Desenvolvimento e validação de metodologia analítica cromatográfica para determinação de ácidos orgânicos em sistema de solubilização de potássio

Abstract

Resumo : A busca por práticas agrícolas sustentáveis, tem levado ao uso de microrganismos solubilizadores de potássio como alternativa ao fertilizante químico, diminuindo assim, a dependência de importação deste nutriente. Deste modo, desenvolveu-se e validou-se parcialmente uma metodologia analítica por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) utilizando coluna C18, para a identificação e quantificação de ácidos orgânicos produzidos por bactérias solubilizadoras de potássio (BSK) em diferentes meios de cultivo. Para isso, foram avaliados os ácidos acético, butírico, cítrico, málico, lático e propiônico por CLAE, utilizando fase móvel aquosa acidificada (0,1% de ácido fosfórico) e fase orgânica metanol e etanol em diferentes proporções e diferentes comprimentos de onda. Para a validação do método foram avaliados os parâmetros de linearidade, limite de detecção e limite de quantificação. Amostras provenientes de mini biorreatores de escala laboratorial com BSK foram utilizadas para aplicação do método proposto, incubadas sob três condições experimentais: suplementação com pó de rocha, silicato e sem suplementação, avaliadas nos dias 3, 9 e 20 de incubação. A condição cromatográfica fase aquosa acidificada:etanol (90:10), com detecção em 220 nm e fluxo de 1 mL/min foi a condição que proporcionou melhor separação dos analitos, maior definição dos picos cromatográficos e menor impacto ambiental. As curvas analíticas apresentaram excelente linearidade (r² ? 0,993) para todos os ácidos avaliados. Os limites de detecção e quantificação foram calculados e os menores valores foram obtidos para o ácido lático com LD de 0,032 ?g/mL e LQ de 0,096 ?g/mL. O ácido cítrico apresentou as maiores concentrações, especialmente em meio suplementado com pó de rocha. Os outros ácidos avaliados apresentaram concentrações menores comparadas aos do ácido cítrico. Os resultados obtidos demonstraram a aplicabilidade da metodologia cromatográfica proposta para o monitoramento de ácidos orgânicos em sistemas de solubilização de potássio

Abstract : The search for sustainable agricultural practices has led to the use of potassium-solubilizing microorganisms (KSM) as an alternative to chemical fertilizers, thereby reducing the dependency on imported sources of this nutrient. In this context, a chromatographic analytical methodology was partially developed and validated using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) with a C18 column for the identification and quantification of organic acids produced by potassium-solubilizing bacteria (KSB) in different culture media. To achieve this, the following acids were analyzed: acetic, butyric, citric, malic, lactic, and propionic acids. HPLC analysis was performed using an aqueous mobile phase acidified with 0.1% phosphoric acid and an organic phase consisting of methanol and ethanol in different proportions, as well as varying detection wavelengths. For method validation, parameters such as linearity, limit of detection (LOD), and limit of quantification (LOQ) were evaluated. Samples derived from laboratory-scale bioreactors containing KSB were used for the application of the proposed method. These were incubated under three experimental conditions: supplementation with rock powder, silicate, and without supplementation, and evaluated on days 3, 9, and 20 of incubation. The chromatographic condition consisting of an acidified aqueous phase:ethanol (90:10), with detection at 220 nm and a flow rate of 1 mL/min, provided the best analyte separation, improved chromatographic peak definition, and lower environmental impact. The analytical curves showed excellent linearity (r² ? 0.993) for all evaluated acids. The lowest LOD and LOQ values were obtained for lactic acid, with an LOD of 0.032 ?g/mL and an LOQ of 0.096 ?g/mL. Citric acid showed the highest concentrations, especially in the medium supplemented with rock powder. The other acids were detected at lower concentrations compared to citric acid. The results demonstrated the applicability of the proposed chromatographic method for monitoring organic acids in potassium solubilization systems