Aspectos da Química da
Aguardente
Prof. Dr. Daniel R. Cardoso
[email protected]
INDICATIVOS DE PRODUÇÃO DO SETOR
SUCROALCOOLEIRO BRASILEIRO
Açúcar
Safra 2006/2007: 30,7 milhões de toneladas
(13% da produção mundial)
Exportações 2007: 19,3 milhões de
toneladas (45% do comércio mundial)
Consumo interno: 59,4 Kg/habitante
Produção por região:
•Sudeste: 24,8 milhões de toneladas (São Paulo:
65%)
•Nordeste: 5,2 milhões de toneladas
Álcool
Produção por região:
•Sudeste: 20,2 milhões de m3
•Nordeste: 1,98 milhões de m3
Maior exportador do mundo: 3,5 milhões
de m3 em 2007
LOCALIZAÇÃO DAS USINAS DE ÁLCOOL E AÇÚCAR NO BRASIL
Fonte: Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Estratégico (Nipe), UNICAMP.
A Cachaça no Mercado Mundial
DEFINIÇÕES
Cachaça é a denominação típica e exclusiva da Aguardente de Cana produzida no
Brasil, com graduação alcoólica de 38% a 48% a 20ºC, obtida pela destilação do mosto
fermentado do caldo de cana-de-açúcar com características sensoriais peculiares,
podendo ser adicionada de açúcares até 6 g/L, expressos em sacarose.
Aguardente de Cana é a bebida com graduação alcoólica de 38% a 54% a 20ºC, obtida
do destilado alcoólico simples de cana-de-açúcar ou pela destilação do mosto
fermentado do caldo de cana-de-açúcar, podendo ser adicionada de açúcares até
6g/L, expressos em sacarose.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA E REQUISITOS DE QUALIDADE
• Com exceção do Etanol e da água, as demais substâncias presentes na cachaça são
classificadas em CONGÊNERES ou CONTAMINANTES;
• O Coeficiente de Congêneres é definido como a soma de:
• Acidez volátil (expressa em ácido acético);
• Aldeídos (expressos em acetaldeído);
• Ésteres totais (expressos em acetato de etila);
• Álcoois superiores (expressos pela soma do álcool n-propílico, álcool isobutílico
e álcool isoamílico);
• Furfural + 5-Hidroximetilfurfural.
• O Coeficiente de Congêneres não pode ser < 200mg e > 650mg por 100ml de álcool
anidro, devendo ainda enquadrar-se nos seguintes limites:
Compostos
Legis. 2005
Legis. 1997
Unidade
Mín.
Máx.
Mín.
Máx.
Cobre
mg/L
5.0
5.0
Ferro
mg/L
-
-
0.30
Arsênio
mg/L
0.20
-
Chumbo
mg/L
0.20
0.10
Manganês
mg/L
-
-
-
Acidez volátil (ácido acético)
mg/100 mL AA
150
150
Ésteres totais (acetato de etila)
mg/100 mL AA
200
200
Aldeídos totais (aldeído acético)
mg/100 mL AA
30
30
Álcoois superiores
mg/100 mL AA
-
300
Furfural
mg/100 mL AA
-
-
5.0
Soma Furfural + HMF*
mg/100 mL AA
-
5.0
-
-
Metanol
mg/100 mL AA
20
20
Teor Alcoólico
% em vol. a 20ºC
38
48
38
48
Congêneres**
mg/100 mL AA
200
650
200
650
Soma de álcoois***
mg/100 mL AA
-
360
-
Carbamato de Etila
mg/L
-
0.15
-
Acroleína
mg/100 mL AA
5.0
-
2-butanol (sec-butílico)
mg/100 mL AA
10
-
1-butanol (n-butílico)
mg/100 mL AA
3.0
-
g/L
6.0
30
6.0
30
-
-
-
mg/100 mL AA
150
-
Teor de Açúcar
Partículas em suspensão****
Dureza Total*****
Maiores Produtores
Cachaça
Produção estimada: 2 bilhões de litros, 3ª bebida destilada mais produzida no mundo.
