RESUMEN

En los alimentos se pueden encontrar un gran número desustancias tóxicas, tales como plaguicidas, antibióticos y toxi-nas, presentando distintos orígenes (naturales o sintéticos) yniveles de toxicidad para la salud humana. Este tipo de com-puestos se encuentran generalmente a muy bajas concentracio-nes en matrices muy complejas, por lo que es necesario la uti-lización de metodologías lo más fiables posibles. En estesentido, el empleo de las técnicas cromatográficas (de gases yde líquidos) acopladas a detectores de espectrometría de masasha permitido la detección adecuada de este tipo de sustanciasen los alimentos a concentraciones extremadamente bajas. Porello, y en función de las características del contaminante, sedebe elegir la técnica cromatográfica que posibilite una mejorseparación del contaminante de los interferentes presentes enla matriz, así como de los contaminantes entre sí. Esta meto-dología proporciona datos de gran valor que mejoran nuestroconocimiento de la Salud Pública a través de la Seguridad Ali-mentaria.

Palabras clave: Seguridad alimentaria. Tóxicos y Conta-minantes. Cromatografía. Espectrometría de Masas.

ABSTRACT

Using Mass Spectrometry as a Toolfor Testing for Toxic Substancesin Foods: toward Food Safety

A large number of toxic substances, such as pesticides,antibiotics and toxins from different sources (natural or man-made) and different degrees of toxicity for human health canbe found in foods. This type of compounds are generally foundat very low concentrations in highly complex matrices, ittherefore being necessary for the most highly reliablemethodologies possible to be sued. In this regard, the use ofgas and liquid chromatography techniques coupled to massspectrometry detectors has made it possible to properly detectthis type of substances in foods at extremely lowconcentrations. Therefore, depending upon the characteristicsof the contaminant, one must select the chromatographytechnique which affords the possibility of best separating thecontaminant from the interfering substances present in thematrix, as well as from the contaminants amongst one another.This methodology provides highly valuable data enhancingour knowledge of Public Health through Food Safety.

Key words: Food safety. Toxics and contaminants.Chromatography. Mass spectrometry.

Rev Esp Salud Pública 2007; 81: 461-474 N.° 5 - Septiembre-Octubre 2007

COLABORACIÓN ESPECIAL

Correspondencia:Roberto Romero González.Departamento de Química Analítica,Universidad de Almería,Ctra. Sacramento s/n, La Cañada de San Urbano,04120, Almería.Correo electrónico: rromero@ual.es

EMPLEO DE LA ESPECTROMETRÍA DE MASAS COMO HERRAMIENTAPARA LA DETERMINACIÓN DE TÓXICOS EN ALIMENTOS:

HACIA LA SEGURIDAD ALIMENTARIA

Roberto Romero González, José Luis Fernández Moreno, Patricia Plaza Bolaños, Antonia GarridoFrenich y José Luis Martínez Vidal.

G. I. Química Analítica de Contaminantes. Dpto. de Química Analítica, Universidad de Almería.

INTRODUCCIÓN

Actualmente, la seguridad alimentariaes una de las grandes preocupaciones de lasociedad, como se ha podido percibir antelos fenómenos relacionados con “el mal delas vacas locas”, la contaminación depollos con dioxinas, o el más reciente pro-blema en el que se han encontrado plagui-cidas ilegales, como el isofenfos metil envegetales. Por ello, la sociedad manifiestaconstantemente una inquietud crecientehacia la toxicología alimentaria y demandauna información cada vez más completasobre la presencia de tóxicos en alimentos.Una prueba de este interés es la preocupa-ción por parte tanto de los organismos ofi-ciales como de la industria alimentaria encontrolar la presencia de estas sustanciasen productos alimentarios. A nivel nacio-nal se puede destacar la Agencia Españolade Seguridad Alimentaria y Nutrición(AESAN), entre cuyos objetivos está elreducir los riesgos de enfermedades trans-mitidas por alimentos así como garantizarla eficacia de los sistemas de control de losmismos, coordinando a las distintas admi-nistraciones públicas competentes enmateria de seguridad alimentaria. De igualforma, a nivel europeo destaca la AgenciaEuropea de Seguridad Alimentaria(EFSA), siendo una de sus funciones laevaluación de riesgos y la comunicaciónde los mismos. El lema “de la granja a lamesa” resume el espíritu de la EFSA, inci-diendo en el control de cada punto de lacadena alimentaria para velar eficazmentepor la salud de los consumidores. Así, laUnión Europea, mediante la elaboracióndel “Libro Blanco sobre Seguridad Ali-mentaria”1 estableció las bases del cambioal que se está viendo sometida la industriaalimentaria desde hace algunos años,reforzando el control y la detección decontaminantes en alimentos y establecien-do límites para varios contaminantes. Deigual forma, se han publicado diversosdocumentos, entre los que destaca elReglamento (CE) Nº 178/20022, por el que

se señalan los principios y requisitos gene-rales de la legislación alimentaria, fijandolos procedimientos relativos a la seguridadalimentaria.

