Desenvolvimento de método multianalito com abordagens multivariadas para extração e determinação de compostos fenólicos em subprodtos de produção de bebidas utilizando coluna à base de ciclofrutanos em HILIC-MS/MS

Abstract

Os compostos fenólicos representam um grupo quimicamente diverso, tornando sua extração e quantificação um desafio. A Cromatografia Líquida de Interação Hidrofílica (HILIC) oferece um mecanismo misto de separação, eficiente na retenção de compostos fenólicos e compatível com espectrometria de massa (MS). Este estudo propõe um método para determinação simultânea de 31 compostos fenólicos em subprodutos da indústria de bebidas (café, suco de maçã, cerveja e vinho) provenientes de processos industriais e artesanais em Florianópolis, Urupema e São Joaquim (SC), utilizando uma coluna FRULIC-N. O método foi otimizado com planejamento Doehlert para selecionar a proporção de acetonitrila (50?90 %) e pH (3,0-7,0) na fase móvel (FM). Um planejamento fatorial 2² avaliou a concentração do aditivo (10-110 mmol L-1) e a temperatura da coluna (20 ? 60 °C). O volume de injeção (5-45 µL) foi otimizado univariadamente. As separações foram realizadas a 60 °C, reduzindo o tempo de análise para menos de 11 min, com eluição gradiente a 500 µL min-1 e FM composta por acetonitrila e acetato de amônio (110 mmol L-1, pH 7). O volume de injeção foi 25 µL. O método foi validado, apresentando coeficientes de determinação (R2 > 0,90). Os limites de detecção variaram de 0,001-0,503 mg L-1 e de quantificação, de 0,004-1,524 mg L- 1. A precisão intraensaio, interensaio e instrumental foi inferior a 12,2, 11,7 e 10,7 %, respectivamente. As recuperações médias variaram de 101,6 ± 9,2 %. O método foi aplicado, demonstrando desempenho analítico consistente e sendo viável para a determinação de fenólicos. Na segunda etapa, foi desenvolvido um método de extração líquido-pressurizada utilizando EDGE® e solvente eutético profundo natural (NADES) para extrair fenólicos do bagaço da uva. Inicialmente, três NADES baseados em cloreto de colina foram avaliados: ureia (ChCl:U), glicerol (ChCl:Gli) e etilenoglicol (ChCl:EtiGli). Utilizando ChCl:U, as condições de extração foram investigadas por planejamento fatorial fracionado 24-1e BoxBehnken, considerando razão molar (1:1 a 1:2); temperatura (30-100°C); tempo (2-10 min) e teor de água no NADES (20-40 % v/v). O método otimizado e validado utilizou ChCl:U (1:2) com 21% v/v de água a 46 ºC por 2 minutos. O extrato obtido foi analisado por HILICMS/MS, apresentando eficiência e diversidade de extração (20 compostos fenólicos) e aderência à química verde (pontuação 0,79 pela métrica AGREEprep). Ambos os métodos mostraram-se adequados para aplicações laboratoriais e reduziram os impactos ambientais quando associados.

Abstract: Phenolic compounds represent a chemically diverse group, making their extraction and quantification a challenge. Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography (HILIC) offers a mixed separation mechanism, effective in retaining phenolic compounds and compatible with mass spectrometry (MS). This study proposes a method for the simultaneous determination of 31 phenolic compounds in beverage industry by-products (coffee, apple juice, beer, and wine) originating from industrial and artisanal processes in Florianópolis, Urupema, and São Joaquim (SC), using a FRULIC-N column. The method was optimized using a Doehlert design to select the acetonitrile proportion (50?90%) and pH (3.0?7.0) in the mobile phase (MP). A 2² factorial design evaluated the additive concentration (10?110 mmol L?¹) and column temperature (20?60 °C). Injection volume (5?45 µL) was univariately optimized. Separations were performed at 60 °C, reducing the analysis time to less than 11 min, with gradient elution at 500 µL min?¹ and a mobile phase composed of acetonitrile and ammonium acetate (110 mmol L?¹, pH 7). The injection volume was 25 µL. The method was validated, showing determination coefficients (R² > 0.90). Limits of detection ranged from 0.001?0.503 mg L?¹ and quantification limits from 0.004?1.524 mg L?¹. Intra-assay, inter-assay, and instrumental precision were below 12.2%, 11.7%, and 10.7%, respectively. Average recoveries were 101.6 ± 9.2 %. The method was applied, demonstrating consistent analytical performance and feasibility for phenolic determination. In the second stage, a pressurized liquid extraction method was developed using the EDGE® system and natural deep eutectic solvents (NADES) to extract phenolics from grape pomace. Initially, three choline chloridebased NADES were evaluated: urea (ChCl:U), glycerol (ChCl:Gli), and ethylene glycol (ChCl:EtiGli). Using ChCl:U, extraction conditions were investigated via fractional factorial design (24?¹) and Box-Behnken design, considering molar ratio (1:1 to 1:2), temperature (30? 100 °C), time (2?10 min), and water content in NADES (20?40% v/v). The optimized and validated method used ChCl:U (1:2) with 21% v/v water at 46 °C for 2 minutes. The extract obtained was analyzed by HILIC-MS/MS, showing high extraction efficiency (20 phenolic compounds) and alignment with green chemistry principles (0.79 score by AGREEprep metric). Both methods proved suitable for laboratory applications and reduced environmental impacts when combined.