Você sabe quanta vitamina A há no óleo de fígado de bacalhau que você produziu?

Por Accelerating Science Food Staff, Cientista de Aplicações 

O National Institutes of Health (NIH) define a vitamina A como o nome de um grupo de retinoides solúveis em gordura, principalmente retinol e ésteres de retinil. Essa vitamina está envolvida na função imunológica, apoia o crescimento celular e desempenha um papel fundamental no funcionamento normal do coração, dos olhos, dos pulmões e de outros órgãos. O NIH registra em seu site a Dose Diária Recomendada (RDAs) de vitamina A e adverte que há consequências para a saúde tanto para a deficiência quanto para quantidades excessivas de vitamina no corpo humano.

O óleo de fígado de bacalhau é reconhecido pela National Library of Medicine como uma fonte de vitamina A e pode ser obtido por meio do consumo de fígado de bacalhau fresco ou de suplementos. A Fortune Business Insights observa que o “mercado global de óleo de fígado de bacalhau deve crescer de US$ 88,75 milhões em 2022 para US$ 162,86 milhões em 2029”.

É fundamental que os fabricantes de suplementos, inclusive aqueles que fornecem cápsulas de óleo de fígado de bacalhau, tenham vários procedimentos de controle de qualidade em vigor. Na fabricação de alimentos ou suplementos em que o produto é uma mistura complexa, a espectroscopia derivada UV-Visível oferece uma verificação de controle de qualidade rápida e fácil. As amostras complexas não precisam ser trabalhadas ou os componentes separados para o teste de qualidade. A amostra pode ser medida no estado em que se encontra. Para o gerenciamento da produção, isso pode eliminar a necessidade de etapas adicionais de análise e economizar tempo em geral, já que os cientistas de alimentos podem utilizar a espectroscopia derivada UV-Visível para determinar o teor de vitamina A no óleo de fígado de bacalhau, uma amostra complexa que consiste em vários cromóforos.

Espectroscopia derivada UV-Visível

A espectroscopia de absorção UV-Visível é uma técnica robusta e não destrutiva para quantificar cromóforos em solução. É uma técnica analítica altamente útil, usada com mais frequência para a quantificação de analitos em uma determinada amostra em fase de solução. O método é centrado na capacidade das moléculas de absorver luz na região UV-Visível do espectro eletromagnético, o que pode incitar transições eletrônicas entre os estados fundamental e excitado. Como a estrutura eletrônica e a probabilidade de transição associada são exclusivas de uma determinada molécula, o espectro de absorção medido fornecerá informações específicas do analito de interesse. Por meio da lei de Beer (eq. 1), em que A é a absorbância medida em função do comprimento de onda, c é a concentração do analito, l é o comprimento do caminho e ε é o coeficiente de extinção em função do comprimento de onda, a absorção medida é mostrada como linearmente proporcional à concentração do analito. Isso permite uma análise quantitativa simples e rápida.

As bandas de absorção UV-Visível são normalmente amplas devido a uma variedade de fatores1 e, como resultado, podem ser complicadas de interpretar quando vários cromóforos estão presentes na solução (Figura 1). Enquanto a lei de Beer (eq. 1) descreve a correlação entre a absorbância e a concentração de um cromóforo, quando vários cromóforos são medidos em uma única amostra, o espectro de absorção resultante é aditivo. A equação 2 descreve a relação entre a absorbância medida e a absorção relacionada a cada cromóforo, em que AT,λ é a absorbância total e A1,λ, A2,λ e An,λ são as absorbâncias relacionadas a cada componente individual. Para amostras com sobreposição espectral significativa, determinar as contribuições de cada cromóforo pode ser difícil ou, no caso da análise de componentes principais, exigir um certo grau de ajuste matemático e estimativa inerente.

Para combater essas deficiências, a espectroscopia derivativa pode ser empregada como um método relativamente simples para analisar os espectros UV-Visível de sistemas complexos. Nesse método, a enésima derivada (1ª, 2ª, etc.) é obtida do espectro UV-Visível coletado e representada graficamente como uma função do comprimento de onda. Esses espectros resultantes podem ajudar a resolver melhor as características espectrais sobrepostas 2-5 e são usados em uma variedade de espaços de aplicação, como ciência de alimentos ou análise farmacêutica. 3,5-8 Embora tenham sido obtidos anteriormente por meio de procedimentos experimentais complicados, como a modulação do comprimento de onda, os softwares modernos são capazes de calcular matematicamente os espectros derivados rapidamente e sem a necessidade de cálculos adicionais.9

Para demonstrar o uso da espectroscopia derivativa em matrizes complexas, foi analisado o teor de vitamina A no óleo de fígado de bacalhau, um suplemento comum. Sabe-se que o óleo de fígado de bacalhau não só contém quantidades apreciáveis de vitamina A, também conhecida como retinol, mas também pode conter várias outras substâncias, inclusive isômeros de vitamina D.13,14 Sabe-se que o retinol é absorvido na faixa UV-Visível,11,12 ao mesmo tempo em que alguns dos outros componentes presentes no óleo de fígado de bacalhau também são absorventes e incluem características na mesma região espectral do retinol. Como resultado, espera-se que o espectro de absorção UV-Visível do óleo de fígado de bacalhau inclua características de absorção sobrepostas.