Para conseguir el nivel de proteccióndeseado, se debe disponer de datos fiables,que permitan una adecuada evaluación deriesgos con la consiguiente toma de deci-siones. En este sentido, el control toxicoló-gico de los alimentos es un punto crucial yde gran importancia para la salud pública.Así, es imprescindible certificar que losalimentos disponibles en el mercado a dis-posición de los consumidores están libresde productos tóxicos o de residuos de éstosy si se encuentran presentes que éstos nosuperan los valores máximos fijados por lalegislación3,4. Esto implica que los alimen-tos estén sometidos a controles privados ypúblicos relativos a la inocuidad de losmismos, es decir, si hay presencia o ausen-cia de contaminantes y que estos superen ono las concentraciones máximas permiti-das. Para ello es necesario recurrir a labo-ratorios de control y análisis que determi-nen las concentraciones de los residuos enel alimento y verifiquen el cumplimientode la legislación. Es entonces cuando elproductor, el intermediario, el vendedor,las autoridades y, en definitiva, toda lacadena de elementos implicados en el con-sumo de un alimento, están seguros de lainocuidad del mismo. Además, es necesa-rio que los resultados ofrecidos por ellaboratorio vengan acompañados de unagarantía de calidad, es decir, que los resul-tados analíticos se apoyen sobre un siste-ma de calidad que asegura la fiabilidad delos análisis.

Con objeto de poder cumplir con todosestos requerimientos es necesario elempleo de metodologías analíticas apropia-das que permitan la correcta identificacióny cuantificación de estos compuestos. Engeneral, dichas metodologías deben sercapaces de proporcionar una alta sensibili-dad, debido a las bajas concentraciones a

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las que pueden encontrarse. Deben serselectivos, puesto que es necesario distin-guir los analitos entre sí, y de los interfe-rentes, así como ofrecer una fiabilidad ele-vada en la cuantificación, incluso a nivelestraza. Dentro de las técnicas existentes hoyen día destacan el empleo de biosensores,Enzima Linked Inmunoabsorvent Assay(ELISA) o cromatográficas5-7; estas últi-mas suelen cumplir con estos requisitos, yaque por un lado permiten el análisis multi-rresiduo, siendo ideales para la determina-ción de varios compuestos en un solo aná-lisis, y a continuación, en función del tipode detector empleado, ofrecer una elevadasensibilidad. En este sentido, puedenemplearse numerosos detectores como losespectrofotométricos hasta los basados enresonancia magnética nuclear, pasando pordetectores de captura electrónica o deespectrometría de masas8,9. Sin embargo, laDecisión de la Comisión, 2002/657/CE10,relativa al funcionamiento de los métodosanalíticos para la determinación de conta-minantes en alimentos y la interpretaciónde los resultados, indica que los métodosbasados sólo en análisis cromatográficossin el empleo de la espectrometría de masaspara la detección no son apropiados para laconfirmación de los mismos. En este con-texto, los laboratorios de análisis alimenta-rio se ven obligados al empleo de la espec-trometría de masas para la determinaciónde contaminantes en alimentos, con objetode asegurar la fiabilidad de los resultadosobtenidos, siendo por tanto una herramien-ta de obligado uso en los mismos. Dehecho, la UE señala este tipo de deteccióncomo el idóneo para la correcta identifica-ción de compuestos, empleando para elloun sistema de identificación por puntos,indicando que para compuestos legisladosse necesitan al menos 3 puntos de identifi-cación, mientras que para los no autoriza-dos o sustancias anabolizantes se necesita-rían al menos 4 puntos10.

El presente trabajo intenta describir bre-vemente los principios básicos sobre los

que se basa la espectrometría de masascuando se acopla a técnicas cromatográfi-cas y ofrecer una visión de las principalesaplicaciones de la técnica en laboratoriosagroalimentarios, destacando las ventajasde su empleo así como su potencialidadpara la determinación de contaminantes enalimentos y su consiguiente repercusión enlas políticas de Salud Pública de los orga-nismos oficiales.

