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Reconhecimento de Origem –Derivados da Cana

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.

Maiores Produtores de Cachaça

São Paulo 44.2%

Pernambuco 12.1%

Ceará 12.1%

Rio de Janeiro 8.0%

Goiás 8.0%

Minas Gerais 8.0%

Paraná 4.0%

Bahia 2.0%

Paraíba 2.0%

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:

Legis. 2005 Legis. 1997

Compostos 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 -

Teor de Açúcar g/L 6.0 30 6.0 30

Partículas em suspensão**** - - -

Dureza Total***** mg/100 mL AA 150 -

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

Amostra

Minerais Orgânicos

CE

Ácidoscarbonílicos

HPAsAmino ácidos

FenólicosPolifenóis

AlcooisésteresAcetal

Dextrana

AA-chama

IC-DAD

ICP-OES

DMSDMDSDMTS

SPE / SBSESPME

Puge and trapInjeção direta

GC-MS LC-DAD

LC-MS-MSn

LC-SFD

GC-MS

NMR

LC-MS-MSn

LC-ED

NMR

GC-FID

GC-MS

LC-RID Puge-trap/GC-MS

GC-FPD

Métodos Analíticos empregados em nosso Grupo

HPAsHPAs

�� Áreas mecanizáveis: 2014

*Fim da queima dos canaviais:

�� 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 deMeio Ambiente e de Agricultura e Abastecimento.

Compostos orgânicos

� Pirólise� Pirólise

700 ºC

∆∆∆∆ HPAs (3 ou 4 anéis) + radicais

� Pirossíntese� Pirossíntese

HPAs + radicais HPAs (4, 5, ou 6 anéis)

Processos: Pirólise e PirossínteseProcessos: Pirólise e Pirossíntese

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.

HPAs monitorados pela EPA (Environmental Protection Agency), com destaque para os que apresentam maiortoxicidade em equivalente de benzo(a)pireno#.

#NISBET, I. C. T.; LAGOY, P. K. Regulatory Toxicology and Pharmacology, v. 16, p. 290-300, 1992.

Naftaleno (NA)Acenafteno (AC) Acenaftileno (A)

Fluoreno (F) Fenantreno (FE) Antraceno (AN)

Fluoranteno (FL) Pireno (PI) Benzo(a)antraceno (BaA)

Criseno (CR) Benzo(B)fluoranteno (BbF)Benzo(K)fluoranteno (BkF)

Benzo(a)pireno (BaP) Dibenzo(a,h)antraceno (DBahA) Benzo(ghi)perileno (BghiP)

Indeno(1,2,3-d,d)pireno (IP)

� Pró-carcinogênicos

Ativação Metabólica

� Alemanha, Áustriae Polônia

1 µg/L Benzo[a]pireno

1 µg/L

Naftaleno, acenaftileno,

fluoreno, fenantreno e

antraceno

� Escócia

2 µg/L Fluoranteno, pireno

e criseno

Amostra

SPE (C18)

LC-Fluorescência

Calibração por Adição de Padrão Análise Multivariada

Análise de HPAs em derivados da cana

PAHs % Recovery Reproducibility Linearity range(µg L-1)

LOD(µg L-1)

LOQ(µg L-1)

