Memoria para optar al título de Químico / Los Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son un grupo de
compuestos orgánicos constituidos por 2 o más anillos aromáticos simples
unidos, que no contienen heteroátomos ni otros sustituyentes. Generan
diversos daños a la salud debido a su carácter cancerígeno y mutagénico.
Considerando su carácter lipofílico los HAPs pueden acumularse en grasas y en
los tejidos vegetales con una alta persistencia. Por esto los podemos ingerir
indirectamente al incluir en nuestra dieta alimentos ricos en grasas o aceites
como es el caso de los aceites vegetales. Las técnicas más ampliamente
utilizadas para determinar las concentraciones de los HAPs en aceites han sido
la cromatografía líquida de alta eficiencia asociada a detección por
fluorescencia o espectrometría de masas. Sin embargo, al utilizar HPLC los
tiempos de análisis y de preparación de muestra ocupan un tiempo
considerable. Es un método relativamente costoso tanto en equipamiento de la
técnica y en análisis. Una alternativa a estos métodos son aquellos basados en
espectroscopía de fluorescencia, principalmente por su menor costo y rapidez.
La relevancia de estos métodos ha sido limitada por su falta de selectividad,
especialmente cuando compuestos similares deben ser analizados en matrices
complejas. Una forma de alcanzar una mayor selectividad analítica es asociar la
espectroscopía de fluorescencia con diferentes métodos quimiométricos de análisis de datos, constituyendo un método de calibración multivariado. En
trabajos recientes, realizados en el laboratorio donde se desarrolló la presente
tesis, se ha propuesto una extracción líquido-líquido asistida por microondas
(MAE) asociada a extracción en fase sólida con sílica (SPE) como etapa de
preparación de los aceites, previa a la cuantificación por espectroscopía de
fluorescencia y calibración multivariada.
En el presente estudio se utilizó la espectroscopía de fluorescencia
asociada a calibración multivariada de segundo orden (U-PLS/RBL) para
determinar un grupo de siete HAPs (Figuras 1-7: benzo[a]antraceno (BaA),
benzo[b]fluoranteno (BbF), benzo[k]fluoranteno (BkF), benzo[a]pireno (BaP),
indeno [1,2,3–c,d]-pyreno (IP), dibenzo[a,h]antraceno (DBahA) y
benzo[g,h,i]perileno (BghiP).
Se realizó una etapa de calibrado con mezclas de los estándares de los
siete compuestos de interés preparados en solventes seleccionados,
encontrando el intervalo espectral óptimo y el número óptimo de factores para
cada HAPs. Se validó con un conjunto preparado en solvente, los valores
obtenidos para el error relativo de predicción (REP) (entre 4,8% y 25,2% para
BaP y BghiP) y la raíz de error cuadrado medio de predicción (RMSEP) (entre
0,03 ng mL-1 para BkF y 0,88 ng mL-1 para BghiP) se consideraron bajos por lo
que las predicciones fueron satisfactorias. La capacidad predictiva del modelo de calibración U-PLS/RBL fue evaluada
utilizando muestras de aceite fortificadas con los siete compuestos desde el
inicio del proceso obteniendo altos valores de REP y RMSEP. Con el objetivo
de incrementar la selectividad y así mejorar la capacidad predictiva
disminuyendo los parámetros anteriores, tanto las matrices de excitación
emisión (EEMs) del grupo de validación preparado en matriz así como los del
conjunto de calibrado fueron derivados y usados para predecir las
concentraciones de los HAPs. Otra de las medidas tomadas para mejorar la
capacidad predictiva fue que al tratamiento de muestra (MAE-SPE) se le
incorporó la precipitación de aceite co-extraído por disminución de temperatura
logrando bajar la carga de algunos de los interferentes, que perjudican el
análisis y así obtener mejores resultados en la predicción.
Se preparó un nuevo grupo de muestras en duplicado fortificadas desde el
comienzo del proceso, tratadas con MAE-precipitación de aceite co-extraído-
SPE y analizadas mediante HPLC-FLD como método de referencia. Las
recuperaciones promedio determinadas mediante HPLC-FLD estuvieron entre
un 55 y 79%, no encontrándose diferencias significativas con los valores
determinados mediante U-PLS/RBL para BbF, BkF, BaP, BghiP, DBahA e IP.
Además, se estableció que los HAPs son estables al menos por dos meses en
los extractos finales obtenidos luego del proceso de extracción; puesto que
presentaron concentraciones semejantes entre ambos grupos duplicados, aun
cuando uno de ellos se analizó después del tiempo señalado.El método propuesto fue aplicado a 15 aceites de oliva virgen
comerciales, en uno solo de ellos se detectaron concentraciones por sobre el
límite de detección (LOD) para BaA 1,62 ng g-1 y BghiP 1,88 ng g-1 dando un
total de 3,5 ng g-1 de HAPs. A pesar de esto, ambos HAPs se encuentran bajo
los límites máximos permitidos por la legislación Europea.