Produtores: 30.000
Marcas: 5.000
Faturamento: 600 milhões US$ ano
PAÍSES IMPORTADORES DE CACHAÇA
Métodos Analíticos empregados em nosso Grupo
Bebida
SPE / SBSE
SPME
Puge and trap
Injeção direta
AA-chama
Minerais
Orgânicos
IC-DAD
ICP-OES
CE
Ácidos
GC-MS
carbonílicos
HPAs
Amino ácidos
Fenólicos
LC-DAD
LC-SFD
LC-MS-MSn
GC-FID
LC-MS-MSn
GC-MS
LC-ED
GC-MS
NMR
NMR
Polifenóis
Alcoois
ésteres
Acetal
Dextrana
LC-RID
DMS
DMDS
DMTS
Puge-trap/GC
MS
GC-FPD
DEFEITOS
DEXTRANAS
Polímeros de glicose
Bio-sintetizados a partir da sacarose pela enzima dextranosucrase excretada
principalmente pela bactéria Leuconostoc mesenteroides.
PONTOS CRÍTICOS RELACIONADOS A SUA FORMAÇÃO
Fatores ambientais
Variações abruptas de temperatura nas
plantações
Umidade excessiva
Falhas de processamento
Idade da cana
Tempo decorrido do corte até o
processamento
Corte manual ou mecanizada
Queimadas
PRINCIPAIS PROBLEMAS RELACIONADOS A PRESENÇA DAS
DEXTRANAS
Açúcar
Queda de produtividade:
•Por redução da sacarose no caldo
•Por alongamento dos cristais (perda de açúcar para o melaço
durante a centrifugação).
Cachaça
Formação de flocos
Foto: LDQA
Diminuição no rendimento da fermentação
TEORES DE DEXTRANAS TOTAIS EM AMOSTRAS DE
CACHAÇAS*
Amostra
Média
Mediana
Cachaça
Industrial (mg L-1)
5,50
5,60
Cachaça
artesanal (mg L-1)
6,98
7,50
*RODRIGUES-FILHO et. Al. Quantificação de Dextranas em Açúcares e em Cachaças. Química Nova, v. 30, p. 1115-1118, 2007.
COMPORTAMENTO DE DEXTRANAS TOTAIS EM FUNÇÃO
DO TEMPO EM UMA AMOSTRA DE AGUARDENTE
I.
II.
Concentração de dextranas totais em solução (curva A) e da massa de precipitado formada (curva B) em
função do tempo para em uma amostra de aguardente.
Turbidez em função do tempo para a mesma amostra.
F.W.B. Aquino et al. Food Chemistry 114 (2009) 1391–1395
DISTRIBUIÇÃO DE MASSA MOLECULAR (Da) DAS DEXTRANAS DE
AÇÚCARES DO NORDESTE E SUDESTE DO BRASIL*
Região Nordeste
Dextrana
Região Sudeste
Grupo1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
3,77 x 106
9,03 x 105
4,30 x 104
3,39 x 106
2,72 x 105
4,17 x 104
5,04 x 106
1,03 x 105
4,79 x 104
5,03 x 106
3,26 x 105
4,91 x 104
6,11 x 106
1,28 x 105
5,41 x 104
7,17 x 106
4,15 x 105
5,90 x 104
Mw / Mn
1,35
1,14
1,12
1,71
1,15
1,26
Frequência (%)
91,5
25,0
66,5
100,0
20,0
84,0
Mn
Mw
Mz
em que foram
detectas
Onde: Mw = massa molar média ponderal; Mn = massa molar numérica média; Mz = massa molar média e Mw/Mn = índice de
polidispersidade.
*AQUINO, F ; BOSO, L ; CARDOSO, D ; FRANCO, D . Amino Acids Profile of Sugar Cane Spirit (Cachaça), Rum, and Whisky.