FUNDAMENTO DE LOS DETECTORESDE ESPECTROMETRÍA DE MASAS

El empleo de técnicas cromatográficaspermite la determinación simultánea devarios contaminantes presentes en unamuestra. Sin embargo, el empleo de detec-tores tradicionales como UV-visible, defluorescencia o de captura electrónica,proporcionan una gran incertidumbre enlos resultados ofrecidos por los laborato-rios, aumentando el riesgo de falsos positi-vos y negativos11. En este sentido, el aco-plamiento de un espectrómetro de masas aun sistema de separación cromatográficaha permitido que se puedan identificar ycuantificar con una gran fiabilidad sustan-cias presentes en alimentos, puesto que unfalso positivo puede desembocar en laparalización errónea de un determinadocargamento de alimentos, así como unfalso negativo puede permitir que lleguenal mercado alimentos que no cumplen conla legislación. Este acoplamiento, que serealiza a través de una interfase que“conecta” el sistema cromatográfico con eldetector, presenta ciertos problemas queen el caso de la cromatografía de gases(GC) se resolvieron hace tiempo, posibili-tando que dicha técnica sea considerada derutina en los laboratorios agroalimentariospara la determinación de contaminantesvolátiles y apolares, mientras que el aco-plamiento cromatógrafo de líquidos (LC)-espectrómetro de masas es mucho máscomplejo, encontrándose numerosos avan-ces en los últimos años12 que han permiti-

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do un espectacular desarrollo de dicha téc-nica. Esto ha posibilitado la rápida deter-minación de sustancias más polares o ter-molábiles en los alimentos con un altogrado de fiabilidad.

El proceso de análisis por espectrome-tría de masas es sumamente complejo porlo que a continuación se explica solamen-te de forma muy resumida un fundamentodel mismo. La espectrometría de masasestá basada en el diferente comportamien-to que presentan los iones que se formanpor las diferentes técnicas de ionización,al atravesar campos eléctricos y magnéti-cos. Así dichos iones son separados enfunción de su relación masa/carga (m/z) ydetectados posteriormente. Un espectró-metro de masas consta de varios compo-nentes básicos:

— Dispositivo de introducción de lamuestra

— Cámara de ionización o fuente,donde se generan los iones a partir de lassustancias químicas a analizar

— Analizador, que diferencia los ionesgenerados en función de su relación m/z

— Detector que produce una señal eléc-trica amplificada para cada uno de los ionesgenerados

Así, una vez separadas las sustanciasen el cromatógrafo, es necesario ionizarlas moléculas y obtener iones en fasegaseosa. Este proceso tiene lugar en lafuente de ionización y actualmente existendiferentes técnicas que permiten llevar acabo dicha ionización13. Entre las másimportantes destacan la ionización elec-trónica, que se basa en el bombardeo deelectrones o la ionización química, dondela ionización se realiza a través de cho-ques con moléculas previamente ioniza-das como metanol. Para el acoplamientocon los cromatógrafos de líquidos, la ioni-

zación a presión atmosférica (API) hatenido un gran éxito ya sea mediante lamodalidad de electrospray o la denomina-da ionización química a presión atmosfé-rica14, siendo la más empleada en lamayoría de los equipos.

Una vez generados los iones son intro-ducidos en el analizador, existiendo dis-tintas modalidades, siendo el más usado eldenominado cuadrupolo debido a su granrobustez para análisis de rutina y su relati-vo bajo costo comparado con otros comola trampa de iones o los analizadores detiempo de vuelo14. Este analizador (figura1) se compone de 4 barras alargadasconectadas eléctricamente entre sí enpares opuestos a los que se le aplica unvoltaje variable y, para un voltaje dado,sólo los iones con una m/z determinadapresentarán una trayectoria estable ypodrán ser detectados (iones resonantes)mientras que el resto son expulsados delcuadrupolo y no llegan al detector (ionesno resonantes).

Estos analizadores pueden trabajar endos modos básicos. Si operan en modo“barrido completo” o “full scan”, los volta-jes aplicados varían en función del tiempopara obtener un espectro de masas del com-puesto, proporcionando información muyprecisa relacionada con la identidad delproducto. Sin embargo, también se puedefijar un voltaje determinado seleccionandoasí un solo ión, originando una excelentesensibilidad con una alta especificidad,siendo ideal con fines cuantitativos de tra-zas y ultratrazas15.

