Dacă acești contaminanți nu sunt ținuți sub control pot reprezenta un risc major pentru sănătatea oamenilor (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009). [310475]

Cuprins

Introducere

Factorii care contribuie la creșterea gradului de expunere a consumatorului la o serie de compuși chimici prin intermediul alimentelor și a mediului înconjurător sunt reprezentați de: [anonimizat], [anonimizat], industrializarea.

[anonimizat], practicile agricole (pesticide, fertilizanți) și din proceselor tehnologice și de ambalare (HPA- hidrocarburi policiclice aromate).

Dacă acești contaminanți nu sunt ținuți sub control pot reprezenta un risc major pentru sănătatea oamenilor (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

[anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat], caracterizate prin sensibilitate și specificitate a detecției, acuratețe și reperabilitate a semnalelor analitice înregistrate.

[anonimizat], cât și din punct de vedere aplicativ. În prezent au loc o serie de cercetări cu profil analitic care utilizează o aparatură din ce în ce mai complexă (Dăneț A.F., 1995).

La baza dezvoltării analizei instrumentale stau realizările obținute în chimia teoretică și în tehnicile instrumentale.

[anonimizat], sau sunt conectate la calculatoare care reduc o mare parte din sarcinile analistului. Cu ajutorul aparatelor moderne se pot: [anonimizat] (Dăneț A.F., 1995).

[anonimizat], [anonimizat].

Tehnicile analitice aplicate în analiza probelor agoalimentare alimentelor sunt variate și pot fi reprezentate de: [anonimizat], instrumentale (spectrometrice, radiometrice, refractometrice, polarimetrice, cromatografice, electroforetice), electrochimice (polarografice, voltametrice, potențiometrice).

Utilizarea și perfecționarea senzorilor chimici (cu detecție electrochimică sau optică) răspunde exigențelor impuse chimiei analitice. Senzorul chimic constituie un instrument analitic ce furnizează un răspuns (semnal) [anonimizat] o reacție chimică în care este implicat compusul de analizat.

STUDIU BIBLIOGRAFIC

I.1. [anonimizat].

I.1.1. Pericole chimice asociate alimentelor

Potrivit Comitetului Codex pentru Aditivi Alimentari și Contaminanți (Codex Committe on Food Aditives and Contaminants) [anonimizat], obținerea, procesarea, prepararea, tratarea, ambalarea, transportul și depozitarea sau datorită contaminării din mediul înconjurător (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

I.1.1.1. Pericolele chimice provenite din surse naturale

Sunt reprezentate de substanțe cum ar fi hidrazinele din unele ciuperci, acestea fiind puternic cancerigene. De cele mai multe ori efectele negative ale substanțelor toxice din plante depind de procesele metabolice, de mecanismele de detoxifiere și de biodisponibilitatea nutrienților.

Micotoxinele sunt cele mai cunoscute toxine naturale, fiind considerate periculoase pentru sănătatea umană. Incidentul care a afectat o mare parte a populației acum câteva secole este ergotismul, acesta fiind provocat de alcaloidul ergot produs de Claviceps purpurea dezvoltat pe cereale.

Glicozidele cianogenice pot fi prezente în plante precum maniocul, fasolea și semințele unor fructe cum ar fi piersicile, dacă aceste produse sunt consumate crude sau incorect preparate în cantități mari pot fi fatale pentru consumator.

Goitrogenii sunt substanțe implicate în aproape 4% din cazurile de gușă tiroidiană la om la nivel global.

Dintre plantele cu activitate goitrogenică enumerăm: varza, conopida, brocoli, gulia, ridichea, muștarul, napul suedez, precum și semințele de rapiță.

Latirogenii se întâlnesc în legume precum năutul și sunt derivați ai aminoacizilor care acționează ca antagoniști metabolici ai acidului glutamic, sau neurotransmițător pentru creier.

În cazul ingerării unor alimente în compoziția cărora se găsesc aceste substanțe în concentrație mare poate conduce la paralizia membrelor inferioare sau moarte.

Lectinele se întâlnesc în concentrații diferite în legume și cereale și într-o concentrație mai mică în pătlăgele, vegetale crude, fructe și nuci.

Dacă sunt ingerate netratate, lectinele aglutinează hematiile și se leagă de celulele epiteliale din tractul intestinal, blocând astfel absorbția nutrienților. Prin tratament termic toxicitatea lectinelor este distrusă.

Nitrații sunt contaminanți cu potențial toxic crescut prezenți în plante și care provin din sol și apa potabilă. Nitrații nu constituie potențial cancerigen pentru organismul uman, dar nitrozaminele care se sintetizează în stomac din nitriți și nitrați sunt cancerigene pentru organismul uman și animal. Nitrații pot fi întâlniți în alimente ca aditivi, dar se pot găsi și în mod natural în alimente precum spanacul, țelina, ridichi și rubarbă.

Inhibitorii proteazelor sunt prezenți în plante, cea mai mare concentrație este întâlnită în leguminoase și într-o cantitate mai redusă în cereale și tuberculifere.

Principala proprietate a acestor substanțe este de a inhiba enzimele digestive, tripsina și chimotripsina (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

I.1.1.2. Reziduuri și contaminanți din mediu

Contaminarea chimică a mediului înconjurător este datorată creșterii populației globului, intensificării industriei și dezvoltării tehnologiei. Populația globului consumă și produce o gamă foarte largă de substanțe chimice.

Contaminanții chimici sunt transportați pe distanțe mari în aer și apă și pot prezenta modificări la nivelul structurii chimice, producând astfel daune ecologice la distanțe mari de originea lor.

Substanțe chimice utilizate în agricultură: în urma studiilor a rezultat că din 321 de pesticide examinate, 146 au prezentat potențial cancerigen la om. Studiile epidemiologice au scos în evidență legătura dintre expunerea la pesticide organoclorurate și forme variate de cancer (leucemie, limfatic, de sân și pancreatic).

Contaminanții industriali sunt substanțe organice complexe, în unele cazuri organometalice sau anorganice și reprezintă în majoritatea cazurilor produse finite sau intermediare ale proceselor industriale.

Dioxinele cuprind 2,3,7,8-tetraclorodibenzo- p- dioxina – TCDD, dibenzo-p- dioxinele policlorinate- (PCDD), dibenzofuranii policlorinați – PCDF și compuși asemănători din punct de vedere structural difenil policlorinaților.

Cel mai mare grad de toxicitate se întâlnește în cazul TCDD.

Difenil policlorinați sunt constituiți dintr-un grup de 209 compuși cu structuri asemănătoare, 20 dintre aceștia fiind toxici pentru om.

Acumularea acestor substanțe în lanțul alimentar se realizează pe cale acvatică.

În prezent consumul de alimente grase cum ar fi: carnea, peștele, laptele și produsele lactate constituie principala sursă de expunere a organismului uman la difenil policlorinați.

Hidrocarburile policiclice aromatice. Sunt substanțe reprezentate de un grup de compuși care au la bază ca element structural comun două sau mai multe nuclee benzenice.

Hidrocarburile policiclice aromatice sunt contaminanții din mediu care au rezultat în urma combustiei și intră în compoziția benzinei.

Principala sursă de contaminare a plantelor este reprezentată de depunerea substanțelor rezultate în urma combustiei pe suprafața acestora. Din apele poluate crustaceele și pești pot acumula concentrații ridicate de HPA. Benzopirenul și crisenul contaminează solul, apoi pătrund în lanțul alimentar.

Metale grele și semimetale: cadmiul, mercurul și arsenul, dar și compușii toxici reprezentați de combinații ale acestor elemente, fac parte din categoria contaminanților din mediu rezultați din minerit, irigații și procese de extracție. În afară de sursele minore de contaminare cu plumb (poluarea mediului înconjurător, procesarea alimentelor), sursa principală o constituie combustia benzinei cu plumb. Prezența cadmiului în alimente se poate datora operațiunilor de minerit. O mare parte din produsele alimentare conțin cantități mici de cadmiu, dar în cazul fructelor de mare concentrația de cadmiu este mai ridicată deoarece leagă acest compus cu ajutorul unei proteine. Cea mai ridicată cantitate de mercur provine din degazarea naturală a crustelor terestre, din arderea combustibilului fosil și din operațiunile de incinerare. Vaporii de mercur rezultați ajung în atmosferă de unde se depun pe câmpuri, iar mercurul prezent în apă este solubil și poate fi transformat de către bacterii în metil mercur, un compus mult mai toxic.

Radionuclizii. Acești compuși se regăsesc în mod natural în mediul înconjurător dar pot fi întâlniți și în produsele alimentare. În ultimele decenii creșterea fondului radioactiv natural s-a datorat activităților umane. Organismul uman este afectat în mod natural prin ingestia de radionuclizi din alimente procesate, apă, legume, fructe și aer (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

I.1.1.3. Pericole chimice apărute în timpul procesării, depozitării și preparării

Modificări chimice în timpul procesării:

Modificările care au loc la nivelul atributelor senzoriale și a capacității de menținere a prospețimii produselor se datorează procesării alimentelor. Tratamentele fizice, chimice și termice determină modificări structurale ale moleculelor din produsele alimentare, care capătă proprietăți fizico-chimice diferite. Modificările chimice dăunătoare pentru organismul uman vor fi prezentate în continuare.

Formarea acizilor grași trans: acești compuși se formează prin hidrogenarea uleiurilor vegetale, proces care apare la punctul de topire și care constă în saturarea moleculelor. Procesul de saturare determină solidificarea produselor la temperatura camerei, un bun exemplu fiind margarina.

Cele mai frecvente modalități de conservare a produselor alimentare sunt tratamentele termice de încălzire, iar în urma procesării termice au loc modificări senzorile.

Modificări chimice în timpul depozitării:

În timpul depozitării, materiile prime sau produsele finite pot fi alterate de către fungi și bacterii, iar contaminarea se datorează rozătoarelor și insectelor.

Micotoxinele apărute în timpul depozitării sunt considerate contaminanți naturali ai hranei pentru animale și om. Organismul uman poate fi afectat în mod direct prin consumul de cereale, arahide, legume, fructe sau indirect prin consumul de lapte și carne care au fost contaminate în urma hrănirii animalelor cu furaje puternic contaminate.

Aflatoxinele se datorează prezenței speciilor de Aspergillus, și anume A. flavus, A. parasiticus, A. ochraceoroseus și A. nomius. Aflatoxina produsă de A. tamarii reprezintă doar o variantă genetică a micotoxinei produsă de Aspergillus flavus.

Substanțe de migrare din ambalaje și alergeni:

În industria alimentară ambalajele sunt concepute ținând seama de compoziția produsului alimentar, de exemplu dacă ambalajul de plastic este utilizat pentru un alt produs decât cel pentru care a fost creat în produsul alimentar se pot acumula o serie de componenți ai plasticului.

Compoziția materialului plastic cuprinde elemente precum polimeri, agenți de plastifiere și antistatici, stabilizatori și antioxidanți.

Monomerii plastici reziduali și plasticizanții sunt componenți care pot migra în aliment.

Sănătatea poate fi afectată de monomerii cu potențial toxic precum acrilonitritul, clorura de vinil și stirenii (stirenii se atașează de grăsimi).

Clorura de vinil este absorbită de uleiurile de prăjire și de apele minerale îmbuteliate.

Plumbul este de asemenea un alt pericol care este asociat cu ambalajele, chiar dacă a fost interzis în multe țări el continuă să contamineze alimentele prin intermediul filmelor din plastic utilizate la ambalare, cerneală și hârtie.

Alergenii.

Factorii cu potențial alergen se pot acumula în produsul alimentar datorită unor erori care apar în timpul procesării alimentelor. Erorile care pot să apară în timpul procesării sunt următoarele: utilizarea greșită a unor ingrediente sau rețete, includerea unor componente nedeclarate în materiile prime și etichetarea necorespunzătoare.

În mod frecvent aceste cazuri implică produse precum laptele, ouăle, soia sau alunele care conțin substanțe cu potențial alergenic pentru diferiți indivizi.