Food Chemistry, v. 108, p. 784-793, 2008. HPAs
*Fim da queima dos canaviais:
 Áreas mecanizáveis: 2014
 Áreas não mecanizáveis com inclinação do solo > 12%: 2017
*Protocolo assinado entre União da Indústria Canavieira (Unica), governo de São Paulo e as secretarias estaduais de
Meio Ambiente e de Agricultura e Abastecimento.
Processos: Pirólise e Pirossíntese
 Pirólise
Compostos
orgânicos
700 ºC
∆
HPAs (3 ou 4 anéis) + radicais
 Pirossíntese
HPAs + radicais
HPAs (4, 5, ou 6 anéis)
Esquema: Seqüência de etapas para a pirossíntese do piceno a partir do estigmasterol*.
*BADGER, G. M.; DONNELLY, J. K.; SPOTSWOOD, T. M. Australian Journal of Chemistry, v. 18, p. 1249-1266, 1965.
Naftaleno (NA)
Fluoreno (F)
Fluoranteno (FL)
Criseno (CR)
Benzo(a)pireno (BaP)
Acenafteno (AC)
Fenantreno (FE)
Pireno (PI)
Benzo(B)fluoranteno (BbF)
Dibenzo(a,h)antraceno (DBahA)
Acenaftileno (A)
Antraceno (AN)
Benzo(a)antraceno (BaA)
Benzo(K)fluoranteno (BkF)
Benzo(ghi)perileno (BghiP)
Indeno(1,2,3-d,d)pireno (IP)
HPAs monitorados pela EPA (Environmental Protection Agency), com destaque para os que apresentam maior
toxicidade em equivalente de benzo(a)pireno#.
#
NISBET, I. C. T.; LAGOY, P. K. Regulatory Toxicology and Pharmacology, v. 16, p. 290-300, 1992.
Cachaça produzida com cana não queimada
Cachaça produzida com cana queimada
Mistura de 25 µg L-1 dos padrões de HPAs
Figura#: Cromatogramas típicos: 1, NA; 2, AC; 3, F; 4, FE; 5, AN; 6, FL; 7, PI; 8, BaA; 9, CR; 10, BbF, 11, BkF;
12, BaP; 13, DBahA; 14, BghiP; 15, IP.
#
GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 3141-3147, 2007.
#
Tabela: Mediana e soma das medianas dos HPAs nas amostras de cachaça produzidas com
cana-de-açúcar queimada e com cana-de-açúcar não queimada (µg L-1).
Soma das Medianas
#
GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 3141-3147, 2007.
ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS (PCA)
7,5
Cana-de-açúcar não
queimada
PC 2 (16,6%)
5,0
Cachaça produzida com
cana-de-açúcar não
queimada
2,5
0,0
Cachaça produzida com
cana-de-açúcar queimada
-2,5
-5,0
-15,0
-12,5
-10,0
-7,5
-5,0
-2,5
0,0
PC 1 (37,4%)
Figura: Gráfico de score da PCA em amostras de cachaça produzidas com cana de açúcar
queimada e não queimada
#
 PC1 + PC2 = 54%
#
GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 3141-3147, 2007.
ANÁLISE DISCRIMINANTE LINEAR (LDA)#
A
GALINARO, C. A.;
CARDOSO, D. R.; FRANCO,
D. W. Journal of
Agricultural and Food
Chemistry, v. 55, p. 31413147, 2007.
#
B
Tabela: A = modelo com 103 cachaças; B = teste com 28 cachaças desconhecidas.
*Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS)
4
Compone nte 2 (19,2%)
3
2
1
0
-1
-2
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Compone nte 1 (32,0%)
Figura: Gráfico de score da PLS das amostras de rum (+), uísque (○) e cachaça (■).
 PC1 + PC2 = 51,2%
*GALINARO, C. A.; FRANCO, D. W. Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) em Cachaça, Rum, Álcool Combustível e Uísque.
Química Nova. Aceito p/ Publicação 2008.