Por último para investigar si al ser calentado el aceite de oliva en
presencia de materia orgánica durante 24 horas, surgen modificaciones del
perfil de concentraciones de dos HAPs modelo (BaA e IP), se aplicó el método
MAE precipitación de aceite co-extraído SPE. El estudio mostró posibles
fenómenos de sorción de los compuestos por la materia orgánica que varían en
el tiempo / The Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are a group of organic
compound composed of 2 or more simple aromatic rings joined together, which
contain neither heteroatoms nor others sustituents. They generate several
health problems due to their carcinogenic and mutagenic nature. Considering
their lipophilic nature, the PAHs can gather together in fat and vegetal tissues
with a high persistence. For this reason we can ingest them indirectly when
including fatty food or oils as in the case of vegetal oils. The techniques
thoroughly used in order to determine the PAHs concentrations in oils have
been the high efficiency liquid chromatography associated to detection by
fluorescence or mass spectrometry. Nevertheless, HPLC analysis and the
previous sample preparation take a considerable time. Moreover, is a relatively
expensive method not only in the technique equipment, but also in the analysis.
As alternative to these methods are those based on fluorescence spectroscopy,
mainly because of its low cost and rapidity. The relevance of these methods has
been limited by its lack of selectivity, specially when similar compounds must be
analyzed in complex matrix. One way of achieving a bigger analytical selectivity is associating the fluorescence spectroscopy with different chemometrics
methods of data analysis, constituting a multivaried calibration method. In recent
research, carried out in the laboratory where this thesis was developed, it has
been proposed a liquid-liquid microwave-assisted extraction (MAE) associated
to silica-based solid phase extraction (SPE) as preparation phase of oils, prior to
the quantification by fluerescence spectroscopy and multivaried calibration.
In the present study it was used the fluorescence spectroscopy associated to
a second order multivaried calibration (U-PLS/RBL) so as to determine a group
of seven PAHs (Figures 1-7: benzo[a]anthracene (BaA), benzo[b]fluoranthene
(BbF), benzo[k]fluoranthene (BkF), benzo[a]pyrene (BaP), indeno [1,2,3–c,d]-
pyrene (IP), dibenzo[a,h]anthracene (DBahA) and benzo[g,h,i]pyrelene (BghiP).
It was carried out a calibrated phase with mixture of the seven compounds of
interest prepared in solvent, finding the optimal spectrum interval and the
optimal number of factors for each PAHs. It was validated with a set prepared in
solvent, the values obtained for the relative-error prediction (REP) (between
4,8% and 25,2% for BaP y BghiP) and the root of the mean squared error of
prediction (RMSEP) (between 0,03 ng mL-1 for BkF and 0,88 ng mL-1 for BghiP)
were low so the predictions were satisfactory.
The predictive capacity of the calibration model U-PLS/RBL was evaluated
using fortified oil samples with the seven compounds from the beginning of the
process obtaining high values of REP and RMSEP. With the purpose of increasing the selectivity and, in that way, also improving the predictive capacity
reducing the previous parameters, not only the Emission Excitation Matrix
(EEMs) of the validation group prepared in matrix, but also those from the
calibration set were derived and used in order to predict the HAPs
concentrations. Another measure taken in order to improve the predictive
capacity was incorporating to the sample treatment (MAE-SPE) the precipitation
of co-extracted oil throught temperature reduction lowering the charge of some
of the interferents.
It was prepared a new duplicated sample group fortified from the beginning
of the process, treated with MAE- low temperature precipitation-SPE and
analyzed through HPLC-FLD as reference method. The average recoveries
determined by HPLC-FLD fluctuated between 55 and 79%, finding no significant
differences with the determined values through U-PLS/RBL for BbF, BkF, BaP,
BghiP, DBahA and IP. Furthermore, it was established that HAPs are steady at
least for two months in the final extracts obtained after the extraction process;
due to the fact that they presented similar concentrations between both
duplicated groups, even though one of them was analized after the indicated
period of time.
The proposed method was applied to 15 commercial virgin olive oils, only
in one of them were detected concentrations over the limit of detection (LOD)
for BaA 1,62 ng g-1 and BghiP 1,88 ng g-1 revealing a total of 3,5 ng g-1 of HAPs. In despite of this, both HAPs are under the maximum limits allowed by the
European legislation.
Lastly, the method was applied to evaluate possible change of the profile
of two selected PAHs (BaP and IP) in olive oil heated up in presence of organic
matter for 24 hours. The study showed possible sorption phenomena of the
compounds on the organic matter depending on time / FONDECYT
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/117240 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Baeza Rocha, Mónica Javiera |
| Contributors | Fuentes Pérez, Edwar, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Química Inorgánica y Analítica |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
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