New voltammetry-based technique for the determination of tebuthiuron in crystal and brown sugar samples

Abstract

Sugar is widely consumed worldwide and Brazil is the largest producer, consumer, and exporter of this product. To guarantee proper development and productivity of sugar cane crops, it is necessary to apply large quantities of agrochemicals, especially herbicides and pesticides. The herbicide tebuthiuron (TBH) prevents pre- and post-emergence of infesting weed in sugarcane cultures. Considering that it is important to ensure food safety for the population, this paper proposes a reliable method to analyse TBH in sugar matrixes (brown and crystal) using square wave voltammetry (SWV) and differential pulse voltammetry (DPV) at bare glassy carbon electrode and investigate the electrochemical behavior of this herbicide by cyclic voltammetry (CV). Our results suggest that TBH or the product of its reaction with a supporting electrolyte is oxidized through irreversible transfer of one electron between the analyte and the working electrode, at a potential close to +1.16 V vs. Ag |AgCl sat in 0.10 mol L-1 KOH as supporting electrolyte solution. Both DPV and SWV are satisfactory for the quantitative analysis of the analyte. DPV is more sensitive and selective, with detection limits of 0.902, 0.815 and 0.578 mg kg-1, and quantification limits of 0.009, 0.010 and 0.008 mg kg-1 in the absence of the matrix and in the presence of crystal and brown sugar matrix, respectively. Repeatability lay between 0.53 and 13.8%, precision ranged between 4.14 and 15.0%, and recovery remained between 84.2 and 113% in the case of DPV conducted in the absence of matrix and in the presence of the crystal sugar matrix, respectively.

Translated abstract

O açúcar é amplamente consumido em todo o mundo e o Brasil é o maior produtor, consumidor e exportador deste produto. Para garantir o bom desenvolvimento e produtividade das culturas de cana de açúcar, é necessário aplicar grandes quantidades de agrotóxicos, principalmente herbicidas e pesticidas. O herbicida tebuthiuron (TBH) impede a pré e pós-emergência das plantas daninhas infestantes nas culturas de cana de açúcar. Considerando que é importante para garantir a segurança alimentar da população, este trabalho propõe um método confiável para analisar TBH em matrizes de açúcar (mascavo e cristal), usando voltametria de onda quadrada (SWV) e voltametria de pulso diferencial (DPV) em eletrodo de carbono vítreo e investigar o comportamento eletroquímico do herbicida por voltametria cíclica (CV). Os nossos resultados sugerem que TBH ou o produto da sua reação com o eletrólito de suporte é oxidado através da transferência irreversível de um elétron entre o analito e eletrodo de trabalho, a um potencial de cerca de +1,16 V vs. Ag|AgCl sat em 0,10 mol L-1 KOH como solução de eletrólito de suporte. Tanto DPV quanto SWV são satisfatórios para a análise quantitativa do analito. DPV é mais sensível e seletiva, com limites de detecção de 0,902, 0,815 e 0,578 mg kg-1, e limite de quantificação de 0,009, 0,010 e 0,008 mg kg-1, na ausência da matriz, e na presença de matriz de açúcar cristal e mascavo, respectivamente. Reprodutibilidade situou-se entre 0,53 e 13,8%, a precisão variou entre 4,14 e 15,0%, e a recuperação manteve-se entre 84,2 e 113% para DPV conduzido na ausência e na presença da matriz de açúcar cristal, respectivamente.