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ESTADO DEL ARTE DE LOS MÉTODOS PARA DETECCIÓN DE PESTICIDAS ORGANOCLORADOS EN FRUTAS

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Abstract

El estudio de los residuos de plaguicidas presentes en alimentos ha sido una tarea de investigación constante y cada vez el monitoreo analítico cobra mayor importancia, está más normalizado y demanda técnicas de seguimiento in situ y en tiempo real. Entre los cuales los biosensores, constituyen una herramienta de gran precisión y exactitud para los sistemas de monitoreo. Por lo anterior, esta revisión pretende mostrar algunos desarrollos en el tratamiento de la muestra y en complementos instrumentales para la optimización de los procesos de identificación y cuantificación de contaminantes en matrices alimenticias. Para tal fin, se relacionan las técnicas utilizadas, métodos de extracción y tendencias alternativas innovadoras para el análisis de estos compuestos. Finalmente se incluyen las investigaciones realizadas en este tema en el área de alimentos y los avances que se han desarrollado para mejorar las técnicas de análisis.Autor a quien dirigirse la correspondencia: Maldonado O. Yohanna. Correo electrónico: johamalob@gmail.com.Palabras clave: Frutas, métodos de extracción. pesticidas, sistema multisensorial.
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@LIMENTECH CIENCIA Y TECNOLOGÍA ALIMENTARIA
ISSN 1692-7125. Volumen 14, No. 2, p. 103- 128, año 2016
Facultad de Ingenierías y Arquitectura
Universidad de Pamplona
ESTADO DEL ARTE DE LOS MÉTODOS PARA DETECCIÓN DE PESTICIDAS
ORGANOCLORADOS EN FRUTAS
STATE OF THE ART METHODS FOR DETECTION OF ORGANOCHLORINE PESTICIDES
IN FRUITS
Maldonado O. Yohanna1*, Maldonado-M. Lida1, Rivera María E.2, Caballero P. Luz A.1
1Universidad de Pamplona, Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Grupo de
Investigación GIBA. Km. 1 Vía Bucaramanga, Pamplona, Colombia. *johamalob@gmail.com.
2Facultad de Ingenierías y Arquitectura. Departamento Civil y Ambiental. Grupo de
Investigación Ambientales Agua, Aire y Suelo (GIAAS). Universidad de Pamplona.
Pamplona. Colombia.
Recibido 21 de Julio 2016; aceptado 30 de Noviembre de 2016
RESUMEN
El estudio de los residuos de plaguicidas presentes en
alimentos ha sido una tarea de investigación constante y
cada vez el monitoreo analítico cobra mayor importancia,
está más normalizado y demanda técnicas de seguimiento
in situ y en tiempo real. Entre los cuales los biosensores,
constituyen una herramienta de gran precisión y exactitud
para los sistemas de monitoreo. Por lo anterior, esta
revisión pretende mostrar algunos desarrollos en el
tratamiento de la muestra y en complementos
instrumentales para la optimización de los procesos de
identificación y cuantificación de contaminantes en
matrices alimenticias. Para tal fin, se relacionan las
técnicas utilizadas, métodos de extracción y tendencias
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alternativas innovadoras para el análisis de estos
compuestos. Finalmente se incluyen las investigaciones
realizadas en este tema en el área de alimentos y los
avances que se han desarrollado para mejorar las técnicas
de análisis.
Palabras clave: Frutas, métodos de extracción.
pesticidas, sistema multisensorial.
ABSTRACT
The study of residues of pesticides present in food has
been a constant research task and increasingly analytical
monitoring is more important, more standardized and
requires on-site and real-time monitoring techniques.
Among them the biosensors, constitute a tool of great
precision and accuracy for the systems of monitoring.
Therefore, this review aims to show some developments in
the sample treatment and in instrumental complements for
the optimization of the identification and quantification
processes of contaminants in food matrices. For this
purpose, the techniques used, extraction methods and
innovative alternative trends for the analysis of these
compounds are related. Finally, the research carried out in
this area in the area of food and the advances that have
been developed to improve the techniques of analysis are
included.
Key words: fruits, extraction methods, pesticides,
multisensory system.
INTRODUCCIÓN
Durante décadas el hombre ha
desarrollado la agricultura como una de sus
principales fuentes alimentarias, motivo por
el cual busca mejorar las condiciones de
productividad y calidad de las cosechas,
para lo cual se han tenido que implementar
modelos de producción agrícola de alto
rendimiento para suplir con las
necesidades y exigencias que día a día van
surgiendo en el mercado. Existen
diferentes estrategias para aumentar la
Autor a quien dirigirse la correspondencia:
Maldonado O. Yohanna. Correo electrónico:
johamalob@gmail.com.
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productividad alimentaria como: nuevas
técnicas agrícolas, el empleo de semillas
mejoradas y el uso de productos de
protección de cultivos, grupo dentro del
cual están los plaguicidas (Guerrero, 2003;
Moreno, 2001). Cuando se aplica una o
varias de estas estrategias combinadas,
puede llegar a multiplicarse la cosecha
normal de un cultivo.
Colombia es un país agrícola por
excelencia y el uso de plaguicidas se ha
convertido en una necesidad básica en los
cultivos de frutas y hortalizas como una
herramienta eficaz para controlar
enfermedades, insectos, malezas y otros
organismos que pueden interferir con la
producción de cultivos. La utilización de
diversos productos químicos en la
producción agrícola para controlar las
plagas y enfermedades, así como para
disminuir los riesgos y pérdidas de los
sistemas agrícolas, ha sido un reto
permanente (Sánchez, 2002), ya que su
uso se debe a las propiedades biocidas y
de selectividad que poseen
constituyéndose como el método habitual
de lucha contra las plagas. (Cooper &
Dobson, 2007; Cortes, Sánchez, Díaz-
Plaza, Villen, & Vásquez, 2006).
El uso inadecuado de los plaguicidas
particularmente la sobredosificación,
además de su aplicación en tiempos no
apropiados y en cultivos en los que no han
sido registrados, hacen de estas
sustancias, un riesgo potencial para la
salud humana y para el medio en general,
ya que se trata de productos generalmente
tóxicos, que pueden presentar residuos
contaminantes en el producto final que va
al consumidor y por ende disminución en
su calidad (Muñoz, 1992). Debido a que
una de las prácticas agrícolas más
frecuentes es el monocultivo no tecnificado
y al bajo nivel educativo de quienes
manejan el producto en el campo, se
generan la utilización indiscriminada de
plaguicidas causando un incremento en el
nivel de riesgo tanto para sí mismos como
para los consumidores finales y el medio
ambiente, la Comunidad Europea (CE), la
Organización de Naciones Unidas para la
Agricultura y la Alimentación (FAO), la
Organización Mundial de la Salud (OMS) y
algunos gobiernos han convertido el
monitoreo y control de los pesticidas en
actividades prioritarias para determinar la
calidad y seguridad de los alimentos y han
establecido límites máximos residuales
(LMRs). (Ramirez & Lacasaña, 2001). Así
mismo, en nuestro país el diagnóstico, la
vigilancia y el monitoreo de plaguicidas en
alimentos aún no se ha implementado de
forma eficaz, y existe una tendencia fuerte
de los agricultores a usar plaguicidas en
forma excesiva, debido especialmente a
motivaciones económicas (Murcia &
Stashenko, 2008); (Arrieta y Quijano,
2016).
