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Development of analytical methods for the determination of pesticides in coconut stem (Cocos nucifera Linn.), coconut water and pulp by UHPLCMS/MS and evaluation of translocation by endotherapy

By 1986- Jordana Alves Ferreira

Abstract

Orientador: Carla Beatriz Grespan BottoliTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: O coqueiro é a palmeira de maior importância nos ecossistemas tropical e subtropical, pois várias partes dele podem ser aproveitadas, garantindo assim a geração de empregos, renda e a alimentação, com a exploração de seu fruto na forma de água-de-coco, óleo e albúmen sólido. No entanto, a cultura do coqueiro está sujeita ao ataque de pragas e doenças que causam prejuízos à produção e afetam a qualidade dos frutos colhidos. A aplicação de agrotóxicos é ainda uma das práticas mais utilizadas para o controle de pragas e doenças. Portanto, a determinação de resíduos de agrotóxicos em água-de-coco e albúmen sólido é necessária para evitar riscos à saúde do consumidor. O principal objetivo deste projeto foi analisar os aspectos no movimento/translocação dos agrotóxicos no coqueiro, como ferramenta para auxiliar a aplicação dos agrotóxicos, e posterior avaliação na contaminação da água e do albúmen sólido do coco. Foi realizada uma avaliação qualitativa experimental para compreender os principais mecanismos de translocação acropetal por sistemas via raiz e tronco através da aplicação de traçadores (Rodamina B e azul brilhante FCF). Bem como, foi realizada a dissecação do coqueiro para compreender à sua anatomia e distribuição dos feixes vasculares. Desenvolveu-se e validou-se métodos para a determinação de 10 agrotóxicos em estipe de coqueiro (método A) e 9 agrotóxicos em albúmen sólido (método B) e 9 agrotóxicos para a água-de-coco (método C). Todos os métodos (A, B e C) para a determinação de agrotóxicos foram desenvolvidos e validados utilizando como técnica de extração QuEChERS (Quick Easy, Cheap, Effective, Rugged e Safe) acetato modificado e, como técnica de análise a cromatografia líquida de ultra alta eficiência acoplada à espectrometria de massas sequencial (UHPLC-MS/MS). O principal desafio no desenvolvimento dos métodos de extração foi a interferência do alto teor lipídico do albúmen sólido e água-de-coco no isolamento dos analitos de interesse. Esta interferência foi eliminada com o congelamento do extrato em gelo seco durante etapa de partição. A validação do método A foi assegurada com a obtenção de LOD (limite de detecção) e LOQ (limite de quantificação) variando de 0,012 e 0,040 mg kg-1, respectivamente. Já para o método B e C os valores de LOD e LOQ variaram entre 0,003 e 0,010 mg kg-1, respectivamente. Todos os analitos validados nos métodos apresentaram faixa linear dentro da faixa de concentração determinada (r²? 0,99). A exatidão dos métodos (A e B) mostrou que as medições estavam próximas do valor conhecido, sendo verificada a partir dos ensaios de recuperação em três níveis de concentração, obtendo-se resultados entre 50,0 e 120,0% para todos os compostos avaliados. A precisão para os métodos foi avaliada pela repetitividade dos ensaios e certificada com valores abaixo de 20%. A aplicabilidade destes métodos desenvolvidos e validados foi realizada com quatro Testes. No Teste 1 foram testadas as duas modalidades de aplicação endoterápica de agrotóxicos: infusão e injeção. Esses resultados iniciais de translocação foram promissores, sendo os agrotóxicos aplicados, detectados e quantificados no estipe em 15 cm acima do ponto de aplicação. Já no Teste 2 foram testados 6 diferentes tratamentos utilizando a endoterapia de injeção, sendo 5 destes com diferentes adjuvantes. Através de um delineamento inteiramente casualizado foram selecionadas 12 plantas, sendo coletadas amostras de estipe próximo aos pontos de aplicação e à copa do coqueiro, e frutos do cacho 17 (plena formação de água-de-coco) com 2 a 30 dias após as aplicações. A partir destes resultados, os agrotóxicos comerciais aplicados translocaram, e o Break-thru® foi selecionado como adjuvante. Adicionalmente, nos frutos não foi detectado nenhum agrotóxico. Após esses resultados, o projeto foi ampliado para 60 plantas divididas em dois tratamentos: (a) mix (7 agrotóxicos comerciais), e (b) ciproconazol. Estes tratamentos foram subdivididos em dois procedimentos: injeção e infusão em que foi utilizado o equipamento comercial Bite Infusion®. As amostras de estipe foram coletadas com 50 e 100 cm acima do ponto de aplicação com intervalos de 2 a 45 dias. Já para as amostras de frutos do cacho 19 e coco seco foram analisados a água-de-coco e o albúmen sólido, com intervalos de 45 a 120 dias após as aplicações. Os resultados mostraram que em ambas as técnicas endoterápicas (injeção e infusão) houve a translocação de todos os agrotóxicos no estipe. Já no fruto não foi detectado nenhum agrotóxico, demonstrando que o método endoterápico pode ser eficaz para o controle de doenças e pragas sem risco de contaminar o fruto. No procedimento utilizando apenas o ciproconazol, o método endoterápico de infusão mostrou que a translocação pode ser mais rápida, utilizando um volume menor de agrotóxico do que no método de injeção. Contudo, os equipamentos para esta finalidade precisam ser melhorados para tornar esta prática viável numa área produtiva. No Teste 4 foram monitoradas 36 amostras em triplicatas sendo, 18 de água-de-coco e 18 de albúmen sólido em 3 regiões brasileiras, como Campinas-SP, Goianésia-GO e Neópolis-SE, onde foram detectados carbofurano em todas as amostras de ambas as matrizes. Em algumas amostras de Neópolis foram detectados outros agrotóxicos como carbendazim, tiabendazol, ciproconazol e difenoconazol na água-de-coco e, para o albúmen sólido foram