Teste por LDA#
Tabela: Teste do modelo da LDA para 19 amostras de rum, 6 de etanol e 14 de cachaça
Teste realizado com o modelo da LDA utilizando os derivados de
cana-de-açúcar (cachaça, rum e álcool combustível) evidenciou
com aproximadamente 97% de certeza que 5 amostras de
destilados apresentam a tendência de terem sido produzidas
utilizando-se cana queimada, ao passo que as demais amostras
apresentaram tendência de terem sido produzidas com cana não
Patente de invenção brasileiro junto ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI/SP) número 018070071325.
queimada.
#
GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Processo para Diferenciação de Derivados de Cana-de-açúcar e Dispositivo
Compreendendo Tal Método. 2007.
Lactato de etila
 Origem:
Fermentação malo-láctica
Leuconostoc sp
Ác. málico
vinhos
Ác. Láctico
Diminuição da acidez volátil
Fermentação láctica
Lactobacillus sp.
cachaças
Ác. pirúvico
Ác. láctico
Esterificação
Ác. láctico + etanol
lactato de etila
FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO:
Contaminação:
•cana-de-açúcar
•levedura
•água
•local de produção
pH: entre 3,0 e 4,5 fermentação alcóolica
pH: abaixo de 3,0 favorece fermentação lática
Temperaturas que favorecem a fermentação
Temperatura em torno de 30°C
Favorece fermentação alcóolica
Temperatura acima de 40°C
Favorece a fermentação lática
Temperatura abaixo de 20°C
Não ocorre a fermentação lática
Cromatograma obtido por GC-MS de uma amostra de cachaça. Acetato de etila Tr =
4,774; Butanoato de etila Tr 7,418; Hexanoato de etila Tr 12,141; Lactato de etila Tr
15,461; Octanoato de etila Tr 17,487; Nonanoato de etila 20,05; Decanoato de etila Tr
22,498; Octanoato de isoamila Tr 22,957; Dodecanoato de etila Tr 27,053.
Cromatograma de uma amostra de aguardente
analisada por GC/MS no modo SIM
Acetato de etila (íon 70 m/z)
Lactato de etila (íon 75 m/z)
Valores para a média, mediana, valor máximo
e valor mínimo de concentração para os ésteres nas
amostras de aguardente de cana*
Compostos
Acetato de etila
Butanoato de etila
Hexanoato de etila
Lactato de etila
Octanoato de etila
Nonanoato de etila
Decanoato de etila
Octanoato de isoamila
Dodecanoato de etila
Média
48,7
0,24
0,18
27,1
0,56
0,06
1,35
0,06
0,6
Aguardente de cana *
Mediana
V. máx.
22,6
433
0,14
2,3
0,12
0,77
8,32
244
0,33
3,6
0,05
0,14
0,8
7,33
0,04
0,23
0,34
4,03
V. mín.
1,56
0,04
0,03
0,04
0,05
0,02
0,05
0,01
0,04
.
* Concentração em mg 100 mL-1 álcool anidro
*NASCIMENTO, E. S. P. ; CARDOSO, D. R. ; FRANCO, D. W. Quantitative Ester Analysis in Cachaça and Distilled Spirits
by Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC/MS). Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 56, p. 5488-5493, 2008. Comparação entre métodos para os teores de acetato de etila
para 16 amostras de cachaça comercial (mg 100 ml-1 AA)*
*NASCIMENTO, E. S. P. ; CARDOSO, D. R. ; FRANCO, D. W. Determinação de Ésteres em Cachaça: Comparação de GC/FID vs. GC/MS vs. Método
Volumétrico. Química Nova, aceito 2009.
Carbamato de etila
O
H2N
O
CH3
Precursores do Carbamato de Etila*

Uréia + Etanol
NH2CNH2 + EtOH → ROCONH2 + NH3

Complexação do Cianeto por Cu(II)
2Cu(II) + 4CN- → 2Cu(CN-)2
2Cu(CN-)2 → 2CuCN + C2N2
C2N2 + 2OH- → NCO- + CN- + H2O
+
NCO
+
EtOH
+
H
→ EtOCONH2 in Spirits and Relevant
*ARESTA, M.; BOSCOLO, M.; FRANCO, D. W.;Copper(II) Catalysis in Cyanide Conversion into Ethyl Carbamate
Reactions J. Agric. Food Chem. 2001, 49, 2819-2824.
