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Page 1: PRÉ-PROJETO DETERMINACAO EM LEITE ARNOWDHY

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO - UEMA

CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE CAXIAS - CESC

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E BIOLOGIA - QUIBIO

CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA

DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM LEITE “IN NATURA”

EMPREGANDO DETECÇÃO QUIMIOLUMINESCENTE ATRAVÉS

DE SISTEMA DE ANÁLISE POR INJEÇÃO EM FLUXO (FIA).

CAXIAS-MA

2013

Page 2: PRÉ-PROJETO DETERMINACAO EM LEITE ARNOWDHY

ARNOWDHY HUDSON SARAIVA SILVA

DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM LEITE “IN NATURA”

EMPREGANDO DETECÇÃO QUIMIOLUMINESCENTE ATRAVÉS

DE SISTEMA DE ANÁLISE POR INJEÇÃO EM FLUXO (FIA).

Projeto de pesquisa apresentado à Direção do Curso de Química Licenciatura, Departamento de Química e Biologia, do Centro de Estudos Superiores de Caxias (CESC-UEMA) como pré-requisito parcial para a realização do TCC.

Orientador (a): Prof. Ms. Péricles Mendes Nunes

CAXIAS-MA

2013

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IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO

1.1- Título:

Determinação de peróxido de hidrogênio em leite in natura empregando detecção

quimioluminescente através de sistema de análise por injeção em fluxo (FIA).

1.2- Orientador

Prof. Ms. Péricles Mendes Nunes

1.3- Acadêmico

Arnowdhy Hudson Saraiva Silva

1.4- Unidade de execução

Universidade Estadual do Maranhão - UEMA

Centro de Estudos Superiores de Caxias - CESC

Departamento de Química e Biologia - QUIBIO

1.5- Período de execução

Março de 2013 a Junho de 2013.

Page 4: PRÉ-PROJETO DETERMINACAO EM LEITE ARNOWDHY

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO...................................................................................................................04

2. JUSTIFICATIVA................................................................................................................09

3. OBJETIVOS........................................................................................................................10

3.1 Objetivo Geral.....................................................................................................................10

3.2 Objetivos Específicos..........................................................................................................10

4. PARTE EXPERIMENTAL...............................................................................................11

4.1 Localização da área de estudo.............................................................................................11

4.2 Coleta das amostras............................................................................................................11

4.3 Reagentes utilizados............................................................................................................11

4.4 Montagem do sistema.........................................................................................................12

4.5 Tratamentos estatísticos.....................................................................................................13

5. CRONOGRAMA................................................................................................................14

6. ORÇAMENTO....................................................................................................................15

6.1. Material permanente..........................................................................................................15

6.2. Reagente Químicos............................................................................................................15

7. REFERÊNCIAS..................................................................................................................16

Page 5: PRÉ-PROJETO DETERMINACAO EM LEITE ARNOWDHY

1. INTRODUÇÃO

O leite é o produto de secreção das glândulas mamárias das fêmeas mamíferas.

Pode ser normal, fresco, integral, oriundo da ordenha de vacas sadias, com a finalidade de

alimentação (FONSECA; SANTOS, 2000).

Ele é naturalmente um alimento líquido, contendo uma alta porcentagem de água,

embora seja um alimento concentrado, destinado a produzir um rápido desenvolvimento dos

mamíferos recém nascidos. Neste aspecto, contem mais matéria sólida que muitos outros

alimentos (PRATA, 2001).

Sob o ponto de vista físico-químico, o leite é ao mesmo tempo uma solução

verdadeira, uma solução coloidal, uma emulsão e uma suspensão. É considerado uma solução

por conter dissolvidos sais minerais, lactose, uréia, ácido láctico, creatinina, aminoácidos e

vitaminas hidrossolúveis; já o fato de ser considerado uma solução coloidal deve-se a sua alta

concentração de proteínas (caseína, albumina, globulina e enzimas), uma emulsão pela

presença de lipídeos e uma suspensão por apresentar certa quantidade de células epiteliais e

leucócitos (BACILA, 2003).

