Tarea Autónoma 3

Tema:

Aplicación de cromatografía de gases Headspace acoplada a espectrometría de masas cuadrupolar tándem para el análisis de furano en muestras de alimentos para bebés.

Objetivo:

Demostrar los efectos del Furano en grandes concentraciones sobre la salud humana y el grado contenido específicamente en los alimentos para bebés.

Introducción:

El Furano es un compuesto orgánico presente en la mayoría de alimentos y bebidas elaborados por procesos térmicos. A pesar del conocimiento de su contenido en varios productos alimenticios, como enlatados, hasta hace algunos años se desconocía su impacto en la salud humana; encontrándose los niveles más altos en el café en grano. Gracias a una investigación por parte del IARC clasificó al furano como posible carcinógeno, aumentando el interés en su estudio y detección. Este compuesto está presente ampliamente en alrededor de 20 países, pero éste informe se centra en los alimentos para bebés por la susceptibilidad de esta población en particular. Es por esto que se establece como prioridad el desarrollo de métodos de alta sensibilidad ante el furano presente en comida para bebes. Hasta ahora el método Headspace es el más común para análisis de furano, aunque parece ser un procedimiento sencillo, rápido y económico, se ha señalado que los límites de cuantificación suelen ser demasiado elevados para obtener datos precisos de concentración en alimentos para bebes. Por esto se usan dos modos de captura: seguimiento de iones seleccionados (SIM) y control de la reacción seleccionada (SRM) fueron comparados en sensibilidad y selectividad; la modalidad SRM se comprobó que proporciona mayor selectividad y sensibilidad para el análisis de furano; la espectrometría de masas en tándem ha sido utilizada para dicho análisis.  Se creía que la generación de furano era por la lactosa, estudios recientes demuestran que el carbohidrato precursor es fructuosa; sin embargo, se especula del carotenoides, puesto que la mayor cantidad de furano se encuentra en alimentos de bebes que contienen verduras.

Tabla resumen de la revisión:        

Aplicación	Metodología	Identificación de problemas principales	Resultados	Referencia
Detección de furano presente en la mayoría de alimentos y bebidas elaborados por procesos térmicos, centrándose en alimentos para bebes.	-Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas cuadrupolar tándem para el análisis de furano en muestras de alimentos para bebes. - Seguimiento de iones seleccionados (SIM) -Control de la reacción seleccionada (SRM) -Cromatografía líquida de alta resolución con detector refracto métrico.	-Presencia de furano en varias muestras de alimentos para bebes, especialmente a base de vegetales y carnes. -Furano como un posible agente carcinógeno. -Desarrollar un método de alta sensibilidad en presencia de furano en comidas para bebes.	-Estudio reporta datos de presencia de furano en alimentos para bebés en Letonia. -Pruebas demostraron que los alimentos para bebe a base de frutas contienen menos furano, sobre los de vegetales y carne. Estudios afirman que el ácido ascórbico facilita la formación de furano, así como los azucares.	-Pugajeva, I., Rozentale, I., Viksna, A. Bartkiene, E. Bartkevics, V., la aplicación de headspace cromatografía de gases acoplada a espectrometría tandem indispensable para el análisis de furano en muestras de alimentos para bebés, química de los Alimentos (2016) -Owczarek-Fendor et al. (2012) modelo de sistema alimentario.

Conclusión:

El presente estudio reporta la presencia de furano en productos de alimentación para bebés en varios países. Teniendo la mayor concentración de Furano los productos a base de vegetales y carnes, sobre los que contienen fruta. El análisis de furano en alimentos para bebés por aplicación del muestreo de Headspace en conexión con la cromatografía de gas y espectrometría de masas en tándem es un método sencillo, rápido, selectivo y sensible, puesto que el modo SRM proporciona mayor selectividad y sensibilidad ante el furano, en comparación con el SIM. Aún no se logra determinar específicamente la causa de formación de Furano en los alimentos, pero se concluye que se puede ver afectado por varios factores, como el pH y grados Brix que influyen con gran impacto en la formación de este compuesto. Por esto es necesario hallar un método de gran sensibilidad al furano.

