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Cromatografia - Conceitos e aplicações

Atualizado: 28 de abr.

imagem abstrata de equipamentos de cromatografia e elementos científicos.

O que é cromatografia?


A cromatografia é uma técnica analítica utilizada para separar os diversos componentes de uma mistura, operando com base no princípio da separação de fases. Inicialmente, a amostra contendo a mistura de substâncias a serem separadas é preparada, sendo a quantidade de amostra dependente do tipo de cromatografia e das dimensões da coluna ou placa utilizada.


A fase estacionária consiste em um material fixo que permanece imóvel durante o procedimento, podendo ser um sólido (como na cromatografia de camada delgada ou colunar) ou um gel (como na cromatografia de exclusão de tamanho). A escolha da natureza química da fase estacionária é determinada pelas propriedades das substâncias a serem separadas, como polaridade e tamanho molecular.

Por outro lado, a fase móvel refere-se a um líquido ou gás que se desloca através ou sobre a fase estacionária. A seleção da fase móvel também está relacionada às propriedades das substâncias presentes na amostra. Na cromatografia líquida, a fase móvel pode ser uma solução aquosa ou orgânica, enquanto na cromatografia gasosa, é empregado um gás inerte.


Durante o processo, a amostra é aplicada na fase estacionária e, em seguida, a fase móvel é conduzida através desta. À medida que a fase móvel se desloca, os componentes da amostra são transportados com ela. A interação dos diferentes componentes da amostra com a fase estacionária e móvel varia: alguns se movem rapidamente, enquanto outros, devido à maior interação com a fase estacionária, movem-se mais lentamente. Essa diferença nas taxas de movimento conduz à separação dos componentes ao longo da fase estacionária.


Após a separação dos componentes, estes são detectados e quantificados. Essa detecção pode ocorrer de diversas maneiras, dependendo do tipo de cromatografia empregada. Por exemplo, um detector de UV pode ser utilizado para identificar os compostos à medida que passam por um ponto específico da fase estacionária.


O resultado da cromatografia é geralmente apresentado em forma de cromatograma, que consiste em um gráfico mostrando os diferentes componentes da amostra separados ao longo do eixo horizontal (tempo ou distância), e a quantidade de cada componente ao longo do eixo vertical (intensidade do sinal do detector).


Aplicações de Cromatografia


A cromatografia tem uma ampla gama de aplicações em diversos campos. A empresa Openscience possui várias aplicações em diferentes campos de pesquisa


Aplicação da Espectrometria de Massa de Alta Resolução e Quimiometria na Avaliação de Perfis Sensoriais de Café


Este estudo apresenta um método rápido para estimar parâmetros sensoriais de cápsulas comerciais de café torrado usando análise de injeção em fluxo acoplada à espectrometria de massas de alta resolução (FIA-HRMS), como alternativa à análise sensorial tradicional, que é um método trabalhoso e subjetivo. Foram estudadas mais de 25 tipos de cápsulas de café. As amostras foram divididas em extratos aquosos e orgânicos, analisados por FIA-HRMS nos modos de ionização positiva e negativa. A fusão de dados desses espectros de massa foi realizada para explorar informações complementares da preparação de amostras e condições de ionização. Modelos de análise discriminante de mínimos quadrados parciais ortogonalizados (OPLS-DA) foram construídos e treinados para determinar o tipo de cápsula e estimar importantes parâmetros do café (como acidez, amargor, corpo, intensidade e nível de torra), alcançando valores de precisão superiores a 91,1%. Além disso, os escores de importância variável na projeção (VIP) permitiram atribuir a composição elemental e, em alguns casos, a identificação putativa de compostos no café (como cafeína, caffearine e quinídeos) que desempenharam um papel importante na discriminação de classes.


Análise de marcadores quimiossensoriais na fumaça de cigarro de diferentes variedades de tabaco por GC×GC-TOFMS e quimiometria


Este estudo propõe uma nova abordagem para identificar marcadores quimiossensoriais na fumaça de cigarro de diferentes variedades de tabaco, utilizando a cromatografia gasosa bidimensional (GC×GC) acoplada à espectrometria de massa de tempo de voo (TOFMS), em combinação com técnicas de quimiometria. Foram analisados quatro tipos principais de tabaco, considerando diferentes estágios de cura e regiões geográficas. O objetivo era vincular os marcadores sensoriais às variedades de tabaco e às suas práticas de cultivo e cura. A análise discriminante de mínimos quadrados parciais (PLS-DA) foi utilizada para classificar as amostras e identificar os marcadores quimiossensoriais chave. O estudo conseguiu estabelecer uma ligação clara entre os compostos identificados na fumaça do cigarro e as características específicas do tabaco. Ao todo, 1.098 marcadores foram destacados, dos quais 173 foram identificados provisoriamente, proporcionando insights significativos sobre a composição química da fumaça do cigarro e suas implicações sensoriais.


