Anexo 1: Métodos Analíticos M Mé t o d o s A n a l í t i c o s Selección y validación de los métodos analíticos M M Una de las etapas de la vigilancia de la seguridad química de los alimentos es la obtención de datos acerca de los niveles de determinadas sustancias que pueden estar presentes en los alimentos (contaminantes, residuos, aditivos y nutrientes). La obtención de estos datos es el resultado de un proceso que comienza con la selección y validación de un método analítico, cuya ejecución ha de ser permanentemente controlada. El análisis de residuos y contaminantes en los alimentos supone la determinación de sustancias que se encuentran en cantidades muy pequeñas (del orden de mg/kg o µg/kg) en matrices muy complejas. Es preciso por tanto realizar en primer lugar una extracción cuantitativa de la sustancia y purificar y/o concentrar el extracto obtenido antes de proceder a su detección y cuantificación. Para la correcta selección de un método analítico, entendiendo como método el conjunto sucesivo de las fases indicadas de extracción, purificación y determinación (detección y/o cuantificación), es preciso considerar todos aquellos factores que pueden influir en la validez del resultado, en relación a los motivos que han originado su demanda. efecto de dilución importante dentro de su grupo. Es preciso conseguir límites de determinación muy bajos para realizar las cuantificaciones en estas circunstancias. Además, el método o c de los grupos), hace que las sustancias aportadas por uno de los alimentos puedan sufrir un i naturaleza del estudio de dieta total que ha sido elegido (agrupación de los alimentos y análisis s Uno de estos factores es el límite de detección y/o cuantificación requerido. La propia t aplicado para evaluar las ingestas utiliza con frecuencia la aproximación más conservadora en residuos de medicamentos veterinarios para los que se ha establecido un Límite Máximo de Residuos (LMR), el límite de determinación necesario estará condicionado por el LMR de la l a invalidar las conclusiones de la evaluación. En otros casos, como por ejemplo en el análisis de n de detección no son lo suficientemente bajos se produciría una sobreestimación tal que podría í la que los valores inferiores al límite de detección son considerados iguales a éste. Si los límites a sustancia a analizar. en la dificultad que presentará la ejecución posterior, ya que trabajar con límites de determinación que va a ser aplicado. En el proceso de validación se comprueban sus características técnicas en o m cuanto a selectividad y especificidad, sensibilidad, linealidad, límites de detección, t comprobaciones que aseguran que el método es científicamente correcto en las condiciones en é Cualquier método analítico antes de ser utilizado es validado; es decir, se realizan las d o muy bajos dificulta la obtención de una precisión y exactitud adecuadas a esos niveles. s Este factor no sólo es fundamental en la selección del método analítico, sino que es determinante 145 M M Métodos Analíticos 1 determinación o cuantificación, exactitud y precisión, siguiendo Normas internacionales y/o Directivas comunitarias 2,3,4,5. El proceso para determinar la exactitud de los métodos se lleva a cabo con materiales de referencia certificados, si es posible, o con muestras enriquecidas artificialmente en el caso de no disponer de los materiales de referencia adecuados. La precisión del método se calcula mediante el análisis repetido de una misma muestra. Otro aspecto que interesa tener en cuenta es la practicabilidad del método analítico, es decir, la capacidad de respuesta del método en las condiciones de disponibilidad de recursos del laboratorio en el que se realiza. El número de muestras que se pueden analizar en un periodo de tiempo concreto, así como el tiempo de respuesta desde que la muestra entra en el laboratorio, pueden ser parámetros decisivos en aquellos casos en que la toma de muestras implica una retención cautelar de productos hasta conocerse los resultados analíticos. Una estrategia analítica que implique dos tipos de métodos: criba y confirmación es, en