En función del tipo de analizador esposible repetir el ciclo ruptura-detección defragmentos generados, apareciendo lo quese denomina espectrometría de masas entándem (MS) n. El objetivo es obtener másinformación estructural mediante la frag-mentación de iones aislados, así comomejorar la selectividad y sensibilidad parael análisis cuantitativo.

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En este sentido, los analizadores máshabituales son la trampa de iones y el triplecuadrupolo. En el primero la ruptura y ais-lamiento se produce en el tiempo, mientrasque para el segundo dicho proceso se reali-za en el espacio, presentando ambos anali-zadores ventajas y desventajas16, empleán-dose ambos en análisis de rutina. Enconcreto, el triple cuadrupolo está com-puesto de tres cuadrupolos colocados con-secutivamente, de los cuales el primero y eltercero seleccionan los iones producto deinterés, y el segundo actúa como celda decolisión. Este segundo cuadrupolo es el quepermite la realización de espectrometría demasas en tandem, en este caso MS-MS,puesto que el ciclo ruptura-detección se rea-liza dos veces. Físicamente se aceleran losiones (denominados precursores) desde elprimer cuadrupolo hacia el segundo en pre-sencia de un gas de colisión (generalmenteargón o helio), pudiendo obtenerse distintasfragmentaciones.

El triple cuadrupolo se puede emplear dediversas maneras como barrido de ionesproductos, barrido de iones precursores opérdida neutra, siendo lo mas habitualmonitorizar una reacción (selection reac-tion monitoring) que consiste en que ambosanalizadores (primer y tercer cuadrupolo)registran solo unas masas seleccionadas. Enesta modalidad los iones seleccionados porel primer analizador sólo son detectados siproducen una fragmentación específica. Alno hacer un barrido de masas y al medirsólo una masa durante todo el tiempo sepuede aumentar la sensibilidad.

De esta forma, teniendo en cuenta elcriterio de identificación por puntos indi-cado por la UE10, por cada ión precursor seobtiene un punto de identificación y porcada ión producto 1,5 puntos por lo que,por ejemplo, mediante el empleo de un tri-ple cuadrupolo se necesitan al menos dostransiciones más el ión precursor para lacorrecta identificación de un compuestoilegal.

APLICACIONESDE LA ESPECTROMETRÍA

DE MASAS COMO DETECTOR

Existe una gran variedad de compuestosquímicos que por diferentes vías puedenllegar a los productos alimenticios que seconsumen cada día. Dentro de éstos seencuentran productos como plaguicidas,medicamentos veterinarios, micotoxinas yacrilamida, para los cuales el empleo de laespectrometría de masas ha posibilitadouna detección rápida y fiable, permitiendodeterminar dichos compuestos por debajode los límites regulados por los organismosoficiales en un tiempo de análisis relativa-mente corto.

Así, en primer lugar podemos destacar lapresencia de productos fitosanitariosempleados para combatir las plagas y enfer-medades de frutas y hortalizas. Unas bue-nas prácticas agrarias y un respeto de losplazos de seguridad dan lugar a una reduc-ción de los niveles de plaguicidas emplea-dos por debajo de los límites máximos fija-dos, evitando riesgo alguno para la saluddel consumidor. La problemática aparececuando se hace uso de plaguicidas no per-mitidos o registrados, o cuando no sesiguen las pautas adecuadas en la aplica-ción de aquellos productos permitidos.

Los plaguicidas se pueden clasificar envarios grupos en función de su estructuraquímica. De este modo las categorías clási-cas de plaguicidas más empleados son:organoclorados (DDT), organofosforados(malatión), carbamatos (propoxur), pire-troides (deltametrina), triazinas (atrazina),y ureas sustituidas. La toxicidad de estoscompuestos viene determinada por unaserie de factores como son la familia a laque pertenece, las cantidades aplicadas, elmedio y momento de aplicación, elmomento de la recolección, etcétera, todoello afectando a los niveles de plaguicidaen el alimento final. El espectro de toxici-dad es muy amplio, incluyendo compues-

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tos de alta toxicidad como algunos organo-fosforados, plaguicidas que teóricamenteno son tóxicos para los mamíferos, comoalgunos reguladores del crecimiento einsecticidas biológicos y finalmente pla-guicidas que no presentan efectos tóxicoselevados pero que pueden producir efectostóxicos tras una exposición crónica, comomuchos fungicidas.

Actualmente los productos agrícolasestán sometidos a controles privados ypúblicos, evaluando la presencia de resi-duos de plaguicidas presentes y que nosuperen las concentraciones máximas per-mitidas15.

