ANALISIS DE RESIDUOS DE PLAGUICIDAS EN PLANTAS MEDICINALES Y ESPECIAS
Maria Veronica Cesio*, Ignacio Machado,Natalia Gérez Garcia, Natalia Besil, Analia Bertón, Sofia Rezende,Lucía Pareja, Andrés Pérez, Noel Alonzo, Pequeño, Britt M. Maestroni, Horacio Heinzen
Grupo de Análisis de Compuestos Trazas (GACT) Facultad de Química-CENUR Litoral Norte
Universidad de la Republica, Uruguay FEPL. FAO/IAEA, Siebeirsdorf , Vienna, Austria.
¿Por qué analizar plantas medicinales?
¿Por qué analizar plantas medicinales?
- Aumento notorio del interés de la población en los usos de la medicina tradicional.
- En las plantas medicinales cultivadas se pueden encontrar residuos de pesticidas
como resultado de las prácticas agrícolas, como por ejemplo fumigaciones, durante el cultivo o en poscosecha, así como por el tratamiento de los suelos.
- De acuerdo con las reglamentaciones sobre alimentos y salud debe controlarse el contenido de residuos de contaminantes en el material vegetal y para ese propósito el laboratorio de análisis debe contar con métodos validados
Porque controlar residuos de plaguicidas en hierbas y especias?
Las razones mas importantes:
Cumplir con GAPs para seguridad alimentaria.
Cuando las H&S se usan como alimento
Preservar la salud pública
Cuando las H&S son usadas:
I. Medicina alternativa
II. Materia prima de un fitofarmaceutico
De donde provienen esas H&S que se consumen?
Cultivos dependen del lugar y por ende del paquete tecnológico que se utilice
EU*US 450
EU 900
US 900
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 2 3 4
900
Oth
er
Co
un
tries
Importancia de que sean controladas y que existen métodos analíticos para conocer los
residuos de plaguicidas • Materia prima
• Ampliamente distribuidas
• Cultivos establecidos
• Matrices complejas
• Matrices únicas
• Composición en metabolitos secundarios vasta y diferente
• Plantas medicinales pueden contener residuos de pesticidas que acumulan como consecuencia de las prácticas agrícolas como aplicaciones durante la cosecha o post cosecha para su preservación, o provenientes de los tratamientos en los suelos . • La OMS recomienda enérgicamente que cada productor de plantas medicinales, exportador o comercializador debe tener al menos un laboratorio que sea capaz de realizar estas determinaciones. • Plantas medicinales y las especias pueden ser reguladas por las especificaciones generales incluidas para alimentos y también por aquellas especificas que están incluidas en el Codex Alimentarius
Guías OMS para el aseguramiento de la calidad en plantas medicinales en referencia a residuos de contaminantes
orgánicos
EFSA-EU
FDA-USA Japon
Rusia
99 % de los países del mundo son miembros CODEX
C O D E X A L I M E N T A R I U S seguridad, buenos alimentos para todos – todos lados.
• Fijar reglas comunes para calidad y seguridad alimentaria.
• Organización que regula las transacciones comerciales.
• Base para las negociaciones entre partes.
• Seguridad alimentaria basada en LIMITES MAXIMOS DE RESIDUOS .
• MRLs definidos para cada par pesticida-matriz.
• Materias primas y procesados
• Transferencia debido al uso como Tes.
Pharmacopoeias Seguridad y materias primas de calidad para ser utilizadas
como medicinas o para productos farmaceuticos
Protocolos de Farmacopeas característicos: Siempre hay metodologías específicas validadas, probadas y con sustancias de referencia desarrolladas para cada caso.
…
……que pasa con los residuos de plaguicidas en hierbas & especias?
Las ultimas farmacopeas europeas introdujeron un nuevo concepto
Lista de pesticidas con restricciones
Criterios Analíticos
según Documento
SANTE
Para los pestcidas sin
LMR s
0.01 mg/kg
Valor DEFAULT
UN NUEVO ENFOQUE
Población Mercosur 300 mill
Población Latino América 650 mill
MERCOSUR/XLII SGT Nº 11/P.RES. Nº 08/14
FARMACOPEIA MERCOSUL: MÉTODOS GERAIS DE FARMACOGNOSIA
TENDO EM VISTA: O Tratado de Assunção, o Protocolo de Ouro Preto e as Resoluções Nº 31/11 e 22/14 do
Grupo Mercado Comum.
