Os filmes foram depositados pela técnica de automontagem sobre as placas de fenolite e placas de fibra de vidro, recobertas com cobre, a fim de obter os sensores eletroquímicos. As Figuras 55 e 56 apresentam as imagens de microscopia óptica dos sensores de fenolite, com 10 bicamadas, recobertos com QT1/NOF, QT1/BTB e QT1/MO, QT1/FTC, PVA1/VIO e PVA4/VIO, respectivamente. A Figura 57 apresenta as imagens dos sensores de fibra de vidro com os filmes QT1/FTC, QT1/NOF e QT1/BTB. De maneira geral, todos os sensores fabricados apresentam uma deposição uniforme do filme de quitosana.
Figura 55. Imagens de Microscopia Óptica do sensor de fenolite com deposição do filme de: (a) QT1/BTB, (b) QT1/NOF e (c) QT1/MO com 10 bicamadas.
Fonte: Autoria própria.
(c)
(b)
Figura 56. Imagens de Microscopia Óptica do sensor de fenolite com deposição do filme de (a) QT1/FTC, (b) PVA1/VIO e (c) PVA4/VIO com 10 bicamadas.
Fonte: Autoria própria.
Figura 57. Imagens de Microscopia Óptica do sensor de fibra de vidro com deposição do filme de (a) QT1/FTC (b) QT1/NOF e (c) QT1/BTB com 10 bicamadas.
Fonte: Autoria própria.
Inicialmente, medidas de capacitância elétrica foram realizadas, com diferentes sensores, em soluções de um eletrólito forte, cloreto de sódio, para analisar a sensibilidade dos mesmos, frentes as diferentes concentrações das soluções de cloreto de sódio. Os sensores de fenolite e fibra de vidro foram imersos em água destilada pura e na sequência nas soluções de cloreto de sódio (Tabela 5). Foram selecionados dois sensores de fenolite do filme poli(vinil álcool) e dois de quitosana. Os testes foram realizados apenas nesses sensores porque o cloreto de sódio tem potencial oxidativo sobre o cobre. Observa-se um aumento dos valores de
(a)
(b)
(c)
capacitância com o aumento da concentração das soluções para todos os sensores utilizados, sendo esse aumento mais pronunciado para sensor PVA1/VIO.
Tabela 5: Medidas de capacitância das soluções de cloreto de sódio obtidas pelos sensores de fenolite.
Concentração das soluções de NaCl(mg/mL)
Capacitância (nF)
PVA1/VIO PVA4/VIO QT1/BTB QT1/MO
H2O destilada pura 3,421 3,402 2,645 4,014 0,1 16,241 18,365 2,775 5,899 0,5 19,395 12,050 5,020 23,040 01 20,300 14,515 5,531 24,710 05 28,400 19,466 6,645 30,120 10 29,270 22,390 8,004 37,850 50 36,600 15,122 8,940 57,240 100 40,940 18,170 14,746 68,010 500 71,010 24,790 45,620 56,340
Fonte: Autoria própria.
Os sensores foram imersos em soluções aquosa da toxina ácido fusárico nas concentrações de 10, 20, 40, 60, 80, 100, 1000, 1000000 g/Kg para a construção da curva de calibração, e do desenvolvimento de um sistema de análise. Foram realizadas medidas de capacitância elétrica com os sensores de fenolite e fibra de vidro em água destilada pura e na sequência com as soluções de diferentes concentrações do ácido fusárico, Tabelas 6 e 7. A partir dos resultados apresentados é possível verificar que, em todos os casos, as medidas de capacitância das soluções do ácido fusárico, foram maiores em relação à água pura. Estes resultados podem ser melhor visualizados nas Figuras 58 e 59, que apresentam as medidas de capacitância das soluções do ácido fusárico obtidas pelos sensores de fenolite e de fibra de vidro, respectivamente. Além disso, houve uma tendência de aumento dos valores de capacitância com o aumento da concentração das soluções para todos os sensores utilizados. Observa-se que o sinal dos sensores de fenolite de QT1/BTB e QT1/FTC são próximos para cada concentração das soluções do ácido fusárico analisada. Contudo, as pequenas diferenças de sinal entre cada sensor para cada amostra foram suficientes para que a língua eletrônica pudesse discriminar os diferentes tipos de concentrações. O
sensor de fenolite baseado em filmes de quitosana com NOF apresentaram maior sinal em relação aos demais sensores, independentemente da concentração analisada, com exceção do sensor PVA1/VIO na concentração 105 . Já, para sensor de fibra de vidro com filme de QT/FTC foi o que apresentou maior resultado.