muchos casos, la mejor aproximación. Por último es preciso verificar día a día los resultados analíticos obtenidos y, además, comprobar que son comparables con los resultados de otros laboratorios. Para lograr ambos objetivos es preciso disponer de un programa sistemático de control de calidad interno y participar en ensayos de aptitud e intercomparación entre distintos laboratorios. Los procedimientos correspondientes a todas estas acciones, deben ir enmarcados en el sistema de aseguramiento de la calidad del laboratorio, que ha de ser implantado de acuerdo a normas internacionales. Los requisitos que deben cumplir los laboratorios que se dedican al control 6 oficial de alimentos se contemplan en el artículo 3 de la Directiva 93/99 sobre medidas adicionales de control oficial de productos alimenticios. En el punto 3.1 se señala, entre otras medidas, la necesidad de cumplir con la norma europea EN 45001 7. Esta Directiva fue incorporada al ordenamiento jurídico español mediante el Real Decreto 1397/19958. El control de calidad interno se lleva a cabo a través del análisis de blancos, duplicados de muestras y muestras de control en cada una de las tandas analíticas. Estas muestras de control pueden ser materiales de referencia certificados, muestras evaluadas respecto a materiales de referencia o muestras enriquecidas artificialmente. Los datos analíticos obtenidos se revisan en relación a los resultados de esas muestras de control y teniendo en cuenta, cuando existen, los criterios establecidos por la Unión Europea para la identificación y cuantificación de residuos 3,4,5 . Respecto al control de calidad externo, el Laboratorio de Salud Pública del Departamento de Sanidad del Gobierno Vasco considera que es fundamental participar en los ejercicios de intercomparación y ensayos de aptitud que se organizan a nivel nacional e internacional en las áreas analíticas de trabajo habitual del laboratorio. Entre los ensayos de aptitud relacionados con la seguridad química de alimentos, el laboratorio participa sistemáticamente en FAPAS R 9 en las siguientes áreas: serie II: residuos de medicamentos veterinarios; serie IV: aflatoxinas; serie V: plaguicidas organoclorados; serie VII: 146 elementos traza; serie IX: plaguicidas organofosforados y serie XV: nitratos. En 1990-91 participó en “ Smalley Check Sample” para aflatoxina M1, organizado por la American Oil Chemists’ Society (AOCS). En 1991 y 1994 participó en “Aflatoxin Check Sample Survey Programme” organizado por la OMS y en 1993 tomó parte en los ejercicios de aptitud organizados por GEMS/FOOD-EURO para análisis de aflatoxinas, elementos traza, nitratos y plaguicidas. Respecto a ejercicios de intercomparación, el laboratorio ha participado en los ensayos organizados en 1990, 1991, 1992 y 1993 por la Sociedad Española de Química Analítica para trazas de metales pesados y plaguicidas. Ha tomado parte en “Pesticides (N,P-compounds) in cereals. Intercomparison studios” organizado en 1995 por el Community Bureau of Reference (BCR) y participa en el “Collaborative study of CEN multiresidue methods for the enforcement of EU-MRLs for pesticides in fruit, vegetables and grain” previsto para 1996. También participa habitualmente en los ensayos organizados por el Centro Nacional de Alimentación (CNA) del Instituto Carlos III para análisis de residuos de medicamentos veterinarios. Metales pesados y arsénico El mercurio y el arsénico se analizaron inicialmente en todos los grupos de la dieta. La destrucción de la materia orgánica se realizó por vía húmeda con ácido nítrico y sulfúrico, excepto en el grupo de pescado. El arsénico total se cuantificó por espectrofotometría de absorción atómica con generación de hidruros (HAAS) y el mercurio por espectrofotometría de absorción atómica con la técnica de vapor frío. Los límites de cuantificación para ambos elementos oscilaron entre 1 y 5 µg/kg, según los grupos de la dieta. Una descripción detallada de los parámetros de validación del método (materiales de referencia utilizados, precisión, 10 exactitud, etc.) ha sido previamente publicada . La destrucción de la materia