Aditivi alimentari:

Aditivul alimentar reprezintă orice substanță care nu este consumată ca aliment în sine și care nu este folosită ca ingredient alimentar caracteristic. Aditivul poate avea sau nu valoare nutritivă, fiind adăugat pe parcursul procesului de fabricare, prelucrare, preparare, tratament, ambalare, transport sau depozitare a produselor alimentare devenind el însuși în mod direct sau indirect o componentă a produselor (FAO și WHO, Codex General Standard for Food Additives 2011).

Nitrații, nitriți și compușii cu azot. Nitrații și nitriți ajută la conservarea produselor din carne, cum ar fi: slănină, șuncă, hot dogs și produsele refrigerate.

În urma adăugării nitritului în preparatele din carne, mioglobina de culoare roșu închis este oxidată la nitrozomioglobina de culoare roz, care este instabilă la lumină și oxigen dar stabilă la temperatură.

Nitritul previne dezvoltarea bacteriilor prin inhibarea biosintezei de enzime în membrana celulară a microorganismelor.

Nitrozaminele și nitrozamidele reprezintă compușii de azot care se formează atunci când atomul de hidrogen atașat de un atom de azot este înlocuit de o grupare nitrozo.

Între cei doi compuși există o mare diferență, nitrozaminele sunt instabile la pH mai mare de 2, se descompun la pH alcalin și sunt distruse prin tratament termic în timp ce nitrozamidele sunt stabile la condițiile de mediu.

Sulfiții. Pentru a preveni sau a reduce îmbrunarea enzimatică sulfiții sunt utilizați ca antioxidanți. Prin adăugarea lor în vinuri sulfiții inhibă creșterea bacteriilor fără a interfera cu metabolismul drojdiilor. Sulfiții sunt utilizați pentru prevenirea melanozei la creveți, obținerea unor ambalaje pentru industria alimentară și ca agenți de înălbire a amidonului alimentar.

Antioxidanții fenolici. Datorită oxidării grăsimilor din alimente acestea își modifică culoarea, mirosul, gustul și valoarea nutritivă. Antioxidanții sunt utilizați pentru a împiedica oxidarea grăsimilor.

Îndulcitorii non-nutritivi. Zaharina și aspartamul fac parte din categoria îndulcitorilor fără valoare energetică, aceștia fiind siguri pentru consum dacă sunt utilizați corespunzător.

O perioadă de timp zaharina a fost considerată un cancerigen potențial pentru om, dar din aprilie 2000 din lipsa unor evidențe științifice clare zaharina nu mai face parte din lista cu potențiali cancerigeni. Zaharina prezintă zero calorii, deși puterea de îndulcire este de 300 de ori mai mare decât a zaharozei. Aceasta poate fi comercializată sub formă de zaharină pură și sare de calciu, sodiu sau amoniu.

Aspartamul este un dipeptid format din acidul L-aspartic și un metil-ester al L-fenilaninei. Este un îndulcitor foarte utilizat în industria alimentară, puterea de îndulcire a aspartamului este de 200 de ori mai mare decât cea a zaharozei.

Pe parcursul digestiei, este hidrolizat la trei compuși: acid aspartic, fenilanină și metanol.

Expunerea îndelungată la metanol poate cauza deficiențe ale văzului sau chiar moarte prin ingerarea acută a 30 de ml.

Sarea. Clorura de sodiu este un aditiv alimentar foarte des utilizat în prepararea alimentelor. În prezent consumul de sare este de 10-20 de ori mai mare decât cantitatea necesară pentru organismul uman, excesul de sodiu conduce la hipertensiune. Reducerea cantității de sodiu din alimentație sau înlocuirea acestuia cu clorura de potasiu nu constituie o soluție.

Substituenții de grăsimi. Grăsimile sunt furnizori de energie, de acizi grași esențiali și transportori ai vitaminelor liposolubile. Cel mai cunoscut înlocuitor de grăsimi este olestra care are efect laxativ, determinând crampe, balonare și diaree. Produsele care conțin olestra trebuie îmbogățite cu vitaminele A, D, K și etichetate corespunzător. Olestra nu reprezintă un substituent cu potențial toxic, cancerigen, teratogen sau genotoxic (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

Coloranții. Culoarea alimentelor reprezintă criteriul major care are rol decisiv în alegerea produselor. Pe baza culorii consumatorul poate identifica aroma și calitatea unui produs.

Vitaminele. La nivelul organismului uman, vitaminele îndeplinesc rolul de enzime sau coenzime și sunt implicate în diferite procese metabolice.

Vitaminele sunt împărțite în două categorii: hidro- și liposolubile.

Vitamina A reprezintă o vitamină liposolubilă care conține substanțe benefice pentru reproducere, imunitate, văz și reglarea genelor.

Morcovii, salata, cartofii dulci și spanacul constituie surse naturale de vitamină A.

Vitamina D este o vitamină liposolubilă necesară pentru creșterea oaselor și homeostazia mineralelor. Pe lângă funcția de vitamină și hormon, vitamina D are un rol important în mobilizarea rezervelor de calciu și fosfor din oase, precum și în reglarea absorbției calciului la nivel intestinal.

Niacina este o vitamină hidrosolubilă care se prezintă sub două forme: acidul nicotinic și niacinamida. Niacina este implicată în procesele de biosinteză reductive, precum sinteza acizilor grași și a steroizilor.

Acidul folic se găsește în produse vegetale, legume, fructe, drojdii și în ficat. Acest acid reprezintă o vitamină hidrosolubilă care are funcție de coenzimă și are rol important în transportul fragmentelor cu un singur atom de carbon de la un compus la altul în metabolismul aminoacizilor și sinteza acizilor nucleici.

Mineralele sunt prezente în alimente sub formă de săruri. Fierul, constituent al hemoglobinei și mioglobinei, este foarte reactiv iar în forma sa liberă poate distruge sistemul celular. Calciul este prezent în structura oaselor, dinților, ajută la funcționarea inimii și este implicat în transmiterea impulsurilor nervoase. Efectele excesului de calciu sunt scăderea funcției renale, dereglări în absorbția zincului și a fierului, iar un alt efect important este hipercalcemia. Cuprul este un element important care asigură funcționarea unor enzime și absorbția fierului în organism. Excesul de cupru poate determina efecte precum anemia hemolitică, modificări de personalitate și eczeme. Cromul și seleniul se adaugă în alimentele medicale, alimentele funcționale și suplimentele dietetice. Un rol important în metabolismul glucozei îl reprezintă cromul trivalent care acționează ca un cofactor pentru insulină. Seleniul este implicat în protecția antioxidantă și în metabolismul hormonilor tiroidieni. În cantități mari, seleniul poate determina efecte antitumorale. Seleniul în stare naturală este prezent în compoziția cerealelor, cărnii și fructelor de mare (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

I.1.2. Pericole microbiologice: metode utilizate pentru detectarea patogenilor din alimente

Metodele de detectare a patogenilor în alimente au la bază tehnici de identificare biochimice, microbiologice și imunologice, precum:

tehnicile imunologice utilizate sunt reacțiile de imuno-precipitare, testele de aglutinare, ELISA, RIA, tehnicile de injecție pentru E. Coli și Salmonella;

metodele microbiologice folosite pentru identificarea următorilor patogeni: Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella, coliformi, E. Coli ( de exemplu, metoda BIO DISC B, E și O utilizată pentru detectarea speciilor de Streptococci, S. Pneumonia, P. Aeruginosa și Neisseria);

metode caracteristice biologiei moleculare, precum tehnicile care prezintă la bază acizii nucleici, metodele bazate pe polimorfisme de ADN amplificat rapid- RAPD și metodele care se bazează pe polimorfismul lungimii fragmentelor de restricție.

Cu ajutorul acestor metode se colectează o serie de informații calitative și cantitative referitoare la natura și numărul patogenilor testați, însă aceste tehnici prezintă anumite limitări în legătură cu durata determinărilor, încărcătura microbiană inițială, menținerea unui mediu foarte steril și gradul de calificare a personalului (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

I.1.3. Pericole fizice

Pericolele fizice întâlnite în cazul alimentelor se traduc prin prezența unor corpuri străine, corpuri fizice, fragmente de substanțe în stare solidă care prin masticație sau ingerare pot provoca leziuni la nivelul porțiunilor pe care le tranzitează.

Sănătatea consumatorului poate fi afectată de prezența pericolelor fizice în aliment, se pot produce o serie de leziuni bucale și se poate ajunge chiar la accidente grave cu lezarea diverselor segmente ale tubului digestiv.

Atunci când în produsele alimentare se întâlnesc corpuri străine consumatorul este luat prin surprindere iar la nivel psihic au loc o serie de reacții (Stănciuc N. și Rotaru G., 2009).

I.2. Tehnici analitice de determinare calitativă și cantitativă a principalilor aditivi și ingrediente alimentare

Metodele instrumentale de analiză chimică se împart în două categorii:

de caracterizare (analiză cantitativă, calitativă și de structură).

de separare

Deoarece separarea se face cu ajutorul unor instrumente este dificil să se realizeze distincția între separare și dozarea propriu-zisă, de aceea metodele de separare sunt incluse în analiza instrumentală.

În funcție de natura proprietăților fizice ale substanțelor care pot fi folosite pentru efectuarea unor determinări analitice se face clasificarea metodelor instrumentale de analiză chimică (Dăneț A.F., 1995; Ghimicescu G., 2011).

I.2.1. Metode spectrometrice de analiză

I.2.1.1. Moduri de interacțiune a radiației electromagnetice cu proba de analizat

Radiația electromagnetică reprezintă o formă de energie radiantă cu proprietăți atât de undă cât și de particulă. Datorită faptului că undele și particulele par să fie incompatibile, natura radiației electromagnetice poate fi explicată doar pe baza celor două principii diferite „particulă-undă“. Unda electromagnetică este caractrizată de lungimea de undă și de frecvență.

Atunci când moleculele interacționează cu un fascicul de radiații pot să se întâmple o serie de fenomene precum:

Emisia radiației. Fenomenele de fluorescență și fosforescență au la bază interacția moleculelor cu radiații electromagnetice, care pot reveni din stări stimulate (excitate) la stări cu energie mai mică prin emisie de energie.

Absorbția radiației. În cazul absorbției de energie pot să apară o serie de modificări precum: modificarea direcției sau momentului de dipol electric al moleculei care interacționează, deasemenea pot să aibă loc tranziții între stări energetice de rotație, vibrație sau electronice.

Absorbția radiației de către molecule. Absorbția radiației electromagnetice de către molecule este mai amplă decât absorbția de către atomii individuali.

Starea energetică a unei molecule cuprinde componente energetice cuantificate (componente electronice, de vibrație, de rotație).

Tranziții electronice moleculare. Electronii de la doi atomi care formează o legătură covalentă ocupă un nou orbital, un orbital molecular. Se combină doi orbitali atomici, pentru a constitui un orbital molecular „de legătură“ și un orbital molecular „de antilegătură“, acesta din urmă având o energie mai mare.

Teoria orbitalilor moleculari demonstrează că fiecare orbital σ de legătură trebuie să aibă un orbital corespunzător de antilegătură σ* și fiecare orbital de legătură π trebuie să aibă un orbital corespunzător de antilegătură π*.

Electronii de nelegătură „n“ sunt electronii de valență care nu participă la legături chimice în moleculă, acești electroni se găsesc în orbitali atomici ai azotului, sulfului și oxigenului.

La absorbția radiației din domeniul vizibil sau ultraviolet de către electronii prezenți în orbitali π, σ sau ɳ au loc tranziții electronice pentru molecule. Tranzițiile care au loc sunt următoarele: σ → σ*, n → σ*, n → π* și π → π*. Valorile ΔE în cazul acestor tranziții cresc în ordinea: n → π* < π → π* < n → σ* <σ → σ*.

În figura 1 se prezintă schema bloc a unui spectrometru de absorbție. Componentele importante sunt: 1) sursă stabilizată de radiații electromagnetice; 2) monocromator, funcția sa fiind de separare a radiațiilor în funcție de lungimea de undă; 3) celule transparente, care conțin proba de analizat și proba de referință; 4) detector; 5) sistemul de evaluare.