detectados ciproconazol, difenoconazol e espirodiclofeno. Portanto, em todas as amostras analisadas, os valores de concentração foram abaixo do limite de quantificação dos métodos (< 10 µg kg-1) e puderam ser apenas detectados, garantindo a qualidade dos frutos analisadosAbstract: The coconut palm is the most important palm in tropical and subtropical ecosystems because different parts of it can be harnessed, thus ensuring the generation of jobs, income and food, to the exploitation of its fruit in the form of coconut water, pulp and oil. However, the coconut crop is subject to attack by pests and diseases that cause losses to production and affect the quality of the fruits. The application of pesticides is still one of the practices used to control pests and diseases. Therefore, the determination of residues of pesticides in coconut water and pulp is necessary to prevent risks to consumer health. The main objective of this project was to analyze the aspects of movement/translocation of pesticides on coconut palm as a tool to aid the application of pesticides, and further evaluation the contamination in coconut water and pulp. An experimental qualitative assessment was conducted to understand the main mechanisms of translocation acropetal through root and trunk systems by the application of tracers (Rhodamine B and brilliant blue FCF). It was developed and validated, methods for the determination of pesticides 10 in coconut stipe (method A) and 9 pesticides in solid albumen (method B) and 9 pesticides into water-coconut (method C). All the methods (A, B and C) for the determination of pesticides have been developed and validated using as QuEChERS extraction technique (Quick Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe) modified acetate and as an analysis technique liquid chromatography ultra efficiency coupled to tandem mass spectrometry (UHPLC-MS/MS). The main challenge in the development of methods of extraction was the interference of high fat in coconut water and pulp in the isolation of the analytes of interest. This interference was eliminated with the freezing of the extract on dry ice during the partition step. Validation of Method A was ensured by obtaining LOD (detection limit) and LOQ (quantification limit) ranging from 0.012 and 0.040 mg kg-1, respectively. All analytes validated methods presented in the linear range within certain concentration range (r²? 0.99). The accuracy of the methods (A and B) showed that the measurements were close to the known value being recorded from the recovery assays at three concentration levels, yielding results between 50.0 and 120.0% for all compounds evaluated. The accuracy for methods was evaluated by the repeatability of the tests and certified values below 20%. The applicability of these methods developed and validated was performed with four Tests. In Test 1 were tested two modalities of application endotherapic of pesticides: infusion and injection. These initial results of translocation were promising being the agrochemicals applied, detected and quantified in the stem at 15 cm above the point of application. Already in the Test 2 were tested using six different treatments endotherapy injection, and 5 of these with different adjuvants. Through a completely randomized design 12 plants were selected and collected samples of stem near to points of application and the canopy of coconut palms, and fruits of the bunch 17 (at formation of water-coconut) with 2 at 30 days after applications. From these results, the applied commercial pesticides translocated, and Break-thru® was selected as adjuvant. In addition, the fruits were not detected pesticides. After these results, the project was expanded to 60 plants divided into two treatments: (a) mix (seven commercial pesticides), and (b) cyproconazole. These treatments were divided into two procedures: injection and infusion that was used commercial equipment Bite Infusion®. The stem samples were collected 50 and 100 cm above the point of application with intervals of 2 to 45 days. Already the fruit samples of bunch 19 and dried coconut were analyzed coconut water and pulp, with intervals of 45 to 120 days after application. The results showed that in both endotherapic techniques (injection and infusion) there were the translocation of all pesticides in the stem. In the fruit was not detected pesticide, demonstrating that endotherapic method can be effective for the control of diseases and pests without the risk of contaminating the fruit. In the procedure using only the cyproconazol, the infusion method has shown that translocation may be faster by using a smaller volume of the pesticide in the injection method. However, the equipment for this purpose need to be improved to make this viable practice in a production area. In Test 4 were monitored 36 samples in triplicate being 18 coconut water and 18 pulp in three Brazilian regions, such as Campinas-SP, Goianésia GO and Neópolis-SE where carbofuran were detected in all samples both matrices. In some samples from Neópolis were detected other pesticides such as carbendazim, thiabendazole, cyproconazole and difenoconazole in coconut water and pulp were detected cyproconazole, difenoconazole and spirodiclofen. Therefore, in all samples, the concentration values were below the limit of quantitation of the methods (<10 g kg-1) could be detected only by ensuring the quality of fruits analyzedDoutoradoQuimica AnaliticaDoutora em Ciências2012/18318-4FAPES

Topics: Cocos nucifera L, Endoterapia, LC-MS/MS, Translocação vegetal, Agrotóxicos, Cocos nucifera L., Endotherapy, LC-MS/MS, Translocation in plants, Pesticides
Publisher: [s.n.]
Year: 2019
OAI identifier: oai:repositorio.unicamp.br:REPOSIP/333221
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