orgánica para determinar el arsénico total en el grupo de pescado se lleva a cabo por calcinación de las muestras a 450ºC utilizando Mg (NO3)2.6H2O y MgO como agente calcinante. La cuantificación se realiza por HAAS con un límite de cuantificación de 2 µg/kg. La determinación de mercurio en pescado se realiza por espectrofotometría de absorción atómica con vapor frío utilizando un sistema de inyección de flujo, cuantificando con un método de adición de patrones. Previamente se digiere la muestra con ácido nítrico y peróxido de hidrógeno, en recipientes cerrados a presión dentro de un sistema de microondas. Los métodos analíticos para ambos elementos en el grupo del pescado fueron validados utilizando los materiales de referencia certificados (CRM) por el BCR números 422 y 278. La exactitud, expresada como porcentaje de recuperación, es superior al 99% en el caso del arsénico y al 96% en el del mercurio. La imprecisión, expresada como coeficiente de variación, es inferior al 8% para el mercurio y del 6% para el arsénico, calculada en este caso para concentraciones superiores a 1000 µg/kg. 147 M M Métodos Analíticos La especiación de arsénico fue realizada en el Department of Environmental Sciences, University of Plymouth, Reino Unido. El método utilizado11 consiste en la digestión de la muestra con tripsina, seguida de la dilución y sedimentación de la mezcla digerida para separar en el sobrenadante las distintas formas de arsénico. Esta separación se realiza por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) en columna de intercambio aniónico, utilizando como detector un sistema de plasma de acoplamiento inductivo asociado a espectrometría de masas (ICP-MS). La cuantificación de las formas reducibles de arsénico se realiza por HAAS con un método de adiciones, previa digestión con ácido nítrico y peróxido de hidrógeno. El cadmio y el plomo se analizan por espectrofotometría de absorción atómica con ionización en horno de grafito. La materia orgánica se destruye previamente en un horno de mufla con un gradiente de temperatura. El límite de cuantificación del método de análisis de cadmio oscila entre 0.5 y 3 µg/kg según los grupos de alimentos de la dieta. Para el plomo este límite se sitúa entre 3 y 5 µg/kg. Una descripción más detallada de los métodos ha sido previamente 10 publicada . Plaguicidas La determinación de los plaguicidas organoclorados se lleva a cabo por cromatografía de gases con detector de captura electrónica. La extracción y purificación previas se realizan mediante diferentes procedimientos según el tipo de muestra. En los grupos de huevos, leche y derivados lácteos la extracción se realiza por el método de Stijve and Cardinale12 con algunas modificaciones. En los grupos de carne, derivados cárnicos y pescado la extracción se lleva a cabo de acuerdo al método de la AOAC edición 1984 sec. 29.01213 y en el resto (excepto aceites 14 y grasas) por el procedimiento referido en la sec. 29.011 . Las muestras del grupo de aceites y grasas se someten directamente a la purificación. Los extractos de todos los grupos excepto los de bebidas alcohólicas se purifican por cromatografía de gel de permeación (GPC). Los límites de cuantificación se sitúan entre 1 y 5 µg/kg excepto para el grupo de aceites y grasas que es 10 µg/kg. Los porcentajes de recuperación obtenidos varían según las diferentes combinaciones plaguicida/grupo de alimentos pero siempre se mantienen en el intervalo 80-120%. Los coeficientes de variación, calculados sobre adiciones a nivel del límite de cuantificación, oscilan entre 4 y 19%. Todos los residuos superiores al límite de determinación se confirman por espectrometría de masas. La extracción para el análisis de los plaguicidas organofosforados se realiza de acuerdo al 15 método AOAC 985.22, edición 1990 . El extracto se purifica por GPC según el método S19 descrito en DFG Manual of Pesticide Residue Analysis16, adaptado a los plaguicidas que se determinan. La cuantificación en los extractos purificados se lleva a cabo por cromatografía de gases capilar con detector fotométrico de llama. El límite de