Consultas #2

CONSULTAS

Solidos pulverulentos

Grupo de partículas individuales que, juntas, forman una masa. Además, están en combinación con el aire y, a veces, con algún líquido (agua).

Fundamentalmente se realizan tres tipos de operaciones con sólidos pulverulentos: pulverización, separación en función del tamaño de partícula y mezclado. Estas operaciones son fundamentales para que el principio activo esté perfectamente distribuido en la mezcla y para que la eficacia terapéutica no se vea mermada

El objetivo fundamental de la pulverización es disminuir el tamaño de partícula. Lo que pretendemos a la hora de pulverizar un sólido pulverulento es: aumentar la biodisponibilidad (al disminuir el tamaño de partícula, la superficie específica aumenta). Esto es especialmente importante cuando el medicamento es poco soluble en agua. La solubilidad depende del tamaño de partícula.

Para entender la pulverización es necesario saber qué tipo de sólidos pueden ser sometidos a esta operación y dependiendo del tipo de sólido que se tenga, se usará un tipo de pulverización u otra.

Partimos de que la presión sobre una partícula sólida provoca una deformación que puede ser plástica o elástica, dependiendo de la deformación también se aplicarán diferentes técnicas de pulverización.

Densidad relativa

Es la relación entre el peso específico del cuerpo y el peso específico de la sustancia de referencia.

Es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. La densidad relativa es sin unidades, ya que queda definida como el cociente de dos densidades.

La sustancia de referencia es aire para los gases y agua para los sólidos y líquidos.

Densidad relativa =	Sc = dr =	gcuerpo	=	rcg	=	rc
		greferencia		rrg		rr

Grados API

Es una medida de densidad que, en comparación con el agua a temperaturas iguales, precisa cuán pesado o liviano es el petróleo. Índices superiores a 10 implican que son más livianos que el agua y, por lo tanto, flotarían en ésta. La gravedad API se usa también para comparar densidades de fracciones extraídas del petróleo.

Una fracción de este aceite flota en otra, denota que es más liviana, y por lo tanto su grado API es mayor. 

La gravedad API se mide con un instrumento denominado hidrómetro. Existe gran variedad de estos dispositivos.

La fórmula:

Gravedad API = (141,5/GE a 60 °F) - 131,5

Grados Be

La escala Baumé es usada en la medida de concentraciones de ciertas soluciones (jarabes, ácidos). Fue creada por el químico y farmacéutico francés Antoine Baumé, en 1768 que construyó su aerómetro. Cada elemento de la división de la escalera Baumé se denomina Grado Baumé y se simboliza °B o °Bé. El aerómetro de Baumé o de Cartier equivale a 56 grados Gay-Lussac.

 La escala puede alargar por abajo para líquidos menos densos que el agua destilada (1g/cm³). Para liquido más densos que el agua, la escala es un poco diferente; se mantiene el valor de °Be para agua destilada y se pone 15°Bé cuando el aerómetro está dentro de una disolución de NaCl al 15%. Se la considera una escala confusa.

La relación entre la densidad de la solución y °Bé se han expresado de diversas formas durante el tiempo que se ha empleado. En la actualidad a 20°C la relación entre la densidad y los grados Baumé de una solución viene dada por

Para líquidos más densos que el agua (ρ>1g/cm³)

°Bé = 145-145/ ρ

ρ = 145(145-°Be)

Para líquidos menos densos que el agua (ρ<1g/cm³)

°Bé = 140/ ρ -130

ρ= 140/(130 +°Bé)

Ventaja: Permite evaluar la concentración de cualquier solución con una misma unidad (grados Baumé) y un mismo aparato (aerómetro de Baumé), pero hace falta emplear una tabla específica para determinar la concentración de cada tipo de sustancia. En la actualidad se siguen empleando en la producción industrial de cerveza, vino, miel y ácidos concentrados.

