Tesis de Quimica

Tesis de Doctorado en Química
“Estudios conjunto de trazas de metales y

compuestos orgánicos en alcachofa
(Cynara scolymus), como insumos para
evaluar su calidad nutracéutica e
inocuidad alimentaria”
Quím. Ignacio Machado
Directoras de Tesis:
Dra. Mariela Pistón
Dra. Verónica Cesio
Director Académico:
Dr. Horacio Heinzen
Química Analítica – DEC
Farmacognosia y Productos Naturales – DQO
Facultad de Química
Universidad de la República
2016
RG.SGC-039
ACTA DE EXAMEN
v.01
üil¡n'tIff¡\ 2A15/08/20
OD.D.D. 6 B.B.B.
1D.D.R. 7 B.B.MB.
2 R.R.D. 8 MB.MB.B.
3 R.R.R. 9 MB.MB.MB.
4 R.R.B. 10 MB MB.S.
5 B B.R. 11 S.S MB.
12 S S S
Página 1 de 1
J\
PROGRAMA DE DESARRSLLS SE LASSIEf\¡CüA$ BA$ISA$
Ministerio de Educación y Cuftura - Uniuerskld e
Ia RetrrHha
F[il[üBA
ACTA. En Montevifu a los veintinueve dias del do 2016, scrdne er IaFaculbd &
Quimica el Tribunal gue entendió en la defensa de tesis & tlochrado en Química qrrc
posftrla el Quimica Ignacio Machado (Cl 4051654-8), cn¡ro titule es 'Ectudis*
orjnnúc de tr¡'re de metales y compu€stoo crydriw erl *Icrchsft {Smm
rcolynlarr¡. oomo inrumos para evaluar su e¡lidad nntra&liea e iaocnidad
eliment¡rie*.
Asisten todo$ los irsrgrarfes d€l tribunal: Dres. Horacio Bclfurceniüo, Nelly t*{añay y
Ardrrfu Pérea
EI Thfumal habien& analizado.la tesis en profundidad comidmz:
EI manusdto preseobdo refleja un habajo de alta calided témica, desarrollado csr¡

elevadarigurosidad ci,entíñcay con aportes originales a laliüsafr¡n¡- EI dacun¡efito time
aporh didi{cticos, lusido redactado con rigor lógico y poú€s mnesfrctr¡¡aad*uaday
completa Siendo untrabajo muy extenso la escritura resulb&fuil
Etr trabqio se destaca por su mulridiscipliaridad y un valorrble logr$ dÉ iÍtegrásidn &
di$fues ¡ñreas de investigación fundamental y aplicada.
En Ia defensa oral" el exposiúor se destacó por su poder dc sÍnbsis eün ün& expmicién
strnar*mte clara y buen uso del material audiovisual. Asimiw¡a cwtesté ca¡¡ mrpha
solvencia y conocimientos las preguntas por este uibunal.
Por lo $r, sl tribrmal le otcrga la calificación ds .gffigü,lf,nflffig'
Br-Hg Id*ménico
AREA QUi[ilICA
Fao"¡ltad de Química. Av. General Flores 2124, Montev*b 119n, URUGUAY
Teléfonos: (+598) 29242338. Fax (+5981 2gqln gffi-
Pfuina web: www. oedeciba.edu.uy/quimica
Coneo elecÍrónico: lsegredo@fq..edu.uy - g*¡g@.erhr-uy
Agradecimientos
A mis directoras, Dra. Mariela Pistón y Dra. Verónica Cesio, por brindarme la oportunidad
de realizar esta tesis, por su orientación y confianza. Por ponerse más de una vez la túnica
y trabajar par a par conmigo en el laboratorio.
A mi director académico, Dr. Horacio Heinzen, por hacer grandes aportes con pocas
palabras.
Al Dr. Moisés Knochen, Prof. Titular de Química Analítica, Facultad de Química, por
permitirme trabajar libremente durante el desarrollo de esta tesis.
A la Q.F. Alicia Mollo de Química Analítica, Facultad de Química, quién dedicó parte de su
tiempo a discutir aspectos de Espectrometría de Absorción Atómica conmigo. Por sus
consejos y recomendaciones.
A la Prof. Ing. Quím. Isabel Dol de Química Analítica, Facultad de Química, quién nos ayudó
a comprender mejor los mecanismos de acción del ozono y a diseñar el dispositivo para el
tratamiento de muestras mediante ozonizado.
A la BSc. Natalia Gerez de Farmacognosia y Productos Naturales, Facultad de Química, por

trabajar conmigo par a par cuando comencé mi trabajo con la determinación de residuos
de pesticidas. Por capacitarme en la parte experimental y en el manejo de los software
asociados a los instrumentos.
A la Qca. Natalia Besil del Grupo de Análisis de Compuestos Trazas, Departamento de

Química del Litoral, por dedicar parte de su tiempo a la capacitación de los software
asociados a los instrumentos y la inyección de muestras.
Al Quím. Esteban Rodríguez Arce de Química Analítica, Facultad de Química, por ayudarme
con los tratamientos de preparación de las muestras.
Al grupo de trabajo perteneciente al Departamento de Ciencias Químicas de la Facultad de

Farmacia (FFUP) de la Universidad de Porto (Portugal) con el cual se realizó en
colaboración la determinación de actividad antioxidante de los extractos de alcachofa.
Al Prof. Eduardo Alonso (in memoriam) de Botánica, Facultad de Química, por realizar la
clasificación taxonómica de las muestras de alcachofa.
A la Prof. Karen Ovsejevi de Bioquímica, Facultad de Química, por prestarme las enzimas
utilizadas para el estudio de bioaccesibilidad.
1
A mis compañeros de Química Analítica quienes, de diferentes formas, me han apoyado
durante estos años, en especial a “Las Mosqueteras”.
A los compañeros de Farmacognosia y Productos Naturales quienes, de diferentes formas,

me han apoyado a lo largo de estos años, en especial a la Q.F. Alejandra Bojorge.
A la Q.F. Cristina Álvarez de Toxicología, Facultad de Química, por sus lecciones de

Microsoft Word.
A mi familia, por ser la mejor familia que uno podría tener, por tener que haber cedido
parte del tiempo que les correspondía al desarrollo de esta tesis.
A mis amigos, que hacen que la vida sea más alegre y divertida.
Al Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas (PEDECIBA) por su colaboración en la

financiación de las actividades realizadas.
A la familia Bianco por proporcionar las muestras utilizadas para desarrollar y optimizar
las metodologías analíticas y por compartir parte de su conocimiento sobre la alcachofa
Finalmente, a la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII) por otorgarme una

Beca ANII-INIA de Posgrado Nacional (POS_NAC_2013_1_11407) y por apoyar este
proyecto, y a la Comisión Sectorial de Investigación Científica (CSIC) por el apoyo
económico en parte del trabajo.
A todos, ¡muchas gracias!
2
Índice General
Agradecimientos ................................................................................................................................................... 1
Índice General ........................................................................................................................................................ 3
Índice de Figuras ................................................................................................................................................... 8
Índice de Tablas................................................................................................................................................... 11
Listado de Abreviaturas ................................................................................................................................... 14
Resumen ................................................................................................................................................................. 17
Abstract ................................................................................................................................................................... 19
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 21
1.1 Generalidades ............................................................................................................................................... 22
1.2 La Alcachofa ................................................................................................................................................... 23
1.2.1 Orígenes .................................................................................................................................................. 23
1.2.2 Características Taxonómicas y Botánicas ................................................................................. 24
1.2.3 Composición Química y Propiedades Nutracéuticas............................................................ 26
1.2.4 Producción mundial de alcachofa ................................................................................................ 29
1.2.5 Producción de alcachofa en Uruguay.......................................................................................... 30
1.2.6 Variedades ............................................................................................................................................. 31
1.2.7 Reproducción y Cultivo .................................................................................................................... 32
1.2.8 Exigencias edafoclimáticas y nutricionales de la planta ..................................................... 32
Clima ............................................................................................................................................................... 32
Suelo ............................................................................................................................................................... 33
Requerimiento hídrico ............................................................................................................................ 33
Requerimiento de nutrientes ............................................................................................................... 34
1.3 Seguridad Alimentaria............................................................................................................................... 34
1.3.1 Inocuidad Alimentaria ...................................................................................................................... 34
1.3.2 Calidad alimentaria ............................................................................................................................ 36
1.3.2.1 Nutracéutica ................................................................................................................................. 37
1.4 Análisis de residuos de pesticidas ........................................................................................................ 38
1.4.1 Definiciones ........................................................................................................................................... 38
1.4.2 Clasificación de pesticidas ............................................................................................................... 40
1.4.3 Destino de los pesticidas .................................................................................................................. 42
1.4.4 Legislación sobre residuos de pesticidas en alimentos ...................................................... 43
1.4.5 Análisis de residuos de pesticidas ............................................................................................... 44
1.4.6 Análisis de residuos de pesticidas en alimentos .................................................................... 44
3
1.4.7 Metodologías multiresiduo de análisis ...................................................................................... 45
1.4.8 Técnicas Instrumentales de Análisis........................................................................................... 47
1.4.8.1 Espectrometría de masas ........................................................................................................ 47
1.4.8.2 Cromatografía gaseosa con detector de masas (GC-MS)............................................ 48
1.4.8.3 Cromatografía líquida con detector de masas (LC-MS/MS) ..................................... 50
1.4.8.4 Criterios para la identificación y confirmación de residuos de pesticidas según
DG SANCO ..................................................................................................................................................... 53
1.5 Análisis de metales y semimetales ....................................................................................................... 55
1.5.1 Métodos de preparación de la muestra ..................................................................................... 55
Extracción asistida con ultrasonido .................................................................................................. 55
Extracción asistida con microondas .................................................................................................. 58
Extracción asistida con ozono .............................................................................................................. 61
1.5.2 Métodos instrumentales de análisis............................................................................................ 62
1.5.1.1 Espectrometría de Absorción Atómica .............................................................................. 62
1.6 Validación de Métodos Analíticos ......................................................................................................... 69
Parámetros de validación de métodos analíticos ............................................................................. 69
1.7 Justificación.................................................................................................................................................... 74
1.7.1 Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa ...................................................... 74
1.7.2 Determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa ................................................. 75
1.7.3 Determinación del contenido fenólico y estudio de actividad antioxidante en
alcachofa ............................................................................................................................................................ 76
1.7.4 Estudio de bioaccesibilidad de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos de alcachofa .... 77
1.8 Objetivos de la tesis .................................................................................................................................... 78
1.8.1 Objetivo general .................................................................................................................................. 78
1.8.2 Objetivos específicos ......................................................................................................................... 78
1.9 Actividades desarrolladas........................................................................................................................ 79
CAPÍTULO 2: PARTE EXPERIMENTAL ................................................................................................... 81
2.1 Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa ............................................................... 82
2.1.1 Reactivos ................................................................................................................................................ 82
2.1.2 Instrumentos ........................................................................................................................................ 82
2.1.3 Muestras ................................................................................................................................................. 83
2.1.4 Selección de los pesticidas .............................................................................................................. 83
2.1.5 Fortificación de las muestras ......................................................................................................... 84
2.1.6 Preparación de las muestras .......................................................................................................... 84
2.1.6.1 Método QuEChERS ..................................................................................................................... 84
2.1.6.2 Método de extracción con acetato de etilo....................................................................... 85
4
2.1.6.3 Método MSPD ............................................................................................................................... 85
2.1.7 Determinaciones analíticas............................................................................................................. 86
2.1.7.1 Análisis mediante GC-MS: Selección del método multiresiduo ............................... 86
2.1.7.2 Análisis mediante GC-MS: Optimización y validación del método ......................... 88
2.1.7.3 Análisis mediante LC-MS/MS: Optimización y validación......................................... 90
2.1.8 Parámetros de validación ................................................................................................................ 93
2.1.8.1 Identificación y confirmación ................................................................................................ 94
2.1.8.2 Muestra blanco ............................................................................................................................ 94
2.1.8.3 Ensayo de fortificación ............................................................................................................. 94
2.1.8.4 Recuperación................................................................................................................................ 94
2.1.8.5 Precisión: repetitividad y reproducibilidad intra-laboratorio ................................ 95
2.1.8.6 Linealidad ...................................................................................................................................... 95
2.1.8.7 LOD y LOQ ..................................................................................................................................... 95
2.1.8.8 Efecto matriz ................................................................................................................................ 96
2.2 Determinacion de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa.......................................................... 97
2.2.1 Reactivos ................................................................................................................................................ 97
2.2.2 Instrumentos ........................................................................................................................................ 97
2.2.3 Muestras ................................................................................................................................................. 98
2.2.4 Preparación de las muestras .......................................................................................................... 99
2.2.4.1 Método de extracción asistido con ultrasonido utilizando sonda (método A)
........................................................................................................................................................................ 100
2.2.4.2 Método de extracción asistido con ultrasonido utilizando baño (método B) 101
2.2.4.3 Método de extracción asistido con ozono (método C) ............................................. 101
2.2.4.4 Método de digestión asistido por microondas (método D) ................................... 102
2.2.4.5 Método de mineralización vía seca mediante calcinación (método E) ............. 103
2.2.4.6 Preparación de infusiones ................................................................................................... 103
2.2.5 Determinaciones analíticas.......................................................................................................... 104
2.2.5 Optimización de las condiciones de extracción................................................................... 106
2.3 Determinación del contenido fenólico y estudio de actividad antioxidante.................... 108
2.3.1 Reactivos ............................................................................................................................................. 108
2.3.2 Preparación de los extractos de hojas de alcachofa .......................................................... 108
2.3.3 Análisis de compuestos fenólicos mediante HPLC-DAD-ESI-MS/MS ......................... 109
2.3.3.1 Ensayos de actividad secuestrante de especies ROS y RNS ................................... 110
2.3.3.2 Ensayo de actividad secuestrante de radical superóxido ....................................... 110
2.3.3.3 Ensayo de actividad secuestrante de peróxido de hidrógeno .............................. 110
2.3.3.4 Ensayo de actividad secuestrante de ácido hipocloroso ......................................... 111
5
2.3.3.5 Ensayo de actividad secuestrante de oxígeno singulete ......................................... 111
2.3.3.6 Ensayo de actividad secuestrante de radical peroxilo ............................................. 111
2.3.3.7 Ensayo de actividad secuestrante de óxido nítrico ................................................... 112
2.3.3.8 Ensayo de actividad secuestrante de peroxinitrito ................................................... 112
2.4 Estudio de bioaccesibilidad de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos de alcachofa.......... 113
2.4.1 Reactivos ............................................................................................................................................. 113
2.4.2 Instrumentos ..................................................................................................................................... 113
2.4.3 Muestras .............................................................................................................................................. 113
2.4.4 Procedimiento de preparación de la muestra ...................................................................... 113
2.4.4.1 Preparación de las soluciones de simulación de jugo gástrico y jugo intestinal
........................................................................................................................................................................ 113
2.4.4.2 Digestión gástrica .................................................................................................................... 114
2.4.4.3 Digestión intestinal ................................................................................................................. 114
2.4.4.4 Cálculo del porcentaje de bioaccesibilidad ................................................................... 115
CAPÍTULO 3: RESULTADOS Y DISCUSIÓN......................................................................................... 116
3.1 Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa ............................................................ 117
3.1.1 Optimización de las condiciones cromatográficas y MRM para el análisis mediante
LC-MS/MS ...................................................................................................................................................... 117
3.1.2 Selección del método de preparación de muestra. ............................................................ 118
3.1.3 Validación de la determinación de residuos de pesticidas en hojas de alcachofa 121
Recuperación ........................................................................................................................................... 121
Precisión .................................................................................................................................................... 122
Linealidad .................................................................................................................................................. 122
Límites de Detección y Cuantificación ........................................................................................... 122
Efecto matriz ............................................................................................................................................ 125
3.1.4 Validación de la determinación de residuos de pesticidas en frutos de alcachofa130
Recuperación ........................................................................................................................................... 130
Linealidad .................................................................................................................................................. 130
Límites de Detección y Cuantificación ........................................................................................... 131
Precisión .................................................................................................................................................... 133
Efecto matriz ............................................................................................................................................ 133
3.1.5 Aplicación a muestras reales....................................................................................................... 136
3.2 Determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa....................................................... 141
3.2.1 Determinaciones analíticas mediante ETAAS ...................................................................... 141
3.2.2 Optimización de las condiciones de extracción ................................................................... 142
3.2.3 Desempeño de los métodos ......................................................................................................... 148
6
3.2.4 Validación............................................................................................................................................ 150
3.2.5 Modificaciones al método de referencia (método D) ........................................................ 153
3.2.6 Contenido de elementos metálicos y semimetálicos a nivel de trazas en hojas y
frutos de alcachofa...................................................................................................................................... 155
3.2.7 Contenido de elementos metálicos y semimetálicos en las infusiones de alcachofa
............................................................................................................................................................................ 163
3.3.1 Contenido de compuestos fenólicos en extractos de alcachofa .................................... 166
3.3.2 Capacidad secuestrante de los extractos de alcachofa contra las especies ROS y
RNS.................................................................................................................................................................... 169
3.4.1 Determinación de la fracción bioaccesible de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos de
alcachofa ......................................................................................................................................................... 173
CAPÍTULO 4: CONCLUSIONES ................................................................................................................ 177
4.1 Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa ............................................................ 178
4.2 Determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa....................................................... 179
4.5 Conclusiones generales .......................................................................................................................... 182
4.6 Perspectivas................................................................................................................................................ 183
CAPÍTULO 5: PUBLICACIONES Y PRESENTACIONES ............................................................... 185
5.1 Publicaciones y presentaciones en eventos .................................................................................. 186
5.1.1 Artículos publicados ....................................................................................................................... 186
5.1.2 Manuscritos en revisión ................................................................................................................ 186
5.1.3 Trabajo presentados en eventos ............................................................................................... 187
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................................... 189
ANEXO I: CLASIFICACIÓN DE LOS PESTICIDAS EN ESTUDIO .................................................. 203
ANEXO II: ARTÍCULOS CIENTIFICOS PUBLICADOS ...................................................................... 214
7
Índice de Figuras
Figura 1 Sistema radicular de la alcachofa.............................................................................................. 25

Figura 2 Hojas de la alcachofa. ..................................................................................................................... 25
Figura 3 Flores de la alcachofa . ................................................................................................................... 25
Figura 4 Fruto de la alcachofa . .................................................................................................................... 26
Figura 5 Semillas de la alcachofa ............................................................................................................... 26
Figura 6 Estructura de la Inulina ............................................................................................................... 27
Figura 7 Estructuras del ácido cafeico (a) y cumárico (b). ............................................................... 27
Figura 8 Estructura del ácido 5-O- cafeilquínico (ácido clorogénico). ........................................ 28
Figura 9 Estructura del ácido 1,3-di-O-cafeilquínico (cinarina) .................................................... 28
Figura 10 Mapa Político del Uruguay donde se marcan las zonas dedicadas a la
horticultura . ......................................................................................................................................................... 30
Figura 11 Var. Blanca de Tudela.................................................................................................................. 31
Figura 12 Var. Green Globe ........................................................................................................................... 31
Figura 13 Var. Spinoso Sardo ....................................................................................................................... 31
Figura 14 Var. Violeta de Provenza ........................................................................................................... 32
Figura 15 Definición del Riesgo. .................................................................................................................. 35
Figura 16 Esquema de analizador de tipo cuadrupolar .................................................................... 50
Figura 17 Esquema de sistema que utiliza ionización ESI ............................................................... 52
Figura 18 Esquema general de un sistema QTRAP LC-MS/MS ...................................................... 53
Figura 19 Esquema de sistema ozonizador que funciona con el método de descarga
corona ..................................................................................................................................................................... 62
Figura 20 Procesos que ocurren durante la atomización ................................................................ 64
Figura 21 Regiones de una llama ................................................................................................................ 65
Figura 22 Quemador de flujo laminar....................................................................................................... 66
Figura 23 Esquema de un instrumento de absorción atómica electrotérmico con
corrección de fondo con efecto Zeeman .................................................................................................... 68
Figura 24 Muestras utilizadas como blanco de matriz: Cynara cardunculus L. subsp.
Cardunculus: “Purple Globe” (izquierda) y “Green Globe” (derecha).. ......................................... 83
Figura 25 Método QuEChERS: Extracción (izquierda) y clean-up (derecha), hoja y fruto
respectivamente. ................................................................................................................................................. 85
Figura 26 Tratamiento de muestra mediante el método MSPD..................................................... 86
Figura 27 Cromatógrafo HP6890 acoplado a detector HP597. ...................................................... 87
Figura 28 Programa de temperatura para las determinaciones mediante GC-MS (Selección
del método). .......................................................................................................................................................... 87
8
Figura 29 Cromatograma en modo full scan del mix de pesticidas a 1 mg L-1. ........................ 88
Figura 30 Programa de temperatura utilizado para las determinaciones mediante GC-MS
(Validación) ........................................................................................................................................................... 89
Figura 31 Vista del cromatógrafo Agilent 1200 LC acoplado al sistema detector de masas
4000 QTRAP LC-MS/MS de AB SCIEX. ....................................................................................................... 91
Figura 32 Gradiente de fase móvil utilizado para las determinaciones mediante LC-
MS/MS. .................................................................................................................................................................... 91
Figura 33 Ubicación geográfica del establecimiento de la familia Bianco en Rincón del
Cerro, Montevideo, Uruguay .......................................................................................................................... 98
Figura 34 Muestra de hojas de alcachofa. A la izquierda la muestra triturada y a la derecha
la muestra luego del tamizado. ..................................................................................................................... 99
Figura 35 Sistema cerrado para la ozonización de muestras....................................................... 100
Figura 36 Sonda de ultrasonido sumergida en un frasco que contiene la muestra y el
extractante (ácido diluído). ......................................................................................................................... 100
Figura 37 Baño de ultrasonido utilizado para realizar los experimentos. ............................. 101
Figura 38 Horno microondas utilizado para los tratamientos de muestra. ........................... 102
Figura 39 Mufla utilizada para llevar a cabo la calcinación de las muestras. ........................ 103
Figura 40 Espectrómetro de absorción atómica con atomización electrotérmica Thermo
iCE 3500............................................................................................................................................................... 105
Figura 41 Espectrómetro de absorción atómica Perkin Elmer AAnalyst 200 acoplado a
sistema MHS®. ................................................................................................................................................... 106
Figura 42 Diseño central compuesto de dos factores: a) El diseño consiste de un diseño
factorial 22 combinaciones, más un diseño estrella y el punto central. b) El diseño
compuesto........................................................................................................................................................... 107
Figura 43 Imágenes del proceso de digestión gastrointestinal simulado. .............................. 115
Figura 44 Cromatograma de iones totales de todos los pesticidas analizados en hojas de
alcachofa 10 μg L-1. .......................................................................................................................................... 118
Figura 45 Cromatograma en modo full scan de la matriz blanco de hojas de alcachofa
mediante los tres métodos de extracción estudiados....................................................................... 120
Figura 46 Ejemplificación del efecto matriz para el caso de la determinación de
Azoxystrobin mediante LC-MS/MS a través de las curvas de calibración en matriz y en
solvente. ............................................................................................................................................................... 126
Figura 47 Comparación mediante gráfico de barras de los resultados del estudio de efecto
matriz.................................................................................................................................................................... 129
Figura 48 Gráfico de barras comparativo del efecto matriz de la hoja y el fruto de
alcachofa analizados mediante LC-MS/MS respectivamente. ....................................................... 135
9
Figura 49 Variación de la concentración en ozono en la corriente de oxígeno en función
del tiempo de ozonizado. .............................................................................................................................. 144
Figura 50 Sistema cerrado de ozonización para el tratamiento de cuatro muestras
simultáneamente. ............................................................................................................................................ 149
Figura 51 Trompeta de Horwitz............................................................................................................... 153
Figura 52 Comparación gráfica de las concentraciones de As, Cd y Pb obtenidas luego de
analizar las muestras comerciales. Para cada muestra aparece a la izquierda el valor de la
hoja y a la derecha el del fruto.................................................................................................................... 156
Figura 53 Comparación gráfica de las concentraciones de Cu, Fe, Ni y Zn obtenidas luego
de analizar las muestras comerciales. Para cada muestra aparece a la izquierda el valor de
la hoja y a la derecha el del fruto. .............................................................................................................. 159
Figura 54 Esquema general del transporte de metales dentro de la planta .......................... 160
Figura 55 Representación gráfica del contenido de metales y semimetales en infusiones
de alcachofa. ....................................................................................................................................................... 164
Figura 56 Cromatograma obtenido mediante HPLC–DAD (330 nm) de los compuestos
fenólicos presentes en los extractos de alcachofa. La caracterización de los picos se puede
ver en la Tabla 40............................................................................................................................................. 166
Figura 57 Especto MS/MS correspondiente a la cinarina. ............................................................ 169
10
Índice de Tablas
Tabla 1 Producción mundial de alcachofa en 2015 según los principales productores

(FAOSTAT 2016). ................................................................................................................................................ 29
Tabla 2 Ejemplos de peligros que pueden producirse en los alimentos..................................... 36
Tabla 3 Ejemplos de las principales familias de pesticidas.............................................................. 40
Tabla 4 Ejemplos de pesticidas según la familia química y modo de acción. ........................... 41
Tabla 5 Clasificación de los pesticidas según su persistencia. ........................................................ 41
Tabla 6 Clasificación de los pesticidas según la Organización Mundial de la Salud. ............. 42
Tabla 7 Requisitos para la identificación de los compuestos según el sistema de detección
de MS. ....................................................................................................................................................................... 54
Tabla 8 Tolerancias admitidas para GC-MS y LC-MS/MS. ................................................................ 54
Tabla 9 Características de los procesadores ultrasónicos (baño y sonda) disponibles para
laboratorios. .......................................................................................................................................................... 58
Tabla 10 Parametros cromatogáficos y de adquisición para los compuestos seleccionados
analizados mediante GC-MS (selección del método MRM). .............................................................. 88
analizados mediante GC-MS (Validación). ................................................................................................ 90
analizados mediante LC-MS/MS. .................................................................................................................. 92
Tabla 13 Descripción de las muestras comerciales de alcachofa. ................................................. 98
Tabla 14 Programas de temperatura de ETAAS para la determinación de As, Cd, Ni y Pb en
CRM y muestras de alcachofa (aAs, bCd, cNi, dPb). ............................................................................... 104
Tabla 15 Diseño central compuesto para los métodos A y C........................................................ 107
Tabla 16 Diseño central compuesto para el método B. .................................................................. 107
Tabla 17 Resultados de la comparación de métodos de extracción evaluados mediante
GC-MS.................................................................................................................................................................... 119
Tabla 18 Porcentajes de recuperación y respectivos valores de RSD obtenidos utilizando
el método QuEChERS a los niveles 0,01 – 0,02 – 0,05 mg kg-1 mediante LC-MS/MS........... 123
el método QuEChERS a los niveles 0,01 – 0,05 – 0,10 mg kg-1 mediante GC-MS. .................. 124
Tabla 20 Efecto matriz (ME), límites de detección (LOD) y límites de cuantificación (LOQ)
para LC-MS/MS. ................................................................................................................................................ 127
Tabla 21 Efecto matriz (ME), límites de detection (LOD) y límites de cuantificación (LOQ)
para GC-MS. ........................................................................................................................................................ 128
11
el método QuEChERS sobre frutos de alcachofa a los niveles 0,01 – 0,02 – 0,05 mg kg-1
mediante LC-MS/MS. ...................................................................................................................................... 131
el método QuEChERS sobre frutos de alcachofa a los niveles 0,01 – 0,05 – 0,10 mg kg-1
mediante GC-MS. .............................................................................................................................................. 132
para fruto de alcachofa mediante LC-MS/MS....................................................................................... 134
para fruto de alcachofa mediante GC-MS. .............................................................................................. 136
Tabla 26 Resultados obtenidos luego de aplicar el método validado a muestras
comerciales de hojas y frutos de alcachofa mediante LC-MS/MS................................................ 137
Tabla 27 Resultados obtenidos luego de aplicar el método validado a muestras
comerciales de hojas y frutos de alcachofa mediante GC-MS. ....................................................... 138
Tabla 28 Resultados obtenidos mediante los experimentos de optimización para el
método A. ............................................................................................................................................................ 142
método B. ............................................................................................................................................................ 142
método C.............................................................................................................................................................. 142
Tabla 31 Resultados obtenidos mediante los experimentos de optimización para la
determinación de Fe. ...................................................................................................................................... 145
Tabla 32 Contenido hallado de As, Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en el CRM (NIST 1570a) y
comparación con los valores de referencia certificados mediante el test t de Student. ..... 147
Tabla 33 Principales cifras de mérito analíticas. ............................................................................... 150
Tabla 34 Contenido de metales y semimetales en hojas de alcachofa. .................................... 151
Tabla 35 Contenido de metales y semimetales en frutos de alcachofa. .................................. 151
Tabla 36 Resultados obtenidos luego de aplicar el método D a distintas concentraciones
de HNO3................................................................................................................................................................ 153
Tabla 37 Contenido de metales y semimetales en muestras comerciales de alcachofa
(Muestras 1 y 2). .............................................................................................................................................. 155
Tabla 38 Contenido de metales y semimetales en muestras comerciales de alcachofa
(Muestras 3 y 4). .............................................................................................................................................. 155
Tabla 39 Coeficientes de correlación de Pearson (r) para As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en
frutos de alcachofa. ......................................................................................................................................... 161
12
Tabla 40 Coeficientes de correlación de Pearson (r) para As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en
hojas de alcachofa. ........................................................................................................................................... 161
Tabla 41 Contenido de metales en las infusiones de alcachofa y factores de transferencia
respecto al contenido total del material vegetal de partida........................................................... 164
Tabla 42 Tabla comparativa donde se incluyen los valores de IDR e IMT para cada
elemento y los aportes de estos elementos según los niveles en las infusiones y en el fruto
total. ....................................................................................................................................................................... 165
Tabla 43 Características cromatográficas y espectroscópicas y contenido de compuestos
fenólicos en los extractos de infusión, decocción e hidroalcohólico de hojas de alcachofa.
................................................................................................................................................................................. 167
Tabla 44 Capacidad secuestrante de los extractos de alcachofa contra radical superóxido
(O2•−), peróxido de hidrógeno (H2O2), ácido hipocloroso (HOCl), oxígeno singulete (1O2) y
radical peroxilo (ROO•). ................................................................................................................................ 170
Tabla 45 Capacidad secuestrante de los extractos de alcachofa contra óxido nítrico (•NO)
y peroxinitrito (ONOO−). ............................................................................................................................... 172
Tabla 46 Fracciones bioaccesibles y porcentajes de bioaccesibilidad in vitro para los
elementos en estudio en las muestras de frutos de alcachofa analizadas. ........................... 1745
Tabla 47 Tabla comparativa donde se incluyen los valores de IDR e IMT según la Junta
Directiva de Alimentación y Nutrición del Instituto de Medicina de E.E.U.U. para cada
elemento y los aportes de estos elementos según su bioaccesibilidad en el fruto de
alcachofa. .......................................................................................................................................................... 1756
13
Listado de Abreviaturas
AOAC: International Association of Official Analytical Chemists.

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization): Ionización Química a Presión
Atmosférica.
BPA: Buenas Prácticas Agrícolas.
CE (Collision Energy): Energía de Colisión.
CI (Chemical Ionization): Ionización Química.
CID (Colision Induced Dissociation): Disociación por Colisión Inducida.
CL50: Concentración Letal Media.
CRM (Certified Reference Material): Material de Referencia Certificado.
DG SANCO: Dirección General de Sanidad y Protección del Consumidor.
DIEA: Dirección de Estadísticas Agropecuarias
DL50: Dosis Letal Media.
DP (Declustering Potential): Potencial de Desagrupación.
dSPE (Dispersive Solid Phase Extraction): Extracción Dispersiva en Fase Sólida.
ECD (Electron Capture Detector): Detector de Captura Electrónica.
EI (Electron Ionization): Ionización por Impacto Electrónico.
EM: Efecto Matriz.
EP (Entrance Potential): Potencial de Entrada.
EPA (Environmental Protection Agency): Agencia de Protección Ambiental.
EPI (Enhanced Product Ion): Ión Producto Mejorado.
ESI (Electrospray Ionization): Ionización por Electrospray.
ESL: Extracción Sólido-Líquido.
ETAAS (Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry): Espectrometría de Absorción
Atómica Electrotérmica.
FAAS (Flame Atomic Absorption Spectrometry): Espectrometría de Absorción Atómica de
Llama.
FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations): Organización de las
Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación
FDA (Food and Drug Administration): Administración de Alimentos y Drogas.
FIA (Flow Injection Analysis): Análisis por Inyección en Flujo.
FID (Flame Ionization Detector): Detector de Ionización de Llama.
FM: Fase Móvil
FPD (Flame Photometric Detector): Detector Fotométrico de Llama
GC (Gas Cromatography): Cromatografía Gaseosa.
14
GCB (Graphitized Carbon Black): Carbón Grafitizado.
GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectrometry): Cromatografía Gaseosa Acoplada a
Espectrometría de Masas.
HGAAS (Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry): Espectrometría de
Absorción Atómica con Generación de Hidruros.
HPLC (High Resolution Liquid Chromatography): Cromatografía Líquida de Alta
Resolución.
IDA: Ingesta Diaria Admitida.
ISO (International Standarization Organisation): Organización Internacional de
Estandarización.
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry): Unión Internacional de
Química Pura y Aplicada.
INIA: Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria
JMPR (Joint Meeting on Pesticide Residues): Junta de la FAO/WHO sobre Residuos de
Pesticidas.
LC (Liquid Chromatography): Cromatografía Líquida.
LC-DAD: (Liquid Chromatography Diode Array Detector): Cromatografìa Líquida con
Detector de Arreglo de Diodos
LC-MS/MS (Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry): Cromatografía Líquida
Acoplada a Espectrometría de Masas Tándem.
LC-QLIT/MS (Liquid Chromatography Quadrupole Linear Ion Trap Mass Spectrometry):
Cromatografía Líquida Acoplada a Espectrometría de Masas con Analizador híbrido de
Triple Cuadrupolo y Trampa de Iones Lineal.
LC-QqQ/MS (Liquid Chromatography Triple Quadrupole Mass Spectrometry):
Cromatografía Líquida Acoplada a Espectrometría de Masas con Analizador de Triple
Cuadrupolo.
LDL (Low Density Lipoprotein): Lipoproteína de baja Densidad.
LMR: Límite Máximo de Residuo.
LOD (Limit of Detection): Límite de Detección.
LOQ (Limit of Quantification): Límite de Cuantificación.
MCL (Maximum Contaminant Level): Nivel Máximo de Contaminante.
MO: Materia Orgánica.
MRMs (Multiresidue Methods): Métodos Multiresiduo.
MRM (Multiple Reaction Monitoring): Monitoreo de Reacción Múltiple.
MS (Mass Spectrometry): Espectrometría de Masas.
MSP: Ministerio de Salud Pública.
15
MVOTMA: Ministerio de Vivienda, Ordenamiento Territorial y Medio Ambiente.
MW (Microwaves): Microondas.
NCI (Negative Chemical Ionization) - Ionización Química Negativa.
NPD (Nitrogen Phosphorous Detector): Detector de Nitrógeno y Fósforo.
OMS: Organización Mundial de la Salud
PAO: Procesos Avanzados de Oxidación
PCI (Positive Chemical Ionization): Ionización Química Positiva.
PP: Polipropileno
PSA (Primary Secondary Amine): Amina Primaria y Secundaria.
PTFE: Politetrafluoroetileno.
% Rec: Porcentaje de Recuperación.
QQQ (Triple Quadrupole): Triple Cuadrupolo.
QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe): Rápido, Fácil, Barato, Efectivo,
Robusto y Seguro.
RNS (Reactive Nitrogen Species): Especies reactivas de Nitrógeno.
ROS (Reactive Oxygen Species): Especies Reactivas de Oxígeno.
RSD (Relative Standard Deviation): Desviación Estándar Relativa.
SIM (Selected Ion Monitoring): Monitoreo de Iones Seleccionados.
S/N (Signal to Noise ratio): Relación señal-ruido.
SPE (Solid Phase Extraction): Extracción en Fase Sólida
SRM (Selected Reaction Monitoring): Monitoreo de Reacción Seleccionada.
TIC (Total Ion Chromatogram): Cromatograma de Iones Totales.
TPP (Triphenyl Phosphate): Trifenil Fosfato.
UE: Unión Europea.
UNIT: Instituto Uruguayo de Normas Técnicas.
US (Ultrasound): Ultrasonido.
UV: Ultravioleta.
16
Resumen
En la actualidad, el consumo de vegetales en diversas formas y con mínimo procesamiento,

es una práctica cada vez más extendida por la población, pues son reconocidos como
fuente de principios activos benéficos para la salud. En general, son cultivados empleando
prácticas agrícolas diversas, convencionales, integradas u orgánicas, con un claro
predominio de la forma de cultivo convencional, donde el uso de agroquímicos es común.
Considerando además la capacidad de estos vegetales de absorber metales y otros
elementos del suelo donde se cultivan, algunos de ellos esenciales para la vida y otros
potencialmente tóxicos, es que el interés en conocer los niveles de estos elementos se
vuelve cada vez mayor.
El desafío de este trabajo de posgrado fue obtener una visión global de los aportes tanto
benéficos como negativos para la salud que el consumo de estos vegetales podía tener,
mediante un estudio de la composición química de los nutracéuticos, así como de los
contaminantes orgánicos e inorgánicos presentes en una planta con reconocidas
propiedades benéficas como lo es la alcachofa. El fruto de la misma es un alimento muy
valorado debido a sus propiedades nutricionales. Su elevada humedad, bajo contenido
calórico, la práctica ausencia de grasas y su naturaleza fibrosa la han convertido en uno de
los alimentos dietéticos por excelencia. A esto se suma los efectos antioxidantes,
coleréticos y adelgazantes reportados en la literatura. Se estudiaron las propiedades de los
frutos y de las hojas de alcachofa, así como las propiedades de las correspondientes
infusiones de las hojas, debido a su amplio consumo bajo forma de té y a su empleo en
productos fitoterápicos. Para lograr esta evaluación integrada, se estudió el contenido de
elementos con valor nutricional como ser algunos metales esenciales (Cu, Fe, Ni y Zn) y
algunos metabolitos secundarios como los polifenoles de reconocida capacidad
antioxidante. También se estudió el contenido de aquellos elementos que podían
representar un riesgo para la salud, como ser As, Cd y Pb, y los residuos de algunos
agroquímicos comúnmente utilizados para proteger los cultivos y asegurar rendimiento y
calidad en la producción.
A lo largo de este trabajo se desarrollaron metodologías analíticas simples y originales que
permitieron la evaluación de la presencia de contaminantes a nivel de trazas, orgánicos e
inorgánicos, así como la determinación de compuestos orgánicos benéficos y de metales
esenciales presentes en hojas y frutos de alcachofa, que contribuyeron no solo a constatar
su valor nutracéutico sino también a asegurar la inocuidad del consumo de las muestras
analizadas.
17
En cuanto al estudio de contaminantes orgánicos, se desarrolló, y validó una metodología
multiresiduo de análisis para la determinación de residuos de pesticidas en hojas y frutos
de alcachofa. Estas metodologías validadas permitieron la determinación de 98 pesticidas
en forma simultánea lo cual constituye un importante aporte para el control de inocuidad
de este producto. A partir de los resultados obtenidos se puede concluir que las
metodologías desarrolladas tanto para frutos como hojas cumplieron con los criterios
estipulados por las normativas de la Unión Europea para el análisis de residuos de
pesticidas en frutas y hortalizas.
Por otra parte se realizaron estudios para evaluar la capacidad antioxidante de infusiones
de hojas de alcachofa que demostraron una alta capacidad secuestrante de los extractos
testeados contra varias especies ROS y RNS, esta actividad estuvo estrechamente
relacionada con el contenido de compuestos fenólicos del vegetal. La evaluación de
actividad antioxidante se realizó mediante técnicas analíticas novedosas utilizando sondas
fluorescentes. Estos hallazgos sugieren que la alcachofa podría ser una potencial fuente de
antioxidantes naturales.
Respecto a la determinación de metales y semimetales, se desarrollaron y validaron
protocolos para el tratamiento de muestras de alcachofa rápidos asistidos mediante ondas
de ultrasonido, microondas y ozonización, siguiendo los principios de la Química Verde. La
novedosa estrategia del uso de gas ozono, fue desarrollada por primera vez en esta matriz,
y resultó ser exitosa para todos los elementos estudiados.
Los resultados obtenidos para As, Cd y Pb, mostraron que tanto las hojas como los frutos
analizados cumplieron con los requisitos establecidos por la normativa nacional y por lo
tanto pueden ser utilizados con fines alimenticios.
El fruto de la alcachofa sería una prometedora fuente de minerales esenciales para el
organismo como Cu, Fe, Ni y Zn. Mediante un estudio de bioaccesibilidad, desarrollado
realizando la simulación de una digestión gastrointestinal in vitro del fruto, se demostró
que efectivamente estos minerales tendrían un alto porcentaje de absorción y que por lo
tanto, dicho vegetal podría considerarse un buen aporte a la ingesta diaria recomendada
de dichos elementos.
Se podría afirmar que la inclusión en la dieta de extractos de hojas de alcachofa, así como
la ingesta de sus frutos, serían potenciales fuentes de nutrientes para la dieta, que
conllevarían a una mejor calidad de vida.
18
Abstract
Nowadays, consumption of vegetables in different ways and with minimal processing is an

increasingly widespread practice by the population, as they are recognized as a source of
active compounds beneficial to health. In general, they are cultivated using different
agricultural practices, conventional, integrated or organic practices, with a clear
predominance of the conventional form, where the use of pesticides is common.
Considering the capacity of vegetables to absorb metals and other elements from the soil
where they are grown, some of them essential to life and others potentially toxic, is that
the interest of knowing the levels of these elements becomes relevant.
The challenge of getting an overview of the impact that these vegetables could generate to
human health, was undertaken through a food security study, taking as an example a plant
with recognized beneficial properties such as artichoke. Therefore, the properties of the
fruit and of the infusions prepared from artichoke leaves were studied. To achieve this
integrated assessment, the content of some essential trace elements such as Cu, Fe, Ni and
Zn and some secondary metabolites like polyphenols, with recognized antioxidant
capacity, were studied. Elements such as As, Cd and Pb that could be considered as a risk
to human health, and residues of some pesticides commonly used to protect these crops
were also studied.
To achieve a global approach, simple and original analytical methodologies were

developed to determine both organic and inorganic contaminants at trace levels, as well as
the determination of beneficial organic compounds and essential metals in artichoke
leaves and fruits. This contributed not only to confirm the nutraceutical value of the
vegetable but also to define safety of its consumption.
For the study of organic contaminants, a multi-residue analytical methodology for the
determination of pesticide residues in artichoke fruits and leaves was optimized and
validated. This methodology succeeded in determining 98 pesticides simultaneously, this
constitutes an important contribution to food safety control of this product.
From the obtained results, it can be concluded that both the fruits and the leaves met the
criteria set by the European Union regulations for the analysis of pesticide residues in
fruits and vegetables.
Moreover, studies to evaluate the antioxidant capacity of different artichoke leaves

extracts were conducted and demonstrated high scavenging activity against various ROS
and RNS species, this activity was closely related to the phenolic content of the vegetable.
19
Scavenging activity assessment was performed with novel analytical techniques using
fluorescent probes. These findings suggest that artichoke could be a potential source of
natural antioxidants.
Regarding the determination of metals and semimetals, rapid sample treatment protocols
assisted by ultrasound waves, microwaves and ozonation were optimized and validated
according to the principles of Green Chemistry. The novel strategy of using ozone gas was
developed for this matrix for the first time with success for all the elements studied.
The results obtained for As, Cd and Pb showed that both the analyzed leaves and fruits met
the requirements established by national law and therefore can be consumed without
risks. Regarding essential trace elements, the artichoke fruit could be a promising source
of Cu, Fe, Ni and Zn to human diet. After a bioaccesibility study, performing an in vitro
gastrointestinal digestion of the fruit, it was shown that these minerals had high
absorption rate and therefore it could be considered a good contribution to the
recommended daily intake of these elements.
It could be concluded that the intake of extracts from artichoke leaves as well as the whole
fruit, would promote an optimal health for a better quality of life.
20
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
21
1.1 Generalidades
En las últimas décadas ha habido un crecimiento en la producción agrícola, de

aproximadamente un 150%. El área total destinada a la agricultura se ha expandido
alrededor de un 11%, lo que ha traído aparejado un consumo de casi 4 veces más de
fertilizantes, así como un aumento drástico en el uso de pesticidas en la agricultura, que
alcanzan aproximadamente 2,6 billones de kg por año. Los factores descriptos
anteriormente tienen un impacto positivo en la producción de alimentos a nivel mundial
pero impactan negativamente en la salud de los consumidores y en el medio ambiente (1).
A medida que la población aumenta, el uso de insumos como el agua, los fertilizantes y los
pesticidas es cada vez mayor con el fin de incrementar la producción. Esta situación
provoca una disminución en la calidad del ambiente causando la contaminación de los
recursos naturales, agua, suelo y biota. Dicha realidad ha generado gran preocupación
acerca del deterioro de los recursos naturales ocasionado por estas prácticas agrícolas. Así
mismo, los cambios ambientales que se imponen por los nuevos y variables paquetes
tecnológicos sobre el agroecosistema y sobre los organismos que no son blancos, deben
ser evaluados como parte de estrategias de las Buenas Prácticas Agrícolas (BPA) y su
impacto en el aseguramiento de la calidad de los alimentos (2).
Hoy en día existe una creciente preocupación por la acumulación de metales y
semimetales potencialmente tóxicos en vegetales de consumo humano y animal, así como
la repercusión del uso de pesticidas y el riesgo de que los residuos permanezcan en los
cultivos, si los tiempos de espera o las aplicaciones no son exactamente realizadas según lo
estipulado (3).
La determinación analítica de elementos como el arsénico, el cadmio y el plomo son
importantes en los vegetales. En el caso del cadmio se sabe que éste llega a los suelos y
aguas debido al uso indiscriminado de fertilizantes fosfatados y como subproducto de la
industria minera (4). En el caso del arsénico, en Uruguay las aguas alcanzan niveles en
algunos acuíferos que superan el valor máximo de 10 μg L-1 establecido por la
Organización Mundial de la Salud (OMS) para agua potable y poca información hay
respecto a los suelos. El plomo es uno de los contaminantes que se encuentra más
ampliamente distribuido en la naturaleza. Éste puede entrar al ambiente a través de
liberaciones desde minas de plomo y otros metales, y desde fábricas que manufacturan o
utilizan plomo o alguno de sus compuestos. El plomo es liberado al aire atmosférico
mediante la quema de carbón, petróleo o desechos. Antes de que se prohibiera el uso de
gasolinas con tetraetilo de plomo como antidetonante, la mayor parte del plomo liberado
al aire provenía de los escapes de los automóviles, producto de la combustión de gasolinas.
22
La deposición sobre los vegetales es la vía principal de entrada de este metal en la cadena
alimentaria. Por lo tanto, la evaluación de estos elementos potencialmente tóxicos en los
vegetales (debido a la captación por las raíces y translocación a otros órganos de la planta)
es relevante desde el punto de vista toxicológico, teniendo en cuenta el riesgo asociado al
consumo del alimento (5). En este sentido, el Reglamento MERCOSUR ha establecido
límites máximos para As, Cd y en distintas matrices de origen vegetal.
En el caso de la acumulación de residuos de pesticidas, potencialmente tóxicos para los
consumidores, el contenido de trazas presentes en productos de consumo humano se
encuentra actualmente regulado por el Codex Alimentarius, quien fija para cada tipo de
matriz y cada compuesto Límites Máximos de Residuos (LMR) que deben ser controlados
a través de metodologías analíticas modernas, multiresiduales, miniaturizadas y amigables
con el medio ambiente. Asimismo, las metodologías desarrolladas pueden también ser un
insumo para el control, y sus resultados aportaran a los agricultores que tienden a la
búsqueda de la implantación de las BPA en sus cultivos, buscando un mejor resultado para
el impacto sobre el medio ambiente.
Por otra parte, el consumo popular de vegetales y sus respectivas infusiones, se asocia a
propiedades benéficas para la salud. El creciente interés desde el punto de vista de la
investigación es debido a que se reporta para muchos de ellos propiedades nutricionales y
farmacológicas, donde se destaca la capacidad antioxidante. Esta capacidad ha sido
relacionada al alto contenido de compuestos fenólicos y carotenoides (6). Estos
compuestos pertenecen al grupo de los llamados compuestos bioactivos, a los cuales se ha
atribuido la habilidad de reducir los riesgos de contraer ciertos desórdenes degenerativos,
tales como el cáncer y enfermedades cardiovasculares (7). De igual forma, las
determinaciones de metales traza esenciales, que forman parte de centros activos de
enzimas que catalizan procesos vitales (Cu, Zn) o participan en el transporte de electrones
(Fe, Ni), son de vital importancia, y ayudan a definir los aspectos nutracéuticos del vegetal.
1.2 La Alcachofa
1.2.1 Orígenes
La alcachofa es originaria de la costa mediterránea. Según cuenta la mitología, el Dios

Júpiter se enamoró de Cynara, una chica de cabello rubio ceniza, la cual lo rechazó y como
castigo fue transformada en lo que se conoce como “Cynara scolymus”, una alcachofa.
El nombre del género Cynara viene de la palabra griega “kinara”, que significa planta
espinosa. El nombre actual alcachofa, viene de la palabra árabe “al’qarshuff”, mientras que
en inglés, francés, alemán y en otros idiomas de Europa del Norte, el nombre actual
23
artichoke, proviene de una palabra compuesta del latín “articoculum”, cuyo significado es
Artus = espinosa y cocolum = esfera (8) (9).
El consumo de alcachofa se remonta al 2000 o 2500 A.C. En esa época únicamente se
consumían los tallos florales y las nervaduras carnosas de las hojas de los cardos, ya que
las inflorescencias eran pequeñas, espinosas y de sabor amargo (10).
La domesticación de la alcachofa tuvo lugar en el siglo XV en los monasterios cristianos de
Sicilia, donde los monjes la cultivaban y mejoraban, evolucionando hasta la alcachofa que
se conoce en la actualidad. Los árabes se encargaron de extender este cultivo a otras
regiones mediterráneas, mientras que Italia fue una conexión importante para su
propagación por el norte de Europa central y oriental (11).
La historia cuenta que los romanos y los griegos ya la consumían, pero fue gracias a la
reina consorte de Francia Catalina de Médicis, a quien le encantaba la alcachofa, que
durante el Renacimiento la introdujo en la corte francesa. A pesar de la creencia de que la
misma era afrodisíaca y no era bueno consumirla, ella siguió haciéndolo. En esa época era
muy cara y se la consideraba como una comida de ricos.
La alcachofa fue introducida en América en el año 1800 por los franceses en el estado de
Luisiana y por los españoles en el estado de California. Tras la primera guerra mundial la
migración italiana la llevó a Argentina, Chile, Perú y Uruguay.
En la actualidad, se consume el fruto de la alcachofa como alimento y las hojas bajo la
forma de infusión o como materia prima base de productos fitoterápicos.
1.2.2 Características Taxonómicas y Botánicas
 Familia: Asteraceae (Compositae).