Figura 1. Schema bloc a unui spectrometru de absorbție. (Dăneț A.F., 1995)

I.2.1.2. Metode spectrometrice de absorbție moleculară în domeniul vizibil și ultraviolet. Legea fundamentală a absorbției radiației

În cadrul studiilor cantitative de absorbție, fasciculul radiației este trecut prin proba de analizat și se determină intensitatea radiației transmise. Se consideră că radiația utilizată este monocromatică și că scăderea intensității radiației transmise se datorează numai absorbției. Astfel, se poate scrie diminuarea intensității radiației într-un strat infinit de mic, dl: -dI= kI dl, deci:

-dI/I = kIdl, care prin integrare pe intervalale (I0, It) și respectiv (0, l) dau:

lnIt =I˳eˉᵏˡ, sau legea Lambert:

unde se notează intensitatea radiației incidente cu Iₒ și pe cea a radiației transmise prin proba de analizat cu It.

Ulterior se obține trecând de la logaritmi naturali la cei în baza 10 următoarea relație:

2,303 lg lg k'l,unde k' = 0,4343 k.

Beer a stabilit că atunci când absorbția radiației se datorește unei specii dizolvate, constanta de proporționalitate k' este funcție de concentrația acesteia,

k' = ac,

din cele două legi combinate obținându-se:

lg

care reprezintă expresia legii Lambert-Beer. Atunci când concentrația probei este exprimată în grame de substanță pe litru de soluție și grosimea este exprimată în centimetri, constanta a este numită absorbtivitate specifică și se exprimă în l · gˉ¹ · cmˉ¹.

Adesea c se exprimă în moli/l, iar l în cm, astfel constanta a se notează cu ɛ, care se numește absorbtivitate molară.

A se numește absorbanță; ɛ se exprimă în l · molˉ¹ · cmˉ¹. Valoarea absorbtivității molare ɛ este independentă de concentrație (Dăneț A.F., 1995).

I.2.1.3. Spectrometria de fluorescență și fosforescență moleculară

Fluorescența și fosforescența se bazează pe reemisia de energie radiantă, care are loc după un proces de absorbție. În cazul fluorescenței și fosforescenței, intensitatea radiațiilor emise depinde de lungimea de undă a radiației excitatoare. Foarte frecvent emisia de fosforescență are loc la lungimi de undă mai mari decât emisia de fluorescență.

Există o proporționalitate între intensitatea radiației emise prin fluorescență (sau fosforescență) Iₑ și intensitatea radiației absorbite Iₐ ,

Iₑ = Φ I ₐ,

unde Φ reprezintă randamentul cuantic de fluorescență, o constantă de proporționalitate care ne arată fracțiunea din radiația absorbită care este schimbată în radiație emisă.

Dar Iₐ = I˳- I unde I˳ reprezintă intensitatea radiației incidente, iar I – intensitatea radiației transmise.

Prin înlocuirea lui I, dat de legea Lambert-Beer, obținem:

Iₐ = I˳(1 –)

Pentru soluțiile foarte diluate și pentru care termenul ɛcl este mai mic de 0,05 în cazul fluorescenței sau 0,01 în cazul fosforescenței putem scrie Iₐ = 2,303 I˳ɛcl, fiindcă termenii superiori pot fi neglijați, având valori foarte mici. Valoarea lui Iₑ este determinată prin relația, Iₑ = 2,303 Φ I˳ɛcl (Dăneț A.F., 1995).

I.2.2. Metode electroanalitice

O parte importantă a metodelor de analiză instrumentală o reprezintă metodele electrochimice, fiind folosite pentru determinări cantitative și calitative, dar și pentru studiul unor mecanisme de reacție, a unor procese de suprafață.

Pentru a obține informații calitative, cantitative sau structurale privind proba de analizat se utilizează metodele electroanalitice care reprezintă o parte a metodelor de analiză chimică în care se folosește o proprietate de natură electrică a probei de analizat, inclusă într-o celulă electrochimică, precum: potențialul unui electrod, intensitatea unui curent sau relațiile curent-potențial.

Aceste metode electroanalitice sunt foarte sensibile, făcând posibilă determinarea unor specii la concentrații de ordinul a 10-8 M.

Determinările se pot face în multe situații folosind volume foarte mici de probă ( de ordinul microlitrilor). Datorită sensibilității ridicate a metodelor electroanalitice și a volumului mic de probă, se pot determina cantități foarte mici de substanță, de ordinul picomolilor. Metodele electroanalitice pot fi utilizate și pentru determinarea unor specii chimice prezente în concentrații relativ mari, de exemplu electroliții din sânge (Na+ , Cl-, HCO-3).

În general aparatura utilizată în cadrul analizelor electroanalitice este mult mai ieftină, comparativ cu multe alte metode instrumentale de analiză (Dăneț A.F., 1996).

I.2.2.1. Electrozii utilizați în celulele electrochimice

O celulă electrochimică este compusă din cel puțin doi electrozi și un electrolit.

Electrodul indicator reprezintă electrodul la care are loc fenomenul electrochimic pe care îl studiem. Acesta poate fi alcătuit uneori dintr-un material inert, având funcția numai de a prelua sau ceda electroni ionilor din soluție, sau dintr-un material reactiv, transformându-se el însuși în ioni, sau se poate depune din stare ionică în stare solidă pe electrod.

Electrodul de referință sau electrodul nepolarizabil; în cazul acestui electrod potențialul său este constant și nu este influențat de timp sau de intensitatea curentului care circulă prin celulă. Valoarea standard în funcție de care se măsoară potențialul celorlalți electrozi din celulă este dată de potențialul electrodului de referință.

Contraelectrodul. Acesta este construit frecvent dintr-un material inert, se mai numește și electrod auxiliar. Contraelectrodul este utilizat fie ca sursă de electroni, fie pentru captarea electronilor în urma descărcării ionilor, astfel încât să existe posibilitatea trecerii curentului electric prin celulă. În majoritatea cazurilor potențialul sau intensitatea curentului electric care trece prin acest electrod nu este măsurat.

I.2.2.2. Clasificarea metodelor electroanalitice

Metodele electrodice se fundamentează pe măsurarea unor proprietăți care sunt legate de procesele de electrod, așadar pe măsurarea unor proprietăți interfaciale.

Metodele electrodice sunt divizate în metode dinamice și metode statice.

Metodele electrodice statice se bazează pe măsurarea potențialului unui electrod în condiții de echilibru, iar metodele respective de analiză se numesc metode potențiometrice. Datorită faptului că intensitatea curentului prin celula electrochimică este zero, nu are loc un proces de electroliză.

Prin intermediul relației lui Nernst concentrațiile speciilor de analizat sunt corelate cu potențialul electrodului.

Metodele electrodice dinamice reprezintă metodele electroanalitice în care are loc un proces de electroliză la executarea determinărilor. Acestea pot fi la curent sau la potențial controlat.

Metodele dinamice cele mai folosite sunt acelea în care electrodului de lucru i se aplică un potențial controlat, iar cantitatea de electricitate consumată sau intensitatea curentului care se traversează celula electrochimică sunt corelate cu valoarea concentrației speciei de analizat (Dăneț A.F., 1996).

I.2.2.3. Metode potențiometrice de analiză

Metodele potențiometrice de analiză au la bază măsurarea potențialului unui electrod, care se numește electrod indicator și care este introdus în soluția unui electrolit ce conține specia de analizat.

Măsurarea potențialului electrodului indicator se face față de un electrod de referință, în cele mai frecvente cazuri atunci când valoarea intensității curentului care circulă între cei doi electrozi este egală cu zero.

Concentrația speciei de analizat în cazul metodelor potențiometrice directe se determină prin măsurarea potențialului electrodului indicator. Cu ajutorul unei curbe de etalonare, valoarea măsurată este convertită în unități de concentrație (Dăneț A.F., 1996).

I.2.2.4. Metode voltametrice și polarografice de analiză

Metodele voltametrice de analiză reprezintă o parte a metodelor electroanalitice, în care parametrul măsurat este curentul care se deplasează prin electrodul indicator, iar parametrul controlat este potențialul unui electrod indicator. Aceste metode de analiză se bazează pe înregistrarea curbelor curent-potențial (Bott A.W., 1993; Scholtz F., Bond A.M. și Compton R.G., 2010; Compton R.G. și Banks C.E., 2011).

Voltametria convențională reprezintă o subclasă a voltametriei, în care viteza de modificare a potențialului electrodului indicator în funcție de timp este destul de mică, așadar fenomenele care au loc la electrod corespund unei stări de echilibru staționară sau cvasistaționară.

Metodele voltametrice de analiză pot fi divizate în două grupe majore, în funcție de tipul electrodului de lucru utilizat. Așadar, există metode voltametrice cu electrozi nestaționari și staționari.

Electrozii nestaționari sunt reprezentați de următoarele tipuri de electrozi: electrodul picurător de mercur și un electrod cu suprafață fixă, care este rotit în soluția de analizat.

În acest caz, electrodul cu suprafață fixă face parte din categoria electrozilor hidrodinamici. În ambele situații descrise soluția nu este agitată.

Electrodul staționar utilizat în voltametrie reprezintă un electrod cu suprafață fixă (sub forma unui disc, inel) imersat într-o:

soluție agitată; electrod hidrodinamic;

soluție care curge sub forma unui strat subțire la suprafața electrodului; electrod hidrodinamic;

soluție neagitată.

În determinările sau studiile voltametrice sunt utilizate celule electrochimice moderne care conțin în majoritatea cazurilor trei electrozi. Cei trei electrozi sunt:

electrodul de lucru- reprezintă electrodul la nivelul caruia are loc procesul electrochimic studiat;

electrodul auxiliar (contraelectrodul) –constituie electrodul care închide circuitul electric, prin care circulă curentul la electrodul de lucru. În cazul electrodului de lucru și a electrodului auxiliar intensitățile curenților care circulă prin aceștia sunt egale.

electrodul de referință –reprezintă un electrod cu potențial invariabil, față de care se măsoară potențialul electrodului de lucru; intensitatea curentului care circulă între electrodul indicator și cel de referință este egală cu zero.

Aparatura folosită în voltametrie trebuie să permită utilizarea unui potențial controlat asupra electrodului de lucru, urmată de măsurarea curentului obținut în urma procesului de electrod. Potențialul impus electrodului de lucru, în funcție de timp, este definit de tehnica voltametrică utilizată.

În cel mai simplu caz, valoarea potențialului este invariabilă în timp (metoda amperometrică de analiză).

Aparatura utilizată în voltametrie este reprezentată de un generator de tensiune care poate genera diferite funcții de timp ale tensiunii și de un potențiostat util pentru aplicarea potențialului controlat celulei electrochimice.

Asupra electrodului de lucru potențiostatul aplică un potențial controlat, care este măsurat față de electrodul de referință (care are un potențial constant).

Polarografia diferențială, cu pulsuri (PDP). În cazul polarografiei diferențiale cu pulsuri există un principiu de bază care constă în efectuarea pentru fiecare puls a două măsurători, una se face înaintea aplicării pulsului și a doua în timpul aplicării acestuia, înainte de desprinderea picăturii de mercur.

În tehnica polarografiei diferențiale cu pulsuri se măsoară o valoare Δi/ΔE, unde Δi reprezintă diferența între intensitățile curenților măsurați înainte și în timpul aplicării unui puls, astfel încât rezultă polarograme sub forma unui peak. Datorită curentului rezidual interferența este mult mai mică în cazul PDP comparativ cu alte tehnici polarografice discutate până în prezent. Polarografia diferențială cu pulsuri prezintă o sensibilitate de ordinul 10-8M, în timp ce sensibilitatea polarografiei normale cu pulsuri este mai mică 10-6÷ 10-7 M.

Polarografia normală cu pulsuri și polarografia diferențială cu pulsuri prezintă o utilizare frecventă în analiza de urme a unor metale grele (cadmiu, plumb) și în analiza unor substanțe biologic active (antibiotice).

Un număr foarte mare de compuși organici sunt electroactivi, aceștia putând fi reduși la electrodul picurător de mercur sau oxidați la un electrod solid. Grupările funcționale care conferă proprietăți electroactive foarte bune sunt: nitrozo, azo, azoxi, chinonă, azometin, carbonili activați și duble legături activate (Dăneț A.F., 1996).

