universidade federal do ceará centro de ciências programa de pós-graduação em química grupo ...

133 Pages·2014·3 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
GRUPO DE ELETROQUÍMICA E CORROSÃO

THIAGO MIELLE BRITO FERREIRA OLIVEIRA

BIOSSENSORES ENZIMÁTICOS PARA DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE
CARBAMATOS EM AMOSTRAS DE ALIMENTOS

FORTALEZA
2013
THIAGO MIELLE BRITO FERREIRA OLIVEIRA

BIOSSENSORES ENZIMÁTICOS PARA DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE
CARBAMATOS EM AMOSTRAS DE ALIMENTOS

Tese de Doutorado apresentada à Comissão Julgadora
do Programa de Pós-Graduação em Química da
Universidade Federal do Ceará, como um dos requisitos
para a obtenção do título de Doutor em Química. Área
de concentração: Química Analítica.

Orientadora: Profa. Dra. Adriana Nunes Correia
Coorientadora: Profa. Dra. Simone Barreira Morais

FORTALEZA
2013

À minha esposa, Jaisna, e ao meu filho, Heitor
Dimitri, pelos sorrisos, abraços, amor, carinho e
companheirismo ao longo dessa jornada, mesmo
quando não pude retribuir à altura.
AGRADECIMENTOS

À Deus, pelas maravilhas e graças que tem me proporcionado, por ouvir minhas preces e ser meu
aliado em todas as batalhas. Aos que se opuseram, fica a lição... “as portas que Ele abre para
mim ninguém pode fechar”!
À minha família, em especial, à minha mãe, meu exemplo de vida e porto seguro. Foi com a
senhora que aprendi a transformar as dificuldades em pontes para ir mais longe, a nunca desistir
dos meus objetivos, a entender que sonhar é direito de todos, mas poucos são aqueles que se
disponibilizam a pagar o ônus para concretizá-los.
À Universidade Federal do Ceará (UFC) que, por meio do Programa de Pós-Graduação em
Química, contribuiu para o meu crescimento profissional, intelectual e humano.
À Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN), pelo suporte financeiro e por
conceder a liberação das minhas atividades como técnico de laboratório, para me dedicar aos
estudos de doutorado acadêmico no Brasil e doutorado sanduíche em Portugal.
Ao colegiado do Departamento de Química da UERN, por concordar com minha liberação e
contribuir para a continuação da minha formação acadêmica.
Ao Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) e à Universidade do Porto (UP), pela
infraestrutura disponibilizada para a consolidação do meu trabalho de tese, desenvolvido em
Porto - Portugal, durante o doutorado sanduíche.
Aos órgãos de fomento CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
- Brasil) e FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia - Portugal) que, por meio do Projeto
CAPES/FCT nº 313/11, permitiram o desenvolvimento das minhas pesquisas, na modalidade
doutorado sanduíche, nas dependências do ISEP e da UP.
À minha orientadora no Brasil, Profa. Adriana Nunes Correia, pela amizade, solidariedade e
compreensão, pelas novas oportunidades e parcerias estabelecidas e, acima de tudo, pela
inestimável contribuição à minha formação acadêmica e humana. Foram tantas oportunidades e
experiências, tantos trabalhos e discussões relevantes, que não seria possível contemplar em um
único trabalho de tese. Muito obrigado por tudo!
Ao Prof. Pedro de Lima-Neto, pelos ensinamentos, contribuições, críticas e constante incentivo
ao meu crescimento profissional. Pelas várias oportunidades e credibilidade para desenvolver
tantos trabalhos ao longo do meu processo de doutoramento. Ficam aqui registradas minha
admiração e gratidão!
Aos demais membros que fizeram e/ou fazem parte do Grupo de Eletroquímica e Corrosão
(GELCORR), em nome de Amanda Cardoso, Dejane de Oliveira, Vanessa Nascimento, Sandelir
Dias, Luisa Célia Pacheco, Cristiane Forte, Othon Campos, Roger Gomes, Luanna Neves,
Leandro Mendonça, Jefferson do Nascimento, Allan Dantas, Sâmeque Oliveira e todos os outros
que, na medida do possível, me ajudaram em tudo o que precisei ao longo desses anos. Agradeço
em especial aos meus grandes amigos Francisco Wirley Paulino Ribeiro, Rafael Ribeiro Portela e
Paulo Naftali da Silva Casciano, pelas discussões, críticas e apoio constante em todos os
trabalhos que desenvolvi. A gente vai mais longe quando trabalha em conjunto!
A todos do Grupo de Reacções de Análises Químicas (GRAQ), em especial, à minha orientadora
em Portugal, Profa. Simone Barreira Morais, pela credibilidade, amizade e ensinamentos que
ainda perduram. Meu respeito e admiração por ti só aumentam desde que retornei ao Brasil.
Também não poderia esquecer as Profas. Cristina Delerue-Matos, Maria Beatriz Oliveira e
Cristina Freire, bem como à pós-doutoranda Maria de Fátima Barroso, que prestaram grande
contribuição ao desenvolvimento e aprimoramento das minhas pesquisas.
Aos amigos do GRAQ em Portugal (Marta Oliveira, Filipa Gomes, Paula Paíga, Pedro Carneiro,
Idalina Bragança, Luisa Correia-Sá, Hélder da Silva, Maria Freitas, Virgínia Fernandes e Suzana
Machado), França (Clair Vanbecelaere), Bélgica (Thomas van der Have), República Tcheca
(Klara Slezakova) e Paraguai (José Luiz Vera), por todo o apoio, amizade e contribuição direta e
indireta para a concretização deste feito.
Às Profas. Helena Becker, Elisane Longhinotti e Selma Elaine Mazetto, docentes e pesquisadoras
permanentes do Programa de Pós-Graduação em Química da UFC, e à Profa Suely Castro,
docente da UERN, pelas críticas e sugestões aos meus trabalhos, bem como pelas novas parcerias
estabelecidas.
À Profa. Djenane de Souza, docente da Universidade Federal de Uberlândia, campos de Patos de
Minas, pela amizade, incentivo, apoio e grande contribuição aos meus trabalhos de doutorado.
Aos Profs. Karen Wohnrath, Jarem Garcia e Christiana Pessoa, docentes da Universidade
Estadual de Ponta Grossa, pela nova parceria estabelecida e conhecimentos acrescentados, por
meio do Programa CAPES/PROCAD-NF nº 2424/2008 e Rede nBioNet.
Enfim, a todas as pessoas que tenham contribuído de qualquer forma para avançar com este novo
passo em minha carreira profissional.