 Especie: Cynara scolymus, L.
 Planta: Planta vivaz, que puede considerarse como bianual y trianual, conservándose
como vivaz en cultivos muy abandonados y con notable decrecimiento de la
producción. Tallos erguidos, gruesos, acanalados longitudinalmente y ramificados, con
más de un metro de altura.
 Sistema radicular: Extraordinariamente potente, que le permite adaptarse a una
extensa gama de suelos. Se inserta en un rizoma muy desarrollado, en el que se
acumulan las reservas alimenticias que elabora la planta.
24
Figura 1 Sistema radicular de la alcachofa. Foto original tomada por el autor en el cultivo de la familia Bianco.
 Hojas: Largas, pubescentes, grandes de 0,9 a un metro de color verde claro por encima
y algodonosas por debajo. Los nervios centrales están muy marcados y el limbo
dividido en lóbulos laterales, a veces muy profundos en las hojas basales y mucho
menos hundidos en hojas de tallo.
Figura 2 Hojas de la alcachofa. Foto original tomada por el autor en el cultivo de la familia Bianco.
 Flores: En el extremo principal del tallo se genera una inflorescencia, que es una
ramificación que termina en flores sésiles, de color violáceo o morado, que se insertan
en el ápice o receptáculo rodeado por una serie de brácteas membranosas y carnosas.
Figura 3 Flores de la alcachofa (Extraído de http://plantasmedicinales.co).
25
 Fruto: Las hojas que envuelven al capítulo constituyen las brácteas, que junto al
receptáculo (conocido como “fondo de alcachofa”) forman la parte comestible de la
alcachofa. Debe consumirse antes de que se desarrolle la flor ya que en ese caso el
receptáculo se endurece y forma espinas. Se trata de un aquenio de forma oblonga y
color grisáceo, provisto de vilano plumoso encargado de favorecer la diseminación
(12).
Figura 4 Fruto de la alcachofa (Extraída de http://plantasmedicinales.co).
 Semillas: Las semillas de la planta se encuentran en el interior del fruto y son aquenios
pequeños (de unos 5 o 7 mm), de color grisáceo. Cada fruto puede contener entre 50 y
180 semillas, dependiendo de la variedad, con una capacidad germinativa de 6 a 7
años y una germinación entre 7 y 20 días (12).
Figura 5 Semillas de la alcachofa (Extraído de http://blogs.diariovasco.com)
1.2.3 Composición Química y Propiedades Nutracéuticas
La alcachofa es un alimento muy valorado en la dieta mediterránea gracias a sus

saludables propiedades nutricionales. Su elevada humedad, bajo contenido calórico, la
práctica ausencia de grasas y su naturaleza fibrosa la han convertido en uno de los
alimentos dietéticos por excelencia. Otra característica importante es el alto contenido de
minerales, sobre todo en potasio, sodio, magnesio, fósforo y calcio, que son fundamentales
para el organismo, ya que participan en numerosas funciones como la regulación de
líquidos en el cuerpo, control de la presión arterial y el funcionamiento del intestino,
26
músculos y nervios. El carbohidrato más importante que se encuentra en esta hortaliza es
la inulina, un oligopolímero de fructosa que no puede ser digerido por el intestino delgado
humano, y que tiene propiedades prebióticas y bifidobacterianas. Esta fibra aumenta la
absorción intestinal de minerales como el calcio, reduciendo el riesgo de osteoporosis,
reduce la síntesis de ácidos grasos en el hígado, descendiendo el riesgo de
arterioesclerosis, y modula los niveles de glucosa en sangre (13).
Figura 6 Estructura de la Inulina (Extraído de http://www.scientificpsychic.com)
Los compuestos fenólicos son metabolitos secundarios presentes en las plantas con una
estructura que depende de su origen biosintético. Existen diversos tipos de compuestos
fenólicos que se diferencian estructuralmente: ácidos fenólicos, flavonoides, antocianos y
taninos, entre otros. Estos compuestos desempeñan numerosas funciones en las plantas:
contribuyen al color, sabor y aroma, protegen del ataque de patógenos e intervienen en el
crecimiento y madurez de la planta (14) (15).
La alcachofa contiene una gran cantidad de fenoles naturales, entre los que destacan los
ácidos hidroxicinámicos, tales como el ácido p-cumárico (ácido 4-hidroxicinámico) y en
mayor medida derivados del ácido cafeico (ácido 3,4-dihidroxicinámico) (14).
Figura 7 Estructuras del ácido cafeico (a) y cumárico (b) (Extraído de http://www.chemicalize.org).
Los ácidos hidroxicinámicos son compuestos con un esqueleto del tipo fenilpropanoide
(C6-C3), que se diferencian por las sustituciones del anillo fenólico. La mayor parte de
estos compuestos se encuentran conjugados con otros ácidos. En la alcachofa la mayor
27
parte del ácido cafeico presente se encuentra conjugado con el ácido quínico, formando
derivados cafeoilquínicos. Los más relevantes son: el ácido clorogénico (ácido 5-O-
cafeoilquínico), ácido 1,5-di-O-cafeoilquínico, el ácido 3,4-di-O-cafeoilquínico y la cinarina
(ácido 1,3-di-O-cafeoilquínico (1,5%)) (13).
Estos compuestos tienen propiedades anticancerígenas, diuréticas y coleréticas.
Favorecen la formación y eliminación de bilis, facilitando la digestión de los alimentos y
disminuyendo los niveles de colesterol. De esta forma se mejora el funcionamiento del
hígado y se evitan problemas como la insuficiencia hepática o la hepatitis. La cinarina es la
responsable del aumento en la eliminación de la orina, mejorando problemas de retención
de líquidos, hipertensión y cálculos renales. Además es hidrocolerética e
hipocolesterolemiante y disminuye el cociente beta/alfa de las lipoproteínas.
Figura 8 Estructura del ácido 5-O- cafeoilquínico (ácido clorogénico) (Extraído de

http://www.chemicalize.org).
Figura 9 Estructura del ácido 1,3-di-O-cafeilquínico (cinarina) (Extraído de http://www.chemicalize.org).
28
Son muchos los factores que pueden afectar al contenido fenólico de la alcachofa:
genotipo, variedad, manejo pre-cosecha, época de recolección, estado de madurez,
operaciones de procesado y conservación, entre otros.
Debido a la gran variedad de propiedades benéficas para la salud, es que la alcachofa se
consume como planta medicinal. La misma se utiliza como “depurador hepático” en
infusiones y productos farmacéuticos. Es la materia prima base de productos fitoterápicos
que se encuentran en plaza, junto con la menta y el boldo. Efectos anti-obesidad por parte
del ácido clorogénico han sido reportados en la literatura. A raíz de estos efectos, el efecto
adelgazante de la alcachofa ha sido promovido, resultando en una gran popularidad de sus
productos alrededor del mundo (16).
1.2.4 Producción mundial de alcachofa
Según los datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la

Agricultura (FAO), el volumen anual de alcachofa producido en el año 2015 fue de
aproximadamente 1.700.000 toneladas. La región mediterránea contribuye con un 75% de
la producción a nivel mundial, siendo Italia (35%) y España (15%) los mayores
productores. América Latina constituye la segunda región en cuanto a producción (15%),
siendo Perú, Argentina y Chile los países con mayor producción.
Tabla 1 Producción mundial de alcachofa en 2015 según los principales productores (FAOSTAT 2016).
Pais Producción (Toneladas)

Italia 483.561
España 212.400
Perú 134.244
Argentina 90.000
Egipto 74.000
China 66.000
Marruecos 60.190
E.E.U.U. 53.890
Francia 44.234
Chile 38.000
Turquía 36.320
Argelia 25.000
Grecia 21.300
Túnez 18.000
Irán 10.000
29
1.2.5 Producción de alcachofa en Uruguay
En la actualidad, los datos de la Dirección Nacional de Estadísticas Agropecuarias

(MGAP/DIEA) indican que el sector granjero ocupa casi el 2% de la superficie
agropecuaria de Uruguay, con unas 30.000 ha dedicadas a la horticultura y concentradas
en un 80% en el sur del país y un 20% en el litoral norte. La producción hortofrutícola
aporta un 15% del valor bruto agropecuario (más de 100 millones de dólares) y se
caracteriza por estar desarrollado casi en su totalidad por productores familiares. En
nuestro país unos 7000 establecimientos se dedican a esta producción, abasteciendo casi
en su totalidad la demanda de producto fresco, durante todo el año.
Se estima que actualmente hay unas 20 ha dedicadas al cultivo de alcachofa en Uruguay,
las cuales equivalen a una producción de 100 toneladas anuales. Los principales cultivos
se desarrollan en los departamentos de Montevideo, Canelones, Salto y Paysandú.
Figura 10 Mapa Político del Uruguay donde se marcan las zonas dedicadas a la horticultura (Extraído de
http://www.sgm.gub.uy).
30
1.2.6 Variedades de la alcachofa
Actualmente, hay más de 286 variedades cultivadas de alcachofa, originadas

mayoritariamente en Italia, Francia y España. Muchas de estas variedades deben su
nombre al lugar de origen: “Blanca de Tudela”, “Violeta de Provenza” y “Camus de
Bretaña”, por ejemplo. (17). No es fácil identificar los diversos genotipos de alcachofa que
existen (entre 100 y 120), debido a la gran variabilidad genética. Las variedades pueden
diferenciarse atendiendo a la forma del capítulo (esférico u oval), tamaño y color del
mismo (verde o violeta). También puede tenerse en cuenta la precocidad de la planta (11)
(9). Entre las principales variedades que se cultivan en el mundo, destacan:
Blanca de Tudela: Es una planta temprana, de tamaño

pequeño (1 m de desarrollo vegetativo) capaz de
producir durante toda la primavera, otoño e invierno,
dando dos o tres rebrotes por estación. Se cultiva
principalmente en España, y su destino es tanto para el
consumo en fresco como para la industrialización. El
capítulo que genera esta variedad es pequeño, sin
espinas y de forma cónica-cilíndrica, rodeado de brácteas Figura 11 Var. Blanca de Tudela
(18).
verdes y compactas (18).
Green Globe: Se trata de una alcachofa con brácteas

brillantes y espinosas, de tonos que varían entre el verde
y el violeta, como resultado de la mezcla genética de esta
variedad. La planta puede alcanzar 2 m de altura y posee
hojas grandes y fruto globoso, dulce y tierno. Se cultiva
principalmente en Estados Unidos (19).
Figura 12 Var. Green Globe (19).
Spinoso Sardo: Es la segunda variedad más cultivada en

Italia, y la preferida para el consumo en fresco. Es una de
las más llamativas por sus características morfológicas.
Los capítulos de la planta son cónicos y se encuentran
rodeados por brácteas alargadas, de color verde con
tonos violetas y pardos. El ápice de las brácteas termina
en una espina amarillenta muy pronunciada (20).
Figura 13 Var. Spinoso Sardo (20).
31
Violeta de Provenza: Esta variedad es originaria de
Francia, pero también se cultiva en Italia y en menor
medida, España. Es una planta algo menos productiva
que “Blanca de Tudela”, comenzando a dar capítulos a
partir de octubre y aumentando su producción tras la
parada de invierno. La planta no es muy grande y sus
capítulos son medianos y alargados, con brácteas de
tonos verdosos y violeta rojizo (20). Figura 14 Var. Violeta de Provenza
(20).
1.2.7 Reproducción y Cultivo
La reproducción de la planta de alcachofa puede llevarse a cabo mediante dos vías: la

propagación gámica, mediante semillas, o agámica, a través de material vegetal de una
planta madre. La técnica más usada es la multiplicación a partir de órganos de la planta. En
algunos países como España se usan zuecas o palos, mientras que en otros como Francia e
Italia se prefieren hijuelos o rebrotes jóvenes. Actualmente están tomando relevancia las
técnicas de micropropagación de alcachofa, ya que garantizan que el material vegetal esté
libre de enfermedades. Es importante tener en cuenta la calidad y el manejo de las semillas
y del material vegetal usado en la reproducción, ya que influye directamente sobre el
desarrollo y el rendimiento de las plantas futuras (21) (22).
1.2.8 Exigencias edafoclimáticas y nutricionales de la planta
Clima
Uno de los factores que más afectan a la calidad y producción del cultivo de alcachofa es el
clima. Variables como la temperatura, humedad relativa y luz, influyen directamente sobre
el desarrollo de la planta.
 Temperatura
La alcachofa es un cultivo típico de la zona mediterránea, que requiere climas suaves y
templados, sin cambios bruscos de temperatura. La planta no es capaz de resistir
temperaturas de congelación, dañándose sus estructuras aéreas entre -2 y -4 °C, mientras
que las subterráneas lo hacen por debajo de -10 °C. Tampoco soportan bien temperaturas
superiores a 30 °C de forma continuada (23).
La temperatura óptima para el desarrollo de la planta depende, en gran medida, de la
etapa fisiológica en la que se encuentre. En la fase de desarrollo vegetativo, el rango de
temperatura ideal para el crecimiento de la planta es de 12 - 20 °C. Durante la formación
32
de las cabezuelas, el rango se hace más estrecho (15 - 18 °C) debido a la mayor
sensibilidad de la planta, de modo que temperaturas superiores a 24 °C producen un alto
grado de estrés en la planta, conduciendo a la formación de capítulos pequeños, abiertos y
fibrosos (24).
 Humedad Relativa
El cultivo de alcachofa requiere humedades relativas elevadas (sobre el 60%) para
garantizar la calidad de las cabezuelas producidas. La falta de humedad origina la apertura
de las brácteas que rodean al capítulo, haciendo que se pierda la ternura de las mismas, y
con ello, la alcachofa pierde su calidad (14).
 Luminosidad
La alcachofa es una planta de fotoperiodo largo (con un mínimo de 10,5 h). La cantidad de
luz que recibe la planta influye en la temporada de floración y en la maduración de las
alcachofas. Los cultivos más expuestos a la radiación solar tienden a adelantar la
formación de las flores, y por tanto, la producción de alcachofas es más temprana (14).
Suelo
La alcachofa es una planta que necesita suelos profundos (de más de 80 cm) para
desarrollarse de forma adecuada, debido a que posee un sistema radicular fuerte y
penetrante. Los suelos fértiles, bien drenados y de textura franco-arenosa, arcillolimosa o
franco-arcillo-arenosa son los que mejor se adaptan a este tipo de cultivo (25).
La planta de alcachofa se adapta a suelos ricos en carbonato cálcico (hasta un 45%) y
ligeramente alcalinos (pH: 8,5), pero se desarrolla mejor en rangos de pH de 7- 8. Además
es capaz de resistir muy bien la salinidad, desarrollándose un buen cultivo hasta valores
de 2,5 dS/m (24). Cuando la salinidad supera los 4 dS/m, la planta puede presentar
problemas de necrosis, enfermedades debidas a Botrytis y Erwinia y bajo rendimiento, con
valores superiores a 7 dS/m se detiene el desarrollo de la planta (23).
Requerimiento hídrico
La alcachofa es una planta que necesita grandes cantidades de agua para su desarrollo,
sobre todo en las etapas de crecimiento vegetativo y producción de cabezuelas. Cuando el
agua necesaria en estas etapas de mayor demanda no está disponible, se producen plantas
poco vigorosas y cabezuelas pequeñas con brácteas fibrosas. Las necesidades hídricas de
la planta dependen de la temperatura, precipitaciones, textura del suelo, variedad, etc. El
consumo medio del cultivo de alcachofa es de 7.000 a 10.000 m3 ha-1 por ciclo de cultivo
(26).
33
Requerimiento de nutrientes
La alcachofera necesita gran cantidad de nutrientes para su desarrollo, pero desde el
punto de vista agronómico los elementos más importantes son nitrógeno, fósforo, potasio
y magnesio. El nitrógeno afecta principalmente al crecimiento vegetativo de la planta,
mientras que el fósforo influye en la precocidad de producción de capítulos y en la calidad
de los mismos. El potasio aporta vigorosidad a los tejidos, y resistencia a la sequía y las
heladas, ya que disminuye la transpiración de la planta. El magnesio es fundamental, ya
que participa en la formación de los pigmentos vegetales (14).
1.3 Seguridad Alimentaria
Según FAO/OMS, existe seguridad alimentaria cuando todas las personas tienen en todo
momento acceso físico y económico a suficientes alimentos inocuos y nutritivos para
satisfacer sus necesidades alimenticias a fin de llevar una vida activa y sana. A su vez, un
correcto estudio de seguridad alimentaria debe estar compuesto por dos grandes líneas de
trabajo: una línea dedicada a estudios de inocuidad alimentaria y otra dedicada a estudios
de calidad alimentaria y de propiedades nutracéuticas (27).
1.3.1 Inocuidad Alimentaria
La inocuidad alimentaria, está definida por el Codex Alimentarius como la garantía de que
los alimentos no causarán daño al consumidor cuando se preparen y/o consuman de
acuerdo con el uso al que se destinan (27).
Se estima que tres millones de personas mueren cada año a consecuencia de
enfermedades transmitidas por los alimentos y el agua. Es por esto que FAO busca
promover la inocuidad de los alimentos y evitar enfermedades de origen alimentario,
resguardando a los consumidores y promoviendo prácticas justas en el comercio de
alimentos mediante la adopción de las normativas del Codex Alimentarius.
El enfoque de la FAO abarca la cadena alimentaria y se basa en la respuesta estratégica a
un complejo conjunto de problemas y necesidades de todos los sectores relacionados con
los alimentos. Esta estrategia incluye: la adopción universal de un enfoque basado en los
riesgos, el énfasis en la prevención de la contaminación de los alimentos en su origen, y la
adopción de un enfoque integral relativo a la inocuidad de los alimentos que abarque toda
la cadena alimentaria, desde la granja hasta la mesa (27).
Para garantizar la inocuidad de los alimentos y proteger a los consumidores es
imprescindible que haya sistemas nacionales de control de los alimentos en cada país que
sean eficaces, con una base oficial y de carácter obligatorio. También son decisivos para
34
permitir a los países garantizar la inocuidad y la calidad de los alimentos que se
introducen en el comercio internacional y para asegurarse de que los alimentos
importados se ajusten a los requisitos nacionales.
El control de los alimentos busca garantizar que todos los alimentos, durante su
producción, manipulación, almacenamiento, elaboración y distribución, sean inocuos,
sanos y aptos para el consumo humano, y estén etiquetados de manera objetiva y precisa,
de acuerdo con las disposiciones de la ley.
El análisis del riesgo abarca tres componentes importantes (27):
 Evaluación de riesgos: proceso científico que consiste en i) la identificación de
peligros, ii) caracterización de peligros, iii) evaluación de exposición y iv)
caracterización de riesgos.
 Gestión de riesgos: proceso de analizar la alternativa de políticas en consulta con
todas las partes interesadas, considerando la evaluación de riesgos y otros datos
relevantes para la protección de la salud de los consumidores y para la promoción
de prácticas de comercio legítimo y, de ser necesario, seleccionando las opciones de
prevención y control que correspondan.
 Comunicación de riesgos: intercambio interactivo de información y opiniones
durante todo el proceso de análisis de riesgo con respecto a factores relacionados
con los riesgos y percepciones de riesgos entre evaluadores, administradores de
riesgos, consumidores, industria, comunidad académica y otras partes interesadas,
incluyendo la explicación de los hallazgos de la evaluación de riesgos y la base de las
decisiones de administración de riesgos.
Dicho análisis proporciona a las autoridades encargadas de la reglamentación la
información y las pruebas que necesitan para adoptar decisiones eficaces, contribuyendo a
mejores resultados en materia de inocuidad de los alimentos y a la mejora de la salud
pública.
Figura 15 Definición del Riesgo.
Según el Codex Alimentarius, un peligro alimentario es “un agente biológico, químico o

físico presente en el alimento, o bien la condición en que éste se halla, que puede causar un
35
efecto adverso a la salud”. En la Tabla 2 se enumeran varios peligros transmitidos por los
alimentos que son actualmente motivo de preocupación.
Tabla 2 Ejemplos de peligros que pueden producirse en los alimentos.
Peligros biológicos Peligros químicos Peligros físicos

Bacterias infecciosas Aditivos alimentarios Astillas de huesos
Mohos Alérgenos Joyas
Microorganismos que Contaminantes ambientales Limaduras de metales y
producen toxinas máquinas
Parásitos Contaminantes químicos Piedras
resultantes del envasado
Priones Residuos de medicamentos Vidrio
veterinarios
Virus Residuos de pesticidas ---
Cianobacterias Toxinas de origen natural ---
1.3.2 Calidad alimentaria
La noción de calidad ha sido objeto de diversas definiciones referidas a distintos sistemas

de interpretación. Hay dos nociones de base en relación con la utilización de dicho
término. La primera se refiere al enunciado de las características que determinan que una
cosa sea lo que es en relación con la finalidad de su utilización, se trata de las propiedades
que están supuestamente presentes. La Norma ISO 9000:2000 proporciona una definición
bastante amplia: “la calidad es el conjunto de propiedades y características de un
producto, de un proceso o de un servicio que le confieren su capacidad de satisfacer
necesidades implícitas o explícitas”. La segunda noción consagra la expresión de un nivel
de excelencia, una forma de distinción con respecto a cosas similares, que justifica que se
la busque. Sin embargo en ambos casos, nada precisa lo que define el contenido de la
calidad, entre quien ofrece y quien solicita. Nada indica cómo se elabora ni como se
garantiza (28).
En materia de productos alimenticios, el término calidad es objeto de interrogantes, y ha
sido asimismo empleado de formas diferentes en períodos sucesivos. Esto conduce a la
consideración de tres niveles de enfoque (28):
 Tradicionalmente se entiende por calidad a la ausencia de defectos, fraudes y
falsificación.
 Más recientemente, la calidad radica en propiedades previstas, tales como las
características organolépticas, nutricionales y el valor de utilización.
 Por último, la calidad designa características deseadas, susceptibles de conferir el
derecho a una plusvalía. Por ejemplo: las modalidades de producción (agricultura
biológica, producción respetuosa del medio ambiente, bienestar de los animales),
36
las zonas de producción (territorio de origen, montaña) y las tradiciones que
conllevan. Estas características deben ser declaradas en la oferta en la oferta del
producto con el fin de precisar las intervenciones necesarias, las responsabilidades
de cada operador y de aportar la valorización esperada.
Estos tres niveles de enfoque no pueden reemplazarse entre sí, se superponen y
justifican distintos niveles de intervención de los poderes públicos, de los operadores
y los consumidores.
Cabe considerar que los dos primeros niveles se analizan conjuntamente bajo la
expresión “calidad genérica”, que ha de ser rigurosa y sin ambigüedad. Por el
contrario, el tercer nivel supone estrategias de diferenciación de los productos y de
segmentación de los mercados. Este tercer nivel, identificado con la expresión “calidad
específica” implica la atribución de signos oficiales da calidad y supone dispositivos
particulares.
1.3.2.1 Nutracéutica
En las últimas décadas, una novedosa etapa de desarrollo en el área de las ciencias de los
alimentos y de la nutrición, se ha hecho presente con especial intensidad. La interacción
alimentos-medicina reconocida con la denominación de "alimentos funcionales", acepta el
papel de los componentes alimenticios como nutrientes esenciales para el mantenimiento
de la vida y la salud y destaca también el papel de elementos no nutricionales, pero que
contribuyen a prevenir o retardar las enfermedades crónicas de la edad madura. La idea
de formular alimentos en base a los beneficios de salud que sus componentes no
nutricionales pueden proveer al consumidor, se ha convertido actualmente en un marcado
interés para las grandes compañías de alimentos. Especialistas en nutrición humana,
ciencia y tecnología de alimentos, entre otros, investigan activamente esta nueva área y se
encuentran formulando nuevos productos que permitan un futuro más saludable para la
humanidad. Los alimentos funcionales, los productos alimentarios y los suplementos
representan una oportunidad para el desarrollo de nuevos productos que proveen un
posible beneficio fisiológico en el control o la prevención de enfermedades (29).
La tendencia mundial se ha dirigido hacia la introducción de los llamados productos
nutracéuticos. El término “nutracéutico” surgió de la unión de las palabras “nutrición” y
“farmacéutico” y fue creado en 1989 por el Dr. Stephen DeFelice, fundador y presidente de
la Fundación para la Innovación en Medicina (FIM). Los nutracéuticos se definen como
sustancias químicas o biológicas que pueden encontrarse como componentes naturales de
los alimentos o adicionarse a los mismos y que resultan especialmente beneficiosas, tanto
37
en la prevención de enfermedades como en la mejora de las funciones fisiológicas del
organismo (30).
Los nutracéuticos se diferencian de los suplementos dietarios por dos aspectos
fundamentales: los nutracéuticos no solo suplementan la dieta sino que también
intervienen en la prevención y/o tratamiento de la enfermedad y/o desorden, y además
pueden ser utilizados como comida convencional. Estos productos buscan lograr
resultados terapéuticos con reducidos efectos secundarios, comparados con otros agentes
terapéuticos de origen farmacéutico (30).
El interés del consumidor y de la población en general, por obtener dietas óptimas para
mantener una buena salud y prolongar los años de vida, ha propiciado el aumento del
mercado de los alimentos naturales en el que este tipo de productos tiene prioridad.
Los alimentos nutracéuticos se dividen en tres grupos (30):
 Nutrientes: azúcares y grasas.
 Compuestos químicos: fibras, antioxidantes, carotenos, ácidos grasos Ω3.
 Probióticos: microorganismos benéficos para la salud (lácteos).
En esencia, los nutracéuticos son micronutrientes que mejoran productos ya existentes y
que permiten diversificar el mercado. Abarcan una amplia gama de productos que deben
cumplir los siguientes criterios:
 Productos de origen natural.
 Aislados y purificados por métodos no desnaturalizantes.
 Aportar beneficios para la salud: mejora de una o más funciones fisiológicas,
mejora de la calidad de vida y acción preventiva y/o curativa.
 Aportar estabilidad temporal.
 Estudios reproducibles de sus propiedades bioactivas en animales de
experimentación y humanos.
1.4 Análisis de residuos de pesticidas
1.4.1 Definiciones
La producción y el consumo de productos vegetales y animales tienen un papel muy

importante a nivel mundial. El rendimiento de la producción se ve afectado negativamente
por organismos nocivos, por lo tanto es fundamental proteger los diferentes cultivos de
dichas plagas con el fin de evitar una disminución del rendimiento de los cultivos o daños
a la producción y así garantizar la cantidad y calidad de los productos cosechados y la
productividad agrícola. Con este fin, existen diferentes métodos alternativos disponibles,
tales como el uso de variedades resistentes, la rotación de cultivos (31), la eliminación de
38
malezas de forma mecánica, el control biológico (32) y el uso de productos fitosanitarios.
Estos últimos son también denominados pesticidas, plaguicidas o agroquímicos, y es la
práctica más común para la protección de los cultivos de las plagas o pestes (33).
El Codex Alimentarius define un pesticida como cualquier sustancia destinada a prevenir,

destruir, atraer, repeler o combatir cualquier plaga, incluidas las especies indeseadas de
plantas o animales, durante la producción, almacenamiento, transporte, distribución y
elaboración de alimentos, productos agrícolas o alimentos para animales, o que pueda
administrarse a los animales para combatir ectoparásitos. El término incluye a las
sustancias destinadas a utilizarse como reguladores del crecimiento de las plantas,
defoliantes, desecantes, agentes para reducir la densidad de fruta o inhibidores de la
germinación y las sustancias aplicadas a los cultivos antes o después de la cosecha para
proteger el producto contra el deterioro durante el almacenamiento y transporte. La
definición no incluye normalmente los fertilizantes, nutrientes de origen vegetal o animal,
aditivos alimentarios ni medicamentos para animales (34). Por otro lado la Unión Europea
(UE) define un producto fitosanitario como una sustancia activa o un preparado
presentado en la forma en que se ofrecen para su distribución a los usuarios, destinados a:
 Proteger los vegetales contra todos los organismos nocivos o evitar la acción de los
mismos.
 Influir en el proceso vital de los vegetales de forma distinta de cómo lo hacen las
sustancias nutritivas (por ejemplo, los reguladores de crecimiento).
 Mejorar la conservación de los productos vegetales siempre y cuando dichas
sustancias o productos no estén sujetos a disposiciones particulares sobre
conservantes.
 Destruir los vegetales inconvenientes.
 Destruir partes de vegetales, o controlar o evitar un crecimiento inadecuado de los
mismos (35).
Existen más de 900 sustancias activas que son comercializadas como pesticidas en
diversos tipos de formulaciones. Estas sustancias están divididas en más de 100 clases
químicas, encontrándose las benzoilureas, triazoles, estrobilurinas, neonicotinoides,
carbamatos, organofosforados, organoclorados, piretroides, sulfonilureas y triazinas, entre
los grupos más importantes (36) (37).
Las características físico-químicas de los pesticidas son considerablemente diferentes,

pueden presentar carácter ácido, básico ó neutro, ser volátiles o no, poseer diferente
polaridad, entre otros. Estos compuestos pueden contener en su estructura halógenos,
39
fósforo, azufre y nitrógeno que permiten la detección selectiva de estos compuestos. Esta
gran diversidad de propiedades fisicoquímicas causa serios problemas en el desarrollo de
métodos analíticos universales para la determinación de residuos, que deberían tener el
alcance más amplio posible (38).
1.4.2 Clasificación de pesticidas
Los pesticidas se clasifican en función de algunas de sus características principales, como

son la estructura química y su uso, la vida media y la toxicidad. De acuerdo a su estructura
química se nuclean en diversas familias, la Tabla 3 muestra ejemplos de las familias
químicas más representativas.
Tabla 3 Ejemplos de las principales familias de pesticidas.
Familia Ejemplo
Amidas Alaclor
Anilidas Boscalid
Bifenilos clorados Tetradifón
Carbamatos Carbaril
Dinitroanilinas Pendimetalín
Estrobilurinas Azoxystrobin
Fenilureas Isoproturón
Fenoxiacidos 2,4-D
Hidantoínas Iprodiona
Imidazolinonas Imazapic
Neonicotinoides Imidacloprid
Organoclorados DDT
Organofosforados Diazinón
Piretroides Cipermetrina
Sulfonilureas Metsulfurón
Triazinas Atrazinas
Triazoles Difenoconazol
Según su finalidad se clasifican en herbicidas, insecticidas, fungicidas, rodenticidas,

nematicidas, acaricidas, bactericidas y otros. En la Tabla 4 se encuentran listados los
grupos más representativos según la finalidad de uso (39).
40
Tabla 4 Ejemplos de pesticidas según la familia química y modo de acción.
Acción Familia Química Ejemplos

Organoclorados DDT, Aldrín, Endosulfán
Organofosforados Diazinón, Clorpirifós, Malatión
Insecticida Carbamatos Carbaril, Carbofurán, Propoxur
Piretroides Cipermetrina, Fenvalerato, Permetrina
Neonicotinoides Imidacloprid, Tiacloprid, Tiametoxam
Comp. de origen botánico Rotenona Nicotina
Derivados bipiridilos Diquat, Paraquat
Derivados de triazinas Atrazina, Simazina, Terbutrín
Herbicida Sulfonilureas Pirazosulfurón-etil, Metsulfurón-metil
Imidazolinonas Imazapic, Imazaquín, Imazapir
Sulfonamidas Penoxulám, piroxulám
Ureas Diurón, Linurón, Fenurón
Imidazoles Imazalil, Procloraz, Triflumizol
Fungicida Ditiocarbamatos Maneb, Mancozeb, Propineb
Estrobilurinas Piraclostrobín, Azoxistrobín
Triazoles Tebuconazol, Epoxiconazol
Según su vida media, los pesticidas se clasifican en permanentes, persistentes,

moderadamente persistentes y no persistentes (Tabla 5).
Tabla 5 Clasificación de los pesticidas según su persistencia.
Persistencia Vida media Ejemplos

No persistente Hasta 12 semanas Carbaril, Diazinón
Moderadamente persistente De 1 a 8 meses Paratión
Persistente Hasta 20 años DDT, Aldrin
Permanente Indefinidamente Mercuriales y arsenicales
La OMS clasifica a los pesticidas según su peligrosidad o grado de toxicidad aguda, definida
ésta como la capacidad del plaguicida de producir un daño agudo a la salud a través de una
o múltiples exposiciones, en un período de tiempo relativamente corto (Tabla 6) (40). La
toxicidad se mide a través de la dosis letal media (DL50) o de la concentración letal media
(CL50) en determinadas especies animales. Ambos parámetros varían conforme a múltiples
factores como la presentación del producto (sólido, gel, líquido, gas, polvo), la vía de
entrada (oral, dérmica, respiratoria), la temperatura, la dieta, la edad o el sexo (40). La
EPA define a la toxicidad como el grado al cual una sustancia o mezcla de sustancias puede
hacerle daño a los seres humanos o animales. Toxicidad aguda se refiere a efectos
adversos o nocivos en un organismo a través de una sola exposición o una exposición a
corto plazo. Toxicidad crónica se refiere a la habilidad de una sustancia o mezcla de
sustancias de causar efectos dañinos en un periodo de tiempo extenso, normalmente a
41
través de exposiciones continuas o repetidas a veces durante toda la vida del organismo
expuesto (41).
Tabla 6 Clasificación de los pesticidas según la Organización Mundial de la Salud.
Clasificación de la OMS según el riesgo LD50 en ratas (mg kg-1 peso)

Oral Dérmico
Ia Producto sumamente peligroso <5 <50
Ib Producto muy peligroso 5 – 50 50 – 200
II Producto moderadamente peligroso 50 – 2000 200 – 2000
III Producto poco peligroso >2000 >2000
U Producto que normalmente no ofrece >5000 >5000
peligro
1.4.3 Destino de los pesticidas
Se estima que menos del 45% de los pesticidas aplicados alcanza los cultivos y menos del
0,1% llega al organismo objetivo; el resto se incorpora al medio ambiente contaminando
suelos, agua, aire o simplemente actúa sobre un organismo no objetivo. Según sus
características físico-químicas, pueden persistir por largos períodos en un ecosistema y
por esta propiedad de persistencia, pueden incluso entrar en la cadena alimenticia, sufrir
biomagnificación y acumularse en tejidos grasos del organismo, llegando a
concentraciones mayores que las que se encuentra en el ambiente (42) (43). Según el
modo o sitio de aplicación los pesticidas tienen diferentes destinos. Por ejemplo los que
son aplicados por medios aéreos pueden contaminar el aire y finalmente terminar en el
suelo o el agua (44). De esta forma, el uso inadecuado de los pesticidas puede alterar la
productividad de los suelos, deteriorar la calidad de los recursos hídricos, alterar la
reproducción y desarrollo de especies acuáticas y terrestres, así como provocar problemas
inmunológicos, neurológicos, hormonales, e intoxicaciones en humanos y otros animales
(45) (46) (47). Aún en las mejores condiciones de uso, los pesticidas generan residuos que
pueden persistir en el ambiente así como en los alimentos. Según el Codex Alimentarius, un
residuo de pesticida es cualquier sustancia presente en alimentos, productos agrícolas o
alimentos para animales como consecuencia del uso de un pesticida. El término incluye
cualquier derivado de pesticida, como productos de conversión, metabolitos y productos
de reacción y las impurezas consideradas de importancia toxicológica (34).
La UE define un residuo de pesticida como una o varias sustancias que se encuentren en o

sobre vegetales o productos de origen vegetal, productos animales comestibles, o
42
componentes del medio ambiente, que constituyan los restos de la utilización de un
producto fitosanitario, incluidos sus metabolitos y los productos resultantes de su
degradación o reacción (35).
1.4.4 Legislación sobre residuos de pesticidas en alimentos
Para evitar un impacto en la salud pública y seguir las BPA, se han establecido Límites
Máximos de Residuo (LMR) para pesticidas en alimentos y agua potable en la mayoría de
los países (38). Se entiende por LMR, la concentración máxima de residuos de un pesticida
(expresada en mg kg-1) presente en la superficie o la parte interna de productos
alimenticios, recomendada por la Comisión del Codex Alimentarius, para que se permita
legalmente su uso para consumo humano y animal. Legalmente, los LMRs representan la
concentración máxima aceptable para residuos de pesticidas que cumplen con las BPA y
que aseguran la mínima exposición posible al consumidor (27). El valor propuesto se
define de forma que el residuo de producto que queda luego de una aplicación realizada
empleando la cantidad de principio activo necesario para la protección del cultivo, sea
menor que la concentración expresada en mg kg-1 que es significativa desde un punto de
vista toxicológico. Actualmente los residuos de pesticidas se encuentran regulados por
diferentes organismos en todo el mundo. La UE, a través de la Directiva 1107/2009/CE ha
armonizado los LMR para todos los alimentos destinados al consumo animal o humano
(34). Esta regulación además de reunir y armonizar los límites que se aplican a los
diferentes productos, para consumo humano y animal, también establece, un límite
máximo de 10 µg kg-1 aplicable por defecto para aquellos productos y/o pesticidas en los
que no se ha establecido un LMR. El Codex Alimentarius también establece LMRs, que se
aplican principalmente a productos que circulan en el comercio internacional. Estos se
obtienen basándose en estimaciones hechas por la JMPR, después de: a) la evaluación
toxicológica del pesticida y su residuo; y b) el examen de datos de residuos obtenidos en
ensayos y usos supervisados, en particular usos que se ajustan a las BPA nacionales. En el
examen se incluyen datos de ensayos supervisados realizados a la concentración de uso
más elevada recomendada, autorizada o registrada en el país. Para tener en cuenta las
variaciones introducidas en los requisitos nacionales de control de plagas, en los LMR del
Codex Alimentarius se consideran los niveles más elevados observados en tales ensayos
supervisados, que se estima representan las prácticas efectivas de control de plagas (48)
(49). El examen de las diversas estimaciones y determinaciones, tanto a nivel nacional
como internacional, de las ingestas de residuos a través de la alimentación, teniendo en
cuenta la Ingesta Diaria Admitida (IDA), debería indicar que los alimentos que se ajustan a
los LMR del Codex son inocuos para el consumo humano. Nuestro país según el decreto
43
285/009 adopta los LMR del Codex. Aunque al momento de la exportación debe seguir las
legislaciones correspondientes al país de destino (50).
1.4.5 Análisis de residuos de pesticidas
Los pesticidas pueden encontrarse en los alimentos y en el ambiente en el orden de los ng

o μg kg-1, e incluso a concentraciones inferiores. La detección de esos niveles en presencia
de grandes concentraciones de otros compuestos químicos que se encuentran
naturalmente en las diferentes matrices es un desafío, debido a que éstos compuestos
pueden interferir en el análisis. Por esto, para lograr la determinación de los residuos de
pesticidas a tales niveles, la metodología analítica debe incluir las siguientes etapas:
 Preparación de la muestra: cada muestra requiere de un tratamiento determinado, en
el caso de los alimentos es el Codex Alimentarius quien establece que partes de cada
alimento se debe analizar (27).
 Extracción: consiste en la extracción de él o los pesticidas de los componentes
mayoritarios de la matriz, llamado marco. Se obtiene una solución que contiene los
analitos de interés más los compuestos co-extraídos en esas condiciones.
 Clean-up: consiste en la eliminación de los co-extractivos de la matriz que puedan
interferir con el análisis del residuo de pesticida de interés.
 Análisis instrumental: la identificación, confirmación y cuantificación mediante una
técnica adecuada
1.4.6 Análisis de residuos de pesticidas en alimentos
El análisis de residuos de pesticidas en alimentos es sumamente importante no solo para

proteger la salud del ser humano sino también para el comercio internacional y los
controles regulatorios. El gran número de posibles residuos de pesticidas, hace necesario
el desarrollo de métodos multiresiduo (MRMs) que permitan a los laboratorios realizar un
control efectivo. Hasta hace unos años un método multiresiduo implicaba el análisis de 10-
15 pesticidas simultáneamente, pero debido al aumento del comercio de alimentos a nivel
internacional, entre países que poseen diferentes regulaciones es crucial la expansión de
estos MRMs a un mayor número de pesticidas. Actualmente existen MRMs altamente
sensibles que incluyen el análisis de 100 o más pesticidas con límites de detección tales
que aseguran el control de los LMRs (51).
Tratamiento de muestra
La extracción de los pesticidas de los alimentos depende de la polaridad y del tipo de

matriz. En general consiste en la homogeneización de la muestra con un solvente orgánico
44
o mezclas de solventes con agua, con o sin ajuste de pH (52). Luego de la extracción por un
método adecuado, en general se realiza un procedimiento de clean-up con el fin de
eliminar compuestos que contiene la matriz y que pueden ser co-extraídos constituyendo
una interferencia en el análisis cromatográfico, causando problemas durante la detección,
identificación y cuantificación de los analitos (53).
1.4.7 Metodologías multiresiduo de análisis
De acuerdo a las tendencias actuales para la determinación de residuos de pesticidas en

alimentos, los nuevos métodos analíticos deben combinar precisión, rapidez y
sensibilidad, con tratamientos de muestra dinámicos y fundamentalmente miniaturizados.
Las técnicas modernas intentan evitar protocolos de extracción y clean-up tediosos, largos
y costosos. En general, los inconvenientes encontrados en los procedimientos clásicos se
relacionan con el uso de extracciones líquido-líquido o sólido-líquido, las cuales utilizan
grandes cantidades de solventes orgánicos peligrosos. Las técnicas modernas se basan en
la miniaturización, así como en la rapidez y menor costo de los tratamientos de muestra.
Esto ha promovido metodologías basadas en el uso de nuevos sorbentes o sorbentes
adaptados, métodos integrados, métodos automatizados y no automatizados, los cuales
pueden ser llevados a cabo sin la necesidad de equipamientos específicos (54).
 Extracción en Fase Sólida Dispersiva (dSPE)
Actualmente es una de las metodologías más utilizadas. Consiste en la extracción de una

cierta cantidad de muestra con un solvente apropiado. El clean-up de una alícuota del
extracto se realiza por medio de la dispersión del extracto con uno o más adsorbentes.
Existen numerosas referencias en la literatura que reportan el uso de la técnica dSPE en
distintas matrices, especialmente relacionadas con el método de QuEChERS y sus
modificaciones (55) (56) (57).
QuEChERS
El método QuEChERS (del inglés Rápido, Fácil, Barato, Efectivo, Robusto y Seguro), fue
desarrollado en el año 2003 y es una alternativa muy empleada en la actualidad para el
análisis multiresiduo de pesticidas en frutas y hortalizas por su alta eficiencia, bajo costo,
sencillez y mínimo número de pasos (58) (55) (59). Se basa en la extracción de una
muestra sólida con ACN (soluble y miscible en agua) con una etapa posterior de salting-
out, seguido por un clean-up dispersivo en fase sólida para remover las posibles
interferencias de la matriz. El conjunto de sorbentes usados depende de la naturaleza de la
45
matriz y de los requerimientos de remoción de interferentes, constituyentes de cada
matriz. Es fácilmente adaptable a distintos tipos de matrices, los pesticidas a analizar y el
equipamiento del laboratorio. En los últimos años se han desarrollado varias
modificaciones al método original, intentando mejorar las recuperaciones en matrices
complicadas y de pesticidas problemáticos (60). Dichas modificaciones consisten en el uso
de sales que actúan como buffer durante la extracción para, de esta forma, mantener el pH
en un valor adecuado favoreciendo la recuperación de este tipo de pesticidas. Así se
desarrollaron dos variaciones de esta metodología que actualmente son muy utilizadas:
QuEChERS acetato (61) y QuEChERS citrato (56). Esto hace que la metodología QuEChERS
sea muy versátil ya que permite trabajar a diferentes pH y realizar clean-up selectivos, en
función del tipo de matriz y pesticidas a analizar, extendiendo de este modo el número de
pesticidas a ser analizados. A partir de un esquema “template” original es posible agregar
resinas poliméricas para absorber compuestos con propiedades fisicoquímicas especificas
como ser lípidos (RP sil C18), acido base (resinas de intercambio de aniones o protones) o
pigmentos (carbón grafitado). Dependiendo de la matriz en estudio y del grupo de
pesticidas a analizar, diferentes variables pueden ajustarse, incluso el solvente de
extracción, particularmente una variación muy utilizada es con acetato de etilo (60)(62).
QuEChERS citrato
Anastassiades et al., buscaron una alternativa al método QuEChERS acetato con el fin de
evitar el problema asociado al clean-up. El uso de una mezcla de citrato disódico y
trisódico en la etapa de salting-out mostró muy buenos resultados excepto para matrices
que presentan pH < 3 y que requieren el agregado de hidróxido de sodio (NaOH) para
ajustar el pH (59).
El método original se desarrolló para matrices con alto contenido en agua (~80%). Por lo
que matrices de bajo contenido en humedad, previo a la extracción con solventes,
requieren la adición de agua. El agua le provee la humedad necesaria para mejorar la
accesibilidad del solvente en la matriz. Para el análisis de pesticidas en cereales mediante
QuEChERS, se ha reportado el uso de diferentes cantidades de agua (56) (57) (61).
 MSPD (Dispersión de matriz en fase sólida)
Otra metodología muy versátil es la MSPD (dispersión de matriz en fase sólida),

ampliamente utilizada para la determinación de trazas de pesticidas de diferentes familias
químicas, con propiedades fisicoquímicas distintas y en matrices complejas. El mismo se
basa en la maceración mecánica de la muestra junto con un material sorbente adecuado en
46
mortero. La homogenización de la muestra, extracción y clean-up pueden llevarse a cabo
en simultáneo, utilizando cantidades de muestra relativamente pequeñas, con bajo
consumo de solventes y mínima cantidad de fase sorbente. Así mismo la naturaleza de los
analitos en estudio determina la naturaleza del sorbente a utilizar así como la del solvente
de elución. Luego del mezclado, el sorbente es empacado en una columna y los analitos (o
los interferentes dependiendo del diseño) son eluídos utilizando solventes compatibles. La
selección de las condiciones experimentales es crítica para la extracción selectiva y la
purificación de los extractos de la muestra. También pueden utilizarse técnicas de SPE
(Extracción en Fase Solida) para la purificación de las muestras problema (63). Una de las
grandes ventajas de la MSPD es que se trata de una metodología de tipo cromatográfica,
con la cuál luego de optimizadas las condiciones de extracción, se pude lograr la
separación y remoción de una gran cantidad de co-extractivos que pueden producir
interferencias al momento del análisis instrumental.
1.4.8 Técnicas Instrumentales de Análisis
Desde 1970 hasta la década del 90 la mayoría de los métodos de rutina para el análisis de
pesticidas en muestras de origen ambiental o alimentario se basaron principalmente en la
cromatografía gaseosa (GC) con diferentes detectores tales como detector de Captura de
Electrones (ECD), detector de Nitrógeno y Fósforo (NPD), detector Fotométrico de Llama
(FPD). Estos son detectores selectivos, pero no otorgan información acerca de la
estructura de los compuestos, por lo que no son los de elección en la actualidad para el
desarrollo en un método multiresiduo.
La introducción del detector de masas (MS) permitió la identificación y confirmación
simultánea de compuestos con una adecuada sensibilidad. Este detector puede ser
acoplado tanto a un cromatógrafo de gases (GC-MS) como a un cromatógrafo de líquidos
(LC-MS), permitiendo la separación e identificación de mezclas complejas en un solo
análisis (38) (64).
1.4.8.1 Espectrometría de masas
Un espectrómetro de masas consta básicamente de una fuente de ionización que produce

iones, un analizador que los clasifica por su masa y un detector que mide la intensidad
relativa de las diferentes masas. El principio de todos los espectrómetros de masas es que
el comportamiento de una corriente de iones en fase gaseosa, a través de un campo
electromagnético es dependiente de la relación masa-carga (m/z) de los iones y dicha
47
relación es usada por el analizador para distinguir unos de otros, consiguiendo así su
separación.
Los modos de operación del espectrómetro de masas son:
 “Full scan”: el detector “barre” en un rango de masas previamente definido,

típicamente de 50 a 600 umas. Esto insume un tiempo (dwell time) para cubrir ese
rango de masas, del orden de milisegundos. En ese tiempo, el detector puede
perder cuantitativamente a todos los iones que llegan a él.
 SIM (Single Ion Monitoring): A diferencia de otros procedimientos de adquisición,
como el full scan, donde el equipo barre todo el rango de masa seleccionado, en el
análisis por SIM son monitoreados toda la corrida sólo los valores de m/z
seleccionados. De esta forma la sensibilidad es hasta 50 veces mayor que en modo
full scan, permitiendo el análisis cuantitativo de los compuestos de interés, incluso
a nivel de trazas, mediante GC-MS o LC-MS.
1.4.8.2 Cromatografía gaseosa con detector de masas (GC-MS)
La cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas es una de las principales

herramientas utilizadas en el análisis de residuos de pesticidas ya que permite la
separación, identificación y confirmación de un gran número de compuestos
simultáneamente en un único análisis. Las ventajas más importantes de los métodos
basados en GC-MS son:
 Alta sensibilidad y eficiencia de separación.