Grados Gay-Lussac

Es la medida de alcohol contenida en volumen, es decir, la concentración de alcohol contenida en una bebida.

Debido a sus propiedades para disolver otras sustancias químicas, el alcohol etilico es utilizado como materia prima en diversos productos tales como perfumes, drogas, licores. Los Grados Gay-Lussac sirven para indicar el ocntenido de alcohol en una sustancia expresada en volumen; por ejemplo, en un vino que suele marcar de 11% a 16% de alcohol, el porcentaje indica cuanto del vino es alcohol. Al mutiplicar por el contenido de la botella se obtiene la cantidad de mililitrso de acohol etilico contenidos en total.

Volumen total + grados Gay-Lussac / 100

Partes por billón Se refiere a la cantidad de unidades de una determinada sustancia (agente, etc.) que hay por cada billón de unidades del conjunto. En este caso la palabra está referida al billón, que equivale a mil millones, o sea, 1.000.000.000, o bien 10⁹, en notación científica. 

Partes por trillón cantidad de unidades de una determinada sustancia que hay por cada trillón de unidades del conjunto. Equivale a 10¹², en notación científica.

Consultas

• Unidades Químicas de Concentración

“La ventaja de la molaridad radica en que, por lo general, es más fácil medir el volumen de una disolución, utilizando matraces volumétricos calibrados con precisión, que pesar el disolvente. Por esta razón, en general se prefiere la molaridad sobre la molalidad. Por otra parte, la molalidad es independiente de la temperatura, ya que la concentración se expresa en número de moles de soluto y masa de disolvente. El volumen de una disolución aumenta al incrementarse la temperatura, de modo que una disolución que es 1.0 M a 25°C podría llegar a ser 0.97 M a 45°C debido al aumento del volumen. La dependencia de la concentración con respecto de la temperatura puede afectar de manera significativa la exactitud de un experimento. Por tanto, en algunas ocasiones es preferible utilizar molalidad en vez de molaridad. El porcentaje en masa es semejante a la molalidad en que es independiente de la temperatura. Además, como se define en términos de relación de masa de soluto y masa de disolución, no necesitamos conocer la masa molar del soluto para calcular el porcentaje en masa.”

Bibliografía: Química de Raymond Chang 10ma Ed. Cap. 12 Sección 3. Pág. 519.

Partes por millón: Es una unidad empleada para la medición de presencia de elementos en pequeñas cantidades (trazas).

Para medición de concentraciones incluso todavía más pequeñas se utilizan las partes por billón (ppb).

• Partes por millón para líquidos y gases

Las Partes por millón (ppm) es una unidad de medida de concentración que mide la cantidad de unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto.

El método de cálculo de ppm es diferente para sólidos, líquidos y gases:

*        ppm de elementos sólidos y líquidos: se calcula según el peso:

Partes por Millón (ppm) =	peso de la sustancia analizada	· 106
	peso total

Unidades: mg/kg; g/Ton; mg/L; g/g(x10⁶).

*        *     ppm de gases: se calcula según el volumen:

Partes por Millón (ppm) =	volumen de la sustancia analizada	· 106
	volumen total

Unidades: mL/L; ml/ml(x10⁶).

• Ley de Raoult:

Si un soluto tiene una presión de vapor medible, la presión de vapor de su disolución siempre es menor que la del disolvente puro.

Establece la presión parcial de una sustancia A sobre una disolución; Raoult encontró que cuando se agregaba soluto a un solvente puro disminuía la presión de vapor del solvente. Entre más se agrega más disminuye la presión de vapor.

Se expresa matemáticamente:

P_{1 =} i X₁ P°₁

De esta forma la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución.

