Desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica para detectar e quantificar ocratoxina A em amostras de café

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dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Jairo Pinto de
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7595-1183
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2228283301316218
dc.contributor.advisor1Ferreira, Rafael de Queiroz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5053247764430323
dc.contributor.authorMedeiros, Jane Schneider de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0002-6386-6090
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2714176584280814
dc.contributor.referee1Janegitz, Bruno Campos
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9707-9795
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7746094938977989
dc.contributor.referee2Freitas, Marcos Benedito José Geraldo de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-1521-774X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3485939623614913
dc.date.accessioned2025-08-12T17:10:53Z
dc.date.available2025-08-12T17:10:53Z
dc.date.issued2025-06-05
dc.description.abstractOchratoxin A (OTA) is a mycotoxin produced by fungi of the genera Aspergillus and Penicillium, frequently found in food products such as coffee, cereals, and spices. Given its toxicity and potential carcinogenicity, this study developed a sensitive and selective electroanalytical methodology for the detection and quantification of OTA in roasted and ground coffee. The method employed screen-printed electrodes composed of carbon black and graphite (SPE CB-G), modified in situ with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). The technique used was adsorptive stripping differential pulse voltammetry (DPAdSV), optimized through a central composite design (CCD). Raman spectroscopy characterization of the SPE CB-G confirmed the presence of graphite and carbon black, with a conductive surface suitable for electrochemical detection. The electroanalytical response of OTA was investigated using cyclic voltammetry (CV) under different electrolytes and pH ranges, demonstrating an irreversible oxidation process, with the anodic peak potential (Epa) shifting toward less positive values as the pH increased. The optimal electrochemical condition was achieved using phosphate buffer (PB) 0.2 mol L−1 (pH 7.0) with CTAB (80 µmol L−1), which favored OTA adsorption onto the electrode surface through electrostatic interactions with its anionic forms. Epulse, tpulse, tdep, and CTAB concentration parameters in both differential pulse voltammetry (DPV) and DPAdSV techniques were optimized via CCD to maximize the peak current (Ip). The optimized conditions provided excellent sensitivity and selectivity. The calibration curve in PB with CTAB showed linearity in the range of 10.10 to 242.29 ng mL−1 (R2 = 0.994), with a limit of detection (LOD) of 1.39 ng mL−1 and a limit of quantification (LOQ) of 4.20 ng mL−1. In the coffee matrix, LOD and LOQ were 2.70 ng mL−1 and 8.20 ng mL−1, respectively, also with R2 = 0.994. Recovery assays yielded values ranging from 94% to 110% in buffer with CTAB, wheat, and coffee, validating the method even in complex matrices. The analysis of typical coffee interferents revealed variations in OTA Ip due to competition for active sites on the SPE CB-G surface, with CTAB playing a critical role in minimizing these effects. The proposed methodology demonstrated high analytical performance, low cost, and suitability for routine analysis, meeting regulatory limits established by Anvisa and the European Union.
dc.description.resumoA ocratoxina A (OTA) é uma micotoxina produzida por fungos dos gêneros Aspergillus e Penicillium, frequentemente encontrada em alimentos como café, cereais e especiarias. Considerando sua toxicidade e potencial carcinogenicidade, este trabalho desenvolveu uma metodologia eletroanalítica sensível e seletiva para detecção e quantificação da OTA em café torrado e moído, utilizando eletrodos impressos (do inglês, screen-printed electrode, SPE) de negro de fumo (do inglês, carbon black, CB) e grafite (SPE CB-G) modificados in situ com brometo de cetiltrimetilamônio (do inglês, cetyltrimethylammonium bromide, CTAB). A técnica empegada foi a voltametria de redissolução adsortiva de pulso diferencial (do inglês, adsorptive stripping differential pulse voltammetry, DPAdSV), otimizada por planejamento composto central (do inglês, central composite design, CCD). A caracterização do SPE CB-G por espectroscopia Raman confirmou a presença de grafite e negro de fumo, com superfície condutora adequada para detecção eletroquímica. A resposta eletroanalítica da OTA foi estudada por voltametria cíclica (do inglês, cyclic voltammetry, CV) em diferentes eletrólitos e faixas de pH, demonstrando um processo de oxidação irreversível com potencial de pico anódico (Epa) deslocando-se para valores menos positivos com o aumento do pH. A escolha do tampão fosfato (do inglês, phosphate buffer, PB) 0,2 mol L−1 (pH 7,0) associado ao CTAB (80 µmol L−1) resultou na melhor condição eletroquímica, favorecendo a adsorção da OTA na superfície do eletrodo por meio de interações eletrostáticas com as formas aniônicas da micotoxina. Os parâmetros amplitude do pulso (Epulse), tempo do pulso (tpulse), tempo de deposição (tdep) e concentração de CTAB, das técnicas de voltametria de pulso diferencial (do inglês, differential pulse voltammetry, DPV) e da DPAdSV foram otimizadas por CCD, com o objetivo de maximizar a corrente de pico (Ip). As condições otimizadas resultaram em excelente sensibilidade e seletividade. A curva de calibração em tampão PB com CTAB apresentou linearidade no intervalo de 10,10 a 242,29 ng mL−1 (R2 = 0,994), com limite de detecção (LD) de 1,39 ng mL−1 e limite de quantificação (LQ) de 4,20 ng mL−1. Na matriz café, obteve-se LD de 2,70 ng mL−1 e LQ de 8,20 ng mL−1 e R2 = 0,994. Ensaios de recuperação demonstraram resultados entre 94% e 110% em tampão PB com CTAB, trigo e café, validando o método mesmo em matrizes complexas. A análise de interferentes típicos do café revelou variações na Ip da OTA devido à competição por sítios ativos no SPE CB-G, sendo que a presença do CTAB foi essencial para minimizar tais efeitos. A metodologia desenvolvida demonstrou alto desempenho analítico, custo reduzido e aplicabilidade para análises de rotina, atendendo aos limites regulatórios da Anvisa e da União Europeia.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20082
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectVoltametria (DPAdSV).
dc.subjectEletrodo impresso (SPE)
dc.subjectSegurança alimentar
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleDesenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica para detectar e quantificar ocratoxina A em amostras de café
dc.title.alternativeDevelopment of an electroanalytical methodology to detect and quantify ochratoxin A in coffee samples
dc.typemasterThesis
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