Por todo lo anterior, las entidades
nacionales y regionales (Instituto
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Colombiano Agropecuario (ICA), Instituto
Nacional de Vigilancia de Medicamentos y
Alimentos (INVIMA), Entes Territoriales de
Salud (ETS). Institutos Departamentales
de Salud, entre otros) han intervenido con
programas que mejoren las actividades
agrícolas reduciendo los impactos
generados por la producción de alimentos
y con el fin de regular el uso indiscriminado
de plaguicidas, creando normas que
protejan los recursos naturales, evitando
una mayor contaminación a los recursos
ambientales y los efectos en la salud de los
seres vivos cuando tienen contacto
indirecto o indirecto con los plaguicidas. Lo
anterior ha generado que se realicen
estudios para detectar la presencia de
estos compuestos en diversos alimentos,
especialmente en frutas, dado que los
métodos analíticos son costosos y
demorados y la industria requiere de
métodos alternos que de manera indirecta
pero en corto tiempo identifiquen dichos
compuestos antes que el producto llegue al
consumidor.
Cualquier metodología analítica para
determinación de plaguicidas debe ser
rápida, económica y aplicable, además con
pocas modificaciones cuando se decida
cambiar de matriz, en la actualidad la
cromatografía de gases cumple con los
requerimientos necesarios y confiables
para determinar y cuantificar la presencia
de trazas de plaguicidas en los productos
mencionados, sin embargo, suele ser una
técnica costosa, de difícil puesta a punto,
mantenimiento y operación.
Plaguicidas. El concepto de plaguicidas
es definido por la Food and Agriculture
Organization (FAO) como «la sustancia o
mezcla de ellas, destinada a prevenir,
destruir o controlar plagas, incluyendo los
vectores de enfermedad humana o animal;
las especies no deseadas de plantas o
animales que ocasionan un daño duradero
u otras que interfieren con la producción,
procesamiento, almacenamiento,
transporte y comercialización de alimentos;
los artículos agrícolas de consumo, la
madera y sus productos, el forraje para
animales o los productos que pueden
administrárseles para el control de
insectos, arácnidos u otras plagas
corporales». (Food Agriculture
Organization United Nations (FAO), 2008).
Aunque los pesticidas son necesarios, los
residuos de éstos en los alimentos y en el
ambiente; provocan efectos negativos en la
salud que dependen de la proporción con
la que se absorbe el pesticida. Algunos
efectos que se presentan son: toxicidad
neurológica aguda, daño neurológico
crónico, disfunción de los sistemas inmune,
reproductivo y endocrino o cáncer
(Dömötörová & Matisová, 2008). Por lo que
es necesario que su monitoreo y control se
convierta en una actividad prioritaria para
determinar la calidad y seguridad de los
alimentos. Los plaguicidas se pueden
clasificar de la siguiente manera:
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Según el tipo de organismo que se
desea controlar: Insecticidas, acaricidas,
fungicidas, herbicidas, nematicidas,
molusquicidas, rodenticidas, avicidas.
Según grupo químico del principio
activo: Compuestos organofosforados,
compuestos carbamatos, compuestos
organoclorados, piretroides, derivados del
bipiridilo, triazinas, tiocarbamatos,
derivados del ácido fenoxiacético,
derivados de la cumarina, derivados del
cloronitrofenol, compuestos
organomercuriales, entre otros. A
continuación se mencionan características
generales de algunos pesticidas (Barbera
C., 1989)
Tabla 1. Clasificación de los Plaguicidas
según la Familia Química.
Familia Química
Ejemplos
Organoclorados
DDT, aldrín,
endosulfán, endrín
Organofosforados
Bromophos,
diclorvos, malatión
Carbamatos
Carbaryl, methomyl,
propoxur
Tiocarbamatos
Ditiocarbamato,
mancozeb, maneb
Piretroides
Cypermetrin,
fenvalerato,
permetrín
Derivados Bipiridilos
Clormequat, diquat,
paraquat
Derivados del ácido
fenoxiacético
Dicloroprop, piclram,
silvex
Derivados
cloronitrofenólicos
DNOC, dinoterb,
dinocap
Derivados de
triazinas
Atrazine, ametryn,
desmetryn, simazine
Compuestos
orgánicos del estaño
Cyhexatin, dowco,
plictrán
Compuestos
inorgánicos
Arsénico pentóxido,
obpa, fosfito de
magnesio, cloruro
de mercurio,
arsenato de plomo,
bromuro de metilo,
antimonio, mercurio,
selenio, talio y
fósforo blanco
Compuestos de
origen botánico
Rotenona, nicotina,
aceite de canola
Fuente: Adaptado y tomado de Ramírez &
Lacasaña, (2001)
Según su persistencia al medio
ambiente: Se clasifican en persistentes,
poco persistentes, no persistentes (Tabla
2). Muchos plaguicidas persisten durante
largos períodos de tiempo en el medio
ambiente (hasta muchos años), como por
ejemplo la vida prevista del γ-HCH en agua
es de 191 días y la naturaleza persistente
de los residuos de organoclorados en el
medio ambiente plantean el problema de la
toxicidad crónica para los animales y los
seres humanos a través del aire, el agua y
los alimentos de consumo (Kafilzadeh,
2015). De igual forma, el promedio de vida
del γ-HCH y el α-HCH en torno a la región
de grandes lagos oscila alrededor de 3 a 4
años (Cortes & Hites, 2000). Por lo tanto, el
uso de un número de OCs, incluido el DDT,
ha sido prohibido o restringido en el mundo
debido a la alta persistencia y la
bioacumulación en la naturaleza (OMS,
2003).
Se han detectado residuos de pesticidas
organoclorados en ambientes costeros
como se reportó en una investigación que
se llevó a cabo en la Laguna Costera de
Berre (Sureste de Francia), donde los
sedimentos parecían estar
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significativamente contaminados,
especialmente con una concentración
media de lindano de 0,05 mg kg-1, que es
cinco veces del umbral legal. (Arienzo,
Masuccio, & Ferrara, 2013). De igual
forma, se han encontrado residuos en
mariscos comúnmente consumidos por la
población coreana, donde los bifenilos
policlorados y el DDT fueron los
contaminantes predominantes (Moon, Kim,
Minkyu, Jun, & Hee-Gu, 2009), en
mamíferos marinos (Romanic, Klincic,
Kljakovic-Gašpic, Kusak, Reljic, & Huber,
2015), aves (Yohannes, Ikenaka,
Nakayama , Mizukawa, & Ishizuka, 2016) y
humanos ( Thomas, et al., 2017). Además,
presentan propiedades de transporte de
largo alcance, como por lo que pueden ser
llevados a largas distancias por medio de
aire o del agua como es el caso del HCH y
el Endosulfan que fueron transportados de
tierras de cultivo a estuarios tropicales, lo
que en última instancia provoca un grave
riesgo para el Biota (Leadprathom,
Parkpian, Satayavivad, Delaune, &
Jugsujinda, 2009). La gran persistencia de
estos productos químicos en el medio
ambiente y su fácil dispersión y
desplazamiento en los cultivos ha sido un
factor clave en el detrimento y deterioro de
los ecosistemas y del aumento de
enfermedades y patologías relacionadas
con humanos y otras especies de la
biosfera (Albert & Rendon-Von Osten, J.,
1988).
Tabla 2. Clasificación de los plaguicidas
según su vida media de efectividad
Persistenciaa
Vida mediab
No persistente
De días
hasta 12
semanas
Moderadament
e persistente
De 1 a 18
meses
Persistente
De varios
meses a 20
años
Permanentes
Indefinidame
nte
Fuente: Adaptado y tomado de Ramírez &
Lacasaña, (2001). aCapacidad de una
sustancia o un compuesto, de permanecer
en un sustrato del ambiente en particular,
después de que ha cumplido el objetivo por
el cual se aplicó. b Lapso de tiempo
necesario para que se degrade la mitad del
compuesto o mezcla aplicada.
Según su toxicidad aguda (O.M.S.): Esta
se basa principalmente en la toxicidad por
vía oral en ratas y ratones. Usualmente la
dosis se registra como el valor DL50 (Dosis
Letal Media) que es la dosis requerida para
matar al 50 % de la población de animales
de prueba y se expresa en términos de
mg/kg del peso del cuerpo del animal.