Naphthalene 86.8 96.8 38.3 – 690 3.58 10-3 0.0108

Acenaphthene 113 93.6 89.2 – 1.31 103 3.93 10-3 0.0118

Fluorene 85.5 95.5 144 – 1.53 103 2.93 10-3 8.79 10-3

Phenanthrene 106 96.9 30.9 – 821 2.02 10-3 6.06 10-3

Anthracene 94.2 94.2 37.3 – 590 4.20 10-3 1.26 10-2

Fluoranthene 99.9 97.9 15.2 – 504 0.0128 0.0386

Pyrene 101 91.1 79.6 – 860 6.95 10-3 0.0209

Benz[a]anthracene 106 96.5 560 – 6.00 103 1.68 10-3 5.03 10-3

Chrysene 81.5 91.5 111 – 1.38 103 2.24 10-3 6.71 10-3

Benz[b]fluoranthene 96.6 96.6 165 – 1.95 103 5.68 10-3 1.70 10-3

Benz[k]fluoranthene 95.5 95.5 883 – 9.40 103 6.56 10-3 1.97 10-3

Benz[a]pyrene 85.5 95.5 765 – 8.70 103 5.92 10-3 1.77 10-3

Dibenz[a,h]anthracene 85.7 95.7 51.7 – 1.82 103 1.08 10-3 0.0325

Benz[g,h,i]perylene 93.6 93.6 34.5 – 2.13 103 3.22 10-3 9.64 10-3

Indene[1,2,3-c,d]pyrene 86.8 92.4 38.1 – 755 0.0454 0.136

#GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 3141-3147, 2007.

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.

Mistura de 25 µg L-1 dos padrões de HPAs

Cachaça produzida com cana não queimada

Cachaça produzida com cana queimada

# Tabela: Mediana e soma das medianas dos HPAs nas amostras de cachaça produzidas comcana-de-açúcar queimada e com cana-de-açúcar não queimada (µg L-1).

#GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 3141-3147, 2007.

Soma das Medianas

Cana-de-açúcar não queimada

PC 1 (37,4%)

PC

2 (

16,6

%)

0,0-2,5-5,0-7,5-10,0-12,5-15,0

7,5

5,0

2,5

0,0

-2,5

-5,0

Cachaça produzida com cana-de-açúcar não

queimada

Cachaça produzida com cana-de-açúcar queimada

#Figura: Gráfico de score da PCA em amostras de cachaça produzidas com cana de açúcarqueimada 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 DE COMPONENTES PRINCIPAIS (PCA)ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS (PCA)

ANÁLISE DISCRIMINANTE LINEAR (LDA)#ANÁLISE DISCRIMINANTE LINEAR (LDA)#

A

B

Tabela: A = modelo com 103 cachaças; B = teste com 28 cachaças desconhecidas.

#GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO,

D. W. Journal of

Agricultural and Food

Chemistry, v. 55, p. 3141-3147, 2007.

Componente 1 (32,0%)

Co

mpo

nent

e 2

(1

9,2

%)

543210-1-2

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

*Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS)*Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS)

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#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 decana-de-açúcar (cachaça, rum e álcool combustível) evidenciou comaproximadamente 97% de certeza que 5 amostras de destiladosapresentam a tendência de terem sido produzidas utilizando-secana queimada, ao passo que as demais amostras apresentaramtendência de terem sido produzidas com cana não queimada.

# Patente de invenção brasileiro junto ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI/SP) número 018070071325. GALINARO, C. A.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Processo para Diferenciação de Derivados de Cana-de-açúcar e Dispositivo Compreendendo Tal Método. 2007.

X

Alambique x 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).

Cabeça, Coração, Cauda e Coluna

Lact Acetato met prop isoamilico acido Acetaldeido0

50

100

200

250

300

350

Con

c. m

édia

mg/

100

mLA

A

cabeça coração cauda coluna

Concentração média de carbamato de etila em coluna e nas frações cabeça, coração e cauda

0 .0 0

0 .0 5

0 .1 0

0 .1 5

0 .2 0

0 .2 5

0 .3 0

conc

. méd

ia m

g/L

c a b e ç a c o ra ç ã o c a u d a c o lu n a

C E

Distinção entre as frações cabeça, cauda e coração

Gráficos de peso para PC1 x PC2 para as frações cabeça, coração e cauda

Gráfico de pesos para PC1 x PC2

alambique

coluna

Análise de PCA (Principal Components Analysis)

alambique

Figura- Gráfico de escores coluna x alambique. PC1 + PC2 = 50%

Sobreposição dos gráficos de escores e de pesos obtidos na análise de PCA.

