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Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Teses de Doutorado

Projeto e Aplicação de Sistemas de Biossensores Integrados para Detecção de Etanol

Autora: Eliana Mossé Alhadeff
Data da Defesa: 7 de Dezembro de 2005
Orientadores: Nei Pereira Jr., PhD e Belkis Valdman, DSc
Programa: TPQB - Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da EQ/UFRJ

Resumo

Os biossensores vêm sendo avaliados em análises bioquímicas para o controle e monitoramento on-line de processos de fermentação, e aplicações em vários setores como controle ambiental, produtos agrícolas, controle de qualidade na indústria farmacêutica e de alimentos, análises clínica e forense, e defesa militar.

Devido a sua importância como componente de maior ocorrência e de larga utilização em várias destas aplicações, o etanol foi a substância estudada, e para o qual foi desenvolvido neste trabalho um sistema integrado modular para quantificação de baixas concentrações.

O método de análise bienzimático com Álcool oxidase (AOD) e Horseradish peroxidase (HRP), e os reagentes fenol e 4-aminofenazona, foi utilizado em sistema integrado modular para detecção colorimétrica de etanol.

As enzimas foram imobilizadas em esferas de vidro aminopropil e colocadas nos dois microrreatores projetados e montados em acrílico, que trabalhavam em série.

Para a análise de etanol foram propostos sistemas de análise por injeção de fluxo (FIA) e por injeção seqüencial (SIA). Diferentes sistemas integrados biossensor FIA foram propostos: com um microrreator com AOD imobilizada e HRP solúvel misturada à solução de reagentes; com dois microrreatores em série com AOD e HRP imobilizadas com diluição das amostras off e on-line. Entre as diferentes propostas avaliadas, foi possível trabalhar com faixa linear de 0,001 - 0,033 g/L, com diluição 1:7000 on-line de amostras de etanol extraídas de gasolina C, com erro relativo percentual máximo de 10,8 % quando comparado com análises por HPLC. O sistema SIA foi testado com amostras de bebidas destiladas e não destiladas e de fermentação alcoólica. O sistema integrado biossensor SIA possibilitou trabalhar com uma faixa linear de detecção de 0,005 - 0,04 g/L, com método stop-flow de 120 s no microrreator com Álcool oxidase imobilizada.

Para amostras reais, diluídas off-line, de bebidas alcoólicas o erro relativo percentual máximo foi de 7,3 %, e para fermentação alcoólica de 4,8 %, ao comparar com análises realizadas por HPLC. Programas computacionais foram utilizados para monitorar as etapas do procedimento de análise, em cada um dos sistemas FIA e SIA, bem como para a coleta e o registro dos valores do sinal de resposta.

LADEBIO - Laboratório de Desenvolvimento de Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