cuantificación es de 10 µg/kg. Las 148 recuperaciones estimadas sobre muestras enriquecidas al nivel del límite de determinación oscilan entre el 80 y el 120% según la sustancia analizada, con coeficientes de variación inferiores al 12%. Al igual que en el caso de plaguicidas organoclorados todos los residuos superiores al límite de determinación se confirman por cromatografía de gases espectrometría de masas (GC-MS). El análisis de ditiocarbamatos se realiza a través de la cuantificación por espacio de cabeza y cromatografía de gases con detector de captura de electrones del sulfuro de carbono generado 17 con la hidrólisis de los compuestos . El límite de determinación se estableció en 0.1 mg/kg de CS2. La recuperación del método, obtenida sobre muestras enriquecidas, se sitúa entre el 70 y el 100% según la sustancia. La imprecisión, expresada como coeficiente de variación oscila entre el 6 y el 17%. Los N-metil carbamatos se analizan según el método descrito por de Kok et al.18, con algunas modificaciones. El límite de cuantificación se estableció en 6 µg/kg. La recuperación, calculada sobre muestras enriquecidas, es superior al 78% para todos los compuestos. Los coeficientes de variación oscilan entre el 2 y el 18%. Todos los residuos detectados por encima del límite de cuantificación se confirman por GC-MS, con inyección directa en el caso de algunos compuestos o tras derivatización con anhídrico heptafluorobutírico en el de otros19. Dibenzodioxinas y dibenzofuranos policlorados (PCDDs y PCDFs) y Bifenilos policlorados (PCBs) Las Dioxinas y los PCBs se analizaron en el Central Science Laboratory (CSL) del Ministry of Agriculture, Fisheries and Food del Reino Unido. El método utilizado (Krokos et al.20) consiste en una extracción y fraccionamiento integrados, mediante una columna de carbón activo acoplada a otra de sílice modificada. Las distintas fracciones se purificaron en columna de sílice y tras la adición de los estándares internos conteniendo 13C12, se analizaron por cromatografía de gases espectrometría de masas de baja resolución (GC-LRMS). En la determinación de los PCBs ortosustituidos y debido a la presencia de interferencias químicas en el extracto, se llevó a cabo también el análisis por espectrometría de masas de alta resolución. Los límites de determinación de la técnica son 0.01 ng/kg para PCDDs y PCDFs (excepto para el grupo de grasas y aceites), 0.1 ng/kg para los PCBs no orto sustituidos y 10 ng/kg para el resto de los PCBs analizados. Todos los datos se evalúan en relación con el cumplimiento de los criterios de aceptación de datos analíticos publicados para PCDDs y PCDFs21, y de acuerdo a criterios análogos para PCBs. 149 M M Métodos Analíticos Micotoxinas: Aflatoxinas El análisis de Aflatoxina M1 en leche y derivados lácteos y de Aflatoxinas B1, B2, G1 y G2 en frutos secos se realiza por cromatografía líquida de alta resolución con detector de fluorescencia tras la purificación de las muestras con una columna de inmunoafinidad. La aflatoxina M1 se extrae de la leche de acuerdo al procedimiento descrito por Mortimer et al. 22. En el grupo de derivados lácteos se utiliza para la extracción el procedimiento de Sharman 23 et al. . Los límites de cuantificación son 0.010 µg/kg en leche y 0.025 µg/kg en derivados lácteos. El método ha sido validado utilizando los materiales de referencia certificados por el BCR CRM-282, 283, 284 and 285. Los resultados de los ejercicios de validación han sido previamente publicados24. Las aflatoxinas B1, B2, G1 y G2 se extraen de los frutos secos con una mezcla de metanol:agua, excepto en los pistachos, donde se utiliza una mezcla de cloroformo 25 y agua, y posteriormente se realiza una partición en hexano:tampón fosfato . Los límites de detección son de 1 µg/kg para aflatoxina B1, 2 µg/kg para aflatoxina G1 y 0.1 µg/kg para las aflatoxinas B2 y G2. El método fue validado en cacahuetes pelados utilizando los materiales de referencia certificados por el BCR números 385 y 401. En el resto de alimentos (pistachos, maiz, higos secos...) la validación se realizó con muestras enriquecidas. Las