Vários são os componentes químicos do leite. Uma composição média para o leite

bovino é: 87% de água; 3,7% de gordura; 4,9 de lactose; 3,5 de proteínas e 0,7 de minerais. A

quantidade do leite produzida e sua composição apresentam variações ocasionadas por

diversos fatores, tais como alimentação, doenças, período de lactação, ordenhas, fraudes e

adulterações (SILVA, 1997).

No Brasil ainda é comum o comércio do “leite in natura” também chamado de

“leite informal”. De acordo com Nero et al. (2003), o hábito de consumir leite cru, ou

informal, por uma parcela considerável da população, está diretamente relacionado com

conceitos previamente formados de que este produto possui boa qualidade, além de

desconhecimento dos riscos que esse produto pode oferecer.

O comércio informal de leite é uma grande ameaça à saúde pública visto que,

segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), dezesseis doenças bacterianas e sete

viróticas são veiculadas pelo produto, dentre elas a tuberculose, a brucelose e gastroenterites,

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sendo esta uma grave consequência da baixa qualidade do leite proveniente do mercado

informal (BADINI et al., 1997).

Além da grande importância da qualidade do leite na disseminação de doenças ao

homem e também aos animais, é fundamental avaliar as características físico-químicas do

produto, para considerar a possibilidade da ocorrência de fraudes econômicas, estabelecer

base para pagamento e verificar o seu estado de conservação (AGNESE et al., 2002).

A adição de substâncias estranhas ao leite está relacionada a fraudes que podem

ocorrer desde a fonte de produção até a fase de comercialização. Tais substâncias são

classificadas de várias maneiras, de acordo com a finalidade de seu uso. Pode-se tratar de

substâncias conservadoras e/ou inibidoras, de substâncias redutoras da acidez ou ainda de

substâncias reconstituintes da densidade (TRONCO, 2003.)

Uma das substâncias consideradas estranhas ao leite é o peróxido de hidrogênio,

também conhecido por água oxigenada. Trata-se de uma solução aquosa de peróxido de

hidrogênio (H2O2); no comércio encontrada geralmente em uma solução a 3%. Quando pura, é

um líquido viscoso, de densidade 1,46 g/mL, incolor e de cheiro semelhante ao do ácido

nítrico. Seu ponto de fusão é 2°C, seu ponto de ebulição é 85°C. É solúvel em água comum,

em todas as proporções (ATKINS, 2001).

O peróxido de hidrogênio é um dos oxidantes mais versáteis que existe, superior

ao cloro, dióxido de cloro e permanganato de potássio; através de catálise, H2O2 pode ser

convertido em radical hidroxila (•OH) com reatividade inferior apenas ao flúor. Apesar do

poder de reação, peróxido de hidrogênio é um metabólito natural em muitos organismos o

qual, quando decomposto, resulta em oxigênio molecular e água. É formado pela ação da luz

solar na água em presença de substâncias húmicas. É reconhecidamente citado como o

oxidante mais eficiente na conversão de SO2 em SO42-, um dos maiores responsáveis pela

acidez das águas de chuva (EVERSE, 1991)

Em adição ao controle da poluição, muitas vezes com ênfase ao monitoramento

ambiental, o peróxido de hidrogênio é empregado nos processos de branqueamento nas

indústrias têxtil, de papel e celulose. Também a determinação de peróxido de hidrogênio tem

grande importância na área médica, pois sua presença deve ser monitorada para se evitar que

as células sofram estresse. O peróxido de hidrogênio é também importante nas áreas

envolvidas com alimentos, medicamentos, monitoramento de processos, dentre outras. Está

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presente em inúmeras reações biológicas como principal produto de várias oxidases, e é um

parâmetro importante na quantificação destes bio-processos (EVERSE, 1991).

O peróxido de hidrogênio no leite cru, após ação da peroxidase, promove a

oxidação do tiocianato em hipotiocianato que tem efeito antibacteriano, principalmente em

bactérias Gram+, prolongando a vida útil do leite (AUNE & THOMAS, 1978). Esta

substância é um agente antibacteriano para o leite. Logo, a adição de H2O2 no leite é

largamente realizada, porém permitida somente em alguns países. No Brasil, esta adulteração

é proibida pela ANVISA (PING, 2010).