Voltametrie în soluție staționară

În voltametria în soluție staționară singura modalitate de a transporta speciile electroactive la suprafața electrodului o reprezintă difuzia.

Voltametrie ciclică

Deoarece voltametria ciclică permite observarea într-un timp foarte scurt, pe un amplu domeniu de potențial, a proprietăților redox, ea este utilizată pentru studiul speciilor electroactive sau al suprafeței unui electrod. În această tehnică ciclică, electrodului de lucru i se aplică un baleiaj liniar de potențial, prima dată crescător, și ulterior descrescător, având forma laturilor unui triunghi isoscel.

Unda triunghiulară de potențial poate sa aibă o durată de ordinul secundelor sau zecilor de secunde, iar domeniul de potențial în care are loc baleiajul poate fi mai îngust sau foarte larg. De exemplu, se poate utiliza întregul domeniu de potențial în cazul folosirii unui anumit electrod și electrolit suport.

Cei mai importanți parametri ai unei voltamograme ciclice sunt reprezentați de intensitățile curenților pentru picul anodic, ip,a și pentru picul catodic, ip,c, precum și valorile potențialelor pentru cele două picuri, Ep,a și E p,c.

Pentru un cuplu redox reversibil, potențialul formal standard, E0', va fi dat de relația

E0' = .

Prin diferența dintre cele două valori de potențial, Ep,ași Ep,c se poate determina numărul de electroni, n, care participă la o reacție redox reversibilă, pe baza relației

ΔEp= Ep,a – Ep,c = .

(se consideră că temperatura de lucru este de 25°C).

Valoarea intensității curentului corespunzător picului, ip, este dată de relația lui Randles-Sevcik,

unde C este concentrația speciei electroactive (mol·cm-3), v viteza de baleiaj (V·s-1), A suprafața electrodului (cm2), D coeficientul de difuzie (cm2·s-1), și n este, numărul de electroni ce participă la echilibrul redox.

Valoarea ip este direct proporțională cu C și cu v1/2. În funcție de v1/2 reprezentarea valorilor ip corespunde unei dependențe liniare, atât pentru procesul anodic, cât și pentru procesul catodic.

Coeficienții de difuzie ai speciilor electroactive se pot determina din panta acestor drepte.

Valorile curenților ip,a și ip,c, trebuie să fie comparabile pentru un proces redox reversibil: ip,a / ip,c ≈ 1.

Raportul intensităților curenților poate fi însă mult influențat de reacțiile chimice cuplate cu procesele de electrod (Dăneț A.F., 1996).

I.3. Substanțe cu acțiune conservantă și stabilizatoare

Calitatea alimentelor este determinată de anumite de procese care pot avea loc (fizice, chimice, biochimice și microbiologice). Pentru menținerea calității alimentelor se apelează la un întreg sistem de procedee de tratare a acestora. Procedeele de tratare au ca scop conservarea proprietăților gustative și nutritive, a caracteristicilor de textură și de culoare, împiedicarea dezvoltării de microorganisme dăunătoare, obținerea unei comestibilități care să se mențină în timp. În procesul de degradare al alimentelor, microorganismele care se pot dezvolta acționează asupra acestora. De asemenea enzimele acționează și ele distructiv. Ca urmare, prin conservare se urmărește dezvoltarea de microrganisme, micșorarea sau întârzierea oxidării grăsimilor și diminuarea la maximum a autooxidării și autolizei determinate de enzime. Prin consevare se asigură acele condiții care să împiedice degradarea alimentelor, fiind cazul factorilor abiotici, fie biotici.

Metodele clasice tradiționale de conservare (cu sau fără utilizarea unor compuși chimici) sunt:

– deshidratarea; se bazează pe evaporarea parțială a apei și este eficace și protejează alimentele de microorganismele care se dezoltă în mediu apos. O descoperire importantă este liofilizarea unor produse (laptele, cafeaua), liofilizarea conducând la transformarea alimentelor în pudră sau granule (lapte praf, cafea instant);

– conservarea cu ajutorul clorurii de sodiu prin sărarea produselor de carne, pește etc.;

– conservarea prin afumare, cu sau fără NaCl;

– conservarea cu zahăr, specifică conservării fructelor;

– conservarea cu acid acetic (oțet).

Pe lângă compușii utilizați de foarte mult timp (NaCl, CH3-COOH), în clasa de conservanți au fost introduși și alți compuși. Acești aditivi sunt prezentați în Codex Alimentarius în clasa 200 cu condițiile ca să nu degradeze alimentul și să nu fie dăunători sănătății.

Concret, clasa ce conține astfel de compuși se numește Aditivi conservanți și cu acțiune stabilizatoare având INS-ul cuprins între E200 – E297. INS este prescurtarea International Numbering System, adoptat de Codex Alimentarius dar și de Uniunea Europeană pentru sistematizarea și clasificarea aditivilor alimentari (Banu C., Alexe, P., Buțu, N., Răzmeriță D., Lungu C.și Vizireanu C., 2000; Stan R., 2007; Pisoschi A.M., 2012).

Codex Alimentarius este un program comun al Organizației Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (F.A.O.) și al Organizației Mondiale a Sănătății (O.M.S.). Aceste organisme internaționale au realizat un set de norme, de directive și de recomandări care să asigure securitatea sanitară a alimentelor, protecția consumatorilor cu privire la producția produselor agroalimentare și la transformările acestora (FAO și OMS, 2015).

Clasificarea conservanților se face după mai multe criterii (Banu C., Alexe, P., Buțu, N., Răzmeriță D., Lungu C. și Vizireanu C., 2000; Stan R., 2007; Pisoschi A.M., 2012):

a) în funcție de sursa de proveniență:

– naturali, cum ar fi sarea de bucătărie, oțetul, zahărul;

– artificiali, obținuți prin sinteze chimice.

b) după natura chimică a aditivului:

– aditivi minerali (anorganici): de exemplu NaCl, nitriți, sulfiți, acidul boric etc;

– aditivi organici, de exemplu benzoații, sorbații, parabenii etc.

c) după clasele chimice cărora le aparțin:

– sorbați, benzoați și parahidroxibenzoați;

– dioxid de sulf și sulfiți;

– bifenil, ortofenilfenol, ortofenilfenolat de sodiu;

– nizină, natamicină;

– hexametilen tetramină, dimetil carbonat;

– acid boric, tetraborat de sodiu;

– propionați;

– lizozim;

– acid acetic și acetați.

d) după modul de acțiune:

– substanțe antimicrobiene (benzoați, sorbați etc.); agenții antimicrobieni pot fi definiți ca niște compuși chimici adăugați sau prezenți în alimente, care împiedică acțiunea unor microorganisme sau care produc distrugerea acestora. Agenții antimicrobieni acționează asupra bacteriilor, mucegaiurilor, drojdiilor, care fie sunt patogene, fie produc alterarea alimentelor. Agenții antimicrobieni de uz alimentar intră în categoria aditivi conservanți, dar această denumire include și alte categorii de aditivi, cum ar fi agenții de îmbrunare și antioxidanții. Majoritatea agenților antimicrobieni sunt bacteriostatici și fungistatici (micostatici), care inhibă dezvoltarea ciupercilor și sunt mai puțin bactericizi și fungicizi.

– substanțe care acționează prin acidifiere (de ex. acidul acetic sau lactic);

– substanțe care acționează prin influența asupra activității apei (clorura de sodiu);

– substanțe antioxidante (sulfiți etc.);

– substanțe chelatante, care leagă ionii metalici în scopul prevenirii oxidării acestora.

Trebuie menționat că unii aditivi pot avea mai multe roluri, de exemplu, antimicrobian și antioxidant. Astfel dioxidul de sulf este antiseptic dar și reducător, protejând unele produse (de exemplu vinurile) împotriva oxidării.

Activitatea agenților conservanții depinde de o serie de factori:

– concentrația aditivului: acțiunea conservanților asupra microorganismelor este cu atât mai mare cu cât concentrația lor în produsul conservat este mai mare, în aceleași condiții de mediu, de temperatură;

– timpul de acțiune al aditivului: este invers corelat cu concentrația antisepticului;

– temperatura: eficacitatea unui antiseptic negazos sau nevolatil crește odată cu creșterea temperaturii, creșterea eficacității fiind în proporție geometrică la o creștere a temperaturii în progresie aritmetică;

– numărul inițial de microorganisme: cu cât gradul de contaminare inițial este mai mare, cu atât eficacitatea antisepticului este mai mică;

– natura (specia) de microorganisme: acțiunea antiseptică este în funcție de felul microorganismelor (bacterii, mucegaiuri, drojdii), precum și de speciile și tulpinile respective; de exemplu, bacteriile gram-negative sunt mult mai rezistente la acțiunea antisepticelor;

– stadiul de dezvoltare: eficacitatea antisepticelor este mai mare atunci când microorganismele sunt în faza de lag (faza latentă). Sporii nu sunt afectați de antiseptice;

– compoziția chimică a alimentului: alimentele cu un conținut ridicat de proteine sunt mai greu de conservat cu antiseptice care eliberează clor și oxigen. Alimentele cu un conținut ridicat de glucide reducătoare micșorează acțiunea antisepticului SO2 prin formarea de compuși de adiție cu grupările aldehidice și cetonice ale moleculelor de glucid;

– pH-ul mediului: eficacitatea antisepticelor este cu atât mai mare cu cât pH-ul este mai scăzut, adică mediul mai acid (Pisoschi A.M., 2012; Banu C., Alexe, P., Buțu, N., Răzmeriță D., Lungu C.și Vizireanu C., 2000; Stan R., 2007). Aditivii conservanți acizi (acidul acetic, lactic, benzoic, sorbic) acționează asupra bacteriilor și fungilor. În produsele alimentare, acizii organici se află într-un echilibru (dependent de pH), între forma disociată (ionizată) și forma nedisociată (moleculară). Forma nedisociată, care este prezentă la pH-uri scăzute, pătrunde în membrană și apoi în celulă. Acidul organic disociază în ioni în interiorul celulei bacteriei și produce: ruperea membranei, inhibarea reacțiilor metabolice, acumulare de anioni toxici, stres asupra homeostaziei intracelulare.

Produsele farmaceutice comerciale de tip antibiotic acționează asupra structurii peretelui bacteriei, pătrund și dezvoltă lanțuri de proteine în peretele celular al bacteriei conducând la umflarea și la moartea celulei. Enzimele, cum ar fi lizozimul, atacă peretele celular, producând reacții de hidroliză ale unor zaharuri polimerice. Lizozimul este deosebit de activ asupra bacteriilor gram-pozitive (Pisoschi A.M., 2012).

Principalii reprezentanți ai aditivilor conservanți și stabilizatori

– Acizi organici

Acidul sorbic (2,4-hexandienoic, CH3-CH=CH-CH=CH-COOH), E200, și sărurile sale de sodiu E201, potasiu, E202, sau calciu E203 (sorbații). Se utilizează ca agenți de conservare, respectiv antiseptice, în margarină, unt, maioneze, salate, brânzeturi, iaurt, produse vegetale murate, sucuri și siropuri de fructe, produse de panificație, pizza, produse zaharoase, gemuri, jeleuri, marmelade, vinuri, supe etc. Doza zilnică admisă pentru acidul sorbic și sorbați este de 25 mg/kg corp.

Acidul benzoic, E210, sărurile și esterii săi (benzoații: E211 – de sodiu, E212 – de potasiu, E213 – de calciu). Acidul benzoic și benzoații se găsesc într-o serie de fructe: mere, prune, căpșuni, dar și în ciuperci, cuișoare și scorțișoară. Pe lângă fructe, benzoații se găsesc și în câteva produse lactate (datorită fermentației bacteriene).

Atât acidul benzoic, cât și sărurile sale acționează asupra drojdiilor și mucegaiurilor și inhibă bacteriile, în special la un pH acid al mediului. Doza zilnică este de până la 5 mg /kg corp.

Acidul formic (metanoic), E236

Este produs de furnici, de unde și numele său care provine din cuvântul latin formica.

Acidul formic și sărurile sale (formiatul de calciu și formiatul de sodiu) sunt utilizate pentru conservarea sucurilor de fructe (în unele țări chiar până în concentrații de 0,25%), Doza zilnică este de până la 3 mg/kg corp.