• Ley de Henry

Esta ley se trata de la solubilidad de un gas en un líquido depende de la presión parcial del gas de la disolución, es fundamental en las aguas minerales y otras bebidas gaseosas. 

Propiedades Coligativas

Disminución de la presión de vapor de las disoluciones. Ley de Raoult

La presión de vapor de todas las disoluciones de solutos no volátiles y no ionizados (que no sean electrólitos) es menor que la del disolvente puro. Lo cual se expresa por la ley de Raoult. 

Este hecho se debe a que las moléculas del soluto dificultan la evaporación de las moléculas del disolvente que están en la superficie de la disolución al disminuir la presión de vapor tiene que elevarse al punto de ebullición de la disolución y disminuir su punto de congelación con respecto al del disolvente puro. Es decir, que, si llamamos P1 a la presión del vapor de la disolución, Po a la presión de vapor del disolvente puro yn1 y n2 al número de moléculas por unidad de volumen de disolvente y de soluto, expresaremos matemáticamente la Ley de Raoult así:

P₁ = n₁/ n₁ + n₂ * P₀

P₁ = P₀ n₁

donde n1 - fracción molar del disolvente = n₁/ n₁ + n₂

La disminución de la presión es la diferencia entre la presión de vapor del disolvente (Po) la de la disolución (P1)                    P = P₀ – P₁        

Por lo que según la ecuación (1)        P = Po - Pon1 = Po (1-n1)

Como n2 = fracción molar del soluto = 1 - n₁/ n₁ + n₂

Entonces:                                                       P = Pon2

Disoluciones de gases en líquidos. (Ley de Henry)

La solubilidad de un gas en un líquido disminuye al aumentar la temperatura. Para una temperatura constante, la concentración de un gas poco soluble en un líquido o el peso de un gas disuelto en un determinado volumen de líquido, es proporcional a la presión parcial del gas (Ley de Henry), siempre que esté muy diluida la disolución y el gas no reaccione con el disolvente. La ley de Henry queda expresada algebraicamente por:

P = KMs

En donde:

P es la presión parcial del gas que está en la fase gaseosa sobre el líquido.                                        
Ms es la fracción molar del gas que está en la fase gaseosa sobre el líquido.                                       
K la constante de la ley de Henry que es característica del gas que va como soluto y depende de la temperatura.

• Crenación: 

Es el fenómeno en donde la célula animal se somete a una solución hipertónica. Al estar en esta solución con gran cantidad de soluto, tiende a liberar su agua. La destrucción de la célula se produce por deshidratación.

Si tenemos una solución hipertónica respecto a la concentración de las células de la sangre y las ponemos en contacto, ambas concentraciones tienden a igualarse lo cual solo se puede llevar a cabo mediante el movimiento de agua del medio menos concentrado al más concentrado. Es decir, saldrá masivamente agua de los glóbulos rojos, hasta que ésta se agote. Esto produce que los glóbulos colapsen y arrugue al máximo con el resultado de la muerte celular. Esto es la crenación.

Si lo que tenemos es una solución hipotónica respecto a la concentración de los glóbulos, la situación es la contraria de la anterior: entra agua dentro del glóbulo; éste se va hinchando. Y llega un momento en que su membrana ya no puede resistir la presión y se rompe. El glóbulo pues estalla, lo que se denomina citolisisis (de cito, célula y lisis, rotura)

Ejemplo:

La crenación puede ser una característica de los glóbulos rojos de la sangre.

En el proceso de secado de los jamones en el cual al cubrirlo con sal la concentración es mayor en el exterior que en el interior y los jugos que expulsa son para igualar la concentración. Este mismo proceso se usa para marinar pescados como el salmón ahumado o el secado de bacalao.

Al cocer un bistec, si le añadimos sal antes de la cocción el agua del interior va hacia el exterior para equilibrar las concentraciones salinas y nos queda una carne sin mucho líquido y por tanto dura.