Tabela 6: Medidas de capacitância das soluções do ácido fusárico obtidas pelos sensores de fenolite.
Concentração das soluções do ácido fusárico ( g/Kg)
Capacitância (nF)
PVA1/VIO PVA4/VIO QT1/BTB QT1/MO QT1/FTC QT1/NOF
H2O destilada pura 3,421 3,402 2,645 4,014 2,740 3,499 10 6,841 6,446 4,714 6,857 4,436 7,365 20 10,322 8,900 6,023 10,158 6,156 10,661 40 10,733 8,871 5,729 10,787 5,852 13,024 60 7,964 6,111 3,880 7,781 5,115 8,671 80 8,423 6,849 4,975 8,318 5,990 12,071 100 9,712 7,342 5,077 8,872 5,973 10,988 1000 9,400 6,494 4,814 8,734 5,638 10,283 1000000 43,130 23,86 8,500 33,660 16,674 42,000
Fonte: Autoria própria.
Tabela 7: Medidas de capacitância das soluções do ácido fusárico obtidas pelos sensores de fibra de vidro.
Concentração das
soluções do ácido fusárico
( g/Kg) Capacitância (nF) QT1/FTC QT1/NOF QT1/BTB H2O destilada pura 3,594 2,007 4,007 10 8,079 6,205 5,031 20 15,488 8,19 7,958 40 12,703 8,296 5,868 60 13,374 5,632 5,377 80 15,39 7,73 7,007 100 14,096 7,771 6,022 1000 16,514 7,141 6,618 1000000 70,72 22,84 25,87
Figura 58. Medidas de capacitância das soluções do ácido fusárico obtidas pelos sensores de fenolite.
Fonte: Autoria própria.
Figura 59. Medidas de capacitância das soluções do ácido fusárico obtidas pelos sensores de fibra de vidro.
Após os testes realizados com a toxina ácido fusárico, analisou-se as medidas de capacitância dos sensores de fenolite e de fibra de vidro nas soluções AFB1, AFB2, AFG1 e AFG2, respectivamente. As Tabelas 8 e 9 apresentam os resultados das medidas de capacitância elétrica realizadas com o solvente benzeno/acetonitrila (98/02). Notou- se que com a utilização desse solvente, não houve modificação considerável nas respostas dos sensores ao serem imersos na micotoxina. Com exceção do sensor de QT1/NOF, todos os demais sensores de fenolite aumentaram a medida de Tabela 8). O mesmo aumenta foi observado para os sensores de fibra de vidro (Tabela 9).
No entanto, com a utilização do solvente metanol, percebe-se que os sensores eletroquímicos imersos na solução com a micotoxina geram uma resposta menor da medida de capacitância elétrica, sendo perceptível a diferença nas respostas de metanol puro e metanol misturado à micotoxina, obtendo-se resultados satisfatórios (Tabela 10).
Tabela 8: Medidas de capacitância das soluções das aflatoxinas G1, G2, B1 e B2 em benzeno/acetonitrila obtidas pelos sensores de fenolite.
