Detección del pesticida óxido de etileno como respuesta a alertas internacionales de inocuidad alimentaria

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Chantada, Ana1; Maseda, Juan Pablo1; Pietronave, Jonatan1; Cabrera, Josefina1; Ruarte, Silvana1; Lopez, Mónica1

1Instituto Nacional de Alimentos – Administración Nacional de Medicamentos,

Alimentos y Tecnología Médica. Buenos Aires, Argentina

Resumen

El óxido de etileno (OE) es un pesticida que se encuentra prohibido en numerosos países por presentar efectos tóxicos para la salud. Durante el año 2021 se emitieron  alertas en la Unión Europea a través del sistema RASFF (EU Rapid Alert System for Food and Feed) por la presencia de residuos de OE en alimentos. Con el fin de dar respuesta a una alerta en la que presuntamente se encontraban involucrados helados elaborados en Argentina, se realizó el desarrollo de una metodología analítica para la determinación de OE por cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas en tándem (GC/MS-MS). La determinación por GC/MS-MS de OE se basó en la transformación química del analito de interés al metabolito 2-cloroetanol (2-CE), ya que OE es un compuesto volátil que reacciona rápidamente en condiciones ambientales. La metodología incluyó la disolución de 2,0 g de muestra en agua bidestilada, ácido sulfúrico (0,05 M) y solución saturada de cloruro de sodio, la que se llevó a un baño térmico con agitación a 50°C durante dos horas. Se realizó la extracción utilizando acetonitrilo como solvente con las sales extractivas del método original QuEChERS. El clean-up de la muestra se realizó con los adsorbentes de QuEChERS método universal. Posteriormente, se llevó a sequedad con corriente de nitrógeno y se resuspendió con acetonitrilo para ser analizado por GC/MS-MS. Se prepararon soluciones stock con estándares de OE y 2-CE, con ellas se optimizaron los parámetros del cromatógrafo gaseoso y del detector de masas para obtener una separación adecuada y las transiciones más abundantes de cada compuesto. La cuantificación de OE resulta de la suma de OE y 2-CE, expresado como OE. Se tomó como referencia la legislación de la Unión Europea sobre este pesticida, que establece un límite máximo de 0,05 mg/kg para productos elaborados y de 0,1 mg/kg para aditivos o ingredientes. La metodología desarrollada resultó adecuada para confirmar la presencia o ausencia OE en helados, con un límite de detección de 0,05 mg/kg (expresado como la suma de OE y 2-CE). La totalidad de los lotes de alimentos sospechosos de contaminación con OE fueron intervenidos por la autoridad sanitaria y posteriormente liberados luego de confirmar la ausencia del contaminante. El desarrollo analítico permitió implementar una metodología confiable para responder a la gestión del incidente internacional notificado.

Palabras clave: Inocuidad, Incidente Internacional, Pesticida, Cromatografía

Introducción

El óxido de etileno (OE) es un principio activo contra una amplia variedad de plagas y

microorganismos, que se encuentra prohibido en numerosos países por presentar efectos

tóxicos para la salud, como mutagénesis y carcinogénesis. Residuos de este pesticida

fueron encontrados en diversos alimentos durante el año 2021 en la Unión Europea. En

este marco, se emitieron alertas a través del sistema RASFF (EU Rapid Alert System for

Food and Feed) para retirar del mercado europeo los productos involucrados. Entre los

alimentos alcanzados por las alertas RASFF 2021.2966 y 2021.3882 se encontraban

helados industriales elaborados con goma garrofín (E410) contaminada con OE. Este

aditivo, proveniente de la planta de algarrobo, es utilizado en la elaboración de helados

por su función emulsionante y estabilizante. En la Argentina se encontraron alimentos

elaborados con materias primas presuntamente involucradas en el incidente notificado

por la Unión Europea y, por ello, sospechosos de contaminación con OE.

            El objetivo del presente trabajo fue desarrollar una metodología analítica para la determinación de OE en helados mediante cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas en tándem (GC-MS/MS), realizando previamente una extracción del analito para separarlo de la matriz alimentaria. Esta metodología permitiría al Laboratorio Nacional de Referencia del Instituto Nacional de Alimentos realizar un análisis dirigido a los alimentos involucrados en el incidente.