Foi realizado um experimento usando um espectrofotômetro UV-Vis, no qual foram coletados os espectros de absorção de uma amostra de óleo de fígado de bacalhau e soluções padrão de retinol. Os dados resultantes foram processados posteriormente para obter espectros de primeira e segunda derivadas. Esses espectros resultantes foram então usados para analisar qualitativa e quantitativamente o teor de vitamina A no óleo de fígado de bacalhau.

Com o uso da espectroscopia derivada, foi possível evitar complicações decorrentes da sobreposição de bandas de absorção, e a concentração de vitamina A ficou bem de acordo com a concentração prevista.

Conclusão

A espectroscopia derivada UV-Visível pode ser usada para resolver melhor as características espectrais sobrepostas e avaliar com precisão os níveis de concentração. Embora a espectroscopia derivativa possa ajudar na análise qualitativa, há métodos pelos quais os espectros derivativos também podem ser analisados quantitativamente. Essa técnica é relevante em uma variedade de espaços de aplicação, como ciência de alimentos ou análise farmacêutica.

Detalhes detalhados sobre os procedimentos e resultados do experimento, incluindo os espectros e gráficos, estão disponíveis na nota de aplicação Analysis of Vitamin A Within Cod Liver Oil: Uso de Derivados em Técnicas de Absorção UV-Visível.

Recursos e referências

• Nota de aplicação: Análise da vitamina A no óleo de fígado de bacalhau: Uso de Derivados em Técnicas de Absorção UV-Visível
• Gravação de webinar sob demanda: Espectroscopia de derivativos UV-Visível: Teoria e aplicações
• Recursos adicionais do site para espectrofotômetros UV-Vis

Observe que as referências abaixo são usadas em toda a nota de aplicação, bem como no artigo acima:

1. Hollas, J. M., Modern Spectroscopy (Espectroscopia moderna); John Wiley and Sons, 2015
2. Talsky, G.; Mayring, L.; Kreuzer, H., High-Resolution, Higher-Order UV/VIS Derivative Spectrophotometry, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1978, 17, 785 – 799.
3. Karpińska, J., Derivative Spectrophotometry – Recent Applications and Directions of Developments, Talanta, 2004, 64, 801 – 822.
4. Parmar, A.; Sharma, S., Derivative UV-vis Absorption Spectra as an Invigorated Spectrophotometric Method for Spectral Resolution and Quantitative Analysis: Theoretical Aspects and Analytical Applications: A Review, Trends Anal. Chem., 2016, 77, 44 – 53.
5. Rojas, F. S.; Ojeda, C. B.; Pavon, J. C., Derivative Ultraviolet-Visible Region Absorption Spectrophotometry and its Analytical Applications, Talanta, 1988, 35, 753 – 761.
6. Atole, D. M.; Rajput, H. H., Ultraviole Spectroscopy and its Pharmaceutical Applications – A Brief Review, Asian J. Pharma. Clin. Res., 2018, 11, 59 – 66.
7. Habtamu, D.; Belay, A., Espectros Derivados de Primeira Ordem para Determinar Ácidos Caffieno e Clorogênico em Grãos de Café Defeituosos e Não Defeituosos, Food Sci. Nutr., 2020, 8, 4757 – 4762.
8. Hassib, S. T.; Asmaa, A. E.-Z.; Marwa, A. F., Validated Stability-Indicating Derivative and Derivative Ratio Methods for the Determination of Some Drugs Used to Alleviate Respiratory Tract Disorders and Their Degradation Products, Drug Testing and Analysis, 2011, 3, 306 – 318.
9. O’haver, T. C., Derivative and Wavelength Modulation Spectrometry, Anal. Chem., 1979, 51, 91A-99A.
10. Ojeda, C.B., Rojas, F. S., Recent Developments in Derivative Ultraviolet/Visible Absorption Spectrophotometry, Anal. Chim. Acta, 2004, 518, 1 – 24.
11. Barua, A. B.; Furr, H. C., Properties of Retinoids: Structure, Handling, and Preparation, Molecular Biotechnology, 1998, 10, 167 – 182.
12. Furr, H. C., Analysis of Retinoids and Carotenoids: Problems Resolved and Unsolved, J. Nutr., 2004, 134, 281S – 285S.
13. Wahbi, A. A. M.; Abounassif, M. A.; Alkahtani, H. M., Spectrophotometric Determination of Vitamin A in Oily Capusles Using First Derivative Curves, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 1989, 7, 39 – 43.
14. Holick, M. F., Vitamin D: A Millenium Perspective, Journal of Cell Biology, 2003, 88, 296 – 307.
15. Orlova, T. N.; Terenetskaya, I. P., Possible Use of Provitamin D3 Photoisomerization for Spectral Dosimetry of Bioactive Antiachitic UV Radiation, J. Appl. Spectrosc., 2009, 76, 240 – 244.