 Amônia + Dietil Carbonato
(ETOCO)2O + NH3 → ETOCONH2 + CO2 +ETOH
 Via Radicalóide
H-C≡N + .OH → -.C≡N + H2O
H-C≡N + H-O-O. → -.C≡N + H-O-O-H
H-O-O-H → 2HO.
-.C≡N + .OH → HOC=N ↔ O=C=NH
O=C=NH + EtOH → EtOCONH2
*M. Aresta et al.Catalysis in Cyanide Conversion into Ethyl Carbamate in Spirits and Relevant Reactions J. Agric. Food Chem. 2001, 49, 28192824.
• Análise de Carbamato de etila: Cromatógrafo a Gás com Detector de Massas
(GC-MS).
SIM
LD = 10 ppb
Padrão
Amostra
Cromatograma dos padrões de carbamato de etila e propila (A) e de uma amostra de aguardente (B),
sendo 1 = carbamato de etila e 2 = carbamato de n-propila.
Evolução dos teores de carbamato de etila (mg L-1) no
período de 2001-2008*
Amostras
Número
de
amostras
Mediana
Máximo
% Concentração de
CE inferior a
0,150 mg L-1
Comerciais 2001
126
0,479
5,69
21
Comerciais 2005
41
0,163
1,16
42
Comerciais 2006
35
0,138
1,67
51
V BMCFB 2004
36
0,108
0,460
67
VI BMCFB2006
34
0,085
0,646
76
Tipificação 2002
108
0,107
1,39
72
VII BMVFB 2008
49
0,094
0,751
20
Total
380
*SOBRINHO, L. G.; CAPELLINI, L.T. D.; SILVA, A. A.; BUCKVISER , S. F.; GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W.; Teores de
Carbamato de Etila em Aguardentes de Cana e Mandioca. Parte II. Química Nova. Aceito p/ Publicação 2009.
Mediana de carbamato de etila (mg L-1) em amostras do mesmo
vinho destiladas em coluna e alambique (frações cabeça, coração,
cauda)*
Destilado
Teor de CE (mg L-1)
Coluna
0,396
Cabeça
0,174
Coração
0,105
Cauda
0,049
*SOBRINHO, L. G.; CAPELLINI, L.T. D.; SILVA, A. A.; BUCKVISER , S. F.; GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W.; Teores de
Carbamato de Etila em Aguardentes de Cana e Mandioca. Parte II. Química Nova. Aceito p/ Publicação 2008.
Teores de carbamato de etila em amostras do mesmo mosto
(cabeça, cauda, coração e coluna)*
Identificação
das amostras
Cabeça
(mg L-1)
Cauda
(mg L-1)
Coração
(mg L-1)
Coluna
(mg L-1)
Amostra 29
0,247
0,075
0,152
0,147
Amostra 30
< L.Q
< L.Q
< L.Q
< L.Q
Amostra 31
0,066
< L.Q
0,058
0,125
Amostra 32
0,101
0,079
< L.Q
< L.Q
Amostra 33
0,583
0,063
0,216
0,644
Amostra 34
0,395
0,099
0,152
0,812
*SOBRINHO, L. G.; CAPELLINI, L.T. D.; SILVA, A. A.; BUCKVISER , S. F.; GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W.; Teores de
Carbamato de Etila em Aguardentes de Cana e Mandioca. Parte II. Química Nova. Aceito p/ Publicação 2008.
Alambique x Coluna
Teores de carbamato de etila (mg L-1) em amostras de aguardente
destiladas em alambique e em coluna#.
__ ____Tipo de destilação*_______
Amostra*
Alambique
Coluna
1
0,058
0,125
2
0,216
0,644
3
0,152
0,812
*Cada amostra representa um diferente vinho fermentado, submetido à destilação
em alambique de cobre e em coluna de aço inox.
