Desarrollo de métodos basados en el uso de membranas para la determinación de microcontaminantes orgánicos en alimentos, medio ambiente y fluidos biológicos

Abstract

Los alimentos constituyen una importante interfase entre el medio ambiente y la salud, pudiendo producirse efectos en la salud humana derivados de la presencia de sustancias tóxicas originadas por la contaminación del medio ambiente. La presente Tesis se centra en el desarrollo de métodos analíticos y su aplicación al estudio de alimentos que pudieran contener compuestos tóxicos originados como consecuencia de la actividad humana, pero aplicables también a muestras biológicas, para la biomonitorización de los mismos. Por otra parte, también se ha evaluado la presencia de contaminantes emergentes en el medio ambiente, mediante la aplicación de estas metodologías a la determinación de fármacos y sus productos de degradación en aguas residuales. Los métodos analíticos que se han desarrollado en esta Tesis se basan en el uso de membranas poliméricas porosas (HF-LPME), una de las técnicas más utilizadas en la actualidad debido a las ventajas que presenta, que pueden resumirse en una elevada reproducibilidad, ausencia de contaminación cruzada entre muestras (debido a que las membranas son de un solo uso), altos factores de enriquecimiento, rapidez, bajo coste, aplicabilidad a diferentes tipos de analitos, tolerancia a un amplio rango de pH y facilidad para la automatización y su conversión en técnica verde. Esta técnica analítica se ha combinado con métodos quimiométricos que han permitido optimizar las variables para alcanzar unas condiciones instrumentales de gran aplicabilidad, de forma que estos métodos pueden utilizarse para la extracción de compuestos diferentes a los considerados en esta Tesis. Asimismo, se ha desarrollado una estrategia basado en la extracción múltiple mediante HF-LPME que ha permitido mejorar la sensibilidad y evitar el efecto matriz, lo cual representa un problema importante en el análisis de muestras de alimentos y biológicas. El acoplamiento de la cromatografía de gases con detectores de espectrometría de masas orgánicas y de captura de electrones, ha permitido mejorar considerablemente los límites de detección a la vez que una identificación inequívoca de los analitos. Las metodologías analíticas son simples, precisas y de bajo coste, por lo que pueden ser transferibles a los laboratorios de rutina relacionados con el control de calidad de alimentos, medio ambiente o la salud. Los métodos analíticos desarrollados se han aplicado a la determinación de compuestos orgánicos persistentes como plaguicidas, bifenilos policlorados y difenil éteres polibromados en muestras de zumo, verduras, y plasma sanguíneo; disolventes halogenados en aceite de oliva, y fármacos y sus productos de degradación en aguas residuales, lo cual pone de manifiesto el carácter integrado de esta Tesis.

Food is an important interface between environment and heath, and some health problems have their origin in the presence of toxic compounds in food, as a consequence of environmental pollution. This Thesis is focused on the development of analytical methods and their application to food analysis in search of toxic substances that can be present as a consequence of human activities, but also applicable to their biomotorization. On the other hand, the evaluation of emergent pollutants has also been carried out through the application of these methodologies to the determination of non-steroidal anti-inflammatory drugs and their degradation products in wastewater and sludge. The analytical methods developed in this Thesis are based on the use of porous polymeric membranes (HF-LPME), which actually is one of the most used techniques due to the numerous advantages, namely: reproducibility, absence of sample carryover (due to the disposable nature of the membranes), high analyte enrichments, high throughput, low cost, applicability to many different types of analytes, large pH tolerance range and facility for automation and conversion into greener analytical techniques. This analytical technique has been combined with chemometric methods which allow optimizing variables to get instrumental conditions of great applicability to different compounds than those considered in this Thesis. Moreover, an analytical strategy based on the multiple stepwise extractions using HF-LPME has been developed which enhance sensitivity and overcome simple matrix problems which is crucial in complex samples like food and biological fluids. The instrumental coupling of gas chromatography with both electron capture detector and organic mass spectrometry enhances considerably the detection limits as well as unequivocal identification of the analytes is allowed. On the other hand, since the analytical methods proposed in this Thesis are simple, reproducible and cheap, they can be used in routine laboratories related with food control analysis, environmental monitoring or health. The analytical methods have been applied to the determination of pesticides, polychlorinated biphenyls and polybrominated diphenyl ethers in juice, vegetables and blood plasma; halogenated solvents in olive oil, and non-steroidal anti-inflammatory drugs in wastewaters and sludge, demonstrating the integrated character of this Thesis.