Estratègies analítiques per a la determinació d’antimicrobians en aliments

Abstract

Els compostos antimicrobians són un dels grups de fàrmacs més utilitzats en l’àmbit veterinari; el seu ús està molt relacionat amb les pràctiques de la ramaderia intensiva. L’aplicació d’agents antimicrobians en aquest àmbit ha comportat importants avantatges, però també té efectes contraproduents, ja que pot implicar la presència de residus d’aquests tant en el medi ambient com en aliments d’origen animal, originant riscos de diferents tipus, com ara reaccions al•lèrgiques o creació de resistències bacterianes en els consumidors d’aliments. Aquest darrer factor ha estat motiu de creixent preocupació durant els darrers anys. A part d’aquests efectes més immediats, els possibles efectes a llarg termini són encara desconeguts.

Després de les greus crisis alimentàries que van tenir lloc durant els anys 90, la UE va decidir modernitzar la legislació a través de l’establiment d’un conjunt de normatives, la creació d’entitats amb elevat coneixement científic en aquest entorn i els controls al llarg de tota la cadena alimentària fomentant la filosofia d’estendre la seguretat alimentària “des de la granja a la taula”. Així, per tal de garantir la seguretat alimentària, els estats membres de la UE duen a terme un gran nombre d’anàlisis, i es requereixen diferents tipus de metodologies, des de les més simples, que permeten un cribratge de mostres ràpid i efectiu, fins a les que impliquen les màximes prestacions que permet la tecnologia actual.

En la present Tesi s’han desenvolupat metodologies per tal d’analitzar 5 famílies d’antibacterians (tetraciclines, quinolones, macròlids, sulfamides i penicil•lines) i un grup d’antiparasitaris, els coccidiostàtics, en diferents aliments d’origen animal. Els compostos seleccionats s’utilitzen àmpliament en veterinària. Els mètodes que s’han desenvolupat en aquesta Tesi es basen en la cromatografia de líquids, que és la tècnica més utilitzada per a l’anàlisi de residus en aliments.

L’extracció dels anàlits, i sobretot la purificació dels extractes s’han considerat clàssicament com el coll d’ampolla dels mètodes analítics, ja que sovint és molt complicat obtenir extractes lliures de compostos interferents i recuperacions satisfactòries. La presència de compostos de matriu en l’extracte final, i de contingut macromolecular en concret, s’ha descrit àmpliament com una de les principals fonts d’efectes de matriu i d’errors en la quantificació.

En dos dels mètodes desenvolupats s’ha avaluat l’ús de sistemes de purificació d’exclusió molecular per a l’eliminació de contingut macromolecular en matrius riques en proteïnes i lípids. En un d’ells es determinen 4 tetraciclines en llet mitjançant una purificació amb materials d’accés restringit en línia amb el sistema cromatogràfic i detecció per fluorescència. En l’altre mètode es determinen 9 coccidiostàtics en ous mitjançant una purificació per cromatografia de permeació en gel i determinació per cromatografia de líquids amb detecció d’espectrometria de masses en tàndem. En el tercer mètode desenvolupat s’han analitzat 39 antibacterians en múscul animal. En aquest cas amb una simple dilució després de l’extracció n’hi ha hagut prou per aconseguir extractes suficientment nets i poder quantificar els anàlits als nivells d’interès mitjançant cromatografia de líquids amb detecció d’espectrometria de masses en tàndem. Els mètodes desenvolupats s’han validat segons els criteris de la Decisió 657/2002 de la UE i s’han considerat adequats per als propòsits establerts.

També s’ha realitzat un estudi de supressió iònica en l’anàlisi de tetraciclines en pinsos per cromatografia de líquids acoblada a l’espectrometria de masses en tàndem, mitjançant l’avaluació d’aquest efecte després d’aplicar diferents procediments de purificació a diferents tipus de pinsos. La supressió iònica és especialment crítica per a la quantificació de residus en matrius amb elevat grau de variabilitat de composició de la matriu, com els pinsos. S’han obtingut resultats prometedors quan s’empra un dels mètodes proposats, que obren la porta a futures investigacions en aquesta línia.

Food safety is an important issue in the EU and a legal framework, which covers the whole food chain, has been established. The central goal is to guarantee a high level of protection of human health in relation to food.

Antimicrobials are widely used in intensive animal farming practices, and this fact provides many advantages to food industry; however, it also can lead to adverse effects, as the presence of residues in the animal origin food which reaches the consumers. An efficient control of residues is essential, and the UE member states implement national residue monitoring plans. Therefore, control laboratories have to manage a considerable volume of samples and analyse a large number of substances.

The first part of this work has consisted in the development of three analytical methods, based on high performance liquid chromatography (HPLC), for the analysis of several families of antimicrobials in different food products. First, the use of restricted access materials was assessed for on-line clean-up in the analysis of tetracyclines in milk samples. In the second method, gel permeation chromatography was assessed for clean-up in the analysis of nine coccidiostats in eggs. These clean-up systems have been designed for the removal of macromolecules, which can potentially cause matrix effects and interfere in the quantification process. In the third method a simple and fast multiclass method for the analysis of 39 antibacterials in animal muscle has been developed. In this case, a simple extraction and 5-fold dilution has provided clean enough extracts that have been directly injected into the chromatographic system. These methods have been validated against Decision 657/2002/CE and meet the criteria for identification and quantification at the levels of interest.

In the second part of this PhD thesis, a study has been carried out for the evaluation of the ion suppression effects of feed extracts after application of different clean-up procedures and analysed by HPLC coupled to tandem mass spectrometry. Feed matrices can be extremely varied, what can cause high variability in the ion suppression effects between samples and errors in quantification. Promising results have been obtained with one of the procedures tested.