– Esteri: dintre esteri, cei mai cunoscuți sunt p-hidroxibenzoatul de etil (etil paraben, E214 și sarea de sodiu, E215), p-hidroxibenzoatul de propil (propil paraben E216 și sarea de sodiu E217) și p-hidroxibenzoatul de metil (metil paraben E218 și sarea de sodiu E219). Parabenii sunt substanțe cu proprietăți bactericide și fungicide care există și în natură. Orzul, murele, căpșunile, afinele, coacăzele, ceapa, morcovii conțin parabeni naturali cu proprietăți antimicrobiene. Alchilparabenii și sărurile lor de sodiu sunt mai activi față de drojdii și mucegaiuri și mai puțin față de bacterii. Parabenii sunt utilizați în produse de panificație, mezeluri, băuturi, gemuri, jeleuri, alimente fermentate, siropuri, sosuri de salată, vin, începând cu E214 și până la E219. Doza zilnică admisibilă este de 10 mg/Kg corp.

– Alți compuși organici:

Difenilul (fenil-benzenul), E230, este folosit mai ales împotriva mucegaiurilor de tip Penicillium care se dezvoltă pe citrice dar și pe alte fructe (piersici, banane). Nu se folosește decât pentru tratamentul superficial al unor fructe (în special citrice), pentru impregnarea hârtiei de ambalat fructe și pentru dezinfecția vaselor. Doza zilnică admisibilă de FAO/OMS este de până la 0,05 mg/kg corp.

O-fenilfenolul (2-fenilfenolul), E231, este o substanță solidă, cristalină, de culoare albă sau gălbuie obținută prin sinteză chimică. Se utilizează drept conservant pentru citrice, alte fructe și legume, acționând în special ca bactericid.

Tiabendazolul, E233, este o pulbere albă până la aproape albă, inodoră, care este practic insolubilă în apă, dar ușor solubilă în soluții acide și alcaline. Se obține prin sinteză chimică. Este un fungicid sintetic care este folosit pentru tratare suprafețelor fructelor, fie prin stropirea acestora, fie prin scufundarea fructelor într-o soluție. Se utilizează exclusiv pentru tratarea suprafețelor. Combate boli cum ar fi mucegaiul, putregaiul, rugina și pata, dar este eficient și în combaterea viermilor și larvelor.

Hexametilentetramina (urotropina), E239, este un produs chimic de sinteză, obținut din formaldehidă și amoniac. Este utilizată pentru tratamentul de suprafață al unor brânzeturi, în concentrații de până la maxim 25 ppm și pentru peștele marinat în concentrații de până la maxim 50 ppm.

Dimetil carbonatul, E242, este un compus chimic care se obține prin sinteză. Este folosit în calitate de conservant, prin sterilizare la rece pentru băuturi răcoritoare cum ar fi cele aromatizate nealcoolice, vinuri fără alcool și concentratele lichide. Dimetil carbonatul reacționează cu enzimele glutamat decarboxilaza și acetat kinaza din microrganismele din băuturi inactivându-le.

Agenți de conservare minerali:

Bioxidul de sulf și compușii cu sulf (sulfiții, bisulfiții, metabisulfiții), E220 -E228 (se vor trata într-un subcapitol distinct)

Nitriții (azotiții)

Nitritul de potasiu (KNO2, E249), nitritul de sodiu (NaNO2, E250) precum și nitrații (azotații) corespunzători (NaNO3, E251, KNO3, E252), care funcționează drept precursori de nitriți, sunt substanțe solide, solubile în apă. Nitriții sunt folosiți în special la fabricarea mezelurilor crud-uscate sau fierte (salamuri, cârnați, jambon, bacon, crenvurști), a conservelor de carne, a produselor pe bază de pește sau carne de pui. Mai sunt folosiți pentru conservarea cărnii, slăninii, șuncii, mezelurilor și a brânzeturilor precum și a mezelurilor, pateurilor, brânzei și laptelui din soia. Doza zilnică admisibilă este fixată la 0,2 mg/kg corp pentru nitriți, pentru copii fiind recomandate doze mult mai mici.

Nitrații (azotații)

Nitratul de sodiu (NaNO3, E251) și nitratul de potasiu (KNO3, E252) sunt substanțe solide, albe, solubile în apă care se obțin prin sinteză. Azotații sunt utilizați în produse de carne afumată sau în conservă, în brânzeturi, în pateuri de ficat, în conserve de pește. Azotații se folosesc în amestecuri de sărare, alături de NaCl.

În carne afumată și produse de carne în conservă, azotiții nu trebuie să depășească 300 mg/kg. În produsele din carne netratate termic, doza este de 150 mg/kg.

Agenți antimicrobieni cu acțiune secundară:

Acidul acetic (CH3COOH E260) și sărurile sale (acetatul de potasiu, CH3COOK – E261, acetatul de sodiu, CH3COONa –E262I, diacetatul de sodiu, acetat acid de sodiu – E262II, acetatul de calciu (CH3COO)2Ca – E263)

Oțetul conține acid acetic în concentrație de 3–9%. Acidul acetic și acetații sunt mai activi față de drojdii și bacterii și mai puțin față de mucegaiuri și de asemenea acidul acetic inactivează Salmonella. Are activitate mai mare la pH-uri scăzute.

Acidul lactic (E270) și sărurile sale (lactatul de sodiu-E325, lactatul de potasiu-E326, lactatul de calciu-E327) au acțiune de reglare a pH-ului (acidulanți) dar au și acțiune de tamponare, stabilizare și întărire. Acidul lactic și lactații prezintă acțiune bacteriostatică în special asupra bacteriilor patogene prin scăderea pH-ului și micșorarea activității apei. Acidul lactic și lactatul de sodiu inhibă dezvoltarea unor bacterii de tipul Clostridium botulinum, Lysteria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Yersinia enterocolitica.

Acidul propionic (CH3-CH2-COOH, E280) și sărurile sale (propionatul de sodiu, propionatul de potasiu, propionatul de calciu)

Este o substanță lichidă, solubilă în apă, cu un miros neplăcut. Se utilizează pentru inhibarea dezvoltării unor mucegaiuri, dar sunt compușii care sunt foarte puțin activi față de bacterii și drojdii. Micșorarea activității apei înseamnă că acidul propionic fixează apa liberă împiedicând dezvoltarea microorganismelor.

Dioxidul de carbon sau anhidrida carbonică (CO2, E290) este un gaz natural, incolor, inodor, component al atmosferei, produs de combustie, de fermentație și produs metabolic. Prin înlocuirea oxigenului cu dioxid de carbon, se reduc procesele de oxidare și astfel crește durata de păstrare a fructelor și legumelor. Conservarea produselor din carne în atmosferă de CO2 inhibă dezvoltarea bacteriilor de alterare și a mucegaiurilor. Efectul asupra drojdiilor și bacteriilor patogene este redus. Produsele alimentare la care se folosește CO2 sunt băuturile carbonatate, vinuri, alimentele preambalate, smântâna.

Enzime și antibiotice:

Lizozimul (muramidază, E1105) este o enzimă bacteriolitică ce are capacitatea de a distruge peretele celular al bacteriilor, în special gram-pozitive.

Nizina (antibiotic, E234), este o substanță solidă albă. Ea este eficace în inhibarea dezvoltării bacteriilor sporogene, cum ar fi Clostrydium tyrobutiricum. Nizina este utilizată și în conservele de legume, în cazul în care nu este recomandată o sterilizare severă pentru inhibarea Clostridium botulinicum.

Natamicina (antibiotic, E235) se comportă ca un fungistatic, fiind utilizată pentru tratamentul de suprafață al brânzeturilor tari, semi-tari și semi-moi, precum și al cârnaților și al salamurilor crud-uscate. Natamicina este activă și față de mucegaiurile producătoare de micotoxine (Aspergillus flavus-Aflatoxina B1) (Banu C., Alexe, P., Buțu, N., Răzmeriță D., Lungu C. și Vizireanu C., 2000; Stan R., 2007; Pisoschi A.M., 2012).

I.4. Aditivii din clasa compușilor cu sulf

Agenții de conservare din clasa compușilor cu sulf sunt menționați în Codex Alimentarius cu INS –uri cuprinse între 220 și 228 și 539 (tabelul nr. 1) și principalele caracteristici și dozele se găsesc în Codex General Standard for Food Additives (G.S.F.A. 2014). Utilizările acestora ca aditivi alimentari sunt descrise pe larg în mai multe cărți (Banu C., Alexe, P., Buțu, N., Răzmeriță D., Lungu C. și Vizireanu C., 2000; Stan R., 2007; Pisoschi A.M., 2012). Structura, obținerea, proprietățile și utilizările acestor compuși chimici în alte domenii se găsesc în tratate și alte lucrări de chimie anorganică (Negoiu D., 1972; Pop A. și Pisoschi A.M., 2009; House E.J., 2008; Chambers C. și Holliday A.K., 1975; Russel N.J. și Gould G.W., 2003).

Toți oxo-anionii sulfului în starea de oxidare +4 au fost raportați ca antimicrobieni, inhibitori de îmbrunare enzimatică, agenți reducători (rol antioxidant), scavengeri de oxigen (Fazio T. și Warner C.R., 1990; Isaac A., Livingstone C., Wain A.J., Compton R.G., Davis, J., 2006).

Tabel 1. Agenți de conservare (antimicrobieni) cu sulf

Dioxidul de sulf – E 220, SO2, este anhidrida acidului sulfuros H2SO3 (Negoiu D. 1972). El este un gaz incolor, iritant al mucoaselor, cu un miros înțepător și gust acrișor. Gazul este toxic, producând în funcție de contact (inhalare, ingestie sau contact cu pielea sau cu mucoasele) dureri de cap, vomă, amețeli. Se dizolvă bine în apă, formând acizi sulfuroși, forma acidă fiind agentul activ care previne degradările enzimatice. La pH neutru este inactiv. Încălzirea elimină dioxidul de sulf din produsele în care a fost adăugat, sub formă de gaz. De asemenea acționează ca agent oxidant, cu efect de albire. Este utilizat ca agent de albire în cazul făinii; în orice caz el oxidează culoarea (naturală) alimentelor, fapt care îi restrânge utilizarea. El stabilizează vitamina C în produse și previne decolorarea vinului. În mod obișnuit, este folosit în bere, băuturi răcoritoare, sucuri, vin, oțet și produse din roșii. Doza maximă zilnică pentru E220 este de 0,7 mg/kg corp fiind nerecomandat pentru consum de către copii. Provoacă astm și este greu de metabolizat conducând la funcționarea mai proastă a rinichilor. Distruge vitaminele B1 și E.

Principalul avantaj al SO2 este acțiunea sa antioxidantă și, în același timp, capacitatea sa de inhibare a „înnegririi enzimatice” a produselor alimentare, de exemplu a merelor proaspăt tăiate. În plus, dioxidul de sulf acționează în calitate de conservant în alimente, prevenind proliferarea microbiană. Federal Drugs Administration a S.U.A. a interzis utilizarea SO2 la conservarea fructelor și a vegetalelor neprelucrate.

Dioxidul de sulf (SO2), etichetat E220 pe ambalajele alimentelor, este utilizat drept conservant pentru anumite fructe uscate și vin, ca agent antimicrobian și antioxidant (Pisoschi A.M., 2014; Boulton R.B., Singleton V.L., Bisson L.F. și Kunke R.E., 1999; (Simon S.P.E., Meersman E.R.E. și Piggott J.R., 2012). Dioxidul de sulf prezent în alimente în cantități mici este tolerat de majoritatea oamenilor, dar, la unele persoane, acesta poate cauza reacții alergice sau alte efecte secundare, cum ar fi durerile de cap.

Sulfitul de sodiu – E221: acidul sulfuros formează două feluri de săruri: Me2SO3, denumiți sulfiți neutri și MeHSO3, sufiți de hidrogen și metal, denumiți sulfiți acizi. Sulfitul de sodiu, Na2SO3, este o pulbere albă, instabilă. În carne previne îmbrunarea dar nu este admis în preparatele din carne, deoarece poate masca degradările provocate de bacterii caracterizate prin decolorare. Este folosit de asemenea ca bonificator la pâine, cu ajutorul său mărindu-se capacitatea de frământare a pâinii. Este considerat ca inhibitorul cel mai eficace al degradării fructelor seci.

