Métodos analíticos para la determinación de especies potencialmente peligrosas en alimentos : contribución al control de calidad

Abstract

Los aditivos alimentarios presentan un papel importante en la industria moderna y generalmente, son empleados para preservar la calidad, características y seguridad de los alimentos. Sin embargo, la utilización inadecuada de los mismos o excediendo los límites establecidos implican un riesgo para la salud del consumidor. Debido a esto, en los últimos años, se han desarrollado un gran número de métodos analíticos para su cuantificación. Algunos de estos métodos son laboriosos y consumen tiempo de análisis, mientras que otros necesitan instrumentos de elevado costo o tienen limitaciones de sensibilidad y selectividad. En este trabajo de Tesis Doctoral se propone implementar nuevos métodos analíticos para la determinación de dichas especies en alimentos, contribuyendo así al control de calidad de los mismos. En una primera etapa, se desarrolló un sistema automatizado utilizando la metodología de análisis por inyección en flujo (FIA) con detección turbidimétrica, para la determinación de ciclamato. La reproducibilidad, velocidad de muestreo y sensibilidad obtenidas son aceptables. Su aplicación fue probada con éxito en endulzantes de mesa, gaseosas y jugos de fruta, ambos dietéticos, sin tratamiento previo de las muestras, lo que significa una ventaja adicional. El método fue validado frente al método oficial propuesto por la AOAC. Como segundo trabajo de Tesis, se desarrolló un método analítico para la determinación de sacarina y acesulfame-K, utilizando espectros de absorción molecular y calibración multivariada (PLS-1) como herramienta quimiométrica. Este método se aplicó a muestras endulzantes comerciales (líquidos y sólidos) y jugos de fruta en polvo que contenían aspartamo en su composición. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios. El método fue validado a través del uso de muestras enriquecidas obteniéndose muy buenos porcentajes de recuperación y es una buena alternativa, para la determinación de sacarina y acesulfame-K ya que es simple, rápido y no se necesita realizar un tratamiento previo de las muestras. Posteriormente, se propuso la determinación de ácido ascórbico y azúcares totales en muestras de jugos de fruta comerciales y naturales de naranja y pomelo. Los azúcares son moléculas no absorbentes mientras que el ácido ascórbico exhibe bandas de absorción en la zona UV del espectro electromagnético. Además, estas especies presentan un comportamiento diferente cuando se las somete a radiación UV. Para llevar a cabo la determinación, se diseñó un sistema FIA donde se detecta, en una primera inyección de la muestra, el ácido ascórbico. Luego, se realiza una segunda inyección de muestra la cual es sometida a radiación UV lo cual provoca la desaparición de la señal del ácido ascórbico y la aparición de una señal debida a la oxidación de los azúcares. El método fue validado a través del uso de muestras enriquecidas obteniéndose muy buenos porcentajes de recuperación. Finalmente, se desarrolló un método analítico para la determinación de amarillo ocaso, amaranto y tartrazina empleando espectros de absorción molecular y Resolución Multivariada de Curvas optimizado con Mínimos Cuadrados Alternados (MCR-ALS), como herramienta quimiométrica. El método se aplicó a muestras de gaseosas, aguas saborizadas y bebidas hidratantes y fue validado a través de un ensayo de recuperación y mediante materiales de referencia, obteniéndose resultados satisfactorios. El método desarrollado es simple, rápido, de bajo costo y es una buena alternativa para la cuantificación de colorantes en alimentos.

Additives play an important role in the modern industry. They are used to preserve the quality, characteristics and safety of foods. Nevertheless, an inadequate use of them implies a risk for the health of the consumer. In the last years, a great number of analytical methods have been developed for quantitative determination of dyes. Some of them are laborious and time consuming, whereas others need a very expensive instrumentation or have certain limitations on sensitivity and selectivity. Thus, new analytical methods for additives determination were implemented in this Doctoral Thesis. A flow injection turbidimetric method for determination of cyclamate in low calorie soft drinks and sweeteners, without pre-treatment, was proposed. It was based on the oxidation of the sulphamic group of cyclamate, to sulphate by adding sodium nitrite. Then, a precipitate of sulphate was obtained when the barium chloride was added, in presence of poly (vinyl alcohol) (PVA) and perchloric acid medium, at 30C. The analytical signal was measured at 420 nm. A linear range between 0.015 and 0.120 % (w/v) was obtained and the calibration curve was S = (7.792 0.179) C − (0.114 0.012), R2 = 0.999. A reproducibility of 5.9 % was obtained from nine calibration graphs that were carried out during different days and in different conditions (standard solution, reagents solution, etc.). The detection and quantification limits were 0.006 and 0.02 % (w/v), respectively, the sample throughput 45 h−1 (by considering the wash cycle and the time consuming to eliminate the clean solution from the system). The obtained results agree with the obtained by the standard method. A simple and rapid analytical procedure for determination of saccharin (SAC) and acesulfame-K (AC-K) based on UV-Vis measurements and partial least squares (PLS) was proposed. Thus, an experimental design at levels 2 and 15 mg L−1 of SAC and 2 and 20 mg L−1 of AC-K were applied. Owing to the real samples usually contain SAC and AC-K combined with aspartame (ASP), this interference was also included in the model. The procedure for simultaneous determination of SAC and AC-K in sweeteners and fruit juice powders, without any separation step to remove ASP, was successfully applied. The method was validated by using spiked samples, and the obtained recoveries were satisfactory. A FIA method for determination of ascorbic acid and total sugars was developed. This method was based on the different behaviors of the analytes when they were submitted to UV radiation. The flow-injection system includes a simple ultraviolet photoreactor for the on-line photodegradation of the analytes. The first injection of the sample was for ascorbic acid determination at 300 nm. Then a second injection of the sample was exposed to the UV light for five minutes in order to determine total sugars at 268 nm and the absorption band of ascorbic acid disappeared for action of the radiation. The proposed method was used for the determination of ascorbic acid and total sugars in commercial and natural fruit juices samples. The method was validated by using spiked samples with recoveries in the range 96.4 and 108.3 % for ascorbic acid and 91.0 and 113.2 % for total sugars. Finally, an analytical method for Sunset Yellow, Amaranth and Tartrazine determination, based on UV-Vis measurements and Multivariate Curve ResolutionAlternating Least Squares (MCR-ALS), was proposed. The method was applied to soft drinks, flavored waters and energy drinks. The method was validated by preparing reference samples in the laboratory and its concentration was determining by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The developed method is simple, fast and inexpensive; it is a good alternative for determining dyes in foods.