Concentração das soluções da aflatoxina ( g/Kg)
Capacitância (nF)
PVA1/VIO PVA4/VIO QT1/BTB QT1/MO QT1/FTC QT1/NOF
10 5,10 6,20 5,40 5,00 7,10 6,50
20 6,30 6,20 5,70 6,30 7,60 5,50
100 5,80 6,70 6,50 6,50 7,10 6,20
5000000 6,30 6,20 6,10 6,70 7,30 6,40
Fonte: Autoria própria.
Tabela 9: Medidas de capacitância das soluções das aflatoxinas G1, G2, B1 e B2 em benzeno/acetonitrila obtidas pelos sensores de fibra de vidro.
Concentração das soluções da aflatoxina ( g/Kg) Capacitância (nF) QT1/BTB QT1/FTC QT1/NOF 10 3,50 4,50 6,80 20 4,20 5,20 7,20 100 3,50 5,20 5,00 5000000 3,90 4,90 3,90
Tabela 10: Medidas de capacitância das soluções das aflatoxinas G1, G2, B1 e B2 em metanol obtidas pelos sensores de fenolite e fibra de vidro.
Amostras Capacitância (nF)
PVA1/VIO PVA4/VIO QT1/BTB QT1/MO QT1/FTC QT1/NOF
Sensor de Fenolite
Metanol puro 11,549 26,870 26,200 28,870 10,269 14,138
Solução da Aflatoxina 5,399 21,640 16,041 14,788 5,404 7,842
Sensor de Fibra de vidro
Metanol puro 33,040 9,559 30,430
Solução da Aflatoxina 22,650 5,312 14,394
Fonte: Autoria própria.
Para as amostras da solução de aflatoxina, as maiores diferenças nos valores obtidos foram do sensor de fenolite recoberto com filme de QT1/MO e do sensor de fibra de vidro com o filme QT1/NOF. Verifica-se que cada sensor obteve um valor específico de capacitância elétrica em função das combinações dos compostos, demonstrando especificidade e diferentes sensibilidades nos sensores eletroquímicos desenvolvidos. Para os sensores de fibra de vidro com filmes de QT1/BTB e QT1/NOF os valores de capacitância elétrica foram superiores comparados aos sensores de fenolite de mesmos filmes.
A pouca espessura do filme fino que recobre os eletrodos é um dos fatores responsáveis pela alta sensibilidade das línguas eletrônicas, e tal sensibilidade pode estar associada aos efeitos na interface filme/solução. Porém, o papel desempenhado pela espessura do filme e como esta espessura afeta esses efeitos de interface ainda são desconhecidos. Quanto mais espessa a camada de material orgânico, mais tempo deve ser necessário para se estabilizar os efeitos de interface ou ocorrer a difusão de analitos no filme, devido à formação da dupla camada elétrica na interface filme-solução.
As soluções de cloreto de sódio, ácido furárico e aflatoxina apresentaram respostas que podem ser relacionadas com o caráter eletrolítico das soluções. As soluções de cloreto de sódio e ácido fusárico, que possuem caráter eletrolítico, apresentaram maior variação entre os valores de capacitância. Assim, pode ser atribuída uma dependência do caráter eletrolítico da solução nas respostas elétricas, independentemente das unidades sensoriais empregadas. Já as soluções de aflatoxina apresentaram pequenas separações das curvas de capacitância em
função das diferentes concentrações, o que pode estar relacionado à baixa condutividade das soluções.
Estes fatos apontam uma dependência das características e propriedades da solução e do filme na resposta elétrica. Porém, pela grande quantidade de resultados de capacitância geradas, se torna difícil a interpretação visual dos resultados e a comparação entre as respostas obtidas. Desta forma, técnicas estatísticas e computacionais de processamento de dados devem ser empregadas com o intuito de estabelecer relações entre as diferentes unidades sensoriais e as soluções analisadas a partir das respostas elétricas, bem como, a utilização de figuras de mérito com calibração multivariada.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os filmes depositados em placa de vidro foram analisados por Espectroscopia UV-Vis a fim de controlar o crescimento dos filmes, obtendo-se os gráficos de absorbância versus comprimento de onda e a curva de crescimento, em termos de concentração versus número de bicamadas. As espessuras dos filmes foram analisadas por meio da viscosidade empregando-se diferentes concentrações de polímeros, em que polímeros de baixa viscosidade obtiveram melhores resultados.