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 8Discriminantes

QuímicosTotal corretas 80

% Correta 97,6

Classificação das amostras no modelo da análise 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



% Correta 95,1

Classificação das amostras após a validação cruzada do modelo 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



% Correta 93,9

Classificação das amostras teste na análise de LDA.

Gráfico de Escores obtido para o conjunto de amostras de aguardente (grupo vermelho =

27 amostras e grupo preto = 55 amostras).

93

AlambiqueColuna

Gráfico de pesos entre PC 1 x PC 2 para o conjunto das 82 amostras.

Cachaça versus RumCachaça versus Rum

PROBLEMA DE EXPORTAÇÃO� A cachaça e o rum acompanham a mesma

classificação alfandegária (Alcohol and TobaccoTax and Trade Bureau – TTB - US)

RUM CACHAÇA

* Ambas bebidas compartilham da mesma matéria prima.

AMOSTRAS

Conjunto de Dados(37 variáveis)

Análises Químicas

PCA

Novo Conjunto (7 variáveis)

HCA

Gráficos

Scores Amostras

Loadings Variáveis

KNN

Dendograma de Similaridade entre as

Amostras

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 (PadrãoInterno, 10 = ácido acético.

Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando comovariáveis propanol, isobutanol e isoamílico.

-2 -1 0 1 2

-2

-1

0

1

PC

2 (1

1,90

%)

PC1 (82,11%)

Cachaça Rum

Resultados: Alcoóis superiores


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 = ácidooctanóico; 2 = ácido nonanóico/PI; 3 = ácido decanóico; 4 = ácido dodecanóico.

Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando comovariáveis os ácidos orgânicos (octanóico, decanóico e dodecanóico).

-2 0 2 4 6 8

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

PC

2 (1

5,37

%)

PC1 (82,46%)

Cachaça Rum

Resultados: Ácidos Orgânicos


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.

Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando comovariáveis protocatequina, ácido vanílico e seringaldeído.

-2 -1 0 1 2 3 4 5-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

PC

2 (1

1,45

%)

PC1 (86,19%)

Cachaça Rum

Resultados: Compostos Fenólicos


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.

Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum utilizando como variáveis os íons cálcio, cobre, magnésio e manganês.

-2 0 2 4-4

-2

0

2 Rum Cachaça

PC

2 (2

6,19

%)

PC1 (62,36%)

Resultados: Composição Mineral

-3 -2 -1 0 1 2 3 4

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

PC

2 (2

3,26

%)

PC1 (43,62%)

Rum Cachaça Amostras (A, B, C, D) Amostras (E, F)

Gráfico de "scores" para as amostras de cachaça e rum.

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

protocatequina propanol isobutanol isoamílico magnésio manganês cobre

PC

2

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 compostosn-propanol, isobutanol, álcool isoamílico,

protocatequina, cobre, magnésio e manganês são

discriminadores químicos que permitema diferenciação

entrecachaça e rum.

• Usando a técnica de reconhecimento de padrão (KNN) foi

possível classificar amostras desconhecidas como cachaça

ou rumcom95 % de precisão.

Madeiras Brasileiras e Potencial Antioxidante da Cachaça

Envelhecida

Estômago Intestino Cólon e reto

• Altos teores de ascorbato no alimento e suco gastrico

• Carotenóides, vitamina E, polifenóis em alimentos

• Ação dos antioxidantes:

a) Espécies reativas de nitrogênio derivádas do HNO2

b) OH• (interação Fe/ascorbato)

c) RO• e RO2• oriundos de lipídeo peróxidos

d) Ferril espécies derivados do consumo de carne e interação com peróxido de hidrogênio

• Vitamina C é completamente absorvida

• Absorção ampla da vitamina E

• Alguns carotenóides são convertidos a vitamina A

• Outros carotenóides e polifenóis são absorvidos, porém muitos não são.