 Gran capacidad de identificación por la abundante información que otorgan los
espectros de masas.
 Posibilidad del uso de bibliotecas comerciales de espectros.
Modos de ionización
En GC-MS la ionización de los compuestos se puede realizar mediante impacto electrónico

(EI) o ionización química positiva o negativa (PCI, NCI) (38) (65).
Impacto Electrónico (EI):

Un filamento calentado emite electrones que son acelerados dentro de la cámara de
ionización por una diferencia de potencial generalmente de 70 eV. La ionización de la
muestra se produce por la remoción de un electrón de la molécula generando un ión
cargado positivamente con un electrón desapareado. Moléculas neutras, en fase gaseosa, a
una presión de 10 E-5 torr, son bombardeadas por electrones, con una energía típica de 70
48
eV. Ocurre principalmente el desplazamiento o captura de un electrón formando iones M+.
(66). La alta energía de los electrones produce la formación del ión molecular y
posteriormente la fragmentación de las moléculas de manera específica en iones cargados,
llamados iones fragmento. Dicha fragmentación es única para cada molécula. El patrón de
fragmentación que ocurre a través de mecanismos predecibles es una huella digital que
permite la identificación inequívoca de cada compuesto (67). En general los iones
positivos son predominantes (~100 veces más). Los M-.se vuelven importantes para
moléculas con alta energía de activación.
M + e- (70 eV) → M+. (~ 5 eV) + 2e- (65 eV) (1.1)
A partir de los años 50 se han registrado los espectros de muchos compuestos orgánicos
conocidos empleando el impacto electrónico como modo de ionización. En general los
espectros son reproducibles, pudiéndose construir bibliotecas de espectros de EI a 70 eV,
lo que constituye una ventaja al momento de la identificación y confirmación de un analito
(66). Se aplica a moléculas de media y baja polaridad y bajo PM (~500 uma), volátiles y
termo-estables.
Analizadores
Una vez formados los iones en la fuente de ionización, son separados de acuerdo a su
relación masa/carga (m/z) en un analizador de masa. Existen seis clases de analizadores
disponibles: sector magnético, tiempo de vuelo, analizador con trasformada de Fourier,
OrbitrapTM, trampa de iones y cuadrupolo, siendo estos 2 últimos los más empleados para
el análisis de pesticidas, mediante GC (65).
Cuadrupolo:
Se trata de un filtro de masas que consiste en cuatro barras paralelas. Las opuestas tienen
la misma polaridad mientras que las barras adyacentes tienen polaridad opuesta. A cada
barra se le aplica un voltaje continuo y uno de radiofrecuencia generando una diferencia
de potencial que permite la “filtración” de los iones de m/z seleccionada. Modificando los
campos eléctricos, las masas de todos los iones pueden ser “escaneadas” secuencialmente,
para generar un espectro de masas. En modo SIM, la selectividad viene dada porque sólo
los iones de masa seleccionadas, conforme a las condiciones de operación del método
analítico, van a atravesar el analizador para llegar al detector. En la Figura 16 se muestra
una representación esquemática de un analizador de cuadrupolo (65). El uso de este
analizador está muy extendido debido a su relativa sencillez y relativo bajo costo. El
cuadrupolo no es muy sensible en modo full scan, por lo que para el análisis de residuos de
pesticidas se suele utilizar en modo SIM. Este modo presenta una mayor sensibilidad, pero
49
requiere el conocimiento previo de los compuestos que se van a analizar, ya que sólo se
utilizan los iones seleccionados y no el barrido completo de iones de la muestra.
Esta técnica instrumental ha sido reportada para el análisis de compuestos no polares,
volátiles y semi-volátiles. Por ejemplo los piretroides pueden ser analizados solamente por
EI a 70 eV. Sin embargo, compuestos polares, no volátiles e inestables térmicamente, como
las fenilureas, carbamatos, compuestos pirimidínicos, triazoles, y muchos productos de
transformación no pueden ser analizados mediante esta técnica, por lo que la técnica de
elección es LC (52).
Figura 16 Esquema de analizador de tipo cuadrupolar (Figura adaptada de Skoog, 2008) (68)
1.4.8.3 Cromatografía líquida con detector de masas (LC-MS/MS)
Diez años atrás la técnica de cromatografía de líquidos era poco utilizada para el análisis
de residuos de pesticidas. Sin embargo, los fabricantes de agroquímicos fueron
desarrollando compuestos cada vez más polares, de menor volatilidad y más termolábiles,
los que no pueden ser analizados por GC, impulsando un aumento en el número de
métodos analíticos de residuos de pesticidas empleando cromatografía líquida primero
con detector UV, posteriormente con detector de arreglo de diodos (LC-DAD) y en los
últimos años con la incorporación de instrumentos de LC-MS y LC-MS/MS que proveen
una gran sensibilidad y eficiencia (69) (70).
El uso de LC-MS/MS ha crecido enormemente en los últimos años, principalmente debido
a la alta sensibilidad, que permite alcanzar niveles de detección muy bajos y a la elevada
capacidad para la identificación y confirmación de los analitos Estas capacidades han
permitido el desarrollo de métodos sensibles capaces de identificar contaminantes a
niveles trazas en muestras ambientales y alimentos (71) (72).
50
Sistemas de ionización
Después de la introducción de la muestra desde el sistema LC, ésta es ionizada en la fuente

de ionización. Existen diferentes tipos de fuentes de ionización; termospray, particle beam,
foto-ionización a presión atmosférica (APPI) e ionización a presión atmosférica (API),
siendo esta última una de las más utilizadas (65) (73).
Ionización a Presión Atmosférica (API)
Es un proceso de ionización suave, a presión atmosférica (P. atm.) con una alta eficiencia,
en comparación con otras formas de ionización convencionales. Incluye un grupo de
interfases llamadas Electrospray (ESI) e Ionización Química a Presión Atmosférica (APCI)
(73).
Electrospray (ESI)
En modo positivo, el efluente del LC es bombeado a través de una aguja nebulizadora que
se encuentra a un potencial bajo y éste pasa a través de un electrodo semicilíndrico que se
encuentra a un alto potencial. La diferencia de potencial producida entre la aguja y el
electrodo genera un campo eléctrico que carga la superficie del líquido y forma gotas
cargadas. Éstas son conducidas a través de un capilar que por medio de un gas a alta
temperatura (N2) elimina el solvente no cargado. A medida que las microgotas atraviesan
el capilar las cargas positivas migran hacia la superficie de la microgota mientras que las
cargas negativas permanecen en el centro de esta. Paralelamente el solvente continúa
evaporándose hasta que el tamaño de la microgota es tal que se rompe. En este momento
el campo eléctrico generado logra ionizar el analito eliminando el resto del solvente,
generando así iones cargados (sin solvente). Una vez obtenidos los iones, se introducen
formando un ángulo de 90° con el analizador, separándolos así de las moléculas neutras
(Figura 17). Dadas las características de ESI su aplicación, es indicada principalmente
para el análisis de compuestos polares (65) (73).
51
Figura 17 Esquema de sistema que utiliza ionización ESI (Figura adaptada de Skoog, 2008) (68)
Analizadores
Desde la fuente de ionización utilizada, los iones son transferidos al espectrómetro de

masas, donde son separados según su relación m/z. El analizador opera en condiciones de
vacío que aseguran el desplazamiento de los iones con la máxima eficacia. Los diferentes
tipos de analizadores incorporados en los sistemas LC-MS/MS son el triple cuadrupolo y el
tiempo de vuelo y los sistemas híbridos: cuadrupolo acoplado a trampa de iones lineal y
cuadrupolo acoplado a tiempo de vuelo. El sistema utilizado en esta tesis se describe a
continuación.
 Sistemas híbridos: Q-TRAP LC-MS/MS
Los sistemas híbridos combinan analizadores de diferente configuración, obteniendo

considerables mejoras en cuanto a la información estructural que brindan y mejorando la
sensibilidad que permite una mejor cuantificación.
El sistema Q-TRAP LC-MS/MS combina la tecnología de los triple cuadrupolo con la
trampa lineal de iones. La especificidad y cuantificación de los triples cuadrupolos
combinada con la sensibilidad del “full scan” en MS/MS que aporta la trampa lineal de
iones permite alcanzar niveles de detección acordes a los exigidos a nivel mundial. El
instrumento está basado en un QqQ en el cual Q3 puede actuar como un cuadrupolo
normal o en modo LIT (Trampa Lineal de Iones). El modo de funcionamiento consiste en
que una vez generados los iones en la fuente de ionización, estos son guiados y enfocados
hacia Q1, el cual actúa como filtro de masas (selecciona los iones precursores con una
determinada m/z). Estos iones, son después enviados hacia Q2 donde se promueve la
activación de colisiones favoreciéndose la fragmentación de los iones precursores
52
previamente seleccionados. Según el modo de uso los iones fragmento pueden ser
direccionados hasta Q3, que actúa como filtro para “escanear” las masas de los iones
fragmentos producidos (iones producto), en la celda de colisión cuando el sistema actúa
en modo QqQ o en modo LIT los fragmentos pueden permanecer atrapados en el Q3 en
donde se aplica una rampa de potencial que dirige a los iones hacia el detector en el modo
LIT (74). La combinación de estos modos de trabajo en un único análisis es posible gracias
al uso del modo IDA (Information–Dependent-Acquisition) provisto por el software del
sistema, el cual permite, mediante diferentes modos de operación, la obtención de
abundante información estructural de forma rápida y sencilla. El modo EPI (del inglés
Enhanced Product Ion), es uno de los más utilizados. La Figura 18 muestra un esquema
general de las distintas partes del sistema.
Figura 18 Esquema general de un sistema QTRAP LC-MS/MS (Figura adaptada

http://notijenck.com.ar/?p=3038) (75)
1.4.8.4 Criterios para la identificación y confirmación de residuos de pesticidas

según DG SANCO No. SANCO/12571/2013
Requisitos en cromatografía
El tiempo de retención del analito en la muestra debe coincidir con el del estándar en la
curva de calibración, ya sea en solvente o en matriz (en LC la tolerancia es de 2,5%, en GC
la tolerancia es de 0,5%).
53
Requisitos en espectrometría de masas
La identificación depende de la selección de iones diagnóstico adecuados. Siempre que sea

posible debe seleccionarse el ión molecular para realizar la identificación y confirmación
del analito de interés. En general los iones m/z mayores que 100 presentan mayor
seguridad como iones diagnóstico. Tambien los iones isotópicos, especialmente los de Cl o
Br son particularmente útiles a la hora de la confirmación. Los picos observados en los
cromatogramas generados para cada analito deben presentar S/N mayor que 3, con
tiempos de retención, forma de pico, y relación de las abundancias de iones que coincidan
con el estándar utilizado para la calibración. El ion que presente la mayor intensidad debe
ser utilizado para la cuantificación. Además como la selectividad depende del detector, se
deben seguir criterios de identificación determinados establecidos según el tipo de
detector. En este trabajo se utilizó GC-MS y LC/MS/MS por lo que los criterios de
identificación para estos sistemas se indican en la Tabla 7.
Tabla 7 Requisitos para la identificación de los compuestos según el sistema de detección de MS.
Modo de MS Detector de MS simple de Detector de MS/MS

resolución estándar
Sistema típico Cuadrupolo, trampa de iones Triple cuadrupolo, trampa de
iones, sistemas híbridos (Q-
TOF y QTRAP)
Requisito para la ≥ 3 iones diagnóstico ≥ 2 iones fragmento
identificación (preferiblemente el ión
molecular)
Otro criterio que se debe cumplir para la identificación es la relación de iones o de iones
fragmento. La intensidad relativa de los iones detectados, expresada en % de intensidad
del ión o fragmento más abundante, se debe corresponder con la del estándar en las
mismas condiciones de concentración y medida. Las tolerancias se expresan en la Tabla 8.
Tabla 8 Tolerancias admitidas para GC-MS y LC-MS/MS.
Intensidad relativa GC-MS (IE) LC-MS/MS

>50% ± 10% ± 30%
>20% a 50% ± 15% ± 30%
>10% a 20% ± 20% ± 30%
≤10% ± 50% ± 30%
Todos estos parámetros deben de ser considerados a la hora del análisis de residuos de
contaminantes orgánicos.
54
1.5 Análisis de metales y semimetales
1.5.1 Métodos de preparación de la muestra
La instrumentación para la detección de elementos traza ha evolucionado en forma muy

rápida en los últimos años llegándose a detectar a niveles de ultratraza (partes por billón y
partes por trillón), pero de nada sirve tener instrumentos con detectores de última
generación si la preparación de las muestras no se realiza correctamente, en forma
eficiente, en áreas limpias y tratando de minimizar etapas intermedios de manipulación
para disminuir errores.
Para el análisis de elementos traza en alimentos mediante espectrometría atómica (técnica
utilizada para determinación de metales y semimetales), generalmente se requiere de un
paso previo de preparación de la muestra para que la misma pueda ser introducida en el
sistema de atomización en forma líquida. Usualmente se realizan tramientos (digestiones)
vía húmeda, las cuales conllevan largos tiempos de análisis, principalmente cuando se
trata de alimentos con altos contenidos de fibra y materia grasa, de forma que se vuelven
inviables los análisis de rutina a gran escala. De forma de evitar estos procedimientos
largos y tediosos, surge la alternativa de la extracción asistida con ondas de ultrasonido.
Esta estrategia se basa en la extracción con ácidos diluidos de los metales a partir de las
muestras pulverizadas o en emulsiones con el aporte de energía mediante ultrasonido
(76). El tratamiento de muestras alimenticias y ambientales sobre la base de los efectos de
la cavitación (fenómeno que ocurre en un medio líquido al aplicar ultrasonido), se ha
utilizado para el análisis de contaminantes biológicos y químicos en dichas muestras y ha
recibido considerable atención en los últimos años (77) (78).
Extracción asistida con ultrasonido
El uso de ondas de ultrasonido desde su descubrimiento, a principios del siglo XX, se ha

utilizado para una gran variedad de propósitos en diversas áreas tales como la síntesis
química, la medicina y la ingeniería. La cavitación acústica es el punto clave para los
procesos de sonoquímica, y la capacidad de aumentar o reducir este efecto es uno de los
principales retos para aplicaciones del uso de las ondas de ultrasonido en química (79).
Las ondas de ultrasonido son ondas mecánicas que se propagan en medios materiales en
ciclos consecutivos de compresión y rarefacción a frecuencias mayores que 16 kHz. Las
ondas ultrasónicas de alta frecuencia (> 2 MHz) son comúnmente empleadas en medicina
para la obtención de imágenes. En contraposición, las ondas ultrasónicas de baja
frecuencia presentan mayor potencia y pueden alterar los medios expuestos a la
55
irradiación. Los sistemas generadores de ultrasonido de mayor potencia son aquellos que
trabajan con frecuencias entre 20 y 100 kHz y pueden producir agitación, cavitación en el
medio líquido (generación de microflujos y microjets) y calentamiento. Además, la erosión
de sólidos así como la pérdida de estabilidad en las interfaces líquido-vapor, líquido-
líquido y líquido-sólido, son relacionadas a la acción de ultrasonido de alta potencia (80).
Las ondas ultrasónicas son generadas por transductores piezoeléctricos o
magnetoestritivos. Estos transductores, al ser sometidos a un campo eléctrico sufren
deformaciones electroelastomecánicas, resultando en el producción de ultrasonido. Varios
materiales como ser la turmalina, el cuarzo y el topacio presentan propiedades
piezoeléctricas. El titanato de bario (BaTiO3) es una cerámica sintética muy empleada
también como transductor. En general, en los dispositivos de ondas ultrasónicas, el
transductor es posicionado entre dos chapas metálicas (armadura) para la amplificación
de las señales y la frecuencia de la onda acústica generada puede ser calculada por el
inverso del espesor del elemento transductor. Por lo tanto, siendo constante el espesor del
elemento piezoeléctrico, la frecuencia de resonancia de las ondas ultrasónicas será
siempre la misma. Además de la frecuencia, la intensidad de energía acústica es otra
característica importante del ultrasonido, siendo la intensidad proporcional al cuadrado
de la amplitud de vibración. (81)
El baño de ultrasonido es muy utilizado para la limpieza de material quirúrgico y
odontológico, así como para la limpieza de material de vidrio de laboratorio. En estos
equipos, el transductor es en general fijado al fondo del tanque metálico, de forma de
evitar el contacto de este con el líquido insertado en el baño y de esta forma evitar la
erosión del mismo. Los baños de baja intensidad equipados con modernos transductores
piezoeléctricos tienen, en general, intensidades entre 1 y 2 Wcm-2.
La cavitación es un fenómeno que ocurre cuando, en ciertas condiciones, líquidos son
expuestos a ondas ultrasónicas. Este fenómeno es debido al “estrés” inducido en el líquido
al pasar una onda acústica de alta potencia, la cual lleva a la producción de microburbujas
en el seno del mismo. Las dimensiones de las burbujas aumentan y disminuyen en las
consecutivas fases de rarefacción y compresión de la onda acústica que se propaga a
través del medio líquido. Sin embargo, para que las burbujas sean consideradas como de
cavitación, deben colapsar (implosionar) para llegar a una dimensión dada (diámetro
crítico) en un cierto ciclo de compresión de la onda acústica que se propaga a una
frecuencia dada (82).
Una vez formadas las microburbujas durante un ciclo de rarefacción, estas se encuentran
vacías, produciéndose un flujo de materia (moléculas gaseosas presentes en el medio)
hacia el interior de las mismas. Un ciclo de rarefacción será siempre sucedido por uno de
56
compresión, resultando en la inversión del sentido del flujo de materia en cada nuevo
ciclo. En la fase de compresión una fracción de las moléculas gaseosas migrará de la
burbuja al medio líquido, resultando en la disminución de las dimensiones de la misma. La
inversión del flujo ocurrirá a una frecuencia dos veces mayor que la frecuencia de onda
generada por el transductor.
La cavitación es responsable de muchas de las características de interés del ultrasonido
para la Química. El colapso de una burbuja de cavitación ocurre en la fase de compresión
luego de que la misma alcanzó el diámetro crítico en la fase de rarefacción precedente. La
cavitación depende de la tensión superficial, la temperatura y los gases disueltos en el
medio líquido, así como de la frecuencia y amplitud de la onda acústica que se propaga. La
implosión eleva, puntualmente, la temperatura y la presión a valores extremos. El colapso
de las microburbujas formadas resulta en la producción de temperaturas instantáneas de
aproximadamente 5200 K en la fase gaseosa y 1900 K en la interface con el medio líquido,
con una taza de calentamiento enfriamiento de aproximadamente 1010 Ks-1 y presiones
instantáneas localizadas en la interface entre la burbuja y el solvente de hasta 1000 atm al
momento del colapso. De esta forma, cada burbuja se comporta como un micro-reactor,
generando microjets de hasta 400 ms-1 y el rompimiento de enlaces químicos (83).
La irradiación con ultrasonido de sistemas heterogéneos (sólido-líquido) resulta en la
formación de burbujas de cavitación en las proximidades del sólido pudiendo ocurrir: la
degradación del material por acción de microjets, aumento de la actividad química a partir
de especies presentes en el solvente por generación de radicales libres, disminución del
gradiente de concentración en las proximidades del material sólido por la producción de
microflujos de materia en el medio irradiado y hasta incluso la fusión del sólido debido a
las temperaturas extremas alcanzadas (80).
Es importante destacar la transmisión indirecta de energía en los baños ultrasónicos, ya
que la misma tiene que atravesar el recipiente de reacción y parte de esta es absorbida y/o
reflejada en este proceso. Por eso se debe tener en cuenta las características de los
recipientes, como ser la geometría, el espesor de las paredes y el coeficiente de atenuación
del material. Por otra parte, la transmisión indirecta de energía, disminuye el riesgo de
contaminación, ya que la muestra nunca está en contacto directo con el líquido del baño ni
con piezas metálicas (80).
El otro dispositivo comúnmente utilizado para la extracción es la sonda de ultrasonido. En
estos dispositivos el transductor es acoplado a una sonda de titanio, la cual se coloca
directamente en el seno de la suspensión que contiene la muestra. Generalmente, la sonda
ultrasónica proporciona al medio de extracción intensidades de ultrasonido mucho
mayores que las observadas en baños (1 - 5 Wcm-2 en baños versus 50 – 500 Wcm-2 con
57
sondas). Las sondas ultrasónicas utilizadas en química analítica son operadas típicamente
a 20 kHz y, generalmente, con intensidades entre 50 y 200 Wcm-2. Al ser esas intensidades
de potencia disipadas directamente sobre la suspensión, aumenta la eficiencia para
reducir el tamaño de partícula, se reduce el tiempo de extracción y la eficiencia de la
extracción mejora (84). Sin embargo, la inserción de la sonda directamente sobre la
suspensión, puede aumentar el riesgo de contaminación de la muestra. La Tabla 9
muestra las principales características entre baños y sondas y los valores medios
frecuentemente reportados para equipamiento de uso en laboratorios.
Tabla 9 Características de los procesadores ultrasónicos (baño y sonda) disponibles para laboratorios.
Parámetro Baño Sonda

Intensidad (Wcm-2) 1–5 50 – 200
Intensidad variable Si Si
Aplicación directa sobre la muestra No Si
Costo < US$ 1000 US$ 2000 – 4500
Mezcla de ácidos para extracción HNO3/HCl (< 3 M) HNO3/HCl (< 3 M)

Frecuencia analítica 1 – 6 muestras/ 20 min 1 muestra/ 5 min
Extracción asistida con microondas
Los primeros experimentos que utilizaron radiación de microondas para descomposición

de muestras fueron realizados en 1975, empleando hornos de microondas domésticos
para la descomposición de tejidos vegetales y animales en recipientes abiertos. A
mediados de los 90, el número de aplicaciones de aplicaciones que involucraban el uso de
hornos microondas para la preparación de muestras creció de forma exponencial.
Actualmente existen hornos de microondas analíticos y las descomposiciones y
tratamientos de muestras en dichos equipos son muy utilizados. Los fundamentos teóricos
que rigen la interacción de la radiación de microondas con la muestra y con los reactivos
utilizados para la descomposición son, básicamente, aquellos que, en forma general,
regulan la interacción entre materia y energía (80).
Las microondas son radiaciones electromagnéticas, y como tales, son portadoras de
energía. Cubren la franja de frecuencias del espectro electromagnético que van desde 300
a 300000 MHz. Los hornos de microondas comerciales, emplean microondas en la
frecuencia de 2450 MHz y la potencia generada es normalmente superior a 600 W.
58
Cuando un material no transparente a las microondas absorbe este tipo de radiación,
puede sufrir un aumento considerable en su temperatura debido, principalmente, a la
interacción de la radiación electromagnética con los iones disueltos y con el solvente,
provocando los fenómenos de migración iónica y rotación de dipolos respectivamente.
La ocurrencia de estos dos procesos resulta de un movimiento molecular en el material,
que también contribuye al calentamiento del mismo. Estos procesos ocurren cuando la
radiación de microondas interacciona con la disolución de un ácido (o mezcla de ellos)
utilizada para la descomposición de la muestra en estudio (80).
La energía de las microondas no es suficiente para romper enlaces químicos, pero si para
aumentar la temperatura del medio de modo directo debido a que el material absorbe la
energía correspondiente a la radiación electromagnética, contrariamente a lo que ocurre
por ejemplo en las digestiones en plancha calefactora donde el aumento de la temperatura
se da por conducción. La radiación de microondas es no ionizante, con energía mucho
menor que la necesaria para romper enlaces de las moléculas orgánicas comunes. Esto no
significa que no ocurran otros efectos o interacciones importantes de este tipo de
radiación electromagnética con la materia.
La migración iónica consiste en el movimiento electroforético de los iones disueltos en
solución. El movimiento de los iones es causado por la interacción entre especies iónicas y
el campo eléctrico oscilante de las microondas. Los iones se deslocalizan, produciendo un
flujo de corriente cuyo movimiento experimenta resistencia causada por otras especies
con flujo opuesto a la deslocalización. Como consecuencia de esto ocurren pérdidas del
tipo R.I2 (producción de calor), observándose un aumento en la temperatura del medio. El
movimiento de los iones aumenta a medida que la temperatura aumenta, provocando un
efecto avalancha.
La rotación de dipolos ocurre cuando la radiación de microondas interactúa con agua: los
átomos de oxígeno (más electronegativos) se alinean con el polo positivo del campo
eléctrico mientras que los átomos de hidrógeno (menos electronegativos) se alinean con el
polo negativo.
Al utilizar una frecuencia de 2450 MHz, el alineamiento de las moléculas y su retorno al
estado de desorden ocurre 4,9 x 109 veces por segundo, lo cual resulta en un aumento de
temperatura rápido y eficiente. Dicho aumento depende del tiempo de relajación de las
moléculas y de la temperatura y viscosidad de la sustancia.
Cuando se irradia un determinado material con radiación de microondas, existen tres

posibilidades de interacción con la onda electromagnética:
59
 Reflexión: el material refleja las microondas sin ser afectado por las mismas (por
ejemplo los metales).
 Transparencia: las microondas atraviesan el material sin provocar ningún efecto
en el mismo (por ejemplo el PTFE, material del cual están hechos los recipientes de
descomposición).
 Absorción: el material absorbe total o parcialmente la radiación (por ejemplo el
agua).
El efecto de absorción es estudiado en las descomposiciones asistidas por microondas.
Cuando la energía electromagnética se absorbe y se convierte en energía térmica, se
produce un aumento de temperatura en el medio. Debido a que los materiales difieren en
su capacidad de conversión de energía electromagnética en calor, es importante conocer el
factor de disipación de energía del mismo.
Un horno de microondas analítico consta fundamentalmente de 6 componentes: un

magnetrón, una guía de ondas, un distribuidor de ondas (reflector rotatorio), una cavidad,
un recipiente de descomposición y un rotor.
La radiación producida por el magnetrón es transportada a través de la guía de ondas
hacia la cavidad (horno), donde es dispersada por el distribuidor en direcciones
específicas, que permiten una mayor irradiación en la zona próxima al centro de la
cavidad. Una bandeja rotatoria permite exponer la muestra a una radiación homogénea y
reproducible.
El magnetrón consiste en la combinación de un ánodo, un cátodo y una serie de cavidades
de resonancia, todo organizado en una geometría cilíndrica. Entre el ánodo y el cátodo se
aplica un potencial constante y se produce un campo magnético axial producido por un
imán permanente o un electroimán. La presencia de un fuerte campo magnético provoca
que los electrones sigan trayectorias en espiral hacia afuera. La energía de los electrones
se convierte en energía de radiofrecuencia en las cavidades de resonancia. Las ondas
generadas pasan por la guía de ondas y llegan a la cavidad.
Todos los instrumentos poseen magnetrones que generan microondas con una frecuencia
fija de 2450 MHz. La eficiencia de conversión de energía eléctrica consumida es del 60 a
70% para hornos convencionales (entre 600 y 1400 W).
La eficiencia en la producción de microondas, se ve afectada principalmente por el
sobrecalentamiento del magnetrón, ya que la energía que no es absorbida puede volver
hacia atrás por la guía y provocar sobrecalentamiento del mismo. Para evitar esto, existe
un circulador que desvía las ondas reflejadas hacia una cavidad donde la energía es
disipada sin provocar daños.
60
Los recipientes empleados para la descomposición deben ser transparentes a las
microondas, de forma que la radiación sea absorbida solamente la disolución del medio de
reacción. Los materiales más empleados son PTFE (teflón ®) y PFA (perfluoroalcoxi) entre
otros. Dichos recipientes poseen volúmenes internos que varían de 25 a 120 mL y pueden
estar equipados con sensores de presión y temperatura individuales o colectivos. Hoy en
día existen recipientes de altísima resistencia, que pueden resistir presiones mayores a
150 bar.
Extracción asistida con ozono
El ozono es un gas que se genera de forma natural en la estratosfera por la acción de los
rayos ultravioletas que provienen de la luz del sol, también se genera a nivel de la
superficie de la tierra por el efecto de las descargas eléctricas atmosféricas.
Ya desde mediados del siglo XVIII se conocían las propiedades del ozono, cuando se
confirmó que su molécula se encontraba formada por tres átomos de oxígeno, los cuales
convierten a este gas en el oxidante más poderoso que existe en el planeta, después del
flúor. Esta característica es de gran utilidad para aplicaciones de desinfección de aguas, ya
que permite destruir un amplio espectro de microorganismos patógenos, además de
reducir el olor y color del agua contaminada mediante la oxidación de la materia orgánica
presente. La principal aplicación del gas ozono es la desinfección del agua, sin embargo,
sus excelentes propiedades oxidantes han permitido incursionar en otros campos tales
como: la medicina, avicultura, conservación de alimentos, fabricación de dispositivos
semiconductores, entre otros.
Los procesos de oxidación que involucran la generación in situ de especies químicas
oxidantes han sido reportados como métodos eficientes para la degradación de materia
orgánica, a temperatura ambiente en ciertas matrices. Estos procesos, comúnmente
llamados “procesos avanzados de oxidación” (AOPs), generalmente utilizan la ozonización
combinada con radiación UV (85) (86). Varios autores han reportado la utilización de gas
ozono (combinado con el uso de ultrasonido y/o radiación UV) en la preparación de
muestras de matrices con alto contenido de materia orgánica para la determinación de
metales y semimetales (87) (88) (89).
Para la generación de ozono, primero se debe disociar una molécula diatómica de oxígeno.
De esta forma, el radical oxígeno generado puede reaccionar con otra molécula diatómica
de oxígeno para formar la molécula triatómica de ozono. Sin embargo, para romper un
enlace O-O se requiere de una gran cantidad de energía. El método de descarga corona
puede ser utilizado con este fin, para inicializar la formación del radical oxígeno y generar
así el ozono.
61
En las fuentes de descarga corona hay dos electrodos, uno de los cuales es de alta tensión y
el otro de baja tensión, los cuales se encuentran separados por un medio dieléctrico
cerámico y un estrecho espacio de descarga. Cuando los electrones alcanzan la energía
cinética suficiente (6 – 7 eV) para disociar la molécula de oxígeno, ocurre una cierta
fracción de estas colisiones y una molécula de ozono puede ser formada a partir de cada
uno de los átomos de oxígeno.
Figura 19 Esquema de sistema ozonizador que funciona con el método de descarga corona (Figura adaptada
de Guzel-Seydim et al. 2004) (90)
La eficiencia es muy baja respecto a la generación de ozono. El ozono generado es

arrastrado por la corriente de oxígeno, por lo cual se suele hablar de una corriente de
oxígeno enriquecida en ozono.
1.5.2 Métodos instrumentales de análisis

1.5.1.1 Espectrometría de Absorción Atómica
Dentro de los métodos espectrométricos de análisis para identificar y cuantificar

elementos presentes en distintas matrices, se encuentra la espectrometría óptica atómica.
En la espectrometría óptica, los elementos presentes en una muestra se convierten en
átomos o iones elementales en estado gaseoso por medio de un proceso denominado
atomización. De esta manera se mide la absorción ultravioleta/visible, la emisión o la
fluorescencia de las especies atómicas en el vapor (68).
Cuando la radiación atraviesa una capa de un sólido, líquido o gas, es posible eliminar en
forma selectiva ciertas frecuencias mediante absorción, un proceso en el cual la energía
electromagnética se transfiere a los átomos, iones o moléculas que forman la muestra. La
absorción impulsa a estas partículas desde su estado normal a temperatura ambiente, o
62
estado fundamental, a uno o más estados excitados de energía superior. De acuerdo con la
teoría cuántica, los átomos, moléculas e iones tienen sólo una cantidad limitada de niveles
energéticos discretos. Para que haya absorción de radiación, la energía del fotón excitador
debe corresponder exactamente con la diferencia de energía entre el estado fundamental y
uno de los estados excitados de la especie absorbente. Como estas diferencias de energía
son únicas para cada especie, el estudio de las frecuencias de radiación absorbida
proporciona un medio para caracterizar los constituyentes de una muestra de materia.
En particular, el paso de radiación ultravioleta/visible a través de un medio que consta de
partículas monoatómicas, origina la absorción de sólo unas frecuencias muy bien
determinadas. La sencillez relativa de dichos espectros se debe a la pequeña cantidad de
posibles estados de energía de las partículas absorbentes (68).
Espectrometría de Absorción Atómica de Llama
Un método muy utilizado para lograra la atomización de la muestra incluye la aplicación

de una llama. Las llamas son un medio para convertir analitos en átomos libres. Dichos
átomos libres son promovidos a estados electrónicos superiores de excitación, ya sea por
absorción de energía térmica adicional desde la misma llama, o bien por absorción de
energía radiante que proviene de una fuente externa de radiación electromagnética.
En la técnica de espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS), la llama que
contiene los átomos libres también funciona como reservorio de átomos libres en estado
fundamental, cumpliendo un papel análogo al que cumplen las cubetas en espectrometría
de absorción molecular. Los átomos libres absorben la radiación enfocada en la llama
desde una fuente externa a la misma, generalmente una lámpara de cátodo hueco o de
descarga sin electrodos. La radiación incidente absorbida por los átomos libres al ir de
desde el estado fundamental al excitado, da lugar a la señal analítica (68).
Para muestras líquidas o disoluciones de las mismas, se utiliza un sistema de introducción
de muestra que consta de tres componentes:
 Nebulizador: Dispersa el líquido en gotas muy pequeñas, formando un aerosol
líquido-gas.
 Modificador del aerosol: Descarta las gotas más grandes del mismo para permitir
que solo pasen las que son menores a cierto tamaño.
 Llama: Convierte los analitos en átomos libres.
En general los atomizadores son de dos tipos, continuos y discretos. En los primeros, la
muestra se introduce en el atomizador a una velocidad constante. La señal espectrales, por
tanto, constante en el tiempo. Con los atomizadores discretos en cambio, se introduce una
63
cantidad de muestra discreta. La señal espectral en este caso no es continua, sino
transitoria, alcanzando un valor máximo y luego disminuyendo a cero cuando el vapor
atómico abandona la región de observación.
Los atomizadores continuos más comunes son los de llama. La disolución de la muestra se
convierte en una niebla de pequeñas gotas finamente divididas, proceso que se denomina
nebulización. Esto se realiza frecuentemente en forma neumática. A continuación, el flujo
de gas transporta la muestra a una región calentada donde tiene lugar la atomización. La
gran variedad de procesos complejos que tienen lugar, hace que la etapa de atomización
sea la etapa más crítica en la espectrometría de llama, ya la que limita la precisión de los
métodos.
Figura 20 Procesos que ocurren durante la atomización (Figura adaptada de Skoog, 2008) (68)
Como se ilustra en la Figura 21, las regiones importantes de una llama incluyen la zona de
combustión primaria, la región interzona y la zona de combustión secundaria. La
apariencia y tamaño relativo de estas regiones varía en forma considerable con la relación
entre combustible y oxidante, así como con la naturaleza de cada uno de ellos. El equilibrio
64
térmico no se alcanza por lo general en la zona de combustión primaria y, por tanto, rara
vez se usa en la espectrometría de llama.
Debido a que en la región interzona predominan átomos libres, es la parte de la llama que
más se usa para la espectroscopía. En la zona de reacción secundaria los productos de
núcleo interno se convierten en óxidos moleculares estables que son dispersados después
hacia los alrededores.
Figura 21 Regiones de una llama (Figura adaptada de Skoog, 2008) (68)
La Figura 21, muestra el diagrama de un quemador de flujo laminar comercial típico que
utiliza un nebulizador de tubo concéntrico. El aerosol, formado por el flujo de oxidante, se
mezcla con combustible y pasa por una serie de deflectores que eliminan todo excepto las
gotas de solución más finas. Los deflectores ocasionan que la mayor parte de la muestra se
reúna en el fondo de la cámara de mezcla donde se drena hacia un recipiente de desechos.
El aerosol, el oxidante y el combustible arden entonces en un quemador ranurado que
proporciona una llama de 5 a 10 cm de alto. Estos quemadores producen una llama
relativamente estática y una longitud de trayecto larga para llevar al máximo la absorción.
Estas propiedades tienden a incrementar la sensibilidad y reproductibilidad en la
espectrometría de absorción atómica. La cámara de mezcla en este tipo de quemador
contiene una mezcla potencialmente explosiva que puede producir un retroceso de la
llama si el flujo es demasiado bajo. Está equipado con respiradores de alivio de presión
por esta causa.
65
Figura 22 Quemador de flujo laminar (Figura adaptada de Skoog, 2008) (68)
Espectrometría de Absorción Atómica con atomización Electrotérmica
Otro método frecuentemente utilizado para lograra la atomización de la muestra incluye el

uso de energía electrotérmica en horno de grafito (absorción atómica electrotérmica,
ETAAS).
La técnica de ETAAS permite bajar los límites de detección al rango de partes por billón
con una instrumentación relativamente sencilla.
El principio del método se basa en la absorción de la luz por parte de un elemento en
estado atómico. La longitud de onda a la cual la luz es absorbida es específica de cada
elemento. Se mide la atenuación de la intensidad de la luz como resultado de la absorción,
siendo la cantidad de radiación absorbida proporcional a la cantidad de átomos del
elemento presente.
El método involucra fundamentalmente dos procesos: la atomización de la muestra y la
absorción de radiación proveniente de una fuente por los átomos libres. El tratamiento de
la muestra hasta la atomización comprende las siguientes etapas:
 Secado: Una vez que la muestra ha sido inyectada en el tubo de grafito, se calienta
a una temperatura algo inferior al punto de ebullición del solvente (usualmente
entre 80 y 180 ºC). El objetivo de esta etapa es la evaporación del solvente y de los
componentes volátiles de la matriz.
66
 Pirolisis: El próximo paso es la pirolisis por incremento de la temperatura, para
remover la mayor cantidad del material (materia orgánica) de la muestra como
sea posible, sin pérdida de analito. La temperatura de pirolisis varía típicamente
en el rango de 350 a 1600 ºC. Durante esta etapa, el material sólido es
descompuesto, mientras que los materiales refractarios como por ejemplo los
óxidos, permanecen inalterados.
 Atomización: En esta etapa, el horno es calentado rápidamente a altas
temperaturas (1800 a 2800 ºC) para vaporizar los residuos de la etapa de
pirolisis. Este proceso lleva a la creación de átomos libres en el camino óptico. Se
mide la absorbancia durante esta etapa. La temperatura de atomización depende
de la volatilidad del elemento. Cuanto mejor sea la separación de los elementos
concomitantes del analito, mejor será la atomización y la determinación estará
más libre de interferencias.
 Limpieza: Se agrega una cuarta etapa para limpieza del horno a una temperatura
algo superior a la temperatura de atomización.
En estos sistemas, la atomización tiene lugar en un tubo cilíndrico de grafito abierto en
ambos extremos y que tiene un orificio central para la introducción de la muestra
mediante un inyector automático. Este tubo intercambiable se ajusta perfectamente a un
par de contactos eléctricos que se ubican en los dos extremos del mismo. Estos contactos
se mantienen dentro de un módulo refrigerado por agua. Dos corrientes de gas inerte
circulan por este módulo: una corriente externa que evita la entrada de aire exterior y
permite que dentro del tubo se alcance la atomización de la muestra y una corriente
interna que fluye por entre los dos extremos del tubo y sale por el orificio central del
compartimiento de muestra. Esta corriente no solo elimina el aire sino que sirve también
para desalojar los vapores generados a partir de la matriz de la muestra durante las dos
primeras etapas de calentamiento.
Los tubos de grafito pueden adquirir dos posiciones distintas dentro del instrumento
según la forma en que fue diseñado: en posición longitudinal o transversal respecto al haz
de luz proveniente de la lámpara.
67
Figura 23 Esquema de un instrumento de absorción atómica electrotérmico con corrección de fondo con
efecto Zeeman (Figura adaptada de Skoog, 2008) (68)
Los tubos transversales incluyen dispositivos de cada lado, los cuales están insertos en los
contactos eléctricos. Cuando se aplica la potencia eléctrica, el tubo se calienta alrededor de
su circunferencia (transversalmente). De esta forma, el tubo reduce los problemas de
condensación que ocurren en los sistemas longitudinales. Una ventaja adicional, es que
permiten la corrección por Zeeman y proveen una mejora significativa en el rendimiento
de la luz. El efecto Zeeman es el cambio del espectro atómico cuando un átomo es
modificado por acción de un campo magnético: la señal de absorción única se desdobla en
dos o más componentes simétricamente dispuestos en torno a la posición normal de
absorción. Por otro lado, el espectro de absorción de fondo no es usualmente afectado por
campos magnéticos.
Espectrometría de Absorción Atómica con Generación de Hidruros
La técnica de absorción atómica con generación de hidruros (HGAAS) permite cuantificar

en el orden de trazas o ultratrazas elementos como As, Bi, Ge, Hg, Pb, Sb, Se, Sn y Te, que
tienen la propiedad de formar el hidruro correspondiente.
La muestra disuelta en ácido diluido se mezcla con un agente reductor, tal como cloruro de
estaño (SnCl2) o tetrahidroborato de sodio (NaBH4). Esta reacción produce H atómico que
reacciona con el elemento en cuestión para formar hidruros volátiles. El mecanismo de
formación de los hidruros es complicado, y se han propuesto las siguientes reacciones,
donde R se refiere a un radical orgánico o puede ser hidrógeno (91):
68
RAs(O)(OH)3-n + H+ + BH4 - → RAs(OH)3-n + H2O + BH3 (1.2)
RAs(OH)3-n + (3-n)BH4 - + (3-n)H+ → RAsH3-n + (3-n)BH3 + (3-n)H2O (1.3)
BH3 + 3H2O → H3BO3 + 3H2 (1.4)
Los hidruros volátiles como la arsina (AsH3) son arrastrados por un gas portador como
nitrógeno a una celda de cuarzo, que es calentada externamente (eléctricamente o por
medio de una llama) a una temperatura optimizada para producir la atomización del
analito. Cuando los gases pasan a través de este tubo calentado, ocurre una
descomposición térmica, y se liberan los átomos del elemento (92):
2AsH3 → 2Asº + 3H2 (1.5)
Al pasar la luz emitida por la lámpara a través del conjunto de átomos, la absorción crece a
medida que estos se producen, llega a un máximo y cae al consumirse el analito y agotarse
los átomos de la celda de absorción. Se puede registrar el máximo de absorción, que
corresponde a la altura de pico, o el área bajo la curva, para relacionarlas con la
concentración del analito (93).
Previamente a la generación de la arsina, la muestra, en caso de contener materia
orgánica, debe ser sometida a un proceso de digestión para destruir los compuestos
orgánicos del arsénico y oxidarlo a As(V). El As(V) presente en el mineralizado es luego
reducido a As(III) por reacción con ioduro de potasio o cloruro de estaño, el que
posteriormente es convertido a arsina con borohidruro de sodio.
El sistema de generación de hidruros está diseñado de forma que optimiza la eficiencia de
salida del analito de la disolución. El reactor que contiene la disolución a medir es de base
cónica donde converge el agente reductor (tretrahidroborato de sodio) y el gas inerte
portador (nitrógeno o argón) de forma que a la vez que se genera el hidruro se desprende
de la solución.
1.6 Validación de Métodos Analíticos
Parámetros de validación de métodos analíticos
La validación de un método analítico se debe realizar para demostrar que éste es apto para
el propósito analítico para el cual se va a utilizar, es decir, la validación asegura que los
resultados analíticos arrojados por el método sean confiables. La validación del método es
una exigencia de los organismos de acreditación nacionales e internacionales y debe ser
apoyada y extendida mediante la verificación del desempeño de dicho método durante los
análisis de rutina. Todos los pasos involucrados en un método deben validarse. A nivel
internacional, organismos tales como la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada
69
(IUPAC), International Standarization Organisation (ISO), Codex Alimentarius y Association
of Official Analytical Chemists (AOAC) han establecido guías para la validación de métodos
analíticos. Las normas ISO definen a la validación como la confirmación mediante examen
y provisión de evidencia objetiva de que las necesidades particulares para un uso
específico previsto se cumplan. En la práctica, la validación de un método se realiza
mediante la evaluación de una serie de características o parámetros de su performance
tales como precisión, exactitud, selectividad/especificidad, linealidad, límite de detección
(LOD) y de cuantificación (LOQ) y robustez (94).
La Unión Europea, por medio de la Dirección General de Sanidad y Protección del