Tabla 3. Clasificación de los plaguicidas
según su toxicidad, expresada en DL50
(mg/kg)
Clas
e
Toxicidad
Ejemplos
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Clase
IA
Extremadament
e peligrosos
Paratión,
dieldrín
Clase
IB
Altamente
peligrosos
Eldrín,
diclorvs
Clase
II
Moderadamente
peligrosos
DDT,clordan
o
Clase
III
Ligeramente
peligrosos
Malarión
Fuente: Adaptado y tomado de Ramírez &
Lacasaña, (2001)
Los plaguicidas son insumos esenciales
utilizados en la agricultura moderna para
controlar las plagas y enfermedades e
incrementar la productividad de los cultivos
disminuyendo los riesgos y pérdidas de los
sistemas agrícolas. El uso generalizado de
tales productos se debe a las propiedades
biocidas y selectividad que poseen; por
ello, constituyen el método habitual de
lucha contra las plagas. (Pérez, Navarro, &
Miranda, 2013). Durante la década de los
30 y hasta nuestros días son muy
utilizados en la industria agrícola a nivel
mundial y han tenido notables
consecuencias nocivas de carácter
mutagénico y canceroso (Pabuena, et al.,
2015) debido a su persistencia y
residualidad que se acumula en tejidos
humanos (Thomas, et al., 2017), por lo que
surge la necesidad de investigar el uso de
dichas sustancias y sus repercusiones en
los consumidores.
Estas sustancias químicas se utilizan en
frutas, verduras, trigo, arroz, aceitunas y
canola destinada para aceite y en cultivos
no alimentarios, tales como algodón,
césped y flores. La alta demanda en el uso
de plaguicidas genera consecuencias que
afectan los ecosistemas ocasionando
desequilibrios debido a la residualidad que
se genera en los alimentos (Bempah,
Agyekum, Akuamoa, Frimpong, & Buah-
Kwofie, 2016; Castro, 2005). Además, la
manipulación y aplicación de plaguicidas
puede ocasionar riesgos para el ser
humano, ya sea por ser usuario o
consumidor de vegetales, frutas y
productos tratados, así como afectar el
propio cultivo y su entorno, el ganado, la
fauna terrestre y acuícola, y en definitiva el
equilibrio ecológico dejando residuos de
plaguicidas en el suelo durante años.
(Barron, y otros, 2017).
El uso dado a los plaguicidas ha sido
múltiple y variado, esto es debido a que las
tierras de cultivo del mundo son limitadas y
la población está creciendo
constantemente, lo que conlleva a realizar
todos los esfuerzos para aumentar la
producción de cultivos con el fin de
garantizar la seguridad alimentaria (Zhang,
2008). De igual forma, sin el uso de
plaguicidas, el rendimiento y la calidad de
los cultivos pueden ser severamente
reducidos por malas hierbas, plagas y
enfermedades, lo cual ocasionaría
pérdidas de más del 50 % de los cultivos
vegetales por daño de plagas (Wang,
Wang, Huo, & Zhu, 2015), lo que indica que
los plaguicidas son, por lo tanto,
indispensables en la producción agrícola
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moderna. Actualmente, hay más de 865
plaguicidas registrados en todo el mundo
(Wanwimolruk , Kanchanamayoon, Phopin,
& Prachayasittikul, 2015). Ahora bien, el
hecho que los compuestos químicos
reduzcan los daños ocasionados por la
plaga en los cultivos, no justifica que se
utilicen indiscrimidamente, sin regirse por
la normativa vigente y sopresando los
límites máximo permitidos, ocasionando
consecuencias residuales en los alimentos,
si no en el consumidor, en la fauna y la flora
de todo el entorno. En la tabla 4 se muestra
la diversidad de aplicaciones que tienen los
pesticidas
Tabla 4. Usos más frecuentes de los
Plaguicida.
Actividad
Uso
Agricultura
Control de las múltiples plagas
que afectan las cosechas en
cualquiera de sus etapas.
Salud
pública
Control de vectores de
enfermedades como malaria,
dengue, enfermedad de
Chagas, oncocercosis, peste,
fiebre amarilla, filariasis,
tripanosomiasis,
esquistosomiasis,
leishmaniasis y tifo.
Control de plagas (roedores) y
erradicación de plantaciones
cuyo producto final sea droga
ilícita.
Ganadería y
cuidado de
animales
domésticos
En la desinfección de ganado
ovino y de animales
domésticos como perros y
gatos.
Tratamiento
de
estructuras
Tratamiento de edificios
públicos y privados, oficinas,
hospitales, hoteles, cines,
teatros, restaurantes,
escuelas, supermercados,
tiendas de departamentos,
instalaciones deportivas,
bodegas de almacenamiento
de alimentos y en la industria
ferroviaria y de navegación
marítima y aérea.
Mantenimien
to de
Tratamiento de parques,
jardines, áreas de recreo,
áreas verdes
campos de golf y autopistas,
vías férreas, andenes, torres
con líneas de alta tensión y
postes.
Mantenimien
to de
reservas de
agua
Tratamiento de grandes
reservas de agua, naturales o
artificiales, presas, embalses,
diques, depósitos, estanques
piscícolas, canales, albercas y
piscinas
Industria
En la fabricación de neveras,
equipos eléctricos, pinturas,
resinas, pegamentos, pastas,
ceras, líquidos limpiametales,
tiendas de campaña, velas
para navegación, redes para
deporte, tapetes, alfombras y
tapices, en la industria de la
madera, materiales para
embalaje de alimentos, cartón
y múltiples productos de
papel.
En la industria de la
alimentación, para la
preservación de alimentos
frescos como carnes,
pescados, etc
Hogar
Incorporados en productos
como cosméticos, champús,
jabones y repelentes de
insectos. Se usan en el lavado
y secado de alfombras, en
desinfectantes caseros y en
productos para el cuidado de
mascotas y plantas, además
del uso de insecticidas
Fuente: Adaptado y tomado de Ramírez &
Lacasaña, 2001; Moses, (1993).
El tema de los residuos de plaguicidas en
los alimentos representa un tema polémico
y complicado de interés para los
consumidores, productores y procesadores
de alimentos, reguladores, legisladores y
científicos de todo el mundo. Los niveles
permisibles de residuos de plaguicidas en
los alimentos, conocidos como tolerancias
en los Estados Unidos y como mites
máximos de residuos (LMR) en gran parte
del mundo, se perciben ampliamente y de
manera inapropiada como niveles de
preocupación por la seguridad. (Codex
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Alimentarius, 1996). Por tal motivo y con el
objetivo de proteger la salud de los
consumidores y asegurar que se aplique al
alimento solamente la cantidad mínima de
plaguicida que se necesita, la legislación
Colombiana sigue los Límites Máximos de
Residuos (LMR’s). El sector agrícola es el
que más emplea compuestos químicos
como pesticidas para mitigar la
proliferación de plaga que merman la
calidad y cantidad de las cosechas de
alimentos; realizando un consumo del 85%
de la producción mundial de este producto.
Su empleo indiscriminado, dependiendo de
la toxicidad, el tiempo y el tipo de
exposición se ha convertido en una
problemática a nivel del país ya que ha
dificultado el acceso a mercados
internacionales, donde las normas son
altamente restrictivas con respecto a la
presencia de trazas de organoclorados,
organofosforados y carbamatos en
alimentos frescos o procesados. La
preocupación de los consumidores con
respecto a los residuos de plaguicidas ha
dado lugar, en parte, al crecimiento
sostenido de la industria de alimentos
orgánicos, poniendo en tela de juicio el
escrutinio reglamentario de las deficiencias
percibidas en el muestreo de alimentos y
en los todos analíticos utilizados.
(Winter & Jara, 2015).
