Técnicas de microextracción acopladas a cromatografía de gases-espectometría de masas para el análisis de alimentos

Resumen

La preparación de la muestra es una etapa tediosa y que consume mucho tiempo en Química Analítica. El objetivo de esta etapa es transferir al analito en una forma en la que se encuentre pre-purificado, concentrado y compatible con el sistema analítico. Se han realizado esfuerzos sustanciales en las dos décadas pasadas para adaptar los métodos de preparación de muestra existentes y desarrollar nuevos dispositivos para ahorrar tiempo, esfuerzo y materiales. La miniaturización es el factor clave en el desarrollo de estos objetivos. Esta nueva dirección en la cuestión de la reducción del impacto de la actividad química sobre el ambiente se conoce como química verde, de aquí que surjan técnicas modernas de preparación de la muestra, que ofrecen la posibilidad de automatización, son técnicas limpias y selectivas, tienen mayor rapidez y eficacia e, idealmente, son baratas, sencillas y sin disolventes tóxicos. El desarrollo de la Microextracción en Fase Sólida (SPME) inició básicamente el interés por las técnicas de microextracción en Química Analítica. Con la técnica SPME, los analitos de polaridad baja o media son extraídos de muestras acuosas o gaseosas en una fibra sólida polimérica. Igualmente una alternativa a la preparación de muestra con disolventes minimizados complementaria a SPME es la Microextracción en Fase Líquida (LPME), que utiliza sólo una pequeña cantidad de disolvente (en el rango de pocos microlitros) para concentrar los analitos de muestras acuosas. En esta Tesis Doctoral se consideraron algunas técnicas miniaturizadas de preparación de la muestra, fundamentalmente SPME y LPME junto al desarrollo y puesta a punto de la hifenación de los métodos analíticos de GC y MS. Se discute la aplicabilidad de cada técnica en análisis de alimentos, particularmente para la determinación de trazas de contaminantes orgánicos o compuestos naturales presentes en los alimentos. Se incluye también el estudio de los procesos de derivatización para facilitar la extracción y detección de los analitos. En la primera parte se hace un estudio detallado de los fundamentos teóricos y los modos de extracción en SPME y se optimizan diversos procedimiento utilizando la hifenación SPME-GC-MS para la determinación de seis fungicidas del grupo de los oxazoles en diferentes bebidas de malta con inmersión directa. Se recoge el desarrollo de un método por inmersión directa para la determinación de siete fungicidas estrobilurinas en diferentes tipos de alimentos infantiles y su validación utilizando la normativa europea 2002/657/EC. Se aborda el análisis de los contenidos de varios polifenoles en vinos y uvas con inmersión directa y derivatización en el espacio de cabeza con bis(trimetilsilil)trifluoroacetamida (BSTFA). Por último se estudia un tema de actualidad que es la migración de bisfenoles procedentes de alimentos enlatados y la determinación de bisfenol A, bisfenol S y bifenol en los mismos. Se lleva a cabo un estudio comparativo de dos métodos basados en derivatización con inmersión directa y usando anhídrido acético y BSTFA. Se validan ambos métodos siguiendo la normativa europea 2002/657/EC. En la segunda parte se hace una revisión bibliográfica y una descripción de las diferentes técnicas de LPME. Se propone una comparación de dos técnicas LPME utilizando la hifenación GC-MS, la Microextracción con Gota Simple (SDME) y la Microextracción-Emulsificación Asistida con Ultrasonidos (USAEME) para la separación y determinación conjunta de los niveles residuales de seis fungicidas oxazoles y siete fungicidas estrobilurinas en zumos y frutas. También se validan ambos métodos siguiendo la normativa europea. Se aborda el acoplamiento de GC-MS con la técnica de Microextracción en Gota Directamente Suspendida (DSDME) para el análisis de polifenoles, incluyendo flavonoles, flavonoides y estilbenoides, en diferentes muestras de infusiones de té, bebidas funcionales isotónicas, zumos de frutas y frutas frescas. En este caso, se utiliza derivatización en el puerto de inyección con BSTFA. Finalmente, se recoge la separación y determinación de nueve nitrosaminas volátiles, en diferentes alimentos cárnicos mediante el tratamiento de las muestras por Extracción asistida con Microondas (MAE) y la hifenación de DLLME con GC-MS. En todos los estudios se optimizan cuidadosamente las separaciones cromatográficas, la variación de los factores de retención de los analitos con la temperatura y selección del programa de horno óptimo, el empleo de la técnica de elución por gradiente de temperatura para conseguir separar todos los compuestos en un tiempo de análisis adecuado y con buena resolución y se evalúa la calibración y repetibilidad de los métodos. A continuación, se aplican los procedimientos desarrollados al análisis de diferentes tipos de alimentos, prestando especial atención a la identificación de los compuestos eluídos y, por último, se validan los métodos desarrollados utilizando estudios de recuperación. Los procedimientos desarrollados se han aplicado al análisis de los niveles presentes en diferentes tipos de alimentos. los procedimientos puestos a punto en esta Memoria permitirán realizar el control de nutrientes esenciales y residuos tóxicos de diferentes sustancias en una gran variedad de alimentos utilizando GC como técnica de separación, la detección mediante MS y sistemas de pretratamiento de la muestra miniaturizados y libres de disolventes basados en SPME y LPME.