            El OE es un compuesto volátil, cuya temperatura de ebullición es 10,4ºC. En condiciones ambientales reacciona rápidamente formando 2-cloroetanol (2-CE), un metabolito más estable con una temperatura de ebullición de 129ºC. La metodología desarrollada en este trabajo se basó en la transformación del analito de interés al metabolito 2-CE, con el objetivo de aumentar su estabilidad y facilitar su extracción de la matriz para la posterior detección por cromatografía gaseosa acoplada a un detector de masas en tándem.

Materiales y métodos

Materiales

Se utilizaron soluciones estándar de OE (CAS nº 75-21-8) y 2-CE (CAS nº 107-07-3) con concentración de 2 mg/ml marca Sigma Aldrich en ambos casos. Las sales extractivas utilizadas fueron del método original QuEChERS (por sus siglas en inglés rápido, fácil, económico, efectivo, robusto y seguro) con composición 4g MgSO4, 1g NaCl y sales dispersivas del método universal QuEChERS cuya composición era 400 mg PSA, 400 mg C18, 60 mg GCB, 1200 mg MgSO4, ambas sales de marca Agilent Technologies. Con respecto al ácido sulfúrico, se utilizó una solución 0,1 N marca Anedra. El acetonitrilo utilizado fue de calidad HPLC marca Supelco.

Equipamiento

El equipo utilizado fue un cromatógrafo gaseoso con ionización electrónica y detector de masas de triple cuadrupolo marca Agilent Technologies modelo 7890A y modelo 7000B respectivamente. El evaporador de nitrógeno utilizado fue marca Techne modelo

DB200/3. El baño termostático, marca Memmert.

Metodología

La metodología incluyó la disolución de 2,0 g de muestra en agua bidestilada, ácido

sulfúrico (0,05 M) y solución saturada de cloruro de sodio. Esta preparación se llevó a un baño térmico con agitación a 50°C durante dos horas. Se realizó una etapa de extracción del analito utilizando acetonitrilo como diluyente y sales del método original QuEChERS. El clean-up de la muestra se realizó con el método universal QuEChERS. Posteriormente, se concentraron 4 ml del extracto con corriente de nitrógeno y una temperatura de 50°C hasta sequedad para luego ser reconstituido con 0,5 ml de acetonitrilo y analizado por GC/MS-MS. El equipo utilizado fue un cromatógrafo gaseoso con ionización electrónica y detector de masas de triple cuadrupolo. Se utilizaron dos columnas cromatográficas de 15 m x 250 μm x 0,25 μm, con un flujo de 1,2 y 1,4 ml/min, una rampa de temperatura de 40ºC por 6 minutos; 50 ºC/min hasta 150ºC; 120ºC/min hasta 280ºC. El tiempo de análisis fue de 10.28 minutos y se utilizó un volumen de inyección de 1 μl. La temperatura de la fuente de iones fue de 280ºC con una energía de colisión de 5 V. Las transiciones utilizadas para 2-CE fueron 80-31 m/z, 80-43 m/z y 82-31 m/z mientras que para OE se utilizaron las transiciones 44-29 m/z y 44-15 m/z. Para la cuantificación de 2-CE se utilizó la transición con mayor abundancia (80-43 m/z), mientras que las de menor abundancia se utilizaron cualitativamente.

Método de cuantificación

La cuantificación de OE resulta de la suma de OE y 2-CE, expresado como OE. Debido a que la metodología desarrollada plantea la transformación de OE a 2-CE, se debe utilizar una transformación matemática para expresar el resultado obtenido en función de la concentración de OE según la siguiente ecuación.

siendo, w2-CE la concentración en mg/kg de 2-CE; wOE la concentración en mg/kg de OE; M2-CE la masa molecular de 2-CE (80,52 g/mol) y MOE la masa molecular de OE (44,05 g/mol).

Resultados y discusión

Los productos incluidos en el análisis dirigido llevado a cabo por el Laboratorio Nacional de Referencia del Instituto Nacional de Alimentos fueron helados industriales elaborados con materia prima presuntamente contaminada con OE, los cuales serían comercializados en la Argentina. La autoridad sanitaria nacional intervino reteniendo los productos involucrados hasta confirmar la presencia o ausencia del contaminante. Se determinó un límite de detección establecido experimentalmente de 0,05 mg/kg de OE. El límite máximo de residuos (LMR) propuesto por la Unión Europea es de 0,05 mg/kg para productos elaborados y 0,1 mg/kg para el ingrediente[1]. Utilizando la ecuación

mencionada anteriormente, se corresponde con una concentración de 2-CE de 0,09 mg/kg y 0,2 mg/kg respectivamente. Se observan los cromatogramas obtenidos para una matriz de helado adicionada con OE en la concentración determinada en forma experimental como límite de detección (0,05 mg/kg) en la Figura 1 y el cromatograma de una muestra analizada en la Figura 2, donde se evidencia la ausencia del contaminante, ya que el mismo se encuentra por debajo del límite de detección. La totalidad de los lotes de helado analizados fueron liberados por la autoridad sanitaria luego de confirmar la ausencia de OE utilizando la metodología analítica propuesta en este trabajo.

