Procedência e autenticidade da erva-mate (Ilex paraguariensis) através de marcadores geoquímicos determinados por PIXE

Abstract

O conhecimento sobre a origem de um produto alimentício confere segurança ao consumidor, uma vez que a qualidade de tal produto está associada às características específicas do local de cultivo e método de produção. Uma maneira de identificar a origem geográfica, cientificamente, é determinar a composição química do produto, pois a mesma está relacionada com tais características e, portanto, com a região de cultivo da matéria prima. Neste contexto, o produto comercial de erva-mate (Ilex paraguariensis), procedente de diferentes locais de produção, foi analisado através da técnica de feixes de íons de Emissão de Raios X Induzidos por Partículas (PIXE) e, de forma complementar, através da técnica de Espectroscopia de Retroespalhamento Rutherford (RBS), com o objetivo de determinar a composição elementar da erva-mate. A partir dos dados de concentração elementar e de testes estatísticos, verificar a existência de elementos químicos que possam ser usados como marcadores geoquímicos do produto. Para tanto, foram adquiridos três lotes distintos para cada uma das nove marcas de erva-mate escolhidas, de forma a representarem as diferentes regiões produtoras do estado do RS e SC, bem como uma região de produção do Uruguai e uma da Argentina. Os resultados de RBS demonstraram que a matriz da erva-mate consiste em 63,85% de C, 19,5% de B, 9,45% de O, de 6,65% N e 0,55% de F. Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, Sr e Ba foram determinados por PIXE no produto comercializado da erva-mate. Os dados de concentração destes elementos foram submetidos à análise de variância ANOVA FATOR ÚNICO e teste Tukey (p = 0,05). Resultados de comparação entre lotes procedentes de cada região demonstraram que existe diferença na concentração dos elementos entre alguns lotes, que podem ser decorrentes da absorção destes elementos pela planta em diferentes proporções de acordo com o período de colheita. Com base na realização de testes estatísticos multivariados como Análise Hierárquica de Agrupamentos (HCA) e Análise de Componentes Principais (PCA), foi verificado que o comportamento de variabilidade entre os elementos químicos presentes na erva-mate, caracterizou a análise de procedência do produto. Dessa forma, alguns elementos puderam ser agrupados em três conjuntos, de acordo com as correlações obtidas entre eles, que pode ser aplicada para diferenciação das regiões de procedência.

The knowledge about the geographical origin of food products provides confidence to the consumer, since the quality of the product is associated with the specific characteristics of the soil and production chain. One way to identify the geographical origins is through the determination of the chemical composition of the product. In this context, the packaged tea leaves of Ilex paraguariensis (yerba mate) from different South America regions were analyzed by Particle-Induced X-Ray Emission (PIXE) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), both ion beams based techniques. The aim of this work was to determine the elemental concentration of the tea leaves and to verify the presence of geochemical markers through statistical tests. To this end, three packages from different lots were purchased for each of the nine brands at the local market. The RBS results showed that the tea leaves matrix consists of C (63,85%), B (19,5%), O (9,45%), N (6,65%) and F (0,55%). PIXE results showed that Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, Sr and Ba are present in the commercial product of yerba mate. The concentration data of these elements were submitted to the Analysis of Variance (ONE-WAY ANOVA) followed by Tukey test (p = 0.05). The comparison between the different packages, from each studied region, showed that they have some differences, caused by the production in different conditions. However, considering the elemental average concentration for each region, it was possible to observe statistical differences between the regions, for almost all quantified chemical elements, except for S, which did not differs among the studied regions. Based on the multivariate statistical tests, such as Hierarchical Clusters Analysis (HCA) and Principal Component Analysis (PCA), it was verified that the variability of the elements, considering different packages and regions, may be used to characterize the provenance of the commercial product of Ilex paraguariensis. Some elements, such as Mg, Cu, Sr, Mn, Ni, and S, are correlated, which could be used for differentiation of the geographical origin of this product.