produtividade animal e comércio doméstico e internacional (ANGSUBHAKORN, 1989).

A ocratoxina A, Hsieh (1988), é a micotoxina mais tóxica do grupo das sete ocratoxinas existentes. É produzida principalmente pelo Aspergillus ochraceus, Penicillium verrucosum e Aspergillus westerdijkiae, o último mais comumente verificado na produção de OTA em café, e age mais intensamente nos rins. Em dosagem aguda em aves, provoca tremores e perda de reflexos, em muitos outros animais dificulta a coagulação do sangue e diminui a defesa do organismo contra infecções.

Uma vez ingerida, é rapidamente absorvida no trato gastrointestinal, passa para o sangue, liga-se à albumina e é distribuída em concentrações tecidulares decrescentes para os pulmões, fígado, rins, coração, intestino e testículos, e pode atravessar a barreira placental (LI; JI, 2003).

A União Europeia, segundo Sartori (2005), recomenda níveis máximos de 5 μg.kg^-1 para café torrado e moído e 10 μg.kg^-1 para café solúvel, respectivamente, e os cientistas europeus, Engormix (2006), consideram tolerável um consumo semanal de 120 μg.kg^-1, outros, 100 μg.kg^-1.

Além das consequências das possíveis quantidades em que pode estar presente nos alimentos, como qualquer outro analito, deve ser devidamente quantificada em qualquer laboratório de alimentos; objetivo da prova de competência em métodos analíticos.

Diversos são os métodos em uso para medição de micotoxinas em alimentos. Especificamente para ocratoxina A em café, Vargas, Santos e Pittet (2005), em estudo colaborativo (experimento de precisão), obtiveram desvio padrão relativo da repetitividade entre 7,42 e 20,94%, enquanto que o similar para a reprodutibilidade variou de 16,34 a 29,17%, empregando purificação em coluna de imunoafinidade e cromatografia líquida com detecção por fluorescência em café verde. Foi verificada tendência crescente nos desvios padrão ao longo do analito.

Entwisle et al. (2001) usaram cromatografia líquida e purificação em coluna de imunoafinidade e fenil silano em café torrado e obtiveram desvio padrão relativo da repetitividade entre 2 e 22% e desvio padrão relativo da reprodutibilidade de 14 a 26%. Adicionalmente, este estudo colaborativo também mostrou tendência crescente nos desvios padrão ao longo do eixo do analito.

O método disponível para a quantificação desta micotoxina no Brasil é oficial, porém nem todos os seus requisitos de validação foram estabelecidos.

Todavia, mesmo usando métodos validados, o laboratório tem que demonstrar que os opera competentemente. Portanto, faz-se necessária a verificação de alguns requisitos de validação, incluindo-se alguns raramente profundamente avaliados, como detalhes da faixa de trabalho, cujo máximo é desconhecido, limites como de detecção, etc.

2 Material e métodos

2.1 Método analítico e amostras

O método analítico para quantificação da ocratoxina A (BRASIL,1999), baseia-se na sua extração pela solução de metanol : bicarbonato de sódio 3% (1:1, v/v), purificação do extrato em coluna de imunoafinidade e quantificação por CLAE com detector de fluorescência (SARTORI, 2005); e tem limite de quantificação 1 μg.kg^-1. A coluna utilizada foi RP-18 (250 × 4,6 mm; 5 mm), fase móvel acetonitrila : metanol : água : ácido acético (35 : 35 : 29 : 1, v/v/v/v), fluxo de 0,8 mL/minuto e detector de fluorescência (lex = 332 nm e lem = 476 nm).

Esse método tem em seu escopo café verde, então foram usadas amostras deste tipo de matriz, contaminadas com ocratoxina A em concentrações conhecidas, elaboradas para este fim. A micotoxina foi obtida através do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.