*SOBRINHO, L. G.; CAPELLINI, L.T. D.; SILVA, A. A.; BUCKVISER , S. F.; GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W.; Teores de
Carbamato de Etila em Aguardentes de Cana e Mandioca. Parte II. Química Nova. Aceito p/ Publicação 2008.
Alambique
Coluna
% de amostras
80
60
40
20
0
< L.Q. - 150
151 - 400
401 - 1000
> 1000
Concentração de carbamato de etila (ppb)
*Figura: Distribuição de carbamato de etila, por faixas de concentração
(< LD a > 1000 ppb) em amostras de aguardente destiladas em alambique e em coluna.
*SOBRINHO, L. G.; CAPELLINI, L.T. D.; SILVA, A. A.; BUCKVISER , S. F.; GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W.; Teores de
Carbamato de Etila em Aguardentes de Cana e Mandioca. Parte II. Química Nova. Aceito p/ Publicação 2008.
Concentração de carbamato de etila (ppb)
Carbamato de Etila x Cobre em Aguardente
1,4x10
3
1,2x10
3
1,0x10
3
8,0x10
2
6,0x10
2
4,0x10
2
2,0x10
2
0,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Concentração de cobre (ppm)
*Figura: Concentração de carbamato de etila (ppb) versus concentração de cobre (ppm)
para 108 amostras de aguardente.
*SOBRINHO, L. G.; CAPELLINI, L.T. D.; SILVA, A. A.; BUCKVISER , S. F.; GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W.; Teores
de Carbamato de Etila em Aguardentes de Cana e Mandioca. Parte II. Química Nova. Aceito p/ Publicação 2008.
Compostos sulfurados
• Análise de DMS: Cromatógrafo a Gás com Detector de Massas (GC-MS).
SIM
LD = 50 ppt
Padrão
Amostra
Cromatograma de um padrão e de uma amostra de aguardente para análise de DMS.
Principais: H3CSCH3 e H3CSSCH3;
Fontes de formação: degradação de aminoácidos contendo
átomo de enxofre;
Composto de enxofre em bebidas exibem diferentes
características olfativas, dependendo da posição do átomo de
enxofre na molécula;
*CARDOSO, D. R.; ANDRADE SOBRINHO, L. G. ; LIMA-NETO, B. S AND FRANCO, W. D.; A Rapid and Sensitive Method for Dimethylsulphide
Analysis in Brazilian Sugar Cane Sugar Spirits and Other Distilled Beverages; J. Braz. Chem. Soc., v. 15, n. 2, p. 277-281, 2004.
Teores de DMS em amostras comerciais analisadas
Nos anos de 2004 e 2008
Ano
Número
de
Amostra
s
Menor
Valor
(mg L-1)
Maior
Mediana
Valor
(mg L-1)
(mg L-1)
2004
34
2,34 x 10-5
9,31
0,321
2008
50
1,68 x 10-3
13,99
0,288
*CARDOSO, D. R.; ANDRADE SOBRINHO, L. G. ; LIMA-NETO, B. S AND FRANCO, W. D.; A Rapid and Sensitive Method for Dimethylsulphide
Analysis in Brazilian Sugar Cane Sugar Spirits and Other Distilled Beverages; J. Braz. Chem. Soc., v. 15, n. 2, p. 277-281, 2004.
Cachaça versus Rum
PROBLEMA DE EXPORTAÇÃO
 A cachaça e o rum acompanham a mesma
classificação alfandegária (Alcohol and Tobacco
Tax and Trade Bureau – TTB - US)
RUM CACHAÇA
* Ambas bebidas compartilham da mesma matéria prima.
AMOSTRAS
Dendograma de
Similaridade entre as
Amostras
Análises Químicas
HCA
Conjunto de Dados
(37 variáveis)
PCA
KNN
Novo Conjunto
(7 variáveis)
Gráficos
Scores
Amostras
Loadings
Variáveis
Agrupamento de
Amostras
Desconhecidas para
sua Predição
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Amostras: 14 amostras de cachaça e 17 amostras de rum.