Otro grupo que está cobrando una granimportancia en los últimos años son los pro-ductos farmacológicos y promotores delcrecimiento dentro del sector veterinario.Estos productos ayudan a controlar lasinfecciones bacterianas de los animales y apreservar su salud y crecimiento. Estasmedicaciones son administradas a travésdel agua o como aditivos en los piensos. Laaparición de residuos veterinarios indesea-dos en los productos de alimentación sedebe a la administración de medicamentosprohibidos, o a un uso inadecuado, sin res-peto de los plazos de seguridad de medica-mentos permitidos17. Dentro de los distin-tos fármacos de uso veterinario se puedendistinguir numerosas clases, entre las quedestacan las sulfonamidas, quinolonas,tetraciclinas, macrólidos y antihelmínti-cos18. Tanto las tetraciclinas, quinolonas ymacrólidos son agentes bacterianos deamplio espectro y su presencia en los ali-mentos de origen animal supone un riesgopara la salud, ya que pueden resultar tóxi-cos y dar lugar a reacciones de resistenciabacteriana que a través de la cadena alimen-taria puede ser transferida a los consumido-res19. De igual forma, los antihelmínticosestán considerados como unos poderososagentes antiparasitarios, mientras que lassulfonamidas son un potente grupo bacte-riostático potencialmente carcinógeno.

Dentro de las sustancias tóxicas que pue-den aparecer de forma natural en los alimen-tos se encuentran las micotoxinas, que sonmetabolitos secundarios tóxicos producidospor hongos en alimentos y derivados bajociertas condiciones ambientales. El creci-miento de estos hongos y la aparición de lasmicotoxinas puede ocurrir en cualquiera delas etapas que recorren los alimentos: antesde la recogida, tras la cosecha, durante elalmacenamiento, durante el procesado o alcomerlos, debido a condiciones ambientalesextremas y afectando a la calidad de los ali-mentos20. Existen diferentes tipos de mico-toxinas, entre las más importantes encontra-mos: la patulina (manzanas), las aflatoxinas(frutos secos, maíz, especias,…), la ocrato-xina A (cereales, especias, vino, cerveza,zumos,..), los tricotecenos (cereales), zeara-lanona (maíz) o la fumonisima (maíz)21. Lasmicotoxinas pueden causar una diversidadde efectos tóxicos en humanos y animales.Actualmente se ha demostrado que algunosde estos tóxicos son cancerígenos, genotóxi-cos y pueden afectar al hígado, riñón y alsistema inmunológico. Por ejemplo, se pien-sa que la ingesta continuada de aflatoxinasestá relacionada con el cáncer de hígado enpersonas afectas por la hepatitis B. Así seconsidera la aflatoxina B1 como uno de losagentes causantes del cáncer de hígado maspotentes junto a la M1, que es un carcinóge-no genotóxico de especial relevancia paraaquellos consumidores habituales deleche21.

Por otro lado, existen ciertos tóxicos quepueden aparecer como resultado del cocina-do de los alimentos, los cuales no provienende una aportación directa intencionada, sinocomo consecuencia de las reacciones quí-micas que tienen lugar cuando los produc-tos alimenticios se someten a temperaturaselevadas. Entre estos tóxicos cabe destacarla acrilamida y los hidrocarburos aromáti-cos policíclicos (PAHs)22. La acrilamida seforma cuando alimentos con alto contenidoen carbohidratos y bajo en proteínas sonprocesados o cocinados a altas temperatu-

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ras. Los principales alimentos en los queaparece son las patatas fritas, el café, lospasteles, pan y tostadas. En cuanto a losefectos tóxicos de esta sustancia diferentesestudios han demostrado que una exposi-ción prolongada puede ocasionar daños enel sistema nervioso, sistema reproductivo yen el material genético, además de conside-rarse como una molécula con propiedadescarcinogénicas y mutagénicas23. Pero apesar de esto, se ha llegado a la conclusiónde que la mayoría de estos efectos sonimprobables en el ser humano si se tiene encuenta que el promedio de consumo es muyreducido.