recuperaciones obtenidas se sitúan entre 63 y 78% para aflatoxina B 1, entre 85 y 101% para aflatoxina G1 y entre 52 y 71% para las aflatoxinas B2 y G2, según la matriz analizada. Los coeficientes de variación del método oscilan entre un 8 y un 15%, en función de la matriz y de los niveles de cuantificación. Radionucleidos La determinación de la actividad específica de los radionucleidos 89Sr y 90Sr se llevó a cabo en el Laboratorio Ambiental-Nuclenor, situado en Medina de Pomar, Burgos. El método utilizado determina cuantitativamente cada uno de los isótopos radiactivos mediante una separación radioquímica y contaje de sus emisiones ß con un contador ß de anticoincidencias, de bajo fondo. El límite inferior de detección es 0.12 Bq/kg. El análisis isotópico de emisores g se realizó en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) de Madrid. La identificación y cuantificación de los isótopos 134Cs, 137Cs y 40K se llevó a cabo por espectrometría g. El límite de detección de la técnica oscila entre 0.01 y 0.15 Bq/kg. 150 Nitrato y nitrito Los iones nitrato y nitrito se analizan por HPLC con columna de intercambio aniónico y detección ultravioleta, previa extracción en caliente, desproteinización y purificación del extracto con fase sólida C18, de acuerdo al método descrito por Dennis et al.26. El límite de cuantificación es de 5 mg/kg. La recuperación, calculada sobre muestras enriquecidas, se sitúa entre el 98 y el 106%. La imprecisión, expresada como coeficiente de variación, es inferior al 5%. Aditivos La determinación de sulfito se realiza por el método de Monier-Williams27, con un límite de cuantificación de 10 mg/kg. La exactitud, expresada como porcentaje de recuperación calculada sobre muestras enriquecidas, es superior al 88% con un coeficiente de variación inferior al 6%. 28 El ácido bórico se determina mediante el método de la quinalizarina en aquellas muestras con resultado “positivo” al test del papel de cúrcuma. El límite de cuantificación es de 20 mg/Kg. Nutrientes El hierro y el zinc se determinan por espectrofotometría de absorción atómica con ionización por llama tras la obtención de cenizas en un horno de mufla. Los límites de cuantificación del método son 0.5 mg/kg para hierro y 0.2 mg/kg para zinc. Para validar el método se utilizaron los materiales de referencia certificados por el BCR, CRM-184,185,189,191 y el certificado por el National Institute of Standards and Technology (NIST), SRM-1568 (Standard Reference Material). En el caso del hierro se utilizaron también los CRM-150 y 151. La exactitud, expresada como porcentaje de recuperación, se sitúa entre el 97 y el 106% para el hierro, y entre el 100 y el 106% para el zinc según los grupos de la dieta. La imprecisión, expresada como coeficientes de variación osciló entre el 2 y el 11% en el análisis de hierro y entre entre el 1 y el 11% en el caso del zinc. La técnica analítica para la determinación de selenio comienza con la digestión de la muestra por vía húmeda con una mezcla de ácidos nítrico, sulfúrico y perclórico, seguida de la reducción 29 con ácido clorhídrico y cuantificación por HAAS . Los límites de cuantificación oscilan entre 0.3 y 2 µg/kg según los grupos de alimentos de la dieta. El método fue validado utilizando los materiales de referencia certificados por el BCR-CRM-183,185,186,189,281,287 y los SRM 151 M M Métodos Analíticos 1577 y 1568 certificados por NIST. Las recuperaciones obtenidas oscilaron entre el 95 y el 115% según la matriz, con coeficientes de variación inferiores al 10%. Residuos de medicamentos de uso veterinario Para la determinación de tiouracilos y mercaptoimidazol en tiroides se utiliza la técnica descrita por Verbeke y Brabender30, que consiste en una extracción con metanol, seguida de purificación con una columna selectiva mercuriada. La detección se realiza por cromatografía en capa fina de alta resolución (HPTLC) previa derivatización con NBD-Cl (7-cloro-4-nitrobenzofurano). El límite de detección es de 100 µg/kg para cada una de las sustancias analizadas. Los estilbenos dietilestilbestrol (DES) y dienestrol (DE), la trenbolona, la