FAAS e GFAAS
Uma estimativa de 80% de todos os dados de composição de alimentos de oligoelementos atualmente disponíveis são o resultado de análises de FAAS após o pré-tratamento da amostra de cinzas úmidas ou secas. O FAAS é uma ferramenta simples, robusta e fácil de implementar para a análise de digestão, e a calibração pode ser realizada tipicamente usando padrões aquosos. Os limites de detecção estão na faixa sub-ppm, tornando este método adequado para uma ampla gama de elementos (incluindo Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn) em várias matrizes de amostras. Observe que Na e K são mais frequentemente determinados usando espectroscopia de emissão de chama em vez de absorção em um sistema AAS.
GFAAS fornece capacidade de detecção subppb com injeções de amostra do tamanho μL em um tubo de grafite contendo plataforma que é aquecido resistivamente a altas temperaturas (por exemplo, 2700 °C) para atomização da amostra. Nos anos 90, as chamadas condições STPF (forno de plataforma com temperatura estabilizada) estabelecidas pela Slavin foram quase universalmente adotadas. As condições STPF exigem o uso de (1) atomização da plataforma, (2) modificação da matriz, (3) aquecimento rápido (1500 °C s-1 ou mais), (4) tubos com revestimento pirolítico, (5) eletrônica digital rápida, (6) medições de absorbância integradas (área de pico), (7) argônio (stop-flow durante a atomização), e (8) correção de fundo Zeeman (ou Smith-Hieftje). Métodos desenvolvidos com estes critérios em mente irão facilitar a quantificação direta usando padrões aquosos para fazer curvas de calibração externas, na maioria dos casos minimizando os efeitos de interferência da matriz e reduzindo a necessidade de usar o método de adições. Valores analíticos de importância incluem sensibilidade/massa característica, limite de detecção, precisão e precisão.
O campo de análises de elementos vestigiais na nutrição é uma das áreas mais interessantes. Os oligoelementos servem como componentes estruturais de enzimas, vitaminas, hormônios e tecidos que contêm proteínas. O oligoelemento selênio ajuda no mecanismo de defesa contra doenças e riscos ambientais. O selênio é o o oligoelemento mais promissor potencialmente envolvido nas respostas imunológicas. O cromo é um co-fator para vários sistemas enzimáticos e é necessário para a interação dos receptores de insulina. Consequentemente, foram realizadas pesquisas usando FAAS para avaliar o conteúdo de Se e Cr de oito categorias de alimentos (cereais, feijão, vegetais, verduras, frutas, condimentos e especiarias, frutas secas e flores comestíveis). As amostras foram molhadas usando uma combinação de três ácidos e as amostras foram analisadas usando FAAS a 196 nm (Se) e 425 nm (Cr) usando uma chama de ar-acetileno. Foram analisadas 190 amostras e do estudo concluiu-se que os frutos secos têm o maior teor de Cr (15-43,5 μg por 100 g) e que os feijões têm o maior teor de Se (48,7-02,5 μg por 100 g). O FAAS também provou recentemente ser útil na monitorização da Pb em jantares onde os níveis em excesso podem proporcionar um maior risco para fetos, crianças e adultos. Um total de 0,9% dos talheres de cerâmica importados e 2,5% dos talheres de cerâmica domésticos, avaliados ao longo de 2 meses em 1992, tinham níveis superiores ao limite permitido de 3 ppm para pratos, pires e talheres. Este trabalho envolveu a utilização do Método Oficial 973,32 da Association of Official Analytical Chemists. FAAS foi utilizado por cientistas da Faculdade Behrend (Erie, PA) para avaliar panelas de aço inoxidável como fonte significativa de Ni, Cr e Fe para ingestão. A ingestão de níquel é potencialmente perigosa, uma vez que o Ni está implicado em problemas de saúde relacionados com dermatites alérgicas. Por outro lado, Cr e Fe são nutrientes essenciais e o aço inoxidável (tipicamente 18% Cr, 8% Ni e 70-73% Fe) pode fornecer uma fonte significativa. A preparação da amostra envolveu a adição de 5% de ácido acético (Fisher), tanto frio como fervido, em cada recipiente durante 5 min. Em seguida, o ácido acético foi analisado usando FAAS e as condições padrão dos fabricantes. Os níveis mensuráveis dos três elementos foram determinados com apenas Ni elevado o suficiente (0,0-0,1 mg Ni por dia) para representar uma ameaça à saúde, levando a uma recomendação de que os pacientes sensíveis ao Ni evitem panelas de aço inoxidável e que a indústria mude para uma formulação não-Ni.