Quando adicionado peróxido de hidrogênio em larga escala na composição

química do leite, este pode trazer complicações à saúde humana, como por exemplo, sensação

de formigamento na boca, o aparecimento de sintomas da gastrite e também diarréia. Por isso

a importância do desenvolvimento de equipamentos que proporcionem a identificação e

monitoramento de possíveis adulterações ao leite.

A partir dos anos 70, a crescente demanda por métodos rápidos e com baixo risco

de contaminação para análises clínicas, agroindustriais e farmacêuticas propiciou a

investigação e desenvolvimento de vários tipos de equipamentos automatizados. Estes

apresentam como vantagens o aumento da precisão e exatidão, além da diminuição do custo

operacional. Muitos equipamentos foram produzidos e propostos, visando à análise de um

grande número de soluções de amostras (SILVA, 2004).

Em 1975, foi proposto um novo conceito de análise em fluxo, o qual foi

denominado Flow Injection Analysis (FIA), sendo o termo traduzido para o português como

Análise por Injeção em Fluxo (RUZICKA & HANSEN,1975).

A análise por injeção em fluxo é baseada na injeção de uma amostra líquida em

um fluxo carregador contínuo, que é constituído por um líquido adequado a cada sistema. A

amostra injetada forma uma zona, a qual passará por uma célula em fluxo onde um detector

medirá continuamente o parâmetro físico desejado (ARRUDA, 2005).

Sistemas de análise em fluxo, particularmente os sistemas de análise por injeção

em fluxo (FIA), têm sido utilizados principalmente para a mecanização/automação de análises

químicas. Empregando esses sistemas é possível a implementação de praticamente todas as

etapas envolvidas no processo de análise química (amostragem, separações, diluições, pré-

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concentrações, adição de reagentes). Entretanto, embora pouco explorados nesse sentido, os

sistemas também apresentam grande potencialidade para a determinação de parâmetros físico-

químicos, tais como coeficientes de difusão, viscosidade, capacidade complexante de ligantes,

parâmetros cinético e estequiometria de reações (RUZICKA & HANSEN,1975).

No Brasil, um considerável nível de conhecimento sobre a técnica FIA vem

aumentando ao longo tempo, pois atualmente em algumas universidades brasileiras

desenvolvem-se pesquisas nesta área, como por exemplo, a Universidade Estadual do

Maranhão e os Centros de Superiores de Caxias e de Imperatriz da Universidade Estadual do

Maranhão, dentre outras instituições. Suas aplicações têm sido adotadas por muitas indústrias

em seus laboratórios, que utilizam esse processo como ferramenta de trabalho (BRITO;

CESAR; PEREIRA & SANTOS, 2012).

No processo de análise por injeção em fluxo, alíquotas de amostra (e

eventualmente de reagentes) são inseridas em uma solução, que as transportada através do

percurso analítico. No decorrer do processo, a amostra sofre dispersão na solução

transportadora, produzindo uma zona de amostra caracterizada pela existência de gradientes

de concentração. Caso necessário, reações químicas podem ocorrer durante o transporte da

zona de amostra em direção ao sistema de detecção. Em função da existência dos gradientes

de concentração e da medida ser feita com a zona de amostra em movimento em relação ao

sistema de detecção, obtém-se um sinal transiente, cuja altura pode ser relacionada à

concentração inicial da espécie de interesse. (KALBERG, 1989).

Para a implementação do processo FIA, é necessário um dispositivo para a

propulsão dos fluidos, sendo mais freqüentemente empregada a bomba peristáltica, que

permite à propulsão a vazão constante. A seleção e a inserção de alíquotas pode ser feita

empregando-se diversos dispositivos, entre os quais destaca-se o injetor proporcional devido à

simplicidade e versatilidade. Diversos detectores têm sido empregados em associação com o

processo FIA e, em geral, são necessárias apenas pequenas modificações nos equipamentos

convencionais. Completam o sistema, tubos de pequeno diâmetro (em geral 0,5 a 0,8 mm),

nos quais se processa a dispersão da amostra e ocorrem as reações químicas que, em geral,

não se completam previamente à detecção (RUZICKA & HANSEN,1975).