Bisulfitul de sodiu (sulfit acid de sodiu) – E222 este sarea acidă de sodiu a acidului sulfuros, cu formula NaHSO3. Este o substanță solidă, albă, solubilă în apă. Se livrează sub forma unor soluții apoase de diferite concentrații. Pe lângă utilizările din industria alimentară, bisulfitul este un cunoscut și foarte utilizat agent reducător în industria chimică, datorită reacției sale cu oxigenul dizolvat.

Metabisulfitul de sodiu – E223 este un compus anorganic cu sulf cu formula Na2S2O5. Mai poartă și denumirea de pirosulfit de sodiu. Este o substanță solidă, alb-gălbuie, cu un miros slab de dioxid de sulf, solubilă în apă. Este un puternic reducător fiind utilizat în fotografie. Metabisulfitul este folosit ca dezinfectant al instalațiilor artizanale de fabricare a berii sau vinului. Cu acidul tartric din vin degajă dioxid de sulf. În industria alimentară se folosește ca antioxidant, conservant și dezinfectant în produse ca produse de panificație, sucuri de fructe, băuturi alcoolice, legume uscate, produse din pește. Ingerat, se metabolizează la nivelul ficatului unde se oxidează la sulfat, sulfat eliminat prin urină. S-a constatat că împiedică asimilarea vitaminei B1, determinând consecințele avitaminozei (distrugerea metabolismului glucidelor și proteinelor, dereglarea sistemului nervos, tulburări gastro-intestinale). Este alergen și prin Directiva 2003/89/EC a Parlametului European produsele tratate cu metabisulfit de sodiu trebuie să fie etichetate cu inscripția “conține substanțe alergene”.

Metabisulfitul de potasiu – E224 este un compus anorganic cu formula K2S2O5 fiind o pulbere albă, greu solubilă în apă, cu un miros slab. El se oxidează ușor cu oxigenul formând sulfat de potasiu. Mai poartă și denumirea de pirosulfit de sodiu. Din punct de vedere chimic, este foarte asemănător cu metabisulfitul de sodiu.

În mediu acid formează acidul sulfuros, care acționează drept conservant. Este utilizat drept conservant în fructe și produse din fructe și poate fi utilizat ca agent de albire în industria textilă. Mai este utilizat la fabricarea vinurilor și a berii cu scopul de a inhiba creșterea drojdiilor, bacteriilor și a diverselor ciuperci. Echipamentul de vinificare este dezinfectat cu o soluție de metabisulfit de potasiu de concentrație de două lingurițe la litru (în S.U.A., lingurița este o unitate de măsură egală cu 5 mL), ceea ce ar corespunde la o concentrație de 1% SO2. Este de preferat să fie folosit metabisulfitul de potasiu în locul celui de sodiu deoarece nu introduce sodiu în dietă. Este transformat în ficat în sulfat de potasiu care este inofensiv și excretat în urină. Ingerat, produce reacții alergice și inhibă unele enzime. Doza zilnică admisibilă este până la 0,7 mg/kg corp.

Sulfitul de potasiu – E225 compus anorganic, cu formula KHSO3 și este asemănător din punct de vedere chimic cu sulfitul de sodiu. Se oxidează ușor formând sulfatul de potasiu. Se livrează ca substanță solidă, pură sau sub forma unor soluții de diferite concentrații. Este utilizat în calitate de conservant la fabricarea berii, vinurilor, oțetului, băuturilor nealcoolice (sucuri). Ca reacții adverse, provoacă astm, distruge vitamina B1. Ca și ceilalți sulfiți este greu de metabolizat de către persoanele cu insuficieță renală. Este interzisă folosirea sa în produse alimentare în țările Uniunii Europene, dar este permisă folosirea în Australia și Noua Zeelandă.

Sulfitul de calciu – E226, este din punct de vedere chimic, sarea de calciu a acidului sulfuros, cu formula CaSO3. Este o substanță solidă, albă, greu solubilă în apă.

Se descompune la cald sau în mediu acid, cu formare de dioxid de sulf. Se utilizează la conservarea unor băuturi (vinuri, cidru), dar și a unor fructe și vegetale. Produce alergii, astm, iritații gastrice. Doza zilnică acceptabilă este 0,7 mg pe Kilocorp. În Australia și Noua Zeelandă este interzisă folosirea lui E226 în produse alimentare.

Sulfitul acid de calciu – E227 este un compus anorganic cu formula Ca(HSO3)2. Este o substanță solidă, albă, solubilă în apă. În soluție apoasă are o reacție acidă. În prezența acizilor se descompune cu ușurință cu formare de SO2. Este un bun reducător. Se întrebuințează în calitate de conservant în bere și pentru conservarea verdețurilor din cutii. Doza zilnică admisibilă este de 0,7 mg/Kilocorp fiind un agent alergen.

Sulfitul acid de potasiu –E228 este un compus anorganic cu formula KHSO3 și care are aceleași proprietăți ca sulfitul acid de sodiu. Este o substanță solidă, albă, cristalină, cu miros de dioxid de sulf, solubilă în apă.

Având în vedere proprietățile sale conservante, este utilizat în industria vinului, dar și la conservarea unor legume (de exemplu nucile), a unor fructe (de exemplu nucile), a produselor din pește sau din carne. Ingerat, asupra organismului produce efecte nedorite, cum ar fi iritații, alergii, dureri de cap, greață etc ca și distrugerea vitaminelor din grupul B. Doza zilnică admisibilă este de 0,7 mg/Kilocorp.

Efecte ale sulfiților din produsele alimentare asupra organismului: sulfiții sunt toxici, în special când nu se respectă limitele maxim admise de legislație (standardele Codex Alimentarius și ale Uniunii Europene sunt preluate în legislația majorității statelor). Principalele efecte toxice sunt încetinirea asimilării vitaminelor, distrugerea unor vitamine și enzime, afecțiuni intestinale, astm, amețeli. Alimentele tratate cu sulfiți produc alergii la anumiți subiecți asmatici. Dioxidul de sulf produce constricții bronșice, șoc anafilactic, urticarii, greață și diaree. Sulfiții reduc oxigenul la nivelul hemoglobinei și distrug vitamina B1, vitamină care este esențială pentru producerea energiei, pentru funcționarea sistemului nervos și pentru sinteza proteinelor. Ingerarea produselor alimentare ce conțin sulfiți conduce la efecte nedorite asupra organismului și de aceea Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (J.E.F.C.A. 2013) a stabilit o doză zilnică admisă pentru toate sursele de sulfiți consumate de 0-0,7 mg/kg corp. (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) este un comitet internațional, constituit din experți, condus de către FAO și WHO, care are ca misiune evaluarea toxicologiei aditivilor alimentari. În tabelul nr. 2 se prezintă concentrațiile maxim admise de sulfiți în produse alimentare (Codex GSFA Online 2014).

Tabel 2. Concentrațiile maxime admisibile (CMA) de sulfiți în unele produsele alimentare, conform Codex Alimentarius

I.5. Metode de determinare a sulfiților din produsele alimentare

Titrimetric, sulfitul a fost determinat prin metoda iodometrică (Musagala P., Ssekaalo H., Mbabazi J. și Ntale M, 2013). Iodul în exces este supus titrării cu o soluție de tiosulfat de sodiu de concentrație cunoscută, amidonul funcționând ca indicator. Titrarea redox cu o soluție de iod (ulterior distilării) este o altă metodă volumetrică aplicată (De Vries J., Ge H., Ebert F.J., Magnuson J.M. și Ogawa M.K., 1986).

Cromatografia de lichide de înaltă performanță pe coloană HPX-87H a fost de asemenea aplicată în determinarea sulfitului cu detecție în ultraviolet (diodă array), cu o concentrație a acidului sulfuric în soluția de eluant variind între 0.0025 și 0.06 N (McFeeters R.F. și Barish A.O., 2003).

Determinarea spectrofotometrică a sulfiților s-a făcut cu nitroprusiat (pentacianidonitrozil ferat II), produsul de reacție dintre anionul sulfit și nitroprusiat fiind stabilizat cu Zn-EDTA și determinat fotocolorimetric la lungimea de undă λ = 482 nm (Musagala P., Ssekaalo H., Mbabazi J. și Ntale M, 2013). Alte metode fotocolorimetrice includ reducerea fierului trivalent în prezența orto-fenantrolinei și determinarea complexului Fe(II)-ortofenantrolină (Cunniff P., 1995).

Metodele voltametrice și amperometrice au la bază electroactivitatea sulfitului, datorată tendinței de a se oxida la sulfat (Isaac A., Livingstone C., Wain A.J., Compton R.G., Davis, J., 2006). Voltametria presupune înregistrarea intensității curentului rezultat din electrooxidarea analitului de interes (sulfitul) la o variație impusă a potențialului, pe când determinările amperometrice se bazează pe valoarea de echilibru a intensității curentului la potențial constant (Ahmad S., Arshad M.A., Ijaz S., Khurshid U., Rashid F. și Azam R. 2014; Pisoschi A.M., 2015)

În voltametrie ciclică, oxidarea sulfitului are loc la 680 mV, la suprafața unui electrod din pastă de carbon modificat cu nanotuburi și para-aminofenol. Peakul ce corespunde oxidării electrocatalitice a sulfitului prezintă o dependență liniară cu concentrația în domeniul 2×10-7- 2×10-4 moli L-1, permițând determinarea viabilă în ape și ape reziduale (Ensafi A.A., Karimi-Maleh H. și Keyvanfard M., 2013).

Voltametria cu unde pătrate la electrod din lucru din pastă de carbon modificat cu nanotuburi de carbon a permis cuantificarea acestui agent de conservare în băuturi (Silva E.M., Takeuchi R.M. și Santos A.L., 2015). Domeniul analitic de răspuns liniar a fost obținut între 25–500 µmol L-1 sulfit, cu o limită de detecție de 16 µmol L-1 (1 mg L-1 SO2).

Modificarea unul electrod de lucru de Pt cu nanotuburi de carbon și albastru de Prusia a permis detecția amperometrică a sulfitului (la 600 mV) în prezența iodatului și periodatului cu un domeniu de răspuns liniar cuprins între 16.4 și 142.9 µM (Adekunle A.S., Arotiba O.A. și Mamba B.B., 2012).

Determinarea voltametrică simultană a acidului ascorbic și sulfitului din băuturi s-a realizat și cu un electrod din pastă de carbon modificat cu nanotuburi de carbon și polialilamină (Sartori E.R. și Fatibello-Filho O., 2012).

II. CERCETĂRI PERSONALE

II. 1. Materiale și metode

II.1.1. Aspecte generale privind caracteristicile și principiile tehnicilor analitice aplicate

II.1.1.1. Determinarea volumetrică a sulfitului prin titrare cu tiosulfat de sodiu

Dioxidul de sulf sau anhidrida sulfuroasă (SO2), este un gaz incolor, cu miros înțepător, și cu efect iritant asupra mucoaselor. Se obține în urma arderii sulfului.

Anhidrida sulfuroasă realizează controlul dezvoltării unor microorganisme precum mucegaiuri și drojdii (ce produc alterarea fructelor și a sucurilor de fructe), bacterii producătoare de acid lactic, bacterii ce determină fermentația malolactică.

SO2 se dizolvă în faza apoasă a produsului iar forma acidă rezultată este de fapt agentul activ. Prin urmare, acest agent antimicrobian este mult mai activ în produse acide sau slab acide. Este ineficient la pH neutru.

Dioxidul de sulf se regăsește în vinuri în stare liberă sau legat de acetaldehidă. Un nivel de 50―100 mg/kg nu afectează drojdiile de vin și aroma vinului.

SO2 (existent în probele de vin analizate, cu pH-ul cuprins între 3 și 4, sub formă de anion bisulfit sau sulfit acid) reacționează cu o soluție de iod, conform reacției:

HSO3- + I2 + H2O → SO42- + 2 I- + 3 H+

Excesul de iod este titrat cu o soluție de tiosulfat de sodiu, în prezența indicatorului amidon, până la dispariția completă a culorii albastre a complexului iod-amidon.