CONSIDERANDO:
Que a Farmacopeia MERCOSUL tem como objetivo estabelecer requisitos mínimos de qualidade e segurança
dos insumos para a saúde, especialmente dos medicamentos, apoiando as ações de regulação sanitária e
promovendo o desenvolvimento técnico, científico e tecnológico regional.
……….
O GRUPO MERCADO COMUM
RESOLVE:
Art. 1º - Aprovar, no marco do estabelecido na Resolução GMC N° 22/14, o Método Geral “Farmacopeia
MERCOSUL: MÉTODOS GERAIS DE FARMACOGNOSIA”, que consta como Anexo e faz parte da presente
Resolução.
.
Plaguicidas en plantas medicinales y especias
CHO
CHO
O OO
O OO
OMe
O OO
OMe
OH
CH2OH
CH2O
O
OMeO
OH O
OH
CHO
Desafío analítico.
Matrices complejas
con cantidades de metabolitos secundarios
( 1-20%)).
Relación entre residuos y metabolitos secundarios.
1 /1000
OMeO
O O
OH
OHO
OH O
OH
CH2OH
Método de preparación de muestra dispersiva
Extraído de Thermo Scientific “Introduction to QuEChERS Sample Preparation”
Diferentes adaptaciones del método desarrollado para frutas y hortalizas
de alto contenido de agua
Cereales, especias, matrices secas, con alto contenido de
azúcares y grasas.
Variación de Solventes:
ACN AcOEt
Algunos ejemplos
Esquema dispersivo “fit for purpose”
Opción 1: PSA + MgSO4
Manzanilla & Calendula
Opción 3: PSA + GCB + MgSO4
Gengibre, Yerba mate
Opción 2: PSA + C18 + MgSO4
Boldo e infusión
Opción 4: PSA + C18 + GCB + MgSO4
Alcachofa
1- Rizomas de Gengibre Evaluación de métodos
Parámetros de validación para el método seleccionado
2- Cúrcuma
Method optimization and validation for multi-class residue analysis in turmeric,
Food Chemistry, 2020, Maestroni et. al. Submitido 2020.
Cifras de Mérito del método
0
50
100 <
70%
70-1
20%
>12
0%
<In
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OD
Pe
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ge
of
com
po
un
ds
(%)
Percentage of recovery (%)
10 µg/kg
50 µg/kg
10 µg/kg 61%
50 µg/kg 32%
not validate
d 7%
Quantification limit (LOQ)
GACT lab
10 µg/kg 68%
50 µg/kg 25%
not validate
d 7%
Quantification limit (LOQ)
IAEA lab
70% de los compuestos detectados a 10ng/g 100% detectados a 50ng/g
3- Alcachofa: Hojas y frutas
Una metodología para ambas matrices: Hojas y frutas
http://ec.europa.eu/sanco_pesticides 27
LC-MS/MS y GC-MS
0,01 mg kg-1
(31 pesticidas) 0,05 mg kg-1
(25 pesticidas)
0,02 mg kg-1
(7 pesticidas)
0,01 mg kg-1
(31 pesticidas) 0,05 mg kg-1
(24 pesticidas)
0,02 mg kg-1
(8 pesticides)
Frutas Hojas
Para cada caso el Limite por debajo del LMR Determination of pesticide residues in globe artichoke leaves
and fruits by GC–MS and LC–MS/MS using the same QuEChERS procedure. Ignacio Machado et al. Food Chemistry 2017⇑
3- Caléndula
Materia prima para cremas y lociones
utilizadas para las mamas de madres que amamantan
Evaluation of different QuEChERS procedures for pesticide residues determination in Calendula officinalis (L) inflorescences Besil et-al , JARMAP, 2018
Atrazine positive at 180µg/kg
Calendula officinalis
4- Manzanilla
4- Manzanilla Ensayos de recuperación
0
20
40
60
80
100
120
140
Trif
lura
lin
2-
Fen
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Cip
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Flu
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Clo
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vin
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
10 µg kg-1 25 µg kg-1 50 µg kg-1 100 µg kg-1
4- Manzanilla
0
5
10
15
20
25
30
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
10 µg kg-1 25 µg kg-1 25 µg kg-1 50 µg kg-1 100 µg kg-1
Estudios de precision
Análisis de muestras comerciales
De 15 muestras evaluadas, se encontró al menos un positivo por muestra
(independiente del origen de la muestra).