• Pouca vitamina E esta presente

• Consiráveis teores de polifenóis e carotenóides não absorvidos estão presentes

• Metabolismo extensivo por bactérias colônicas gerando diferentes compostos fenólicos

• Ação dos antioxidantes:

a) Captação de radicais e complexação de Fe

Análise de Compostos Fenólicos

Amostra

SPE (C18)

Análise via LC-DAD-SFD ouLC-MSn

Quanificação por Adição de Padrão

A) LC-DAD de uma amostra de castanheira (# 25)B) Cromatograma de ion extraido 301,2 m/z referente ao ion pseudo-molecular

[M+H]+

C) ESI-MS/MS do ion pseudo-molecular

Gráfico de score para PC1 x PC2 –Espectroscopia Eletrônica na região de UV-vis

Gráfico de score para espectros eletrônicos na região do Uv-vis (220-400 nm)PC1 (80%) x PC2 (16%)

�� Origem:

Fermentação malo-láctica vinhosLeuconostoc sp

Ác. málico Ác. Láctico

��Diminuição da acidez volátil

�� Origem:

Fermentação malo-láctica vinhosLeuconostoc sp

Ác. málico Ác. Láctico

��Diminuição da acidez volátil

Lactato de etilaLactato de etila

Fermentação láctica cachaçasLactobacillus sp.

Ác. pirúvico Ác. láctico

Esterificação

Ác. láctico + etanol lactato de etila

Fermentação láctica cachaçasLactobacillus sp.

Ác. pirúvico Ác. láctico

Esterificação

Ác. láctico + etanol lactato de etila

��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

FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO:FATORES QUE AFETAM 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

Temperaturas que favorecem a fermentação

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 Tr15,461; Octanoato de etila Tr 17,487; Nonanoato de etila 20,05; Decanoato de etila Tr22,498; Octanoato de isoamila Tr 22,957; Dodecanoato de etila Tr 27,053.

Acetato de etila (íon 70 m/z)

Lactato de etila (íon 75 m/z)

Cromatograma de uma amostra de aguardente analisada por GC/MS no modo SIM

Cromatograma de uma amostra de aguardente analisada por GC/MS no modo SIM

CompostosAguardente de cana *

Média Mediana V. máx. V. mín.Acetato de etila 48,7 22,6 433 1,56

Butanoato de etila 0,24 0,14 2,3 0,04Hexanoato de etila 0,18 0,12 0,77 0,03

Lactato de etila 27,1 8,32 244 0,04Octanoato de etila 0,56 0,33 3,6 0,05Nonanoato de etila 0,06 0,05 0,14 0,02Decanoato de etila 1,35 0,8 7,33 0,05

Octanoato de isoamila 0,06 0,04 0,23 0,01Dodecanoato de etila 0,6 0,34 4,03 0,04

Valores para a média, mediana, valor máximoe valor mínimo de concentração para os ésteres nas

amostras de aguardente de cana*

* 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 Spiritsby 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 etilapara 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.

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

Falhas de processamento

��Idade da cana

��Tempo decorrido do corte até o

processamento

��Corte manual ou mecanizada

��Queimadas

Açúcar

��Queda de produtividade:

•Por redução da sacarose no caldo

•Por alongamento dos cristais (perda de açúcar para o melaço

durante a centrifugação).

Açúcar

��Queda de produtividade:

•Por redução da sacarose no caldo

•Por alongamento dos cristais (perda de açúcar para o melaço

durante a centrifugação).

PRINCIPAIS PROBLEMAS RELACIONADOS A PRESENÇA DAS DEXTRANAS

Cachaça

��Diminuição no rendimento da fermentação

��Formação de flocos

Cachaça

��Diminuição no rendimento da fermentação

��Formação de flocos

Fo

to:

LD

QA

TEORES DE DEXTRANAS TOTAIS EM AMOSTRAS DE CACHAÇAS*

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

COMPORTAMENTO DE DEXTRANAS TOTAIS EM FUNÇÃO DO TEMPO EM UMA AMOSTRA DE AGUARDENTE

I. 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.

II. 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*

DISTRIBUIÇÃO DE MASSA MOLECULAR (Da) DAS DEXTRANAS DE AÇÚCARES DO NORDESTE E SUDESTE DO BRASIL*

Onde: Mw = massa molar média ponderal; Mn = massa molar numérica média; Mz = massa molar média e Mw/Mn = índice depolidispersidade.