I2 + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI

Volumul de soluție de tiosulfat utilizat la titrarea probei este echivalent cantității de iod în exces, care nu a reacționat cu sulfitul.

Calcul

g SO2/probă = (VI2 x FI2 – VNa2S2O3 x FNa2S2O3) x 0,1 x mEgSO2

= (5 x 0,9804 – VNa2S2O3 x 0,9615) x 0,1 x 0,032

Se calculează echivalentul anhidridei sulfuroase:

EgSO2 = M SO2 / 2 = 64 / 2 = 32 g, considerând creșterea stării de oxidare a sulfului, de la +4 la +6, consecința cedării a 2 electroni.

S 4+ → S 6+ + 2 e-

Titrul real și factorul soluției de tiosulfat de sodiu Na2S2O3 0,1 n se determină cu ajutorul iodului molecular eliberat din iodura de potasiu, de către o substanță etalon sau titrimetrică ce prezintă caracter oxidant: bicromatul de potasiu sau iodatul de potasiu.

În cazul utilizării K2Cr2O7 ca etalon, ecuația reacției în care rezultă I2 este:

K2Cr2O7 + 6 KI + 14 HCl = 3 I2 + 2 CrCl3 + 8 KCl + 7 H2O

Reducerea (acceptare de e-):

Oxidarea (cedarea de e-):

Calcul echivalentului gram al dicromatului de potasiu:

ținând cont de reducerea cromului de la starea de oxidare +6, din bicromat, la +3, corespunzător produsului reacție clorura cromică CrCl3.

II.1.1.2. Determinarea sulfitului prin voltametrie ciclică

Metodele electrochimice pentru determinarea sulfitului, potențiometrice, voltametrice și amperometrice, sunt caracterizate prin simplitatea procedurilor și a aparaturii, prin costul relativ redus comparativ cu alte metode (ex: cromatografia). Tehnicile electrochimice sunt rapide și combină, în cazul senzorilor enzimatici, rapiditatea și sensibilitatea detecției electrochimice cu specificitatea reacției biocatalitice (în prezența sulfit oxidazei).

Scopul prezentului studiu este investigarea determinării sulfitului prin voltametrie ciclică.

Voltametria ciclică este aplicată în studiul compușilor electroactivi sau al suprafețelor electrozilor, pentru investigarea în timp scurt și într-un larg domeniu de potențial a proprietăților electrochimice ale acestora.

Tabel 3. Stările de oxidare ale celor mai comuni compuși ai sulfului.

Voltametria ciclică aparține categoriei tehnicilor experimentale potențiodinamice, pentru care se impune electrodului de lucru o baleiere liniară a potențialului sub forma unui triunghi isoscel, și se trece ulterior la măsurarea intensității curentului ce traversează celula electrochimică. Informația cantitativă în voltametria ciclică este valoarea intensității curentului la peak-urile anodic, respectiv catodic.

Pentru sisteme redox reversibile, valorile intensităților curentului la peak-ul anodic și la cel catodic sunt aproximativ egale. Informația calitativă este valoarea potențialului la care apar peak-urile înregistrate.

Pentru un cuplu redox reversibil, diferența de potențial dintre peak-urile anodic și respectiv catodic este de 59/n mV.

Pentru cuplurile redox ireversibile se înregistrează însă prezența unui singur peak, corespunzător oxidării analitului, în prezentul caz, oxidarea anionului sulfit la anion sulfat.

2 SO32- + O2 → SO42-

Două mecanisme posibile au fost propuse în ceea ce privește oxidarea sulfitului la sulfat, proces redox ce determină apariția semnalului analitic – peak-ului de electrooxidare anodică.

– anionul sulfit este oxidat la sulfat în două etape succesive ce implică transferul a un electron fiecare

– anionul sulfit este oxidat la radical sulfit, într-o singură etapă ce implică transferul unui electron. Doi radicali sulfit suferă reacție de combinare rezultând ditionat (S2O62-), ce disproporționează, cu formare de sulfat și sulfit (Skavas E. și Hemmingsen T, 2007).

Intensitatea măsurată la peak-ul de oxidare anodica este corelabilă direct proportional cu valoarea concentratiei sulfitului.

II.1.2. Reactivi și aparatură necesare determinării sulfitului

► S-a preparat soluția stoc de sulfit de sodiu cu concentrația 10 g/L, prin dizolvarea Na2SO3 sulfitului de sodiu (Merck), într-o soluție 0,1 M de KCl (Reactivul București). Aceasta din urmă are rol de electrolit suport;

►S-au preparat soluții etalon de sulfit de sodiu de concentrații cuprinse între 30 mg și 4 g/L, prin diluarea soluției stoc cu soluția de electrolit KCl 0,1 M;

►Soluția tampon fosfat 0,066 M, cu valori de pH cuprinse între 5,0 și 8,0 au fost obținută prin amestecarea volumelor corespunzătoare din soluții de fosfat monopotasic și fosfat disodic de aceeași molaritate;

►Potențiostat-galvanostat KSP construit la laboratorul de electrochimie al Universității Warmia and Mazury (Olsztyn), de către prof. dr. Slawomir Kalinowski și softul corespunzător Cyclic Voltammetry ce permite înregistrarea voltamogramelor;

Potențiostat galvanostatul cuplat la PC realizează impunerea unei variații controlate a diferenței de potențial între electrodul de lucru și cel de referință, dar și înregistrarea ulterioară a dependenței intensitate curent-potențial, respectiv a voltamogramei.

►Electrod de lucru de Pt sub formă de plăcuță, (Radelkis, Ungaria, cu suprafața 30 mm2);

►Electrod de lucru din pastă de carbon

►Electrod auxiliar de platină sub formă de plăcuță (Radelkis, Ungaria, cu suprafața 30 mm2)

►Electrod de referință de calomel saturat (ESC), (Radelkis, Ungaria);

Figura 3: Reprezentare schematica a montajului experimental (Pisoschi, A.M., Pop, A., Negulescu, G.P. și Pisoschi A., 2011)

II.1.3. Mod de lucru

II.1.3.1. Modul de lucru la determinarea volumetrica a sulfitului, prin titrare cu tiosulfat de sodiu

Probei de vin (25 ml) ce conține o cantitate necunoscută de sulfit, i se adaugă iod în exces (2,5 ml dintr-o soluție 0,1 n I2).

Ulterior, proba se supune titrării cu o soluție de tiosulfat de sodiu Na2S2O3 0,1 n, până la dispariția culorii albastre, caracteristice complexului iod-amidon.

II.1.3.2. Modul de lucru la determinarea sulfitului prin voltametrie ciclică

Verificarea funcționării corespunzătoare a potențiostatului s-a realizat utilizând cuplul redox reversibil, ferocianură/fericianură, reconfirmându-se reversibilitatea Fe2+/ Fe3+.

S-a lucrat cu o celulă electrochimică cu trei electrozi: electrod de lucru plăcuță de platină, electrod auxiliar de platină sub formă de plăcuță și electrod de referință de calomel saturat.

Programele corespunzătoare Cyclic Voltammetry/Differential Pulse Voltammetry permit înregistrarea voltamogramelor (curbelor curent-potențial).

Pentru investigarea influenței vitezei de baleiere a potențialului în voltametria ciclică, acest parametru a variat între 50 și 250 mV/s. S-a lucrat la temperatura de 220C.

Amplitudinea pulsului variat în domeniul 25-150 mV iar perioada pulsului a variat în domeniul 50-150 ms.

Damping-ul a fost de 75%.

Pentru determinările de voltametrie ciclică, s-a luat în analiză un volum de 50 mL soluție etalon, într-un pahar Berzelius de 100 mL.

Concentrația sulfitului în seria etalon a fost cuprinsă între 30 mg și 4 g/L, concentrații obținute prin diluarea soluției stoc de 10 g/L sulfit de sodiu.

Anterior fiecărei determinări, electrozii de Pt au fost curățați mecanic pe alumină cât și electrochimic: puls de potențial de -1,5 V, timp de 3 secunde.

Potențialul a fost baleiat în domeniul -100-1400 mV.

Pentru investigarea influenței parametrilor operaționali ai metodei voltametrice diferențiale asupra semnalului analitic, amplitudinea pulsului variat în domeniul 25-150 mV iar perioada pulsului a variat în domeniul 50-150 ms.

Pentru a studia variația raspunsului analitic in functie de pH, s-au preaerat solutii tampon cu pH-ul cuprins între 5,0 si 8,0, prin amestecarea in volume diferite a solutiilor de fosfat monopotasic si fosfat disodic, 0,066 M. Valorile de pH mai mici de 5,0 sau mai mari de 8,0 au fost obținute cu HCl, respectiv NaOH 1 M.

Probelor de analizat (vin și bere) li s-a adăugat electrolitul KCl sub forma solidă, astfel încât să corespundă unei concentrații identice cu cea regăsită în soluțiile etalon: KCl 0,1 M.

În cazul aplicării adaosurilor standard, sulfitul a fost adăugat sub formă solidă în probele de analizate, cantitățile respective fiind redate în tabelele cu rezultate.

Figura 4: Voltamogramă ciclic reversibilă obținută pentru o soluție de ferocianură de potasiu 4 mM. Condiții: viteză de baleiere a potențialului 100 mV s-1, pas de potențial 10 mV și valoare a damping-ului de 75%.

II.2. Rezultate și discuții

II.2.1. Rezultatele obținute la analiza volumetrică a sulfitului, prin titrare cu o soluție de tiosulfat de sodiu 0,1 N

Tabel 4׃ Conținutul probelor analizate, exprimat în mg SO2/L (Eg = 32 g) și mg Na2SO3/L (Eg = 63 g). Rezultatele reprezintă media a 3 determinări.

* În cazul probelor de bere s-a luat în analiză un volum probă de 20 ml

II.2.2. Rezultate la analiza voltametrică a sulfitului la electrod de lucru de platină

II.2.2.1. Studiul și optimizarea parametrilor analitici ai metodei electrochimice

S-au inregistrat o serie de voltamograme ciclice la diferite concentratii de sulfit de sodiu soluții etalon, cuprinse intre 31,25-4,0 g/l si la diferite valori de pH.

Semnalele analitice au fost reprezentate de valorile intensității la peak-ul corespunzător oxidării sulfitului la sulfat.

Figura 5: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul cu potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 4 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 6: Voltamogramă ciclică ilustrând reproductibilitatea mărimii semnalului analitic obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 4 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 7: Voltamogramă ciclică ilustrând reproductibilitatea mărimii semnalului analitic obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 4 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 8: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2.5 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 9: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2.5 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 10: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2,25 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 11: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 12: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 13: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1,5 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 14: Voltamogramă ciclică ilustrând reproductibilitatea mărimii semnalului analitic, obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1.5 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 15: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 16: Ilustrare comparativă a determinării sulfitului, prin voltametrie diferențială cu pulsuri cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 17: Ilustrare comparativă a determinării sulfitului, prin voltametrie diferențială cu pulsuri cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1,25 g/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 18: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 500 mg/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 19: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 500 mg/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 20: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 250 mg/L sulfit preparat în apă distilată, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 21: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 4 g/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 22: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2 g/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 23: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1 g/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 24: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,5 g/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 25: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,5 g/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 26: Voltamogramă ciclică ilustrând reproductibilitatea semnalului analitic, obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,5 g/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 27: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 10 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 250 mg/L sulfit, utilizând ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 28: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 4 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 29: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 30: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 31: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 500 mg/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 32: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 250 mg/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 33: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 125 mg/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 34: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 11 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 62.5 mg/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 35: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 4 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 36: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 37: Voltamogramă ciclică ilustrând reproductibilitatea mărimii semnalului analitic, obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 2 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 38: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 1 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 39: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,5 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 40: Voltamogramă ciclică ilustrând reproductibilitatea mărimii semnalului analitic, obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,5 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 41: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,25 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 42: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 0,125 g/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 43: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 62,5 mg/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Figura 44: Voltamogramă ciclică obținută la pH = 4,0 prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o concentrație de 31,25 mg/L sulfit, utilizănd ca electrolit 0,1 M KCl

Investigarea parametrilor analitici ai metodei a avut drept rezultate: limită de detecție 12,1 mg/L (calculată ca 3 x deviația standard a blank-ului sau probei de comparație), limită de determinare / cuantificare 40,2 mg/L (calculată ca 10 x deviația standard a probei de comparație, care a fost de soluția de electrolit KCl 0,1 M).

