Variações isotópicas de ¹³C, ²H e ¹⁸O em coprodutos da cana-de-açúcar visando avaliação de autenticidade

Abstract

A cana-de-açúcar desempenha um papel estratégico na agroindústria brasileira, sendo o Brasil o maior produtor mundial dessa cultura. Constantemente utilizada como matéria-prima na produção de açúcares, álcoois e vinagres, o grande volume produtivo desta matriz, a alta utilização no país, e o risco de adulterações, torna-se necessário medidas de controle de qualidade e autenticidade desses produtos. Sendo a análise isotópica uma metodologia cada vez mais aplicada em testes de autenticidade de produtos, este trabalho avaliou a aplicabilidade da caracterização isotópica de δ¹³C, δ²H e δ¹⁸O como método para controle de autenticidade e rastreabilidade de produtos derivados da cana. Este trabalho foi organizado em duas etapas, sendo a primeira para a caracterização de δ13C e a segunda para a caracterização de δ2H e δ18O. Durante as etapas, foram analisados conjuntos de amostras de coprodutos da cana-de-açúcar (açúcares, álcoois e vinagres), sendo realizado moagem criogênica para os açúcares, e análise direta dos álcoois e vinagres. A análise isotópica foi realizada pelo espectrômetro de massa de razões isotópicas (IRMS) Delta V, acoplado ao analisador elementar EA-FLASH 2000 para carbono e EA-Flash HT para hidrogênio e oxigênio, em duplicata. Os resultados indicaram concordância com a literatura para plantas C4, onde os valores de δ13C dos coprodutos variaram entre -11,39‰ e -14,49‰, evidenciando que a assinatura isotópica de carbono característica da cana-de-açúcar é preservada em seus coprodutos, permitindo diferenciar produtos derivados de plantas C3, que possuem uma diferente assinatura isotópica de carbono. Com relação à caracterização isotópica de hidrogênio e oxigênio, observou-se que, com relação aos açúcares, a razão isotópica de hidrogênio apresentou elevada variabilidade estatística, com ausência de padrão definido, enquanto a razão isotópica de oxigênio apresentou comportamento mais uniforme entre os açúcares, com média global de 36,40‰ e baixo desvio-padrão, indicando potencial aplicação no controle de qualidade. Nas amostras de etanol, evidenciou-se correlação com o teor alcoólico: δ²H tende a tornar-se mais positivo com a redução do teor alcoólico, enquanto δ¹⁸O torna-se mais positivo com o aumento do teor alcoólico. Com base nos resultados obtidos neste trabalho, conclui-se que a análise isotópica de δ¹³C, δ²H e δ¹⁸O é uma ferramenta promissora e viável para rastreabilidade de origem, controle de qualidade e testes de autenticidade em produtos derivados da cana-de-açúcar, contribuindo para a detecção de adulterações comerciais.

Sugarcane plays a strategic role in the Brazilian agroindustry, with Brazil being the world's largest producer of this crop. Constantly used as raw material in the production of sugars, alcohols, and vinegars, the large production volume of this matrix, its high use in the country, and the risk of adulteration make quality control and product authenticity measures necessary. As isotopic analysis is a methodology increasingly applied in product authenticity testing, this study evaluated the applicability of isotopic characterization of δ13C, δ2H, and δ18O as a method for authenticity control and traceability of sugarcane-derived products. This work was organized in two stages, the first for δ13C characterization and the second for δ2H and δ18O characterization. During the stages, sets of samples of sugarcane co-products (sugars, alcohols, and vinegars) were analyzed, with cryogenic milling performed for sugars and direct analysis for alcohols and vinegars. Isotopic analysis was carried out using the Delta V isotope ratio mass spectrometer (IRMS), coupled to the EA-FLASH 2000 elemental analyzer for carbon and the EA-Flash HT for hydrogen and oxygen, in duplicate. The results indicated agreement with the literature for C4 plants, with δ¹³C values of the co-products ranging from -11,39‰ to -14,49‰, showing that the carbon isotopic signature characteristic of sugarcane is preserved in its co-products, allowing differentiation from products derived from C3 plants, which have a different carbon isotopic signature. Regarding the isotopic characterization of hydrogen and oxygen, it was observed that, for sugars, the hydrogen isotopic ratio showed high statistical variability, with no defined pattern, while the oxygen isotopic ratio showed more uniform behavior among sugars, with a global mean of 36,40‰ and low standard deviation, indicating potential application in quality control. In ethanol samples, a correlation with alcohol content was observed: δ2H tends to become more positive with decreasing alcohol content, while δ18O becomes more positive with increasing alcohol content. Based on the results obtained in this work, it is concluded that isotopic analysis of δ13C, δ2H, and δ18O is a promising and feasible tool for origin traceability, quality control, and authenticity testing in sugarcane-derived products, contributing to the detection of commercial adulteration.