Procedimento Analítico 1
METANOL, N-PROPANOL, ISOBUTANOL, BUTANOL, ISOAMÍLICO,
ACETALDEÍDO, ACETATO DE ETILA
•Cromatógrafo a gás (HP 5890A) equipado com detector FID.
•Coluna: HP-FFAP (50 m x 0,20 mm x 0,33 µm).
• Análise Quantitativa: Método do Padrão Interno (hexanol).
Cromatograma de álcoois, acetaldeído, acetato de etila numa amostra de cachaça.
Identificação dos picos pelo tempo de retenção Picos: 1 = acetaldeído; 2 = acetatato de etila;
3 = metanol; 4 = propanol; 5 = isobutanol; 6 = butanol; 7 = isopentanol; 8 = hexanol (Padrão
Interno, 10 = ácido acético.
Resultados: Alcoóis superiores
Cachaça
Rum
PC2 (11,90%)
1
0
-1
-2
-2
-1
0
1
2
PC1 (82,11%)
Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando como
variáveis propanol, isobutanol e isoamílico.
Procedimento Analítico 2
ÁCIDO OCTANÓICO , ÁCIDO DECANÓICO, ÁCID DODECANÓICO
• As amostras foram concentradas usando extração em fase sólida (C18).
•Cromatógrafo a gás (Shimadzu GC17A) acoplado com detector de massas
(Shimadzu QP5050A).
•Coluna: HP-FFAP (50 m x 0,20 mm x 0,33 µm).
•O detector de massas foi operado no modo SIM (73, 144, 172, 200 m/z).
•Análise Quantitativa: Método do Padrão Interno (ácido nonanóico).
Cromatograma de ácido orgânicos numa amostra de cachaça. Picos: 1 = ácido
octanóico; 2 = ácido nonanóico/PI; 3 = ácido decanóico; 4 = ácido dodecanóico.
Resultados: Ácidos Orgânicos
2.0
Cachaça
Rum
1.5
PC2 (15,37%)
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2
0
2
4
6
PC1 (82,46%)
Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando como
variáveis os ácidos orgânicos (octanóico, decanóico e dodecanóico).
8
Procedimento Analítico 3
PROTOCATEQUINA, SINAPALDEÍDO, SIRINGALDEÍDO, ÁCIDO ELÁGICO, ÁCIDO
SIRÍNGICO, ÁCIDO GALICO, (-) + EPICATEQUINA, ÁCIDO VANÍLICO E VANILINA
• Amostras não envelhecidas foram rotoevaporadas e dissolvidas em
etanol 5,0 mL. A solução resultante foi concentrada por extração em fase
sólida C18.
•Amostras não envelhecidas foram concentradas por extração em fase
sólida (C18).
•HPLC (Shimadzu LC10AD) acoplado a espectrometro de massas “ion trap”
(Bruker).
•Coluna: Resolve C18 (30 cm x 4.0 mm x 5.0 µm) .
• Fases móveis: metanol-água.
•Análise Quantitativa: Padrão interno.
Resultados: Compostos Fenólicos
2.0
1.8
1.6
Cachaça
Rum
1.4
1.2
PC2 (11,45%)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
-2
-1
0
1
2
3
4
5
PC1 (86,19%)
Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando como
variáveis protocatequina, ácido vanílico e seringaldeído.
Procedimento Analítico 4
ALUMÍNIO, CÁDMIO, CÁLCIO, CHUMBO, COBALTO, COBRE, CRÔMO, FERRO,
MANGANÊS, MAGNÉSIO, NÍQUEL, SÓDIO E ZINCO.
• As amostras foram digeridas com ácido nítrico e analisadas por
espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado.
•ICP-AES Perkin Elmer Optima 3000 Dual View.
•Análise Quantitativa: Método do Padrão Externo.
Resultados: Composição Mineral
Rum
Cachaça
PC2 (26,19%)
2
0
-2
-4
-2
0
2
4
PC1 (62,36%)
Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando como variáveis os íons cálcio,
cobre, magnésio e manganês.