Por meio dos gráficos construídos foi possível analisar os crescimentos dos filmes e selecionar os melhores resultados para serem depositados nas placas de fenolite e de fibra de vidro, em que foram os filmes de QT1/FTC, QT1/NOF, QT1/BTB, QT1/MO, PVA1/VIO, PVA4/VIO. Os filmes de quitosana apresentaram melhor uniformidade nas deposições em placa de fenolite e de fibra de vidro comparados aos filmes de PVA.
As análises realizadas na toxina ácido fusárico permitiram a comparação dos diferentes sensores em diferentes concentrações, de modo que pode-se verificar que o sensor consegue diferenciar água pura de soluções contendo a solução da toxina, bem como, verificou-se que os valores de capacitância elétrica para cada sensor na mesma concentração são diferentes.
Para análise da aflatoxina com o solvente metanol, identificou-se que os sensores eletroquímicos imersos na solução da aflatoxina obtiveram valores menores de capacitância elétrica quando comparados ao metanol puro. Isto é justificado devido à polaridade do metanol puro ser maior do que a aflatoxina, logo quando misturado a aflatoxina o sinal tende a diminuir.
Com o objetivo de propor um método mais barato e portátil para a análise de aflatoxinas da castanha-do-Brasil, este trabalho obteve resultados positivos, mostrando um ótimo desempenho dos sensores desenvolvidos. Segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2011), os limites permitidos de aflatoxina B1, B2, G1 e G2 nas castanhas-do-
concentrações mostraram aumento nas medidas de condutância elétrica da conc
O sensor de fenolite com o filme QT1/MO e os sensores de fibra de vidro com os filmes de QT1/BTB e QT1/FTC obtiveram melhores diferenças entre as concentrações analisadas.
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APÊNDICE
As Figuras 1, 2, 3, 4 e 5 apresentam as fotografias por câmera microscópica das deposições de filmes em placas de vidro, em que se observa que os filmes de PVA não apresentam (ou apresentam pouca) coloração com os compostos. As Figuras 6 e 7 apresentam os filmes de quitosana em concentração de 0,04 g.mL-1, evidenciando a alta viscosidade do polímero. Bem como, a alta viscosidade também foi percebida nos filmes de PVA em concentração 0,1 g.mL-1 (Figura 8).
Figura 1. Filmes de PVA1 com (a) MO e (b) BTB. Fonte: Autoria própria.
Figura 2. Filmes de PVA1 com (a) FTC e (b) NOF. Fonte: Autoria própria.
(a)
(a)
(b)
Figura 3. Filmes de (a) PVA1/MOb e (b) PVA4/MOb. Fonte: Autoria própria.
Figura 4. Filmes de (a) PVA4/NOF e (b) PVA4/FTC. Fonte: Autoria própria.
Figura 5. Filmes de (a) PVA4/MO e (b) PVA4/BTB. Fonte: Autoria própria.
(a)
(b)
(a)
(a)
(b)
Figura 6. Filme de QT4/BTB. Fonte: Autoria própria.
Figura 7. Filme de QT/MO. Fonte: Autoria própria.
Figura 8. Filme de PVA com (a) BTB e (b) MO. Fonte: Autoria própria.
Os filmes apresentados foram analisados por espectroscopia de UV-Vis para analisar o crescimento e a espessura do filme. As Figuras 9, 10 e 11 apresentam os gráficos dos espectros dos filmes de PVA1/FTC e PVA1/NOF, PVA1/BTB e PVA1/MO, PVA1/MOb e PVA4/MOb, respectivamente.
(b)
(a)
Figura 9. Espectro de absorção no UV-Vis dos filmes PVA1/FTC e PVA1/NOF em função do número de bicamadas depositadas.