Segundo Karlberg (1989), o processo de dispersão da amostra, intrínseco aos

sistemas de análise por injeção em fluxo, é dependente das características fisico-químicas das

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soluções, bem como das dimensões dos componentes do sistema (volume da alça de

amostragem; material, diâmetro e comprimento dos tubos que constituem o percurso

analítico). Usualmente, as medidas são efetuadas com esses parâmetros mantidos constantes,

permitindo a obtenção de resultados caracterizados por alta repetibilidade. As vazões,

volumes do percurso analítico e da amostra devem ser definidos considerando-se a dispersão e

o tempo de residência necessário para a ocorrência das reações químicas.

De acordo com Leite et al. (2004) a quimioluminescência é um subtipo de

luminescência em que a energia de excitação do elétron para a produção da radiação luminosa

advém de uma reação química, ou seja, a produção de luz ocorre devido a quebra de ligações

ricas em energia já existentes na molécula que reage ou formadas a partir de rearranjos

moleculares (intermediários da reação).

O tempo da reação quimioluminescente e a duração da emissão da radiação são

variáveis de acordo com a natureza do material que a emite e, variam de períodos muito

pequenos (menores que 1s) até muito longos (cerca de 1 dia) (FERREIRA; ROSSI, 2002)

O propósito deste trabalho é desenvolver metodologia analítica baseada na técnica

de análise por injeção em fluxo com detecção quimiolumescente para quantificação do teor de

peróxido em leite in natura.

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2. JUSTICATIVA

O leite tem sido utilizado na alimentação humana por oferecer uma equilibrada

composição de nutrientes que resulta em elevado valor biológico, sendo considerado um dos

alimentos mais completos. Por isso, é extremamente importante apresentar-se com qualidade.

Durante as últimas décadas, o Brasil apresentou um aumento relevante na produção do leite,

porém, a qualidade deste produto não acompanhou tal crescimento.

Dessa forma, o leite “in natura” consumido pelas pessoas pode apresentar

qualidade inferior, principalmente devido as condições de produção, manuseio, local e

temperatura de conservação. Além disso, outro fator que pode influenciar significativamente a

qualidade desse produto é a adulteração do mesmo, onde consiste na adição de substâncias

estranhas em sua composição.

Uma das substâncias empregadas em possíveis adulterações do leite é o peróxido

de hidrogênio, onde é adicionado na composição do mesmo, no intuito de “mascarar” a sua

real qualidade. Quando adicionado peróxido de hidrogênio em larga escala, a sociedade em

geral, é a maior prejudicada, tendo em vista, que ao consumir esse alimento adulterado estarão

sujeitos a contaminações que a olho nu não são perceptíveis, podendo assim trazer

complicações a saúde humana.

Por isso a qualidade do leite é um tema de grande importância, principalmente por

ser um alimento fundamental na dieta humana. Dessa forma, quando se trata da composição

do leite “in natura” comercializado, ocorre o surgimento de discussões a respeito do processo

de produção do mesmo. Então, será que o leite “in natura” comercializado está respeitando as

normas restritas de qualidade da Legislação Brasileira vigente, e ainda será que os produtores

de leite “in natura” estão adicionando Peróxido de Hidrogênio em sua composição química

nos dias atuais? Tais perguntas serão respondidas por meio da aplicação deste trabalho.

Sendo um estudo de grande importância social, o mesmo também irá trazer um

trabalho de prática analítica, realizado por meio da detecção quimioluminescente através do

sistema de análise por injeção em fluxo (FIA). O desenvolvimento deste trabalho será

indispensável para obtenção de informações das características físico-químicas do leite.

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3. OBJETIVOS

3.1 Geral

Determinar peróxido de hidrogênio em leite “in natura” comercializado na

cidade de Caxias-MA, empregando detecção quimioluminescente através

do sistema de análise por injeção em fluxo (FIA).