O café verde foi moído, porções de 25 g de material foram admitidas/análise e se adicionou o padrão em diversas concentrações em cada uma delas, homogeneizando-as em seguida em blender por 5 minutos. Seguiu-se o procedimento analítico anteriormente descrito para cada porção contaminada, totalizando-se 120 análises.

Complementando as medições destas amostras, o laboratório participou de vários (mais de oito) ensaios de proficiência neste analito.

2.2 Preparação do experimento e análise de dados

Validação de métodos, tal como hoje exigida por organismos normalizadores internacionais, requer experimentação e testes estatísticos de hipóteses referentes a cada requisito testado.

Então, os principais métodos usados na verificação foram cálculo de estatísticas básicas, regressão linear, estatísticas F de Snedecor, testes T-Student e modelo a um critério de classificação com respectivo erro para obtenção de um desvio padrão do tipo erro quadrático médio de modelagem. O nível de significância máximo considerado foi de 5% (p < 0,05). Todos estes métodos são amplamente conhecidos e facilmente encontrados nos livros de estatística experimental, regressão e probabilidades.

O programa Statgraphics (MANUGISTICS, 1993) foi utilizado para o ajuste de modelos de regressão e delineamento, gráficos e cálculo de estatísticas básicas.

Realizou-se ensaio cego, aleatorizado, gerado no Statgraphics de acordo com a distribuição amostral correspondente a uma amostra aleatória simples sem reposição. Iniciou-se o experimento com 16 concentrações de contaminante (OTA) preparadas conforme Brasil (1999). Posteriormente, foram adicionadas as concentrações 300 e 400 μg.kg^-1 e se complementou a geração.

Os requisitos de validação empregados foram da norma International Organization for Standardization, International Eletrotechnical Comission, ISO/IEC 17025 (ISO/IEC 2005) implementados segundo Thompson, Stephen e Wood (2002), Eurachem (1998), e Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO 2007).

Incerteza de medição e incerteza do ponto de vista de obtenção de limites para verificação de conformidade em geral não foram alvo deste trabalho por estarem em discussão e justificarem artigo específico.

3 Resultados e discussões

3.1 Panorâmica das medições

Na Figura 1a, com todas as concentrações, pode-se notar comportamento pretensamente aberrante de cinco resultados de medição e uma faixa linear pouco clara. Já a Figura 1b, com remoção de valores aberrantes e das duas maiores concentrações, demonstrou comportamento de crescimento mais regular que a anterior. Apesar da remoção dos valores aberrantes, novos valores deste tipo surgiram na Figura 1b, que não foram confirmados em itens a seguir.

3.2 Sensibilidade

De acordo com os resultados da Tabela 1, houve efeito significativo de concentrações dos padrões do analito (F = 42,692, significativo p < 0,05). Assim, o método se mostrou sensível a diversas concentrações do analito (ocratoxina A, ou OTA).

No que se refere aos parâmetros da curva (reta) de calibração, foi observado valor significativo do modelo de regressão, Tabela 2 (F = 6032,480, p < 0,05). A falta de ajuste não foi significativa, de modo que não houve interferência de fatores externos na regressão.

Adicionalmente, o intercepto não diferiu significativamente de zero, deste modo a curva passa pela origem, e o valor do coeficiente linear não diferiu significativamente de 1. Assim, o método respondeu com intercepto e coeficiente compatíveis ao esperado no decorrer do crescimento do analito.

3.3 Limites de detecção e quantificação

Limites de detecção e quantificação foram obtidos conforme a literatura, Tabela 3, porém estes limites são teóricos, sendo preciso comprovar que eles são atingidos, se realmente há mudança de comportamento, por exemplo, após 0,65. No entanto, de acordo com a Tabela 4, estaria ocorrendo medição até 0,489.

Na realidade, o que se nota até 0,489 μg.kg^-1 é superestimação significativa do real valor do analito. Essa irregularidade significativa inverteu seu sentido ao redor de 1,6 μg.kg^-1. Isto pode ser explicado por uma região estacionária, na qual o analito não pode ser devidamente medido, que é seguida de uma fase de crescimento do tipo exponencial.