Consumidor (DG SANCO) establece criterios generales de validación de métodos y
procedimientos de control de calidad en residuos de pesticidas en alimentos y piensos, a
través del Documento No. SANCO/12571/2013 (95). Dicho documento incluye normas
científicas ampliamente aceptadas a nivel internacional para el análisis de residuos de
pesticidas en la UE según lo acordado por todos sus Estados miembros y constituye una
guía técnica que establece criterios específicos para la validación de procedimientos de
control de calidad en relación con los métodos de análisis para la determinación de
residuos de pesticidas. Dicho documento, además de establecer criterios para la validación
de una metodología, también ofrece lineamientos acerca de cómo se debe realizar el
transporte, muestreo y procesamiento de la muestra a ser analizada, preparación de
estándares, métodos de extracción, confirmación de resultados, cuantificación y expresión
de resultados (95).
En general los métodos de análisis de residuos de pesticidas en alimentos se basan en los
criterios establecidos por la DG SANCO. Los parámetros a ser evaluados para la validación
de una metodología, se presentan a continuación (94) (95).
 Exactitud: se define como el grado de concordancia entre el resultado experimental y

el valor de referencia aceptado (valor real).
 Precisión: el grado de concordancia entre los resultados de pruebas independientes
obtenidos en condiciones establecidas.
Repetitividad: se define como la precisión (desviación estándar) de medición de un
analito (por lo general obtenido de la recuperación o análisis de materiales de
referencia), obtenidos utilizando el mismo método, en la misma muestra en un solo
laboratorio en un corto período de tiempo durante el cual no existen diferencias en los
métodos, analistas, materiales y/ó equipos involucrados.
Reproducibilidad: se define como la precisión (desviación estándar) de medición de un
analito (por lo general obtenido de la recuperación o análisis de materiales de
70
referencia), obtenidos utilizando el mismo método, en diferentes laboratorios, con
diferentes analistas, ó durante un período de tiempo en el cual existan variaciones en
los materiales y equipos. En el caso de que se evalúe en un mismo laboratorio se
denomina reproducibilidad intra-laboratorio y se representa (WR).
Precisión intermedia: es la precisión en condiciones donde los resultados de un ensayo
se obtienen con el mismo método, en pruebas idénticas, en el mismo laboratorio,
realizado por diferentes analistas utilizando diferentes equipos durante un periodo de
tiempo prolongado.
 Selectividad: La habilidad de la extracción, el sistema de separación y especialmente el
detector de discriminar entre un analito y otro.
 Especificidad: La habilidad del detector de dar señales que identifiquen el analito de
forma efectiva.
 Recuperación: la proporción de un analito remanente en el punto final de su
determinación, luego de su adición, generalmente a una matriz blanco,
inmediatamente antes de su extracción. Generalmente expresado como porcentaje.
Matriz blanco se define como una porción de muestra que se sabe que no contiene
niveles detectables del analito en estudio. Para llevar a cabo ensayos de recuperación
generalmente se fortifica la matriz blanco con los analitos de interés en al menos 2
niveles de concentración, el límite de reporte (o límite de detección, para comprobar la
sensibilidad del método), y a un nivel más alto, tal vez un nivel de acción, por ejemplo,
los LMR.
 Límite de detección: es la concentración mínima del analito que puede ser
determinada cuantitativamente con una precisión y veracidad adecuada.
 Límite de cuantificación: se define como la mínima concentración o masa del analito
que puede ser cuantificada con una exactitud y precisión adecuada (media de
recuperación para cada producto representativo en el rango de 70 a 120%, con una
RSD ≤ 20%).
Para la estimación del LOD y del LOQ existen diferentes aproximaciones, una de las
más utilizadas es utilizar la relación señal-ruido (S/N, del inglés signal-noise). De esta
forma se considera que el LOD se corresponde con la concentración del analito que
presenta una relación señal-ruido mayor o igual a 3 y el LOQ se corresponde con la
concentración del analito para la cual se observa una relación señal-ruido mayor o
igual a 10 (96).
 Veracidad: se define como el grado de concordancia entre el valor promedio esperado
y el valor de referencia aceptado (valor real). En el caso de existir materiales de
71
referencia se expresa como el z-score, en ausencia de materiales de referencia se
expresa como el porcentaje de recuperación.
 Linealidad: la habilidad del método de obtener resultados experimentales (en un
determinado rango) proporcionales a la concentración del analito.
 Robustez: es la medida de la capacidad de un procedimiento analítico de
permanecer inalterado por pequeñas y deliberadas variaciones en los parámetros
operacionales del método y que provee la seguridad de obtención de resultados
confiables durante su normal ejecución.
 Efecto Matriz (EM): Es la influencia de uno o más componentes de la muestra
detectados durante la medición de la masa o concentración de un analito. La
respuesta de ciertos analitos en algunos sistemas de detección puede verse
afectada por la presencia de compuestos co-extraídos de la muestra (matriz). A
pesar de que el mecanismo exacto de supresión o aumento de la señal ocasionado
por la matriz no se conoce exactamente se asume que los componentes de la
matriz afectan el proceso de ionización en la interface API (aumentando o
disminuyendo la cantidad de iones de analito formados) (97).
Estos efectos de la matriz derivan de procesos físicos y químicos originados
durante la ionización, generalmente difíciles o imposibles de eliminar. Se observan
como un aumento o disminución de la respuesta del detector, en comparación con
la producida por soluciones de estándar de la sustancia analizada, en disolvente. La
presencia o ausencia de tales efectos puede ser demostrada por comparación de la
respuesta producida por el compuesto analizado en solvente con la respuesta que
se obtiene de la misma cantidad de analito en un extracto de la muestra. El efecto
matriz tiende a ser variable e impredecible, aunque ciertas técnicas y sistemas
(por ejemplo, HPLC-UV o de dilución de isótopos) son intrínsecamente menos
propensos a presentar efecto matriz. Algunas condiciones instrumentales como la
fuente de ionización (APCI vs. ESI), el modo de ionización y el flujo de fase móvil
también influyen en el efecto matriz (98).
Existen algunas aproximaciones para tener en cuenta el efecto matriz. La más
precisa sería la adición de estándares lo cual es sumamente inconveniente dado
que el número de inyecciones por análisis aumentaría demasiado. En general el
uso de estándar interno en análisis multiresiduo no es aconsejado ya que el efecto
matriz depende en gran parte del analito. Un estándar interno ideal sería un
estándar marcado isotópicamente, pero en general no están disponibles y los que
existen tienen un costo elevado (98).
72
La guía SANCO No. SANCO/12571/2013 establece una posible práctica, a efectos
de evitar este efecto matriz, que consiste en cuantificar mediante calibración en
matriz. Esta se basa en la adición de concentraciones conocidas de analito estándar
a extractos de matriz blanco, extraídas usando el mismo método con el cual se
extraen las muestras reales o las recuperaciones. Es importante destacar que este
tipo de calibración compensa el error que puede surgir durante la cuantificación
de un analito pero no elimina el problema, ya que la causa es la variación en la
intensidad de la respuesta observada y esta dependerá del tipo de matriz, de su
concentración y del analito (98) (99).
La DG SANCO establece que durante la validación de un método debe estudiarse el
efecto matriz. En caso que se demuestre que existe efecto matriz entonces la
cuantificación de los analitos deberá realizarse mediante calibración en matriz, de
lo contrario se podrá utilizar una curva de calibración en solvente. Como se
mencionó anteriormente el EM puede variar dependiendo de la matriz; esto
ocasiona ciertos problemas para los laboratorios que hacen análisis de rutina de
diferentes matrices, ya que deberían realizar una curva en matriz para cada una de
las matrices que evalúan, lo cual implica mucho tiempo de análisis. Para evitar esto
la DG SANCO establece grupos de matrices representativas que pueden ser
utilizadas para calibrar un rango más amplio de muestras.
En la práctica el efecto matriz se evalúa mediante la comparación de la pendiente
de la curva de calibración de un analito en solvente y en matriz. Se calcula según la
siguiente ecuación:
EM (%) = [(pendiente en matriz/pendiente en solvente)-1] x 100 (1.6)
Si el valor de % EM es igual a 100, no existe efecto matriz, un valor mayor o menor

a 100 indica que existe efecto matriz, ya sea un aumento de la señal (EM mayor que
100), o una supresión de la señal (EM menor que 100). Dependiendo del valor
resultante algunos autores clasifican el efecto matriz en diferentes categorías, que
son las que se utilizaron en este trabajo de tesis. Un porcentaje entre -20% y 20%
se considera como que no existe EM, ya que esta variación se encuentra en un valor
cercano a la repetitividad aceptada por el método. Un EM medio se observa cuando
los valores se encuentran entre - 50% y -20% ó 20% y 50%, mientras que si los
valores son menores a -50% ó mayores que +50% el EM es pronunciado (100).
73
1.7 Justificación
1.7.1 Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa
La agricultura ha se ha beneficiado con la utilización de pesticidas, pero un uso

inapropiado de los mismos puede resultar en niveles inaceptablemente altos sobre los
cultivos y llegar a los consumidores causando daños a la salud. Aunque los pesticidas sean
aplicados de acuerdo a las BPA, pueden permanecer residuos (101). Es por eso que
muchos países han establecido directivas legales y programas de monitoreo para controlar
el uso de pesticidas en la agricultura, y de esta forma establecer si los residuos cumplen
con los LMRs (59).
Dado que la alcachofa es consumida, debido a sus reconocidas propiedades nutricionales y
farmacológicas, existe la necesidad de desarrollar metodologías analíticas rápidas
mediante las cuales se pueda determinar de forma precisa y veraz los niveles de posibles
contaminantes presentes en estos cultivos, especialmente los residuos de pesticidas, de
forma de poder realizar una evaluación desde el punto de vista de su inocuidad
alimentaria. Por éste motivo, la Unión Europea ha establecido LMRs para un gran número
de pesticidas sobre estos vegetales (102).
Reportes sobre métodos multiresiduo para la determinación de residuos de pesticidas en
alcachofa son escasos, especialmente para la determinación mediante LC-MS/MS. Hasta el
momento solo se encontró un trabajo donde se reporta la determinación de nueve
pesticidas mediante GC-ECD y confirmación mediante GC-MS (103).
Respecto al desarrollo de nuevas metodologías analíticas, los tratamientos de muestra
efectivos son de vital importancia cuando se analizan matrices complejas, de forma de
evitar interferenciass y mejorar la sensibilidad de los métodos, especialmente cuando se
trabaja con cromatografía líquida.
Para el análisis de residuos de pesticidas en alimentos, la necesidad se encuentra dirigida
hacia metodologías analíticas rápidas, veraces y sensibles, con tratamientos de muestras
dinámicos. Las técnicas modernas están basadas en la miniaturización, rapidez y bajo
costo de los tratamientos de muestra seleccionados. Gran protagonismo han tomado los
métodos multiresiduo versátiles como QuEChERS (y sus modificaciones) y MSPD que son
adecuados para el análisis de residuos de pesticidas a gran escala en una variedad de
matrices. Generalmente los pesticidas evaluados en este tipo de análisis poseen orígenes
químicos diferentes y por lo tanto propiedades fisicoquímicas diferentes, lo cual dificulta
la selección del método de tratamiento de muestra. En este trabajo se describe un método
simple, rápido y de bajo costo, basado en una modificación del método QuEChERS, para el
74
análisis de 98 residuos de pesticidas, con el fin de proporcionar una herramienta útil para
la evaluación de la seguridad alimentaria de los cultivos de alcachofa.
1.7.2 Determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa
El cuerpo humano requiere del aporte de metales a nivel de trazas para su correcto
desarrollo y funcionamiento, muchos de los cuales son ingeridos a través de la dieta. Esto
hace que la determinación de estos elementos en los alimentos, sea de gran interés. Las
plantas pueden ser una fuente dietaria de minerales y elementos traza esenciales para la
vida, pero también pueden proporcionar sustancias indeseables y potencialmente tóxicas
para los organismos vivos, debido a la exposición a ciertos factores ambientales. Es de
esperar que el origen geográfico, el medio de cultivo, el aporte de nutrientes, los insumos
agropecuarios utilizados, el tiempo de cosecha y el tipo de suelo representen las
principales vías de entrada de contaminantes inorgánicos en las plantas, concentrándose
especialmente en las hojas.
En la región del MERCOSUR (Mercado Común del Sur) existe una regulación técnica sobre
límites máximos de contaminantes inorgánicos en alimentos. Esta regulación debe ser
cumplida por los países miembros (Argentina, Brasil, Paraguay, Uruguay y Venezuela). La
misma establece los criterios para la comercialización de alimentos entre países miembros
y para las importaciones desde otros países. En particular, se establecen los límites
máximos para As, Cd, Hg, Pb y Sn en distintas matrices de origen vegetal. En el caso de los
vegetales comestibles, los límites máximos para As y Pb están establecidos en 0,3 mg kg-1 y
para Cd en 0,2 mg kg-1. Para aquellos vegetales destinados a infusión, los límites máximos
para As y Pb están establecidos en 0,6 mg kg-1 y para Cd en 0,4 mg kg-1 (104).
Los métodos oficiales de análisis de la AOAC (Asociación de Químicos Analíticos Oficiales)

que aún son utilizados, requieren del uso de ácidos concentrados y altas temperaturas de
trabajo para lograr la digestión de las distintas matrices, lo cual no está de acuerdo con los
principios de la Química Verde. La preparación de las muestras es una etapa crítica en el
proceso analítico y es la que mayor tiempo consume a lo largo de todo el procedimiento
para el análisis de trazas.
Para la selección y desarrollo de metodologías analíticas apropiadas se debe considerar la

veracidad y la precisión de los resultados obtenidos, de la disponibilidad de insumos y
equipamiento, de la simplicidad de los procedimientos y de la rapidez de las
determinaciones. Para lograr este objetivo, se requiere investigar diferentes alternativas
para la preparación de las muestras que permitan la extracción cuantitativa de los analitos
75
de la matriz. La nueva tendencia en Química Analítica es evitar el uso de tratamientos
drásticos y sustituirlos por procedimientos de extracción bajo condiciones suaves.
El objetivo de este estudio fue la evaluación de la inocuidad alimentaria de los cultivos de

alcachofa desde el punto de vista del contenido total de As, Cd y Pb, utilizando
metodologías analíticas novedosas, simples y rápidas, y al mismo tiempo evaluar algunas
propiedades nutracéuticas relacionadas con el contenido de elementos esenciales para la
vida como Cu, Fe, Ni y Zn. Para este propósito, se optimizaron y validaron tres
metodologías analíticas de preparación de las muestras: dos de ellas asistidas mediante
ondas de ultrasonido (utilizando sonda y baño) y la otra mediante ozonización.
1.7.3 Determinación del contenido fenólico y estudio de actividad

antioxidante en alcachofa
Existe un creciente interés en la alcachofa debido a sus propiedades farmacológicas, tales

como la inhibición de la biosíntesis del colesterol en los hepatocitos y el efecto
hepatoprotectivo (105). La capacidad antioxidante de la alcachofa ha sido asociada con su
alto contenido de compuestos fenólicos (106) (107) (13). Los compuestos bioactivos
mayoritarios presentes en las hojas de alcachofa son el ácido clorogénico y los ácidos 1,3-,
3,4- y 4,5-di-O-cafeoilquínico, determinados por técnicas concluyentes (RMN) (107) (108).
La cinarina (ácido 1,3-di-O-cafeoilquínico) puede ser considerado como uno de los
compuestos con mayor capacidad para inhibir la biosíntesis de colesterol y la oxidación de
la LDL (109) (13) (110), mientras que efectos anti-obesidad por parte del ácido
clorogénico han sido reportados en ratones (16). A raíz de estos efectos, el efecto
adelgazante de la alcachofa ha sido promovido, resultando en una gran popularidad de sus
productos alrededor del mundo.
La capacidad secuestrante de las infusiones de hojas de alcachofa contra algunas especies

reactivas de oxígeno (ROS), como el radical superóxido (O2•−), el radical hidroxilo (HO•), el
ácido hipocloroso (HOCl) y los radicales peroxilo (ROO•) ya ha sido reportada en la
literatura (111). Sin embargo, a pesar del interés fitofarmacéutico respecto a los efectos
antioxidantes de la alcachofa, no se han reportado estudios con otros tipos de extractos
además de las infusiones. Más aún, la potencial capacidad secuestrante de las especies
reactivas de nitrógeno (RNS) no había sido reportada en la literatura hasta este momento.
Por lo tanto, el objetivo de éste estudio, fue la obtención de tres extractos diferentes a
partir de hojas de alcachofa (extractos de infusion, decocción e hidroalcohólico) utilizando
diferentes solventes comúnmente aceptados para el consumo humano (agua y mezcla
etanol/agua) y la determinación de las capacidades secuestrantes de cada uno de ellos
76
contra las principales especies ROS y RNS más importantes a nivel fisiológico. Se realizó la
caracterización de compuestos fenólicos en cada extracto mediante HPLC-DAD-MS/MS y
se compararon los resultados obtenidos con los resultados obtenidos de capacidad
antioxidante.
1.7.4 Estudio de bioaccesibilidad de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos

de alcachofa
El consumo normal de vegetales por las personas puede resultar en la exposición a

elementos metálicos esenciales, requeridos para el correcto funcionamiento de la
actividad metabólica, pero también a elementos no esenciales y potencialmente tóxicos
para el organismo. Pero sea cual sea la situación, es importante lograr establecer la
cantidad de dichos elementos que se encuentra potencialmente disponible para ser
absorbida en el estómago o los intestinos.
La forma química y la naturaleza de estas especies metálicas pueden determinar que las
mismas sean beneficiosas para el organismo o tóxicas. Sin embargo, el efecto sobre los
humanos no puede ser directamente relacionado con la cantidad consumida o la cantidad
absorbida por el torrente sanguíneo. Por este motivo, es que se deben realizar monitoreos
de cuál es la fracción de estos elementos que realmente ingresa al organismo, ya sea si se
trata de elementos beneficiosos o perjudiciales para la salud, lo cual se puede evaluar
mediante estudios de bioaccesibilidad (112) (113).
La bioaccesibilidad ha sido definida como la fracción de un compuesto que es liberada de
la matriz en la cuál se encuentra hacia el tracto gastrointestinal y que se vuelve disponible
para ser absorbida por el intestino, por ejemplo, pasando al torrente sanguíneo.
Varios enfoques in vitro han sido desarrollados para tratar de imitar el proceso de
digestión humano. Mediante la extracción in vitro se evalúa la bioaccesibilidad imitando
típicamente dos procesos que ocurren en dos áreas distintas, pero vinculadas, del sistema
digestivo humano: el estómago y el intestino delgado (113).
En el estómago, el ácido clorhídrico (pH 1 - 5) permite la disolución de óxidos minerales
lábiles, sulfuros y carbonatos que liberan a las especies metálicas. La presencia de pepsina,
una enzima proteasa, rompe los enlaces de las proteínas y por lo tanto ayuda a la
disolución de la muestra. Las muestras pueden ser retenidas en el estómago entre 8
minutos hasta 3 horas (112).
El intestino está formado por tres componentes: duodeno, yeyuno e íleon. Las muestras
son allí sometidas a un tratamiento adicional por acción de los jugos intestinales, formados
por una serie de enzimas (tripsina, pancreatina y amilasa), sales biliares y bicarbonato. El
efecto de este proceso lleva a la ruptura de polisacáridos, proteínas y grasas,
77
contribuyendo a la absorción. Las muestras pueden ser retenidas en el duodeno entre 30 -
45 minutos (pH 4 – 5,5), en el yeyuno entre 1,5 – 2 horas (pH 5,5 – 7,0) y en el íleon entre
5 – 7 horas (pH 7,0–7,5) (112).
El proceso de absorción ocurre mayoritariamente en el intestino delgado donde se lleva a
cabo la digestión final. Como resultado de este proceso, es importante utilizar
procedimientos in vitro que simulen de forma fiel lo que ocurre. En general, los
procedimientos habituales consisten en una primera extracción de los elementos de
interés presentes en la muestra a pH entre 1 – 4 utilizando ácido clorhídrico y pepsina por
aproximadamente 2 horas y una segunda extracción en presencia de jugo intestinal por
aproximadamente 2 horas más. Ambas extracciones se realizan a una temperatura
constante de 37 °C (112).
1.8 Objetivos de la tesis

1.8.1 Objetivo general
El objetivo de este trabajo de tesis fue el desarrollo de metodologías analíticas para la

determinación de metabolitos con valor nutracéutico (compuestos polifenólicos y metales
esenciales a nivel de trazas) presentes en hojas y frutos de alcachofa, así como la
determinación de residuos de pesticidas y contaminantes inorgánicos para el
aseguramiento de la inocuidad y calidad de esta hortaliza tanto para su consumo
alimentario, así como para su utilización como materia prima farmacéutica.
1.8.2 Objetivos específicos
 Desarrollo y validación de una metodología multiresiduo para la determinación de

pesticidas en hojas y frutos de alcachofa mediante GC-MS y LC-MS/MS.
 Desarrollo y validación de diferentes metodologías de extracción y posterior
determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en hojas y frutos de alcachofa.
 Determinación del contenido de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en infusiones de hojas y
frutos de alcachofa y comparación con los valores en base seca.
 Estudio de actividad antioxidante y determinación del contenido fenólico en distintos
extractos de hojas de alcachofa.
 Estudio de biodisponibilidad in vitro de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos de
alcachofa.
78
1.9 Actividades desarrolladas
Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa:
En la búsqueda de la metodología de extracción más eficaz para la determinación de

residuos de pesticidas en hojas y frutos de alcachofa, se llevó a cabo la comparación de
tres metodologías multiresiduo diferentes, evaluando en cada caso la precisión y la
veracidad obtenidas, mediante GC-MS. La metodología seleccionada fue posteriormente
optimizada y validada siguiendo los parámetros estipulados por DG-SANCO para un mayor
número de pesticidas, mediante GC-MS y LC-MS/MS. Se llevó a cabo la aplicación de la
metodología validada a la determinación de residuos de pesticidas en muestras de
alcachofa comerciales.
Determinación del contenido de contaminantes inorgánicos (As, Cd, Pb) y metales

esenciales (Cu, Fe, Ni, Zn) en alcachofa:
Optimización y puesta a punto de la preparación de la muestra para la determinación de

As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn mediante espectrometría de absorción atómica con atomización
electrotérmica (ETAAS) y espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS).
Para el tratamiento de la muestra se planteó la utilización de ozono como alternativa
novedosa para extraer los analitos de la matriz. Así mismo, se utilizó la técnica de
extracción asistida con ultrasonido utilizando una sonda y un baño. Las condiciones
operativas se optimizaron mediante experimentos multivariados. Se realizó la validación
correspondiente utilizando un material de referencia certificado de hojas de espinaca y
comparando con el método de referencia de digestión total asistida con microondas.
Determinación del contenido de contaminantes inorgánicos (As, Cd, Pb) y metales

esenciales (Cu, Fe, Ni, Zn) en infusiones de alcachofa:
Determinación del contenido de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en infusiones de hojas y frutos
de alcachofa mediante espectrometría de absorción atómica de llama (Cu, Fe, Zn) y con
atomización electrotérmica (As, Cd, Ni, Pb).
Determinación del contenido fenólico y ensayos de actividad antioxidante sobre

extractos de hojas de alcachofa:
Trabajo realizado en colaboración con la Facultad de Farmacia de la Universidad de Porto

(Portugal). Allí se realizaron ensayos de actividad antioxidante de distintos extractos de
79
hojas de alcachofa, basandose en el uso de sondas fluorescentes o quimioluminiscentes,
que disminuyen su señal luminosa frente a especies reactivas de oxígeno (ROS) o
nitrógeno (RNS). Lo resultados se compararon con el perfil de compuestos fenólicos
obtenido mediante LC-DAD-ESI-MS/MS. Los ensayos de actividad antioxidante se
realizaron en Portugal y se reprodujeron algunos ensayos en Uruguay posteriormente. La
caracterización se hizo en ambos países en colaboración.
Estudio de bioaccesibilidad de contaminantes inorgánicos (As, Cd, Pb) y metales

esenciales (Cu, Fe, Ni, Zn) en frutos de alcachofa:
Se llevó a cabo la determinación del porcentaje de bioaccesibilidad de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb
y Zn luego de una digestión gastrointestinal simulada in vitro del fruto de alcachofa, y se
comparó con los valores de ingesta diaria recomendada en el caso de los minerales
esenciales como una aproximación para evaluar la biodisponibilidad de los elementos.
80
CAPÍTULO 2
PARTE EXPERIMENTAL
81
2.1 Determinación de residuos de pesticidas en alcachofa
2.1.1 Reactivos
Acetonitrilo (MeCN) y acetato de etilo (EtOAc) calidad HPLC fueron comprados a Pharmco
(Brookfield, CT, USA). Sulfato de magnesio (MgSO4), cloruro de sodio (NaCl), citrato
trisódico di-hidratado (C6H5Na3O7.2H2O), citrato disódico sesqui-hidratado
(C6H6Na2O7.1.5H2O) y sulfato de sodio (Na2SO4) fueron obtenidos de J.T. Mallinckrodt
Baker, Inc. (Phillipsburg, NJ, USA). Cloruro de calcio (CaCl2), PSA and GCB fueron
proporcionados por SUPELCO (Bellefonte, PA, USA).
Excepto por el MeCN y el EtOAc calidad HPLC, todos los reactivos utilizados en los análisis
fueron de calidad analítica.
Agua ultrapura de resistividad 18,2 MΩcm (ASTM Tipo I) fue obtenida mediante un
purificador Millipore (São Paulo, Brazil) Simplicity 185.
Los estándares de pesticidas fueron obtenidos de Dr Ehrenstorfer (Augsburg, Germany) y

guardados a -18 °C. Las soluciones stock individuales de pesticidas (1000–2000 mg L-1)
fueron preparadas en MeCN y EtOAc y guardadas en viales de vidrio color ámbar con tapa
rosca y en ausencia de luz a -18 °C. Los mix de soluciones utilizados para las calibraciones
y las fortificaciones fueron preparados a partir de las soluciones stock individuales
mediante diluciones apropiadas. La soluciones mix estándard de trabajo para las
fortificaciones fueron de 10 mg L-1 en MeCN. Estas soluciones fueron luego diluidas para
preparar las diferentes soluciones estándar de calibración: 1,0 - 5,0 - 10,0 - 50,0 - 100,0 y
200,0 µg L-1 en MeCN para análisis mediante LC-MS/MS y 10,0 - 30,0 - 80,0 - 150,0 - 400,0
y 600,0 µg L-1 para análisis mediante GC-MS.
2.1.2 Instrumentos
 Balanza analítica (KERN ABJ, España).

 Vórtex (BioCote Stuart®, Reino Unido).
 Centrífuga (Eppendorf Centrifuge 5702, Alemania).
 Evaporador rotatorio (Büchi RE 111, Suiza).
 Evaporador (Biotage TurboVap® LV, Suecia).
 Cromatógrafo de gases equipado con detector de masas (GC-MS-QP2010 Ultra).
 Cromatógrafo de líquidos (Agilent 1200 LC acoplado a un sistema 4000 QTRAP LC-
MS/MS de AB SCIEX).
82
2.1.3 Muestras
Las muestras de hojas de alcachofa (2 kg) utilizadas como blanco de matriz durante la
selección del método y la validación, fueron recolectadas en una granja familiar dedicada
al cultivo de este vegetal en Montevideo-Uruguay. Los fragmentos de hojas fueron
identificados como Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus en sus variedades Green
Globe y Purple Globe. El voucher correspondiente al espécimen (MVFQ 4399) fue
depositado en el Herbario de la Cátedra de Botánica de la Facultad de Química,
Universidad de la República, Montevideo-Uruguay. Cuatro muestras de alcachofa (con sus
correspondientes hojas y frutos) provenientes de distintos puntos del país, fueron
compradas en mercados locales de Uruguay. Todas las muestras fueron secadas en horno
con circulación de aire (70 °C), trituradas y guardadas a 20 °C en ausencia de luz.
Figura 24 Muestras utilizadas como blanco de matriz: Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus: “Purple
Globe” (izquierda) y “Green Globe” (derecha). Foto proporcionada por el Prof. Eduardo Alonso Paz (Curador
del Herbario de la Facultad de Química).
2.1.4 Selección de los pesticidas
Se incluyeron los pesticidas más utilizados a nivel mundial en los paquetes tecnológicos
destinados al cultivo de alcachofa. En total se eligieron 98 compuestos, 65 para ser
analizados mediante LC-MS/MS y 35 para ser analizados mediante GC-MS, pertenecientes
a diferentes familias químicas, tales como, estrobilurinas, hidantoínas, organofosforados,
carbamatos, triazoles y piretroides. Algunos de estos pesticidas se utilizan normalmente
en Uruguay para los cultivos de alcachofa, como es el caso del dimetoato. Para la selección
de dichos compuestos se siguieron dos criterios: que tuvieran un LMR fijado por la Unión
Europea para alcachofa y que pertenecieran a los paquetes más usados en estos cultivos.
83
2.1.5 Fortificación de las muestras
Para los estudios de recuperación, porciones representativas de la muestra fueron

fortificadas con volúmenes apropiados de solución mix estándar (proporcionando niveles
de 0,01 – 0,02 – 0,05 – 0,10 mg kg-1 para el análisis mediante LC-MS/MS y 0,01 – 0,05 –
0,10 – 0,20 mg kg-1 para el análisis mediante GC-MS). Las muestras fortificadas se dejaron
reposar a temperatura ambiente durante 1 hora antes de comenzar con los análisis.
2.1.6 Preparación de las muestras

2.1.6.1 Método QuEChERS
Se empleó una modificación del método QuEChERS de preparación de muestras (114).

Luego de la homogenización, una porción de 2,0 g de muestra (hoja o fruto de alcachofa)
fue pesada en tubos de centrífuga cónicos de PP. Luego, se agregaron 4 mL de agua Milli-Q
para hidratar la muestra, seguidos de agitación en vórtex durante 30 s, y posteriormente
un reposo de 30 min. Después de esto, se agregaron 10 mL de MeCN y las muestras fueron
agitadas manualmente durante 5 min. Luego, fueron agregados 4 g de MgSO4, 1 g de NaCl,
1 g de C6H5Na3O7.2H2O y 0,5 g de C6H6Na2O7.1,5H2O y las muestras se agitaron nuevamente
de forma manual durante 5 min. El extracto obtenido fue luego centrifugado (3700 rpm)
durante 5 min. Una toma de 5,0 mL del sobrenadante fue transferida a un tubo de
centrífuga de PP de 15 mL conteniendo 150 mg de CaCl2 y 150 mg de PSA. El extracto fue
agitado en vórtex durante 30 s y centrifugado nuevamente (3700 rpm) durante 5 min más.
Posteriormente, alícuotas de 1,0 y 3,5 mL fueron evaporadas bajo corriente de N2 y
reconstituidas con MeCN para el análisis mediante LC-MS/MS y con AcOEt para el análisis
mediante GC-MS respectivamente. Antes de realizar las inyecciones, los extractos
obtenidos fueron filtrados a través de filtros de PVDF de 0,45 µm (Millex FG, Millipore,
Mildford, MA, USA). Trifenil fosfato (TPP, estándar interno) fue agregado de forma de
obtener una concentración final de 1,0 mg L-1 en todos los extractos para el análisis
mediante GC-MS.
84
Figura 25 Método QuEChERS: Extracción (izquierda) y clean-up (derecha), hoja y fruto respectivamente.
2.1.6.2 Método de extracción con acetato de etilo
Se empleó una modificación del método de extracción con acetato de etilo (114). Se
pesaron 2,0 g de muestra previamente homogeneizada en tubos cónicos de centrífuga de
PP de 50 mL. Luego se agregaron 4 mL de agua y se agitó en vórtex durante 30 s y se dejó
en reposo durante 30 min. Después de esto, se agregaron 10 mL de AcOEt y la mezcla fue
agitada manualmente durante 5 min. Luego, se agregaron 4 g de MgSO4 y 1 g de NaCl y se
agitó manualmente durante 5 min. El extracto obtenido fue luego centrifugado (3700 rpm)
durante 5 min. Una toma de 5,0 mL del sobrenadante fue transferida a tubos de centrífuga
de PP de 15 mL conteniendo 200 mg de MgSO4, 200 mg de GCB y 150 mg de PSA. El
extracto fue agitado en vórtex durante 30 s y centrifugado nuevamente (3700 rpm)
durante 5 min más. Posteriormente, una alícuota fue evaporada bajo corriente de N2 y
reconstituida con AcOEt para el análisis mediante GC-MS. Trifenil fosfato (TPP, estándar
interno) fue agregado de forma de obtener una concentración final de 1,0 mg L-1 en todos
los extractos para el análisis mediante GC-MS.
2.1.6.3 Método MSPD
Se colocó 1,0 g de muestra previamente mezclada y macerada con 4 g de Na2SO4 en

mortero de cerámica, en una columna de vidrio conteniendo una frita de polietileno al
final, llenada (de abajo hacia arriba) con 0,4 g de GCB, 3,6 g de Florisil (como sorbentes en
la etapa de clean-up). La elución fue realizada por gravedad con una mezcla Hex/AcOEt,
conteniendo 60% de AcOEt. Un volumen de 25 mL del eluído fue recolectado en balones
de vidrio y colocados en un evaporador rotatorio (Büchi RE 111, Switzerland) para
evaporar los solventes. Finalmente, el extracto obtenido fue reconstituido con AcOEt para
el análisis mediante GC-MS. Trifenil fosfato (TPP, estándar interno) fue agregado de forma
de obtener una concentración final de 1,0 mg L-1 en todos los extractos para el análisis
mediante GC-MS (115).
85
Figura 26 Tratamiento de muestra mediante el método MSPD.
2.1.7 Determinaciones analíticas
2.1.7.1 Análisis mediante GC-MS: Selección del método multiresiduo
Para las determinaciones analíticas se utilizó un cromatógrafo de gases HP6890 acoplado

a un detector de masas de tipo cuadrupolar HP597, equipado con una columna HP-5 (30m
x 0,25mm x 0,25μm d.i.). El método de ionización utilizado fue impacto electrónico (EI) en
modo positivo y los espectros de masas fueron obtenidos a 70 eV. El sistema detector de
masas fue programado en el modo selected-ion monitoring (SIM) para confirmación. Los
parámetros de trabajo fueron: temperatura del inyector 230 °C; temperatura de la
interface 280 °C; gas carrier He a 1,0 mL/min. Las condiciones del horno fueron:
temperatura inicial de 120 °C (5 min), aumento hasta 190 °C a 10 °C/min (1 min de
espera), aumento hasta 250 °C a 5 °C/min (5 min de espera) y finalmente aumento hasta
300 °C a 5 °C/min (5 min de espera) (45 min total de la corrida). La inyección fue realizada
en modo split, la relación de split fue 12:1 y el volumen de inyección de 1,0 µL. Para la
adquisición y procesamiento de los datos obtenidos, se utilizó el software MSD
ChemStation Data Analysis.
86
Figura 27 Cromatógrafo HP6890 acoplado a detector HP597.
300
250
T (°C)
200
150
100
0 10 20 30 40 50
Tiempo (min)
Figura 28 Programa de temperatura para las determinaciones mediante GC-MS (Selección del método).
Las cuantificaciones se realizaron utilizando las áreas relativas versus TPP utilizado como
patrón interno a una concentración de 1 mg L-1. Los parámetros cromatográficos y de
adquisición para los compuestos seleccionados se listan en la Tabla 10. El método de
detección MS fue optimizado primeramente mediante la inyección en modo full scan de
soluciones individuales de los analitos a 1 mg L-1 para obtener los tiempos de retención de
cada uno de ellos y seleccionar los iones precursores óptimos. Luego se realizó la
inyección en modo full scan de una solución mix conteniendo todos los analitos a 1 mg L-1
para verificar el comportamiento en la mezcla. Se seleccionaron 3 iones, el más abundante
se utilizó para la cuantificación mientras que los otros dos fueron para la confirmación. La
identificación de los compuestos de interés se realizó a partir de la comparación del
tiempo de retención y concordancia del espectro de masas entre el analito problema y una
inyección de pesticida estándar. Se verificó que las abundancias relativas se encontraran
dentro del rango ± 20%.
87
Abundance
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Tiempo (min)
Figura 29 Cromatograma en modo full scan del mix de pesticidas a 1 mg L-1.
Tabla 10 Parametros cromatogáficos y de adquisición para los compuestos seleccionados analizados

mediante GC-MS (selección del método MRM).
Nombre común tR (min) Iones característicos Ion Ion

del pesticida (m/z) Cuantificador Calificador
Azoxystrobin 34,11 344/388/345/372 344 372
Boscalid 28,11 140/342/142 140 342
Clorfenvinfos 16,52 267/269/323 267 323
Cipermetrina 28,11/28,43 163/165/181/209 163 181
28,62/28,75
Deltametrina 33,22 181/251/253/255 181 251
Difenoconazol 32,17/32,37 265/267/323/325 323 265
Iprodiona 22,26 187/189/314/316 314 187
Lambda-Cialotrina 24,55 181/197/208 181 208
Metiocarb 9,36/14,68 109/153/168/225 168 109
Propiconazol 20,63/20,84 173/259/261 173 261
Pyraclostrobin 31,33 111/132/133 132 111
Tau-Fluvalinato 31,74/31,98 181/250/251/252 250 181
Tebuconazol 21,22 83/125/250 125 252
Tetradifon 23,34 111/159/229/356 159 356
Vinclozolina 13,81 187/198/212/285 212 285
2.1.7.2 Análisis mediante GC-MS: Optimización y validación del método seleccionado
Debido a que el cromatógrafo utilizado al comienzo de este trabajo de tesis dejó de

funcionar y se compró un nuevo equipo, se debió realizar nuevamente el ajuste y la
optimización de los compuestos en estudio.
Para las nuevas determinaciones analíticas se utilizó un cromatógrafo de gases acoplado a
un detector de masas (Shimadzu GC-MS-QP2010 Ultra), equipado con una columna TR-
5MS Thermo (30m x 0,25mm x 0,25μm). El método de ionización utilizado fue impacto
electrónico (EI) y los espectros de masas fueron obtenidos a 70 eV. El sistema detector de
88
masas fue programado en el modo selected-ion monitoring (SIM) para confirmación. Los
parámetros de trabajo fueron: temperatura del inyector 230 °C; temperatura de la
interface 280 °C; gas carrier He a 1mL/min. Las condiciones del horno fueron:
temperatura inicial de 120 °C (5 min), aumento hasta 190 °C a 10 °C/min (1 min de
espera), aumento hasta 250 °C a 5 °C/min (5 min de espera), aumento hasta 280 °C a 5
°C/min (5 min de espera) y finalmente aumento hasta 320 °C a 20 °C/min (2 min de
espera) (45 min total de la corrida). La inyección fue realizada en modo split, la relación de
split fue 12:1 y el volumen de inyección de 1,0 µL. Para la adquisición y procesamiento de
los datos obtenidos, se utilizó el programa LabSolutions GC-MS Versión 4.11 SU2 de
Shimadzu.
350
300
250
T (°C)
200
150
100
0 10 20 30 40 50
Tiempo (min)
Figura 30 Programa de temperatura utilizado para las determinaciones mediante GC-MS (Validación)
Las cuantificaciones se realizaron utilizando las áreas relativas versus TPP utilizado como
patrón interno. Los parámetros cromatográficos y de adquisición para los compuestos
seleccionados se listan en la Tabla 11. El método de detección MS fue optimizado
primeramente mediante la inyección en modo full scan de una solución mix conteniendo
todos los analitos a 1 mg L-1 para obtener los tiempos de retención de cada uno de ellos y
seleccionar los iones precursores óptimos. Se seleccionaron 3 iones, el más abundante se
utilizó para la cuantificación mientras que los otros dos fueron para la confirmación. La
identificación de los compuestos de interés se realizó a partir de la comparación del
tiempo de retención y concordancia del espectro de masas entre el analito problema y una
inyección de pesticida estándar.
89
mediante GC-MS (Validación).
Nombre común del tR (min) Iones Ión

pesticida característicos target
(m/z) (m/z)
Azoxystrobin 28,53 344/388/345/372 344
Boscalid 23,40 140/342/142 140
Bromopropilato 28,06 183/339/105 341
Buprofezin 23,028 172/175 105
Clorfenvinfos 20,27/20,69 269/323/295 267
Clorotalonil 16,51 264/268 266
Clorpirifos 19,15 258/199/314 197
Clorpirifos metil 17,60 286/288/109 125
Ciflutrina 35,46 165/206/226 163
Cipermetrina 24,33/24,52/24,71/24,86 163/165/181/209 163
Deltametrina 41,26 253/255/251 181
Diazinon 15,77 152/276 179
Dicofol 20,50 111/250/141 139
Difenoconazol 26,63/26,82 265/267/323/325 323
Etion 24,26 153/203/384 231
Fenhexamida 25,90 177/179 97
Fenitrotion 18,72 277/109/260 125
Fipronil 20,36 213/369 367
Fludioxonil 22,71 154/127/182 248
Iprodiona 27,63 187/189/316 314
Kresoxim metil 23,04 116/131 206
Lambda -cialotrina 30,72 197/209/208 181
Metiocarb 7,22/12,33 109/153/168/225 168
OPP 11,79 169/141 170
Paration metil 17,91 109/263/233 125
Permetrina 33,59 163/165/127 183
Propiconazol 20,63/20,84 173/259/261 173
Piraclostrobin 31,33 111/132/133 132
Piriproxifen 30,45 129/226 136
Tau-Fluvalinato 31,74/31,98 181/250/251/252 250
Tebuconazol 21,22 83/125/250 125
Tetradifon 29,80 111/229 159
Trifloxystrobin 25,15 131/145/186 116
Trifuralin 13,60 306/290 264
TPP 26,59 325/215/233 326
Vinclozolina 17,70 198/285 212
2.1.7.3 Análisis mediante LC-MS/MS: Optimización y validación
Las determinaciones analíticas de los pesticidas seleccionados fueron realizadas mediante

un sistema de cromatografía líquida Agilent 1200 LC acoplado a un sistema detector de
masas 4000 QTRAP LC-MS/MS de AB SCIEX ejecutado en el modo MS-MS programado.
Para realizar las separaciones mediante cromatografía líquida se utilizó una columna
ZORBAX Eclipse XDB-C18 (150 mm × 4,6 mm, 5 μm) y la temperatura del horno fue fijada
a 20 °C. La fase móvil consistió de una mezcla (A) ácido fórmico 0,1 % en agua y (B) MeCN,
y el siguiente programa de elución fue utilizado: se comenzó con 10 % B durante 3 min y
luego se fue aumentando hasta alcanzar 100 % B en 17 min, donde se mantuvo durante 5
90
min. Finalmente, el porcentaje de B fue disminuido hasta 10 % en 3 min donde fue
mantenido durante 5 min (33 min de corrida). El volumen de inyección fue de 5 μL y el
flujo de 0,6 mL min-1, para la adquisición de datos. El software Analyst versión 1.5.1 de AB
SCIEX fue utilizado para la adquisición y procesamiento de datos.
Figura 31 Vista del cromatógrafo Agilent 1200 LC acoplado al sistema detector de masas 4000 QTRAP LC-
MS/MS de AB SCIEX.
100
80
60
% FM
40 A
B
20
0
0 3 20 25 28 33
Tiempo (min)
Figura 32 Gradiente de fase móvil utilizado para las determinaciones mediante LC-MS/MS.
La detección de masas en tándem fue realizada en el modo multiple reaction monitoring

(MRM). Las condiciones óptimas de MRM para cada analito fueron optimizadas utilizando
inyección directa en el modo ESI+. La temperatura de la fuente TurboVTM fue de 500 °C, el
voltaje de ionización fue de 5000 V, como gas cortina se utilizó nitrogeno a 20 psi y el gas
nebulizador fue aire a 50 psi. La calibración de los cuadrupolos se realiza
automáticamente con una solución de 5-10 M de polipropilenglicol, introducida mediante
una jeringa conectada a la interfase. Los parámetros cromatográficos y los ajustes de MS/-
MS (transiciones, energía de colisión) utilizados en este estudio se listan en la Tabla 12.
El modo MRM programado (scheduled) fue utilizado con un ajuste de 90 s de ventana de
91
detección cubriendo de esta forma el tiempo de retención esperado para cada analito, y el
tiempo de scan del target fue de 2 s para todos los pesticidas.
La optimización de los compuestos, es decir la selección de las condiciones del voltaje de

fragmentación y energías de colisión se realizó individualmente para cada pesticida. Para
ello se prepararon soluciones patrones individuales de 1 mg L-1 en MeOH y se inyectaron
mediante el sistema FIA. Una vez inyectada la solución estándar del pesticida, el equipo
busca la mejor combinación de voltaje de fragmentación (DP)/ión precursor. A
continuación se realiza un barrido en full scan al DP establecido para buscar los iones
fragmento más abundantes (se eligen 2) con sus correspondientes CE. Otros dos
parámetros, el potencial de entrada y el potencial de salida de la celda de colisión también
son optimizados, aunque en general se aplica un valor fijo para todos los pesticidas
incluidos en el método. Los parámetros optimizados para cada uno de los pesticidas
analizados mediante este sistema se encuentran detallados en la Tabla 12, junto con los
tiempos de retención y las transiciones utilizadas para su identificación y cuantificación.
La transición de mayor intensidad fue la seleccionada para la cuantificación, mientras que
la más débil se utilizó para la identificación de los pesticidas de interés, de acuerdo a los
criterios de la DG-SANCO.

mediante LC-MS/MS.
Nombre común del tR (min) MRM1 MRM2 DP (V) CE1 CE2

pesticida
Acefato 3,2 184/125 184/143 46 25 13
Acetamiprid 13,0 223/126 223/99 55 25 47
Aldicarb 14,4 208/116 208/191 28 10 6,5
Azinfos metil 18,4 318/261 318/160 50 10 11
Azoxystrobin 18,6 404/344 404/372 72 31 19
Benomilo 20,1 291/192 291/160 41 17 39
Boscalid 18,9 345/271 343/140 89 39 24
Carbaril 16,4 202/145 202/127 68 12 35
Carbendazim 8,7 192/132 192/105 80 42 48
Carbofuran 15,9 222/123 222/165 102 31 12
Clorpirifos 23,1 350/97 350/198 80 38 23
Ciproconazol 18,0 292/125 292/70 16 35 35
Clomazone 17,7 240/125 240/99 128 53 53
Clorfenvinfos 20,2 360/155 360/99 80 21 31
Clorpirifos metil 21,6 322/125 322/290 76 27 23
Clotianidina 12,3 250/169 250/132 56 17 19
Diazinon 21,4 305/169 305/153 51 29 27
Difenoconazol 20,5 406/251 406/337 90 37 21
Dimetoato 12,9 230/199 230/125 56 13 29
Epoxiconazol 18,7 330/121 330/101 36 27 63
Etion 23,0 385/198 385/143 66 13 33
Fenitrotion 19,8 278/246 278/125 76 23 27
Flufenoxuron 22,6 489/141 489/158 41 63 29
Fluopicolida 19,1 383/173 385/175 66 33 33
Flutriafol 15,9 302/70 302/123 100 35 37
92
Fosmet 18,4/18,7 318/160 318/77 56 21 69
Hexaconazol 19,5 314/70 316/161 46 37 43
Hexythiazox 23,3 353/228 353/168 70 23 34
Imazalil 13,4 297/159 297/255 130 32 23
Imidacloprid 12,7 256/209 256/175 86 22 23
Iprodiona 19,5 330/245 330/288 64 21 16
Isoprotiolane 19,9 291/189 291/145 51 31 49
Kresoxim metil 20,8 315/239 315/135 15 13 17
Linuron 18,5 249/160 249/182 61 25 23
Lufenuron 22,1 513/158 513/141 41 27 67
Malaoxon 15,5 315/127 315/99 66 17 31
Malation 19,7 331/285 331/99 56 11 35
Metalaxil 14,7 280/220 280/192 61 21 25
Metconazol 19,6 322/70 322/125 36 55 53
Metamidofos 3,2 142/94 141/125 26 19 19
Metidation 18,5 303/144 303/85 49 13 29
Metiocarb 18,2 226/169 226/121 78 13 26
Metomil 10,4/10,9 163/106 163/88 128 14 53
Metoxifenocide 19,2 369/149 369/313 51 21 11
Oxadixil 14,7 279/219 279/102 90 12 12
Pendimetanil 23,2 282/212 282/194 45 16 25
Pirimifos metil 21,7 306/108 306/164 130 42 31
Procloraz 17,8 376/308 376/266 78 15 24
Propiconazol 20,0 342/159 342/69 46 37 33
Piraclostrobin 21,1 388/194 388/163 67 17 39
Pirimetanil 16,1 200/107 200/143 40 31 38
Spinosad 15,3 732/142 732/98 136 43 81
Spiroxamine 15,2 298/144 298/100 90 28 40
Tebuconazol 19,0 308/70 308/125 85 40 53
Tebufenozide 19,8 353/297 353/133 128 11 23
Teflubenzuron 21,4 381/158 381/141 41 23 53
Tetraconazol 18,5 372/159 372/129 88 39 23
Tiacloprid 13,7 253/126 253/128 98 28 25
Tiametoxam 11,0 292/211 292/246 88 10 10
Tiodicarb 15,1 355/88 355/108 61 33 21
Tiabendazol 9,1 202/175 202/131 100 34 43
Trifloxystrobin 21,5 409/186 409/206 50 22 18
Triticonazol 17,7 318/70 318/125 66 51 53
2.1.8 Parámetros de validación
La validación de la metodología para el análisis de pesticidas en hojas y frutos de alcachofa

se realizó a partir de la determinación y evaluación de los siguientes parámetros:
veracidad (porcentaje de recuperación), reproducibilidad intra-laboratorio, repetitividad,
linealidad, efecto matriz, LOD y LOQ según la definición sugerida en las guías de validación
de métodos multiresiduo para el análisis de residuos de pesticidas establecida por la DG
SANCO que se describen a continuación:
93
2.1.8.1 Identificación y confirmación
Según la DG SANCO el criterio de identificación y confirmación de los analitos varía según

el sistema de detección utilizado (95).
Para los pesticidas analizados mediante LC-MS/MS, el criterio de confirmación utilizado
para cada compuesto fue la presencia de 2 iones diagnóstico junto con el ión precursor (2
transiciones), la coincidencia del tR de estas transiciones con las de un estándar y además
la relación (MRM2/MRM1) en la muestra problema debe coincidir con la relación
(MRM2/MRM1) obtenida para el estándar.
Para los pesticidas analizados mediante GC-MS, el criterio de confirmación utilizado para
cada compuesto fue la presencia de 3 iones diagnóstico (m/z > 100), la coincidencia de los
tR respecto al estándar y las abundancias relativas en el rango ± 20%.
2.1.8.2 Muestra blanco
La DG SANCO define a un blanco como una muestra o una porción u extracto de muestra
que se sabe que no contiene niveles detectables de los analitos de interés.
Las muestras blanco utilizadas en este trabajo fueron hojas y frutos de alcachofa
recolectadas en un cultivo familiar, donde el productor aseguró que no se utilizaban
agroquímicos. Además, el cultivo se encontraba enmarcado dentro de terraplenes de tierra
y rodeado de árboles que funcionaban como cortinas, de forma que la contaminación
aérea desde otros cultivos era poco probable.
2.1.8.3 Ensayo de fortificación
El ensayo de fortificacion consiste en el agregado de un volumen conocido de una solucion

de una determinada concentracion, conteniendo todos los analitos en estudio, a una masa
de muestra (tambien conocida) de forma que se conoce exactamente la concentracion final
de los pesticidas en esa muestra.
2.1.8.4 Recuperación
Una vez identificados los compuestos de interés la veracidad del método se evaluó a partir
de la fortificación de 5 réplicas de una determinada masa de muestra “blanco” en
diferentes niveles de concentración conocidos. Posteriormente dichas réplicas se
analizaron utilizando el método de preparación de muestra (extracción/clean-up)
seleccionado y el sistema cromatográfico correspondiente. El valor de recuperación se
calculó como la relación entre la concentración experimental y la teórica y expresado en
porcentaje. Criterio: Recuperaciones entre 70 y 120%.
94
2.1.8.5 Precisión: repetitividad y reproducibilidad intra-laboratorio
La repetitividad del método se evaluó mediante la fortificación de 5 réplicas para cada uno
de los niveles seleccionados. A partir de las concentraciones obtenidas se calculó el RSD
(%).
La repetitividad del instrumento se determinó a partir de la inyección por quintuplicado
de una solución de la curva de calibracion en matriz de una solución de 10 µg L-1 para los
análisis realizados en LC-MS/MS. A partir de las concentraciones obtenidas se calculó el
RSD (%) del instrumento. La reproducibilidad intra-laboratorio del método, también
expresada como RSD (%), se evaluó a partir del análisis en diferentes días.
Criterio: RSD < 20%.
2.1.8.6 Linealidad
La linealidad de cada uno de los compuestos de interés se estudió a partir de la

preparación de curvas de calibración en solvente y en matriz a partir de soluciones de
estándares de los pesticidas de interés, de acuerdo a la sección 2.1.1.
La preparación de la curva en matriz consiste en la extracción de la muestra blanco
utilizando el mismo método de análisis que las muestras reales. El extracto obtenido es
luego retomado en una solución de los pesticidas de interés a una concentración conocida.
Se realiza este procedimiento para cada uno de los puntos de la curva de calibración. A
partir de los datos de áreas obtenidos y con la ayuda del programa Microsoft® Excel se
graficó el área en función de la concentración, para cada uno de los analitos, obteniéndose
comportamientos lineales según inspección visual, calculo del coeficiente de correlación
(r2) y distribución aleatoria de residuales. Criterio: Residuales < ± 20%.
2.1.8.7 LOD y LOQ
El LOD se estimó a partir de la inyección de la solución menos concentrada de la curva de

calibración en matriz. Calculándose mediante regresión, la mínima concentración para la
cual se observa una S/N mayor o igual que 3. Para LC-MS/MS se tomó la mínima
concentración para la cuál la transición de confirmación presenta una S/N mayor o igual
que 3. Este valor fue luego verificado experimentalmente.
El LOQ se determinó como el nivel mas bajo de fortificación de analito sobre la muestra
que cumple con los criterios de veracidad y precisión establecidos por DG-SANCO.
Criterio: LOQ ≤ LMR.
95
2.1.8.8 Efecto matriz
Comparación cuantitativa: Se evaluó la supresión u aumento de la señal a partir de la

comparación de la pendiente de la curva de calibración de cada estándar en solvente y en
matriz según se definió en la sección 1.6 de la Introducción.
Criterio: Establecer el grado de efecto matriz según si es bajo, medio o alto.
96
2.2 Determinacion de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa
2.2.1 Reactivos
Agua ultrapura de 18,2 MΩcm de resistividad (ASTM Tipo I) fue obtenida mediante un
purificador Millipore (São Paulo, Brasil) Simplicity 185.
La solución stock estándar de Zn de 1000 mgL-1 fue preparada a partir de Zn metálico
(Aldrich, 99.99%) disuelto en una cantidad mínima de ácido clorhídrico 1+1 (v+v) y
llevado a volumen con agua ultrapura. La solución stock estándar de Fe de 1000 mg L-1 fue
preparada a partir de sal de Mohr (sulfato ferroso amónico hexahidratado, Baker) disuelta
en agua ultrapura. Soluciones stock estándar de 1000 mg L-1 de As (V), Cd, Cu, Ni y Pb
fueron utilizadas (Merck, Alemania). Las curvas de calibración fueron preparadas
mediante dilución apropiada de la correspondiente solución stock, utilizando ácido nítrico
0,1% v/v preparado a partir de HNO3 concentrado (67% v/v, Merck, Alemania).
Soluciones stock de Pd(NO3)2 (Merck, Alemania) y Mg(NO3)2 (Aldrich Chemical Company,
EUA) conteniendo 10000 y 20000 mgL-1 respectivamente, fueron utilizadas para preparar
el modificador químico para las determinaciones de Cd y Pb. Solución stock de Nb(NO3)5
(Sigma- Aldrich, Suiza) de 1000 mg L-1 fue utilizada para la preparación del modificador
permanente para la determinación de As mediante espectrometría de absorción atómica
electrotérmica (ETAAS). Acido clorhídrico diluido preparado a partir de HCl concentrado
(37% v/v, Merck, Alemania), NaBH4 (Sigma-Aldrich, EUA) y NaOH (Merck, Alemania)
fueron utilizados para la determinación de As mediante espectrometría de absorción
atómica con generación de hidruros (HGAAS). Todos los reactivos utilizados fueron de
calidad analítica.
Todo el material de vidrio fue sumergido en ácido nítrico 10% v/v durante toda la noche y
luego enjuagado exhaustivamente con agua ultrapura.
2.2.2 Instrumentos
 Balanza analítica Radwag AS 220/C/2 (Radom, Polonia).

