Desarrollo de métodos analíticos para la evaluación de parámetros de calidad de propóleos

Abstract

El propóleos es un producto de consistencia viscosa, elaborado por las abejas a partir de ciertas especies vegetales y presenta en su composición numerosos minerales (zinc, cobre, calcio, hierro, etc.). Por otro lado, puede contener metales potencialmente tóxicos (plomo, cadmio y arsénico) provenientes de la contaminación ambiental. El empleo de propóleos bruto y productos derivados en diversas industrias como la alimenticia y farmacéutica, ha crecido considerablemente durante los últimos años, debido a sus propiedades antioxidantes, antisépticas, antifúngicas, etc. Por ello, la determinación de metales que contemplen las características nutricionales e higiénico-sanitarias de estos productos y que contribuyan a su control de calidad, es de interés. Los métodos empleados usualmente para la determinación de estos metales, son laboriosos, consumen tiempo y emplean gran cantidad de reactivos y muestra. Es por ello que surge la necesidad de implementar métodos analíticos rápidos, simples, de bajo costo y que sean amigables con el medio ambiente para llevar a cabo el control de calidad de estos productos. Éste es el principal objetivo de esta Tesis Doctoral, que dieron lugar a los siguientes trabajos: En una primera instancia, se desarrolló una metodología electroanalítica para la determinación de plomo en muestras de propóleos de la Provincia de Buenos Aires, empleando electrodos de bismuto. El método incluyó la modificación de un electrodo de trabajo de carbono vítreo con nanotubos de carbono y un polímero conductor (Nafion), empleando la técnica de Redisolución Anódica con Voltamperometría de Onda Cuadrada. Los resultados obtenidos con este método fueron validados mediante el empleo de la técnica EEA-API mostrando una buena concordancia entre ambos. Como segundo trabajo de Tesis, se procedió a la determinación simultánea de zinc, cadmio, plomo y cobre en muestras de propóleos, empleando las técnicas de Redisolución Anódica con Voltamperometría de Onda Cuadrada y Calibración Multivariada. Se usó un diseño de experimento de tipo Box-Behnken, combinado con la función de deseabilidad, con el fin de optimizar los parámetros de la técnica electroanalítica empleada. Se usaron métodos de calibración lineal (PLS) y no lineal (ANN) para predecir la concentración de los cuatro metales en las muestras analizadas. Se realizaron ensayos de recuperación para validar el método, obteniéndose muy buenos resultados. Por otro lado, se sintetizaron nuevos materiales empleando óxidos de telurio y vanadio y micropartículas de grafito para ser utilizados como electrodos de trabajo compuestos en técnicas electroanalíticas. La síntesis de estos electrodos resultó ser sencilla, rápida y de bajo costo. La superficie del electrodo así generada no requiere pretratamientos para su utilización. Se estudió su comportamiento electroquímico empleando Voltamperometría Cíclica, empleando cuplas redox de ferrocianuro de potasio y ácido ascórbico. Los resultados fueron comparados con los obtenidos con electrodos comerciales de carbono vítreo y carbono pirolítico altamente ordenado, empleando las mismas cuplas, observándose un comportamiento similar. Finalmente se llevó a cabo la determinación espectrofluorimétrica de zinc en extractos etanólicos comerciales de propóleos. Se desarrolló un método sencillo, económico y rápido, basado en la formación de un complejo entre el zinc y la tetracarboxifenil porfirina. Además, el método desarrollado presenta la ventaja de no requerir pretratamiento de la muestra. Los resultados obtenidos con este método fueron validados empleando la técnica de Espectrometría de Absorción Atómica, obteniéndose resultados satisfactorios.

Propolis is a product of viscous consistency, made by bees from certain plants species and which has in its composition many minerals (calcium, iron, zinc, copper, etc.). On the other hand, may contain potentially toxic metals (lead, cadmium and arsenic), from environmental pollution. The use of raw propolis and their products in many industries such as food and pharmaceutical, has grown considerably in recent years due to its antioxidant, antiseptic and antifungal properties, etc. For this reason, the determination of metals that include nutritional and hygienic properties of these products that contribute to their quality control features, it is of interest. Some of the methodologies used in the determination of these metals are laborious, time consuming, employ large amount of reagents and samples. Then, new analytical methods must be proposed. This is the main objective of this Thesis resulting to the following research: An electroanalytical method for the determination of lead in Argentina raw propolis based on bismuth electrodes was developed. A glassy carbon electrode was modified with carbon nanotubes and Nafion. The obtained results by the proposed method were validated using the ICP-AES method, showing good agreement. A simultaneous determination of Zn, Cd, Pb and Cu in raw propolis samples, employing square wave anodic stripping voltammetry and chemometrics tools, was developed. In order to optimize the parameters of square wave voltammetry a Box-Behnken design combined with desirability function was used. Linear calibration (PLS) and nonlinear methods (ANN) were used to predict the concentration of the four metals in the samples. The results were validated employed a recovery assays. On the other hand, a low cost composite electrodes employing tellurite oxide, vanadium oxide and micrometric granular graphite (NWE), were designed as an alternative to be used as working electrode in voltammetry techniques. The synthesis of these composite electrodes is carried out easil, in a short time and their surface not require previous preparation. The electrochemical properties of NWE were studied using potassium hexacyanoferrate (II) and ascorbic acid system. Finally, a fluorimetric determination of zinc in commercial ethanol extracts of propolis was developed. A simple, economic and fast method, based on the formation of a complex between the zinc and tetra carboxyphenyl porphyrin is proposed. This method shows the advantage that not require sample pretreatment. The obtained results by the proposed method were validated using AAS method, showing good agreement.