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ANÁLISIS Y CONTROL DE CALIDAD DE LOS ALIMENTOS

SARA GONZÁLEZ GARCÍA

DIARIO DE MISIÓN DIGITAL

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RETO 1 MISIÓN ACC-SPE

¿QUÉ ES LA SPE?

La Extracción en Fase Sólida (SPE), se trata de una de las técnicas de preparación de muestra más empleadas tanto para muestras líquidas como sólidas en disolución. Se basa en extraer los compuestos de nuestro interés mediante su retención sobre un adsorbente sólido.Se realiza en cartuchos o columnas que contienen un material adsorbente (partículas esféricas o irregulares con un tamaño de partícula mayor). El tipo y cantidad de estos en los cartuchos es variable según las distintas necesidades analíticas. Sin embargo, existen otras opciones para llevar a cabo la técnica además de los cartuchos,como son los discos, puntas de pipeta o placas de 96 pocillos. Estas últimas son cada vez más utilizadas debido a que permiten una fácil automatización.La principal diferencia de los discos SPE con respecto a los cartuchos son sus dimensiones, lo que hace que permitan un flujo de trabajo mayor y por tanto la extracción sea más rápida.

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Carga de la muestra

Acondicionamiento

Pre-tratamiento de la muestra

ETAPAS

Dependiendo de diversos factores como la naturaleza de la muestra, del analito... en algunas ocasiones será necesario llevar acabo previamente una serie de etapas como por ejemplo, ajustes de pH, filtración...

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Se introduce la muestra en el cartucho con el adsorbente anteriormente acondicionado. Los analitos quedan retenidos.

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Evaporación o concentración

Elución de los analitos

Lavado

ETAPAS

Eliminacion de las impurezas retenidas en la etapa anterior, se utiliza un solvente débil para que el analito de interés no sea extraido.

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Se evapora el eluato que contiene el analito, concentrando el compuesto que se quiere analizar.

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Se utiliza un solvente que anule las interacciones entre el adsorbente y el analito. Es importante conseguir que el volumen de elución sea lo menor posible para garantizar una buena concentración de analito.

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1.SOLVENTE

sustancia que puede disolver otras moléculas y compuestos, a los que se les conoce como solutos.

5.ADSORBENTE

4.ELUCIÓN

3.ANALITO

2.ELUATO

sustancias que migran a través del lecho de la fase estacionaria (impulsadas por la fase móvil) dentro de un sistema de separación cromatográfico.

sustancia, la cual puede ser un ion, un elemento, o incluso un compuesto determinado, que posee un interés en nuestra muestra, pues es la parte que deseamos analizar.

GLOSARIO

proceso de extraer un material de otro lavando con un solvente.

sustancia que adsorbe (atrae y retiene partículas de otro cuerpo).

  • Majors, R. E. (2013). Sample preparation fundamentals for chromatography. Agilent Technologies, Mississauga, Canada.
  • Valls Puig, Jaime. (2004). Extracción en fase sólida (SPE) para tratamiento de muestras de alimentos para análisis por cromatografía.. 10.13140/RG.2.2.16345.52325.
  • http://www.cromlab.es/efs_principal.htm

BIBLIOGRAFÍA

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Reto 2Misión ACC-SPE

R. Mateos, S. Vera, A.M. Díez-Pascual, M.P. San Andres, Graphene solid phase extraction (SPE) of synthetic antioxidants in complex food matrices, J. Food Compos. Anal. 62 (2017) 223–230.

Extracción en fase sólida de grafeno (SPE) de antioxidantes sintéticos en matrices de alimentos complejos

Antioxidantes naturales más utilizados: ácido ascórbico y sus derivados, los tocoferoles, las lecitinas o las sales de ácido láctico, maleico y tartárico.Antioxidantes sintéticos más comunes: BHA (varios estudios demuestran su toxicidad), BHT (similar al BHA ; carcinogenicidad y efectos perjudiciales para la salud), galato de propilo , etoxiquina (no autorizado en productos alimenticios, sin embargo existe un riesgo debido a su exceso en tejidos animales ingeridos).

INTRODUCCIÓN

ANTIOXIDANTES: subgrupo de conservantes, esenciales para prolongar la vida útil de los alimentos. Forman un grupo de compuestos que pueden inhibir la oxidación lipídica dependiente del oxígeno. La extracción en fase sólida (SPE) es la técnica de extracción más utilizada para el tratamiento de muestras debido a varias ventajas: - Gran número de sorbentes disponibles comercialmente. - Bajo consumo de disolventes. - Rápida y respetuosa con el medio ambiente. - Alto factor de preconcentración utilizando solo unos pocos ml de disolvente orgánico. Sin embargo, los estudios sobre la extracción de alimentos por parte de SPE son muy escasos. El grafeno tiene mucho interés debido a su increíbles propiedades electrónicas, térmicas y mecánicas, por lo que puede convertirse en un sorbente de alto rendimiento para SPE. OBJETIVO: evaluar, por primera vez, la eficacia del grafeno como absorbente para la extracción de antioxidantes sintéticos, PG y BHA, a partir de matrices complejas de muestras de alimentos.

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La determinación de antioxidantes sintéticos en muestras de alimentos requiere un paso de tratamiento antes del análisis de la muestra para eliminar posibles interferencias, aislar analitos en un medio adecuado, limpiar la matriz de la muestra y preconcentrar los antioxidantes.

