Determinación de residuos químicos para control de la seguridad alimentaria en procesos de producción agropecuarios

Dentro de los conceptos actuales de calidad en alimentos, uno de los parámetros a controlar es la presencia de residuos químicos en los alimentos. El control de los residuos químicos provenientes de la práctica zootécnica y agronómica, como así también el aseguramiento de la calidad microbiológica son los aspectos más importantes para garantizar la inocuidad de los alimentos, lo cual, junto con su valor nutricional, constituyen los componentes que definen la calidad de los productos alimenticios en la actualidad. Existe una demanda creciente por garantizar la inocuidad de los alimentos con el propósito de proteger la salud de los consumidores y facilitar el comercio internacional. La continua actualización que sufren las regulaciones en inocuidad alimentaria requiere un constante desarrollo de metodologías analíticas que permitan detectar y cuantificar trazas de las sustancias incluidas en las mismas. En el primer capítulo de la presente tesis se desarrolló y optimizó un método de cromatografía liquida de alta eficiencia con detección de arreglo de diodos para seis ftalatos y además se estudió la presencia de estos compuestos en muestras de dos tipos de vino, blanco y tinto. Los ftalatos son compuestos orgánicos ampliamente usados en la industria como aditivos plastificantes para polímeros de los más diversos usos como PVC, PVA, PU, elastómeros, revestimientos, adhesivos, etc. Por otro lado, estos analitos han sido reconocidos como peligrosos para la salud debido a su característica de disruptores endócrinos, principalmente tóxicos para los sistemas reproductores femenino y masculino. Se ha verificado la contaminación con ftalatos en productos alimenticios como resultado del contacto entre el alimento y los materiales plásticos usados en el empaque, transporte o durante el proceso de producción. La migración de estos compuestos hacia el alimento depende del contenido lipídico de la matriz alimentaria, la acidez y/o alcalinidad, el contenido de alcohol, la temperatura y el tiempo de contacto. Aplicando una metodología de superficie de respuesta se logró desarrollar un método cromatográfico para la determinación de seis ftalatos, BBP, DBP, DEHP, DNOP, DiNP y DiDP. El método optimizado presentó resoluciones entre los picos cromatográficos superiores a 1.3 en un tiempo total de análisis de 8 min. Además, demostró linealidad para cada compuesto analizado con R2 iguales a 0.99 y p-value de modelo <0.05, sus LOD y LOQ fueron inferiores a 2.32 y 7.02 µg/mL, respectivamente. Los términos de RSD para la repetibilidad (intra-día) estuvieron por debajo de 7.7%, mientras que los RSD para la precisión intermedia (inter-día) no superaron 14.1%, para los niveles de concentración ensayados. Por otro lado, se estudió la extracción de ftalatos desde dos tipos de vino, blanco y tinto. De forma preliminar se evaluaron tres metodologías QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged and safe) de literatura sobre ambos vinos. Cada método se adaptó para reducir al máximo el consumo de solventes y sales en su etapa de extracción. Los resultados de %Recuperación (%Rec.) alcanzados entre los tres métodos rondaron en 70% para cada ftalato. Para lograr un incremento en los valores de %Rec. se optimizó un método µ-QuEChERS sobre vino tinto. Como primer paso se determinó mediante un diseño Full Factorial los factores más influyentes en la etapa de clean-up. De este modo, el próximo paso fue la optimización mediante un diseño central compuesto y metodología de superficie de respuesta con un posterior análisis mediante la función deseabilidad. El método µ-QuEChERS optimizado se validó sobre ambos tipos de vinos a dos niveles de concentración (25 y 50 µg/mL) en tres días distintos. Los términos de RSD para la repetibilidad (intra-día) fueron inferiores a 4.6%. Mientras que los valores de RSD para la precisión intermedia (inter-día) no sobrepasaron el 7% para cada ftalato en ambas concentraciones y tipos de matriz. En cuanto los %Rec., variaron entre 76 y 106 para todos los ftalatos sobre ambos tipos de vino. Estos datos demuestran que el método optimizado en este trabajo fue superior en %Rec. a los métodos preliminares ensayados y que es un método sencillo con excelentes resultados para ser aplicado sobre ambos tipos de vinos. En el segundo capítulo se analizó la presencia de medicamentos veterinarios, denominados anticoccidianos, en hígado de pollo. Los anticoccidianos son compuestos utilizados