El empleo de los plaguicidas como
productos químicos para el control de
plagas se hace conforme a las normas de
inocuidad establecidas por los entes de
control reglamentando límites máximos
permisibles de residuos para que el riesgo
a corto y mediano plazo en los
consumidores sea mínimo. Sin embargo,
en ocasiones los límites son rebasados, o
bien, se tiene la presencia de varios
residuos en un mismo producto, y pese a
que las concentraciones estén por debajo
de los valores aceptables, el riesgo
potencial se incrementa al considerarse un
efecto aditivo y perjudicial para la salud,
como es el caso de la fresa, la cual es
considerada una de las frutas con mayor
contenido de plaguicidas y se encuentra
dentro de lista de alimentos clasificados
como “docena sucia” por la Environmental
Working Group (EWG). (Winter & Jara,
Pesticide food safety standards as
companions to tolerances and maximum
residue limits, 2015).
Esta investigación se centra en el estudio
de los pesticidas Organoclorados, los
cuales al ser compuestos orgánicos,
tienden a reducir su reactividad. Esta
estabilidad se manifiesta como una
persistencia en el medio ambiente, que se
incrementa a cloración del compuesto, por
ejemplo; el diclorobenceno no es
demasiado persistente, pero lo es mucho
más el hexaclorobenceno. El gran tamaño
y masa del átomo de cloro resulta en una
gran molécula que tiene una presión de
vapor muy reducida, incrementa el punto
de ebullición y reduce la solubilidad en
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agua (Garrido, 1988 en García Cambero,
2002). La adición de átomos de cloro
incrementa así la partición de los lípidos y
por consiguiente, la bioconcentración, al
igual que la liposolubilidad y la estabilidad
de estos compuestos facilitan su
acumulación en los tejidos grasos,
asimismo, una propiedad común de los
derivados Ciclodiénicos, es su gran
persistencia en el medio ambiente y de
modo especial su identidad de
comportamiento biológico al ser
transformados en sus epóxidos; así el
aldrín pasa a dieldrín y el heptacloro a
heptacloro epóxido tanto en el suelo como
en animales o en sistemas biológicos. Si
bien se puede rastrear el empleo de
substancias para proteger las cosechas
desde la antigüedad, el concepto moderno
de plaguicida surge en el siglo XIX en que
se sintetizaron múltiples substancias cuyas
propiedades tóxicas e insecticidas se
descubrieron y utilizaron más adelante. La
investigación de compuestos arsenicales
dio lugar al empleo del arsenito de cobre
para combatir un tipo de escarabajo en
EE.UU., y la extensión de su empleo
promovió la primera legislación conocida
sobre pesticidas en el año 1900. El
diclorodifeniltricloroetano (DDT),
sintetizado en 1874, demostró su potencia
insecticida en 1939 y comenzó a ser
utilizado como tal en 1942. El
hexaclorocicloexano (HCH), sintetizado en
1825, se usó como gas de guerra en la 1ª
Guerra Mundial y como insecticida en
1942. A partir de la 2ª mitad del siglo XX se
acelera la síntesis de productos
organofosforados (dimefox (1949),
malation (1950) y de carbamatos (carbaryl
(1956), aldicarb (1965), Costa, Galli, &
Murphy, (1986) en Ferrer, 2003).
Métodos e investigaciones para
determinación de pesticidas
organoclorados. Debido a su amplio uso,
estabilidad, toxicidad selectiva y
bioacumulación, los plaguicidas están
entre las sustancias más tóxicas que
contaminan el medio ambiente. Son
particularmente peligrosos en las frutas y
hortalizas, por las cuales las personas
están expuestas a ellos. Por lo tanto, es
fundamental vigilar los residuos de
plaguicidas en las frutas y hortalizas
utilizando todos los todos analíticos
disponibles (Fenik, ankiewicz, & Biziuk,
2011).
Recientemente, en la literatura se ha
reportado diferentes métodos modernos en
la extracción de los plaguicidas de matrices
de frutas y vegetales, como las hortalizas,
se han empleado las técnicas de extracción
como: extracción en fase sólida, SPE
(Ambrus, et al., 2005; Carabias-Martínez,
Rodríguez-Gonzalo, Miranda-Cruz,
Domínguez-Álvarez, & Hernández-
Méndez, 2007; X. Yang, et al., 2011; Zhao,
et al., 2016); microextracción en fase sólida
SPME (Chai & Tan, 2009; Hirahara, et al.,
2005; Li, Wang, Yan, Li, & Pan, 2016),
extracción en fase sólida dispersa, SPDE
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(Escalona, Galarraga, Fernández,
Centeno, Velásquez, & Pérez, 2012;
Farajzadeh, Yadeghari, & Khoshmaram,
2017; Liu, Kong, Gong, Miao, Qi, & Yang,
2015); extracción con disolventes, LLE
(Banerjee, et al., 2012; Duodua,
Goonetillekeb, & Ayoko, 2016; Escuderos
M., Santos D., Rubio B., & Polo D., 2003;
Musaiger , Al-Jedah, & D’ Zousa, 2008;);
extracción con fluidos súper crítico SFE
(Mohamed , EL-Saeid, Saleh , & AL-Dosari,
2010; Poustka, Holadová, & Hajšová ,
2003; Rissato, Galhiani, & Gerenutti, 2005;
Velasco, Villada, & Carrera, 2007);
extracción asistida con ultrasonidos, AUE
(Rodríguez-Gonzalo, Carabias-Martínez,
Miranda-Cruz, Domínguez-Alvarez, &
Hernández-Méndez, 2009); extracción
asistida con microondas, MAE y SPE
(Farajzadeh, Asghari, & Feriduni, 2016;
Fuentes E, Báez & Díaz, 2009; Wang,
Ding, & Ren, 2016); extracción con
membranas permeables-MPE (van
Pinxteren, Bauer, & Popp, 2009) y
extracción acelerada con disolventes, ASE
((Cervera, et al., 2010; Mijangros R., 2010),
los cuales reducen el tiempo de análisis,
permiten poca manipulación de la muestra
y minimizan el volumen del solvente. (Trtic-
Petrovic, Dordevic,
Dujakovic, Kumric, Kavasiljevic, &
Lausevic, 2010 en Pérez, Salas, & Amaro,
2015).
Para desarrollar correctamente estas
metodologías se debe tener presente las
características de las muestras objeto
estudio y las propiedades fisicoquímicas de
los plaguicidas en contacto con la matriz,
así como en el proceso de extracción y
análisis instrumental. Es esencial emplear
las técnicas y metodologías que permitan
obtener resultados reproducibles,
confiables y puedan emplearse en análisis
de rutina, esto implica utilizar técnicas de
extracción adecuadas y establecer las
condiciones apropiadas de operación de
los equipos disponibles. Debido a la gran
problemática que ha surgido con la
utilización de pesticidas y a la importancia
de determinar la presencia de estos en
muestras de alimentos, ambientales y
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biológicas, algunas instituciones
gubernamentales han diseñado una serie
de métodos analíticos para la
determinación de plaguicidas que permitan
cuantificar concentraciones iguales o
inferiores a los valores de LMR
establecidos para cada uno de los
diferentes contaminantes presentes en la
matriz objeto estudio (Tabla 5).
Tabla 5. Técnicas de extracción, Limpieza
y detección de Plaguicidas en hortalizas,
frutas y cereales.
Nota: * El valor se refiere al número de
cultivos estudiados; ** el valor se refiere al
número de muestras analizadas de cada
grupo de cultivos.
