Pesagem de amostra para análise isotópica - Breda, Vitor Hugo Machado [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Os isótopos são traçadores naturais em diversas áreas: forense, autenticidade e rastreabilidade de alimentos e bebidas, e, detecção de dietas de animais utilizando os isótopos de CHON’S (Carbono, Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio e Enxofre). No entanto, a preparação das amostras pode impactar na variação dos resultados. As análises de carbono diferenciam plantas C3 e C4, com base nos ciclos fotossintéticos, enquanto as análises de nitrogênio são influenciadas pela via de absorção, seja por via gás nitrogênio ou adubação tanto por matéria orgânica e fertilizantes industriais. As porcentagens de carbono orgânico total(COT) e nitrogênio total (NT) têm aplicações nas áreas de enriquecimento de solo e sedimentos, sendo possível identificar a porcentagem dos isótopos na massa encapsulada. Este estudo objetivou identificar o impacto do processamento das amostras influência nos resultados, considerando o sprocessos de coleta, armazenamento, secagem, moagem e quantidade de massa encapsulada em estanho com seu respectivo sinal de sensibilização do espectômetro de massa. Foram medidas as razões isotópicas de δ13C, δ15N,além de COT e NT, utilizando padrões internacionais certificados pela IAEA eUSGS incluídas amostras de folhas coletadas na UNESP Botucatu. Foram realizados dois processamentos: o Processamento 1 investigou identificar a quantidade de massa, de 50 a 700 μg, para garantir um sinal adequado no espectômetro de massa, EA/IRMS, além disso foram coletadas folhas na UNESP Botucatu, o primeiro grupo passando por separação de secções em base, topo, meio esquerdo, meio direito e base seguidos de secagem em estufa de convecção, o segundo grupo sendo secas em estufa de convecção e moídas, permitindo a análise de diferenças das razões isotópicas. Já o Processamento 2 verificou-se as condições de coleta e armazenamento. Amostras foram guardadas em sacos de papel, plástico ou mergulhadas em nitrogênio líquido e armazenadas por 0, 24, 48 e 72 horas. Também investigou as condições de armazenamento de amostras, deixadas ao ambiente absorvendo umidade verificando os valores de COT e NT. Os resultados do Processamento 1 evidenciaram que a maior a porcentagem de carbono ou nitrogênio, menor a massa encapsulada evitando a saturação do equipamento, além disso, os resultados das folhas inteiras e seccionadas apresentaram diferenças estatisticamente relevantes, através do teste One- Way ANOVA e Teste Turkey, sendo as amostras moídas inteiras representando a razão isotópica real da amostra. Para o Processamento 2 os resultados das coletas de amostra evidenciaram a necessidade do processo de secagem logo após colhidas, independente do material em que são armazenadas e a dispensabilidade donitrogênio líquido. Também verificado, a partir dos padrões, a influência da umidade nas análises de COT e NT, uma vez que a massa de água interfere nas das porcentagens, evidenciadas as diferenças estatísticas com os testes One Way ANOVA e Teste Turkey.

Isotopes are natural tracers used in various fields such as forensics, food and beverage authenticity and traceability, and the detection of animal diets using CHONS isotopes (Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen, and Sulfur). However, sample preparation can significantly impact in the results variability. Carbon analyses distinguish C3 and C4 plants based on their photosynthetic cycles, while nitrogen analyses are influenced by the absorption pathway, whether via nitrogen gas or fertilization with organic matter and industrial fertilizers. Total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) percentages are applied in soil and sediment enrichment studies, enabling the identification of isotopic percentages in the encapsulated mass. This study aimed to assess how sample processing impacts the results, focusing on collection, storage, drying, grinding, and the quantity of mass encapsulated in tin, along with its corresponding sensitivity signal in the mass spectrometer. Isotopic ratios δ¹³C and δ¹⁵N were measured, along with TOC and TN, using international standards certified by IAEA and USGS including leaf samples collected at UNESP Botucatu. Two processing methods were performed: Processing 1 investigated the optimal amount of mass (50 to 700 μg) to ensure an adequate signal in the EA/IRMS mass spectrometer. Leaves collected at UNESP Botucatu were divided into two groups: the first was separated into sections (base, top, left middle, and right middle) and dried in a convection oven, while the second group was dried and ground, allowing the analysis of differences in isotopic ratios. Processing 2 assessed collection and storage conditions. Samples were stored in paper or plastic bags or immersed in liquid nitrogen and analyzed after 0, 24, 48, and 72 hours. Additionally, storage conditions were evaluated for samples left in ambient environments, where moisture absorption was monitored for its effect on TOC and TN values. The results from Processing 1 showed that the higher the percentage of carbon or nitrogen, the lower the encapsulated mass needed to avoid equipment saturation. Furthermore, significant statistical differences were observed between whole and sectioned leaves, as determined by One-Way ANOVA and Tukey tests, with ground samples providing the most accurate representation of the isotopic ratios. For Processing 2, the results highlighted the necessity of drying samples immediately after collection, regardless of the storage material, and the dispensability of liquid nitrogen. Moreover, the influence of moisture on TOC and TN analyses was confirmed, as water mass interfered with percentage calculations, with statistical differences evidenced by One-Way ANOVA and Tukey tests.
Sample procesing for isotopic analysis
Keywords: Análise isotópica; EA-IRMS; Preparação de amostras; Carbono; Nitrogênio