Determinación de contenido fenólico total en agua superficial de distintos puntos de la provincia de Santa Fe – Argentina – haciendo uso de un biosensor enzimático mediante calibración multivariada por cuadrados parciales mínimos, PLS

Abstract

Phenolic compounds are a group of organic pollutants present in the environment as a result of various processes such as industrial, biogeochemical and as pesticide degradation products. Due to their toxicity and persistence, a number of phenolic compounds have been included in the international legislation. Numerous analytical methodologies have been developed for detecting phenolic compounds, for example, ultraviolet spectrophotometric analyses, gas chromatography, liquid chromatography, and capillary electrophoresis. However, these were time consuming, complex to perform, require samples pre-treatment, and may not be suitable for in situ monitoring. Recently, a large number of efforts have been made for the simple and effective determination of phenolic compounds. Biosensors represent a potential screening method in environmental studies, for instance in the analysis of phenolic compounds. As an analytical detector, biosensors have advantageous properties such as high selectivity and sensitivity. The production cost is also relatively low and the analysis time is short compared to conventional analytical methods. In this work, the dynamic peak responses from a single amperometric tyrosinase-based sensor are used with multivariate data analysis for quantitative determination of catechol p-chlorophenol,phenol and cresol in water samples. Partial least square regression (PLS) was utilized in order to resolve hard overlapped electrochemical signals. Measurements were made with a composite graphite electrode modified with tyrosinase enzyme and Nafion at an applied potential of – 0.1 V versus Ag/AgCl by square wave voltammetry (SWV) technique. All experiments were performed at the temperature of 30°C, in the electrochemical cell containing phosphate buffer at pH=6.80. Several groundwater and superficial water samples belonging to localities of Santa Fe were assayed. All the samples were containing catechol and p-clorophenol but they were not phenol and cresols.

El fenol y sus derivados son contaminantes orgánicos presentes en el medio ambiente como resultado de procesos industriales, biogeoquímicos y como productos de degradación de los pesticidas. Debido a su gran toxicidad y persistencia en el ambiente, éstos están incluidos en la legislación internacional. Se han desarrollado distintas metodologías analíticas para su determinación, como por ejemplo análisis por espectrometría UV, cromatografía gaseosa, cromatografía líquida, electroforesis capilar; sin embargo estas técnicas consumen tiempo, son complejas de llevar a cabo, requieren pre tratamiento de las muestras y no son convenientes para monitoreo en campo. Es por ello, que se hacen esfuerzos considerables para lograr determinaciones sencillas y efectivas. Los biosensores representan métodos potenciales para el análisis de fenoles debido a sus propiedades de alta sensibilidad y selectividad; siendo el costo de producción relativamente bajo y el tiempo de análisis mucho menor comparado con los métodos convencionales. En este trabajo, se utilizó un biosensor enzimático de tirosinasa para la determinación e identificación de catecol, p-clorofenol, fenol y cresoles en muestras de agua de distintas locslidades de la provincia de Santa Fe. Ésta se llevó a cabo mediante calibración multivariada de primer orden utilizando la regresión de cuadrados mínimos parciales (PLS-1). Las medidas voltamétricas realizadas por voltametría de onda cuadrada (VOC) se llevaron a cabo a pH 6.80 en una celda de medición con previa incubación a 30°C a un potencial de trabajo de -0.100 V. Todas las muestras evaluadas presentaron catecol y p-clorofenol, no encontrándose fenol y cresol en las mismas.