Método Quechers. (Quick, Easy, Cheap,
Effective, Rugged and Safe), siendo este
según sus siglas; rápido, fácil, económico,
efectivo, robusto y seguro para la
extracción de una amplia gama de
plaguicidas en matrices de frutas y
verduras con un alto porcentaje de
humedad. Este nuevo método de
preparación de muestras surgió de la
necesidad de desarrollar métodos
multiresiduos rápidos y económicos que
proporcionen resultados de gran calidad y
fiabilidad (Rejczak & Tuzimski, 2017;
Socas-Rodríguez, González-Sálamo,
Herrera-Herrera, Hernández-Borges, &
Rodríguez-Delgado, 2017). Es un método
muy aplicado a nivel mundial para la
determinación de residuos de pesticidas en
alimentos, debido a las múltiples ventajas
que presenta ya que a través de un
procedimiento sencillo , las muestras se
preparan para el análisis de las muestras
mediante GC, GC/MS o LC, LC/MS.
QuEChERS, utiliza menor cantidad de
muestra, en menos de 30 minutos, el
analista es capaz de realizar dos o más
extracciones al tiempo, no se requiere gran
cantidad de material de vidrio y la cantidad
de pasos de extracción se disminuye. Un
amplio espectro de plaguicidas ha sido
analizado usando QuEChERS, incluyendo
plaguicidas no-polares, polares y planares
(Anastassiades, Lehotay, Stajnbaher, &
Schenck, 2003; AOAC Official Method,
2007; Páez & Martínez, 2015), ocupando
una posición relevante en el análisis de
residuos de plaguicidas. Las
características inicialmente propuestas
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para nombrar el método (rápido, fácil,
barato, eficaz, robusto y seguro)
proporcionan numerosos beneficios desde
un punto de vista analítico, y este aspecto
ha llevado a su aplicación en la mayoría de
los laboratorios oficiales para el análisis de
este tipo de residuos. De igual forma, se
han determinado efectivamente otros
grupos diferentes de compuestos con
especial interés en los campos
medioambiental, alimentario y biológico en
una amplia variedad de matrices
complejas.
En términos generales, la metodología
QuEChERS ha sido validada para una gran
cantidad de frutas y vegetales de diferentes
características, mostrando resultados
bastante favorables para ser utilizados en
el análisis de plaguicidas en laboratorios de
rutina, lo que lo hace un método atractivo
para su implementación. A partir del
método original se han desarrollado
diversas modificaciones basadas en el uso
de disoluciones tamponadas para mejorar
la eficacia de la extracción de compuestos
dependientes del pH, tal es el caso del
método 2007.01 (AOAC 2007) en el cual se
utiliza acetonitrilo con un 1 % en ácido
acético para formar un tampón con acetato
de sodio, lográndose obtener un pH
alrededor de 4,5 y se elimina la adición de
NaCl. Otra modifcación del método
QuEChERS fue realizada por
Anastassiades (2003) y se validó por la
European Committee for standardization
(CEN) como el método estándar EN 15662,
en donde se utilizó buffers citrato (BS EN
15662:2008 2008).
Técnicas cromatográficas. La
determinación analítica de plaguicidas en
frutas, vegetales y hortalizas ha sido
revisada por varios autores, quienes
indican que en la mayoría se han empleado
las técnicas cromatográfcas acopladas a
un sistema de detección y/o analizador, y
con menor frecuencia las técnicas
electroquímicas, inmunoensayos,
electrocromatografía, biosensores de iones
y electroforesis capilar (Ahmed 2001,
Lambropoulou y Albanis 2007; Soler y Picó
2007; Sharma et al., 2010; Fenik et al.,
2011). Pérez, Navarro y Miranda (2013)
realizaron una revisión bibliográfica de las
técnicas cromatográficas utilizadas en el
análisis de plaguicidas en frutas y
vegetales (incluidas hortalizas), y con base
a diferentes publicaciones científicas
recientes, describen que las técnicas más
empleadas son: cromatografía de gases-
espectrometría de masas (Fillion, Sauve &
Selwyn,. 2000; Guerrero & Herrera, 2016;
Lehotay, 2005). En 2010 Norli,
Christiansen, & Holen, realizaron una
evaluación independiente de un programa
de reporte por deconvolución
Deconvolution Reporting Software (DRS,
por sus siglas en inglés) que emplea
AMDIS como núcleo para el análisis de
residuos de plaguicidas poniendo a prueba
la capacidad para detectar plaguicidas en
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el rango de 20 a 100 µg/kg en frutas y
hortalizas. (Philip, Wylie, & Meng, 2004). El
estudio mostró resultados aceptables
teniendo en cuenta las frecuentes
dificultades al analizar plaguicidas volátiles
“problemáticos”. Conforme a los resultados
encontrados por AMDIS, los investigadores
definieron un Límite de Identificación (LI) el
cual aseguraba una relación señal-ruido
(S/N) mayor que 10. Cabe mencionar que
en este estudio se empleó el todo
QuEChERS con el objetivo de evitar las
interferencias de matriz y mantener altos
porcentajes de recuperación (más del 95 %
de los compuestos entre 80 - 110 %). Un
ensayo posterior de identificación mostró
que algunos compuestos problemáticos
tenían puntajes de comparación entre el 70
- 90 % de coincidencia, aunque sólo el 3 %
del total de los puntajes para las
determinaciones estuvieron por debajo del
criterio 70%. Aun así, es importante aclarar
que la sensibilidad baja es el principal
obstáculo para este tipo de técnicas
automatizadas en el análisis de residuos
que emplean modo scan, puesto que sin
importar qué tan bien se haya purificado un
extracto, el perfil de la matriz siempre
tendrá una influencia significativa en las
intensidades de los iones del analito, y en
estas condiciones el método de
comparación podría fallar por
contaminación del espectro del analito con
compuestos endógenos coeluyentes en
una separación incompleta. cromatografía
de gases-espectrometría de masas en
tándem, GC-MS/ MS (Camino-Sánchez et
al., 2011, Hjorth et al., 2011); cromatografía
de gases espectrometría de masas con
cuadrupolo de ionización de triple impacto
de electrones, GC-EI-MS/MS (Banerjee et
al., 2012); cromatografía de gases-
espectrometría de masas de trampa de
iones, GC-MS-TI (Hjorth et al., 2011);
cromatografía de gases-espectrometría de
masas de tiempo de vuelo, GC-MS TOF
(Ferrer I. & Zweigmenbaum, 2011);
cromatografía de gases con detector NPD
(Escuderos-Morenas et al., 2003, Hjorth et
al. 2011); cromatografía de líquidos de alta
precisión, HPLC (Baig et al., 2009);
cromatografía de gases-espectrometría de
masas de ionización térmica, GC-TIMS
(González-Rodríguez et al., 2008);
cromatografía líquida-espectrometría de
masas de ionización electrospray (Garrido
et al. 2004); cromatografía líquida-
espectrometría de masas en tándem
(Garrido et al., 2004, Jansson 2004,
Lehotay et al., 2005, Kmellár et al., 2008,
Hjorth et al., 2011), cromatografía de gases
con detector de captura de electrones y/o
detector fotométrico de flama, GC-ECD y
GC FPD (Bempah, Buah-Kwofie, Enimil,
Blewub & Agyei-Martey, 2012; Hirahara et
al., 2005, Musaiger, Al-Jedah & D’ Zousa,
2008, Mandal y Singh 2010; Sapahin,
Makahleh, & Saad, 2015;Yu-feng, Al-Jedah
& D’ Zousa, 2011); donde Rissato,
Galhiane, & Gerenutti (2005) presentaron
un método rápido y seguro para determinar
25 compuestos seleccionados de cuatro
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clases de pesticidas, teniendo como
muestras: manzanas, uvas, peras y fresas
frescas, de supermercados locales.
Utilizaron dos métodos de extracción:
extracción sólido-líquido, usando acetona,
y extracción con fluido supercrítico. La
limpieza de las muestras fue realizada con
cartuchos de extracción de aminopropil
seguido por análisis de cromatografía de
gases acoplada con un equipo de
detección de captura de electrones. La
confirmación de los pesticidas fue realizada
con un detector de espectrometría de masa
usando un método selectivo de monitoreo
de iones. La recuperación de la mayoría de
pesticidas en las muestras fortificadas fue
a un nivel de 0.04-0.10 mg/kg, fue de 77-96
% para ambos métodos. El método de
extracción con fluido supercrítico presentó
buen límite de detección (menor que 0.01
mg/kg, dependiendo del pesticida y de la
matriz), lo que permitió concluir que el
método minimizó los daños ambientales,
tiempo y el trabajo de laboratorio.