Por ser un compuesto volátil y de bajo punto de ebullición, la detección de OE presenta

dificultades a nivel analítico. La transformación química de OE a 2-CE presenta como

limitación la imposibilidad de diferenciar la cantidad de OE presente inicialmente en el

alimento de la cantidad de 2-CE endógena. Sin embargo, con esta estrategia se busca

superar la dificultad que presenta la estructura química del analito para permitir su

detección. Debido a la labilidad del OE en condiciones ambientales, se espera que el

mismo se encuentre en los alimentos mayoritariamente en forma de su metabolito, 2-

CE[2], por ser estable en estas condiciones. Con respecto a la legislación existente para este pesticida, a nivel nacional no se evidencian límites máximos de residuos en alimentos. En cuanto a la legislación internacional, la Unión Europea lo prohíbe en su territorio, pero acepta ciertos límites para alimentos o ingredientes importados. El LMR propuesto por la Unión Europea es de 0,05 mg/kg para productos elaborados y 0,1 mg/kg para el ingrediente, se considera como la suma de OE y 2-CE, expresado como OE. Mientras tanto, países como Estados Unidos, India y China permiten el uso de OE como pesticida. Además, cabe aclarar que, aunque se conoce el efecto tóxico del OE, no hay estudios concluyentes sobre los efectos nocivos del 2-CE[3]. Este hecho demuestra que se requieren más estudios para establecer el riesgo de hallar 2-CE en los alimentos a nivel de trazas como contaminante.

Conclusiones

La relevancia de este trabajo radica en la implementación de técnicas analíticas novedosas como forma de respuesta a un incidente internacional donde se ve involucrada la salud de los consumidores, teniendo como objetivo velar por la inocuidad alimentaria. La presencia de residuos de pesticidas en alimentos resulta un desafío a nivel global, ya que es un área en constante actualización donde se discuten y se reúnen nuevas evidencias sobre los efectos a corto y largo plazo sobre la salud de los consumidores. En conclusión, el desarrollo de la metodología resultó adecuado para confirmar la presencia o ausencia de OE en helados, con un límite de detección de 0,05 mg/kg de OE (expresado como la suma de OE y 2-CE). Este desarrollo analítico permitió implementar una metodología confiable para dar una respuesta veloz y acertada a la gestión del incidente internacional notificado. Además, el método desarrollado puede ser aplicado en futuros incidentes que involucren el pesticida OE, así como también realizar un monitoreo de alimentos nacionales e importados, con el objetivo de establecer un estado de situación sobre el uso de este pesticida en el país. Por último, el método analítico desarrollado por el laboratorio también es aplicable al análisis en otras matrices susceptibles a este tipo de contaminación, como sésamo, frutos secos, hierbas o especias, lo cual permitiría ampliar el alcance del mismo.

Referencias

[1] COMMISSION REGULATION (EU) 2015/868, Official Journal of the European Union

[2] Thomas Bessaire, Thomas Stroheker, Bjorn Eriksen, Claudia Mujahid, Yves Alexis Hammel, Jesus Varela, Thierry Delatour, Alexandre Panchaud, Pascal Mottier & Richard H. Stadler (2021) Analysis of ethylene oxide in ice creams manufactured with contaminated carob bean gum (E410), Food Add. & Contaminants: Part A, 38:12, 2116-2127, DOI: 10.1080/19440049.2021.1970242

[3] Scientific Committee on Food. 2002. Opinion of the Scientific Committee on Food on Impurities of 1,4-dioxane,

2-chloroethanol and mono- and diethylene glycol in currently permitted food additives and in proposed use of ethyl

hydroxyethyl cellulose in gluten-free bread. https://ec.europa.eu/food/system/files/2020-12/scicom_

scf_out156_en.pdf

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