Desenvolvimento e produção de material de referência certificado de folhas de cana-de-açúcar para avaliação da qualidade nutricional

• Main Author: Maria Isabel Vega Martinez
• Other Authors: Elisabete Aparecida De Nadai Fernandes
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Estabilidade; Homogeneidade; Incertezas; Nutrientes; Variedades; Homogeneity; Nutrients; Stability; Uncertainties; Varieties
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64135/tde-09102018-110451/

A cana-de-açúcar e produtos derivados são de grande relevância econômica para o Brasil e vários outros países. Inúmeras variedades de cana-de-açúcar são cultivadas e novas variedades têm sido desenvolvidas para buscar ganhos de produtividade. Nesse sentido, são indispensáveis materiais de referência certificados (CRMs) para o controle da qualidade de sistemas de medição e validação de métodos, objetivando o estudo do estado nutricional das diferentes variedades de cana-de-açúcar, de modo a otimizar os procedimentos de fertilização e incrementar a produção. Contudo, segundo a base de dados internacional de materiais de referência certificados (COMAR) não existe um CRM que atenda adequadamente a avaliação do estado nutricional da cana-de-açúcar. Assim, este trabalho investigou a possibilidade de produção de um material de referência de folhas de cana-de-açúcar que supra essa demanda. O trabalho foi dividido em duas etapas principais: 1) estudo de variedades de cana-de-açúcar quanto à composição elementar e 2) desenvolvimento do material de referência. Doze variedades de cana-de-açúcar cultivadas no Estado de São de Paulo foram abrangidas no estudo: CTC2, CTC4, CTC11, CTC14, CTC15, CTC17, CTC20, IACSP955000, RB855156, RB965902, RB966928 e SP832847. As técnicas analíticas utilizadas para a avaliação foram a análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) e a espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES), além do método de Kjeldahl para determinação de N. Em geral, os resultados mostraram macronutrientes em níveis adequados, enquanto, dentre os micronutrientes, Cu e Zn foram encontrados no limite crítico para quase todas as variedades estudadas. A seleção da variedade RB966928 para produção do material de referência candidato foi baseada nas características nutricionais para alta produtividade, nos menores valores de coeficientes de variação de amostragem em campo (CV<30%) e nas características agronômicas. A produção do material candidato foi realizada a partir de 90 kg de folhas, utilizando apenas 15 cm da parte central sem a nervura principal. Após diversos testes para determinar o melhor procedimento de preparo, as folhas foram liofilizadas, moídas e homogeneizadas, obtendo-se 410 frascos do material candidato contendo 20 g cada. A caracterização física mostrou umidade residual do material de 3,8 % e tamanho de partículas < 115 µm. Testes de homogeneidade dentro do frasco e entre frascos foram realizados utilizando INAA e método de Kjeldahl. Os resultados de fração de massa demonstraram a homogeneidade do material dentro de frascos para dezoito elementos, usando massas de 180 mg a 200 mg. Já a homogeneidade entre frascos foi comprovada para vinte elementos. Estudos de estabilidade a curto e a longo prazo demonstraram que o material manteve-se estável nas três condições avaliadas (40°C com umidade relativa a 100%, 20°C e -20°C). A caracterização química final do material foi realizada no National Institute of Standards and Technology (NIST), Estados Unidos, onde foram atribuídos valores para dezoito elementos com respectivas incertezas expandidas associadas: Al, Br, Ca, Ce, Cl, Co, Cs, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Rb, Sc, Sm, Th e Zn. Além disso, foram atribuídos valores estimativos para Hf, N, P, Sb, Sr e V determinados pelo método de Kjeldahl e INAA === The sugarcane and derived products are of great economic importance for Brazil and several other countries. Many varieties of sugar cane are grown and new varieties have been developed to seek productivity gains. In this sense, certified reference materials (CRMs) are necessary for the quality control of measurement systems and validation of methods, aiming at the study of the nutritional status of the different sugarcane varieties for optimizing fertilization and increasing production. However, according to the international database of certified reference materials (COMAR) there is not a suitable CRM for the assessment of nutritional status of sugarcane. Thus, this work investigates the possibility of producing a reference material from leaves of sugarcane to fulfill such a demand. The work was divided into two main steps: 1) study of sugarcane varieties regarding elemental composition and 2) development of the reference material. Twelve varieties of sugarcane grown in the State of São Paulo were covered in the study: CTC2, CTC4, CTC11, CTC14, CTC15, CTC17, CTC20, IACSP955000, RB855156, RB965902, RB966928 and SP832847. The analytical techniques used for the assessment of composition were neutron activation analysis (NAA) and optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES), in addition to the Kjeldahl method for determination of N. In general, the results showed macronutrients in adequate levels, while, among the micronutrients, Cu and Zn were found in the critical limit for almost all the varieties studied. The selection of the variety RB966928 for producing the candidate reference material was based on the nutritional characteristics for high productivity, on the lower coefficients of variation of sampling in the field (RSD < 30%) and on the agronomic characteristics. The candidate material was produced from 90 kg of leaves, using only 15 cm from the central part without the main rib. After various tests for determining the best preparation procedure, the leaves were lyophilized, milled and homogenized, obtaining 410 bottles of the candidate material containing 20 g each. The physical characterization found residual moisture of 3.8 % and particle size < 115 µm. Homogeneity tests within and between bottles were performed using NAA and Kjeldahl method. The results confirmed the within bottle homogeneity of the material for all eighteen elements, using masses from 180 mg to 200 mg, while the homogeneity between bottles was confirmed for twenty elements. Stability studies in the short and the long term demonstrated that the material was stable in the three conditions used (40°C with a relative humidity of 100%, 20°C and 20°C). The final characterization of the candidate material was performed at NIST, National Institute of Standards and Technology, United States, where values were assigned for eighteen elements with respective expanded uncertainties: Al, Br, Ca, Ce, Cl, Co, Cs, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Rb, Sc, Sm, Th, and Zn. In addition, estimated values were also assigned for Hf, N, P, Sb, Sr and V determined by the Kjeldahl method and INAA