Por otro lado, los PAHs son un grupomuy elevado de compuestos, más de 100familias diferentes, los cuales entran a for-mar parte de los denominados compuestosorgánicos persistentes (COPs). Esto se debea la capacidad de mantenerse establesdurante largos períodos de tiempo sin alte-rar sus propiedades tóxicas. Los PAHs tie-nen su origen en la combustión incompletade la materia orgánica y pueden llegar a losalimentos como resultado de la contamina-ción ambiental, los procesos de secado yahumado, además de por el proceso decocinado a elevadas temperaturas con con-tacto directo con el fuego. Los principalesimpactos de los PAHs en la salud humanase centran en sus propiedades genotóxicas,es decir causan daños al material genético(teratogénicas, mutagénicas y carcinogéni-cas). Los más potentes carcinógenos son elbenzo(a)antraceno, benzo(a)pireno y eldibenz(ah)antraceno.

Finalmente conviene destacar la presen-cia de contaminantes ambientales en ali-mentos. De esta forma, las dioxinas y losbifenilos policlorados (PCBs) son un grupode productos químicos tóxicos y persisten-tes entre cuyos efectos en la salud humanay el medio ambiente se incluyen la toxici-dad dérmica, la inmunotoxicidad, los efec-tos reproductivos, los efectos perturbadoresdel sistema endocrino y los efectos cancerí-

genos. Las dioxinas son principalmentesubproductos no intencionales de una seriede procesos químicos, así como de casitodos los procesos de combustión, mientrasque los PCB son sustancias producidasintencionalmente, que han sido fabricadosdurante décadas antes de su prohibicióndebida a su toxicidad, persistencia y efectosbioacumulativo. La vía de exposición prin-cipal de la población a éste tipo contami-nantes es a través de los alimentos, másconcretamente el pescado y el marisco. Lossuelos, los sedimentos y el entorno acuáticoson depósitos importantes dada la persis-tencia de estos contaminantes en el medioambiente. La vía más importante de exposi-ción humana a las dioxinas es el consumode alimentos y los productos derivados delpescado24.

Como se ha visto, existen una variedadde compuestos químicos que por diferentesvías pueden llegar a los productos alimenti-cios que se consumen cada día. Éstos pue-den considerarse como microcontaminan-tes, ya que la concentración a la que sepueden encontrar es muy baja a nivel detraza. Sin embargo, a pesar de esto, estácompletamente demostrada su peligrosidadpara los consumidores. Así, los organismoslegislativos europeos como la EFSA hantomado medidas para fijar los límites máxi-mos a los que se pueden encontrar estassustancias en cada tipo de alimento.

Las exigentes legislaciones actuales quelimitan la presencia de estos compuestos aunas concentraciones realmente bajas, detrazas, como se ha comentado anteriormen-te, requieren de potentes herramientas ins-trumentales que permitan detectar su pre-sencia a esos niveles. De ahí, la importanciaque ha adquirido la cromatografía tanto degases como de líquidos acoplada a detecto-res de espectrometría de masas, ya que sonequipos tecnológicos de extraordinaria sen-sibilidad y capacidad para identificar y con-firmar la presencia estos compuestos con unelevado grado de seguridad.

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Existen numerosas publicaciones dondese pone de manifiesto la capacidad de laespectrometría de masas para la determina-ción de estos contaminantes en alimen-tos14,15,25-29. De forma general, se puedeindicar que la metodología a utilizar se divi-de en varias etapas que comprenden laextracción de analitos de la muestra; etapade limpieza o “clean-up”, para eliminar unaparte importante de los interferentes, sepa-ración de los distintos compuestos median-te técnicas cromatográficas (GC o LC) y,finalmente, una detección sensible y selec-tiva mediante espectrometría de masas. Enla tabla 1 se muestran algunos ejemplosrepresentativos de la aplicación de dichatécnica de detección donde se puede obser-var el alto grado de sensibilidad alcanzado

para la determinación de estos contaminan-tes en muestras tan complejas como leche,pescado y miel.

En función de la naturaleza del tóxico adeterminar se aplica la combinación detécnicas más adecuada. De esta manera,para el análisis de compuestos de baja-media polaridad, la técnica más apropiadaes la cromatografía de gases acoplada aespectrometría de masas (GC-MS). Dehecho, en la década anterior, la GC-MS hasido la técnica más ampliamente usadapara la detección de la mayoría de los con-taminantes orgánicos, puesto que se tratade una técnica reproducible entre distintoslaboratorios47. En la figura 2 se muestra unejemplo de determinación de plaguicidas

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Compuestos analizados MatrizTécnica

de separaciónAnalizadorde masas

Límite de detección(µg · kg-1)