 Centrífuga Luguimac LC-15 (Buenos Aires, Argentina).
 Vórtex Qilinbeier 5 (Hangzhou, China).
 Baño de ultrasonido Cole-Parmer 8893 (Vernon Hills, IL, EUA).
 Sonda de ultrasonido Sonics Vibracell VC505 (Newtown, CT, EUA).
 Horno de microondas CEM Mars 6 (Matthews, NC, EUA).
 Mufla ATEC HFA10 (Montevideo, Uruguay)
97
 Espectrómetro de absorción atómica Perkin Elmer AAnalyst 200 (Norwalk, CT,
EUA).
 Espectrómetro de absorción atómica Thermo Scientific iCE 3500 (Cambridge,
Reino Unido)
2.2.3 Muestras
Las muestras de hojas (2 kg) y frutos (10 kg) de alcachofa utilizadas durante la
optimización y la validación, fueron recolectadas en una granja familiar dedicada al cultivo
de este vegetal ubicada en el barrio Rincón del Cerro, Montevideo, Uruguay.
Figura 33 Ubicación geográfica del establecimiento de la familia Bianco en Rincón del Cerro, Montevideo,
Uruguay (Extraída de https://www.google.com.uy/maps/)
Los fragmentos de hojas fueron identificados como Cynara cardunculus L. subsp.

Cardunculus en sus variedades Green Globe y Purple Globe. El voucher correspondiente al
espécimen (MVFQ 4399) fue depositado en el Herbario de la Cátedra Cathedra de Botánica
de la Facultad de Química, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.
Cuatro muestras de alcachofa (con sus correspondientes hojas y frutos) provenientes de
distintos puntos del país, fueron compradas en mercados locales de Uruguay.
Tabla 13 Descripción de las muestras comerciales de alcachofa.
Muestra Ciudad – Departamento Cantidad

Hoja Fruto
1 Las Brujas - Canelones
2 Melilla - Montevideo ~O,5 kg ~2 kg
3 Salto Grande - Salto
4 Paysandú - Paysandú
98
A los efectos de su acondicionamiento, todas las muestras tomadas en su estado original,
fueron secadas en horno con circulación de aire a 70 °C, trituradas y guardadas a 20 °C en
ausencia de luz.
Un material de referencia certificado de hojas de espinaca (CRM) NIST 1570a fue
analizado durante la optimización y utilizado para la evaluación de la veracidad y
precisión de los métodos propuestos. Este material fue obtenido a partir de espinaca
Grado A EUA congelada y picada.
Antes del tratamiento de muestra, las hojas y frutos de alcachofas trituradas y secas,
fueron tamizadas de forma de obtener un tamaño de partícula similar al del CRM (tamaño
de partícula de aproximadamente 200 mesh).
Figura 34 Muestra de hojas de alcachofa. A la izquierda la muestra triturada y a la derecha la muestra luego
del tamizado.
2.2.4 Preparación de las muestras
Para la preparación de las muestras se utilizaron los siguientes dispositivos:

 Baño de ultrasonido Cole-Parmer 8893 bath (Ultrasonic Cleaners) 47-kHz; 230 VAC y
una sonda de ultrasonido (Sonics vibracell) 750-Watt; 20-kHz; 230 VAC equipada con
una sonda de aleación de titanio de 13-mm.
 Para la ozonización, se utilizó el sistema descripto en la Figura 35, donde en un tubo
impinger comercial de vidrio (borosilicato 3.3, Pyrex®) ubicado a la derecha, se coloca
la muestra junto con ácido diluido. El ozono fue generado a partir de oxígeno (99.5%,
Linde, Montevideo, Uruguay) utilizando un generador de ozono con descarga corona
(OZOX - OG 75-A, Montevideo, Uruguay) con un flujo de oxígeno de 7 L min-1. El ozono
pasa a través de la membrana porosa de vidrio situada al final del tubo de vidrio
(tamaño de poro: 200 µm) hacia la suspensión conteniendo la muestra. El sistema se
completa con tubos de silicona y al final se ubica un recipiente conteniendo solución
de Na2S2O5 5% (w/v) el cual actúa como una trampa para el exceso de gas ozono
99
generado durante el proceso, evitando de esta forma la contaminación del ambiente.
Por lo tanto, el sistema propuesto es totalmente cerrado y seguro.
 Para la digestion asistida por microondas, se empleó un horno de microondas (CEM,
Mars 6) 400-1800 W provisto con 12 vasos de reacción EasyPrep Plus®.
Figura 35 Sistema cerrado para la ozonización de muestras.
2.2.4.1 Método de extracción asistido con ultrasonido utilizando sonda (método A)
Para el método optimizado se pesaron 0,5 g de muestra en un matraz Erlenmeyer y luego

se agregaron 10,0 mL de HNO3 25% (m/m). Luego la sonda de ultrasonido se sumergió en
la suspensión de muestra y extractante durante 10 minutos (a 35% de amplitud de
sonicación). La suspensión así obtenida fue centrifugada durante 5 minutos a 3000 rpm y
el sobrenadante utilizado para las determinaciones analíticas. Se realizaron blancos de
reactivos junto con las muestras.
Figura 36 Sonda de ultrasonido sumergida en un frasco que contiene la muestra y el extractante (ácido
diluído).
100
2.2.4.2 Método de extracción asistido con ultrasonido utilizando baño (método B)
Para el método optimizado se pesaron 0,5 g de muestra en un matraz Erlenmeyer y luego

se agregaron 10,0 mL de HNO3 25% (m/m). El matraz conteniendo la muestra fue luego
colocado en el baño de ultrasonido durante 25 minutos. La suspensión así obtenida se
centrifugó durante 5 minutos a 3000 rpm y el sobrenadante se utilizó para las
determinaciones analíticas. Se realizaron blancos de reactivos en simultáneo con las
muestras. Hasta ocho muestras pueden procesarse simultáneamente en un baño de
ultrasonido de laboratorio de 9,5 L de capacidad.
Figura 37 Baño de ultrasonido utilizado para realizar los experimentos.
Para las determinaciones de As utilizando los métodos A y B, 10,0 mL de HCl 50% (m/m)
se utilizaron en lugar de HNO3 25% (m/m). Luego la sonda de ultrasonido se sumergió en
la suspensión de muestra y extractante durante 10 minutos (a 35% de amplitud de
sonicación) para el método A. En el caso del método B, el matraz conteniendo la muestra
se colocó en el baño de ultrasonido durante 60 minutos. Alícuotas de 5,0 mL del
sobrenadante fueron tratadas con 0,5 mL de solución de KI 20% (m/v). El KI utilizado en
la etapa de pre-reducción se dejó actuar durante 1 hr. Luego las suspensiones obtenidas se
colocaron en el reactor de un sistema comercial denominado MHS que estaba acoplado al
instrumento de detección. En el reactor se agregó cantidad suficiente de una disolución de
NaBH4 2% (m/v) (preparada en NaOH 1% (m/v)) para formar el hidruro correspondiente.
Se colocaron 3 gotas de octanol a cada solución antes de realizar las medidas para evitar la
formación de burbujas en el reactor.
2.2.4.3 Método de extracción asistido con ozono (método C)
Para el método optimizado se pesaron 0,5 g de muestra en el tubo de impinger de 25 mL y

luego se agregaron 10,0 mL de HNO3 25% (m/m) junto con una gota de silicona, para
prevenir la formación de espuma. Luego, el tubo se cerró con la parte superior del
101
impinger (las dos piezas de vidrio fueron encastradas utilizando una junta esmerilada
20/40 como se muestra en la Figura 35) y se dejó barbotear ozono durante 10 minutos. El
procedimiento se realizó a temperatura ambiente. Luego de la ozonización, la suspensión
obtenida fue centrifugada durante 5 minutos a 3000 rpm y el sobrenadante utilizado para
las determinaciones analíticas. Se realizaron blancos de reactivos junto con las muestras.
Para cuantificar la concentración de ozono generada en el seno de la solución, se llevó a

cabo una titulación iodométrica de acuerdo al método estándar APHA (116). Este método
consistió en el barboteo de gas ozono en una solución de KI 20 g L-1, y la cantidad de iodo
formada fue luego valorada con una solución estándar de Na2S2O3 0,005 mol L-1 utilizando
solución de almidón como reactivo indicador. La concentración de ozono en solución luego
de un barboteo de 10 minutos (condiciones óptimas) fue de 14 mg L-1. Las reacciones
involucradas son:
O3 + 2H+ + 2I- → I2 +O2 +H2O (2.1)
I2 + 2 S2O3 2- → 2I- + S4O62- (2.2)
2.2.4.4 Método de digestión asistido por microondas (método D)
Para este método se pesaron 0,5 g de muestra en los vasos de reacción EasyPrep Plus® y
se agregaron 10,00 mL de HNO3 concentrado. La programación de temperatura fue la
siguiente: potencia 400-1800 W, rampa de temperatura: 15 min hasta alcanzar 200 °C, 10
min a 200 °C, presión 500 psi. Se realizaron blancos de reactivos junto con las muestras.
Este fue considerado como método de referencia (método de digestión total) para la
validación de las determinaciones de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa mediante los
métodos propuestos A, B y C.
Figura 38 Horno microondas utilizado para los tratamientos de muestra.
102
2.2.4.5 Método de mineralización vía seca mediante calcinación (método E)
Se llevó a cabo la preparación de muestra para la determinación de As mediante

calcinación según el método estándar AOAC 957.22 modificado (117) (118). Para este
método se trataron 0,5 g de muestra en crisoles de porcelana junto con 0,2 g de MgO y se
colocaron en mufla. El MgO se agregó a efectos de evitar una posible pérdida de analito
debido a la volatilización a altas temperaturas. Se trabajó con temperatura controlada y
aumentando lentamente la misma hasta alcanzar 450 °C y se mantuvo a esa temperatura
durante 2 horas. Las cenizas obtenidas fueron retomadas en 1 mL de HCl concentrado y
llevadas a un volumen final de 5 mL con agua destilada. Se agregaron 0,5 mL de solución
reductora de KI 20% (m/v) y se dejó transcurrir 1 hora. El agregado de KI es necesario
para asegurar que las especies de arsénico se encuentren en su estado de oxidación (+3),
ya que es bajo esta forma química que puede ser detectado con la instrumentación
utilizada. Las determinaciones se realizaron mediante espectrometría de absorción
atómica con generación de hidruros (HG-AAS). Este método fue considerado como método
de referencia (mineralización completa) para la determinación de As mediante HG-AAS.
Figura 39 Mufla utilizada para llevar a cabo la calcinación de las muestras.
2.2.4.6 Preparación de infusiones
Para la preparación de las infusiones se siguió un protocolo estandarizado según

Cañigueral et al. (119). Se colocaron 20 g de muestra (hoja o fruto) en contacto con 1000
mL de agua ultrapura a 95 °C durante 10 minutos. El extracto acuoso obtenido fue filtrado
por papel de filtro (Whatman Grado 1: 11 µm) por gravedad y utilizado para las
determinaciones analíticas.
103
2.2.5 Determinaciones analíticas
Las determinaciones analíticas de Cu, Fe y Zn fueron realizadas mediante absorción

atómica de llama (FAAS) utilizando el espectrómetro Perkin Elmer AAnalyst 200
(Norwalk, CT, EUA) equipado con un quemador de 10 cm y operado a las líneas analíticas
de 324,75 nm (Cu), 248,33 nm (Fe) y 213,86 nm (Zn) respectivamente. Las lámparas de
cátodo hueco utilizadas (Photron, Narre Warren, Australia) fueron operadas según las
recomendaciones del fabricante. La composición de la llama fue acetileno (2,5 L min-1) -
aire (10,0 L min-1).
Las determinaciones analíticas de As (mediante ozonización), Cd, Ni y Pb fueron realizadas
mediante espectrometría de absorción atómica electrotérmica (ETAAS) utilizando el
espectrómetro Thermo Scientific iCE 3500 (Cambridge, Reino Unido) equipado con un
atomizador de horno de grafito, auto-sampler y corrección de fondo basada en el efecto
Zeeman. Un módulo de horno de tubo de grafito calentado transversalmente (GFS35Z) y
un módulo auto-sampler (GFS33), ambos de Thermo Fisher Scientific, fueron utilizados.
Las lámparas de cátodo hueco utilizadas (Photron, Pty. Ltd., Victoria, Australia), fueron
operadas a las líneas analíticas de 193,7 nm (As), 228,8 nm (Cd), 232,0 nm (Ni) y 283,3 nm
(Pb) respectivamente. El espectrómetro fue controlado mediante un software específico,
SOLAAR (Thermo Scientific, Cambridge, Reino Unido). La absorbancia integrada (área de
pico) fue utilizada para evaluación de las señales y la cuantificación. Tubos de grafito de
vida extendida (Thermo Scientific) fueron utilizados para todas las determinaciones. Gas
argón 99,998% (Linde, Montevideo, Uruguay) fue utilizado como gas de purge y protector.
Los programas de calentamiento del horno de grafito utilizados para a las
determinaciones analíticas se muestran en la Tabla 14 donde se presentan las
condiciones operativas optimizadas para cada analito.
Tabla 14 Programas de temperatura de ETAAS para la determinación de As, Cd, Ni y Pb en CRM y muestras de
alcachofa (aAs, bCd, cNi, dPb).
Etapa Temperatura (ºC) Rampa (ºC s-1) Tiempo de Flujo de gas Ar

espera (s) (L min-1)
Secado 1 100 10a,c,d/5b 30 0,2
Secado 2b 140 15 20 0,2
Pirolisis 1200a/350b/1000c,d 15a/10b/150c,d 15a/0b/20c,d 0,2
Atomización 2200a/1500b/2500c 0 3 0
/1800d
Limpieza 2600 0 3 0,2
Para las determinaciones de Cd y Pb, las temperaturas óptimas de pirolisis y atomización

fueron 350/1000°C y 1500/1800 °C para Cd/Pb respectivamente. Los volúmenes de
104
inyección de muestra fueron de 20 μL. El modificador químico de matriz utilizado fue: 10
μL de solución conteniendo 5 μg de Pd(NO3)2 y 3 μg de Mg(NO3)2. En el caso del Cd dos
etapas de secado fueron requeridas (120).
Para la determinación de As, el tubo de grafito fue tratado con Nb (121) pipeteando 50 µL
de solución de Nb(NO3)5 de 1000 mg L-1 y sometiendo el tubo al siguiente programa de
temperatura: [temperatura/rampa/tiempo de espera]: secado (100 °C/10 s/60 s),
atomización (2700 °C/0 s/5 s) (122). El procedimiento entero fue repetido 6 veces de
forma de obtener 300 µg de modificador permanente sobre las paredes del tubo. Las
temperaturas óptimas de pirolisis y atomización fueron 1200 °C y 2200 °C
respectivamente para la determinación de As. Los volúmenes de inyección de muestra
fueron de 30 µL.
Para la determinación de Ni, las temperaturas óptimas de pirolisis y atomización fueron
1000 °C y 2500 °C respectivamente. No fue necesaria la utilización de modificador químico
de matriz.
En todos los casos, el flujo de gas argón fue de 0,2 mL min-1, excepto durante la etapa de
atomización.
Figura 40 Espectrómetro de absorción atómica con atomización electrotérmica Thermo iCE 3500.
Las determinaciones de As, luego de las extracciones asistidas con ultrasonido (métodos A
y B), fueron llevadas a cabo mediante espectrometría de absorción atómica con generación
de hidruros (HGAAS) utilizando el espectrómetro de absorción atómica Perkin Elmer
AAnalyst 200, acoplado a un sistema MHS® Perkin Elmer generador de hidruros. Las
condiciones operativas fueron: longitud de onda 193,7 nm, corriente de la lámpara de
descarga sin electrodos (Perkin Elmer, Norwalk, CT, EUA) de 400 mA, ancho de rendija de
0,5 nm y llama acetileno (2,5 L min-1) - aire (10,0 L min-1). Gas nitrógeno 99,99% (Linde,
Montevideo, Uruguay) fue utilizado como gas carrier (flujo 60 mLmin-1). El atomizador
105
consistió en una celda tubo de cuarzo en forma de “T” con un camino óptico de 165 mm y
un diámetro de 12 mm, calentada aproximadamente a 900 °C gracias a la llama.
Figura 41 Espectrómetro de absorción atómica Perkin Elmer AAnalyst 200 acoplado a sistema MHS®.
2.2.5 Optimización de las condiciones de extracción
La influencia de dos variables (concentración de ácido y tiempo de

sonicación/ozonización) fueron estudiadas para los métodos A, B y C, mediante diseños
experimentales factoriales de tipo central compuesto de tres niveles utilizando el CRM
(NIST 1570a – Hojas de espinaca) (123). Estos experimentos fueron llevados a cabo para
las determinaciones de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn. En el caso de Fe, dado que el CRM no
informaba el valor de concentración certificado para dicho elemento, se realizaron los
experimentos utilizando las muestras de alcachofa y se comparó directamente con el
método de referencia (método D). En las siguientes tablas se resumen los experimentos
realizados: Todos los experimentos fueron realizados por triplicado.
Los diseños factoriales son una clase de diseños experimentales generalmente muy
económicos, es dcir, ofrecen una gran cantidad de información útil a partir de un pequeño
número de experimentos. Los diseños factoriales involucran un cierto número de niveles
(o valores) de cada uno de los factores (o variables de interés). Por lo tanto, cuando el
interés se encuentra dirigido hacia los efectos producidos por la concentración de
extractante y el tiempo de extracción, como ocurre en este caso, se debe considerar un
diseño factorial de dos factores. En particular, el diseño central compuesto, surge de la
yuxtaposición de un diseño “estrella” con 2k +1 combinaciones de factores y un diseño
factorial de dos niveles y k factores con 2k combinaciones de factores, para dar un total de
2k + 2k +1 combinaciones. Cuando el centro de la estrella y del diseño factorial coinciden,
el diseño se denomina “central”. La Figura 42 muestra un diseño central compuesto de
dos factores a dos niveles con 22 + (2x2) + 1 = 9 condiciones experimentales.
106
Los niveles pueden representarse de varias formas. Generalmente el nivel + (o +1) indica
el nivel más alto, el nivel – (o -1) indica el nivel más bajo y el 0 indica el centro, el valor
entre medio.
Figura 42 Diseño central compuesto de dos factores: a) El diseño consiste de un diseño factorial 2 2
combinaciones, más un diseño estrella y el punto central. b) El diseño compuesto. Figura adaptada de Massart
et al. 1997 (123).
Tabla 15 Diseño central compuesto para los métodos A y C.
Experimento Concentración de HNO3 Tiempo de sonicación u

(% w/w) ozonización (min)
1 15 5
2 15 20
3 25 10
4 50 5/20b
5 50/25 a b 10/25a/30b
a Cd y Pb, b Fe.
Tabla 16 Diseño central compuesto para el método B.
Experimento Concentración de HNO3 o HCl Tiempo de sonicación

* (% w/w) (min)
1 15 15 / 30 a
2 15 35 / 60 a
3 25 25 / 45 a
4 50 15 / 30 a
5 50/25b 35 / 60 a
* HCl solo para la determinación de As. a Tiempo de sonicación para la determinación de As y Fe.
b Concentración de ácido para la determinación de Fe.
Una vez que las variables fueron optimizadas, se llevo a cabo la validación de las
metodologías analíticas siguiendo las recomendaciones of Eurachem Guide: The Fitness
107
for Purpose of Analytical Methods (124). El método de digestión asistida por microondas
(método de digestión total) fue considerado como método de referencia para las
determinaciones de los analitos en estudio en hojas y frutos de alcachofa.
2.3 Determinación del contenido fenólico y estudio de actividad

2.3.1 Reactivos
Los reactivos α,α’-Azodiisobutiramidina diclorhidrato (AAPH) y trolox fueron obtenidos

de Fluka Chemie GmbH (Steinheim, Alemania). Los reactivos dihidrorodamina 123 (DHR),
4,5-diaminofluoresceína (DAF-2), H2O2 (30%), solución de hipoclorito de sodio con 4% de
cloro disponible, 3-(aminopropil)-1-hidroxi-3-isopropil-2-oxo-1-triazina (NOC-5), β-
nicotinamida adenina dinucleótido (NADH), metosulfato de fenazina (PMS), cloruro de
nitroazul de tetrazolio (NBT), histidina, peroxidasa de rábano picante (HRP), 10-acetil-3,7-
dihidroxifenoxazina (amplex red), ácido ascórbico, tiron, lucigenina, ácido clorogénico,
luteolina, apigenina, acetonitrilo, ácido fórmico y todas las otras sales químicas y solventes
de calidad analítica y calidad HPLC se obtuvieron de Sigma-Aldrich (St. Louis, EUA).
El agua ultrapura fue obtenida del purificador arium® pro system (Sartorius, Alemania).
Todos los estándares de compuestos fenólicos mostraron al menos 95% de pureza,
determinados mediante HPLC-DAD.
2.3.2 Preparación de los extractos de hojas de alcachofa
Dos extractos acuosos (infusión y decocción) y un extracto hidroalcohólico fueron

preparados de acuerdo a protocolos estandarizados según Cañigueral et al. (119).
Extracto de infusión: Se colocaron 20 g de hojas secas en contacto con 1000 mL de agua

ultrapura a 95 °C durante 10 minutos. El extracto acuoso obtenido fue filtrado por algodón
y liofilizado.
Extracto de decocción: A 20 g de hojas secas se agregaron 1000 mL de agua ultrapura, se

calentó hasta ebullición y se mantuvo durante 10 min en esas condiciones. Luego la mezcla
fue removida del calor y estacionada durante 5 min, para luego ser filtrada por algodón y
posteriormente liofilizada.
Extracto hidroalcohólico: A 20 g de hojas secas se agregaron 1000 mL de una mezcla

etanol/agua (70:30 v/v). La misma fue colocada en un shaker orbital y agitada a 70 rpm
108
durante 12 h a 25 ºC. El extracto obtenido fue filtrado por algodón, concentrado a presión
reducida en evaporador rotatorio (Büchi RE 111, Suiza) y luego liofilizado.
Todos los extractos liofilizados fueron guardados en recipientes de vidrio color ámbar,
sellados bajo corriente de N2 y guardados en condiciones libres de luz a -18 °C hasta el
momento del análisis. Los rendimientos obtenidos para los extractos de decocción,
infusión e hidroalcohólico fueron 4,9 g, 5,7 g y 2,4 g respectivamente. Es importante
destacar que el extracto hidroalcohólico fue preparado de manera similar al producto
farmacéutico de similares características comercializado en Uruguay.
2.3.3 Análisis de compuestos fenólicos mediante HPLC-DAD-ESI-MS/MS
El análisis de compuestos fenólicos mediante HPLC-DAD fue realizado en un sistema

Accela LC (Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA) equipado con bombas cuaternarias
(Accela 600), detector DAD y auto-sampler enfriado a 5 °C. El equipo fue conectado en
serie a un espectrómetro de masas LTQ OrbitrapTM XL (MS/MS) (Thermo Fisher
Scientific, San Jose, CA) con fuente de ionización electrospray (ESI), y sistema híbrido
combinando una trampa de iones lineal y el analizador de masas Orbitrap. Para el análisis
cromatográfico, muestras y solventes fueron filtrados mediante membranas de 0,22 μm
(OlimPeak, Teknokroma®, España) y 0,45 μm (Billerica, MA, EUA) respectivamente.
Los compuestos fenólicos de cada extracto fueron analizados luego de disolver
aproximadamente 3 mg de cada extracto en 1,5 mL de mezcla metanol/agua (1:1, v/v). La
identificación y cuantificación de los compuestos fenólicos mediante HPLC-DAD-ESI-
MS/MS fue llevada a cabo utilizando una columna C18 Synergi Hydro (4 μm, 250 × 4,6 mm,
Phenomenex) a 0,9 mL min-1, con una temperatura de columna de 29 °C, con una fase
móvil en gradiente lineal constituída por agua/ácido fórmico (99,5:0,5, v/v) y
acetonitrilo/ácido fórmico (99.5:0.5, v/v) (125). Los espectros de masa fueron adquiridos
con un rango de scan desde 100 hasta 1000 m/z; los parámetros MS fueron ajustados de la
siguiente manera: fuente ESI en modo de ión negativo; temperatura del capilar de 275 °C y
voltaje del capilar de 2,5 kV. Los flujos de gas protector y gas auxiliar fueron 40 y 10
respectivamente (en unidades arbitrarias según ajustes de software) y la energía de
colisión normalizada para los experimentos MS/MS 35%. Los compuestos fenólicos fueron
tentativamente identificados basado en la siguiente información: orden de elución, tiempo
de retención de los picos, y espectros UV-visible y de masas (relación m/z exacta, patrones
de fragmentación en MS/MS) comparando con los estándares correspondientes analizados
bajo las mismas condiciones y la información disponible en la literatura para muestras de
alcachofa (107) (108) (126) (110). Los compuestos fenólicos fueron cuantificados
109
mediante calibración externa utilizando curvas de calibración de seis puntos (cada punto
por duplicado) para ácido clorogénico (0,5-49,5 μg mL-1 a 325 nm, r2 ≥ 0,99), luteolina
(0,6-20 μg mL-1 a 348 nm, r2 ≥ 0,99) y expresados como mg/g de extracto (en base seca),
considerando tres procedimientos de extracción independientes (n = 3).
2.3.3.1 Ensayos de actividad secuestrante de especies ROS y RNS
Estos estudios se realizaron en la Universidad de Porto a partir de los extractos realizados

en Uruguay con el mismo material vegetal registrado en el Herbario de Facultad de
Química y se publicaron en el artículo: M. Pistón, I. Machado, C. S. Branco, V. Cesio, H.
Heinzen, D. Ribeiro, E. Fernandes, R. Campos Chisté, M. Freitas. Food Research
International 60 (2014) 150-156.
Se describen a continación en forma resumida los métodos correspondientes.
Todos los análisis fueron realizados en un lector de microplacas (Synergy HT, BIO-TEK),
equipado con termostatizador, utilizando detección colorimétrica, fluorimétrica o
quimioluminiscente. Para cada estudio se realizaron, al menos, cuatro experimentos
independientes por triplicado, utilizando cinco concentraciones. Todos los ensayos fueron
realizados a 37 °C. Los extractos de alcachofa fueron disueltos en el mismo buffer para los
estudios de actividad secuestrante de especies ROS y RNS. En cada ensayo, experimentos
adicionales fueron realizados para verificar posibles interferencias de la matriz con la
metodología utilizada. Los valores de IC50 fueron calculados a partir de curvas de
porcentaje de inhibición versus concentración del antioxidante, utilizando el software
GraphPad Prism 5. Los compuestos quercetina, tiron y ácido ascórbico fueron utilizados
como controles positivos.
2.3.3.2 Ensayo de actividad secuestrante de radical superóxido
El radical O2•− fue generado a partir del sistema NADH/PMS/O2 y su capacidad

secuestrante determinada mediante el monitoreo del efecto de los extractos sobre la
reducción inducida por el radical O2•− del NBT a 560 nm luego de 2 minutos (7). Los
efectos fueron expresados como el porcentaje de inhibición de la reducción de NBT a
diformazano.
2.3.3.3 Ensayo de actividad secuestrante de peróxido de hidrógeno
La capacidad secuestrante del H2O2 utilizando amplex red fue llevada a cabo según
trabajos anteriores del equipo de trabajo (127) con algunas modificaciones. Las mezclas
de reacción contenían los siguientes reactivos a la concentración final indicada (en un
110
volumen final de 250 μL): buffer Tris–HCl 50 mM pH 7,4, amplex red 25 μM, HRP 0,25
U/mL, extractos de alcachofa 6 – 1000 µg/mL y H2O2 1%. Las longitudes de onda de
excitación y emisión fueron 530 ± 20 y 590 ± 20 nm respectivamente. Los resultados
fueron expresados como el porcentaje de inhibición de la oxidación inducida por el H2O2
del amplex red.
2.3.3.4 Ensayo de actividad secuestrante de ácido hipocloroso
La actividad secuestrante del HOCl fue medida mediante el monitoreo del efecto
producido por los extractos sobre la oxidación inducida por el HOCl de la DHR a rodamina
123 (7). Los resultados fueron expresados como el porcentaje de inhibición de la reacción
de oxidación inducida por HOCl de la DHR.
2.3.3.5 Ensayo de actividad secuestrante de oxígeno singulete
La capacidad secuestrante del 1O2 fue medida mediante el monitoreo del efecto de los
extractos sobre la reacción de oxidación de la DHR no fluorescente a rodamina 123
fluorescente por acción de esta especie ROS (7). El 1O2 fue generado mediante
descomposición térmica un endoperóxido NDPO2 (disodio 3,3’-(1,4-naftaleno)
bispropionato) soluble en agua previamente sintetizado (128). Los resultados (n = 2)
fueron expresados como el porcentaje de inhibición de la reacción de oxidación inducida
por 1O2 de la DHR.
2.3.3.6 Ensayo de actividad secuestrante de radical peroxilo
El ROO• fue generado mediante descomposición térmica de AAPH a 37 °C y su capacidad

secuestrante medida mediante el monitoreo del efecto de los extractos de alcachofa sobre
el decaimiento en la intensidad de la fluorescencia producto de la reacción de oxidación
inducida por el ROO• de la fluoresceína (129). La señal de fluorescencia fue luego
monitoreada a cada minuto a la longitud de onda de emisión 528 ± 20 nm con excitación a
485 ± 20 nm hasta decaimiento total. Solución de trolox (0,2–6 µg/mL) fue utilizada como
control estándar en cada ensayo. La capacidad secuestrante relativa del ROO• fue luego
expresada como la relación entre la pendiente de cada extracto (o control positivo) y las
pendientes obtenidas con trolox, según lo sugerido por Rodrigues et al. (130).
111
2.3.3.7 Ensayo de actividad secuestrante de óxido nítrico
La capacidad secuestrante del •NO fue medida mediante el monitoreo del efecto de los
extractos sobre la reacción de oxidación inducida por el •NO de DAF-2 no fluorescente a
triazolofluoresceína (DAF-2T) fluorescente (7). Los resultados fueron expresados como el
porcentaje de inhibición de la reacción de oxidación inducida por •NO de DAF-2.
2.3.3.8 Ensayo de actividad secuestrante de peroxinitrito
La capacidad secuestrante del ONOO− fue medida mediante el monitoreo del efecto de los
extractos sobre la reacción de oxidación inducida por ONOO− de la DHR no fluorescente a
rodamina 123 fluorescente (7). Esta evaluación es importante ya que, en condiciones
fisiológicas, la reacción entre ONOO− y bicarbonato es predominante, con una constante de
velocidad muy alta (k = 3-5,8x104 M-1s-1) (131). Los resultados fueron expresados como el
porcentaje de inhibición de la reacción de oxidación inducida por ONOO− de la DHR.
112
2.4 Estudio de bioaccesibilidad de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en
frutos de alcachofa
2.4.1 Reactivos
Agua ultrapura de 18,2 MΩcm de resistividad (ASTM Tipo I) fue obtenida mediante un
purificador Millipore (São Paulo, Brasil) Simplicity 185.
Acido clorhídrico diluido preparado a partir de HCl concentrado (37% v/v, Merck,
Alemania), NaOH (Merck, Alemania), NaHCO3 (Merck, Alemania).
Enzimas pepsina y pancreatina (Sigma-Aldrich, E.E.U.U)
Soluciones stock estándar de Cu, Fe, Ni y Zn de 1000 mgL-1 descriptas en la sección 2.2.1.
Todo el material de vidrio fue sumergido en ácido nítrico 10% v/v durante toda la noche y
luego enjuagado exhaustivamente con agua ultrapura antes de su utilización.
2.4.2 Instrumentos
 Balanza analítica Radwag AS 220/C/2 (Radom, Polonia).

 Centrífuga Luguimac LC-15 (Buenos Aires, Argentina).
 Baño de agua térmico Memmert GmbH WNB45 (Schwabach, Alemania).
 Vórtex Qilinbeier 5 (Hangzhou, China).
 Espectrómetro de absorción atómica Perkin Elmer AAnalyst 200 (Norwalk, CT,
EUA).
 Espectrómetro de absorción atómica Thermo Scientific iCE 3500 (Cambridge,
Reino Unido)
2.4.3 Muestras
Se utilizaron las mismas muestras de frutos de alcachofa secas y tamizadas utilizadas para
la optimización de las metodologías analíticas (muestras blanco) y las muestras
comerciales (muestras 1, 2, 3 y 4) descriptas en la sección 2.2.3.
2.4.4 Procedimiento de preparación de la muestra
2.4.4.1 Preparación de las soluciones de simulación de jugo gástrico y jugo intestinal
La solución de jugo gástrico simulada fue preparada mediante la disolución de 0,32 g de

pepsina en 1 mL de HCl 12 M, seguido de la adición de agua ultrapura hasta completar un
volumen final de 100 mL. Luego se ajustó el pH a 1,2 mediante el agregado de un volumen
113
adecuado de HCl 0,1 M. Dado que la actividad de la pepsina decae con el tiempo, la
solución debe prepararse fresca antes de realizar el análisis.
La preparación de la solución de jugo intestinal simulada fue preparada mediante la

disolución de 0,5 g de pancreatina en 8 mL de NaOH 0,2 M, seguido de la adición de agua
ultrapura hasta completar un volumen final de 100 mL. Luego se ajustó el pH a 6,8
mediante el agregado de un volumen adecuado de solución de NaHCO3 3% (m/v).
2.4.4.2 Digestión gástrica
Una porción de 0,5 g de muestra de fruto obtenido según la sección 2.2.3 fue colocada en
un tubo de polietileno con tapa (50 mL) junto con 5,0 mL de solución de jugo gástrico (pH
1,2). La mezcla fue agitada en vórtex durante 2 minutos y luego se colocó en el baño de
agua termostatizado a 37 °C y se dejó incubando durante 2 horas. La mezcla fue agitada de
forma manual periódicamente. Cada experimento se realizó por triplicado. Se realizaron
blancos de reactivos que también se incubaron junto con las muestras (132).
2.4.4.3 Digestión intestinal
De forma de simular la digestión intestinal, el pH de la mezcla obtenida luego de la

digestión gástrica fue ajustado a 6,8 mediante la adición gota a gota de solución de
NaHCO3 3% (m/v). Se agregó luego 5,0 mL de solución de jugo intestinal y la mezcla fue
agitada en vórtex durante 2 minutos. Por último, la mezcla se colocó en el baño de agua
termostatizado a 37 °C y se dejó incubando durante otras 2 horas. La mezcla fue agitada de
forma manual periódicamente. Cada experimento se realizó por triplicado. Transcurrido
ese tiempo, la muestra fue retirada del baño y centrifugada durante 10 min a 3000 rpm. El
sobrenadante fue utilizado para las determinaciones analíticas de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y
Zn mediante absorción atómica de llama (Cu, Fe, Zn) y absorción atómica electrotérmica
(As, Cd, Ni, Pb) según las condiciones descriptas en la sección 2.2.5. Blancos de reactivos
fueron realizados e incubados junto con las muestras (132).
La temperarura de incubación de 37 °C fue seleccionada para que coincidiera con la
temperatura normal del cuerpo humano, permitiendo así que las enzimas digestivas
funcionaran eficientemente.
114
Figura 43 Imágenes del proceso de digestión gastrointestinal simulado.
2.4.4.4 Cálculo del porcentaje de bioaccesibilidad
El porcentaje de bioaccesibilidad fue definido como la fracción (concentración) del

elemento extraído durante el proceso de digestión simulada, comparada con la cantidad
total (concentración) del elemento en la matriz, y el valor fue calculado de acuerdo a la
siguiente relación (132):
(2.3)
Bioaccesibilidad (%) = x 100
115
CAPÍTULO 3
RESULTADOS Y
DISCUSIÓN
116
3.1.1 Optimización de las condiciones cromatográficas y MRM para el

análisis mediante LC-MS/MS
Una de las primeras etapas durante el desarrollo del método cromatográfico es la

selección de las condiciones de trabajo del LC; tipo de fase móvil, flujo de fase móvil,
volumen de inyección y temperatura de la columna. Con respecto a la temperatura de la
columna, para evitar la posible degradación de los pesticidas se trabajó a temperatura
ambiente. Se utilizaron las fases móviles definidas en la sección 2.1.6.3. El ácido fórmico
actúa como un modificador mejorando la sensibilidad y resolución de los iones en la
fuente de ionización. Se realizaron diferentes inyecciones con diferentes proporciones de
estas FM de forma de optimizar el programa de gradiente a utilizar. El flujo óptimo de fase
móvil fue de 0,6 mL min-1. El volumen de inyección fue 5 μL, suficiente para alcanzar una
buena sensibilidad.
Según la normativa de la UE para lograr una correcta identificación y confirmación de los

analitos mediante LC-MS/MS es necesario la optimización de dos transiciones (MRM) por
compuesto. Por lo que se optimizó el ión precursor y dos iones fragmento, de forma que la
transición menos intensa (MRM2) se utilizó para la confirmación mientras que la más
abundante (MRM1) se usó para la cuantificación de los analitos de interés. El criterio de
confirmación utilizado para cada compuesto fue el recomendado por la DG SANCO, que se
basa en la presencia de ambas transiciones al mismo tiempo de retención, la coincidencia
del tR de estas transiciones con las de un estándar y además la relación (MRM2/MRM1) en
la muestra problema debe coincidir con la relación (MRM2/MRM1) obtenida para el
estándar.
En relación a las transiciones seleccionadas, en general fueron todas mayores que m/z
100, excepto para algunos compuestos como hexaconazol y tebuconazol, en donde uno de
los fragmentos fue menor que 80. El usar m/z bajos, representa una desventaja, ya que
disminuye la especificidad, sin embargo se seleccionaron esos iones porque los
fragmentos encontrados no eran lo suficientemente sensibles.
La Figura 44 muestra un cromatograma de iones totales conteniendo todas las
transiciones de los pesticidas en estudio a 10 μg L-1 en hojas de alcachofa (XIC, Extracted
Ion Chromatogram).
117
Figura 44 Cromatograma de iones totales de todos los pesticidas analizados en hojas de alcachofa 10 μg L-1.
3.1.2 Selección del método de preparación de muestra.
De forma de seleccionar el método mas adecuado para extraer los pesticidas de la matriz
en estudio, fue necesario comparar la respuesta a diferentes procedimientos de
extracción. De acuerdo con esto, tres metodologías multiresiduo diferentes fueron
ensayadas sobre muestras blanco fortificadas con 15 pesticidas (insecticidas, fungicidas y
herbicidas) a 200 µg L-1: un método QuEChERS citrato modificado (sección 2.1.6.1), un
método de dispersión de matriz en fase sólida (MSPD) (sección 2.1.6.2) y un método de
extracción con acetato de etilo y clean-up dispersivo (sección 2.1.6.3). Los extractos
obtenidos fueron luego analizados mediante GC-MS. De los tres métodos evaluados,
QuEChERS citrato modificado exhibió el mejor desempeño para los 15 compuestos
seleccionados con recuperaciones entre 70 y 120% y valores de RSD menores al 20%,
mientras que para el método de extracción con acetato de etilo y el método MSPD solo se
obtuvieron 8 compuestos con recuperaciones adecuadas. De acuerdo con los lineamientos
de la DG-SANCO, las recuperaciones deben estar en el rango 70 - 120% y la precisión
expresada como RSD debe ser menor al 20%. Los resultados de la comparación de
métodos se muestran en la Tabla 17.
Al observar la Tabla 17, se puede notar como con el método MSPD, 7 de los 15 pesticidas
no fueron detectados: clorfenvinfos, deltametrina, difenoconazol, iprodiona, propiconazol,
pyraclostrobin y tebuconazol. La mayoría de ellos son fungicidas excepto por el
clorfenvinfos y la deltametrina que son insecticidas. Además provienen de familias
químicas diversas: triazoles, piretroides, organofosforados, hidantoínas y estrobilurinas.
Mediante la extracción con acetato de etilo solo 1 de los pesticidas no fue detectado
(pyraclostrobin) y 6 de los pesticidas presentaron recuperaciones bajas, no cumpliendo
con los lineamientos de DG-SANCO. Todos ellos son fungicidas, a excepción del
clorfenvinfos.
118
Los compuestos chlorfenvinfos, iprodiona y pyraclostrobin tuvieron problemas tanto en el
método MSPD como en el método de extracción con acetato de etilo, sobre todo el
pyraclostrobin, que no fue detectado en ninguno de los dos casos. Los valores de RSD
fueron menores al 20% para ambos métodos, salvo para el caso de lambda-cialotrina en el
método MSPD, cuyo valor fue 43,7%.
Tabla 17 Resultados de la comparación de métodos de extracción evaluados mediante GC-MS.
Nombre común del QuEChERS AcOEt MSPD

Pesticida Rec (%) RSD (%) Rec (%) RSD (%) Rec (%) RSD (%)
Azoxystrobin 86,0 14,4 39,6 11,0 72,5 2,9
Boscalid 82,1 14,9 28,2 8,3 70,9 1,8
Clorfenvinfos 79,2 8,4 44,1 6,8 - -
Cipermetrina 118,5 11,2 104,2 8,6 100,3 4,5
Deltametrina 114,2 15,1 100,6 8,6 - -
Difenoconazole 85,6 6,8 71,2 11,3 - -
Iprodiona 109,0 9,1 49,4 9,4 - -
Lambda-Cialotrina 73,4 13,7 70,5 6,7 114,5 43,7
Metiocarb 84,5 11,6 81,5 7,7 81,6 11,9
Propiconazol 86,0 7,0 83,9 3,1 - -
Piraclostrobin 90,4 25,0 - - - -
Tau-Fluvalinato 116,6 16,4 100,5 6,4 94,6 4,0
Tebuconazol 80,8 20,4 136,3 10,0 - -
Tetradifon 107,8 10,3 107,0 8,0 104,1 18,1
Vinclozolina 113,9 14,9 57,3 12,2 89,5 14,3
Las bajas recuperaciones obtenidas mediante la extracción con acetato de etilo pueden
deberse a la presencia del carbono grafitizado (GCB) aplicado durante la etapa de clean-up.
Ciertos tipos de pesticidas son especialmente propensos a adsorberse sobre el GCB (133).
Es bien sabido que el GCB posee la habilidad de adsorber moléculas planas, tales como
clorofilas y otros pigmentos, pero también puede retener a aquellos pesticidas que posean
funcionalidad planar. Pero en este caso es poco probable, ya que ninguno de los pesticidas
en cuestión presenta geometría plana. Otra explicación posible puede ser debida al propio
solvente; el acetato de etilo tiene una pobre habilidad para penetrar ciertos tejidos
vegetales (133). Además, siempre hay que tener en cuenta la solubilidad de los
compuestos con el solvente de extracción. Sin embargo, en este caso, todos los compuestos
que presentaron bajas recuperaciones poseen buena solubilidad en acetato de etilo (entre
10 y 50 g cada 100 mL), por lo cual este no sería el problema.
En cuanto al método MSPD, las polaridades del sorbente y del solvente de elución son
reconocidas como factores clave, ya que determinan tanto la eficacia de la extracción como
la pureza de los extractos finales (134). El solvente de elución debe proveer un amplio
rango de polaridades compatible tanto con los sorbentes como con los analitos. Quizás en
119
este caso un gradiente de elución, cambiando la polaridad del solvente a lo largo del
tiempo, hubiera sido la solución para que los pesticidas no detectados eluyeran de la
columna. Quizás la utilización de acetato de etilo cómo solvente haya sido el problema en
la etapa de extracción, debido a sus dificultades para penetrar ciertos tejidos vegetales,
como se comentó anteriormente. Además, se debe recordar que con este tipo de
metodología, la molienda de la muestra con el soporte se realiza en forma manual, con lo
cual a veces es complicado dispersar la matriz de forma eficaz y alcanzar un tamaño de
partícula adecuado para que haya un buen contacto con el solvente al realizar la
extracción. A su vez, la diferencia en el tamaño de partícula, también puede ser un
impedimento para una cromatografía eficiente. De todas formas, con los buenos
resultados obtenidos con el método QuEChERS citrato modificado, y de su mayor
simplicidad y rapidez, el método MSPD fue descartado.
De forma de chequear la cantidad de coextractivos, las matrices blanco fueron inyectadas

en modo full scan. Analizando los cromatogramas obtenidos luego del análisis mediante
GC-MS (Figura 45), se puede apreciar como la mayor cantidad de de coextractivos
aparecen en el extracto preparado por el método de acetato de etilo seguido por el método
QuEChERS modificado. El método MSPD prácticamente no presentó coextractivos, pero de
todas formas, la mitad de los pesticidas tampoco fueron detectados en los extractos.
Figura 45 Cromatograma en modo full scan de la matriz blanco de hojas de alcachofa mediante los tres
métodos de extracción estudiados.
Abundancia
4500
4000
Método EtOAc
3500
Método QuEChERS
3000
Método MSPD
2500
2000
1500
1000
500
0
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00
Tiempo (min)
El método QuEChERS citrato modificado ha sido reportado (135) como una buena opción
para aquellas matrices vegetales más complejas, como lo son las plantas medicinales. Más
120
aún, en otro trabajo, se compara este método con la extracción con acetato de etilo y el
método de mini-Luke en té verde, llegando a la conclusión de que el protocolo QuEChERS
citrato modificado era el mejor para este tipo de matrices. Considerando los resultados
obtenidos en este trabajo y las referencias bibliográficas consultadas, el método
QuEChERS citrato modificado fue seleccionado para la extracción de residuos de
pesticidas en hojas de alcachofa.
Buscando aumentar el scope de la primera selección de pesticidas, otros compuestos

compatibles con GC y LC fueron incluídos durante el proceso de fortificación de las
muestras. Los pesticidas en estudio fueron seleccionados a partir de los paquetes
tecnológicos utilizados en estos cultivos. Se evaluó la metodología seleccionada en la
primera etapa de trabajo para ambos sistemas de detección, obteniéndose muy buenos
resultados.
3.1.3 Validación de la determinación de residuos de pesticidas en hojas

de alcachofa
El método QuEChERS citrato modificado fue posteriormente validado para la

determinación de 63 compuestos mediante LC-MS/MS y 35 compuestos mediante GC-MS
respectivamente. Se llevaron a cabo estudios de linealidad, veracidad (porcentajes de
recuperación), precisión, límites de detección, límites de cuantificación y efecto matriz
siguiendo los lineamientos establecidos por DG-SANCO, como se describe en la sección
2.1.8.
Recuperación
Los estudios de recuperación fueron realizados a cuatro niveles de concentración para el

método seleccionado: 0,010 – 0,050 – 0,100 – 0,200 mg kg-1 mediante GC-MS y 0,010 –
0,020 – 0,050 – 0,100 mg kg-1 mediante LC-MS/MS. Todos los pesticidas fueron detectados
en los dos niveles de concentración más altos ensayados para cada metodología
instrumental, con recuperaciones entre 70 y 120%. En el caso de LC-MS/MS (Tabla 18),
para el tercer nivel de fortificación (0,020 mg kg-1) 12 de los 63 pesticidas no fueron
detectados y 9 de ellos presentaron porcentajes de recuperación menores al 70%, y para
el nivel más bajo ensayado (0,010 mg kg-1); 26 de los pesticidas no fueron detectados y 6
presentaron recuperaciones menores al 70%. En el caso de GC-MS (Tabla 19), para el
tercer nivel de fortificación (0,050 mg kg-1) los 35 pesticidas se recuperaron
correctamente pero para el nivel más bajo (0,010 mg kg-1) solo 7 de los pesticidas
presentaron recuperaciones mayores al 70%, el resto no fueron detectados. Esto se debe a
121
que el poder de extractabilidad del método no es suficiente para la extracción de esos
compuestos a un nivel tan bajo de concentración.
Precisión
Como se muestra en la Tabla 18 para la determinación mediante LC-MS/MS y en la Tabla