para el tratamiento y la prevención de la enfermedad coccidiosis que afecta a las aves de corral. Los mismos pueden persistir en los tejidos de los animales luego del sacrificio y por lo tanto ingresar al organismo del consumidor. Por lo tanto, es necesario el desarrollo de una técnica extractiva y analítica que sea rápida, segura, de bajo costo, alternativa a las ya presentes en otros trabajos donde el empleo de grandes cantidades de solventes y reactivos conlleva a la generación de altos volúmenes de residuo. De esta manera, se desarrolló un método de cromatografía liquida de alta eficiencia con detección por arreglo de diodos y fluorescencia junto con un método de extracción µ-QuEChERS para la determinación simultánea de cuatro anticoccidianos comúnmente utilizados. El método cromatográfico demostró linealidad para cada compuesto analizado con R2 iguales a 0.99 y p-value de modelo <0.05. Además, los LOD y LOQ de los analitos fueron inferiores a 0.046 y 0.139 µg/mL, respectivamente, siendo menores al límite máximo de residuos(LMR) de los analitos estudiados en hígado de pollo. El método µ-QuEChERS se optimizó utilizando un diseño de experimentos que incluyó una etapa de screening con un diseño Placket-Burman para obtener los factores más significativos, seguida de una etapa de optimización donde se utilizó el análisis de la metodología de superficie de respuesta seguido del cálculo de la función de deseabilidad para la obtención del método óptimo. El procedimiento de extracción una vez optimizado fue modificado en varios de sus pasos para mejorar la extracción de dos analitos que presentaron dificultades para ser extraídos. De esta manera, el método µ-QuEChERS se validó para todos los anticoccidianos a tres niveles de fortificación acorde a sus LMR internacionales, alcanzando valores de %Rec. >75%, con RSD de repetibilidad y de precisión intermedia inferiores a 10.4% y 12.6% respectivamente. Además, el método de extracción se evaluó con la Eco-Scale obteniendo un valor de 84, resultando en un análisis amigable con el medioambiente. El hecho de que los anticoccidianos puedan ser extraídos por una técnica sencilla, de bajo costo y amigable con el medio ambiente con un posterior análisis en simultáneo por HPLC en una sola corrida, demuestra que este método es adecuado para ser aplicado en la rutina de análisis de muestras de hígado de aves de corral. En el tercer y último capítulo se optimizó la efectividad de un método sólido-líquido para la extracción de compuestos antioxidantes desde cáscaras del grano de cacao (CGC). Las CGC son uno de los residuos inevitables en la fabricación de chocolate, y su vez son un subproducto rico en proteínas, fibra dietética y valiosos compuestos bioactivos, como los polifenoles. Los compuestos polifenolicos tienen características benéficas para la salud gracias a su actividad antioxidante, se ha corroborado que ayudan a regular y proteger contra enfermedades agudas y crónicas como el cáncer, la obesidad, así como las enfermedades neurodegenerativas y la diabetes tipo 2. Para el estudio del método de extracción se utilizaron cuatro CGC provenientes de diferentes países de América (México, Perú, Venezuela y Colombia). Para la optimización del método de extracción se desarrolló un screening factorial fraccionado seguido de una optimización aplicando la metodología de superficie de respuesta con un posterior análisis a través de la función deseabilidad. El método resultante presentó un buen rendimiento de contenido total de polifenoles (total polyphenol content, TPC) entre 2.94 y 3.17 mg GA eq. g-1 ms para todas las CGC estudiadas. Para evaluar la efectividad de extracción del método se lo aplicó sobre dos nuevas muestras de CGC, una proveniente de otra zona de Colombia y otra de Ghana. Así, las extractos obtenidos sobre estas nuevas muestras presentaron resultados similares a las CGC para las cuales el método fue desarrollado. Además, todos los extractos se analizaron por su contenido total de flavanoles (total flavanol content, TFC) reportando valores de 3.8 a 4.8 mg eq. epicatequina g -1 ms. A su vez, los polifenoles se detectaron y cuantificaron en cada una de las CGC mediante HPLC-DAD-FLD y HPLC-UV-MS. Las concentraciones encontradas resultaron comparables a las obtenidas por otros autores que utilizaron la misma matriz en sus estudios. Por otro lado, la extracción optimizada presentó características de un método amigable con el medioambiente con una notable reducción de los residuos generados como se demuestra en su valor de 90 según la Eco-Scale.