Utilization of chemometrics methods in comprehensive two dimensional gas chromatography for evaluate cocoa, its derivatives and carob

Orientador: Ronei Jesus PoppiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: Nesta tese métodos quimiométricos foram aplicados em dados de cromatografia gasosa bidimensional abrangente (GCxGC) com microextração em fase sólida para estudos relacionados à qualidade de cacau, seus derivados e alfarroba. Neste sentido, quatro aplicações foram desenvolvidas, na primeira aplicação planejamentos Plackett-Burman foram utilizados para avaliar as condições do cromatógrafo e do detector quando pequenas alterações eram realizadas em alguns parâmetros dos mesmos. Dentre as variáveis avaliadas no primeiro planejamento, os efeitos calculados para a vazão da coluna e para a voltagem da fotomultiplicadora foram significativos. Para o segundo planejamento o efeito da razão massa/carga (m/z) mínima foi significativo e estes fatores devem então, ser monitorados com um maior rigor quando da realização dos experimentos. A segunda aplicação, realizada em parceria com a Universidade de Copenhagen, versa sobre um novo desenvolvimento para alinhamento de cromatogramas GCxGC utilizando informações do espectro de massas, e paralelamente a isso foi realizada a análise exploratória de amostras de chocolates e alfarroba com a utilização de Análise de Componentes Principais (PCA). Foi possível verificar que quando se utiliza os espectros de massas durante o alinhamento mudanças da forma e áreas dos picos podem ser evitados o que é de extrema importância quando se aplica métodos de pré-processamento. Além disso, a análise dos pesos da PCA possibilitou identificar compostos importantes para diferenciar amostras de chocolate e alfarroba. Na terceira aplicação, a razão de Fisher foi aplicada para selecionar variáveis que são importantes para a distinção de amostras de nibs (amêndoas de cacau) e amostras comerciais de chocolate. Em um primeiro momento foram avaliadas amostras de nibs advindas da Costa do Marfim e do Brasil e 15 compostos foram identificados como sendo importantes para separação da PCA desenvolvida com as variáveis selecionadas. Em um segundo momento, a razão de Fisher foi utilizada para selecionar regiões importantes dos cromatogramas para diferenciação de amostras comerciais de chocolates brasileiros e importados, através da visualização do modo de espectro de massas do modelo PARAFAC (Análise de Fatores Paralelos), desenvolvido com as variáveis selecionadas pela razão de Fisher, foi possível identificar os compostos importantes para a diferenciação das classes que ocorreu no modo das amostras do modelo. Na quarta e última aplicação também foram utilizadas as ferramentas razão de Fisher e PCA, porém com o intuito de estabelecer uma correlação entre dados de GCxGC e análise sensorial (Perfil Descritivo Otimizado) de amostras de chocolates comerciais com diferentes porcentagens de cacau. Neste sentido, os resultados do atributo amargor foram utilizados para definir as classes da razão de Fisher. Por fim, identificaram-se os compostos importantes que estavam relacionados a valores altos e baixos do atributo em questãoAbstract: In this thesis chemometrics tools were applied in two dimensional gas chromatography data for quality studies of cocoa, derivatives and carob. In this sense, four applications were developed, in the first one Plackett-Burman designs were used to evaluate the chromatograph and detector conditions after small variations were realized in some parameters. Among the evaluated variables in the first design, the calculated effects for the column flow and the voltage of photomultiplier were significant. For the second design the calculated effect of mass/charge (m/z) minimum ratio was significant and these factors should be monitored with greater precision when performing the experiments. The second application, realized in partnership with the University of Copenhagen, is about a new development to align GCxGC chromatograms using mass spectra information, and parallel to this was held exploratory analysis of chocolate and carob samples using Principal Component Analysis (PCA). Futhermore, it was possible to identify important compounds to differentiate chocolate and carob samples analyzing the PCA loadings. In the third application, Fisher ratio was applied to select important variables for the distinction of nibs (cocoa beans) and commercial chocolate samples. In a first moment, nibs samples from Ivory Coast and Brazil were evaluated and fifteen compound were important for the separation found in developed PCA with selected variables. In a second moment, the Fisher ratio was used to select important chromatograms parts to describe commercials chocolate samples from Brazil and imported, using the mass spectrum mode from the PARAFAC (Parallel Factor Analysis) model, developed with the selected variables found using the Fisher ratios, it was possible to identify important variables for class differentiation that occurred in samples mode in the model. In the fourth and final application Fisher ratio and PCA were also used as chemometrics tools, however in order to establish a correlation between GCxGC and sensory analysis (Optimized Descritive Profile) using chocolate samples with different cocoa percentages. In this sense, the bitter attribute results were used to define the Fisher ratio classes. Finally, the important compounds related with high and low values of the attribute in question were foundDoutoradoQuimica AnaliticaDoutora em Ciências2012/14695-8, 2014/24724-0FAPES