Assim, é possível que o real limite de quantificação esteja entre 0,489 e 1,59 μg.kg^-1. Os limites inferior e superior de quantificação serão discutidos em outros itens.

3.4 Vício nas concentrações

De acordo com a Tabela 4, foram detectados vícios significativos nas regiões estudadas até 0,489. Assim, conforme as figuras 1a e 1b, ocorreu superestimação do teor do analito, que se seguiu de subestimação aos 1,59 μg.kg^-1. Isto confirma a possibilidade já mencionada de uma fase estacionária cujo limite de quantificação deve se encontrar próximo de 1,59 μg.kg^-1, pois, embora haja vício neste ponto, o vício trocou de sinal.

Na região até 1,59, não foram significativas as diferenças de desvios padrão, F _{até 1,59} = 1,970669566. No entanto, na comparação da variância a 1,59 com aquela aos 3,97 μg.kg^-1, foi obtido F_1,59x3,97 = 24,63527828, p < 0,05, significativo, indicando uma região de troca de precisão.

No espaço entre 3,97 e 400, os sinais dos vícios se alteraram e a quantidade de vício significativo foi desprezível. Este comportamento denota faixa de desenvolvimento de medição, ou seja, faixa de trabalho.

Nas regiões superiores a 400 μg.kg^-1, foram detectados vícios altos e significativos, positivos, em sequência, o que pode significar que a fase estacionária referente ao limite superior da faixa de trabalho já tenha sido alcançada. Isto será confirmado posteriormente.

Foi, então, obtido um comportamento esperado de um sistema de medição analítico potencialmente válido.

3.5 Linearidade

Diversas regiões foram testadas como faixa de trabalho a partir dos vícios anteriormente detectados.

Considerando-se todas as observações, foi obtido um ajuste linear significativo, Tabelas 5 e 6, porém foi obtida uma falta de ajuste também muito significativa. O intercepto foi de 29,4955, significativo e muito alto, logo uma reta inconcebível em validação, porque a reta deveria ter intercepto baixo e não significativo.

Iniciando-se a busca do limite inferior da faixa de trabalho na região até 15,94 μg.kg^-1, o modelo foi significativo, a falta de ajuste não o foi e o intercepto tampouco. Reduzindo-se essa região até 8,01 μg.kg^-1, o modelo foi significativo, a falta de ajuste também, o que não é aceitável, e o intercepto não o foi. No entanto, a margem de erro se reduziu drasticamente. O coeficiente de regressão nestes dois casos foi suficientemente próximo de 1, mas o limite inferior, dada a falta de ajuste, ainda não parece próximo.

Reduzindo-se novamente a região estacionária inferior, trabalhando-se até 5,2 μg.kg^-1, o modelo de regressão continuou significativo, Tabelas 5 e 6, mas a falta de ajuste não se mostrou significativa e a margem de erro tornou a demonstrar decréscimo drástico, atingindo menos que 10% do erro obtido no primeiro ajuste, com qualidade global de modelagem relativamente boa. Assim, o limite inferior da faixa de trabalho pôde ser considerado inferior a 5,2 μg.kg^-1.

Testando-se então a parte superior da faixa de trabalho, o modelo linear foi significativo até 956 μg.kg^-1, porém com falta de ajuste significativa, elevada margem de erro e baixa qualidade de regressão. Já na faixa até 400 μg.kg^-1, a situação pouco mudou, embora tenha tido um coeficiente de regressão significativo e próximo de 1. Até 300 μg.kg^-1, também houve nova redução de margem de erro, coeficiente de regressão aceitável e manutenção da qualidade da regressão.

Testando-se o intervalo de 1,59 até 300 μg.kg^-1, foi também obtido modelo significativo e coeficiente de regressão próximo de 1, significativo, porém ainda houve falta de ajuste significativa.

