Estrategias de investigación para evaluar la seguridad de pesticidas en alimentos

Resumo

El uso indiscriminado y abusivo de pesticidas en el sector agrícola con el fin de proteger los cultivos y aumentar la calidad y productividad de los mismos, conduce a una acumulación de residuos de estos compuestos tanto en el material vegetal tratado y sus frutos como en el medio ambiente. En muchos casos estos residuos pueden constituir un potencial riesgo para la salud del consumidor, cuando se exceden los límites máximos de residuos (LMR) establecidos en la legislación, e incluso para el medio ambiente, debido a la elevada toxicidad y persistencia que presentan algunos de ellos. La problemática asociada a estos compuestos pone de manifiesto la necesidad de realizar controles periódicos de detección y cuantificación de residuos de pesticidas en muestras alimentarias con el fin de confirmar si se respetan los plazos de seguridad establecidos por los fabricantes, así como establecer nuevas estrategias para la eliminación de residuos de estos compuestos. Con este motivo, la presente Tesis Doctoral se estructura en 2 grandes bloques temáticos, el primero de ellos centrado en la evaluación de la calidad y un segundo bloque centrado en la evaluación de distintas estrategias de reducción de residuos de pesticidas. Concretamente, en el primer bloque de la presente Tesis Doctoral, se evaluó el grado de cumplimiento con la legislación de distintos pesticidas en productos hortofrutícolas y muestras de polen alimentario así como en formulaciones fitosanitarias comerciales. Ello exigió el desarrollo de nuevas metodologías analíticas que presentasen mejoras significativas sobre las ya existentes en términos de sensibilidad, fiabilidad, robustez, simplificación del tratamiento de muestra, etc., capaces de determinar residuos de pesticidas, así como de sus metabolitos de degradación a bajos niveles de concentración. Los métodos multiresiduo propuestos para la determinación y cuantificación de fungicidas ditiocarbamatos y sus principales productos de degradación así como de insecticidas neonicotinoides en muestras alimentarias se basaron en una primera etapa de extracción sólido-líquido (SLE) y posterior purificación por extracción en fase sólida (SPE) antes de su determinación por técnicas cromatográficas. Por su parte, para la evaluación de la calidad de las formulaciones fitosanitarias comerciales se desarrollaron distintos métodos voltamétricos. Esta técnica fue seleccionada en base a su simplicidad y bajo coste. En todos los casos, las metodologías analíticas desarrolladas se validaron eficazmente mediante ensayos de linealidad, repetibilidad, reproducibilidad, recuperación y efecto matriz, permitiendo alcanzar los límites de detección y cuantificación adecuados para el análisis de residuos de los pesticidas objeto de estudio y sus metabolitos de degradación en productos hortofrutícolas, muestras de polen alimentario y formulaciones fitosanitarias comerciales. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que las formulaciones fitosanitarias analizadas cumplen claramente con el porcentaje de ingrediente activo declarado en el etiquetado del producto garantizando la calidad de las mismas. Por otra parte, los estudios realizados sobre muestras de productos hortofrutícolas pusieron de manifiesto la presencia de residuos de fungicidas ditiocarbamatos en todas las muestras analizadas a excepción de las fresas. Cabe destacar que en un 6 % de las muestras analizadas se llegaron incluso a sobrepasar los LMR establecidos en la legislación. Sin embargo, no se detectaron residuos de sus principales metabolitos de degradación (etilentiourea y propilentiourea) por encima del límite de cuantificación del método en productos hortofrutícolas frescos, ni tampoco la presencia de residuos de fungicidas ditiocarbamatos en productos hortofrutícolas de cuarta gama. De igual forma, tampoco se constató la presencia de residuos de insecticidas neonicotinoides en muestras de polen alimentario por encima de los LMR establecidos en la legislación. En el segundo bloque de la presente Tesis Doctoral, centrado en las estrategias de reducción de residuos se llevaron a cabo estudios de disipación y ensayos de degradación de distintos pesticidas. Por una parte, se trató de proponer a los consumidores distintas estrategias de lavado que éstos puedan llevar a cabo en sus hogares para tratar de reducir al máximo el contenido de residuos de mancozeb en muestras de lechuga. Para ello, se testaron diferentes condiciones de temperatura de lavado, potencial redox del agente de lavado y tiempo de lavado. Los tratamientos con agentes oxidantes (hipoclorito sódico o peróxido de hidrógeno) resultaron ser los más eficaces para la eliminación de residuos de mancozeb, reduciendo la carga inicial de pesticida hasta en un 95,8 %. Por otra parte, se realizaron ensayos de degradación de pesticidas en medio acuoso con el fin de conocer en profundidad los mecanismos de degradación de estos compuestos, identificar los metabolitos de degradación formados y establecer las posibles rutas de degradación. Para ello, se realizaron estudios de degradación de mancozeb en medio acuoso bajo distintas condiciones de pH, temperatura y luz, con el fin de conocer cómo afectan estos parámetros a las rutas de degradación de éste compuesto y a su vida media. La hidrólisis de mancozeb resultó ser altamente dependiente del pH del medio y el efecto de la fotólisis fue mayor a bajos valores de pH. Las condiciones óptimas de degradación de mancozeb en medio acuoso fueron pH 2 y presencia de luz. Asimismo, se propusieron los modelos cinéticos que permiten predecir la degradación de mancozeb en medio acuoso y la formación de los distintos metabolitos de degradación bajo cada una de las condiciones experimentales ensayadas. Mediante la metodología de superficie respuesta se determinaron las condiciones de pH, temperatura y luz que conducen a una menor conversión de mancozeb a etilentiourea, su principal metabolito de degradación con importantes repercusiones toxicológicas. Las condiciones óptimas predichas por el modelo fueron pH 2, 25 ⁰C y ausencia de luz. Finalmente se realizó un estudio comparativo entre distintas estrategias de modelización empleadas para describir los procesos de degradación de pesticidas. Este estudio se llevó a cabo sobre muestras de mosto sintético enriquecidas con dos fungicidas de nueva generación altamente utilizados en el sector vitivinícola (metrafenona y mepanipirina), a temperaturas de 25 ⁰C y en presencia de luz. Para cada uno de los modelos cinéticos estudiados se calcularon las constantes de velocidad de degradación del compuesto principal y sus vidas medias así como las constantes de velocidad de formación para los distintos metabolitos encontrados.