19 para la determinación mediante GC-MS, la repetitividad, expresada como RSD,
evaluada a los tres niveles de concentración fue menor al 20%. La reproducibilidad,
también expresada como RSD, evaluada en los mismos niveles de concentración en dos
días distintos por el mismo operador fue en promedio también menor al 20%.
Linealidad
La cuantificación mediante GC-MS, basada en las areas de pico, fue realizada mediante el
método de patrón interno utilizando TPP. La linealidad del método fue evaluada,
considerando las áreas de los picos relativas al estándar interno, mediante la construcción
de curvas de calibración de siete puntos (cada punto por triplicado) en un amplio rango de
concentraciones. De igual forma, se construyeron curvas de calibración de siete puntos
para el análisis mediante LC-MS/MS, pero sin la utilización de patrón interno. Buena
linealidad fue observada para ambas metodologías, para todos los compuestos en estudio,
dentro del rango de concentraciones evaluado (hasta 600 ug L-1 para GC-MS y 100 ug L-1
para LC-MS/MS) obteniéndose coeficientes de determinación (R2) mayores a 0,99. Para
ambas metodologías, se estudiaron los residuales individuales para cada compuesto y las
desviaciones respecto a la curva de calibración en la región relevante fueron menores a ±
20% en todos los casos, según lo estipulado por DG-SANCO.
Límites de Detección y Cuantificación
Para el análisis mediante LC-MS/MS, los límites de detección (LODs) fueron determinados
como la mínima concentración de analito que provee transiciones en las cuales el
calificador MRM2 posee una relación señal a ruido (S/N) de 3. La mayoría de los analitos
pudieron ser detectados en un rango entre 0,003 y 0,015 mg kg-1. De acuerdo a los
lineamientos de DG-SANCO, el límite de cuantificación (LOQ) está definido como el nivel
de fortificación más bajo validado que cumple con los criterios de aceptabilidad
(recuperación y precisión) estipulados. En vista de los niveles de fortificación estudiados,
31 analitos (la mitad del total) posee LOQs en el nivel de 0,01 mg kg-1. La distribución de
los LOQs se resume en la Tabla 20. En todos los casos los valores de LOQ obtenidos fueron
menores o iguales a los correspondientes valores de LMR establecidos por la Unión
Europea, cumpliendo de esta forma con los lineamientos establecidos.
122
Tabla 18 Porcentajes de recuperación y respectivos valores de RSD obtenidos utilizando el método QuEChERS
en hojas de alcachofa a los niveles 0,01 – 0,02 – 0,05 mg kg-1 mediante LC-MS/MS.
Nombre común del Nivel 0,05 mg kg-1 Nivel 0,02 mg kg-1 Nivel 0,01 mg kg-1
pesticida Rec (%) RSD (%) Rec (%) RSD (%) Rec (%) RSD (%)
Acefato 71,5 6,9 70,5 10,9 71,9 15,8
Acetamiprid 76,7 6,0 --- --- --- ---
Aldicarb 73,8 1,9 74,5 5,8 72,5 10,3
Azinfos metil 77,9 11,8 58,7 17,8 37,9 19,4
Azoxystrobin 98,4 2,6 95,7 8,5 107,2 7,4
Benomilo 71,9 14,5 --- --- --- ---
Boscalid 115,2 13,7 87,8 17,3 47,4 3,4
Carbaril 86,4 5,8 --- --- --- ---
Carbendazim 82,3 11,7 85,4 15,6 82,5 19,8
Carbofuran 91,6 9,6 85,5 12,5 81,9 19,0
Clorpirifos 75,0 10,4 --- --- --- ---
Ciproconazol 74,4 9,3 --- --- --- ---
Clomazon 79,6 5,7 83,5 14,3 86,8 18,6
Clorfenvinfos 82,0 14,6 --- --- --- ---
Clorpirifos metil 78,3 17,0 --- --- --- ---
Clotianidin 75,8 3,0 --- --- --- ---
Diazinon 73,0 6,4 73,5 8,7 74,5 11,9
Difenoconazol 84,1 1,6 79,5 4,3 72,3 3,7
Dimetoato 97,5 2,9 95,7 5,2 98,9 7,7
Epoxiconazol 104,1 7,5 105,7 4,3 119,4 1,5
Etion 70,1 12,9 72,8 15,9 73,1 16,5
Fenitrotion 111,8 14,7 86,7 15,2 75,9 17,6
Flufenoxuron 77,9 16,0 100,3 11,7 119,3 12,0
Fluopicolide 93,0 10,4 90,3 12,6 86,8 15,7
Flutriafol 84,4 6,8 71,7 8,5 64,9 9,4
Fosmet 99,2 18,2 95,8 14,7 96,9 15,2
Hexaconazol 75,6 8,0 73,4 15,4 --- ---
Hexitiazox 107,8 5,6 110,8 14,2 113,2 15,8
Imazalil 71,1 19,5 --- --- --- ---
Imidacloprid 100,6 18,6 47,9 19,4 20,2 13,0
Iprodiona 117,1 3,6 109,8 6,2 119,8 5,3
Isoprotiolane 82,0 8,1 78,7 10,2 72,7 12,2
Kresoxim metil 119,5 18,0 63,2 17,5 --- ---
Linuron 97,4 11,6 93,1 5,8 79,8 2,9
Lufenuron 71,1 5,7 --- --- --- ---
Malaoxon 77,6 17,7 38,9 22,5 --- ---
Malation 70,2 0,5 71,9 5,9 --- ---
Metalaxil 73,5 10,1 --- --- --- ---
Metconazol 83,6 8,8 75,5 7,9 70,8 1,3
Metamidofos 72,3 10,5 42,3 17,5 --- ---
Metidation 72,3 10,2 71,3 16,6 --- ---
Metiocarb 76,8 11,1 45,7 19,5 --- ---
Metomil 99,8 5,3 72,4 15,3 --- ---
Metoxyfenozide 115,3 14,9 109,8 9,7 117,0 4,0
Oxadixil 76,6 16,2 74,5 14,2 73,5 15,4
Pendimetalin 89,1 3,4 58,7 16,8 --- ---
Pirimifos metil 70,9 5,1 --- --- --- ---
Procloraz 71,8 1,0 47,8 19,8 --- ---
Propiconazol 72,3 6,8 60,8 16,7 --- ---
Piraclostrobin 82,6 13,3 72,3 15,7 --- ---
Pirimetanil 71,5 7,8 65,3 17,4 --- ---
Spinosad 85,4 8,9 75,6 14,2 --- ---
Spiroxamine 98,3 7,8 92,1 9,6 80,5 11,5
Tebuconazol 92,2 4,6 97,9 8,3 107,6 11,8
123
Tebufenozide 89,0 5,3 72,5 10,8 36,5 19,7
Teflubenzuron 85,3 8,9 90,3 10,6 109,3 16,8
Tetraconazol 91,7 11,3 93,1 9,7 92,5 18,1
Tiacloprid 94,4 7,4 95,9 8,2 100,7 4,0
Tiamethoxam 94,8 15,9 97,8 12,5 114,8 19,2
Tiodicarb 85,8 9,3 84,7 10,2 80,4 14,2
Tiabendazol 75,7 5,0 71,3 6,7 58,3 7,9
Trifloxystrobin 101,6 5,9 75,4 7,2 71,5 6,6
Triticonazol 85,3 7,3 85,9 8,5 86,3 12,9
En el análisis mediante GC-MS, los límites de deteción (LODs) fueron determinados como
la mínima concentración de analito que provee un espectro de masas en modo SIM en el
cual el ión calificador posee una relación señal a ruido (S/N) de 3. Todos los pesticidas
fueron detectados en los 3 niveles más altos ensayados con recuperaciones entre 70 y
120%. La mayoría de los analitos pudo ser detectado en el rango 0,005 - 0,025 mg kg-1. En
vista de los niveles de fortificación ensayados, 7 de los analitos alcanzaron valores de
LOQs a nivel de 0,01 mg kg-1. La distribución de valores de LOQ para cada analito se
resume en la Tabla 21. De 35 pesticidas analizados, 31 presentaron valores de LOQ
menores o iguales a su correspondiente LMR, según lo establecido por DG-SANCO. Los 4
analitos que no cumplieron con el criterio (diazinon, etion, fenitrotion, iprodiona) fueron
también evaluados mediante LC-MS/MS (Tabla 18) y con esta metodología si cumplieron
con la normativa.
en hojas de alcachofa a los niveles 0,01 – 0,05 – 0,10 mg kg-1 mediante GC-MS.
Azoxystrobin 87,3 12,7 84,1 15,3 --- ---
Boscalid 83,7 13,5 79,8 14,9 --- ---
Bromopropilato 77,9 11,7 74,0 19,2 72,0 18,7
Buprofezin 112,5 10,2 111,7 15,5 --- ---
Clorfenvinfos 97,2 10,3 100,5 19,0 --- ---
Clorotalonil 92,5 6,3 107,7 12,3 72,7 16,7
Clorpirifos 107,2 7,8 81,7 12,5 --- ---
Clorpirifos metil 101,7 10,9 109,3 14,7 --- ---
Ciflutrin 107,9 5,4 103,2 17,3 79,5 16,4
Cipermetrina 109,7 10,2 103,3 12,4 --- ---
Deltametrina 83,5 14,8 95,5 16,6 --- ---
Diazinon 79,8 9,2 71,3 15,4 --- ---
Dicofol 85,0 6,7 81,9 10,5 72,5 15,7
Difenoconazol 90,7 8,2 85,7 10,5 --- ---
Etion 94,8 9,7 112,4 18,7 --- ---
Fenhexamida 78,5 10,1 110,4 10,8 --- ---
Fenitrotion 96,0 13,5 72,5 17,7 --- ---
Fipronil 90,5 7,2 89,3 0,3 71,7 15,3
Fludioxonil 79,0 6,4 91,4 6,5 --- ---
Iprodiona 93,0 10,9 85,6 14,5 --- ---
Kresoxim metil 82,0 7,0 98,4 9,8 --- ---
Lambda-Cialotrina 109,7 6,2 115,4 4,4 --- ---
124
Metiocarb 87,9 12,3 75,3 15,8 --- ---
OPP 93,2 8,5 108,9 10,7 --- ---
Paration metil 73,2 9,0 75,6 10,3 70,9 16,3
Permetrina 85,0 9,8 90,1 12,3 --- ---
Propiconazol 86,4 9,7 81,5 13,1 --- ---
Piraclostrobin 91,4 10,3 88,4 14,9 --- ---
Priproxifen 81,3 14,3 85,7 19,4 --- ---
Tau-Fluvalinato 105,5 14,5 103,2 17,7 --- ---
Tebuconazol 85,7 14,3 80,5 17,3 --- ---
Tetradifon 75,8 15,5 74,8 15,7 73,7 16,2
Trifloxystrobin 83,8 11,2 119,5 15,1 --- ---
Trifuralin 85,7 4,7 92,7 10,1 --- ---
Vinclozolina 83,5 15,0 79,7 14,3 --- ---
Efecto matriz
El estudio de efecto matriz se llevó a cabo comparando las pendientes de las curvas de
calibración en matriz con las pendientes de las curvas de calibración en solvente. El
cálculo se realizó mediante la siguiente ecuación, anteriormente descripta:
ME (%) = [(pendiente curva en matriz/pendiente curva en solvente)-1] x 100 (3.1)
El efecto matriz, ya sea el aumento o la supresión de la señal constituye uno de los

mayores problemas durante el análisis de trazas. En el caso de LC-ESI/MS, los
coextractivos de la matriz que sufran ionización simultáneamente con los compuestos de
interés pueden comprometer la cuantificación de los compuestos, especialmente de
aquellos que se encuentran en baja concentración, afectando la exactitud y
reproducibilidad de la medida. En la literatura existen varios métodos para solucionar este
problema, pero el más usado es el uso de curvas de calibración en matriz para realizar la
cuantificación de los analitos. La alcachofa es una matriz compleja, sumado al hecho de
que la técnica utilizada implica un paso de pre-concentración es de esperar que exista
efecto de la matriz. El efecto matriz puede cuantificarse por medio de la ecuación descripta
anteriormente y así definir si existe un aumento de la señal (si la diferencia entre las
pendientes del estándar en matriz y en solvente es positiva) o supresión de la señal (si
esta relación es negativa) y además se puede evaluar la magnitud de dicho EM tal como se
describe en la sección 1.6.
Los valores obtenidos se resumen en la Tabla 20 para LC-MS/MS y en la
Tabla 21 para GC-MS. De los 63 pesticidas analizados mediante LC-MS/MS, 5 presentaron

efecto matriz suave, lo cual significa una supresión o acrecentamiento menor al 20%. El
efecto matriz en ese rango es lo suficientemente bajo como para ser considerado
despreciable. En el grupo de efecto matriz medio (aumento/supresión > 20% y < 50%) se
125
encontraron 21 pesticidas. El grupo de efecto matriz fuerte fue el más grande de los tres,
compuesto por 37 de los pesticidas. Dos de ellos (acefato y carbendazim) fueron los
analitos con los tiempos de retención más cortos; estos resultados confirman
observaciones de otros autores (136) que en cromatografía de fase reversa, los
compuestos que eluyen primero son más fuertemente afectados, debido a la gran cantidad
de elementos polares presentes en la matriz y que son pobremente retenidos. En LC-
MS/MS, el efecto matriz generalmente se relaciona a los co-eluyentes generados durante el
proceso de ionización, cuando se utilizan interfaces a presión atmosférica, como es el caso
de ESI (utilizada en este trabajo), los cuales tienden a suprimir o aumentar las señales
relativas de los iones precursores. En este caso, los fuertes efectos observados para
acefato y carbendazim, pueden deberse a la presencia de derivados de ácidos
hidroxicinámicos y flavonoides, tales como el ácido clorogénico, el ácido 1,3-
dicafeoilquínico (cinarina) y la luteolina-7-rutinósido, que son los compuestos fenólicos
mayoritarios encontrados en los extractos de estas mismas hojas de alcachofa (sección
3.3) y que presentan bajos tiempos de retención cuando se utilizan sistemas de separación
mediante LC similares al utilizado en este caso (110).
El analito mas fuertemente afectado por la matriz fue el azoxystrobin (EM = 594,9%). En la
Figura 46 se ejemplifica del efecto matriz para el caso de su determinación mediante LC-
MS/MS a través de las correspondientes curvas de calibración en matriz y en solvente.
Como se observa en la Tabla 20, en este ensayo aproximadamente el 92% de los analitos
estudiados (58 pesticidas de 63) presentaron supresión de la señal, lo cual es más común
en los sistemas LC-MS/MS.
Figura 46 Ejemplificación del efecto matriz para el caso de la determinación de azoxystrobin mediante LC-
MS/MS a través de las curvas de calibración en matriz y en solvente.
9,0E+06
A = 84540C + 24584
R² = 0,9995
6,0E+06
Área de pico
Curva en solvente
3,0E+06 A = 12164C + 7093,1 Curva en matriz
R² = 0,9998
0,0E+00
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Concentración (µg L )
-1
126
Si bien algunos de los pesticidas presentaron efecto matriz suave durante el análisis, las
cuantificaciones se realizaron en todos los casos utilizando calibración en matriz.
Respecto a los compuestos analizados mediante GC-MS, presentaron menor aumento de la

señal respecto a LC-MS/MS. De los 35 pesticidas analizados, 19 presentaron efecto matriz
suave o despreciable, 5 presentaron efecto matriz medio y 11 presentaron efecto matriz
fuerte. Los analitos mas afectados en este caso fueron iprodiona, fenitrotion y
cipermetrina, para los cuales se obtuvieron valores importantes de efecto matriz: 757, 598
y 529% respectivamente.
Tabla 20 Efecto matriz (ME), límites de detección (LOD) y límites de cuantificación (LOQ) para LC-MS/MS.
Nombre común del ME (%) LOD (mg kg-1) LOQ (mg kg-1) LMR (mg kg-1)
pesticida
Acefato 377,2 0,003 0,010 0,02
Acetamiprid -68,1 0,004 0,050 0,60
Aldicarb -73,9 0,003 0,010 0,02
Azinfos metil -42,4 0,008 0,050 0,05
Azoxystrobin 594,9 0,005 0,010 5,00
Benomilo -90,7 0,004 0,050 0,05
Boscalid -61,9 0,003 0,020 0,50
Carbaril -69,7 0,006 0,050 0,05
Carbendazim 216,9 0,006 0,010 0,10
Carbofuran -81,2 0,002 0,010 0,02
Clorpirifos -91,1 0,011 0,050 1,00
Ciproconazol 18,3 0,010 0,050 0,10
Clomazone -3,4 0,005 0,010 0,01
Clorfenvinfos -52,6 0,014 0,050 0,02
Clorpirifos metil -75,7 0,015 0,050 0,05
Clotianidin -69,7 0,008 0,050 0,05
Diazinon -29,5 0,003 0,010 0,01
Difenoconazol -43,9 0,003 0,010 0,15
Dimetoato -69,5 0,002 0,010 0,02
Epoxiconazol -32,6 0,005 0,010 0,05
Etion -80,5 0,005 0,010 0,01
Fenitrotion -73,3 0,009 0,010 0,01
Flufenoxuron -77,1 0,005 0,010 0,05
Fluopicolide 69,4 0,006 0,010 0,01
Flutriafol -34,5 0,004 0,020 0,05
Fosmet -40,5 0,004 0,010 0,05
Hexaconazol -49,6 0,004 0,020 0,02
Hexitiazox -76,5 0,005 0,010 0,50
Imazalil -38,9 0,015 0,050 0,05
Imidacloprid -51,9 0,011 0,050 0,50
Iprodiona -66,7 0,005 0,010 0,02
Isoprotiolane -35,9 0,004 0,010 0,01
Kresoxim metil -41,1 0,015 0,050 0,05
Linuron -57,2 0,002 0,010 0,05
Lufenuron -77,8 0,015 0,050 0,10
Malaoxon -39,9 0,006 0,050 0,05
Malation -55,1 0,003 0,020 0,02
Metalaxil -49,9 0,011 0,050 0,05
Metconazol -81,5 0,004 0,010 0,02
Metamidofos -69,8 0,012 0,050 0,10
127
Metidation -47,9 0,005 0,020 0,02
Metiocarb -54,8 0,005 0,050 0,10
Metomil -59,2 0,003 0,020 0,02
Metoxyfenozide -25,4 0,004 0,010 0,02
Oxadixyl -42,7 0,007 0,010 0,01
Pendimetanil -13,4 0,005 0,050 0,05
Pirimifos metil -57,0 0,006 0,050 0,05
Procloraz -60,5 0,004 0,050 0,05
Propiconazol -58,6 0,007 0,050 0,05
Pyraclostrobin -35,6 0,004 0,020 2,00
Pirimetanil -61,8 0,004 0,050 0,05
Spinosad -70,6 0,003 0,050 0,20
Spiroxamine -36,8 0,003 0,010 0,05
Tebuconazol -10,5 0,004 0,010 0,50
Tebufenozide -10,0 0,006 0,050 0,05
Teflubenzuron -82,7 0,005 0,010 0,05
Tetraconazol -37,6 0,005 0,010 0,20
Tiacloprid -72,2 0,002 0,010 0,02
Tiametoxam -70,4 0,007 0,010 0,50
Tiodicarb -47,7 0,003 0,010 0,01
Tiabendazol -69,3 0,008 0,050 0,05
Trifloxystrobin -46,1 0,002 0,010 0,20
Triticonazol -34,6 0,003 0,010 0,01
Tabla 21 Efecto matriz (ME), límites de detection (LOD) y límites de cuantificación (LOQ) para GC-MS.
Nombre común del ME (%) LOD (mg kg-1) LOQ (mg kg-1) LMR (mg kg-1)
pesticida
Azoxystrobin 61,0 0,011 0,050 5,00
Boscalid 72,1 0,009 0,050 0,50
Bromopropilato -11,5 0,007 0,010 0,01
Buprofezin 10,9 0,012 0,050 0,05
Clorfenvinfos 9,9 0,011 0,050 0,02
Clorotalonil 178,9 0,005 0,010 0,01
Clorpirifos 5,4 0,024 0,050 1,00
Clorpirifos metil 16,8 0,015 0,050 0,05
Cyflutrin 127,5 0,005 0,010 0,02
Cipermetrina 528,7 0,016 0,050 2,00
Deltametrina 163,5 0,014 0,050 0,10
Diazinon -13,0 0,021 0,050 0,01
Dicofol 72,9 0,004 0,010 0,02
Difenoconazol 13,6 0,063 0,050 0,15
Etion 3,6 0,019 0,050 0,01
Fenhexamida 78,2 0,015 0,050 0,05
Fenitrotion 598,2 0,025 0,050 0,01
Fipronil 7,1 0,005 0,010 0,01
Fludioxonil 3,5 0,012 0,050 0,05
Iprodiona 756,7 0,026 0,050 0,02
Kresoxim metil -2,9 0,019 0,050 0,05
Lambda-Cialotrina 29,7 0,015 0,050 0,20
Metiocarb 43,1 0,014 0,050 0,10
OPP -10,4 0,012 0,050 0,01
Paration metil 7,6 0,006 0,010 0,02
Permetrina 2,0 0,017 0,050 0,05
Propiconazol 45,1 0,008 0,050 0,05
Pyraclostrobin 34,3 0,024 0,050 2,00
Pyriproxifen 9,5 0,014 0,050 0,05
Tau-Fluvalinato 479,5 0,019 0,050 0,10
Tebuconazol 11,8 0,004 0,050 0,50
128
Tetradifon 7,0 0,004 0,010 0,01
Trifloxystrobin 5,9 0,021 0,050 0,2
Trifuralin -5,4 0,018 0,050 0,5
Vinclozolina 46,6 0,017 0,050 0,05
En la Figura 47 se puede observar un gráfico de barras donde se resumen los resultados

de efecto matriz para ambas metodologías.
Figura 47 Comparación mediante gráfico de barras de los resultados del estudio de efecto matriz.
40
LC-MS/MS
# Compuestos
30
GC-MS
20
10
0
ME < 20%
20% < ME
< 50% ME > 50%
ME (%)
Los buenos resultados proporcionados por el método QuEChERS citrato modificado son
debidos probablemente a la relativamente alta selectividad del mismo, que puede estar
conectada a las propiedades del solvente, así como a los sorbentes utilizados en la etapa de
clean-up. Es bien sabido que los extractos obtenidos con acetonitrilo contienen niveles
relativamente bajos de sustancias no polares tales como ácidos grasos y ceras. Además, el
uso de la mezcla de citrato disódico y trisódico en la etapa de salting-out, proporciona un
control de pH (entre 5 y 5,5) que no estaba presente en los otros dos métodos. Esto puede
ser un factor muy importante cuando se están analizando compuestos sensibles a pH ácido
o básico. La buena performance del cloruro de calcio puede ser debida a la adsorción de
co-extractivos sobre su superficie así como a la formación de sales de calcio insolubles con
componentes de la matriz, mediante unión a los grupos hidroxilo catecólicos de los
compuestos fenólicos derivados de los ácidos caféicos.
Un punto importante a destacar es que las determinaciones mediante GC-MS y LC-MS/MS

fueron llevadas a cabo a partir de alícuotas de una misma extracción para ambos sistemas
instrumentales; esto significa que una misma extracción proporcionó suficiente cantidad
de extracto para ambas metodologías. De esta forma, el tiempo de trabajo fue reducido y
se ahorraron reactivos y solventes, lo cual está muy de acuerdo con los principios de la
Química Verde.
129
3.1.4 Validación de la determinación de residuos de pesticidas en
frutos de alcachofa
En función de los buenos resultados en términos de recuperación y RSD

fundamentalmente, obtenidos para la determinación de residuos de pesticidas en hojas de
alcachofa utilizando el método QuEChERS citrato modificado, se decidió probar el mismo
método de preparación de muestra con los frutos, procediendo de igual forma que en
2.1.5.
Se llevaron a cabo nuevamente estudios de linealidad, veracidad (porcentajes de
recuperación), precisión, límites de detección y cuantificación y efecto matriz siguiendo
los lineamientos establecidos por DG-SANCO.
Recuperación
Los estudios de recuperación fueron nuevamente realizados a cuatro niveles de

concentración: 0,010 – 0,050 – 0,100 – 0,200 mg kg-1 mediante GC-MS y 0,010 – 0,020 –
0,050 – 0,100 mg kg-1 mediante LC-MS/MS. Todos los pesticidas fueron detectados en los
dos niveles de concentración más altos ensayados, con recuperaciones entre 70 y 120%
para ambas metodologías instrumentales y con valores de RSD menores al 20%. En el caso
de LC-MS/MS (Tabla 22), para el tercer nivel de fortificación (0,020 mg kg-1) 6 de los 63
pesticidas no fueron detectados y 2 pesticidas presentaron porcentajes de recuperación
menores al 70% (aldicarb y procloraz), y para el nivel más bajo ensayado (0,010 mg kg-1)
25 de los pesticidas no fueron detectados y 7 presentaron recuperaciones menores al
70%. En el caso de GC-MS (Tabla 23), para el tercer nivel de fortificación (0,050 mg kg-1)
los 35 pesticidas se recuperaron correctamente pero para el nivel más bajo (0,010 mg kg-
1) solo 9 de los pesticidas presentaron recuperaciones mayores al 70%, el resto no fueron
detectados. Estos valores demuestran un mejor alcance aún para el fruto respecto a la
hoja, luego de ser sometido al método de preparación de muestra seleccionado.
Linealidad
Las cuantificaciones se llevaron a cabo de la misma forma que para las hojas, según lo
detallado en la sección 3.1.3. Buena linealidad fue observada para ambas metodologías,
para todos los compuestos en estudio, dentro del rango de concentraciones evaluado
(hasta 600 ug L-1 para GC-MS y 100 ug L-1 para LC-MS/MS) obteniéndose coeficientes de
determinación (r2) mayores a 0,99. También, se estudiaron los residuales individuales
para cada compuesto, observándose desviaciones menores a ± 20% en todos los casos,
según lo estipulado por la DG-SANCO.
130
Límites de Detección y Cuantificación
En el análisis mediante LC-MS/MS todos los pesticidas evaluados fueron detectados en los
dos niveles de concentración más altos ensayados, con recuperaciones entre 70 y 120%.
En vista de los niveles de fortificación estudiados, 31 analitos (la mitad del total) poseen
LOQs en el nivel de 0,01 mg kg-1. La distribución de los LOQs se resume en la Tabla 25. En
todos los casos los valores de LOQ obtenidos fueron menores o iguales a los
correspondientes valores de LMR establecidos por la Unión Europea, cumpliendo de esta
forma con los lineamientos de la DG-SANCO.
sobre frutos de alcachofa a los niveles 0,01 – 0,02 – 0,05 mg kg-1 mediante LC-MS/MS.
Acefato 77,3 15,0 75,2 14,7 73.4 16,7
Acetamiprid 90,7 7,2 75,4 10,2 --- ---
Aldicarb 70,4 13,8 36,5 19,7 --- ---
Azinfos metil 87,5 8,5 81,0 15,3 72,5 17,3
Azoxystrobin 80,7 11,3 72,5 12,7 71,3 18,2
Benomilo 96,7 12,0 70,4 15,6 22,5 14,0
Boscalid 81,3 9,2 73,1 14,3 40,5 8,4
Carbaril 89,8 9,9 --- --- --- ---
Carbendazim 73,0 8,3 74,2 12,6 70,3 17,6
Carbofuran 86,6 13,8 83,2 10,5 75,4 15,1
Clorpirifos 86,8 11,9 73,8 18,2 --- ---
Ciproconazol 74,8 16,2 --- --- --- ---
Clomazon 72,6 11,1 73,5 16,3 70,2 19,5
Clorfenvinfos 86,3 6,2 74,0 10,3 --- ---
Clorpirifos metil 74,8 7,1 --- --- --- ---
Clotianidin 85,1 8,4 73,6 16,4 31,9 15,3
Diazinon 76,0 8,6 74,5 9,5 70,9 14,7
Difenoconazol 77,1 6,5 73,2 9,9 71,5 12,3
Dimetoato 90,3 7,6 93,2 10,7 85,9 14,2
Epoxiconazol 78,0 16,5 72,9 17,5 70,5 18,7
Etion 88,9 10,7 79,3 13,9 71,5 17,5
Fenitrotion 76,8 7,2 70,7 10,2 70,9 18,5
Flufenoxuron 77,2 12,1 73,4 10,8 70,3 17,9
Fluopicolide 99,2 5,4 93,7 9,8 84,7 16,9
Flutriafol 73,5 10,8 70,8 16,1 53,6 17,4
Fosmet 73,4 17,9 75,6 15,7 70,6 19,3
Hexaconazol 86,7 10,2 71,4 16,5 42,7 12,1
Hexitiazox 75,6 15,4 74,7 14,9 70,8 18,8
Imazalil 91,8 10,6 71,0 15,2 --- ---
Imidacloprid 87,3 9,9 73,5 17,1 43,0 22,3
Iprodiona 79,9 10,6 75,7 9,8 70,9 16,4
Isoprotiolane 109,0 6,4 93,7 10,9 81,6 15,3
Kresoxim metil 73,9 4,9 70,8 18,5 --- ---
Linuron 81,3 10,1 83,3 14,5 70,8 17,6
Lufenuron 80,4 15,5 71,5 18,7 --- ---
Malaoxon 80,2 16,2 71,9 15,9 --- ---
Malation 81,4 14,5 76,9 18,8 --- ---
Metalaxil 74,7 15,1 --- --- --- ---
Metconazol 70.8 2,0 --- --- --- ---
131
Metamidofos 93,6 10,2 71,2 17,9 --- ---
Metidation 82,2 9,2 76,3 17,3 --- ---
Metiocarb 87,9 10,5 73,5 18,3 --- ---
Metomil 82,8 11,1 74,7 16,4 --- ---
Metoxyfenozide 93,0 7,1 88,9 12,5 77,3 14,6
Oxadixil 79,8 12,0 77,3 15,8 70,5 18,4
Pendimetalin 94,6 7,9 73,2 17,7 --- ---
Pirimifos metil 73,6 8,3 --- --- --- ---
Procloraz 72,7 12,3 59,8 18,8 --- ---
Propiconazol 79,0 14,3 70,6 17,3 --- ---
Piraclostrobin 82,8 10,7 75,3 16,8 --- ---
Pirimetanil 80,3 9,2 74,4 15,9 --- ---
Spinosad 74,8 5,5 70,8 18,4 --- ---
Spiroxamine 85,0 7,7 80,2 10,3 71,9 16,1
Tebuconazol 80,4 12,7 76,8 13,7 70,6 18,7
Tebufenozide 90,6 11,0 83,3 12,9 70,5 19,3
Teflubenzuron 82,7 10,4 79,5 12,7 70,9 17,2
Tetraconazol 79,6 10,2 75,3 15,6 70,5 19,0
Tiacloprid 91,7 7,7 83,5 11,3 72,2 17,0
Tiamethoxam 99,0 11,8 91,8 15,7 79,5 18,3
Tiodicarb 82,7 17,3 76,7 10,2 71,6 17,2
Tiabendazol 72,8 18,7 70,8 17,5 47,3 18,2
Trifloxystrobin 84,7 12,8 79,4 15,3 72,2 16,5
Triticonazol 83,9 16,9 75,8 15,6 70,8 17,8
En el análisis mediante GC-MS todos los pesticidas fueron detectados en los tres niveles
más altos ensayados con recuperaciones entre 70 y 120% y valores de RSD menores al
20% según los lineamientos de DG-SANCO. La distribución de valores de LOQ para cada
analito se resume de la siguiente manera: de 35 pesticidas analizados, 31 presentaron
valores de LOQ menores o iguales a su correspondiente LMR. Los 4 analitos que no
cumplieron con el criterio (diazinon, etion, fenitrotion, iprodiona) fueron también
evaluados mediante LC-MS/MS (Tabla 22) y con esta metodología si cumplieron.
sobre frutos de alcachofa a los niveles 0,01 – 0,05 – 0,10 mg kg-1 mediante GC-MS.
Azoxystrobin 91,2 12,7 81,5 13,7 --- ---
Boscalid 86,3 13,5 74,0 15,9 --- ---
Bromopropilato 96,5 11,7 84,7 15,3 75,6 18,0
Buprofezin 71,8 10,2 73,4 17,9 --- ---
Clorfenvinfos 87,5 10,3 80,1 14,6 70,5 18,2
Clorotalonil 76,8 6,3 71,9 10,5 70,6 17,1
Clorpirifos 105,6 7,8 95,8 10,1 72,3 16,4
Clorpirifos metil 80,2 10,9 71,9 17,7 --- ---
Ciflutrin 80,0 5,4 76,7 10,8 70,9 17,8
Cipermetrina 101,9 10,2 95,0 13,5 --- ---
Deltametrina 89,6 14,8 93,1 15,8 73,5 16,9
Diazinon 104,5 9,2 84,6 14,4 --- ---
Dicofol 72,3 12,5 70,9 17,5 --- ---
Difenoconazol 87,3 8,2 80,6 15,4 --- ---
Etion 83,9 9,7 75,2 14,7 --- ---
132
Fenhexamida 81,0 10,1 73,2 16,8 --- ---
Fenitrotion 89,2 13,5 77,5 16,5 --- ---
Fipronil 88,5 7,2 80,6 10,8 72,5 17,3
Fludioxonil 102,8 6,4 93,7 9,7 --- ---
Iprodiona 70,2 10,9 71,9 16,7 --- ---
Kresoxim metil 97,5 7,0 95,3 11,5 --- ---
Lambda-Cialotrina 101,6 6,2 93,4 10,2 --- ---
Metiocarb 91,9 12,3 85,3 16,7 --- ---
OPP 84,0 8,5 77,6 12,9 --- ---
Paration metil 108,7 9,0 99,7 12,5 70,9 16,3
Permetrina 83,7 9,8 75,4 11,7 --- ---
Propiconazol 90,7 9,7 83,5 12,0 --- ---
Piraclostrobin 95,0 10,3 80,5 15,8 --- ---
Piriproxifen 89,8 14,3 81,3 18,5 --- ---
Tau-Fluvalinato 101,3 14,5 82,3 18,6 --- ---
Tebuconazol 89,6 14,3 79,2 15,6 --- ---
Tetradifon 90,5 15,5 81,3 14,3 70,7 18,3
Trifloxystrobin 71,5 11,2 73,5 17,2 --- ---
Trifuralin 83,9 4,7 72,7 12,3 --- ---
Vinclozolina 70,0 15,0 73,5 17,1 --- ---
Precisión
Como se muestra en la Tabla 22 para la determinación mediante LC-MS/MS y en la Tabla

23 para la determinación mediante GC-MS, la repetitividad, expresada como RSD,
evaluada a los tres niveles de concentración fue menor al 20%, mientras que la
reproducibilidad, también expresada como RSD, evaluada en los mismos niveles de
concentración en dos días distintos por el mismo operador fue en promedio también
menor al 20%.
Efecto matriz
El estudio de efecto matriz se llevó a cabo de igual forma que para las hojas comparando
las pendientes de las curvas de calibración en matriz con las pendientes de las curvas de
calibración en solvente.
Los valores obtenidos se resumen en la Tabla 24 para LC-MS/MS y en la Tabla 25 para
GC-MS. De los 63 pesticidas analizados mediante LC-MS/MS, 31 presentaron efecto matriz
debil (EM < 20%). En el grupo de efecto matriz medio (20% < EM < 50%) se encontraron
24 pesticidas. El grupo de pesticidas que presentó efecto matriz fuerte (EM > 50%) fue el
más pequeño de los tres, con 8 pesticidas. Nuevamente el acefato se encontró dentro de
este grupo, pero con un efecto matriz bastante menor respecto al obtenido al tratar la hoja
(88,2% en el fruto frente a 377,2% en la hoja). En general, el efecto matriz resultó ser mas
suave en el fruto respecto a la hoja para la mayoría de los pesticidas. Incluso el
carbendazim que estaba fuertemente afectado por la matriz en la hoja (EM 216,9%) pasó a
formar parte del grupo con efecto matriz medio (EM 30,7%).
133
Tabla 24 Efecto matriz (EM), límites de detección (LOD) y límites de cuantificación (LOQ) para fruto de
alcachofa mediante LC-MS/MS.
Nombre común del EM (%) LOD (mg kg-1) LOQ (mg kg-1) LMR (mg kg-1)
pesticida
Acefato 88,2 0,003 0,010 0,02
Acetamiprid -40,4 0,004 0,050 0,60
Aldicarb -54,5 0,003 0,010 0,02
Azinfos metil -10,3 0,008 0,050 0,05
Azoxystrobin 6,7 0,005 0,010 5,00
Benomilo -86,7 0,004 0,050 0,05
Boscalid -23,8 0,003 0,020 0,50
Carbaril -39,7 0,006 0,050 0,05
Carbendazim 30,7 0,006 0,010 0,10
Carbofuran -49,7 0,002 0,010 0,02
Clorpirifos -29,3 0,011 0,050 1,00
Ciproconazole 8,4 0,010 0,050 0,10
Clomazone -14,3 0,005 0,010 0,01
Clorfenvinfos 0,4 0,014 0,050 0,02
Clorpirifos metil -12,0 0,015 0,050 0,05
Clotianidin -38,1 0,008 0,050 0,05
Diazinon 18,4 0,003 0,010 0,01
Difenoconazol 31,8 0,003 0,010 0,15
Dimetoato -47,4 0,002 0,010 0,02
Epoxiconazol 1,0 0,005 0,010 0,05
Etion -46,5 0,005 0,010 0,01
Fenitrotion -20,5 0,009 0,010 0,01
Flufenoxuron -35,7 0,005 0,010 0,05
Fluopicolide 140,2 0,006 0,010 0,01
Flutriafol 346,5 0,004 0,020 0,05
Fosmet 13,4 0,004 0,010 0,05
Hexaconazole 0,5 0,004 0,020 0,02
Hexitiazox -43,4 0,005 0,010 0,50
Imazalil -21,6 0,015 0,050 0,05
Imidacloprid -40,3 0,011 0,050 0,50
Iprodiona 4,5 0,005 0,010 0,02
Isoprotiolane -6,4 0,004 0,010 0,01
Kresoxim metil -22,0 0,015 0,050 0,05
Linuron 8,2 0,002 0,010 0,05
Lufenuron -19,5 0,015 0,050 0,10
Malaoxon 15,2 0,006 0,050 0,05
Malation -4,3 0,003 0,020 0,02
Metalaxil 6,8 0,011 0,050 0,05
Metconazol -1,9 0,004 0,010 0,02
Metamidofos -71,3 0,012 0,050 0,10
Metidation -6,4 0,005 0,020 0,02
Metiocarb -25,8 0,005 0,050 0,10
Metomil -44,5 0,003 0,020 0,02
Metoxyfenozide -5,5 0,004 0,010 0,02
Oxadixyl -25,9 0,007 0,010 0,01
Pendimetanil -17,0 0,005 0,050 0,05
Pirimifos metil -6,9 0,006 0,050 0,05
Procloraz -19,4 0,004 0,050 0,05
Propiconazol -5,8 0,007 0,050 0,05
Pyraclostrobin -11,6 0,004 0,020 2,00
Pirimetanil -27,0 0,004 0,050 0,05
Spinosad -35,5 0,003 0,050 0,20
Spiroxamine -8,2 0,003 0,010 0,05
Tebuconazol 17,6 0,004 0,010 0,50
134
Tebufenozide -11,1 0,006 0,050 0,05
Teflubenzuron -21,5 0,005 0,010 0,05
Tetraconazol 11,7 0,005 0,010 0,20
Tiacloprid -53,3 0,002 0,010 0,02
Tiametoxam -73,8 0,007 0,010 0,50
Tiodicarb -12,2 0,003 0,010 0,01
Tiabendazol -39,9 0,008 0,050 0,05
Trifloxystrobin -22,7 0,002 0,010 0,20
Triticonazol 6,4 0,003 0,010 0,01
En la Figura 48 se puede visualizar mediante un gráfico de barras, las diferencias de

efecto matriz entre los extractos de la hoja y el fruto, luego de ser analizados mediante LC-
MS/MS. Se observa una tendencia de efecto matriz opuesta, lo cual pone de manifiesto que
si bien se trata de matrices provenientes de una misma planta, ambas son diferentes, y por
lo tanto los co-extractivos son diferentes.
Figura 48 Gráfico de barras comparativo del efecto matriz de la hoja y el fruto de alcachofa analizados
mediante LC-MS/MS respectivamente.
40
35 Hoja
N° Compuestos
30 Fruto
25
20
15
10
5
0
ME < 20
20 < ME < 50
ME > 50
EM (%)
Respecto a los compuestos analizados mediante GC-MS, también presentaron en su

mayoria menor efecto matriz al analizar el fruto con respecto a la hoja. De los 35 pesticidas
analizados, 22 presentaron efecto matriz suave o despreciable (EM < 20%), 5 presentaron
efecto matriz medio y 8 presentaron efecto matriz fuerte. Los analitos mas afectados en
este caso fueron al igual que en la hoja iprodiona, fenitrotion y cipermetrina, pero con
valores de efecto matriz un poco menores: 457, 382 y 225% respectivamente.
135
Tabla 25 Efecto matriz (EM), límites de detección (LOD) y límites de cuantificación (LOQ) para fruto de
alcachofa mediante GC-MS.
Nombre común del EM (%) LOD (mg kg-1) LOQ (mg kg-1) LMR (mg kg-1)
pesticida
Azoxystrobin 45,2 0,011 0,050 5,00
Boscalid 49,7 0,009 0,050 0,50
Bromopropilato -19,6 0,007 0,010 0,01
Buprofezin 8,7 0,012 0,050 0,05
Clorfenvinfos 3,2 0,011 0,010 0,02
Clorotalonil 82,3 0,005 0,010 0,01
Clorpirifos 7,3 0,024 0,050 1,00
Clorpirifos metil 10,4 0,015 0,050 0,05
Cyflutrin 85,4 0,005 0,010 0,02
Cipermetrina 224,5 0,016 0,050 2,00
Deltametrina 121,9 0,014 0,010 0,10
Diazinon -27,0 0,021 0,050 0,01
Dicofol 44,8 0,004 0,010 0,02
Difenoconazol 8,8 0,063 0,050 0,15
Etion 5,9 0,019 0,050 0,01
Fenhexamida 63,7 0,015 0,050 0,05
Fenitrotion 382,3 0,025 0,050 0,01
Fipronil 9,7 0,005 0,010 0,01
Fludioxonil 2,8 0,012 0,050 0,05
Iprodiona 456,9 0,026 0,050 0,02
Kresoxim metil -9,9 0,019 0,050 0,05
Lambda-Cialotrina 19,5 0,015 0,050 0,20
Metiocarb 18,1 0,014 0,050 0,10
OPP -19,5 0,012 0,050 0,01
Paration metil 4,3 0,006 0,010 0,02
Permetrina 5,6 0,017 0,050 0,05
Propiconazol 25,3 0,008 0,050 0,05
Pyraclostrobin 18.1 0,024 0,050 2,00
Pyriproxifen 7,2 0,014 0,050 0,05
Tau-Fluvalinato 382,6 0,019 0,050 0,10
Tebuconazol 15,9 0,004 0,050 0,50
Tetradifon 10,3 0,004 0,010 0,01
Trifloxystrobin 4,8 0,021 0,050 0,20
Trifuralin -12,3 0,018 0,050 0,5
Vinclozolina 19,8 0,017 0,050 0,05
3.1.5 Aplicación a muestras reales
Para demostrar la efectividad del protocolo seleccionado y la idoneidad para realizar

análisis de rutina, 4 muestras de alcachofa de distintos puntos del Uruguay (hojas y frutos)
fueron adquiridas en mercados locales y llevadas al laboratorio para ser sometidas al
análisis de residuos de pesticidas utilizando el protocolo QuEChERS citrato modificado
anteriormente validado. Los valores de concentración obtenidos para residuos de los
plaguicidas evaluados, se encontraron todos por debajo de los respectivos LMRs
establecidos por la Unión Europea, hecho que suma nueva evidencia científica acerca de la
inocuidad alimentaria de estos cultivos. En la mayoría de los casos, las concentraciónes se
136
encontraron por debajo del LOD. Sin embargo, los valores obtenidos para azinfos metil,
diazinon, dimetoato, tebuconazol y teflubenzuron fueron menores al correspondiente LOQ
obtenido mediante LC-MS/MS en algunas de las muestras como se puede observar en la
Tabla 26.
En particular, los valores de concentración para azinfos metil fueron menores al
correspondiente LOQ para la muestra 3, tanto en las hojas como en el fruto. En el caso del
diazinon, los valores se encontraron por debajo del LOQ para la muestra 3 (solo en las
hojas) y para la muestra 4 (hojas y fruto). Para el dimetoato, la muestra 1 (solo en las
hojas) y la muestra 2 (hojas y frutos) presentaron valores menores al LOQ. Para el
Metiocarb, solo se encontraron valores menores al LOQ en las hojas de la muestra 2. En el
caso del tebuconazol, valores menores al LOQ se encontraron en la muestra 1 (hojas y
fruto), la muestra 2 (hojas) y la muestra 4 (hojas). Por último, para el teflubenzuron se
encontraron valores de concentración por debajo del LOQ en las hojas de la muestra 3.
Tabla 26 Resultados obtenidos luego de aplicar el método validado a muestras comerciales de hojas y frutos
de alcachofa mediante LC-MS/MS.
Nombre común Muestras Comerciales (Concentración mg kg-1)

del pesticida 1 (Canelones) 2 (Montevideo) 3 (Salto) 4 (Paysandú)
Hoja Fruto Hoja Fruto Hoja Fruto Hoja Fruto
Acefato ND ND ND ND ND ND ND ND
Acetamiprid ND ND ND ND ND ND ND ND
Aldicarb ND ND ND ND ND ND ND ND
Azinfos metil ND ND ND ND <LOQ <LOQ ND ND
Azoxystrobin ND ND ND ND ND ND ND ND
Benomilo ND ND ND ND ND ND ND ND
Boscalid ND ND ND ND ND ND ND ND
Carbaril ND ND ND ND ND ND ND ND
Carbendazim ND ND ND ND ND ND ND ND
Carbofuran ND ND ND ND ND ND ND ND
Clorpirifos ND ND ND ND ND ND ND ND
Ciproconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Clomazon ND ND ND ND ND ND ND ND
Clorfenvinfos ND ND ND ND ND ND ND ND
Clorpirifos metil ND ND ND ND ND ND ND ND
Clotianidin ND ND ND ND ND ND ND ND
Diazinon ND ND ND ND <LOQ ND <LOQ <LOQ
Difenoconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Dimetoato <LOQ ND <LOQ <LOQ ND ND ND ND
Epoxiconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Etion ND ND ND ND ND ND ND ND
Fenitrotion ND ND ND ND ND ND ND ND
Flufenoxuron ND ND ND ND ND ND ND ND
Fluopicolide ND ND ND ND ND ND ND ND
Flutriafol ND ND ND ND ND ND ND ND
Fosmet ND ND ND ND ND ND ND ND
Hexaconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Hexitiazox ND ND ND ND ND ND ND ND
Imazalil ND ND ND ND ND ND ND ND
Imidacloprid ND ND ND ND ND ND ND ND
Iprodiona ND ND ND ND ND ND ND ND
137
Isoprotiolane ND ND ND ND ND ND ND ND
Kresoxim methil ND ND ND ND ND ND ND ND
Linuron ND ND ND ND ND ND ND ND
Lufenuron ND ND ND ND ND ND ND ND
Malaoxon ND ND ND ND ND ND ND ND
Malation ND ND ND ND ND ND ND ND
Metalaxil ND ND ND ND ND ND ND ND
Metconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Metamidofos ND ND ND ND ND ND ND ND
Metidation ND ND ND ND ND ND ND ND
Metiocarb ND ND <LOQ ND ND ND ND ND
Metomil ND ND ND ND ND ND ND ND
Metoxifenozide ND ND ND ND ND ND ND ND
Oxadixil ND ND ND ND ND ND ND ND
Pendimetanil ND ND ND ND ND ND ND ND
Pirimifos metil ND ND ND ND ND ND ND ND
Procloraz ND ND ND ND ND ND ND ND
Propiconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Piraclostrobin ND ND ND ND ND ND ND ND
Pirimetanil ND ND ND ND ND ND ND ND
Spinosad ND ND ND ND ND ND ND ND
Spiroxamine ND ND ND ND ND ND ND ND
Tebuconazol <LOQ <LOQ ND ND <LOQ ND <LOQ ND
Tebufenozide ND ND ND ND ND ND ND ND
Teflubenzuron ND ND ND ND <LOQ ND ND ND
Tetraconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Tiacloprid ND ND ND ND ND ND ND ND
Tiametoxam ND ND ND ND ND ND ND ND
Tiodicarb ND ND ND ND ND ND ND ND
Tiabendazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Trifloxystrobin ND ND ND ND ND ND ND ND
Triticonazol ND ND ND ND ND ND ND ND
En el caso de los analitos determinados por GC-MS (Tabla 27), la mayoría no fue
detectadaen las cond del metodo, salvo para algunas muestras, donde los valores para
lambda-cialotrina, metiocarb y tebuconazol fueron menores al LOQ.
En particular, los valores para lambda-cialotrina fueron menores al LOQ en las hojas de la
muestra 4 y para el metiocarb en las hojas de la muestra 2. En el caso del tebuconazol
sucedió algo similar, pero para las hojas de las muestras 1, 3 y 4, lo cual está de acuerdo
con los resultados obtenidos mediante LC-MS/MS.
Tabla 27 Resultados obtenidos luego de aplicar el método validado a muestras comerciales de hojas y frutos
de alcachofa mediante GC-MS.
Nombre común del Muestras Comerciales (Concentración mg kg-1)

pesticida 1 (Canelones) 2 (Montevideo) 3 (Salto) 4 (Paysandú)
Hoja Fruto Hoja Fruto Hoja Fruto Hoja Fruto
Azoxystrobin ND ND ND ND ND ND ND ND
Boscalid ND ND ND ND ND ND ND ND
Bromopropilato ND ND ND ND ND ND ND ND
Buprofezin ND ND ND ND ND ND ND ND
Clorfenvinfos ND ND ND ND ND ND ND ND
Clorotalonil ND ND ND ND ND ND ND ND
138
Clorpirifos ND ND ND ND ND ND ND ND
Clorpirifos metil ND ND ND ND ND ND ND ND
Ciflutrin ND ND ND ND ND ND ND ND
Cipermetrina ND ND ND ND ND ND ND ND
Deltametrina ND ND ND ND ND ND ND ND
Diazinon ND ND ND ND ND ND ND ND
Dicofol ND ND ND ND ND ND ND ND
Difenoconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Etion ND ND ND ND ND ND ND ND
Fenhexamida ND ND ND ND ND ND ND ND
Fenitrotion ND ND ND ND ND ND ND ND
Fipronil ND ND ND ND ND ND ND ND
Fludioxonil ND ND ND ND ND ND ND ND
Iprodiona ND ND ND ND ND ND ND ND
Kresoxim metil ND ND ND ND ND ND ND ND
Lambda-Cialotrina ND ND ND ND ND ND <LOQ ND
Metiocarb ND ND <LOQ ND ND ND ND ND
OPP ND ND ND ND ND ND ND ND
Paration metil ND ND ND ND ND ND ND ND
Permetrina ND ND ND ND ND ND ND ND
Propiconazol ND ND ND ND ND ND ND ND
Piraclostrobin ND ND ND ND ND ND ND ND
Piriproxifen ND ND ND ND ND ND ND ND
Tau-Fluvalinato ND ND ND ND ND ND ND ND
Tebuconazol <LOQ ND ND ND <LOQ ND <LOQ ND
Tetradifon ND ND ND ND ND ND ND ND
Trifloxystrobin ND ND ND ND ND ND ND ND
Trifuralin ND ND ND ND ND ND ND ND
Vinclozolina ND ND ND ND ND ND ND ND
La aplicación de la metodología multiresiduo desarrollada permitió obtener datos acerca

de los niveles de agroquímicos en cultivos de alcachofa en nuestro país. En principio los
datos obtenidos muestran una baja presencia de residuos en este agroecosistema. Se
observa en general, una prevalencia en la frecuencia de hallazgos de insecticidas. Los
residuos de pesticidas encontrados en las muestras comerciales de alcachofa cumplen con
los LMRs establecidos por las normativas internacionales para este alimento. Es
aconsejable continuar con el monitoreo de pesticidas en estos cultivos (principalmente de
aquellos cuyos valores de concentración fueron menores al LOQ), ampliar el número de
muestras e incluir datos de residuos de pesticidas en organismos vivos.
La captación de pesticidas por parte de las plantas es un proceso complejo de difusión a

través de la cera epicuticular, la cutícula, y la membrana plasmática de las células
epidérmicas de la planta. Este proceso depende de las características de la superficie
foliar, de las propiedades fisicoquímicas de los agroquímicos utilizados, de los tipos y
concentración de los aditivos y de las condiciones ambientales. Como influyen cada uno de
estos factores sobre la captación no está del todo comprendido, a pesar de que existe una
demanda urgente por el uso eficiente de pesticidas (137).
139
A pesar de los problemas asociados a la aplicación de pesticidas, estos van a seguir siendo
utilizados para asegurar el suministro de alimento para la creciente población mundial,
debido a que los métodos alternativos para la protección de cultivos vegetales son aún
ineficientes o muy costosos. La producción mundial de pesticidas ha crecido enormemente
en los últimos años y se estima que solo una parte muy pequeña de estos alcanza el sitio
de acción, siendo el resto considerado como deriva, pudiendo afectar otros cultivos y
aumentando de esta forma el costo de producción y causando serios problemas
ambientales. Es claro que aunque el uso de pesticidas sigue siendo indispensable para el
desarrollo de la agricultura, aún hay mucho para mejorar en cuanto a la eficiencia de los
mismos, para reducir de esta forma los impactos en el medio ambiente y sobre la cadena
alimenticia. Mientras tanto, la correcta implementación de las BPA por parte de los
productores, y el desarrollo de métodos multiresiduo cada vez más eficaces y sensibles
por parte de los científicos, son dos armas muy poderosas, que permiten no solo la
evaluación sino también la determinación de los correctos compases de espera.
140
3.2 Determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa
3.2.1 Determinaciones analíticas mediante ETAAS
Las determinaciones analíticas se realizaron luego del desarrollo y optimización de las

condiciones experimentales óptimas. Esta técnica si bien tiene límites de detección muy
adecuados para los fines propuestos suele presentar interferencias dependientes del tipo
de matriz en estudio. Para vencer estar interferencias es preciso evaluar el uso de agentes
que permitan mejorar el desempeño del método.
Generalmente, el uso de modificadores químicos permite alcanzar mayores temperaturas
de pirolisis, reduciendo o eliminando la pérdida de analito y las interferencias que
pudieran generarse en estado vapor, y minimizando las señales de fondo. La introducción
de la mezcla de Pd(NO3)2 + Mg(NO3)2 como modificador ha sido utilizada para
determinaciones libres de interferencias, especialmente para elementos volátiles como As,
Cd y Pb (121).
En el caso de Cd y Pb, se utilizó como modificador una mezcla conteniendo 5 μg de
Pd(NO3)2 y 3 μg de Mg(NO3)2 con la cual se obtuvieron muy buenos resultados,
observándose señales bajas para los blancos y picos muy bien definidos para estándares y
muestras. En el caso del As, se intentó llevar a cabo las determinaciones utilizando esta
misma mezcla como modificador de matriz, observándose resultados poco alentadores: si
bien los estándares presentaban una adecuada forma de pico, las muestras no mostraban
señal alguna. Se realizaron curvas de atomización y pirolisis tratando de encontrar las
condiciones óptimas, sin resultados positivos. Se variaron las proporciones de la mezcla e
incluso se intentó trabajar con soluciones conteniendo solamente Pd(NO3)2 en distintas
concentraciones, pero los resultados no fueron buenos.
Luego de una búsqueda bibliográfica exhaustiva sobre el tema, se decidió pasar a trabajar
con llamados “modificadores permanentes” (121) (138) (122), en particular con el Niobio.
Es bien sabido que varios elementos también han demostrado ser útiles como
modificadores, como los del grupo del Pt (Pd, Ir, Rh y Ru) y los formadores de carburos
(Zr, Nb, Ta, W). Cuando el modificador es aplicado como una solución sobre el tubo de
grafito y sometido a un programa de temperatura, este actúa como modificador
permanente, es decir, no debe ser agregado para cada determinación. Las principales
ventajas del uso de modificadores permanentes son:
 Producción simple y rápida de la capa de modificador sobre las paredes del tubo
utilizando un programa de horno adecuado.
 Limpieza in situ durante la producción de la capa, contribuyendo a la obtención de
menores valores de blanco y mejores límites de detección.
141
 Eliminación o minimización de interferencias espectrales y no espectrales,
permitiendo el análisis directo de ciertas muestras sin digerir.
 Protección del tubo de grafito, resultando en un aumento considerable de la vida
útil del mismo.
Los resultados obtenidos luego de utilizar el modificador permanente de Nb fueron muy
buenos, obteniéndose blancos bajos y picos bien definidos para estándares y muestras.
3.2.2 Optimización de las condiciones de extracción
La Tabla 28, la Tabla 29 y la Tabla 30 resumen los resultados obtenidos luego de realizar
los diseños multivariados (de tipo central compuesto) para los métodos A, B y C
respectivamente.
Tabla 28 Resultados obtenidos mediante los experimentos de optimización para el método A.
Experimento % Rec (media; n=3)

