Application of Factorial Design to Optimize Cloud Point Extraction on the Determination of Metals in Eye Makeup

O planejamento de experimentos é uma ferramenta quimiométrica importante para uma otimização sistemática, permitindo estudar todas as variáveis simultaneamente, reduzindo o número de ensaios, o tempo, reagentes e a geração de resíduos. Neste trabalho, o principal objetivo foi empregar o planejamento de experimentos 22 com pontos centrais e axiais para a otimização da extração em ponto de nuvem para a determinação de cádmio, níquel, chumbo e cobalto por espectrometria de absorção atômica por chama. As variáveis estudadas neste planejamento foram a quantidade de complexante (pirrolidina ditiocarbamato de amônio - APDC) e do surfactante (Triton X-100). Avaliando os modelos matemáticos desenvolvidos a partir dos resultados do planejamento experimental, notou-se que para níquel e cobalto, estas variáveis não se mostraram significativas para o aumento da absorbância. Já para o aumento do sinal do cádmio é necessário diminuir a quantidade de complexante e, para o chumbo, deve-se aumentar a quantidade de complexante e surfactante. Após a otimização, a extração em ponto de nuvem foi aplicada em amostras de maquiagem de olho que apresentaram concentrações destes metais entre 4,96 a 14,03.101 mg.kg-1. Estes valores estão de acordo com os limites da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) que estabelece limites de 20 mg.kg-1 a 100 mg.kg-1 respectivamente para chumbo e outros metais em corantes orgânicos artificiais empregados em cosméticos. Apesar das amostras estudadas apresentarem faixa de concentração que dispensaria a etapa de pré-concentração para a espectrometria de absorção atômica, a extração em ponto de nuvem se mostrou eficiente e recomendável nos casos em que estes metais se encontrem em níveis de traços. DOI: 10.5935/1984-6835.20150075Experimental design is an important chemometric tool for systemic optimization, allowing the study of a number of variables concomitantly, thus reducing the number of tests, time and reagents that are used in addition to reduce the amount of generated residues. In the present work the main objective was to use a factorial design 22 with central and axial points for optimization of cloud point extraction in order to determine cadmium, nickel, lead and cobalt by flame atomic absorption spectrometry. Variables that were studied in this factorial design were the amount of complexing agent, ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (APDC) and the amount of surfactant (Triton X-100). Analysis of the math models that were developed from the design experiments demonstrated that in the case of nickel and cobalt these variables did not contributed significantly to increase absorbance readings. On the other hand, in the determination of cadmium the results have shown that it is necessary to reduce the amount of complexing agent, and for lead, it was shown to be necessary to increase both the amounts of complexing agent and surfactant. After optimization, the cloud point extraction was carried out using eye makeup samples, which presented concentrations for nickel and lead within 4.96 and 14.03 x 101 mg.kg-1. These values are within the allowed range of the Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), which establishes the limits of 20 mg.kg-1 and 100 mg.kg-1 respectively for lead and other metals in artificial organic dyes for cosmetics. Although the samples studied here have shown to be in a concentration range that would exempt them from a pre-concentration step, considering the analysis by atomic absorption spectrometry, the use of cloud point extraction has shown to be effective and also recommended in cases in which the analyzed metals are present in trace amounts. DOI: 10.5935/1984-6835.2015007