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Implementación de un método colorimétrico para la cuantificación de óxido de cromo en estimación de consumo de bovinos bajo pastoreo

Torres Ospina, Alexandra (2018) Implementación de un método colorimétrico para la cuantificación de óxido de cromo en estimación de consumo de bovinos bajo pastoreo. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.

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Resumen

El objetivo principal de este trabajo fue la implementación de un método colorimétrico para la cuantificación de cromo en heces y alimentos bovinos con el fin de determinar consumo de forrajes en animales bajo sistemas de pastoreo tradicionales mediante la técnica del marcador externo de Cr2O3. Para ello, se evaluó el método colorimétrico de Fenton en muestras y estándares de referencia, encontrando que, bajo las condiciones de análisis, no se lograba la recuperación completa del Cr, por lo que se realizaron diferentes ensayos de optimización de condiciones con el fin de definir los factores críticos del método y encontrar las condiciones óptimas para potenciar su performance. Se encontró que la incineración adecuada de las muestras es a 700 °C durante 12 h y que la temperatura y tiempo de digestión adecuados son 250 °C y 30 minutos. Se evaluó el efecto matriz, encontrando que, aunque no hay efecto significativo (p>0.05), la mezcla digestora presenta señal a lo largo del espectro y debe usarse como blanco para la corrección de las lecturas espectrofotométricas. Para la selección de la longitud de onda (λ), se realizó un análisis espectral sobre un set de 50 muestras correspondientes a estándares y heces con contenido conocido de Cr y se aplicó un método de proyección de variables principales (VIP) haciendo uso de los parámetros obtenidos por análisis de regresión lineal de mínimos cuadrados parciales (PLS), con lo que se halló la λ óptima para el análisis en 362 nm. Con los resultados obtenidos, se propone un protocolo de análisis que optimiza la sensibilidad para la cuantificación del analito en muestras de heces bovinas y alimentos con contenido de Cr2O3. La validación del método analítico se realizó a través de la evaluación de los parámetros de selectividad, precisión, linealidad, exactitud, estabilidad y límites de detección y cuantificación. Se encontró que el método es selectivo para muestras de heces y alimentos con contenido de Cr2O3 y que no se presentan interferencias debido a la matriz, a la mezcla de digestión o a la presencia de TiO2 , el cual no interfiere significativamente (p>0.05) con la recuperación del Cr. Se evaluó la linealidad por regresión lineal ponderada entre 3 y 25 mg Cr/kg hallando un R2 de 0.996 y error típico de 0.02 para el modelo. Se calcularon el LOD y el LOQ a partir de los valores de absorción obtenidos para blancos de la mezcla digestora, encontrando un LOD de 2.9 mg Cr/kg y un LOQ de 3.6 mg Cr/kg. La precisión intermedia se evaluó en cinco días no consecutivos y dos analistas en tres niveles de concentración y se halló un RSD global de 3.6%, por lo que el método se considera preciso. La exactitud se evaluó como porcentaje de recuperación de Cr en un material de referencia fabricado a partir de muestras de heces provenientes de animales no dosificados con Cr2O3 y enriquecidas con 15 mg Cr/kgMS, encontrando una recuperación de 98.99% ± 2.11%, por lo que se consideró el método exacto. Se evaluó la estabilidad del color tomando lecturas de absorción de muestras de H0 enriquecidas con 15 y 25 mg Cr/kg y almacenadas durante 180 días. Se encuentra que no hay diferencia significativa entre las mediciones realizadas el día 1 y los días 30, 60 y 180; pero dado que existe tendencia de aumento de la señal en el tiempo, se establece un almacenamiento máximo de 60 días para las muestras procesadas. Se concluye que el método es satisfactorio para la cuantificación de Cr en heces provenientes de animales dosificados con Cr2O3 y que su alcance se extiende a alimentos que le contienen, así como a muestras de animales a los que se les haya suministrado simultáneamente TiO2. Finalmente se implementa el método desarrollado y validado para la estimación de la producción de heces en un experimento de consumo con vacas Holstein pastando kikuyo y suplementadas con dos tipos de concentrado comercial. Los resultados obtenidos mediante el método implementado fueron contrastados con un método de referencia, encontrando una diferencia crítica de 0.03 mg Cr/kg (p>0.05), por lo que se determinó que no hay diferencia en la estimación de producción de heces y que el método colorimétrico es apropiado para ensayos de campo. Se estimó el consumo haciendo uso de los marcadores internos FDNi, FDAi y MSi y del externo analizado por ambas metodologías, encontrando que los valores de PH no difieren (p>0.05) y que la variación de los reportes de consumo no está ligada al método de cuantificación de Cr, por ende, el método colorimétrico puede ser aplicado indistintamente de los marcadores internos para ensayos de digestibilidad de rumiantes., Abstract: The aim of this work was the implementation of a colorimetric method