6
Rum
Cachaça
Amostras (A, B, C, D)
Amostras (E, F)
5
4
PC2 (23,26%)
3
2
1
0
-1
-2
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
PC1 (43,62%)
Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum.
1.0
protocatequina
propanol
isobutanol
isoamílico
magnésio
manganês
cobre
0.8
0.6
PC2
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
PC1
Gráfico de “loadings” para as variáveis propanol, isobutanol,
isopentanol, protocatequina, cobre, manganês e magnésio.
Dendograma resultante do HCA para as amostras de cachaça e rum. Pre-tratamento dos
dados: autoescalado. Técnica de agrupamento: incremental.
• Os compostos n-propanol, isobutanol, álcool isoamílico,
protocatequina, cobre, magnésio e manganês são
discriminadores químicos que permitem a diferenciação
entre cachaça e rum.
• Usando a técnica de reconhecimento de padrão (KNN) foi
possível classificar amostras desconhecidas como cachaça
ou rum com 95 % de precisão.
Alambique versus Coluna
J. Agric. Food Chem., Vol. 55, No. 16, 2007
•
Dos 1,3 bilhões de litros / ano:
–
1 bilhão são produzidos em colunas de
destilação;
–
300 milhões de litros são produzidos em
alambiques (cachaça artesanal).
Coluna
Alambique
93
Gráfico de Escores obtido para o conjunto de amostras de aguardente (grupo vermelho =
27 amostras e grupo preto = 55 amostras).
Gráfico de pesos entre PC 1 x PC 2 para o conjunto das 82 amostras.
Sobreposição dos gráficos de escores e de pesos obtidos na análise de PCA.
Classificação das amostras no modelo da análise de LDA.
Modelo
Grupo verdadeiro
Alambique
Coluna
Alambique
55
2
Coluna
0
25
Total
55
27
Total Correto
55
25
Porcentagem (%)
100
92,6
Total de amostras
82
Total corretas
80
% Correta
97,6
8
Discriminantes
Químicos
Classificação das amostras após a validação cruzada do modelo de
LDA.
Validação Cruzada
Grupo verdadeiro
Alambique
Coluna
Alambique
54
3
Coluna
1
24
Total
55
27
Total Correto
54
24
Porcentagem (%)
98,2
88,9
Total de amostras
82
Total corretas
78
% Correta
95,1
8
Discriminantes
Químicos
Classificação das amostras teste na análise de LDA.
Grupo Teste
Grupo verdadeiro
Alambique
Coluna
Alambique
16
0
Coluna
2
15
Total
18
15
Total Correto
16
15
Porcentagem (%)
88,9
100
Total de amostras
33
Total corretas
31
% Correta
93,9
8
Discriminantes
Químicos
Sobreposição dos gráficos de escores e de pesos obtidos na análise de PCA.
Madeiras Brasileiras e Potencial
Antioxidante da Cachaça
Envelhecida
Estômago
Cólon e reto
Intestino
•
Altos teores de ascorbato no alimento
e suco gastrico
• Vitamina C é completamente
absorvida
•
Pouca vitamina E esta
presente
•
Carotenóides, vitamina E, polifenóis
em alimentos
• Absorção ampla da vitamina E
•
•
Ação dos antioxidantes:
a)
Espécies reativas de nitrogênio
derivádas do HNO2
Consiráveis teores de
polifenóis e carotenóides
não absorvidos estão
presentes
•
b)
OH• (interação Fe/ascorbato)
c)
RO• e RO2• oriundos de lipídeo
peróxidos
Metabolismo extensivo
por bactérias colônicas
gerando diferentes
compostos fenólicos
•
Ação dos antioxidantes:
a)
Captação de radicais e
complexação de Fe
d)
Ferril espécies derivados do consumo
de carne e interação com peróxido de
hidrogênio
• Alguns carotenóides são
convertidos a vitamina A
• Outros carotenóides e
polifenóis são absorvidos,
porém muitos não são.
p
e
s
o
Tempo (minutos)
Agradecimentos