Sistema multisensorial. Ortiz S. (2016)
describe en su trabajo de investigación que
un sistema multisensorial está basado en
sensores, los cuales pueden intentar imitar
el comportamiento de los sentidos en el ser
humano, el olfato y el gusto. La
investigación con sistemas
multisensoriales data ya de
aproximadamente 30 años y durante los
años 80 los investigadores se centraron en
una máquina con características olfativas
que sería llamada nariz electrónica y que
constaría de una gran variedad de
sensores. En la actualidad, los sistemas
multisensoriales son comparados
constantemente con equipos de
cromatografía o espectrometría para
corroborar que los resultados obtenidos
(data) sean confiables. Los datos obtenidos
pueden ser analizados por diferentes
técnicas: análisis de componentes
principales (PCA), PLS, análisis de
discriminación funcional, análisis de
clúster, lógica difusa y redes neuronales.
Nariz Electrónica (NE). Se define como un
sistema de olfato electrónico utilizado como
“instrumento que comprende una matriz de
sensores químicos con sensibilidades
solapadas y un avanzado sistema de
reconocimiento de patrones capaces de
identificar aromas simples y/o complejos”
(Gualdron, 2006). El objetivo de este
equipo es analizar cualitativamente aromas
difíciles de percibir, reconociendo sus
huellas olfativas, valorando los
componentes de la muestra a analizar en
todo su conjunto y no de una manera
cuantitativa. (Lozano, Arroyo, Santos,
Cabellos, & Horrillo, 2008). El propósito
general del sistema de sensores de una
nariz electrónica es el de emular el sistema
olfativo diferenciando adecuadamente los
distintos tipos de volátiles que le sean
requeridos, para la empresa alimentaría el
uso de estos sistemas cada vez es mayor
y está más en auge especialmente en el
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análisis sensorial de sustancias complejas.
(Araque O., 2014).
Persaud y Dodd (1982), orientaron sus
estudios en entender los procesos del
olfato biológico, utilizando un conjunto de
sensores semiconductores de óxidos
metálicos, y luego ampliaron su
investigación a sensores basados en
polímeros conductores, mientras que, el
otro grupo propuso un aparato para
detectar, identificar y medir una amplia
variedad de productos químicos y mezclas
transportadas por ferrocarriles, barcos y
camiones. Actualmente en la industria de
alimentos se han realizado múltiples
investigaciones con la utilización de la
Nariz Electrónica para la clasificación de
aromas y olores en diferentes productos,
de ahí que el campo de aplicación se ha
extendido al análisis en medio ambiente,
medicina, seguridad y agroindustria.
En términos generales la nariz electrónica
es un dispositivo compuesto por cuatro
etapas funcionales: concentración y
captura de los volátiles, electrónica de
control, y procesamiento de la información.
(Gualdron, Duran, Ortiz, & Araque, 2014).
Un sistema de olfato electrónico
estándar está formado por tres elementos
principales: un sistema de medición,
compuesto por una técnica de extracción
de aroma o sistema de flujo de aire, que
transporta los compuestos volátiles de las
muestras hasta un arreglo de sensores
químicos que transforman la información
recibida en señales eléctricas; un sistema
de extracción de los rasgos característicos
de la muestra analizada, mediante la
cuantificación y transformación en datos de
las señales de los diferentes sensores y un
sistema de reconocimiento de patrones
para identificar y clasificar el aroma de las
muestras medidas (Lozano, Arroyo,
Santos, Cabellos, & Horrillo, 2008;
Quicazan, Díaz M., & Zuluaga D., 2011).
Es necesario implementar técnicas de
procesamiento una vez obtenidas las
señales o patrones de los sensores de la
nariz electrónica con el fin de interpretarlos
y analizarlos de acuerdo con lo que se
desea obtener y así construir modelos
confiables de respuesta para predicción,
identificación o clasificación, según sea el
caso (Quicazan et al., 2011). Existen
diferentes todos analíticos con los
cuales el investigador puede contar y su
elección depende de los datos disponibles
y del tipo de resultado que requiera. Entre
los métodos más utilizados se encuentran
los siguientes: el análisis gráfico
(diagramas de barras y polares), análisis
estadístico multivariado (análisis de
componentes principales (PCA)), el
análisis de función de discriminantes (DFA)
y el análisis de clusters (CA), análisis de
redes (redes neuronales artificiales (ANN))
y funciones de base radial (RBF))
(Ghasemi-Varnamkhasti et al., 2011;
Rodríguez, Albarracín & Delgado, 2011).
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La legislación alimentaria es cada vez más
estricta en lo que respecta a la calidad y
seguridad de los alimentos que se
producen y comercializan, por lo que es
necesario disponer de tecnologías
adecuadas que permitan cumplir y verificar
el cumplimiento de todos los requisitos
legales en materia alimentaria. En este
sentido, las características de los
biosensores los convierten en excelentes
instrumentos capaces de competir
exitosamente en el mercado
agroalimentario con otras tecnologías para
contribuir al control de la calidad y
seguridad alimentaria. Estos dispositivos
pueden aplicarse para la trazabilidad
alimentaria, el análisis de la composición
de los alimentos, en la estimación de su
vida útil y grado de frescura, e la detección
de fraudes alimentarios (ej., sustitución de
una especie animal por otra de menor valor
económico, presencia de harinas cárnicas
y de pescado en piensos, etc.) y la
detección y cuantificación de compuestos
xenobióticos (ej., aditivos, fármacos,
plaguicidas, fertilizantes, dioxinas, PCBs,
metales pesados, etc.), componentes de
los alimentos (ej., antinutrientes,
alérgenos, grasas, etc.), biotoxinas (ej.,
toxinas bacterianas, toxinas fúngicas o
micotoxinas y toxinas marinas) y
microorganismos alterantes y patógenos
(bacterias, hongos, levaduras, virus y
parásitos).
El análisis de componentes principales
(PCA) es el método más común para
visualizar y clasificar la estructura de datos
multivariados. El PCA es una técnica
quimiométrica bien conocida, que proyecta
los datos en un hiperespacio reducido,
definido por los componentes principales
(Parellón, 2004). Este algoritmo cae dentro
de las técnicas denominadas
reconocimiento de patrones o técnicas de
inteligencia artificial y permite reducir,
representar y extraer información relevante
al mismo tiempo y suele ser clasificado
como un método no supervisado de
reconocimiento de patrones, ya que su uso
más extendido con las narices electrónicas
se limita a representar bidimensionalmente
un conjunto de medidas para ver si se
pueden formar agrupaciones (“clusters”)
espontáneas entre las diferentes medidas
realizadas. Este método construye una
transformación lineal que escoge un nuevo
sistema de coordenadas para el conjunto
original de datos en el cual la varianza de
mayor tamaño del conjunto de datos es
capturada en el primer eje (llamado el
Primer Componente Principal), la segunda
varianza más grande es el segundo eje, y
así sucesivamente. (Durán, 2005; Moreno,
Caballero, Galán, Matía, & Jiménez, 2009;
Rojas, Comina, & Solís, 2012; Zuluaga D,
2011). El uso de esta técnica permite la
visualización de la estructura latente de
datos mediante gráficas, cuyas
interpretaciones permiten un
entendimiento más profundo del que es
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posible obtener cuando se evalúan las
variables en solitario, ya que permite
analizar varias variables simultáneamente.
El PCA como análisis exploratorio es el
punto de partida conveniente dentro de los
métodos de datos multivariantes.