Finalmente, testando-se a faixa de 1,59 até 220 μg.kg^-1, foi obtido modelo significativo e falta de ajuste não significativa, assim, não se obteve interferência de outros agentes (externos) além do crescimento do valor medido em relação ao analito. Ainda, foi obtida boa qualidade global de ajuste e um decréscimo de aproximadamente 90% da margem de erro obtida até 956 μg.kg^-1.

Deste modo houve uma resposta linear da medição ao analito, significativa, Tabelas 5 e 6, positiva, com coeficiente linear muito próximo de 1 e intercepto não significativo, portanto a reta se comportou da forma esperada e passou pela origem.

Assim, a faixa de trabalho do método deve estar compreendida entre 0,489 e 1,59 μg.kg^-1, como limite inferior, e entre 220 e 300 μg.kg^-1, como limite superior, e aderiu a uma função linear.

Confirmações: valores aberrantes e limite de quantificação

Anteriormente, as Figuras 2a e 2b trouxeram diversos candidatos a valores aberrantes, cinco deles foram obtidos após extração daqueles verificados em 2a, por exemplo, aos 300 μg.kg^-1. No entanto, após o ajuste do modelo linear, quatro outros valores, Figura 3a, poderiam ser considerados aberrantes. Porém, a Figura 1b não os apresenta como tal.

O comportamento observado na Figura 3b é do tipo em leque, bastante conhecido e admitido como fator que não invalida um método (apud THOMPSON; STEPHEN, WOOD, 2002). Foram realizadas transformações normalizantes da família de Box-Cox e foi ajustado o modelo regressivo nos erros, porém nenhuma destas duas tentativas trouxe melhora substancial ao modelo anterior - a redução da margem de erro foi de somente 3%.

Ainda, pelo tipo de conformação espacial na Figura 3b, não resultaram confirmados os pretensos valores aberrantes que foram destacados como tal na Figura 3a.

Ficou, então, estabelecido como o melhor ajuste obtido o juste linear, e a faixa de trabalho com limites entre 0,489 e 1,59 μg.kg^-1, como limite inferior, e entre 220 e 300 μg.kg^-1, como limite superior.

Essa faixa de trabalho pode ser limitada pelo real valor do limite de quantificação, ainda não testado experimen-talmente.

Uma vez que, neste trabalho, o valor estimado 1,08 μg.kg^-1 para o limite de quantificação não diferiu significativamente (T = 1,16) do limite teórico propagado pela legislação 1 ug.Kg^-1, The Commission of the European Communities, EC 1881 (EC 2007), e a primeira concentração do analito superior a estes limites, 1,59, como mencionado anteriormente, obteve medição satisfatória, é possível que o real limite de quantificação esteja entre 1 e aproximadamente 1,59 μg.kg^-1.

3.6 Variações nas medições segundo contaminação e desvios padrão

Como mencionado anteriormente, as variações medições obtidas ao longo do eixo do analito aumentaram substancialmente. Isto já foi mostrado na Figura 2b. Na Figura 3 isto novamente é notado, mas não ficou estabelecido nenhum padrão diferente do esperado nas variâncias estimadas (e respectivos desvios padrão), conforme mencionado em 3.5.

Adicionalmente, a mesma conformação de variância/desvio padrão (imprecisão, etc.) é claramente corroborada em café verde no Ministry of Agriculture, Livestock and Supply (2006), ou seja, no mesmo material empregado neste artigo. Ainda, com o mesmo tipo de matriz e método, Vargas, Santos e Pittet (2005), bem como Entwisle et al. (2001), em café torrado, também encontraram a mesma tendência nas variâncias.

Logo, não foi notado nada nos desvios padrão ou desvios padrão relativos que implicasse invalidade do ponto de vista metrológico. Um desvio padrão válido na faixa de trabalho como um todo, que resultaria em x ± 20,90, não seria razoável, especialmente no início da faixa de trabalho e frente à utilização dos limites legais, que são abaixo de 20 μg.kg^-1. Portanto optou-se por admitir como estimativa nas vizinhanças de cada concentração estudada, o desvio padrão amostral correspondente à ponderação das variâncias/desvios padrão que limitam a concentração de interesse (Tabela 4) para exprimir intervalos e imprecisão.