Região Nordeste Região Sudeste

Dextrana Grupo1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3

Mn 3,77 x 106 9,03 x 105 4,30 x 104 3,39 x 106 2,72 x 105 4,17 x 104

Mw 5,04 x 106 1,03 x 105 4,79 x 104 5,03 x 106 3,26 x 105 4,91 x 104

M z 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 (%)

em que foram

detectas

91,5 25,0 66,5 100,0 20,0 84,0

*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.

O

ONH2 CH3

Carbamato de etila

Amostra

Dopagem e Adição de Padrão Interno (CP)

Injeção diretaGC-MS modo SIM (62 m/z)

Procedimento analítico

Ensaio de Proficiência – INMETRO

• Análise de Carbamato de etila: Cromatógrafo a Gás com Detector de Massas

(GC-MS).

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.

Padrão Amostra

SIM

LD = 10 ppb

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

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

*ARESTA, M.; BOSCOLO, M.; FRANCO, D. W.;Copper(II) Catalysis in Cyanide Conversion into Ethyl Carbamate in Spirits and Relevant 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, 2819-2824.

• Análise de Carbamato de etila: Cromatógrafo a Gás com Detector de Massas

(GC-MS).

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.

Padrão Amostra

SIM

LD = 10 ppb

Evolução dos teores de carbamato de etila (mg L-1) no período de 2001-2008*

AmostrasNúmero

deamostras

Mediana Máximo% Concentração de

CE inferior a0,150 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 Carbamatode 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)*

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 Carbamatode 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)*

Teores de carbamato de etila em amostras do mesmo mosto (cabeça, cauda, coração e coluna)*

Identificaçãodas 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.

__ ____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.

Alambique x ColunaTeores de carbamato de etila (mg L-1) em amostras de aguardentedestiladas em alambique e em coluna#.


< L.Q. - 150 151 - 400 401 - 1000 > 10000

20

40

60

80%

de

amos

tras

Concentração de carbamato de etila (ppb)

Alambique Coluna

*Figura: Distribuição de carbamato de etila, por faixas de concentração (< LD a > 1000 ppb) em amostras de aguardente destiladas em alambique e em coluna.


0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

0,0

2,0x102

4,0x102

6,0x102

8,0x102

1,0x103

1,2x103

1,4x103C

once

ntra

ção

de c

arba

mat

o de

etil

a (p

pb)

Concentração de cobre (ppm)

Carbamato de Etila x Cobre em Aguardente

*Figura: Concentração de carbamato de etila (ppb) versus concentração de cobre (ppm)para 108 amostras de aguardente.


Compostos sulfuradosCompostos sulfurados

• Análise de DMS: Cromatógrafo a Gás com Detector de Massas (GC-MS).

Cromatograma de um padrão e de uma amostra de aguardente para análise de DMS.

Padrão Amostra

SIM

LD = 50 ppt

��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;

��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 DimethylsulphideAnalysis 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 analisadasNos anos de 2004 e 2008

Teores de DMS em amostras comerciais analisadasNos anos de 2004 e 2008

Ano Número de

Amostras

Menor Valor

(mg L -1)

Maior Valor

(mg L -1)

Mediana (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 DimethylsulphideAnalysis in Brazilian Sugar Cane Sugar Spirits and Other Distilled Beverages; J. Braz. Chem. Soc., v. 15, n. 2, p. 277-281, 2004.

E a Tipificação Geográfica como fica??

Mapa do Estado de São Paulo evidenciando a separação quimiométrica.

Dendrograma da Tipificação das cachaças do Estado de São Paulo, utilizando Cobre,

Sódio e Ferro como discriminantes químicos.

AgradecimentosAgradecimentos

- A EMBRAPA

reconhecimento de origem – derivados da cana · tabela: teste do modelo da lda para 19 amostras...

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