(Esbensen & Geladi, 2009). Otro método
de análisis de datos multivariante muy
utilizado es el de las Redes neuronales
(ANN). Es un tipo de algoritmos inspirado
en las redes neuronales biológicas, ajustan
sus modelos de forma experimental, sin
necesitar un conocimiento previo de las
características de los datos que debe
procesar ni de los mecanismos que lo
producen. Este método ofrece una valiosa
capacidad de mapeo no-lineal, muchos
tipos de redes neuronales se han
empleado hasta el momento para realizar
análisis de clasificación con los datos de la
nariz electrónica, incluidas las redes de
Kohonen, el vector de aprendizaje (LVQ) y
sus variaciones de backpropagation (BP) y
el algoritmo ART. (Benito, Ortiz, Sánchez,
Sarabia, & Iniguez, 1999; Men, Liu, Pan,
Wang, & Zhang, 2011)
En la actualidad se han llevado a cabo
múltiples investigaciones con la utilización
de los sistemas multisensoriales como
nariz y lengua electrónica con el fin de
incursionar en el mejoramiento de las
técnicas que permitan evaluar la calidad de
los alimentos que se producen lo que ha
ocasionado que en la última década se
haya producido un rápido desarrollo
comercial y tecnológico de los sentidos
electrónicos. Las narices electrónicas son
equipos desarrollados a los cuales se les
atribuye múltiples aplicaciones en la
industria agroalimentaria como son:
valoración de la calidad en productos
frescos (frutas, verduras, hortalizas, carne,
leche y pollo crudo entre otros) y
procesados (manufacturados), supervisión
y control de operaciones básicas en la
industria agroalimentaria (cocción,
fermentación, mezclado, maduración,
tostado entre otros), control de producto
almacenado y estudio de su vida útil,
evaluación del envejecimiento y
maduración de vinos y otros productos de
la industria alimentaria (quesos, productos
cárnicos, frutas), monitorización de la
interacción producto-empaque, la
evaluación sensorial y de calidad de
múltiples alimentos. (Correa, Barreiro,
Ruiz-Altisent, & Chamorro, 2005). De igual
forma, los consumidores son cada vez más
conscientes de los problemas de
autenticación con ciertos grupos de
alimentos y están dispuestos a pagar por
productos más caros cuando el origen y los
ingredientes están debidamente
determinados. Debido a estos hechos,
existe una creciente demanda entre las
empresas y los institutos de dispositivos
que permiten un análisis rápido de los
productos alimenticios como son los
sistemas multisensoriales que a pesar de
las numerosas desventajas de los
sensores electrónicos, como la calibración,
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la escasa selectividad y el complicado
análisis de datos, estos dispositivos se
utilizan cada vez s para el análisis de
alimentos y en otras ramas de la vida
cotidiana como en perfumería, en la
industria farmacéutica, en operaciones
forenses, ambientales y demás.
CONCLUSIONES
Las técnicas más utilizadas para la
detección de pesticidas por su efectividad,
confiabilidad, selectividad y sensibilidad
son la cromatografía de Gases-Masas,
HPLC, cromatografía de gases con
detector de electrones entre otras múltiples
técnicas. Independiente del tipo de analito
y en especial del tipo de pesticida objeto de
análisis en matrices alimenticias, el
tratamiento de la muestra constituye la
etapa más crítica para el análisis
cuantitativo. Entre más etapas se
involucren en el procedimiento, la
probabilidad de perder los compuestos de
interés aumenta. Sin embargo, una buena
planeación de la metodología de
extracción, concentración y cuantificación
determina la fiabilidad de los datos
obtenidos.
Aunque la cromatografía gaseosa cobra
gran relevancia, sin duda alguna la
cromatografía líquida de alta eficiencia, de
resolución rápida constituye la técnica del
futuro con la cual se podrá tener una
aproximación muy grande a las
concentraciones reales de un
contaminante dentro de una matriz de
interés. Pese a lo anterior, el desarrollo de
un método cromatográfico constituye
varias etapas que no solo consumen
tiempo, sino, que demandan un amplio
conocimiento químico y un trabajo riguroso
y responsable. Poseer técnicas
complementarias como los inmunoensayos
y los biosensores contribuyen no solo a
realizar monitoreos en tiempo real, sino, a
tener indicadores previos antes de
proceder con el desarrollo de una técnica
de alta precisión y resolución.
Las industrias son cada vez más
conscientes de los problemas que acarrea
el que los alimentos que se comercializan,
principalmente aquellos de origen
perecedero como las frutas, no cumplan
con los requisitos mínimos de calidad e
inocuidad exigidos por la norma, por tal
motivo, están dispuestos a invertir en
métodos rápidos que permitan el análisis
de componentes perjudiciales, como son
los pesticidas. Al igual, los consumidores
están dispuestos a pagar por productos
más caros cuando son conscientes que su
salud está en riesgo.
El origen y los avances en sistemas
multisensoriales (narices y lenguajes
electrónicos) para los ensayos de
autenticidad alimentaria representan
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actualmente una alternativa para la
detección de compuestos peligrosos en
alimentos y debido a estos hechos, existe
una creciente demanda entre empresas e
institutos de dispositivos que permitan el
análisis rápido de los productos
alimenticios. Se utilizan varias técnicas y
métodos para la evaluación de presencia o
no de pesticidas en los alimentos. Uno de
estos es por medio de las técnicas
cromatográficas y los diferentes métodos
de extracción que se utilizan para que sea
confiable el análisis. La principal
desventaja de este método es el hecho que
requieren tiempos de análisis largos y
representan alto costo de equipos y de
mantenimiento, además del personal
capacitado que se debe contratar para
utilizarlos. En la industria, uno de los
factores importantes que influyen en la
elección del método analítico es el análisis.
A pesar de las muchas desventajas de los
sensores electrónicos, como calibración
complicada, mala selectividad de los
sensores y complicado análisis de datos,
estos dispositivos se utilizan cada vez más
para el análisis predictivo de alimentos y en
otras ramas de la vida como la perfumería,
la industria farmacéutica y las operaciones
forenses. Además, existe una tendencia a
combinar los datos de los sistemas
multisensoriales (la nariz y la lengua
electrónica) en evaluaciones de
autenticidad que facilitan la evaluación del
gusto y el olfato al mismo tiempo.
A medida que los alimentos van
evolucionando y las posibles
consecuencias que ello representa en la
salud humana, irán apareciendo nuevas
alternativas para la detección y análisis de
los pesticidas en los alimentos y con el fin
de mejorar las áreas de investigación, los
fabricantes de instrumentos se enfocan en
mejorar constantemente los materiales y el
rendimiento de los sensores y del
biosensor. El área de la robótica es la
última tendencia para aplicar en la
detección de compuestos extraños y
perjudiciales en alimentos.
