Production and characterization of forage reference material for nutrients and inorganic contaminants

Abstract

O objetivo do trabalho foi produzir material candidato a material de referencia nacional de forrageira Brachiaria brizantha Stapf. cv. Marandu, contendo teores conhecidos de contaminantes (Cr, Pb, Cd e As) e de macro e micronutrientes (Ca, P, Mg, K, Cu, Fe, Mn, Zn e Na). Foram montados 400 vasos com solo coletado da fracao 0-20 cm, o qual foi corrigido com calcario e N, P e K antes do plantio. Foi feito um estudo previo em 16 vasos, para a definicao de doses de contaminantes que nao prejudicasse de forma critica a producao de materia seca, sendo definida a dose de 25 mmol/vaso de Cr, Pb, Cd e As, adicionados na forma de sais, a cada um dos 375 vasos restantes. Apos aproximadamente 60 dias foi feito o primeiro corte da planta forrageira, sendo o segundo corte realizado apos 120 dias. Apos secagem em estufa a 45 oC e moagem em moinho de facas seguido de segunda moagem em moinho ultra-centrifugo, obteve-se aproximadamente 20 kg de material seco e moido. Apos essa etapa foi realizada a homogeneizacao em homogeneizador tipo Y, envase, irradiacao com raios gama na faixa de dosagem entre 5 e 10 kGy, visando ao aumento do tempo de prateleira e ao mesmo tempo a preservacao das caracteristicas originais da amostra. Em seguida realizou-se os estudos pertinentes, tais como: distribuicao de tamanho de particula, estudos de homogeneidade intra e inter-amostral e estudos de estabilidade a curto e longo prazo utilizando tecnicas de espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para As, Cd, Cr e Pb e espectrometria de emissao optica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) para Ca, P, Mg, K, Cu, Fe, Mn, Zn e Na. Foi feito tambem estudo de umidade relativa e realizado estudo da homogeneidade inter-amostral utilizando analise por ativacao neutronica instrumental (INAA). Os resultados apresentaram medias dentro do intervalo de confianca de 95%, assegurando homogeneidade e estabilidade do material candidato a material de referencia de forrageira. Os valores de consenso para os 13 elementos foram determinados por meio de ensaio colaborativo. Todos estes experimentos foram realizados em conformidade com as ISO Guias 30 a 35.The main aim of this work was to produce a candidate material for national reference material, the forage Brachiaria brizantha Stapf. cv. Marandu, containing known levels of contaminants (Cr, Pb, Cd, and As) and macro and micronutrients (Ca, P, Mg, K, Cu, Fe, Mn, Zn and Na). Brachiaria brizantha Stapf cv. Marandu was shown in 400 pots containing 25 kg of soil. The pots were kept in a greenhouse at Embrapa Southeast Livestock located in Sao Carlos, SP. A previous study was conducted in order to establish an appropriate concentration of contaminants that would not harm the dry matter production critically. In order to produce a reference material containing inorganic contaminants in its structure, the dose of 25 mmol/pots was chosen and added into 375 pots. The first harvest occurred after approximately 60 days of plant growth, and the second one after 120 days. Then, the samples were oven-dried at 45C for 72 hours and grounded first in a cutting mill and then in an ultra-centrifugal mill to reduce particle size. It was produced 20 kg of dried and grounded material. After this, the homogenization and other processes were carried out, including packaging and gamma irradiation dosage in the range of 5-10 kGy to increase the shelf life. Other relevant studies were also undertaken, such as: particle size distribution, betweenbottles and within-bottle homogeneity evaluation, short and long term stability tests using ICP-MS techniques for As, Cd, Cr and Pb, and ICP OES for Ca, P, Mg, K, Cu, Fe, Mn , Zn and Na. Relative humidity and homogeneity between-bottles were also carried out using INAA. All tests presented results within the range of 95%, assuring homogeneity and stability of the candidate material for forage reference material. The consensus values for the 13 elements were determined by collaborative program. All these experiments were performed in accordance with the ISO Guides 30 to 35