3.2Específicos

Aplicar o sistema de Análise por Injeção em Fluxo para determinar e

monitorar a presença de H2O2 em leite;

Realizar análises físico-químicas das amostras de leite por meio do método

de quimioluminêscencia, no intuito de detectar substâncias estranhas em

sua composição;

Atentar e informar a sociedade a cerca do trabalho acadêmico realizado, no

intuito de esclarecer e comprovar a qualidade do leite;

Desenvolver um banco de dados proporcionando assim estudos futuros.

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4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1 Localização e caracterização da área de estudo.

O desenvolvimento deste trabalho será realizado na cidade de Caxias-MA, onde

possui a população de 155.202 habitantes segundo estimativa do IBGE (2010), é o quarto

município mais populoso do estado do Maranhão. Situada na mesorregião do leste

maranhense e na microrregião do Itapecuru, Caxias tem uma área de 7.850 quilômetros

quadrados e está a 360 quilômetros da capital do Estado do Maranhão, São Luís.

A história de Caxias começa no século XVII com o movimento de Entradas e

Bandeiras ao interior maranhense para o reconhecimento e ocupação das terras às margens do

Rio Itapecuru, durante a invasão francesa no Maranhão, principalmente, com o trabalho

valoroso dos missionários em busca de almas para a fé cristã. Várias denominações foram

impostas ao lugar, dentre as quais: Guanaré – denominação indígena -, São José das Aldeias

Altas, Arraial das Aldeias Altas, Vila de Caxias e, finalmente, através de uma Lei Provincial,

número 24, datada de 05 de julho de 1826, fora elevado à categoria de cidade com a

denominação de Caxias.

4.2 Coleta das amostras

O leite “in natura” será coletado e recolhido diretamente com os pequenos

produtores leiteiros na zona rural de Caxias/MA. As amostras serão levadas ao laboratório de

Química do CESC/UEMA onde ficarão refrigerados até o momento em que sejam realizadas

as análises químicas. Dessa forma, todas as análises serão identificadas, catalogadas e listadas

em um banco de dados para a realização das considerações finais que serão desenvolvidas ao

final desta pesquisa. Não serão descritos os nomes dos fornecedores do leite, as amostras

serão identificadas por números e/ou siglas.

4.3 Reagentes utilizados

Difenil Oxalato (C14H10O4);

Peróxido de Hidrogênio (H2O2);

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Água destilada;

Amostras de leite in natura.

4.4-Montagem do sistema.

O sistema de análise por injeção em fluxo foi desenvolvido através dos seguintes

equipamentos:

Figura 1. Bomba peristáltica de um canal.

Figura 5. Injetor comutador manual de d

Figura 2. Injetor comutador manual de duas posições.

Figura 3. Confluência de acrílico. Figura 4. Bobina utilizada no sistema.

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Figura 7. Luminômetro construído no CENA-USP.

4.5-Tratamentos estatísticos.

Os resultados e dados obtidos nas análises químicas, as quais serão submetidas às

amostras de leite in natura comercializados na cidade de Caxias-MA serão demonstrados,

analisados e discutidos em tabelas e gráficos com suas respectivas médias, desvios padrão e

Figura 5. Tubos de polietileno. Figura 6. Multímetro MD-5770.

Figura 8. Aparelho simulador de luz.

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erros percentuais. Será construída uma curva de calibração para avaliar a resposta linear entre

a quantidade de peróxido no leite in natura versus sinal de quimioluminescência.

5. CRONOGRAMA

Revisão

Bibliográfica

Coleta das

Amostras

Desenvolvimento

Análise e

Discussão

dos

Resultados

Apresentação

dos

Resultados

MARÇO X

ABRIL X

MAIO X

JUNHO X X

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6. ORÇAMENTO

6.1- Material permanente

ESPECIFICAÇÃO QUANT. UNID. V. UNIT. (R$) TOTAL (R$)