nortestosterona y el 31 zeranol se analizan en orina con la técnica recomendada por el CNA . La técnica consiste en la hidrólisis enzimática con glucuronidasa, la extracción mediante fase sólida C18 y la purificación con fraccionamiento por HPLC. Finalmente los anabolizantes se detectan por HPTLC bidimensional. Los límites de detección son 5 µg/L para DES, 10 µg/L para DE, 0.5 µg/L para trenbolona y 5 µg/L para zeranol y nortestosterona, partiendo de 10 ml de orina. A partir de 1993 la identificación y cuantificación de los estilbenos (DE, DES y hexestrol-HEX) se lleva a cabo por cromatografía de gases espectrometría de masas, previa hidrólisis de la orina y R extracción en fase sólida (columnas Bond Elut Certify ). El límite de detección es 2 µg/L para todos los estilbenos. Una descripción detallada del método ha sido previamente publicada32. Las hormonas naturales se determinan en suero mediante radioinmunoanálisis competitivo con marcador 125 I. Los límites de detección son de 0.2 µg/L para la testosterona, 0.1 µg/L para la progesterona y 0.02 µg/L para el 17ß-estradiol. Para la determinación de agentes inhibidores se utiliza la técnica microbiológica de cribado de 33,34 las cuatro placas . Esta técnica se basa en la determinación del halo de inhibición de un cultivo bacteriano debido a la difusión de los antibióticos presentes en una muestra de tejido animal que se pone en contacto con el agar de la placa. El cloranfenicol en músculo se analiza por HPLC con detector visible-UV, previa extracción con acetato de etilo y purificación en fase sólida-sílice, siguiendo el método recomendado por el CNA35. El límite de detección es de 10 µg/kg, partiendo de 10 g de muestra. La recuperación estimada sobre muestras enriquecidas al nivel del límite de cuantificación (20 µg/kg) es superior al 73%, con un coeficiente de variación inferior al 10%. Durante 1992 y 1993 la determinación de sulfamidas en tejidos animales se realizó por HPLC 36 con detector de diodos, siguiendo el método de extracción recomendado por el CNA . En 1994 152 37 se desarrolló un nuevo método de extracción por dispersión de matriz en fase sólida (MSPD) que permite la determinación simultánea de sulfamidas (14 sustancias) y cloranfenicol, con un límite de determinación de 50 µg/kg. Una descripción detallada del método ha sido previamente publicada38. 39 El clenbuterol se analiza en orina por HPTLC, siguiendo el método recomendado por el CNA . La cuantificación se lleva a cabo por densitometría. El límite de detección es de 1 µg/L, partiendo de 10 ml de orina. Cuando el número de muestras es grande, se realiza una criba previa mediante enzimoinmunoanálisis. Para el análisis de clenbuterol en hígado se realiza una extracción con tampón acetato pH 4.8. Posteriormente se alcaliniza el extracto y se purifica mediante fase sólida C18. La determinación se lleva a cabo por HPTLC como en el caso del análisis en orina. El límite de detección es 1 µg/kg cuando se parte de 5 g de muestra. La determinación de clenbuterol en retina se realiza en los mataderos con un método de criba mediante enzimoinmunoanálisis de lectura visual. Las muestras positivas se analizan en el laboratorio por HPTLC, siguiendo el método de análisis de clenbuterol en hígado, simplificando algunos de los pasos de la purificación. El clenproperol se analiza en orina con la misma técnica que el clenbuterol. El límite de detección es de 1µg/L. La técnica multiresiduo para el análisis de ß-agonistas en orina (mabuterol, cimaterol, salbutamol, terbutalina, clenproperol y clenbuterol) se realiza por GCMS. Previamente la muestra de orina se somete a una hidrólisis enzimática, se purifica en R columna (Bond Elut Certify ) y se derivatiza para transformar los ß-agonistas en trimetilsililderivados. El desarrollo del método se verifica con la adición de estándares internos deuterados. Los límites de detección son de 2 µg/L para mabuterol, salbutamol, terbutalina y clenbuterol, 1.5 µg/L para clenproperol y 4 µg/L para el cimaterol. 153 M M Métodos Analíticos BIBLIOGRAFIA 1. 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