Aumento da resposta analítica por meio da otimização do sistema de injeção sem divisão de fluxo em cromatografia gasosa empregando a lei dos gases ideais


Este artigo discute o desenvolvimento de um procedimento simples, rápido e eficaz para otimizar o sistema de injeção sem divisão de fluxo (splitless) em cromatografia gasosa, utilizando a lei dos gases ideais para melhorar a resposta analítica. A metodologia foi aplicada na análise de um grupo de pesticidas para demonstrar sua eficácia. O procedimento possibilitou o estabelecimento de parâmetros experimentais baseados em aspectos teóricos, permitindo melhor resposta instrumental, redução nos volumes de amostra necessários, minimização de tempo e custos, e simplificação do preparo de amostras. O estudo focou na otimização de parâmetros cromatográficos, particularmente no sistema de injeção, para aumentar a sensibilidade analítica, permitindo uma análise mais eficiente de compostos voláteis e termicamente estáveis, como os pesticidas, em contextos ambientais e de saúde, onde são exigidos limites de quantificação baixos.


Aplicações de cromatografia líquida de alta eficiência para o estudo de poluentes orgânicos emergentes


Este trabalho desenvolveu e validou um método para determinação multirresíduo de 20 pesticidas em água potável, empregando extração em fase sólida seguida de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas no modo de monitoramento seletivo de íons (SIM). O método visou atender aos limites regulamentados pela legislação brasileira para a presença de pesticidas em água potável, exigindo alta sensibilidade analítica devido às baixas concentrações de interesse. Os limites de quantificação do método variaram entre 0,003 e 0,093 µg L-1, e as recuperações médias dos compostos analisados ficaram entre 51 e 116%. O estudo destacou a importância de um preparo de amostra adequado, levando a uma análise cromatográfica altamente seletiva e sensível. A validação do método mostrou excelente precisão e adequação para análises de rotina, satisfazendo os requisitos de controle de qualidade e conformidade para água potável.


Tipos de Cromatografia


A cromatografia é uma técnica de separação usada para dividir os componentes de uma mistura com base nas suas interações físicas e químicas. Existem vários tipos de cromatografia! dependendo da natureza da amostra e dos compostos a serem separados.


Conheça algumas técnicas de cromatografia:

  1. Cromatografia em Fase Gasosa (Gas Chromatography, GC): Usa um gás como fase móvel 🌬️ e uma coluna revestida com material sólido ou líquido como fase estacionária. É especialmente útil para separar e analisar compostos que podem ser vaporizados sem decomposição.

  2. Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (High Performance Liquid Chromatography, HPLC): Utiliza um líquido como fase móvel e uma coluna cheia de material sólido como fase estacionária. É ideal para analisar uma ampla variedade de compostos, incluindo aqueles que não são voláteis ou termicamente instáveis.

  3. Cromatografia de Camada Delgada (Thin Layer Chromatography, TLC): Uma técnica simples e rápida onde a amostra é aplicada em uma placa de vidro, plástico ou metal revestida com um material adsorvente (geralmente sílica gel). A fase móvel (um solvente ou mistura de solventes) migra pela placa, carregando os componentes da amostra.

  4. Cromatografia de Troca Iônica (Ion Exchange Chromatography): Baseia-se na atração entre íons carregados presentes na amostra e íons opostamente carregados fixados à fase estacionária. É comumente usada para purificar proteínas e outros biomoléculas.

  5. Cromatografia de Exclusão por Tamanho (Size Exclusion Chromatography, SEC) ou Cromatografia de Permeação em Gel: Separa moléculas com base no tamanho, permitindo que pequenas moléculas penetrem nos poros da fase estacionária, enquanto as moléculas maiores são excluídas e eluídas primeiro.

  6. Cromatografia de Afinidade: Explora a interação específica entre um ligante e uma molécula de interesse para separar e purificar essa molécula de uma mistura. É frequentemente usada na bioquímica para purificar proteínas e ácidos nucleicos.

  7. Cromatografia de Fase Reversa (Reverse Phase Chromatography, RPC): Uma variante da HPLC onde a fase estacionária é hidrofóbica (geralmente derivada de sílica) e a fase móvel é mais polar. É amplamente usada para separar compostos baseados em sua hidrofobicidade.


Referências:


Cardoso, V. G. K., Sabin, G. P., & Hantao, L. W. (2021). Fast High–Resolution Mass Spectrometry and Chemometrics for Evaluation of Sensory Parameters of Commercial Coffee Blends. Brazilian Journal of Analytical Chemistry8(32), 91-106.


Schwanz, T. G., Bokowski, L. V., Marcelo, M. C., Jandrey, A. C., Dias, J. C., Maximiano, D. H., ... & Kaiser, S. (2019). Analysis of chemosensory markers in cigarette smoke from different tobacco varieties by GC× GC-TOFMS and chemometrics. Talanta202, 74-89.


Sabin, G. P., Prestes, O. D., Adaime, M. B., & Zanella, R. (2009). Multiresidue determination of pesticides in drinking water by gas chromatography-mass spectrometry after solid-phase extraction. Journal of the Brazilian Chemical Society20, 918-925.

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