Cápsula de porcelana 1 Un. L.Q L.Q

Béqueres 4 Un. L.Q L.Q

Provetas de 100, 50 e 200ml 3 Un. L.Q L.Q

Pipetas volumétrica/graduada 2 Un. L.Q L.Q

Pipetador automático 1 Um. L.Q L.Q

Vidro de relógio 1 Un. L.Q L.Q

Bureta de 25 ml 2 Un. L.Q L.Q

Balões volumétricos 3 Un. L.Q L.Q

Pisseta 1 Un. L.Q L.Q

Balança Analítica 1 Un. L.Q L.Q

Balão de fundo chato 3 Un. L.Q L.Q

Espátula de metal 1 Un. L.Q L.Q

Luminômetro construído no

CENA-USP

1 Un. L.Q L.Q

Bastão de vidro 1 Un. L.Q L.Q

Bombas peristálticas 2 Un. L.Q L.Q

Tubos de polietileno 5 M L.Q L.Q

Aparelho simulador de luz 1 Un. L.Q L.Q

Multímetro modelo MD-5770 1 Un. L.Q L.Q

Bobina de reação 1 Un. L.Q L.Q

Confluência de acrílico 1 Un. L.Q L.Q

Injetor comutador 1 Un. L.Q L.Q

6.2- Reagentes químicos

ESPECIFICAÇÃO UNID V. UNIT. (R$)

Page 17: PRÉ-PROJETO DETERMINACAO EM LEITE ARNOWDHY

Peróxido de hidrogênio (H2O2) 1000 ml L.QDifenil Oxalato (C14H10O4) 50 ml L.Q

7. REFERÊNCIAS

AGNESE, A. P.; NASCIMENTO, A. M. D. do; VEIGA, F. H. A.; PEREIRA, B. M.; OLIVEIRA, V. M. de. Avaliação físico-química do leite cru comercializado informalmente no Município de Seropédica – RJ. Revista Higiene Alimentar, v.16, n. 94. p.58-61, 2002.

ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o

meio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.

ARRUDA, M. A. Z; Collins, C. H., Informações essenciais para a caracterização de um

sistema de análise em fluxo. Química Nova, 2005,Vol. 28, No. 4, 739-742.

AUNE, T.M.; THOMAS, E.L.. Accumulation of hypothiocyanate ion during peroxidase

catalysed oxidation of thiocyanate ion. Eur. J. Biochemistry 17:1005-10, 1978.

BACILA, M. 2003. Bioquímica Veterinária, 2 ed., São Paulo: Robe Editorial. 583 p.

BADINI, K. B.; NADER, FILHO, A.; AMARAL, L. A. Hábitos dos consumidores de leite cru, produzido e comercializado clandestinamente nos municípios de Botucatu/ SP e de São Manuel/SP. Revista Higiene Alimentar, v. 11, n. 51. p. 15-17, 1997.

BRITO, S. C. V. Determinação Espectrofotométrica de Ferro em Sucos Industrializados usando Sistema De Análise Por Injeção Em Fluxo. Universidade Estadual do Maranhão, Caxias. 2012.

CESAR, T. P. Construção de um sistema de multipropulsão peristáltica alternativo de baixo custo aplicado à análise por injeção em fluxo. Universidade Estadual do Maranhão, Caxias. 2012.

EVERSE, J.; Everse, K. E.; Grisham, M. B.; Peroxidases in Chemistry and Biology, CRC

Press: New York, 1991. Karlberg, B.; Pacey, G. E.; Flow Injection Analysis. A Practical

Guide; Elsevier; Amsterdam, 1989.

FONSECA, L.F.L.; SANTOS, M.V. Qualidade do leite e controle de mastite. São Paulo:

Lemos Editorial, 2000.

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KARLBERG, B.; Pacey, G. E.; Flow Injection Analysis. A Practical Guide; Elsevier;

Amsterdam, 1989.

LEITE, Oldair Donizeti; FATIBELLO-FILHO, Orlando; ROCHA, Fábio R. P. Um experimento de análise em fluxo envolvendo reações enzimáticas e quimioluminescência. Disponível em <http://www.scielo.br/pdf/qn/v27n2/19285.pdf>. Acesso em 20 abr. 2013.

NERO, L. A.; MAZIERO, D.; BEZERRA, M. M. S. Hábitos alimentares do consumidor de leite cru de Campo Mourão, PR. Semina: Ciências Agrárias, v. 24, n. 1, p. 21-26, 2003.

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