Referencia

PAHs Marisco GC Q 1.4-20.3 30

PAHs Aceite de oliva HS-GC* QqQ 0.02-0.06 31

PAHs + Plaguicidas Aceite de oliva GC IT 0.1-3.8 32

Plaguicidas Vegetales, frutas LC ESI-TOF 0.5-3 33

Plaguicidas Vegetales grasos LP-GC* IT 0.01-2.5 34

Plaguicidas Hígado GC QqQ 0.01-8.7 35

Plaguicidas Vegetales LC ESI-Q 0.06-2.7 36

Plaguicidas + PCBs Huevo GC Q 0.2-0.7 37

PCBs Aceite de maíz GC IT 0.0004-0.002 38

Acrilamida Chocolate en polvo, cacao, café LC ESI-QqQ 9.2 39

Acrilamida Cereales de desayuno, galletas LC ESI-QqQ 15- 20 40

Acrilamida Patatas, pan, salvado, centeno, fritos LC ESI-QqQ 5 41

Micotoxinas Semillas y alimentos UPLC* ESI-QqQ 0.01-0.7 42

Tricotecenos Maíz LC APCI, ESI-QTrap 0.3-3.8 43

Cloramfenicol Leche LC APCI-QqQ 0.03 44

Fluoroquinolonasy quinolonas

Salmón LC ESI-TOF 1-3 45

Quinolonas, tetraciclinas,flumequina

Miel LC ESI-QqQ 0,4-11 46

Tabla 1

Determinación de contaminantes en alimentos mediante técnicas cromatográficas acopladas a espectrometría de masas*

* Abreviaturas: GC: Cromatografía de Gases; HS: Extracción por espacio-cabeza; LC: Cromatografía líquida; LP-GC: Cromatografía de gases a bajapresión; UPLC: Cromatografía de líquidos de alta eficiencia; Q: Simple cuadrupolo; QqQ: Tripe cuadrupolo; IT: Trampa de iones; ESI: Electrospray;APCI: Ionización química a presión atmosférica; TOF: Analizador de tiempo de vuelo.

en muestras de hígado de pollo medianteGC-MS-MS35. Se puede observar como enel cromatograma total de iones (figura 2 a)es difícil la detección de los plaguicidas,pero cuando se monitorizan solamente lastransiciones de los plaguicidas deseados(figura 2b-2e) se consigue una gran sensi-bilidad y selectividad. Para la determina-ción del endosulfan α (figura 2c) se obser-va otro pico correspondiente al endosulfanß que presenta las mismas transicionespero que no interfiere para su determina-ción. Además se puede observar como elaumento de la selectividad conseguida porel empleo de la espectrometría de masaspermite discriminar entre plaguicidas queaparecen coeluidos.

Sin embargo para la determinación decompuestos más polares o termosensibles

no es una técnica adecuada, a no ser que serecurra a un proceso de derivatización quehace aumentar el tiempo total de análisisasí como su complejidad, debiendo deemplearse la cromatografía de líquidosacoplada también a un detector de masas(LC-MS). Además, la mayoría de los nue-vos plaguicidas desarrollados así como losantibióticos son cada vez más polares, porlo que poco a poco, la LC-MS está reem-pleazando a la GC-MS como técnica derutina en los laboratorios agroalimenta-rios. Así, es posible agrupar los compues-tos anteriores de modo que micotoxinas,acrilamida, plaguicidas polares y residuosveterinarios se determinan mayoritaria-mente mediante LC-MS, mientras quePCBs, PAHs, dioxinas y plaguicidas depolaridad baja, mayoritariamente median-te la GC-MS22,48.

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Figura 1

Esquema de funcionamiento de un cuadrupolo

+ --

+

Z

-

Z

+ +-

-

Detector

Ión resonante

Ión no resonante

Cuadrupolo

Fuente ionización

Fuente de voltaje

En concreto la LC-MS/MS ha demostra-do su gran potencial para el análisis de con-taminantes en muestras alimentarias o com-plejas en general, puesto que evita laaparición de falsos positivos debidos aidentificaciones erróneas y permite detectarla presencia del compuesto en cantidadesmuy bajas, del nivel pg/kg o µg/kg.