As Cd Cu Ni Pb Zn
1 <70 <90 <80 <80 <80  80
2 <70 <90 <90 <80 <90  90
3 <80 100,6 100,1 99,5 98,5 100,9
4 <90 99,7 101,2 99,7 98,9 99,8
5 99,5 100,1 100,5 100,3 99,0 101,9
Tabla 29 Resultados obtenidos mediante los experimentos de optimización para el método B.

As Cd Cu Ni Pb Zn
1 <60 <80 <80 <80 <80  80
2 <70 <90 <80 <80 <90  90
3 <70 99,8 98,7 98,9 97,3 99,5
4 <80 99,5 100,3 99,2 97,1 99,7
5 99,0 100,3 99,2 99,5 97,5 101,3
Tabla 30 Resultados obtenidos mediante los experimentos de optimización para el método C.

As Cd Cu Ni Pb Zn
1 <70 <80 <80 <70 <80  80
2 <80 <90 <80 <80 <90  80
3 99,2 100,2 99,3 100,1 93,2 97,9
4 100,1 102,7 101,2 99,8 <90 99,5
5 99,5 105,6 100,5 100,3 93,6 98,6
Todos los experimentos de optimización fueron realizados utilizando como muestra el

CRM de hojas de espinaca, salvo para el hierro, cuyo valor no se encontraba en el
certificado. Los valores certificados en este material eran: 0,068 ± 0,012 mg kg-1 (As),
142
2,876 ± 0,058 mg kg-1 (Cd), 12,22 ± 0,86 mg kg-1 (Cu), 2,142 ± 0,058 mg kg-1 (Ni), 0,20 mg
kg-1 (Pb) y 82,2 ± 3,9 mg kg-1 (Zn) respectivamente (expresados en base seca).
La cantidad de muestra a pesar y el volumen de ácido a agregar para la extracción, fueron
seleccionados considerando los rangos de concentración de los diferentes elementos
informados en el certificado del CRM. Con este criterio, todos los analitos se encontraron
en un nivel adecuado para realizar tratamientos de muestra simultáneos. Una masa de 0,5
g y un volumen de 10 mL resultaron ser el mejor compromiso obtenido para llevar a cabo
los métodos propuestos para la determinación de todos los elementos en estudio, en las
muestras analizadas, sin cambiar estos parámetros y en una única extracción.
Dependiendo del metal, alguno de ellos (Cd, Ni y Zn) requirieron una dilución posterior
con HNO3 0,1% v/v.
Las condiciones óptimas para los procedimientos de tratamiento de muestra descriptos
anteriormente en la sección 2.2.4 fueron seleccionadas mediante la evaluación de los
porcentajes de recuperación obtenidos, estimados como R (%) = concentración obtenida
(mg kg-1) x 100 / concentración certificada (mg kg-1) para cada experimento. La
metodología más simple y rápida con un valor de R (%) estadísticamente igual al 100%
(para los elementos en estudio) fue seleccionada como la metodología óptima para validar
posteriormente. Todos los resultados fueron expresados en base seca.
Además, de forma de verificar si el CRM se encontraba dentro de especificaciones respecto
a los valores certificados y como método comparativo, se llevo a cabo la determinación en
dicho material de los elementos en estudio utilizando el método de digestión total asistido
por microondas (método D) descripto en la sección 2.2.4.
Un estudio comparativo utilizando el test t de Student fue realizado para determinar si
había diferencias significativas entre la utilización de los método asistidos por ultrasonido
y ozonización (métodos A, B and C) bajo las condiciones correspondientes a los
experimentos con recuperaciones cercanas al 100% (139). Los resultados de esta
comparación estadística se presentan en la Tabla 32.
Para los métodos A, B y C los experimentos 1 y 2 no fueron adecuados para las

determinaciones de Cd, Cu, Ni, Pb y Zn debido a que los porcentajes de recuperación
fueron bajos. Esto demuestra que la concentración de ácido utilizada tiene influencia sobre
la extracción, y el uso de HNO3 15% (m/m) no fue suficiente para una extracción
cuantitativa. El experimento 3 presentó el mejor desempeño para la determinación de Cd,
Cu, Ni, Pb y Zn, y fue la metodología con el menor tiempo de análisis. No se observaron
mejoras significativas adicionales luego de aplicar los experimentos 4 y 5. De acuerdo a
estos resultados, el experimento 3 fue seleccionado como el método a validar. Las
143
condiciones para la metodología seleccionada fueron una concentración de HNO3 25%
(m/m) para los tres métodos y un tiempo de extracción de 10 minutos para los métodos A
y C, y de 25 minutos para el método B. La diferencia en el tiempo de extracción para los
métodos A y B es razonable ya que el aumento en la potencia de salida de las sondas
ultrasónicas provee mayor energía en el seno de la suspensión y esto provoca un aumento
de la temperatura, lo cual favorece la extracción. Para el método A, la temperatura final fue
de 80 °C.
La variación de la concentración de ozono en agua (en ausencia de otros agentes
oxidantes), fue determinada a distintos tiempos de barboteo del gas en la solución y se
observó una relación lineal hasta 25 minutos (Figura 49). Pasado este tiempo, no hubo
más variaciones; esto significa que la concentración máxima fue alcanzada bajo las
condiciones operativas del equipo (saturación). Esta puede ser la causa de los resultados
obtenidos en los experimentos 4 y 5, comparados con el experimento 3, donde no se
observan mejoras con el aumento del tiempo de extracción o de la concentración de ácido.
40,0
Concentración (mg L-1O3)
C = 1,36 t + 0,4
30,0
R² = 0,9991
20,0
10,0
0,0
0,0 10,0 20,0 30,0
Tiempo (min)
Figura 49 Variación de la concentración en ozono en la corriente de oxígeno en función del tiempo de

ozonizado.
Los vegetales son matrices muy complejas, por lo cual el uso de ondas de ultrasonido o de
una corriente de ozono, luego del agregado de un ácido diluido, es necesario para la
extracción de todos los elementos en estudio. Sin embargo, de acuerdo a los resultados
obtenidos, tratamientos más drásticos y no amigables con el ambiente no se justifican.
Respecto a la determinación de As, el experimento 5 proporcinó los mejores resultados

para los métodos A y B por las mismas razones establecidas anteriormente: los
144
experimentos de 1 a 4 presentaron bajas recuperaciones. Para el método C, las
condiciones establecidas en el experimento 3 fueron las seleccionadas, ya que de esta
forma se obtuvo un adecuado porcentaje de recuperación y además el resto de los
elementos estudiados pueden ser determinados bajo las mismas condiciones.
Sin embargo, entre los métodos asistidos mediante ultrasonido (métodos A y B) se pueden
remarcar algunas diferencias importantes. Ninguno de los experimentos resultó adecuado
para la determinación de este elemento mediante ETAAS, ya que los porcentajes de
recuperación fueron menores al 20%. Por lo tanto, para los métodos asistidos por
ultrasonido, se decidió cambiar a la técnica HGAAS y utilizar HCl en la preparación de las
muestras en lugar de HNO3. El HCl no es un reactivo oxidante y considerando que la
reacción del hidruro con NaBH4 requiere de un medio ácido, este era una mejor opción en
la etapa de reducción. El sistema MHS comercial (PerkinElmer) para la generación de
hidruros no provee la adición de ácido como si lo hacen otros sistemas comerciales, tal es
el caso de los sistemas de análisis por inyección en flujo (FIAS).
El uso de HCl 25% (m/m) no fue suficiente para lograr una extracción cuantitativa. Para
lograr porcentajes de recuperación satisfactorios utilizando el CRM, una concentración de
HCl 50% (m/m) y un tiempo de tratamiento de 10 minutos para el método A y de 60
minutos para el método B fueron necesarios (condiciones del experimento 5).
Respecto a la optimización de la determinación de Fe, dado que el CRM no informaba el

valor de concentración certificado para dicho elemento, se realizaron los experimentos
multivariados utilizando las hojas de alcachofa y comparando directamente con el valor de
referencia obtenido mediante el método de referencia de digestión total asistida por
microondas (método D). Los resultados para los tres métodos se resumen en la Tabla 31.
Tabla 31 Resultados obtenidos mediante los experimentos de optimización para la determinación de Fe.
Experimento % Rec (Fe) (media; n=3)

Método A Método B Método C
1 <70 <70 <70
2 <80 <90 <80
3 <90 99,5 <80
4 92,3 94,2 90,7
5 99,8 99,7 100,3
Para los métodos A, B y C los experimentos 1 y 2 no fueron adecuados para las

determinaciones de Fe debido a que los porcentajes de recuperación fueron bajos. El uso
de HNO3 15% (m/m) no fue suficiente para una extracción cuantitativa. Para el método B
el experimento 3 presentó la mejor performance para la determinación de Fe. No se
observaron mejoras significativas adicionales luego de aplicar los experimentos 4 y 5. De
145
acuerdo a estos resultados, el experimento 3 fue seleccionado como el método a validar.
Las condiciones para la metodología seleccionada fueron una concentración de HNO3 de
25% (m/m) y un tiempo de extracción de 45 minutos. Para los métodos A y C se seleccionó
el experimento 5, dado que el experimento 3 presentó también bajas recuperaciones, y el
experimento 4 (si bien presentó recuperaciones mayores a 90%) no tuvo tan buena
performance como el experimento 5. Además este último utilizaba una concentración de
ácido menor que el anterior. Por lo cuál, las condiciones seleccionadas para los métodos A
y C fueron una concentración de HNO3 de 25% (m/m) y un tiempo de extracción de 30
minutos.
El hecho de que el tiempo de extracción para la determinación de Fe sea mayor respecto al

tiempo necesario requerido por los otros metales en estudio, pareciera estar
estrechamente relacionado con la cantidad de Fe presente en el material vegetal, hasta 3
órdenes superior. Es natural entonces que se requieran condiciones más drásticas para
extraer tal cantidad de analito de la matriz. Además, es factible que el Fe se encuentre
ligado a proteínas de la matriz, lo cuál hace necesario la aplicación de condiciones de
extracción un poco más drásticas.
146
Tabla 32 Contenido hallado de As, Cd, Cu, Ni, Pb y Zn en el CRM (NIST 1570a) y comparación con los valores de referencia certificados mediante el test t de Student.
Elemento Valor Certificado o de Método A Método B Método C t-experimental

Referencia (media ± s ; n=6) (media ± s ; n=6) (media ± s ; n=6)
As (mg kg-1) 0,068 ± 0,012 0,068 ± 0,004 0,067 ± 0,006 0,067 ± 0,005 (A) -0,37
(B) -0,29
(C) -0,49
Cd (mg kg-1) 2,876 ± 0,058 2,85 ± 0,14 2,80 ± 0,16 2,82 ± 0,17 (A) -0,45
(B) -1,16
(C) -0,81
Cu (mg kg-1) 12,22 ± 0,86 12,17 ± 0,27 12,09 ± 0,35 12,25 ± 0,31 (A) -0,45
(B) 0,91
(C) 0,24
Ni (mg kg-1) 2,142 ± 0,058 2,147 ± 0,090 2,132 ± 0,098 2,154 ± 0,075 (A) 0,14
(B) -0,25
(C) 0,39
Fe (mg kg-1) 564 ± 10** 559 ± 12 554 ± 14 557 ± 11 (A) -1,02
(B) -1,75
(C) -1,56
Pb (mg kg-1) 0,20* 0,201 ± 0,015 0,195 ± 0,016 0,197 ± 0,018 (A) 0,16
(B) -0,77
(C) -0,42
Zn (mg kg-1) 82,3 ± 3,9 82,9 ± 3,5 81,7 ± 4,8 83,1 ± 3,9 (A) 0,42
(B) -0,31
(C) 0,50
s: desviación estándar; t (0,05, 5) = 2,57 (139); *Valor informado, **Valor de referencia obtenido con método D.
147
3.2.3 Desempeño de los métodos
Una vez seleccionadas las condiciones experimentales óptimas para los tres métodos, sus
desempeños fueron evaluados y comparados con el fin de seleccionar el más eficiente. Los
resultados presentados en la Tabla 32 y la Tabla 33 muestran que los tres métodos
presentaron buen desempeño en términos de veracidad y precisión.
Aunque los tres métodos son adecuados para la aplicación propuesta, algunas ventajas de
utilizar la digestión asistida con baño de ultrasonido (método B) pueden ser destacadas.
Cuando se utiliza una sonda de ultrasonido, solo una muestra puede ser preparada a la
vez, y el riesgo de contaminación es alto debido a que la sonda se sumerje en el seno de la
solución. Por otro lado, cuando se emplea un baño de ultrasonido, se pueden preparar
varias muestras en forma simultánea (dependiendo del tamaño del baño) aunque el
tiempo de extracción es más largo. Considerando que para un baño de ultrasonido de uso
normal en laboratorios, al menos ocho muestras pueden ser procesadas simultáneamente,
el hecho de que tiempo de extracción sea mayor se compensa. Además, cuando se utiliza el
baño de ultrasonido se minimiza el riesgo de contaminación cruzada.
El método de ozonización (método C) presenta la ventaja de que varias muestras pueden
ser preparadas a la mismo tiempo, utilizando un dispositivo de vidrio adecuado, el cual
permita separar la corriente de ozono en diferentes caminos. En nuestro laboratorio
contamos con un dispositivo de vidrio, construido en el Taller de vidrio de Facultad de
Química, el cual permite separar la corriente en cuatro caminos independientes, de forma
que cuatro muestras pueden ser preparadas al mismo tiempo, acoplando en tándem el
sistema descripto en la Figura 35 para dar el sistema descripto en la Figura 50.
148
Figura 50 Sistema cerrado de ozonización para el tratamiento de cuatro muestras simultáneamente.
El éxito de este procedimiento puede deberse, probablemente, a un efecto sinérgico

debido al uso de un ácido oxidante (HNO3)en combinación con un agente oxidante como el
gas ozono, sumada a una agitación muy eficiente debido al barboteo del gas en el seno de
la solución a través del vidrio poroso. El uso de ozono combinado con otras fuentes de
energía, tales como el ultrasonido o la radiación UV, se han reportado en la literatura (87)
(88) (89) (140), pero en este trabajo, el método utiliza solamente ozono, y el proceso
completo es llevado a cabo a temperatura ambiente. Esto es un aporte original a la ciencia
ya que se obtuvieron muy bueno resultados para esa matriz y estos analitos sin necesidad
de otras fuentes de energía.
Una desventaja de utilizar el método de ozonización (método C) es que el riesgo de
contaminación cruzada es alto, debido a que el dispositivo de vidrio se sumerge en la
solución, al igual que ocurre cuando se utiliza la sonda de ultrasonido (método A). Se debe
tener la precaución de descontaminar muy bien el material entre muestra y muestra.
Este procedimiento basado en la ozonización es un enfoque novedoso, con el cual se han
obtenido resultados muy prometedores, y que podría ser aplicado a otras matrices
complejas para este tipo de determinaciones. A su vez se trata de un procedimiento que se
encuentra en acuerdo con los principios de la Química Verde, ya que el dispositivo
diseñado consta de un sistema cerrado, donde el exceso de ozono es neutralizado en una
trampa. Además, si se selecciona el método C como procedimiento de preparación de
muestra, todos los elementos en estudio pueden ser determinados utilizando las mismas
149
condiciones experimentales (excepto para el Fe) y el uso de la técnica HGAAS no sería
necesario. Esto ahorra tiempo en el análisis global.
3.2.4 Validación
La validación fue llevada a cabo utilizando las condiciones experimentales descriptas para
cada tratamiento en la sección 2.2.4, esto se corresponde en todos los casos con las
condiciones del experimento 3 en la etapa de optimización excepto para el As que fue
determinado bajo las condiciones del experimento 5 para los métodos A y B, y para el Fe
que fue determinado bajo las condiciones del experimento 5 para los métodos A y C
(Tabla 15 y , b Fe.
Tabla 16).
La veracidad fue evaluada mediante la aplicación de los métodos seleccionados utilizando
el CRM (seis réplicas independientes) y realizando las determinaciones correspondientes.
Los resultados se presentan en la Tabla 32 y las principales cifras de mérito para cada
elemento se listan en la Tabla 33.
La precisión analítica expresada como RSD (%) correspondiente al análisis del CRM (n =
6) fue para todos los analitos menor 10 % para todos los métodos ensayados (Tabla 33).
Tabla 33 Principales cifras de mérito analíticas.
Parámetro Elemento
As Cd Cu Fe Ni Pb Zn
Rango lineal (mg L-1) Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta
0,020 0,004 4,0 2,0 0,10 0,050 1,0
LD (3; n=10) 0,007a 0,002 0,16 0,10 0,02 0,012 0,08
(mg kg-1) * 0,008b
LQ (10; n=10) 0,022a 0,006 0,54 0,34 0,05 0,038 0,26
(mg kg-1) * 0,024b
Precisión A: 5,9 A: 4,8 A: 2,2 A: 3,2 A: 4,2 A: 7,5 A: 4,2
(RSD %, n=6) B: 8,9 B: 5,8 B: 2,9 B: 4,0 B: 4,6 B: 8,3 B: 5,9
C: 8,3 C: 5,7 C: 2,5 C: 4.5 C: 3,5 C: 9,1 C: 4,7
A, B y C corresponden a los métodos A, B y C respectivamente bajo condiciones optimizadas utilizando el CRM.
* Expresados en base seca. aHGAAS, bETAAS.
Los métodos optimizados y validados fueron luego aplicados al análisis de muestras reales
de hojas y frutos de alcachofa. Ya que no se contaba con un material de referencia
certificado de este tipo muestras, los resultados obtenidos fueron comparados con los
resultados obtenidos luego de aplicar el método de digestión total asistido por microondas
(método D) como método de referencia. Los resultados se resumen en la Tabla 34 y la
Tabla 35.
150
Los métodos desarrollados fueron validados para la determinación de As, Cd, Cu, Fe Ni, Pb
y Zn en alcachofa utilizando el CRM de hojas de espinaca y la digestión asistida por
microondas como método de referencia.
La Tabla 32 muestra los resultados obtenidos luego de realizar el test t de Student. Todos
los valores experimentales de t se encontraron por debajo del valor teórico de t (0,05, 5)
2,57. Por lo tanto, puede concluirse que a un nivel de significancia del 95%, las
concentraciones obtenidas utilizando los métodos A, B o C no difieren significativamente
de los valores certificados, con lo cual la veracidad de los métodos fue asegurada.
Observando los resultados presentados en la Tabla 34 y la Tabla 35 se puede notar como
los niveles de concentración obtenidos para As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa fueron
equivalentes a aquellos obtenidos mediante la digestión total asistida por microondas. Por
consiguiente, los métodos propuestos también resultaron ser adecuados para la
determinación de dichos elementos en hojas y frutos de alcachofa.
Tabla 34 Contenido de metales y semimetales en hojas de alcachofa.
Elemento Método
(mg kg-1) A B C D
As 0,065 ± 0,007 0,062 ± 0,005 0,061 ± 0,007 0,061 ± 0,005
Cd 0,18 ± 0,02 0,19 ± 0,02 0,17 ± 0,02 0,19 ± 0,01
Cu 9,3 ± 0,5 9,4 ± 0,3 9,1 ± 0,5 9,8 ± 0,1
Fe 559 ± 12 554 ± 14 557 ± 11 564 ± 10
Ni 1,5 ± 0,2 1,5 ± 0,2 1,7 ± 0,1 1,9 ± 0,2
Pb 0,29 ± 0,01 0,30 ± 0,01 0,29 ± 0,02 0,32 ± 0,01
Zn 94,2 ± 0,7 95,3 ± 0,4 94,7 ± 0,9 95,3 ± 0,8
Tabla 35 Contenido de metales y semimetales en frutos de alcachofa.
Elemento Método
(mg kg-1) A B C D
As 0,025 ± 0,002 0,024 ± 0,002 0,025 ± 0,005 0,026 ± 0,004
Cd 0,10 ± 0,01 0,10 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,12 ± 0,01
Cu 6,3 ± 0,3 6,1 ± 0,2 6,2 ± 0,8 6,5 ± 0,2
Fe 32,3 ± 0,6 31,8 ± 0,9 32,9 ± 0,7 33,4 ± 0,7
Ni 2,4 ± 0,3 2,1 ± 0,2 2,6 ± 0,3 2,6 ± 0,1
Pb 0,059 ± 0,006 0,060 ± 0,007 0,061 ± 0,009 0,065 ± 0,006
Zn 32,7 ± 0,9 31,6 ± 1,2 33,6 ± 1,5 34,5 ± 0,9
La linealidad fue determinada mediante inspección visual de las curvas de calibración,

valor del coeficiente de correación (r2) y el estudio de aleatoriedad de los residuales. Los
coeficientes de correlación de las regresiones lineales obtenidos luego de realizar las
curvas de calibración, fueron mayores a 0,99 para todos los elementos en estudio. Los
rangos lineales se pueden apreciar en la Tabla 33. Los límites de detección (expresados
como el contenido del elemento correspondiente a tres veces la desviación estándar del
151
blanco) en base seca fueron: 0,007 y 0,008 mg kg-1 para As (HGAAS y ETAAS
respectivamente), 0,002 mg kg-1 para Cd, 0,16 mg kg-1 para Cu, 0,10 mg kg-1 para Fe, 0,02
mg kg-1 para Ni, 0,012 mg kg-1 para Pb y 0,08 mg kg-1 para Zn respectivamente.
Los límites de detección obtenidos para As, Cd y Pb fueron apropiados para el monitoreo
de la inocuidad alimentaria del vegetal, ya que se encontraron muy por debajo de los
límites legales establecidos para este tipo de vegetables.
La precisión expresada como RSD(%) fue estudiada utilizando las muestras de alcachofa
así como el CRM, fueron adecuados para fines de control de calidad del producto,
obteniéndose valores de RSD menores al 10% para todos los métodos propuestos y para
todos los elementos en estudio, como puede observarse en la Tabla 33.
El valor objetivo para la desviación estándar (σ) varía con la concentración de analito y
para estimarlo se puede utilizar una relación funcional entre concentración y desviación
estándar. La relación mejor conocida es la trompeta de Horwitz, denominada así por su
forma. Horwitz demostró que la desviación estándar relativa de un método variaba con la
concentración de acuerdo a la ecuación empírica y aproximada (139):
RSD = ± 2 (1 – 0,5log C) (3.2)
Esta ecuación conduce a la curva con forma de trompeta mostrada en la Figura 51 que se
puede utilizar para derivar valores objetivos de σ para cualquier análisis. Dichos valores
objetivos se pueden estimar también del conocimiento previo de las desviaciones estándar
normalmente logradas en el análisis en cuestión. Otra aproximación utiliza la falta de
ajuste para establecer criterios: si los resultados del análisis, utilizado de forma rutinaria,
exigen una cierta precisión para que los datos sean interpretados adecuadamente y de
forma útil, esa precisión proporciona el valor aceptable más grande (peor) de σ.
De esta forma, observando la Figura 51, se puede notar como para concentraciones
alrededor de 1 ppm como las medidas, se pueden esperar valores de RSD de hasta 30%.
Con lo cual, los resultados de precisión obtenidos a partir de los métodos desarrollados,
con valores de RSD menores al 10% en todos los casos, son extremadamente alentadores,
y junto con los resultados del estudio de veracidad, avalan la aplicación de los mismos
como métodos de rutina para el control de calidad de estos vegetales.
152
Figura 51 Trompeta de Horwitz (Figura adaptada de Miller y Miller, 1993) (139)
Según el estudio de la literatura publicada sobre el tema, una comparación de posibles

métodos para análisis de rutina y control de calidad (sin calentamiento externo, utilizando
ácidos diluidos y ozono) para la extracción y posterior determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni,
Pb y Zn en alcachofa como la propuesta, no había sido reportada previamente.
3.2.5 Modificaciones al método de referencia (método D)
De forma de hacer que el método D fuera más amigable con el medio ambiente,
trabajando con ácido diluido en lugar del concentrado, se sometieron las muestras de
hojas de alcachofa al mismo programa de digestión asistida con microondas, pero
utilizando HNO3 25% y 15% (v/v) respectivamente.
Tabla 36 Resultados obtenidos luego de aplicar el método D a distintas concentraciones de HNO3.
Elemento Concentración de HNO3

(mg kg-1) 15% (v/v) 25% (v/v) 100% (v/v)
As 0,060 ± 0,008 0,060 ± 0,009 0,061 ± 0,005
Cd 0,18 ± 0,02 0,17 ± 0,03 0,19 ± 0,01
Cu 9,3 ± 0,2 9,5 ± 0,3 9,8 ± 0,1
Fe 556 ± 11 559 ± 11 564 ± 10
Ni 1,9 ± 0,1 1,8 ± 0,1 1,9 ± 0,2
Pb 0,31 ± 0,03 0,32 ± 0,02 0,32 ± 0,01
Zn 93,8 ± 0,9 94,9 ± 0,7 95,3 ± 0,8
153
Según se puede observar en la Tabla 36, los resultados obtenidos luego de los
tratamientos de muestra en digestor de microondas utilizando ácido diluido, fueron
semejantes. Utilizar una concentración menor al 15% de ácido no es conveniente, ya que
se corre el riesgo de que los recipientes de reacción se deformen por acción del calor, o
que incluso se agrieten.
Para moléculas pequeñas como la del agua, a medida que la temperatura aumenta, la
migración iónica también lo hace, pero la rotación de dipolo disminuye. Por lo tanto,
cuando el agua aumenta su temperatura por absorción de radiación de microondas, la
absorción es, en un principio, dominada por la contribución de la rotación dipolar, y a
medida que la temperatura aumenta, la contribución de migración iónica se vuelve más
importante. La contribución relativa de cada uno de estos factores depende,
esencialmente, de la movilidad y del tiempo de relajación. A medida que la movilidad y la
concentración aumentan, el calentamiento por microondas será dominado por la
migración iónica y el tiempo de calentamiento va a depender cada vez menos del tiempo
de relajación de la disolución.
La energía disipada no es absorbida solo por los ácidos minerales, sino también por
moléculas de la muestra y por los materiales donde está contenida la muestra, que no es
deseable que se calienten durante la reacción.
En general, las ventajas recomendadas para descomposiciones asistidas por microondas,

al compararse con sistemas abiertos, son: mayor eficiencia de la descomposición a
temperaturas elevadas, reducción del riesgo de pérdidas de analitos por volatilización,
reducción de riesgo de contaminación debido al ambiente de trabajo y un menor consumo
de reactivos de alta pureza.
Entre las desventajas inherentes a estos sistemas cerrados, se encuentra la limitación de

poder digerir sólo poca masa de muestra, porque la presión interna que se desarrolla
dentro del recipiente depende de la presión de vapor del ácido utilizado y de la presión
causada por los productos gaseosos generados en la reacción de descomposición. En el
caso de materiales orgánicos, el CO2 es el principal producto gaseoso generado y su
presión parcial es proporcional a la masa de carbono en la muestra.
154
3.2.6 Contenido de elementos metálicos y semimetálicos a nivel de
trazas en hojas y frutos de alcachofa
La Tabla 34 y la Tabla 35 muestran los niveles de concentración de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb
y Zn en las muestras de hojas y frutos de alcachofas del cultivo familiar analizadas,
utilizadas en los experimentos de optimización de las metodologías.
A su vez, se muestran en la Tabla 37 y la Tabla 38 los resultados obtenidos luego del
análisis de muestras comerciales de alcachofas nacionales, obtenidas en mercados locales
y provenientes de distintos puntos del país. Las determinaciones se realizaron mediante
digestión asistida con microondas (método D).
Tabla 37 Contenido de metales y semimetales en muestras comerciales de alcachofa (Muestras 1 y 2).
Elemento Muestras comerciales

(mg kg-1) 1 (Canelones) 2 (Montevideo)
Hoja Fruto Hoja Fruto
As 0,031 ± 0,003 < LOQ < LOQ ND
Cd 0,15 ± 0,01 0,13 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,093 ± 0,008
Cu 10,5 ± 0,7 7,2 ± 0,4 11,3 ± 0,5 8,5 ± 0,5
Fe 463,9 ± 9,8 47,2 ± 3,3 280,7 ± 3,8 50,1 ± 2,4
Ni 1,5 ± 0,1 1,9 ± 0,1 2,4 ± 0,1 2,2 ± 0,1
Pb 0,21 ± 0,01 0,042 ± 0,005 0,17 ± 0,01 0,046 ± 0,005
Zn 88,7 ± 0,9 42,2 ± 0,7 75,7 ± 0,7 30,3 ± 0,5
Tabla 38 Contenido de metales y semimetales en muestras comerciales de alcachofa (Muestras 3 y 4).
Elemento Muestras comerciales

(mg kg-1) 3 (Salto) 4 (Paysandú)
As 0,034 ± 0,004 <LOQ 0,054 ± 0,004 0,029 ± 0,003
Cd 0,075 ± 0,007 0,063 ± 0,001 0,097 ± 0,009 0,071 ± 0,001
Cu 7,9 ± 0,5 5,7 ± 0,4 9,1 ± 0,06 6,0 ± 0,5
Fe 412,7 ± 9,2 35,8 ± 0,2 357,5 ± 8,4 55,8 ± 3,9
Ni 2,9 ± 0,2 3,4 ± 0,2 1,7 ± 0,1 2,8 ± 0,1
Pb 0,42 ± 0,02 0,10 ± 0,01 0,35 ± 0,02 0,082 ± 0,006
Zn 71,4 ± 0,9 29,2 ± 0,5 91,0 ± 0,9 37,5 ± 0,5
La contaminación de vegetales utilizados para alimentación con ciertas especies metálicas,

debido a la captación desde el suelo de cultivo o desde el agua de riego, se ha convertido
en una preocupación creciente a nivel mundial debido al transporte de estas especies a la
cadena alimenticia.
Aunque se encontró que las muestras analizadas contienen niveles detectable de As, Cd y
Pb, los resultados muestran que tanto las hojas como los frutos de alcachofa cumplen con
los límites establecidos por el Reglamento MERCOSUR y por lo tanto pueden ser utilizadas
para preparar infusiones con las hojas y diferentes comidas con los frutos
155
respectivamente, sin riesgos para la salud humana. Además, las concentraciones obtenidas
no exceden los límites de 1 mg kg-1 de As, 0,3 mg kg-1 de Cd y 10 mg kg-1 de Pb
recomendados por la OMS para plantas medicinales (141), con lo cual las muestras de
hojas analizadas también pueden ser destinadas a la preparación de productos
fitoterápicos.
0,45
0,40
Concentración (mg kg-1)
0,35
0,30
0,25 Muestra 1
0,20 Muestra 2
0,15 Muestra 3
0,10 Muestra 4
0,05
0,00
As Cd Pb
Elemento
Figura 52 Comparación gráfica de las concentraciones de As, Cd y Pb obtenidas luego de analizar las muestras
comerciales. Para cada muestra aparece a la izquierda el valor de la hoja y a la derecha el del fruto.
En la Figura 52 se puede apreciar una representación gráfica en diagrama de barras de las

concentraciones de As, Cd y Pb obtenidas luego de analizar las muestras comerciales. Los
valores de concentración más bajos encontrados fueron en general para el As, en segundo
lugar para el Cd y los valores más altos fueron para el Pb. Además los valores hallados para
Pb fueron los que presentaron mayor variabilidad entre muestra y muestra.
No es de extrañar que los niveles de Pb fueran los más elevados, ya que este elemento es
uno de los contaminantes que se encuentra más ampliamente distribuido en la naturaleza,
siendo las emisiones más importantes las provenientes de las industrias del hierro y del
acero. La deposición atmosférica de Pb en los vegetales es la vía principal de entrada de
este metal en la cadena alimentaria, mientras que la incorporación desde el suelo a través
de las raíces es muy baja.
En el caso del Cd, éste puede estar presente en los suelos en altas concentraciones, nocivas
o letales en muchos casos para la mayoría de las plantas, como resultado de la actividad
humana. La contaminación antropogénica de los suelos es debida a la presencia de
industrias mineras o refinerías, donde las emisiones de partículas de polvo (diámetro
medio de 1 um y pueden ser fácilmente dispersadas por el viento), así como las pérdidas
156
de agua contaminada, son las principales causas de contaminación ambiental. Otras
fuentes de contaminación son la aplicación de fertilizantes minerales (que
frecuentemente poseen Cd como contaminante) y el tráfico de autos (especialmente por la
liberación de Cd por parte de los neumáticos). La movilidad y la biodisponibilidad de este
elemento en el suelo, dependerán de la forma química en que se encuentre (142).
En ambientes terrestre, las formas inorgánicas del As son las dominantes y a su vez las
más tóxicas e inhiben competitivamente el metabolismo del fosfato. El As(V) es la forma
mas comúnmente encontrada en los suelos en condiciones oxidantes, convirtiéndose en la
especie predominante a ser captada por las plantas. Sin embargo, puede reducirse a
formas menos tóxicas mediante procesos metabólicos de la propia planta. El As(III) por
otra parte, se encuentra en condiciones reductoras y posee gran afinidad por los grupos
tioles de las proteínas, de forma que puede inactivar un gran número de enzimas.
Incluso a nivel de trazas, ciertos elementos metálicos pueden inhibir varios procesos
metabólicos de las plantas. El estrés oxidativo surge por los efectos nocivos que provocan
las especies ROS generadas en condiciones de estrés, debido la a presencia de estos
elementos metálicos. Las especies ROS pueden causar la peroxidación de lípidos, la
inactivación de enzimas y daños en las membranas celulares. Para contrarestar este daño,
existen en las plantas sistemas de defensa altamente eficientes, que pueden mitigar o
secuestrar estas especies. Estos sistemas antioxidantes juegan un rol muy importante en la
estrategia de defensa celular contra el estrés oxidativo, induciendo a la resistencia contra
las especies metálicas tóxicas, protegiendo las macromoléculas lábiles. Antioxidantes
como la cisteína, el ácido ascórbico, los grupos tiol (sulfhidrilo) no protéicos y algunas
enzimas juegan un rol muy importante en la detoxificación de iones metálicos tóxicos para
la planta (143).
Las diferencias encontradas en la literatura respecto al contenido de minerales y

elementos traza metálicos y semimetálicos en este tipo de cultivos, puede deberse a varios
factores, como ser: el origen geográfico, el medio de cultivo, los nutrientes, el uso de
pesticidas y fertilizantes, el tiempo de siembra y el tipo de suelo.
Las tasas de absorción, translocación y retención de metales varían fuertemente entre las
distintas poblaciones y especies de plantas, dependiendo de la tolerancia y la fisiología.
Excepto por las plantas hiperacumuladoras de metales, la mayoría de las plantas
restringen el movimiento de los iones metálicos en los tejidos fotosintéticos. Esto se logra
mediante la restricción del transporte a través de la endodermis y removiendo cualquier
ión móvil en el xilema por medio del almacenamiento en las paredes celulares y en las
vacuolas o mediante la unión a metalotioneínas o fitoquelatinas (144). El movimiento de
157
los iones metálicos en los tejidos fotosintéticos puede inducir al estrés celular, así como a
la promoción de la liberación de metales. Más aún, los tejidos fotosintéticos tienden a
tener mayor tasa de descomposición que los tejidos no fotosintéticos: hojas vs. tallos y
partes aéreas vs. partes enterradas.
Como se mencionó en la introducción, la captación de metales y semimetales por parte de
las plantas, es bien un proceso pasivo o un proceso activo. Las plantas vasculares, como la
alcachofa, captan metales desde sus raíces, mediante transpiración a través de las
estomas sobre la superficie de las hojas, y mediante deposición sobre la superficie de las
hojas (145). La captación, translocación, transformación y acumulación de especies
metálicas en plantas son extremadamente importantes para la salud humana. El aumento
de las concentraciones de los analitos en estudio mostrado en la Tabla 34 y la Tabla 35
sigue el orden hojas > frutos (excepto para Ni). Esto está de acuerdo con lo descripto en la
literatura, ya que la mayoría de las plantas retienen mayores cantidades de elementos
metálicos en sus raíces que en otros tejidos. En general, los tejidos foliares presentan las
siguientes mayores concentraciones, seguido por los tallos y luego por los frutos. El
particionamiento de elementos inorgánicos a nivel de trazas en las diferentes partes de la
planta es una estrategia común para prevenir la toxicidad de las partes aéreas, lo cual es
debido a la unión de estos elementos con ligandos específicos (146).
De acuerdo al contenido de minerales, los valores de concentración obtenidos para Cu y Zn

en frutos de alcachofa están en muy buen acuerdo por los reportados por Pandino et al.
(126). Además, los valores obtenidos para Cu y Ni en fruto son similares a los reportados
por Ferré-Huguet et al. (147).
158
450,0
400,0

350,0
300,0 Muestra 1
250,0 Muestra 2
200,0 Muestra 3
150,0 Muestra 4
100,0
50,0
0,0
Cu Fe Ni Zn
Elemento
Figura 53 Comparación gráfica de las concentraciones de Cu, Fe, Ni y Zn obtenidas luego de analizar las
muestras comerciales. Para cada muestra aparece a la izquierda el valor de la hoja y a la derecha el del fruto.
En la Figura 53 se puede apreciar una representación gráfica en diagrama de barras de las

concentraciones de Cu, Fe, Ni y Zn obtenidas luego de analizar las muestras comerciales de
hojas y frutos de alcachofa. Los valores de concentración más altos encontrados fueron
para el Fe en las hojas, siendo un orden mayor respecto al Zn y dos órdenes mayor
respecto a Cu y Ni. Además fue el Fe el elemento que presentó mayor variabilidad entre
muestra y muestra, y entre hoja y fruto pertenecientes a una misma muestra.
El fruto de la alcachofa podría considerarse como una fuente promisoria para cubrir los
niveles de elementos esenciales de la ingesta diaria recomendada, en particular sería una
buena fuente de elementos como Fe y Zn. En el caso del Zn, se trata de un mineral con
propiedades quimiopreventivas en cáncer, que usualmente necesita ser ingerido de
fuentes dietarias. Debido a los niveles encontrados, el fruto de la alcachofa podría ser
destacado como una alternativa a los suplementos alimenticios, que son comúnmente
utilizados para mitigar las deficiencias de este elemento.
Como organismos sésiles que son, las plantas han desarrollado estrategias para obtener
metales esenciales del suelo. Ellas utilizan varios mecanismos para asimilar metales, los
cuales involucran el transporte, la quelación y la secuestración. Como organismos
multicelulares complejos, la captación y el flujo a nivel celular, deben estar muy bien
coordinados con las necesidades de toda la planta para mantener la homeostasis de los
iones metálicos. Los genomas de las plantas codifican grandes familias de transportadores
metálicos que varían en las especificidades de sus sustratos, los patrones de expresión y la
localización celular para gobernar la translocación de metales a lo largo de la planta. Los
transportadores que están involucrados en el flujo de metales desde el citoplasma, ya sea
159
por el movimiento a través de la membrana plasmática o hacia los organelos, incluyen la
familia P1B-ATPasa y la familia de facilitadores de difusión de cationes (CDF). Estas
proteínas transportadoras de metales, o bien movilizan metales desde la membrana
plasmática hacia el citoplasma o bien desde los compartimentos intracelulares hacia el
citoplasma. Una de ellas, encargada de la movilidad de hierro y zinc, es conocida como
proteína transportadora de zinc/hierro- regulada (ZIP). Las P1B-ATPasas utilizan la
energía de la hidrólisis del ATP para translocar cationes a través de las membranas
biológicas y pueden dividirse en varias subfamilias, incluyendo las transportadoras de
cationes divalentes como Cd, Pb y Zn y las transportadoras de iones monovalentes como el
Cu.
En la Figura 54 se puede apreciar un esquema general del transporte de iones metálicos
dentro de la planta. Metales como Fe y Zn son asimilados del suelo y deben cruzar
múltiples membranas celulares antes de ser transferidos al xilema para ser entregados a
los tejidos en crecimiento. Los transportadores localizados en la membrana plasmática y
sus sustratos están indicados. En este ejemplo la proteína IRT1 actúa en la epidermis para
transportar Fe2+ hacia la raíz. La proteína YSL2 está localizada en la endodermis y en el
periciclo para transportar Fe. Dos P1B ATPasas (HMA2 y HMA4), translocan el Zn desde la
raíz hasta los tejidos aéreos, probablemente exportándolo hacia el xilema.
Figura 54 Esquema general del transporte de metales dentro de la planta (Figura adaptada de Colangelo et al.
2006) (146)
160
De forma de estudiar la interacción y correlación entre los elementos analizados en las
muestras de hojas y frutos de alcachofa, se llevó a cabo un estudio de correlación de
Pearson. Los resultados se presentan en la Tabla 39 y la Tabla 40.
Tabla 39 Coeficientes de correlación de Pearson (r) para As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos de alcachofa.
Elemento As Cd Cu Fe Ni Pb Zn
As 1
Cd -0,0383 1
Cu -0,4433 0,4384 1
Fe 0,0716 -0,1664 0,3387 1
Ni 0,1983 -0,7983 -0,7779 -0,4011 1
Pb 0,2597 -0,8013 -0,8565 -0,3006 0,9828* 1
Zn 0,2291 0,5984 -0,0254 0,3794 -0,5961 -0,4498 1
*Correlación significativa (P < 0,05).
Tabla 40 Coeficientes de correlación de Pearson (r) para As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en hojas de alcachofa.
Elemento As Cd Cu Fe Ni Pb Zn
As 1
Cd 0,3753 1
Cu -0,5329 0,4585 1
Fe 0,7128 0,7477 -0,2187 1
Ni -0,3991 -0,5914 -0,4113 -0,3215 1
Pb 0,6427 -0,3421 -0,9774* 0,2935 0,3709 1
Zn 0,7207 0,7486 0,1867 0,6001 -0,8717 -0,0632 1
*Correlación significativa (P < 0,05).
Para estimar si los puntos experimentales correspondientes a dos variables aleatorias

cuantitativas presentan una relación lineal, se puede calcular el coeficiente de correlación
momento-producto o coeficiente de correlación de Pearson, r. El valor de r está dado por
la siguiente ecuación (139):
(3.3)
Un minucioso estudio de esta ecuación muestra que r puede tomar valores en el intervalo
de -1 ≤ r ≤ +1. Un valor de r de -1 describe una correlación negativa perfecta, es decir,
todos los puntos experimentales se encuentran en una línea recta de pendiente negativa;
en este caso el índice indica una dependencia total entre las dos variables llamada relación
inversa: cuando una de ellas aumenta, la otra disminuye en proporción constante. En
forma similar, cuando r es +1, se trata de una correlación positiva perfecta, ya que todos
los puntos se encuentran exactamente en una línea recta de pendiente positiva; en este
caso el índice indica una dependencia total entre las dos variables denominada relación
161
directa: cuando una de ellas aumenta, la otra también lo hace en proporción constante.
Cuando no existe correlación entre x e y, el valor de r es cero; esto no necesariamente
implica que las variables sean independientes: pueden existir todavía relaciones no
lineales entre las dos variables.
Una vez calculado el valor del coeficiente de correlación se debe determinar si el valor
obtenido muestra que las variables x e y están relacionadas en realidad o tan solo
presentan dicha relación como consecuencia del azar. Un coeficiente de correlación es
significativo si se puede afirmar, con una cierta probabilidad, que es diferente de cero. Más
estrictamente, en términos estadísticos, preguntarse por la significación de un cierto
coeficiente de correlación no es otra cosa que preguntarse por la probabilidad de que tal
coeficiente proceda de una población cuyo valor sea cero. A este respecto, existen dos
hipótesis posibles:
H0: rxy = 0 ⇒ El coeficiente de correlación obtenido procede de una población cuya

correlación es cero (ρ = 0).
H1: rxy ≠ 0 ⇒ El coeficiente de correlación obtenido procede de una población cuyo

coeficiente de correlación es distinto de cero (ρ ≠ 0).
Desde el supuesto de la Hipótesis nula se demuestra que la distribución muestral de

correlaciones procedentes de una población caracterizada por una correlación igual a cero
(ρ = 0) sigue una ley de Student con N-2 grados de libertad, de media el valor poblacional y
desviación tipo (139):
(3.4)
En consecuencia, dado un cierto coeficiente de correlación rxy obtenido en una

determinada muestra se trata de comprobar si dicho coeficiente es posible que se
encuentre dentro de la distribución muestral especificada por la Hipótesis nula. A efectos
prácticos, se calcula el número de desviaciones tipo que presenta el coeficiente obtenido
del centro de la distribución, según la siguiente ecuación (139):
(3.5)
Luego, se compara el valor obtenido con el valor de tablas para un cierto nivel de
significación α y N-2 grados de libertad t (α, N-2) que marca el límite (baja probabilidad de
ocurrencia, según la Hipótesis nula) de pertenencia de un cierto coeficiente rxy a la
162
distribución muestral de correlaciones procedentes de una población con ρ = 0. De esta
forma si: t > t (α, N− 2) ⇒ Se rechaza la Hipótesis nula: la correlación obtenida no procede de
una población cuyo valor ρxy = 0, por tanto las variables están relacionadas.
Los resultados del estudio de correlación realizado sobre los frutos de alcachofa
presentados en la Tabla 39 indican una fuerte correlación positiva (P < 0,05) entre el par
Ni/Pb (r = 0,98; t = 9,2). También presentaron correlación positiva los pares As/Fe, As/Ni,
As/Pb, As/Zn, Cd/Cu, Cd/Zn, Cu/Fe y Fe/Zn pero esta correlación no fue significativa. A su
vez, los resultados indican una correlación negativa no significativa entre los pares As/Cd,
As/Cu, Cd/Fe, Cd/Ni, Cd/Pb, Cu/Ni, Cu/Pb, Cu/Zn, Fe/Ni, Fe/Pb, Ni/Zn y Pb/Zn.
Los resultados del estudio realizado sobre las hojas de alcachofa presentados en la Tabla
40 indican una correlación positiva no significativa entre los pares As/Cd, As/Fe, As/Pb,
As/Zn, Cd/Cu, Cd/Fe, Cd/Zn, Cu/Zn, Fe/Pb, Fe/Zn y Ni/Pb. De igual forma, los resultados
indican una fuerte correlación negativa (P < 0,05) entre el par Cu/Pb (r = -0,98; t = 8,0). El
valor t (0,05, 3) extraído de tablas es 3,2.
3.2.7 Contenido de elementos metálicos y semimetálicos en las

infusiones de alcachofa
Los contenidos de metales y semimetales encontrados en las infusiones de alcachofa se

presentan en la Tabla 41 junto con los correspondientes factores de transferencia
respecto al contenido total de estos elementos en el material vegetal de partida.
Se puede apreciar una clara diferencia entre los factores de transferencia desde la hoja
hacia la infusión y desde el fruto hacia la infusión, siendo mayores los de la hoja en todos
los casos estudiados. El Cu fue quién se transfirió en mayor proporción tanto desde la hoja
como desde el fruto (62,2% desde la hoja y 4,2% desde el fruto) dentro de los elementos
en estudio. En segundo lugar se encontró el Zn (40,1% desde la hoja y 3,9% desde el
fruto). Esto podría deberse a que estos elementos se encuentran en las hojas bajo la forma
de sales solubles en agua.
Por otra parte el As y el Cd no fueron detectados en las infusiones, lo cual suma evidencia
científica con respecto a la inocuidad alimentaria de las infusiones. Respecto al Pb, éste no
fue detectado en las infusiones del fruto y se encontró por debajo del límite de
cuantificación en las infusiones de la hoja.
163
Tabla 41 Contenido de metales en las infusiones de alcachofa y factores de transferencia respecto al contenido
total del material vegetal de partida.
Elemento Concentración (mg kg-1) Factor de transferencia (%)

