Optimización de un método de extracción de metales en alimentos (nueces de Brasil) mediante hidrólisis enzimática asistida por energía de microondas (EHMAE)

Abstract

[Resumen] En este trabajo se ha puesto a prueba la utilidad de la hidrólisis enzimática asistida con energía de microondas (EH-MAE) para la extracción de metales en nueces de Brasil. Los metales objetos de estudio son: Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, Sb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, Tl, V, W y Zn. Los resultados obtenidos por este método se comparan con las concentraciones determinadas para cada metal al someter la nuez de Brasil a una digestión ácida asistida con energía microondas (MAE). Adicionalmente, y como objetivo secundario, se determina el contenido metálico de otras muestras ricas en oligoelementos, tales como: baya inca del Perú, açai en polvo y palmito. Los metales contenidos en todos los extractos (ácidos y enzimáticos) son analizados mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Para evaluar el efecto matriz en la determinación de cada metal, se realiza la comparación estadística entre las rectas de calibrado con patrones acuosos y las rectas de adiciones estándar, empleando siempre como patrones internos Sc, Ge, Y, Rh e In. De esta forma, se selecciona el método de cuantificación más adecuado. Para identificar las variables más importantes implicadas en el método de extracción EH-MAE se realiza un diseño de experiencias Plackett-Burman. Las variables que se tienen en cuenta son las siguientes: Etapas de extracción Masa de proteasa pH Concentración de Tris Volumen de tampón Tris-HCl Masa de DTT Los resultados obtenidos en el diseño Plackett-Burman se analizan mediante la representación de cartas Pareto de primer y segundo orden, obteniéndose que las variables estadísticamente significativas (al 95% de confianza) para la extracción de dichos metales son la masa de DTT y las etapas de extracción. Finalmente, se realiza un estudio de optimización para dichas variables.

[Resumo] Neste traballo púxose a proba a utilidade da hidrólise enzimática asistida con enerxía de microondas (EH-MAE) para a extracción de metais en noces de Brasil. Os metais estudados foron: Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, Sb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, Tl, V, W y Zn. Os resultados acadados por este método compáranse coas concentracións obtidas para cada metal ó someter a noz de Brasil a unha dixestión ácida asistida con enerxía de microondas (MAE). Ademais, e como obxectivo secundario, determínase o contido metálico doutras mostras ricas en oligoelementos, tales como: baga inca do Perú, açaí en po e palmito. Os metais contidos en todos os extractos (ácidos y enzimáticos) son analizados mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Para avalia-lo efecto matriz na determinación de cada metal, realízase a comparación estatística entre as rectas de calibrado con patróns acuosos e as rectas de adicións estándar, empregando sempre como patróns internos Sc, Ge, Y, Rh e In. Desta forma, selecciónase o método de cuantificación máis adecuado. Para identifica-las variables máis importantes implicadas no método de extracción EH-MAE realízase un diseño de experiencias Plackett-Burman. As variables que se teñen en conta son as seguintes: Etapas de extracción Masa de proteasa pH Concentración de Tris Volume de tampón Tris-HCl Masa de DTT Os resultados obtidos no diseño Plackett-Burman analízanse mediante a representación das cartas Pareto de primeiro e segundo orde, obténdose que as variables estadísticamente significativas (ó 95% de confianza) para a extracción de ditos metais son a masa de DTT e as etapas de extracción. Finalmente, realízase un estudo de optimización para ditas variables.

[Abstract] In this work, the feasibility of microwave energy to speed up enzymatic hydrolysis of Brazil nuts for simultaneous metal (Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, Sb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, Tl, V, W and Zn Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Se, Sr, V y Zn) extraction is studied. Results obtained are compared with metal concentrations achieved after Brazil nut microwave acid extraction (MAE). The metal content of several food samples with high oligoelements such as Inca berry, açai fruit and palmito after MAE was also assessed. The target elements extracted (by using MAE and EH-MAE) are simultaneously determined by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP–MS). Both external calibration and standard addition calibration using Sc, Ge, Y, Rh and In are selected as internal standards were tested. Matrix effect was statistically evaluated for each target metal. The statistical significance of the variables involves on the extraction procedure by EH-MAE was simultaneously evaluated by applying a Plackett–Burman experimental design approach. The studied variables were: Extraction steps Protease mass pH Tris concentration Tris-HCl volume DTT mass The design is analyzed by the main effect Pareto chart and two-factor interactions Pareto charts. The results showed that extraction steps and DTT mass are statistically significant (confidence interval of 95%) variables for several metals extraction by EH-MAE. Finally, optimum values of these variables were assessed.