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Universidad de Pamplona
Fast and easy multiresidue method
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extraction/partitioning and dispersive
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Article
In this pilot study, we investigated levels of organochlorine pesticides (OCPs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in the adipose tissues of two free-ranging terrestrial carnivores from Croatia sampled in 2010 and 2011: the brown bear (Ursus arctos; N=32) and the grey wolf (Canis lupus; N=29). Concentrations of ∑OCPs and ΣPCBs ranged from 0.45 to 4.09ngg(-1)lipid mass (lm) and from 0.93 to 8.52ngg(-1)lm in brown bear, and from 1.18 to 5.67ngg(-1)lm and 2.68 to 48.9ngg(-1)lm in grey wolf adipose tissues, respectively. PCBs were dominant accounting for over 72% of total analyzed persistent organic pollutants (POPs). The sum of six indicator non-dioxin-like PCBs (Σ6IndNDL PCBs) made up 60-93% and 58-85% of the total congener concentrations in brown bears and wolves, respectively. Although the levels of the measured parameters were significantly higher in grey wolves than in bears, the contaminant profiles of the two species were similar, with γ-HCH, HCB, β-HCH and DDE as major OCP contaminants, and PCB-153>PCB-180≈PCB-170>PCB-138 as the dominant congeners. The sum of hexachlorocyclohexanes (ΣHCHs) and 8 toxicologically relevant dioxin-like PCBs (Σ8ToxDL PCBs) was higher in the males than in the females of the brown bear. Concentrations of ΣDDTs, HCB, ΣOCP, ΣPCBs, Σ6IndNDL PCBs, and toxicologically relevant non-dioxin-like PCBs (ΣToxNDL PCBs) were significantly positively correlated with lipid content in the grey wolf. Concentrations of OCPs and PCBs in brown bears and wolves from Croatia were low and normal for large terrestrial mammals. Copyright © 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Article
An electronic nose (E-nose) and an electronic tongue (E-tongue) have been used to characterize five types of strawberry juices based on processing approaches (i.e., microwave pasteurization, steam blanching, high temperature short time pasteurization, frozen-thawed, and freshly squeezed). Juice quality parameters (vitamin C, pH, total soluble solid, total acid, and sugar/acid ratio) were detected by traditional measuring methods. Multivariate statistical methods (linear discriminant analysis (LDA) and partial least squares regression (PLSR)) and neural networks (Random Forest (RF) and Support Vector Machines) were employed to qualitative classification and quantitative regression. E-tongue system reached higher accuracy rates than E-nose did, and the simultaneous utilization did have an advantage in LDA classification and PLSR regression. According to cross-validation, RF has shown outstanding and indisputable performances in the qualitative and quantitative analysis. This work indicates that the simultaneous utilization of E-nose and E-tongue can discriminate processed fruit juices and predict quality parameters successfully for the beverage industry.
Article
Introducción: El primer plaguicida sintetizado fue el DDT, sus propiedades insecticidas las descubrió Müller en 1939. Autorizada su comercialización en los EE.UU. en 1945, se expande al resto del mundo, iniciándose también la búsqueda de múltiples compuestos análogos. Para 1998 la Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. tenía registrados 20.000 productos comerciales. Clasificación: Conforme a su toxicidad aguda, los plaguicidas pueden ser extremadamente peligrosos, altamente peligrosos, modera-damente peligrosos y ligeramente peligrosos. Según su vida media, pueden ser permanentes, persistentes, moderadamente persisten-tes y no persistentes. Dada su estructura química, se clasifican en diversas familias, como los organoclorados, los organofosforados, los carbamatos y los piretroides. Uso: La agricultura, la salud pública, el control estructural de plagas, la industria, el tratamiento de áreas verdes y de grandes reser-vas y depósitos de agua son las principales actividades donde se utilizan plaguicidas. Fuentes de exposición: Los alimentos de origen animal y vegetal, el aire, el agua, el suelo, la flora y la fauna son fuentes comunes de exposición. La exposición aguda se presenta, básicamente, en el ámbito laboral, mientras que la de tipo crónico afecta comúnmen-te a la población general. Aspectos toxicológicos: Se absorben por vía dérmica, respiratoria y digestiva. La primera es relevante en el ámbito laboral, las restantes en la población general. Se distribuyen por vía sanguínea y las vías de eliminación son la orina, las heces fecales y el aire exhalado, entre otras. Background: The first pesticide synthesised was the Dichloro Diphenyl Trichloroethane (DDT) in 1874. Since 1939, when Paul Mü-ller discovered its insecticides properties, thousands of similar products have been developed, commercialised and used all over the world. In 1998, 20,000 commercial products were registered as «pesticides» by the US Environmental Agency of Protection (EPA). Classification: According to their toxicity, pesticides can be classified as extremely dangerous, highly dangerous, moderately dange-rous and slightly dangerous. According to their median lifetime, they are classified as permanent, persistent, moderately persistent and not persistent. Given their chemical structure, they are classified in several groups, the most utilised of which are organochlori-nes, organophosphates, carbamates and pyrethrins. Use: Agriculture, public health, structural pest control, industry, green area servicing and the maintenance of reservoirs of water are the main activities in which pesticides are currently employed. Sources of exposure: The main sources of pesticide exposure to humans are through the food chain, air, water, soil, flora and fauna. While acute poisoning generally affects farmers and industrial workers, chronic poisoning is more common in the general populat ion. Toxicological aspects: Pesticides are mainly absorbed through dermal, respiratory and oral pathways. Although absorption through the skin is prominent in the work environment, the general population are more at risk from ingestion and inhalation. Pesticides are distributed all around the human body through the bloodstream and are eliminated through urine, faeces and exhaled air. Exposure assessment: The main techniques employed in the assessment of pesticides exposure are the history of exposure, the ex-perts evaluation and environmental and biological monitoring.
Article
Olfaction exhibits both high sensitivity for odours and high discrimination between them. We suggest that to make fine discriminations between complex odorant mixtures containing varying ratios of odorants without the necessity for highly specialized peripheral receptors, the olfactory systems makes use of feature detection using broadly tuned receptor cells organized in a convergent neurone pathway. As a test of this hypothesis we have constructed an electronic nose using semiconductor transducers and incorporating design features suggested by our proposal. We report here that this device can reproducibly discriminate between a wide variety of odours, and its properties show that discrimination in an olfactory system could be achieved without the use of highly specific receptors.
Article
The development of the electronic nose have paved the way for the classification of bacteria, to monitor air quality on the space shuttle, or to check the spoilage of foodstuff. However, the electronic nose still is unable to discriminated between flavors, perfumes, smells and as a replacement for the human nose. Although it has been used to detect some important nonodorant gases, it is not adapted to substances of daily importance in mammalian life such as the scent of other animals, foodstuff or spoilage. Due to such limitations, the electronic nose was developed to mimic the human nose. It turns out that the human nose's unequaled performance is not due to the high number of different human receptor cells, but their selectivity and their unsurpassed sensitivity for some analyte gases. As such, the success of the electronic nose will not rely on increasing the number of individual sensors and creating redundant information by adding more similar sensors, but rather on DNA, molecular, imprinted molecules or even mobilized natural receptors, which promise to increase the sensitivity and importantly selectivity. An increase in the sensitivity can be achieved by appropriate sample pretreatment and preconcentration techniques, whereas filters and separation units can be used to increase the selectivity and reduce interfering substances.
Actividad genotóxica por esxtracto de fresa fumigada con pesticidas en Pamplona
  • D E Ortiz
  • I C Lopez
  • J Orozco
  • L J Quijano
  • A Pardo
ISSN 1692-7125. Volumen 14, No. 2, p. 103-128, año 2016 Facultad de Ingenierías y Arquitectura Universidad de Pamplona Pabuena, D. E., Ortiz, I. C., Lopez, J., Orozco, L. J., Quijano, A., Pardo, E., et al. (2015, Septiempbre). Actividad genotóxica por esxtracto de fresa fumigada con pesticidas en Pamplona, Norte de Santander, Colombia.
Diseño y realizción de una nariz electrónica para maduración de quesos
  • O B Parellón
Parellón, O. B. (2004). Diseño y realizción de una nariz electrónica para maduración de quesos. España.
Residuos de Plaguicidas en Hortalizas: problemática y riesgo en México
  • M A Pérez
  • H Navarro
  • E Miranda
Pérez, M. A., Navarro, H., & Miranda, E. (2013). Residuos de Plaguicidas en Hortalizas: problemática y riesgo en México. Rev. Int.Contam. Ambie(29), 45-64.
Application of supercritical fluid extraction in multi-residue pesticide analysis of plant matrices
  • J Poustka
  • K Holadová
  • J Hajšová
Poustka, J., Holadová, K., & Hajšová, J. (2003). Application of supercritical fluid extraction in multi-residue pesticide analysis of plant matrices. Eur. Food.