“Não se mede o valor de um homem pelas suas
roupas ou pelos bens que possui, o verdadeiro
valor do homem é o seu caráter, suas ideias e a
nobreza dos seus ideais”.
Charles Chaplin
“Antes de julgar a minha vida ou o meu
caráter... calce os meus sapatos e percorra o
caminho que eu percorri, viva as minhas tristezas,
as minhas dúvidas e as minhas alegrias. Percorra
os anos que eu percorri, tropece onde eu tropecei
e levante-se assim como eu fiz. E então, só aí
poderás julgar. Cada um tem a sua própria
história. Não compare a sua vida com a dos
outros. Você não sabe como foi o caminho que
eles tiveram que trilhar na vida”.

Clarice Lispector
RESUMO

Este trabalho contempla três estratégias para o biossensoriamento de pesticidas da classe dos
carbamatos (CBM) em alimentos naturais, utilizando biossensores à base de polifenoloxidases
como dispositivos analíticos: (i) eletrodo de pasta de nanotubos de carbono (EPNC) modificado
com lacase de Tramites versicolor (LAC) por entrapment da enzima diretamente no material
compósito, definido como LAC-EPNC; (ii) eletrodo de pasta de grafeno (EPG) modificado com
filmes de Azul da Prússia (AP), seguido da imobilização de LAC por drop coating, definido
como LAC/AP/EPG; e (iii) EPG modificado por eletrodeposição de filme híbrido composto por
quitosana (CS), nanopartículas de ouro (NpAu) e mistura das enzimas LAC e tirosinase de
Agaricus bisporus (TIR), definido como LAC-TIR-NpAu-CS/EPG. Tomado por base o processo
redox do substrato 4-aminofenol (4-AMF), a presença dos nanotubos de carbono e do grafeno
proporcionou uma série de vantagens aos dispositivos, a saber: aumento nos valores de corrente
de pico, catálise do processo redox, melhoria na reversibilidade e, consequentemente, na cinética
de transferência eletrônica. Filmes de AP (imobilização direta da enzima sem a necessidade de
regente para cross-linking), CS (biocompatibilidade adequada, maior imobilização e fixação das
enzimas) e NpAu (redução da resistência a transferência de carga) também apresentaram
importante papel na configuração eletródica dos biossensores. As curvas analíticas foram
construídas por voltametria de onda quadrada, baseando-se na capacidade dos CBM
(carbofurano, carbaril, formetanato, pirimicarbe, propoxur e ziram) de inibir a atividade das
polifenoloxidases. Em geral, os procedimentos propostos apresentaram sensibilidade (limites de
detecção variando de 0,001 a 0,093 mg kg-1) que contempla os limites máximos estabelecidos
pelas agências de segurança e controle alimentar brasileira e europeia para resíduos de CBM em
hortaliças (tomate, alface e batata) e frutas cítricas (laranja, tangerina e limão), com baixo nível
de interferentes. Os ensaios de recuperação foram realizados em extratos QuEChERS das
amostras, com porcentagens de recuperação variando de 91,0 ± 0,1% a 101,10 ± 0,1%; para
contaminações de 0,01 a 3,14 mg kg-1. Portanto, LAC-EPNC, LAC/AP/EPG e LAC-TIR-NpAu-
CS/EPG podem ser ferramentas promissoras na análise de CBM em matrizes alimentares.

Palavras-chave: Carbamatos. Polifenoloxidases. Nanomateriais. Filmes condutores.
Biossensores enzimáticos.