Finalmente se puede indicar el recienteproblema aparecido en el sector hortícolaespañol con la presencia de isofenfos metil(plaguicida no registrado) en pimientos. Elempleo de la espectrometría de masas hapermitido una rápida y correcta identifica-ción de dicho producto en vegetales, comose puede observar en la figura 3, donde se

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Figura 2

Cromatograma de una muestra de hígado de pollo fortificada con 50 µg/kg de plaguicidas.a) Cromatograma total de iones; b-e) Cromatograma obtenido monitorizando una sola transición por compuesto

b) quinalfos; c) endosulfán a; d) fenamifos; e) o,p’-DDT. 1 y 2 endosulfan αα y ß‚ respectivamente

MCounts

90

80

70

60

50

40

30

MCounts

250

200

150

100

50

MCounts

35,0

32,5

30,0

27,5

25,0

MCounts

28

27

26

25

MCounts

90

80

70

60

50

40

30

146,0 > 90,0 + 146,0 > 118,0

241,0 > 133,0 + 241,0 > 170,0 + 241,0 > 206,0

303,0 > 153,0 + 303,0 > 195,0 + 303,0 > 260,0

236,0 > 165,0 + 236,0 > 201,0

a)

b)

c)

d)

e)

1 2

5 6 7 8 9 10 11 min

muestra el pico cromatográfico del isofen-fos metil (separado mediante un cromató-grafo de gases) junto a los iones caracterís-ticos de dicho compuesto al serfragmentado y que ha permitido su rápidadetección en pimientos contaminados pordicho plaguicida.

FUTURAS LÍNEASDE INVESTIGACIÓN

Debido al fuerte impacto de la presenciade contaminantes en alimentos, es aúnnecesario el control para su determinacióny conocer si su presencia está por encimade los límites máximos regulados por losorganismos oficiales. Sin embargo, hastaahora todos los esfuerzos se venían cen-trando en la determinación de la sustanciacontaminante primaria, sin prestar dema-

siada atención a los metabolitos o produc-tos de degradación de dichos compuestos.Es por ello que es necesario desarrollarprocedimientos de análisis que posibilitenla determinación conjunta tanto del conta-minante primario como de sus metabolitos,ampliando la información obtenidamediante los análisis químicos realizados,pudiendo emplearse para ello nuevosespectrómetros de masas como los analiza-dores de tiempo de vuelo (TOF)49, basadosen la medida del tiempo que tardan losiones generados y acelerados con igualenergía en la fuente de iones en alcanzar unelectrodo colector situado a una distanciaprefijada. Como los iones poseen la mismaenergía pero diferentes masas, alcanzan elcolector a diferentes tiempos, dependiendode su masa, carga y energía cinética, permi-tiendo una determinación muy exacta delas masas moleculares. Asimismo, han sur-

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Figura 3

Determinación de isofenfos metil mediante GC-MS-MS en pimiento: (a) cromatograma y (b) espectro de masas

(CH3)2CHO OC

S

OPOCH3

NHCH(CH3)2

ISOFENFOS METIL

a) b)5

4

3

2

1

0

12.400 12.425 12.450 12.475 12.500 12.525 12.550 min.

121,0

167,0

199,0100%

75%

50%

25%

0%

120 130 140 150 160 170 180 190 200 m/z

MCounts

gido nuevos analizadores basados en lacombinación de un simple cuadrupolo conel analizador de tiempo de vuelo, permi-tiendo combinar la simplicidad de un cua-drupolo con la sensibilidad inherente, reso-lución y exactitud de masas del TOF50. Deigual forma están apareciendo nuevos ana-lizadores híbridos como el cuadrupolotrampa linear (QqLIT), que está basado enla utilización del tercer cuadrupolo comotrampa de iones, permitiendo mejorar lasensibilidad del proceso de detección, sien-do muy útil para la identificación de meta-bolitos de contaminantes en distintasmatrices51, así como otro tipo de equiposde alta resolución como el orbitrap51,52. Sinembargo y a pesar de la gran calidad de lainformación que proporcionan y de estarencontrando su propio campo de aplicacióndentro de la toxicología alimentaria, suempleo en los laboratorios de rutina sueleser aún muy reducido debido al elevadocoste de la instrumentación necesaria, porlo que se espera un aumento en el númerode aplicaciones que incluyan estos analiza-dores en los próximos años.

Además, los laboratorios deben de irsatisfaciendo las cada vez más estrictaslegislaciones tanto nacionales como inter-nacionales en relación con la presencia decontaminantes en los alimentos. Esto pro-voca en los laboratorios agroalimentariosdiversos problemas, puesto que se aumentael número de muestras a analizar, así comohay una mayor variedad de contaminantes adeterminar, junto con la necesidad de adap-tar los métodos de análisis a las nuevasdirectivas, ofreciéndose la espectrometríade masas como una poderosa herramientaque permite soslayar parte de los problemasactuales.

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