Hallazgos:
- Clorpirifós (100% de las muestras)
- Metolaclor (50% de las muestras)
- Cialotrina (7% de las muestras)
- Alaclor (7% de las muestras)
- Kresoxim metil (14% de las muestras)
- Azoxystrobin (20% muestras)
- Metalaxyl (7% de las muestras)
- Bifentrina (14% de las muestras)
Concentraciones: 10-25 µg kg-1 para todos
los positivos
Positivos obtenidos
12.25 12.50 12.75 13.00
1.0
2.0
3.0
4.0
(x100)
249.20>217.10249.20>146.10249.20>190.10
Metalaxyl 13.25 13.50 13.75 14.00
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
(x1,000)
313.90>193.90313.90>285.90313.90>257.90
Clorpirifós
16.50 16.75 17.00 17.25
1.0
2.0
3.0
(x10,000)
206.10>59.00206.10>131.10206.10>116.10
20.75 21.00 21.25 21.50
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
(x1,000)
181.10>153.10181.10>179.10181.10>166.10
22.25 22.50 22.75 23.00
1.0
2.0
3.0
(x1,000)
197.00>161.00197.00>141.00
Kresoxim metil
Cialotrina
13.00 13.25 13.50 13.75
0.25
0.50
0.75
1.00
(x10,000)
238.10>77.00238.10>133.10238.10>162.10
Metolaclor Bifentrina
Evaluación de la exposición real
35
Consumo de determinado
alimento
Exposición
Ocurrencia del pesticida
en el alimento
Estimar el total de plaguicida ingerido en un día por ejemplo
MTDI=SMRLi x Fi
)
ARLs para estimar MRLs en Plantas Medicinales Nivel de Residuos Aceptable en la infusión
Transferencia de pesticidas de la manzanilla a la infusión
Berton et al. eprw2020
5-Yerba mate
Eso implica aprox 8kg/persona/año
Ingesta diaria para Yerba mate:
Uruguay 21.5 g
Argentina 18.5g
Brasil 5.3g
T∝Ws
T∝1/Kow
Pérez-Parada, A.; González, J.; Pareja, L.; Geis-Asteggiante, L.; Colazzo, M.; Niell, S.; Besil, N.; González, G.; Cesio, V.; Heinzen,
H. Journal of Environmental Science and Health Part B (2010) 45, 830–837
Transference of pesticide residues to mate brew
Transference (T(%)) vs physicochemical properties
39
QuEChERS
AOAC 2007.01
CEN 15662 Peumus boldus
d-SPE
PSA Florisil
RPC18 GCB
Alumina
Evaluación de co-extractivos
Diseño Experimental
Evalaución de la veracidad 90 plaguicidas
Cromatografia en capa fina
Rec (%) + RSD (%)
Método seleccionada validado según
SANTE guidelines
CaCl2
GC-MSD
GC-MS/MS
LC-MS/MS
UV
CuSO4 TLC
Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic 2020 Plants Optimization and validation of a single method for the determination of pesticide residues in Peumus boldus
leaves using GC-MSD, GC-MS/MS and LC-MS/MS. Maestroni et al.
6- Boldo
Consideraciones finales
Residuos de plaguicidas son comúnmente encontrados en plantas medicinales y especias.
La filosofía de las Farmacopoieas cambió y permite un camino mas sencillo para dar respuesta al problema.
Metodologías analíticas modernas, basadas en el concepto dispersivo que nace con QuEChERS permiten la determinación de residuos en plantas medicinales & especias a niveles de ppb.
El conocimiento de la matriz y de la composición química así como las características de los compuestos a determinar permiten generar protocolos adaptables específicamente a cada composición, para cada material al que se enfrente y según el propósito.
Agradecimientos: CSIC/ANII-Uruguay/INIA FAO/IAEA-RALACA PEDECIBA/IUPAC