3.7 Adequação ao uso e ensaios de proficiência em café

Para ter utilidade frente à legislação internacional, é necessário que o método demonstre bom comportamento nas vizinhanças de 5 e 10 μg.kg^-1, isto já foi demonstrado pela ausência de vício aos 3,97 e 6,39, bem como em 8,01 e 15,94. Adicionalmente, o laboratório obteve performance satisfatória neste método em 90% de 63 medições (MINISTRY OF AGRICULTURE, LIVESTOCK AND SUPPLY, 2006), incluindo-se, às vezes, valores de ordem 1, 2, 5, 13 μg.kg^-1 e outros. Portanto, o laboratório tem condições de atender a medições em regiões próximas ao limite inferior de quantificação e regiões estratégicas como as previstas pela legislação internacional.

Não se pôde obter comparações sobre a performance do laboratório em termos de precisão na forma de erro puro conforme 3.5, porque os ensaios de proficiência disponíveis já mencionados realizaram subamostragem, com duas medições/unidade amostral, não independentes, enquanto os presentes experimentos tiveram dupla leitura e o número de observações independentes/concentração (1 medição/unidade amostral) variou de 3 a 10, conforme Tabela 4.

Porém o Ministry of Agriculture, Livestock and Supply (2006) em seus testes de proficiência reporta variações de 22% entre duplicatas - com duas medições/unidade amostral, não independentes.

Finalmente, revendo-se a Tabela 4, deve-se notar que os desvios padrão relativos encontrados na faixa de trabalho, excetuando-se a concentração de 15,94 μg.kg^-1 de ocratoxina A, foram obtidos de valores que se encaixam nos valores dos experimentos de precisão de Vargas, Santos e Pittet (2005), também realizado em café verde, e de Entwisle et al. (2001) para café torrado.

Portanto, admitindo-se algum eventual problema na concentração 15,94 μg.kg^-1, não foram encontradas evidências de problemas de precisão que afetassem a performance do laboratório no método estudado.

4 Conclusões

De acordo com os dados obtidos e analisados pôde-se concluir que:

• Valores aberrantes obtidos em diversas fases da validação não foram confirmados.

• Conforme esperado, foi obtido comportamento sigmóide na extensão do analito.

• Os limites teóricos de detecção e quantificação foram estimados conforme 0,65067 e 1,08445, que não foram descartados após a presente validação.

• A faixa de trabalho ficou estabelecida entre 0,489 e 1,59 μg.kg

  ^-1, como limite inferior, e entre 220 e 300 μg.kg

  ^-1, como limite superior.

• A linearidade pôde ser admitida na faixa de trabalho, não rejeitou intercepto na origem e coeficiente linear 1,00.

• O comportamento da regressão linear foi o esperado.

• A tendência encontrada nos desvios padrão é normalmente aceita pela comunidade científica e foi notada também nos dois ensaios colaborativos envolvendo o mesmo método em café.

• Nada que implicasse invalidade foi obtido nos desvios padrão relativos das medições com o uso deste método.

• Pôde-se admitir o laboratório como competente na medição de ocratoxina A no que se refere a ter apresentado limites de detecção e quantificação teóricos suficientemente baixos frente a valores de interesse legal, faixa de trabalho sem vícios significativos, linearidade razoável, com falta de ajuste não significativa, qualidade global satisfatória e tendência esperada.

Agradecimentos

A André P. Montello pelas análises realizadas e ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento pelo fornecimento do material.

Recebido para publicação em 19/6/2008

Aceito para publicação em 16/5/2009 (003597)

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A quem a correspondência deve ser enviada

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Jun 2010
• Data do Fascículo
  Maio 2010

Histórico

• Recebido
  19 Jun 2008
• Aceito
  16 Maio 2009