Figura 45: Determinările voltametrice cu potențiostatul cuplat la PC și celula electrochimică cu trei electrozi

Figura 46: Curba de calibrare obținută la determinarea sulfitului la pH = 4,0

Sensibilitatea metodei (dată de pantele dreptelor de calibrare, obținute reprezentând intensitățile la peak în funcție de concentrațiile de sulfit la diferite valori de pH) a fost cuprinsă între 398,9 μA/mg/L în apă distilată și 454,9 μA/mg/L la pH=11,0.

Reproductibilitatea a fost demonstrata de valoarea deviatiei relative standard RSD obtinute, de 2,59 % (c= 125 mg/L, n= 10). Valoarea RSD a fost calculată ca: 100 x deviația standard a 10 determinări / media determinărilor.

Figura 47: Curba de calibrare obținută la determinarea sulfitului la pH = 10

Figura 48: Curba de calibrare obținută la determinarea sulfitului la pH = 11

Figura 49: Curba de calibrare obținută la determinarea sulfitului în apă distilată

II.2.2.2. Ilustrarea influenței vitezei de baleiere

Figura 50: Voltamogramă ciclică obținută la 25 mV/s viteză de baleiere, cu un electrod de lucru de Pt, la 2 g/l concentrație sulfit

Figura 51: Ilustrarea creșterii semnalului analitic cu viteza de baleiere: voltamogramă ciclică obținută la 50 mV/s viteză de baleiere, cu un electrod de lucru de Pt, la 2 g/l concentrație sulfit

Figura 52: Ilustrarea creșterii semnalului analitic cu viteza de baleiere: voltamogramă ciclică obținută la 100 mV/s viteză de baleiere: electrod de Pt, 2 g/l concentrație sulfit

II.2.2.3. Analiza probelor reale

Figura 53: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o probă de vin Valdesol alb sec în prezența electrolitului KCl 0,1 M

Figura 54: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o probă de vin Murfatlar alb demisec în prezența electrolitului KCl 0,1 M

Figura 55: Ilustrare a reproductibilității mărimii semnalului analitic printr-o voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o probă de vin Murfatlar alb demisec în prezența electrolitului KCl 0,1 M

Figura 56: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o probă de vin de Odobești alb demisec în prezența electrolitului KCl 0,1 M

Figura 57: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o probă de vin Chianti în prezența electrolitului KCl 0,1 M

Figura 58: Voltamogramă ciclică obținută prin programul Cyclic voltammetry, cu ajutorul potențiostat-galvanostatului KSP la un electrod de lucru Pt, pentru o probă de bere Ciuc în prezența electrolitului KCl 0,1 M

Figura 59: Determinarea voltametrică a sulfitului în probe reale, cu potențiostatul cuplat la PC și celula electrochimică cu trei electrozi

Tabel 5: Conținutul în sulfit (calculat ca Na2SO3) al vinurilor analizate prin voltametrie ciclică la electrod de lucru de platină. Rezultatele reprezintă media a 5 determinări.

Gradele de regăsire ale unor cantități cunoscute de sulfit de sodiu introduse în probele de analizat s-au calculat conform formulei:

Grad de regăsire% = Q regăsit X 100 / Qadăugat

II.3. Concluzii:

Metoda voltametrică aplicată pentru determinarea sulfitului de sodiu s-a dovedit o tehnică sensibilă, rapidă și reproductibilă, după cum arată rezultatele obținute.

Astfel, prin optimizarea parametrilor analitici ai metodei voltametrice alese în cadrul părții originale, s-au obținut: limită de detecție 12,1 mg/L, limită de determinare / cuantificare 40,2 mg/L.

Sensibilitatea metodei (dată de pantele dreptelor de calibrare, obținute reprezentând semnalele analitice în funcție de valorile concentrațiilor de sulfit la diferite valori de pH) a fost cuprinsă între 398,94 μA/mg/L în apă distilată și 454,9 μA/mg/L la pH=11,0.

Reproductibilitatea a fost demonstrată de valoarea deviației relative standard RSD obținute, de 2,59 %.

Rezultatele obținute prin voltametrie ciclică sunt în bun acord cu cele obținute prin metoda volumetrică de comparație, ce utilizează ca reactiv de titrare soluția de tiosulfat de sodiu.

Acuratețea metodei voltametrice studiate și optimizate este ilustrată de valorile gradelor de regăsire ale unor cantități cunoscute de Na2SO3 introduse în probele de analizat, cuprinse între 96,43 și 103,56%, dupa cum se arată in tabelele cu rezultate (tabel 4).

Metoda electrochimică voltametrică este rapidă și simplă, necesită minimă pretratare a probei și are acuratațe.

Rezultatele obținute prin metodele titrimetrică (tabel 4) și electrochimică (tabel 5) sunt în bună concordanță, de asemeni ele sunt în bun acord cu cele raportate în studii anterioare aplicate vinurilor: conținuturi de 90-130 mg SO2/l (Scampicchio M., Lawrence N.S., Arecchi A. și Mannino S., 2008).

Bibliografie

ADENKULE A.S., AROTIBA O.A., MAMBA B.B. (2012), Electrochemical studies and sensing of iodate, periodate and sulphite ions at carbon nanotubes/ Prussian Blue films modified platinium electrode, Int. J. Electrochem. Sci., vol.7: 8503-8521

BANU C., ALEXE P., BUȚU N. RĂSMERIȚĂ D., LUNGU CORNELIA și VIZIREANU CAMELIA (2000) Aditivi și ingrediente pentru industria alimentară, Editura Tehnică, București

BOTT A.W. (1993), Practical problems in voltametry 2. Electrode capacitance, Curr. Sep., vol.12: 10-13

BOULTON R.B., SINGLETON V.L., BISSON L.F., KUNKE R.E. (1999) Ch 7, The role of sulfur dioxide in wine, Ch.7, p.448 in Principles and Practices of Winemaking, Springer Verlag, ISBN: 978-1-4419-5190-8

CHAMBERS C., HOLLIDAY A.K. (1975) Modern inorganic chemistry, Chapter 10, Group VI, Butterworth & Co (Publishers) Ltd, London, First Ed., p. 257

COMPTON R.G., BANKS C.E. (2011), Understanding voltammetry, 2nd Ed., Ch 9, Voltammetry for electroanalysis, p. 346, Imperial College Press, London

CUNNIF P. (1995), Official Methods of Analysis of AOAC International, 16 ed. Arlington, Virginia, USA: AOAC International, Chapter 47:27-29

DE VRIES J., GE H., EBERT F.J, MAGNUSON J.M., OGAWA M.K. (1986), Analysis for total sulfite in foods by using rapid distillation followed by redox titration, J AOAC, vol 69(5):827-830

DĂNEȚ A.F. (1995) Metode instrumentale de analiză chimică, Editura Științifică, București

DĂNEȚ A.F. (1996) Metode electrochimice de analiză, Editura Științifică, București

ENSAFI A.A., KARIMI-MALEH H., KEYVANFARD M. (2013), A new voltametric sensor for the determination of sulfite in water and wastewater using modified-multiwall carbon nanotubes paste electrode, Int J Environ Anal Chem, vol.93(6): 650-660

FAO și OMS (2011), Codex General Standard for Food Additives, CODEX STAN 192-1995, revision 1997, 1999, 2001, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011

FAO și OMS (2015), Codex Alimentarius Commission, Procedural Manual, Twenty-third edition, Rome URL: ftp://ftp.fao.org/codex/Publications/ProcManuals/Manual_23e.pdf

FAO și OMS (2015), Codex Alimentarius, International Food Standards,

URL: http://www.codexalimentarius.org/about-codex/en/

FAZIO T., WARNER C.R., (1990) A review of sulphites in foods: Analytical methodology and reported finding, Food Additives & Contaminants, vol.7(4): 433-454

GHIMICESCU G. (1997), Chimia și analiza alimentelor, băuturilor și condimentelor, Editura Junimea, Iași

HOUSE E.J. (2008) Inorganic Chemistry, Chapter 15, Chemistry of nonmetalic elements, Academic Press, Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, Tokyo p. 523

ISAAC A., LIVINGSTONE C., WAIN A.J., COMPTON R.G., DAVIS J. (2006), Electroanalytical methods for the determination of sulfite in food and beverages, Trends Anal Chem, vol. 25(6):589-598

McFEETERS R.F., BARISH A.O., (2003), Sulphite analysis of fruits and vegetables by High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) with ultraviolet spectrophotometric detection, J Agric Food Chem vol.51(6): 1513-1517

MUSAGALA P., SSEKAALO H., MBABAZI J., NTALE M. (2013), A spectrophotometric method for quantification of sulphite ions in environmental samples, J Toxicol Environ Health Sci, vol.5(4): 27-29

NEGOIU D. (1972), Tratat de chimie anorganică, Vol.II Nemetale, Editura Tehnică, București

PISOSCHI AURELIA MAGDALENA, NEGULESCU P. (2011), Methods for Total Antioxidant Activity Determination: A Review, Biochemistry & Analytical Biochemistry, vol.1(1), 1:106. doi:10.4172/2161-1009.1000106

PISOSCHI AURELIA MAGDALENA (2012), Aditivi și ingrediente alimentare – structuri, proprietăți, utilizări, Editura Elisavaros, București, ISBN 978-606-8147-21-5, p. 290

PISOSCHI AURELIA MAGDALENA (2014), Electroanalytical techniques for the determination of sulphite preservative: An Editorial, Biochem Anal Biochem vol. 3:2, http://dx.doi.org/10.4172/2161-1009.1000e151

PISOSCHI AURELIA MAGDALENA (2015), Voltammetry as analytical technique in the study and quantitation of several food and beverage components: An Editorial, Biochem Anal Biochem vol. 4(2):e156. doi: 10.4172/2161-1009.1000e156

POP ANETA, PISOSCHI AURELIA (2009), Chimie anorganică. Note de curs și lucrări practice, Editura Elisavaros, București

RUSSEL N.J., GOULD G.W. (2003), Food preservatives, Ch. 5 Sulfite, p. 85-103, Springer Verlag, ISBN 978-1-4757-1006-9

SARTORI ELEN ROMARO, FATIBELLO-FILHO O. (2012), Simultaneous voltammetric determination of ascorbic acid and sulfite in beverages employing a glassy carbon electrode modified with carbon nanotubes within a poly(allylamine hydrochloride) film, Electroanalysis, vol.24(3):627-634

SCAMPICCHIO M., LAWRENCE N.S., ARECCHI ALESSANDRA, MANNINO S. (2008), Determination of Sulfite in Wine by Linear Sweep Voltammetry, Electroanalysis, vol. 20 (4): 444-447

SCHOLTZ F., BOND A.M., COMPTON R.G. (2010), Electroanalytical methods, Guide to experiments and applications, Part II Electroanalytical Techniques, p. 57, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, ISBN 978-3-642-02914-1

SILVA ERIKA M., TAKEUCHI REGINA M., SANTOS A.L. (2015), Carbon nanotubes for voltametric determination of sulphite in some beverages, Food Chem vol.173: 763-769

SIMON S.P.E., MEERSMAN E.R.E., PIGGOTT J.R. (2012), Ch 7. Alcoholic beverages, in Food Industries Manual, BAKER C.G.J., RANKEN M.D., KILL R.C., Ed., 24th Ed., Springer Science & Business Media

SKAVAS E., HEMMINGSEN T. (2007), Kinetics and mechanism of sulphite oxidation on a rotating platinum disc electrode in an alkaline solution, Electrochim Acta vol. 52: 3510–3517

STAN RALUCA (2007), Aditivi alimentari – produși naturali și de sinteză, Editura PRINTECH, București

STĂNCIUC NICOLETA, ROTARU GABRIELA (2009), Managementul siguranței alimentelor, Editura Academică, Galați

http://www.codexalimentarius.net/gsfaonline/index.html; accesat 22.06.15