Se realizaron 4 análisis a cada muestra

Espaguettis carbonara precocidos Caldo de verduras sin antioxidantes

MUESTRAS

MATERIALES Y METODOS

1. Optimización de fase móvil RP-HPLCPara la optimización de la fase móvil, se probaron diferentes proporciones de ACN/H3PO4 1% (v/v) para obtener la mejor resolución en el tiempo de análisis más corto.Las concentraciones de antioxidantes oscilaron entre 0,08 y 15 mg L−1 para determinar la sensibilidad, el rango lineal, el límite de detección (LOD), el límite de cuantificación (LOQ), la reproducibilidad y la repetibilidad.2. Preparación de cartuchos de extracción de grafeno Los cartuchos de grafeno SPE se prepararon a partir de cartuchos comerciales , rellenando los cartuchos con una masa del nanomaterial de carbono:- Se acondicionaron con 5 ml del eluente y 5 ml de agua. - Las soluciones de una mezcla de antioxidantes se pasaron lentamente y los cartuchos se limpiaron con 2 ml de agua para eliminar los componentes de la matriz. - El eluente se pasó a través del cartucho y se inyectó 20 μL del eluado en el sistema cromatográfico. - El cartucho se limpió con 10 ml de metanol y se acondicionó de nuevo para la siguiente extracción.

PROCEDIMIENTO

*Factores que afectan al rendimiento de la extracciónSe investigó el efecto de varios factores en el rendimiento de la extracción:A partir de 25 ml de una muestra que contenía PG y BHA, se eligieron dos disolventes ACN y MeOH como eluentes, y se probaron tres volúmenes de elución (5, 10 y 25 ml), dos cantidades de grafeno (5 y 10 mg) y tres volúmenes de muestra (25, 50 y 100 ml). También se estudiaron a disferentes concentraciones de antioxidantes.El rendimiento de extracción obtenido en condiciones óptimas con el cartucho grafeno se comparó con cartuchos SPE comerciales, sílice, C18 y HLB polimérico.3. Preparación de la muestra- Pesar 2 g de la muestra de espagueti carbonara precocida.- Diluir en 100 ml de agua y ultrasonizar para su homogeneización.- Centrifugar durante 15 minutos y añadir 10 ml de TCA al sobrenadante, despúes mantener en la nevera durante 30 minutos. - Centrifugar la muestra para eliminar las proteínas y pasar 50 ml del sobrenadante a través de los cartuchos G y HLB en las mismas condiciones. - Eluir los antioxidantes con 10 ml de ACN e inyectar 20 μL del eluido en el sistema cromatográfico para cuantificar los antioxidantes. - 1 g del cubo de caldo de verduras se picó con dos cantidades diferentes de cada estándar antioxidante. - La muestra se disolvió en 100 ml de agua caliente, se realizó por ultrasonido durante 10 minutos y se centrió durante 15 minutos. - Se filtró con papel y se pasaron 50 ml a través del cartucho G. Los antioxidantes se eluyeron con 10 ml de ACN y se inyectaron 20 μL del eluado en el sistema HPLC.

PROCEDIMIENTO

- ESPAGUETIS CARBONARA PRECOCIDO Y CALDO DE VERDURAS SIN ANTIOXIDANTES.Según la etiqueta de los espaguetis, estos contenían antioxidantes y su cantidad se determinó después de la extracción de las proteínas, la centrifugación, el paso a través del cartucho SPE de grafeno y la inyección del eluado en el sistema cromatográfico. A su vez, se utilizó otro cartucho HLB para comparar ambos resultados.Si se observan los cromatogramas obtenidos después de pasar las muestras de alimentos a través de los cartuchos sin (líneas sólidas) y con la adición de estándares antioxidantes (líneas discontinuas). (a) y (b) corresponden a la matriz de carbonara de spaguetti después de la extracción con el cartucho G (a) y HLB (b), respectivamente; (c) corresponde a los caldos de verduras que utiliza G como fase sólida.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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Se puede concluir que el eluado del cartucho de grafeno es significativamente más limpio que el polimérico. Sin embargo al filtrar la mezcla, se detecta una disminución drástica en la altura de los picos, por lo que el paso de filtración es muy importante en el análisis preciso de la muestra. El cartucho de grafeno proporciona un extracto limpio que se puede inyectar directamente en el sistema cromatográfico. El cromatograma obtenido muestra claramente los picos de los antioxidantes, aunque la concentración encontrada está por debajo de la LOQ del método. Por lo tanto, el cartucho SPE de grafeno es adecuado para el análisis de este tipo de muestra. En los espaguetis carbonara, los LOD para PG y BHA, y los LOQ están muy por debajo de los límites legales. La concentración de los antioxidantes en los espaguetis carbonara está muy por debajo de la LOQ del método y del límite legal de antioxidantes permitidos en la mayoría de los países del mundo.La muestra del caldo de verduras está libre de antioxidantes sintéticos, aunque contiene antioxidantes naturales (extracto de romero) que son menos efectivos y menos peligrosos que el PG y el BHA. Los antioxidantes se añadieron a los caldos de verduras en dos cantidades diferentes, una en el límite legal y la otra por debajo de este límite.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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Por primera vez, el grafeno se ha utilizado como sorbente para la extracción en fase sólida de antioxidantes fenólicos sintéticos como PG y BHA. La optimización de los diferentes parámetros que influyen en el proceso de extracción permitió obtener altos rendimientos de extracción: muy cerca del 100 % para BHA y alrededor del 80 % para PG. El cartucho G se puede usar al menos 20 veces sin perder su capacidad de absorción. El método SPE-RP-HPLC desarrollado es adecuado para la cuantificación de PG y BHA en matrices complejas de muestras de alimentos mediante la inyección directa del extracto en el sistema cromatográfico. En general, los resultados sugieren que el grafeno, puede considerarse como un material muy adecuado para el proceso de extracción de antioxidantes fenólicos sintéticos.

CONCLUSIONES

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