for chromium quantification in faeces and bovine foods from digestibility studies for estimation of forage individual intake in animals grazing on traditional systems through an external marker of Cr2O3. For this, the Fenton’s colorimetric method was evaluated in samples and reference standards finding that, under the conditions of analysis, the recovery of Cr was not achieved, so different optimization tests were carried out to define the critical factors of the method and find the optimal conditions to enhance its performance. It was found that adequate incineration of the samples is at 700 ° C for 12h and that the appropriate temperature and digestion time are 250 ° C and 30 minutes respectively. The matrix effect was evaluated, finding that, although there is no significant effect (p> 0.05), the digestion mixture presents signals along the spectrum and therefore must be used as a target for the correction of spectrophotometric. The selection of the wavelength (λ) was performed on a set of 50 samples corresponding to standards and faeces with known Cr content by variables of importance projection (VIP), applied using the parameters obtained by linear regression analysis of partial least squares (PLS), finding that the optimum λ for the analysis is 362 nm. With these results, an analysis protocol is proposed that optimizes the sensitivity for the quantification of the analyte in samples of bovine feces and foods with Cr2O3 content. The method validation was carried out through the evaluation of selectivity, precision, linearity, accuracy, stability and limits of detection and quantification. It was found that the method is selective for faeces and food samples with Cr2O3 content and that there is no interference due to the matrix or the digestion mixture. The TiO2 was evaluated as interference and it was determined that its presence in the samples does not interfere significantly (p> 0.05) with the recovery of Cr, so the scope of the method extends to samples with this marker. Linearity was evaluated by linear weighted regression between 3 and 25 mgCr / kg, finding an R 2 of 0.996 and typical error of 0.02 for the model. The LOD and the LOQ were calculated from the absorption values obtained for the digester Contenido XIII mixture, finding an LOD of 2.9 mgCr / kg and a LOQ of 3.6 mgCr / kg. The intermediate precision was evaluated in five non-consecutive days and two analysts in three concentration levels, finding an overall RSD of 3.6%, so the method is considered precise. The accuracy was evaluated as percentage of recovery of Cr in a reference material made from faeces samples from animals not dosed with Cr2O3 and enriched with 15mgCr / kgMS, finding a recovery of 98.99% ± 2.11%, so the method is accurate. To stablish the maximum sample storage period, color stability was evaluated by absorption readings of H0 samples enriched with 15 and 25mg / kg of Cr and stored for 180 days. It is found that there is no significant difference between the measurement made on day 1 and days 30, 60 and 180; but there is a tendency of increase in the last evaluation, so the maximum storage time is 60 days as suitable for the samples processed. It is concluded that the method is satisfactory for the quantification of Cr in faeces from animals used in digestibility assays with the external marker technique and that its scope extends to foods that contain it, as well as to samples of animals that have been dosed simultaneously with TiO2. Finally, the optimized and validated method for the estimation of fecal production was implemented in an intake experiment with Holstein cows grazing kikuyo and supplemented with two types of commercial concentrates. The results obtained by the implemented method were contrasted with a reference method, finding a critical difference of 0.03 mgCr /kg, so it was determined that there is no difference (p> 0.05) in the estimation of stool production and that the colorimetric method is appropriate for field trials. The forage intake rate was estimated using the internal markers FDNi, FDAi and MSi and the external one analyzed by both methodologies, finding that the PH values do not differ (p> 0.05) so the variation of the intake reports is not linked to the method of quantification of Cr, and therefore, the colorimetric method can be applied indistinctly of the internal markers for ruminant digestibility tests.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Zapata Ochoa, Julian and Gil Rodríguez, Jesús Humberto
Información adicional:Magister en Ciencias Agrarias
Palabras clave:Método colorimétrico, colorimetry, chromium dioxide, feces production, external marker, marcador externo,, Dióxido de cromo, Producción de heces)
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 63 Agricultura y tecnologías relacionadas / Agriculture
Unidad administrativa:Sede Medellín > Facultad de Ciencias Agropecuarias > Departamento de Producción Animal
Código ID:71278
Enviado por : Alexandra Torres Ospina
Enviado el día :20 Febrero 2019 20:01
Ultima modificación:20 Febrero 2019 20:01
Ultima modificación:20 Febrero 2019 20:01
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