• ¿Por qué el vapor de agua es blanco si el agua es transparente?

La mayoría de las personas creen que el vapor de agua es de color blanco, y se asombran mucho al oír que esto no es así. De hecho, el vapor de agua es absolutamente transparente e invisible y, por consiguiente, es incoloro. La niebla blanquecina que se suele llamar "vapor" no es vapor en el sentido físico de la palabra, sino agua pulverizada que tiene forma de gotitas pequeñísimas.

Cuando el agua hierve en un recipiente, el vapor sale al aire que está más frío, y entonces puede verse como un gas blanco que rápidamente desaparece al equilibrar su temperatura con la del ambiente en que se encuentra. Igual ocurre con nuestro aliento, que contiene vapor de agua, en los días de mucho frío.

Tarea autónoma #2

Tema:

Preparación de la muestra: un paso crucial para el análisis por GC-MS

1.      Objetivo:

Comprender la importancia que conlleva la correcta preparación de una muestra para prevenir posibles errores en la cadena analítica, y lograr obtener un resultado de calidad en análisis cromatográficos.

2.      Introducción:

Se debe resaltar la importancia que posee la preparación de la muestra en un análisis GC-MS. Esta técnica a pesar de grandes avances, desarrollo, sensibilidad, fácil manejo, etc. posee grandes limitaciones por las características específicas que deben cumplir las sustancias para ser aptas en este proceso. Por esto se debe preparar una muestra optima, de lo contrario la calidad del análisis, así como el funcionamiento del equipo se ven comprometidos.

Este paso toma 60 a 85% del tiempo total del análisis, el resto de parámetros que se apliquen dependen del éxito de esta etapa. Como consecuencia es el paso más importante de la cadena analítica.

El propósito de este paso es separar los analitos sin alterarlos, para ello es vital la eficiencia de su extracción. Se facilita el proceso si las propiedades físicas son diferentes al resto de componentes de la matriz.

Aunque se logre separar los analitos, en ocasiones persisten interferencias donde resulta afectado el análisis y se deteriora la sensibilidad del equipo.

El éxito del análisis cromatográfico depende de una preparación esmerada de la muestra, asimismo de la técnica del analista y el método que se escoja ya que se relaciona estrechamente con la naturaleza química del analito.

En un laboratorio analítico se manejan mezclas complejas, las cuales requieren identificarlas con un análisis cualitativo, también hallar la cantidad por medio de análisis cuantitativo.

Hasta ahora no existe alguna técnica instrumental capaz de detectar o cuantificar la mezcla, y que evite el tratamiento previo de la muestra.

3.      Tabla resumen de la revisión:           

Aplicación	Metodología	Identificación de problemas principales	Resultados	Referencia
Esta investigación se centra en la importancia de la preparación de la muestra para obtener un extracto de calidad	Métodos de extracción: Destilativos: Se basa en las diferencias de los puntos de ebullición de los analitos y matriz. Extractivos: Se basa en las diferencias en disolventes o la capacidad de adsorción sobre un sorbente. Headspace: se dividen en Estáticos y Dinámicos (concentración de analitos-target es baja).	Ø  Operador químico analista. Ø  Preparación de la muestra. Ø  Escoger el método adecuado.	A pesar de que se han alcanzado grandes avances en integración, selectividad, eficiencia, extracción y concentración; es obligatorio ciertas prácticas para confirmar la calidad de la cadena analítica.	Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga, Colombia.

       

Conclusión:

Es de gran importancia la preparación de la muestra por lo que es un paso decisivo en la cadena analítica, ya que a partir de éste se verá comprometido el resultado del análisis, siendo exitoso o deficiente el extracto que permita examinar el(los) analito(s) para un análisis cromatográfico de calidad; sin embargo, cuenta con un papel fundamental el analista, ya que debe considerar la técnica de muestreo idónea a emplear dependiendo de la naturaleza química del analito.