Como evidenciado pelos exemplos anteriores, o FAAS é uma técnica poderosa, mas pode nem sempre fornecer a sensibilidade necessária para a determinação de oligoelementos presentes em concentrações extremamente baixas. Isto tornou-se evidente quando a Administração Nacional Sueca de Alimentos se propôs a desenvolver um método para a determinação de Pb, Cd, Zn, Cu, Fe, Cr, e Ni em alimentos secos após a incineração a 450 °C. Percebendo que a contaminação com elementos como Pb, Cr e Ni é provável, teve-se o cuidado de lavar com ácido todos os artigos de plástico associados às análises. FAAS foi selecionado para Zn (213,9 nm ar-acetileno, oxidante), Cu (324,7 nm ar-acetileno, oxidante), e Fe (Fe 248,3 nm óxido nitroso-acetileno, oxidante). Devido às menores concentrações, o GFAAS foi utilizado para Pb, Cd, Cr e Ni. As condições foram otimizadas com base no uso da linha de ressonância apropriada, mas nenhum conjunto de condições instrumentais se mostrou aceitável para todos os quatro elementos. O chumbo foi analisado usando atomização de plataforma enquanto o Cd foi medido em um tubo não revestido e Cr e Ni foram medidos em um tubo pirolítico padrão. Infelizmente, o não uso de condições STPF limitou as capacidades do método e o método de adição foi exigido pela maioria dos laboratórios colaboradores para obter resultados razoavelmente precisos.
GFAAS serve como um excelente método para a determinação direta de Pb em bebidas de cola desgaseificadas. Relatórios recentes indicam, entretanto, que análises de GFAAS de cola diluída com uma solução de lantânio para reduzir cloretos e outras interferências de matriz exigiram o uso do método de adições para se obter resultados precisos. Se os autores tivessem feito incineração de oxigênio in situ, e utilizado Pd ou Pd combinado com nitrato de magnésio como modificador de matriz, todos os efeitos de interferência de matriz poderiam ter sido removidos. É provável que o maior problema com o fundo tenha sido devido ao açúcar (carbono) que poderia ter sido removido durante a etapa de pré-tratamento térmico usando a incineração de oxigênio – permitindo o uso de padrões de calibração aquosa em vez de exigir o método de adições. Os açúcares e xaropes foram analisados diretamente após a diluição ∼1 g de açúcar por 10 mL de ácido nítrico a 5% e a utilização de cinzas de oxigênio na etapa de pré-tratamento térmico. Os limites instrumentais de detecção de GFAAS (DL) foram de 10 pg, correspondendo a um método DL de 0,9 ng g-1. Os pesquisadores frequentemente usam abordagens engenhosas para melhorar o desempenho do GFAAS. Este foi o caso quando se desenvolveu uma estratégia para a determinação de La em amostras de alimentos e água. O problema é que La tem uma forte afinidade com o grafite, levando à formação de carboneto e efeitos de memória. Embora a grafite tenha sido melhorada para reduzir isso, o revestimento do tubo com tântalo ou folha de tungstênio pode eliminar o contato físico com a grafite e levar a um aumento da sensibilidade. O tubo revestido de tungstênio forneceu um limite de detecção de 7,8 ng e uma massa característica de 8,1 ng para La. A precisão foi melhor que 10% RSD e a precisão média foi de 90±10%. GFAAS tem sido usado por pesquisadores da US Food and Drug Administration para determinar com sucesso Se em fórmulas infantis e enterais. O método utiliza a digestão da amostra em uma placa de aquecimento após a adição de ácido nitrato de magnésio e ácido nítrico. Após o aquecimento, as amostras foram evaporadas até secarem e colocadas numa mufla a 500 °C durante 30 min. para completar a incineração. All Se é convertido em Se4 + dissolvendo as cinzas em HCl (5:1) e mantendo a solução a 60 °C durante 20 min. O Se4 + foi subsequentemente reduzido para Se0 com ácido ascórbico e recolhido num filtro de membrana que foi digerido em ácido nítrico utilizando a digestão por microondas. Após a digestão e diluição, o Se foi determinado usando GFAAS. O intervalo de recuperação para Se foi de 85-127% e os materiais de referência analisados caíram dentro do intervalo certificado para Se. O trabalho foi realizado em um sistema comercial equipado apenas com uma correção de fundo de deutério. As medições de altura de pico e área de pico forneceram resultados precisos quando se utilizou nitrato de níquel para modificação da matriz. Finalmente, o GFAAS provou ser útil para a determinação de Cr e Mo em alimentos médicos. Tanto a cinza úmida quanto a seca se mostraram aceitáveis e os limites de detecção foram de 0,24 ng mL-1 para Cr e 0,67 ng mL-1 para Mo. Ambos os elementos puderam ser determinados diretamente da prateleira e nenhum deles exigiu o uso de um modificador de matriz. Foram encontradas temperaturas ótimas de incineração de 1650 e 1600 °C para Mo e Cr, respectivamente. As temperaturas ideais de atomização foram de 2400 e 2650 °C, respectivamente, e todos os materiais de referência padrão analisados forneceram resultados dentro da faixa de concentração certificada.