(media, n=3)
As ND ND - -
Cd ND ND - -
Cu 6,1 ± 0,2 0,27 ± 0,01 62,2 4,2
Fe 12,2 ± 0,9 0,30 ± 0,01 2,2 0,9
Ni 0,93 ± 0,05 0,010 ± 0,001 48,9 0,4
Pb <0,038 ND - -
Zn 38,2 ± 1,2 1,36 ± 0,07 40,1 3,9
40,0
35,0
Infusión Fruto
30,0
Infusión Hoja
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
As Cd Cu Fe Ni Pb Zn
Elemento
Figura 55 Representación gráfica del contenido de metales y semimetales en infusiones de alcachofa.
La Ingesta Dietaria de Referencia (IDR) consiste en un conjunto de documentos emitidos

por la Junta Directiva de Alimentación y Nutrición del Instituto de Medicina de la
Academia Nacional de Ciencias de E.E.U.U. Dicha Junta se ocupa de cuestiones de
seguridad, calidad y suficiencia del suministro de alimentos, establece principios y
directrices sobre la ingesta dietética adecuada y provee juicios de autoridad sobre las
relaciones entre la ingesta de alimentos, la nutrición y la salud (148).
El término IDR es el término general para un conjunto de valores de referencia utilizados
para planificar y evaluar la ingesta de nutrientes de personas sanas. Estos valores, que
varían según la edad y el género, incluyen:
 La Ingesta Diaria Recomendada (IDR): nivel medio diario de la ingesta, suficiente para
satisfacer los requerimientos nutricionales de casi todas (97% - 98%) las personas
sanas.
164
 La Ingesta Adecuada (IA): establecida cuando la evidencia es insuficiente para
desarrollar una IDR y se encuentra en un nivel asumido para asegurar una nutrición
adecuada.
 La Ingesta Máxima Tolerable (IMT): ingesta máxima diaria que no causa efectos
adversos para la salud.
En la Tabla 42 se incluyen, a modo de ejemplo, los valores de IDR e IMT para Cu, Fe, Ni y
Zn (para mujeres entre 31 y 50 años) y se comparan con los valores aportados por las
infusiones de hojas y frutos, y por los frutos enteros de alcachofa. No existen aún valores
de IDR para Ni, ni tampoco valores de IDR o IMT para As, Cd y Pb debido a la falta de datos.
Tabla 42 Tabla comparativa donde se incluyen los valores de IDR e IMT (148) para cada elemento y los
aportes de estos elementos según los niveles en las infusiones y en el fruto total.
Elemento IDR IMT Aporte (mg) de Aporte (mg)

(mg/día) (mg/día) 1 taza (250 mL) por porción (100 g)
Fruto Hoja Fruto
Cu 0,9 10,0 0,001 0,031 0,69
Fe 18,0 45,0 0,002 0,061 3,34
Ni --- 1,0 0,0001 0,005 0,26
Zn 8,0 40,0 0,007 0,241 3,45

Valores de IDR e IMT definidos para mujeres entre 31 y 50 años de edad.
A modo de ejemplo, teniendo en cuenta los valores de concentración obtenidos y

suponiendo que los elementos pudieran ser aprovechables en un 100% por el organismo,
las infusiones de los frutos no serían de gran aporte nutricional. Sin embargo, las
infusiones de las hojas podrían complementar la ingesta de estos nutrientes (sobre todo
de Cu y Zn), aportando a la IDR de mujeres entre 31 y 50 años de edad, sumadas claro a
una dieta saludable rica en minerales.
Respecto al fruto en su totalidad, consumido de forma sólida, suponiendo una ingesta de
100 g (aproximadamente 2 cabezales) y suponiendo que los elementos pudieran ser
aprovechables en un 100% por el organismo, ya se estaría cumpliendo prácticamente con
los requerimientos diarios de Cu de 0,9 mg/día según la IDR. De igual forma se estaría
cubriendo aproximadamente la mitad del valor requerido para Zn de 8,0 mg/día y la
quinta parte del valor requerido para Fe de 18,0 mg/día.
Estos hallazgos son de gran importancia para la evaluación de la alcachofa desde el punto
de vista de sus propiedades nutracéuticas, y del papel que pueden jugar en el desarrollo de
una dieta saludable.
165
3.3.1 Contenido de compuestos fenólicos en extractos de alcachofa
Se llevó a cabo la determinación del contenido fenólico en los tres extractos descriptos en
la sección 2.3.2. Como puede verse en la Tabla 43, la infusión posee el mayor contenido
de compuestos fenólicos (108 mg/g extracto), seguido por el extracto hidroalcohólico (73
mg/g) y la decocción (63 mg/g); y estos contenidos representan el 10,8%, 7,3% y 6,3% del
peso seco de cada extracto respectivamente. Estos resultados están de acuerdo con
aquellos encontrados en extractos de hojas de alcachofa (en soluciones 60% metanol) de
las variedades Imperial Star, Violet y Green Globe (6,8 – 9,8% de peso seco) (107).
Además, los contenidos de compuestos fenólicos obtenidos fueron bastante más altos que
los naturalmente encontrados en extractos de alcachofa, según lo reportado para varios
clones estudiados (2,1 – 8,4 mg/g hojas, peso seco) (149).
La metodología HPLC-DAD-ESI-MS/MS aplicada permitió la separación (Figura 56),
cuantificación e identificación tentativa de 9 compuestos fenólicos (Tabla 43).
Figura 56 Cromatograma obtenido mediante HPLC–DAD (330 nm) de los compuestos fenólicos presentes en
los extractos de alcachofa. La caracterización de los picos se puede ver en la Tabla 43.
166
Tabla 43 Características cromatográficas y espectroscópicas y contenido de compuestos fenólicos en los extractos de infusión, decocción e hidroalcohólico de hojas de alcachofa.
tR [M-H]- Concentración (mg/g extracto)d

Pico max (nm)b MS/MS (-) (m/z)c Compuesto
(min)a (m/z) Infusión Decocción Hidroalcohólico
1 19,1 300(sh), 326 353.0885 191, 179, 173, 161, 135 Ácido clorogénicoe 64 ± 2 40 ± 3 43 ± 2
2 22,7 280(sh), 311 337.0933 191, 163, 145, 109 Ácido p-cumaroilquínico e 1,1 ± 0,1 1,1 ± 0,1 0,09 ± 0,03
191, 173, 161, 143, 1,6 ± 0,3 0,9 ± 0,1 0,6 ± 0,1
3 23,9 290(sh), 325 367.1040 Ácido 5-Feruloilquínico e
135, 127
4 26,3 265(sh), 348 593.2840 447, 327, 285, 257, 241 Luteolina-7-rutinósidof 7,6 ± 0,1 7,4 ± 0,8 9,3 ± 0,4
5 27,5 265(sh), 348 447.0938 327, 285, 241 Luteolina-7-glucósido (cinarosida) f 3,0 ± 0,1 2,9 ± 0,4 3,8 ± 0,3
6 28,5 295(sh), 325 515.1202 353, 335, 179, 173 Ácido 3,4-Dicafeoilquínico e 2,1 ± 0,1 0,9 ± 0,3 0,03 ± 0,01
7 29,9 290(sh), 326 515.1207 353, 335, 191 Ácido 1,3-Dicafeoilquínico (cinarina)e 22,4 ± 0,1 6,5 ± 0,5 14 ± 1
8 30,8 270(sh), 346 533.0952 489, 447, 371, 285 Luteolina-7-malonil-hexósidof 1,7 ± 0,1 1,3 ± 0,1 1,0 ± 0,1
353, 335, 299, 255, 5,1 ± 0,1 1,9 ± 0,4 1,1 ± 0,1
9 31,1 295(sh), 327 515.1209 Ácido 4,5-Dicafeoilquínico e
203, 173
Contenido fenólico (suma total) 108 ± 2 63 ± 5 73 ± 4
a Tiempo de retención utilizando la columna C18 Synergi Hydro (4µm). b Solvente: gradiente 0,5% de ácido fórmico en agua y acetonitrilo con 0,5% de ácido fórmico. c En el MS², se
muestra resaltado el ión más abundante. d Media ± Desviación estándar (n = 3). Los picos fueron cuantificados como equivalentes de e ácido clorogénicoo (a 325 nm) y f luteolina (a
348 nm).
167
Como puede apreciarse en la Tabla 43, el ácido clorogénico (pico 1) fue el compuesto
fenólico mayoritario en todos los extractos y fue positivamente identificado luego de
comparar el comportamiento cromatográfico y las características espectroscópicas
(espectro UV-Vis, relación m/z exacta y espectros MS/MS) contra un estándar. El pico 2
muestra una molécula desprotonada [M-H]- a 337 m/z, un fragmento MS/MS a 191 m/z, el
cual representa a la molécula de ácido quínico luego de la pérdida neutra de una fracción
cumaril (-146 u), y fue asignado como ácido p-cumaroilquínico. El pico 3 fue
tentativamente identificado como ácido 5-feruloilquínico, con [M-H]- a 367 m/z y un
fragmento MS/MS a 191 m/z [M-H-fracción feruloil]-, el cual se corresponde con patrones
de fragmentación descriptos en extractos de alcachofa (110). Los picos 4, 5 y 8 fueron
tentativamente identificados como luteolina-7-rutinósido, luteolina-7-glucósido y luteolin-
7-malonilhexósido respectivamente; aunque en el presente estudio, la posición exacta de
la fracción azúcar no pudo ser determinada por la metodología aplicada. La asignación fue
basada en reportes anteriores relativa a la identificación concluyente (Resonancia
Magnética Nuclear, NMR) de estos compuestos en extractos de alcachofa (107) (108)
(150) (110). Adicionalmente, estos compuestos presentaron [M-H]- a 593 m/z (pico 4),
447 m/z (pico 5) y 533 m/z (pico 8) y fragmentos característicos en el espectro MS/MS,
que indican la escisión del enlace glicosídico como pérdidas neutras: 162 u (hexosa), 146 u
(ramnosa) y 308 u (rutinosa). Finalmente, los picos 6, 7 y 9 fueron asignados como 3,4-,
1,3- (cinarina) y ácido 4,5-dicafeoilquínico respectivamente, con el mismo [M-H]- a 515
m/z y fragmentos intensos en el espectro MS/MS a 353 m/z [M-H-fragmento cafeoil]-.
Estos isómeros del ácido dicafeoilquínico fueron identificados mediante LC-MS y NMR
(107) (108) y son comúnmente reportados en extractos de alcachofa, siendo la cinarina
(ácido 1,3-O-dicafeoilquínico) el más abundante (150) (110). El ácido 4,5-dicafeoilquínico
es considerado un artefacto de la cinarina que es inevitablemente producido durante el
proceso de extracción para liberar la tensión estérica de la molécula de cinarina, que se
reorganiza formando isómeros más estables (151). Otros productos posibles de la
hidrólisis de la cinarina, como el ácido caféico, que han sido reportados en la literatura
(106), no fueron detectados en los extractos estudiados.
168
Renan_FFUP_20140310_infusao_Renan_diluido #2552 RT: 29.78 AV: 1 NL: 6.08E3
T: ITMS - c ESI d Full ms2 515.12@cid35.00 [130.00-530.00]
353.11
100
90
80
70
Relative Abundance
60
50
40
30 191.06
20 515.12
10
335.13
179.10
160.91 195.88 227.46 273.16 291.22 307.06 379.23 434.06 471.03 497.34
0
140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520
m/z
Figura 57 Especto MS/MS correspondiente a la cinarina.
3.3.2 Capacidad secuestrante de los extractos de alcachofa contra las

especies ROS y RNS
La producción de especies reactivas es beneficiosa en algunos procesos fisiológicos, como

ser la defensa contra agentes infecciosos y en la función de un gran número de sistemas de
señalización celular. Sin embargo, un desequilibrio entre la generación de especies
reactivas pro-oxidantes y la capacidad antioxidante de la célula, afecta varios
componentes celulares como ser los lípidos, las proteínas y el ADN (denominado estrés
oxidativo). Este fenómeno está estrechamente relacionado con un gran número de
desordenes humanos, incluyendo enfermedades cardiovasculares, diabetes, cáncer,
enfermedades neurodegenerativas y patologías del hígado. Por lo tanto es de vital
importancia el equilibrio de las defensas antioxidantes ya que representan la remoción de
radicales libres (pro-oxidantes), proporcionando máxima protección para los sitios
biológicos (152). Los extractos estudiados presentaron una notable capacidad para
remover las especies ROS y RNS analizadas, con excepción del H2O2, tal como se muestra
en la Tabla 44. Es importante destacar que la actividad antioxidante de estos extractos no
puede ser atribuida a la presencia de un compuesto fenólico en particular sino a la acción
conjunta de varias especies bioactivas. La capacidad secuestrante de los compuestos
estudiados proporcionó excelentes resultados, dado los bajos valores de IC50 encontrados.
La capacidad secuestrante de todos los extractos es muy dependiente del contenido
fenólico. Es importante destacar que los extractos fueron realizados de la forma en que
son más comúnmente consumidos por la población: como infusión a nivel domestico y
como alcoholatura como materia prima en los productos farmaceuticos.
169
Tabla 44 Capacidad secuestrante de los extractos de alcachofa contra radical superóxido (O2•−), peróxido de
hidrógeno (H2O2), ácido hipocloroso (HOCl), oxígeno singulete (1O2) y radical peroxilo (ROO•).
IC50 (µg/mL)
Extractos ROO
O2− H 2O 2 HOCl 1O
2
(SMuestra/STrolox)
Infusión 34 ± 2 NA 3,7 ± 0,7 29,0 ± 0,9a 0,64 ± 0,09
Decocción 43 ± 2 NA 4,2 ± 0,9 30,1 ± 2,2a 0,62 ± 0,07
Hidroalcohólico NA NA 4,7 ± 1,1 20,5 ± 1,0a 0,31 ± 0,04
Controles (+)
Quercetina - - 0,28 ± 0,07 0,8 ± 0,2b 1,34 ± 0,07
Tiron 0,065 ± 0,003 - - - -
Ácido Ascórbico - 106,5 ± 7,9 - - 1,44 ± 0,09
IC50 = Concentración in vitro requerida para disminuir al 50% la reactividad de las especies reactivas en
estudio en el medio ensayado (media ± desviación estándar, n = 4). SMuestra= pendiente de las curvas de los
extractos de alcachofa. STrolox= pendiente de la curva de trolox. NA = No se encontró actividad hasta 1 mg/mL.
a(n = 2). b Valor de IC50 obtenido según Chisté et al. (2012).
En primer lugar se estudió la inhibición de la producción de O2•− por los extractos de

alcachofa. La producción de O2•− juega un papel importante en la señalización celular
redox y en el desarrollo de condiciones fisiopatológicas, tales como hipertensión y
aterosclerosis (153). La producción excesiva de O2•− es crítica no por la acción de la
especie en sí misma, ya que es relativamente poco reactiva contra la mayoría de los
sustratos biológicos, sino por el hecho de que la especie O2•− es precursora de una gran
variedad de poderosos agentes oxidantes (154). La inhibición contra el superóxido fue
mayor al utilizar la infusión, la cual presentó un valor de IC50 de 34±2 μg mL-1. La eficacia
de la infusión puede estar relacionada con el mayor contenido de compuestos fenólicos, o
más precisamente con el contenido de ácido clorogénico, ya que este compuesto fue
descripto como un buen secuestrador de O2•− (155) (156). La especie O2•− es producida in
vivo por múltiples procesos que llevan a la generación de otras tantas especies oxidantes.
Por ejemplo, la especie O2•− es rápidamente dismutada, espontáneamente o mediante
catálisis enzimática (por la superóxido dismutasa, SOD), a H2O2 (154). El H2O2, por si
mismo, es una de las especies ROS menos reactivas. Sin embargo, al igual que el O2•−, el
H2O2 puede generar otras especies con efectos más potentes y tóxicos, como los radicales
hidroxilo (HO•).
No se detectó actividad secuestrante para los compuestos en estudio contra H2O2. Estos
resultados fueron obtenidos utilizando amplex red como sonda específica para H2O2. Para
evitar conclusiones erróneas, también se utilizó lucigenina para detectar H2O2, y
nuevamente, los extractos analizados no inhibieron la generación de H2O2 hasta una
concentración de 1 mg mL-1. El H2O2 resulta en la producción de dos de las especies ROS
más peligrosas, el radical HO• y el HOCl. En presencia de hierro y otros iones metálicos, el
170
H2O2 puede formar HO• mediante la reacción de Fenton (152). La mayor parte del H2O2
producido por células fagocíticas es consumido por la enzima mieloperoxidasa (MPO) para
catalizar la formación de HOCl. Esta especie reactiva es muy tóxica, entre 100 y 1000 más
tóxica que O2•− y H2O2 (157). El HOCl ha sido implicado en varias patologías como ser
ateroesclerosis, daño en los riñones, algunos tipos de cáncer, esclerosis múltiple y
enfermedad de Alzheimer (158) (159) (160).
Los tres extractos analizados presentaron buena capacidad secuestrante contra HOCl, con
valores de IC50 bajos y muy similares entre ellos. Sin embargo, la infusión fue la más
eficiente con un valor de IC50 (3,7 ± 0,7) μg mL-1. De acuerdo a Pérez-Garcia et al. 2000
(106), el ácido clorogénico, el ácido caféico, la cinarina y la luteolina contribuyen a la
actividad antioxidante de los extractos de alcachofa en neutrófilos humanos. Esto puede
explicar los mejores resultados obtenidos con la infusión, el cuál presentó un mayor
contenido de compuestos fenólicos. Sin embargo, además de estos constituyentes, otros
componentes del extracto pueden haber contribuído a la actividad antioxidante.
El radical HO• es uno de los agentes oxidantes más fuertes, el cual induce severos daños al
inicializar la peroxidación de lípidos debido a su reactividad con ácidos grasos poli-
insaturados, resultando en la producción de especies ROO• entre otros agentes citotóxicos
(161). En este trabajo se evaluó el potencial de los extractos de alcachofa para secuestrar
especies ROO• mediante el ensayo ORAC. Los resultados mostraron que la infusión fue el
más eficiente de los tres extractos ensayados. La capacidad de los extractos de alcachofa
de inhibir la peroxidación de lípidos ya ha sido previamente reportada (162). Estos
autores atribuyen la inhibición de la peroxidación de lípidos a la luteolina (1 µM), que ha
demostrado una eficacia similar a la de 20 µg mL-1 de extracto de alcachofa. También el
ácido clorogénico ha demostrado su capacidad antioxidante mediante el aumento de la
resistencia de la LDL a la peroxidación (162). Esto puede deberse a la actividad
secuestrante de la alcachofa contra las especies ROO•. Estos resultados constituyen un
hallazgo importante, teniendo en cuenta la importancia de la oxidación de lípidos en los
sistemas biológicos.
También en este trabajo se estudiaron los efectos de los extractos de alcachofa contra
especies RNS, ya que no había reportes previos en la literatura. La reactividad de las
especies RNS puede poseer profundos efectos sobre la actividad biológica de numerosas
moléculas (163). La producción de especies RNS comienza con la producción de la especie
•NO que es producida por la enzima óxido nítrico sintasa inducible mediante la conversión
de L-arginina a L-citrulina (163). La especie •NO juega un papel crítico en numerosos
procesos fisiológicos, así como en la fisiopatología de muchas enfermedades humanas. Su
toxicidad no está solo relacionada con los niveles de generación de •NO sino que también
171
depende ampliamente de los niveles y tipos de otras especies que reaccionan con •NO,
convirtiéndolo en especies oxidantes tóxicas y agentes de nitración. Por ejemplo, la
reacción entre •NO and O2•− produce ONOO− que ha demostrado la capacidad de oxidar
biomoléculas tales como, lípidos, proteínas, carbohidratos y ADN, mediante mecanismos
de reacción complejos y fuertemente dependientes del pH. Esta especie RNS ha sido
implicada en enfermedades tales como arteriosclerosis, problemas cardiovasculares,
shock séptico, cáncer, diabetes, asma y desordenes neurodegenerativos como la
enfermedad de Alzheimer y Parkinson (163). Los resultados obtenidos demuestran
claramente que los extractos de alcachofa estudiados son efectivos secuestradores de
especies RNS, tales como •NO y ONOO−. El contenido fenólico de los extractos de alcachofa
se atribuye como responsable de la eficacia en la inhibición de los efectos oxidantes de •NO
y ONOO−. Los extractos de infusión y decocción, que presentaron los mayores contenidos
de compuestos fenólicos, presentaron también la mayor capacidad secuestrante contra las
especies •NO y ONOO−, con valores de IC50 muy pequeños (Tabla 45). La capacidad de
ácido clorogénico de secuestrar la especie ONOO- ha sido reportada previamente (164).
Tabla 45 Capacidad secuestrante de los extractos de alcachofa contra óxido nítrico (•NO) y peroxinitrito
(ONOO−).
IC50 (µg/mL)
Extractos  ONOO−
NO
Ausencia de NaHCO3 Presencia de NaHCO3 25 mM
Infusión 5,5 ± 0,5 3,5 ± 0,2 5,6 ± 0,2
Decocción 6,8 ± 0,5 3,4 ± 0,3 4,8 ± 0,4
Hidroalcohólico 11,0 ± 0,8 5,1 ± 0,3 6,5 ± 0,2
Control (+)
Quercetina* 0,53 ± 0,04 0,156 ± 0,001 0,26 ± 0,02
IC50 = Concentración in vitro requerida para disminuir en un 50% la reactividad de las species reactivas en
estudio en el medio ensayado (media ± desviación estándar, n = 4).
Ha sido reportado que las concentraciones fisiológicas de CO2 pueden modular la

reactividad del ONOO- debido a la rápida reacción entre ellos, dando lugar a las especies
•NO2 y CO•-3, que son las principales especies radicales responsables de las reacciones de
nitración y oxidación que generalmente se observan in vivo (154). De acuerdo a los
resultados obtenidos en este estudio es de esperarse que los extractos de alcachofa sean
también efectivos secuestradores de las especies •NO2 and CO•-3 ya que esta capacidad es
mantenida en presencia y ausencia de la especie HCO-3.
172
frutos de alcachofa
3.4.1 Determinación de la fracción bioaccesible de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb
y Zn en frutos de alcachofa
Las fracciones bioaccesibles halladas para As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn luego de los procesos
simulados de digestión gástrica y digestión intestinal de los frutos de alcachofa analizados
en la etapa de optimización y de las muestras adquiridas comercialmente, y el porcentaje
de bioaccesibilidad de cada uno de ellos, se resumen en la Tabla 46.
El elemento mayormente bioaccesible en la solución gastrointestinal simulada fue el Cu

con un valor de bioaccesibilidad promedio de 77%, seguido por el Zn, luego el Ni y por
último el Fe. Los contaminantes inorgánicos As, Cd y Pb no fueron detectados en las
soluciones gastrointestinales, hecho que aporta evidencia científica respecto a la
inocuidad alimentaria del vegetal. Si bien, como se había comentado anteriormente en la
sección 3.2.7, las concentraciones de estos elementos potencialmente tóxicos se
encuentran por debajo de los límites máximos establecidos por el Reglamento MERCOSUR,
el hecho de que su absorción intestinal sea mínima es muy positivo, ya que evita la posible
acumulación de los mismos en los diferentes tejidos biológicos.
La fracción bioaccesible es la porción del nutriente ingerido que se encuentra disponible

para su utilización en las funciones fisiológicas normales y para almacenamiento. Los
factores que pueden afectar esta disponibilidad pueden ser la especie química del
nutriente, la forma en que se libera de la matriz alimenticia, las interacciones con otros
componentes presentes en la matriz alimenticia, la presencia de supresores y otros
cofactores y la formación de compuestos estables de metabolización lenta.
De acuerdo a Sandberg 2002 (165), las fibras y los fitatos presentes en ciertos vegetales
pueden formar compuestos insolubles con proteínas cargadas positivamente y con
cationes del Cu o del Zn a pH intestinal y como consecuencia, la bioaccesibilidad de estos
elementos puede verse reducida.
Puede notarse en la Tabla 46 como los porcentajes de bioaccesibilidad de algunos

elementos variaron ligeramente según la muestra en estudio. Esto puede deberse a la
composición específica de cada una de las muestras de alcachofa, por ejemplo, a la
cantidad y calidad de proteínas y a la presencia de compuestos tales como fibras,
polifenoles y fitatos (que pueden inhibir la bioaccesibilidad de los minerales) así como a la
forma química de los elementos y a las interacciones entre nutrientes.
173
Tabla 46 Fracciones bioaccesibles y porcentajes de bioaccesibilidad in vitro para los elementos en estudio en las muestras de frutos de alcachofa analizadas.
Elemento Fracción bioaccesible (mg kg-1) Bioaccesibilidad (%)

B 1 2 3 4 B 1 2 3 4
As ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND
Cd ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND
Cu 4,8 ± 0,4 5,9 ± 0,3 6,6 ± 0,3 4,1 ± 0,2 4,8± 0,3 74,4 82,3 77,8 71,3 79,5
Fe 14,2 ± 0,6 19,2 ± 0,9 23,7 ± 1,1 17,7 ± 0,9 22,4 ± 1,2 42,5 40,7 47,3 49,5 40,1
Ni 1,2 ± 0,1 0,9 ± 0,1 1,1 ± 0,1 1,4 ± 0,1 1,5 ± 0,1 46,2 49,3 51,2 41,3 54,7
Pb ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND
Zn 19,3 ± 0,8 21,6 ± 0,7 18,1 ± 0,6 18,5 ± 0,07 21,2 ± 0,06 55,9 51,2 59,7 63,5 56,4
B: Muestras blanco de frutos de alcachofa utilizadas en la etapa de optimización.

1, 2, 3 y 4: Muestras comerciales de frutos de alcachofa.
ND: No detectado.
174
Los elementos traza esenciales son nutrientes que se encuentran presentes en bajas
cantidades pero que son indispensables en la dieta para mantener un correcto
funcionamiento del metabolismo humano. Sin embargo, altas concentraciones de esos
elementos, por ejemplo concentraciones que exceden los valores necesarios requeridos
para activar las funciones biológicas de los organismos vivientes, pueden ser peligrosas y
producir efectos tóxicos. El exceso de metales traza puede ser acumulado en el cuerpo
humano y producir daños en varios tejidos biológicos, incluyendo los del sistema nervioso,
el sistema inmune y el sistema endócrino entre otros (166). Por lo tanto, una ingesta
apropiada de minerales esenciales es un aspecto muy importante de una dieta saludable.
Se han establecido varios niveles de referencia para minerales esenciales, seguros para el
consumo humano. Estos han sido establecidos, como se comentó anteriormente en la
sección 3.2.8, por la Junta Directiva de Alimentación y Nutrición del Instituto de Medicina
de E.E.U.U., la cuál ha definido la IDR y la IMT para los elementos esenciales para la salud.
Tabla 47 Tabla comparativa donde se incluyen los valores de IDR e IMT según la Junta Directiva de
Alimentación y Nutrición del Instituto de Medicina de E.E.U.U. (148) para cada elemento y los aportes de estos
elementos según su bioaccesibilidad promedio en los frutos de alcachofa.
Elemento IDR IMT Aporte (mg)

(mg/día) (mg/día) por porción (100 g)
Fruto
Cu 0,9 10,0 0,52
Fe 18,0 45,0 1,94
Ni --- 1,0 0,12
Zn 8,0 40,0 1,97
Valores de IDR e IMT definidos para mujeres entre 31 y 50 años de edad.
Considerando los resultados de bioaccesibilidad promedio obtenidos luego de la digestión

gastrointestinal simulada, se calcularon los aportes de Cu, Fe, Ni y Zn generados por la
ingesta de una porción de 100 g de fruto, tal como se muestra en la Tabla 47.
Por lo tanto, a modo de ejemplo, suponiendo la ingesta de 100 g de fruto

(aproximadamente 2 cabezales), ya se estaría cumpliendo con más de la mitad de los
requerimientos diarios de Cu de 0,9 mg/día según la IDR de mujeres entre 31 y 50 años de
edad. De igual forma se estaría cubriendo aproximadamente la cuarta parte del valor
requerido para Zn de 8,0 mg/día y la novena parte del valor requerido para Fe de 18,0
mg/día. De igual forma, si la ingesta fuera de 200 g de fruto (aproximadamente 4
cabezales), ya se estaría cubriendo la ingesta de diaria de Cu, la mitad de la ingesta diaria
175
de Zn y la quinta parte de la ingesta diaria de Fe y no se estaría excediendo el valor de IMT
para Ni de 1,0 mg/día.
Estos hallazgos son de gran importancia para la evaluación de la alcachofa desde el punto
de vista de sus propiedades nutracéuticas y del papel que puede jugar en el desarrollo de
una dieta saludable y balanceada, aportando al organismo los nutrientes esenciales para
su correcto funcionamiento.
176
CAPÍTULO 4
CONCLUSIONES
177
Se evaluaron diferentes metodologías para el análisis de residuos de pesticidas en hojas y

frutos de alcachofa, con el fin contribuir a la sustentabilidad del ecosistema agrícola. Para
ello, se buscó por un lado desarrollar una estrategia para conocer el nivel de residuos en
estos cultivos, y por otro, generar una herramienta de análisis ambientalmente más
amigable en comparación con las técnicas clásicas de extracción líquido – líquido que
conllevan la utilización de grandes cantidades de solventes.
El método seleccionado es una metodología novedosa para las matrices del estudio, que
permitió determinar simultáneamente 98 pesticidas (63 pesticidas mediante LC-MS/MS y
35 pesticidas mediante GC-MS), los cuales pertenecen a los paquetes tecnológicos
internacionales utilizados en estos cultivos, muchos de ellos utilizados en Uruguay. La
metodología desarrollada es de bajo costo y pasible de ser aplicada en laboratorios de
rutina para la evaluación de la presencia de estos residuos de pesticidas utilizados en los
cultivos de alcachofa y sobre todo como una herramienta para llevar a cabo estudios de
inocuidad alimentaria de estos cultivos altamente consumidos en todo el mundo debido a
sus vastas propiedades nutricionales y farmacológicas.
De acuerdo a los resultados obtenidos, el método seleccionado para el análisis de residuos
de pesticidas en hojas y frutos de alcachofa, fue el protocolo QuEChERS citrato modificado
con la adición de CaCl2 en la etapa de clean-up. Este método probó ser el mejor de los
evaluados, en cuanto a las cifras de mérito obtenidas. Los buenos resultados alcanzados se
pueden deber a las ventajas que el método QuEChERS posee sobre la extracción con
acetato de etilo y sobre la extracción MSPD, como ser las propiedades del solvente así
como el comportamiento de los sorbentes utilizados durante la etapa de clean-up.
Mientras que el acetonitrilo se encarga de que haya una baja cantidad de compuestos no
polares coextraídos de la matriz, el CaCl2 y el PSA remueven en forma eficaz los
coextractivos polares y moderadamente polares presentes en los extractos.
El método validado presentó buena selectividad, veracidad, precisión y sensibilidad. Los
límites de cuantificación obtenidos fueron menores o iguales a los correspondientes LMRs
establecidos por la Unión Europea.
El método validado fue exitosamente aplicado al análisis de muestras reales de hojas y
frutos de alcachofa nacionales. Las concentraciones de residuos de pesticidas encontradas
en las muestras analizadas fueron menores o iguales a los respectivos LMRs, cumpliendo
de esta forma con normativas legales de la Unión Europea. Esta información aporta
evidencia científica sobre la inocuidad alimentaria de estos cultivos en Uruguay.
178
4.2 Determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en alcachofa
Tres métodos novedosos, simples y amigables con el medio ambiente para la preparación
de muestras para la extracción y subsecuente determinación de As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn
en hojas y frutos de alcachofa fueron optimizados y validados.
Los métodos de extracción asistida con ultrasonido y con ozono para la preparación de las
muestras fueron llevados a cabo utilizando ácidos diluidos y sin la necesidad de
calentamiento externo, estando esto de acuerdo con los principios de la Química Verde.
Los tres métodos fueron precisos y veraces para la determinación de los elementos en
estudio, siendo la extracción asisitida con ozono la metodología más novedosa de las tres,
ya que no se ha reportado en la literatura sobre el tratamiento de muestras vegetales de
esta forma.
Respecto a los niveles de concentración de los contaminantes inorgánicos As, Cd y Pb
encontrados en las muestras analizadas, estas cumplen con lo establecido en el
Reglamento MERCOSUR y por lo tanto se consideran aptas para ser consumidas por la
población sin riesgos mayores para la salud. No se sabe si los niveles de estos elementos,
aún cumpliendo con los requistos de la normativa, no pudieran representar algún riesgo a
largo plazo.
Los métodos propuestos pueden postularse como alternativas para el monitoreo de la
inocuidad alimentaria de estos cultivos, desde el punto de vista del cumplimiento con las
normativas y para control de los niveles de estos contaminantes para estudios
toxicológicos.
Respecto al contenido de minerales esenciales, tanto las hojas de alcachofa (utilizadas en
infusiones) como los frutos, son posibles fuentes de Cu y Ni, pero sobre todo representan
una importante fuente de aporte de Fe y Zn a la dieta, principalmente el fruto consumido
en forma sólida.
179
La capacidad antioxidante de las infusiones de hojas de alcachofa y de los frutos se

relaciona con el alto contenido de compuestos fenólicos de la misma. Los compuestos
fenólicos pertenecen al grupo de los llamados compuestos bioactivos, a los cuales se ha
atribuido la habilidad de reducir los riesgos de contraer ciertos desórdenes degenerativos,
tales como el cáncer, inflamaciones, enfermedades cardiovasculares y las enfermedades de
Alzheimer y Parkinson. En general, estos efectos preventivos se han relacionado con la
capacidad de los compuestos de inhibir reacciones de oxidación a nivel fisiológico.
La producción de especies reactivas es beneficiosa en algunos procesos fisiológicos, sin
embargo, un desequilibrio entre la generación de especies reactivas pro-oxidantes y la
capacidad de defensa antioxidante de la célula, puede afectar los principales componentes
celulares.
Se ha demostrado la importancia de consumir infusiones preparadas a partir de hojas de
alcachofa, debido a su alto contenido de compuestos fenólicos. Más aún, el trabajo
conjunto con el grupo de investigación de Portugal ha generado una publicación que
constituye el primer reporte acerca de la capacidad secuestrante de los extractos acuosos
e hidroalcohólicos de hojas de alcachofa contra las especies RNS y ROS más relevantes a
nivel fisiológico. Estos hallazgos confirman que la producción de extractos naturales a
partir de fuentes naturales accesibles, con altos contenidos de compuestos bioactivos,
pueden ser considerados como interesantes abordajes para la industria alimentaria,
farmacéutica y cosmética. A partir de este estudio se concluyó que los extractos de
alcachofa poseen eficiente capacidad antioxidante contra las especies ROS y RNS, siendo el
extracto de infusión acuosa el de capacidad antioxidante más prometedora. Estos
hallazgos sugieren entonces que la alcachofa podría ser una potencial fuente de
antioxidantes naturales y que posee un innegable valor nutracéutico.
180
frutos de alcachofa
Se realizó un estudio gastrointestinal simulado in vitro para evaluar la bioaccesibilidad de

As, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en frutos de alcachofa. El enfoque se basó en una técnica de
extracción que simula lo que ocurre en los compartimentos del estómago y del intestino
delgado.
Comparando, a modo de ejemplo, los resultados de bioaccesibilidad obtenidos para los

elementos en estudio con los correspondientes valores de IDR establecidos por la Junta
Directiva de Alimentación y Nutrición del Instituto de Medicina de E.E.U.U. para mujeres
entre 31 y 50 años, la ingesta de una porción de 100 g de fruto de alcachofa por día sería
una fuente muy rica para una dieta saludable ya que aportaría mas de la mitad de la
cantidad de Cu requerida por día y además también aportaría de forma importante a los
requerimientos diarios de Fe y Zn. Más aún, los valores de IMT para este grupo étnico no
se ven excedidos.
Esta es la primera vez que se realiza una estudio de bioaccesibilidad de minerales en

frutos de alcachofa (Cynara Cardunculus L subsp. Cardunculus) utilizando un modelo de
digestión gastrointestinal in vitro. Los datos que relacionan la concentración total con la
fracción bioaccesible de los minerales presentes proveen el punto de partida para la
realización de estudios más complejos y en profundidad desde el punto de vista
nutricional, de forma de poder establecer recomendaciones para la ingesta dietaria diaria
de este vegetal.
181
4.5 Conclusiones generales
Todos los objetivos planteados se han cumplido exitosamente. Los resultados obtenidos se
han difundido en publicaciones científicas internacionales con referato y varios eventos
científicos del área de investigación.
Se ha establecido contacto con los productores de alcachofa para promover la calidad de

este alimento de consumo, no muy popular en Uruguay creando un vínculo universidad-
productores.
Durante el desarrollo de esta tesis se utilizaron estrategias simples, rápidas y novedosas

de preparación de las muestras como ser el uso de la extracción asistida mediante ondas
de ultrasonido y mediante ozonización.
La estrategia del uso de gas ozono para la preparación de las muestras resultó ser exitosa
para todos los elementos estudiados y se trata de un procedimiento en acuerdo con los
principios de la Química Verde. Esta investigación original fue difundida mediante una
publicación internacional referada en una revista de buen impacto.
Los resultados obtenidos aportan evidencia sobre las propiedades nutracéuticas de la

alcachofa, por lo que se espera continuar la difusión de los mismos en el área de
horticultura para promover el uso del mencionado vegetal y fundamentalmente el uso de
las hojas buscando darle un valor adicional a este producto de desecho en el cultivo
convencional.
Respecto a la evaluacón de residuos de pesticidas, en todos los casos las metodologías

seleccionadas evaluadas cumplieron con los criterios establecidos por la guía DG-SANCO,
respondiendo así a las exigencias de la Unión Europea para el análisis de residuos de
pesticidas en frutas y hortalizas. Además, ninguno de los pesticidas investigados presentó
niveles cuantificables en las muestras comerciales analizadas, hecho que aporta evidencia
científica sobre la inocuidad alimentaria del vegetal y su adecuación al empleo del mismo
en productos fitoterápicos e infusiones en el caso de las hojas y alimentos en el caso del
fruto, promoviendo su incorporación en dietas saludables modernas. Esto pone en
evidencia las buenas prácticas de agricultura de los productores de alcachofa locales.
Considerando que actualmente está bien establecido el papel del colesterol como uno de
los principales factores de riesgo de las enfermedades cardiovasculares, desde el punto de
vista fitoterapéutico, este problema podría ser tratado con plantas hipolipemiantes, como
lo es la alcachofa, que actúan sobre el metabolismo del colesterol.
182
Desde hace ya varios años, se ha estudiado la acción fitoterapéutica de los extractos de
hojas de alcachofa para reducir los niveles de colesterol en sangre por diversos
mecanismos de acción. Se ha comprobado que esta actividad beneficiosa es debida a la
presencia de compuestos fenólicos presentes en las hojas, que le dan este aporte favorable
al tratamiento de la hipercolesterolemia. En este trabajo se pudo verificar el contenido de
compuestos fenólicos de infusiones de hojas y frutos de alcachofa así como sus
propiedades antioxidantes. Esta caracterización se realizó mediantes técnicas novedosas y
en colaboración con la Universidad de Porto y los resultados fueron difundidos mediante
una publicación científica internacional arbitrada de impacto en el área de investigación
en alimentos.
Mediante la investigación llevada adelante en esta tesis podría pensarse en la utilización

de extractos de hojas de alcachofa como potenciales fitoterápicos luego de la realización
de las pruebas farmacológicas necesarias que confirmen sus propiedades. Además, la
inclusión del fruto en la dieta, sería un buen aporte para los requerimientos diarios de
minerales esenciales como Cu, Fe, Ni y Zn.
Se podría afirmar que la inclusión de extractos de hojas de alcachofa, así como la ingesta
de sus frutos, en conjunto con hábitos de alimentación y de vida saludable, fomentaría un
estado óptimo de salud para lograr una mejor calidad de vida.
4.6 Perspectivas
Los tratamientos de muestra desarrollados a lo largo de este trabajo de tesis para la

determinación de metales y semimetales, han sido también aplicados por nuestro grupo
de investigación (GATPREM: Grupo de Análisis de Elementos Traza y Desarrollo de
Estrategias Simples para Preparación de Muestras) a otras matrices de tipo vegetal como
ser semillas de trigo y de soja, obteniéndose muy buenos resultados. Actualmente se están
aplicando también dichas metodologías a la determinación de metales y semimetales en
arroz. En particular, se obtuvieron muy buenos resultados en cuanto a la determinación de
arsénico en esta matriz. Un trabajo que presenta los resultados de estas determinaciones
fue recientemente aceptado para su presentación oral en el “6th International Congress on
Arsenic in the Environment (As2016)” y será incluido el resumen expandido en el
volumen correspondiente al evento “Arsenic Research and Global Sustainability”
publicado por la CRC Press.
Por lo tanto, los tratamientos de muestra desarrollados no son solo rápidos, eficientes y
amigables con el medio ambiente, sino que además poseen aplicación real. Se trata de
183
metodologías versátiles, factibles de ser aplicadas a una amplia gama de matrices
vegetales y no vegetales. En el futuro, el grupo de trabajo emprenderá nuevos proyectos
de investigación, donde se incluirán muestras de origen animal para ser sometidas a este
tipo de tratamientos.
Respecto al estudio de propiedades antioxidantes, la experiencia adquirida en este trabajo

permitirá, con la reciente llegada a Facultad de Química de un equipamiento, similar al
empleado en las determinaciones realizadas en este trabajo, continuar con los estudios
de la actividad secuestrante de diferentes tipos de extractos naturales frente a las especies
ROS y RNS más relevantes a nivel fisiológico, en la búsqueda de compuestos bioactivos con
valor nutracéutico.
En cuanto a la metodología desarrollada para la determinación de residuos de pesticidas,

se trata de una metodología multiresiduo moderna y muy versátil, la cuál podría ser
utilizada en el análisis de otras matrices vegetales similares, con fin de desarrollar una
herramienta de monitoreo de este tipo de contaminantes. Con estos resultados es posible
plantearse diversas continuaciones del trabajo en pesticidas, como ser el estudio de la
transferencia de los contaminantes desde el material vegetal a la infusión o a los extractos
alcohólicos para completar el estudio de inocuidad, o la determinación de las causas de las
diferencias en el efecto matriz que se observaron en fruto y alcachofa.
En suma las metodologías evaluadas y validadas en esta tesis sirven de insumos para el
aseguramiento de la inocuidad alimentaria de hojas y frutos de alcachofa, reafirman sus
propiedades nutraceuticas y dan a los productores un valor agregado, en los que a las
hojas repecta, que hasta el momento eran material de desecho, permitiendo una
revalorización de un cultivo familiar.
184
CAPÍTULO 5
PUBLICACIONES Y
PRESENTACIONES
185
5.1 Publicaciones y presentaciones en eventos
A continuación se presentan las publicaciones en revistas arbitradas internacionales y las

presentaciones en congresos, simposios y encuentros a nivel nacional, regional e
internacional, a que ha dado lugar hasta el momento esta Tesis.
5.1.1 Artículos publicados
 “Infusion, Decoction and Hydroalcoholic Extracts of Leaves from Artichoke (Cynara

cardunculus L. subsp. Cardunculus) are Effective Scavengers of Physiologically
Relevant ROS and RNS”. M. Pistón, I. Machado, C. S. Branco, V. Cesio, H. Heinzen, D.
Ribeiro, E. Fernandes, R. Campos Chisté, M. Freitas*. Food Research International
60 (2014) 150-156.
 “A rapid sample preparation method for the determination of cadmium and lead in
spinach and artichoke leaves using ozone”. I. Machado, M. V. Cesio, I. Dol, M.
Pistón*. American Journal of Food Science and Technology 3 (2015) 55-59. Science
and Education Publishing.
 “Comparison of different sample treatments for the determination of As, Cd, Cu, Ni,
Pb and Zn in globe artichoke (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus)”. I.
Machado, Esteban Rodríguez-Arce, Isabel Dol, M. Verónica Cesio, Mariela Pistón*.
Microchemical Journal (2016).
5.1.2 Manuscritos en revisión
 “Determination of pesticide residues in globe artichoke leaves and fruits by GC-MS

and LC-MS/MS using the same QuEChERS procedure”. I. Machado, N. Gerez, M.
Pistón, H. Heinzen, V. Cesio*. Food Chemistry.
186
5.1.3 Trabajo presentados en eventos
 “Comparación de tres métodos multiresiduo para el análisis de pesticidas en hojas

de alcachofa (Cynara scolymus)”. Presentación oral en el 7º Congreso Argentino de
Química Analítica (Argentina, Octubre 2013). Expositor: I. Machado.
 “Estudio de inocuidad y seguridad alimentaria sobre extractos de hojas de

alcachofa (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus)”. Trabajo presentado en
modalidad póster en el 13º Congreso Nacional de Hortifruticultura de la Sociedad
Uruguaya de Hortifruticultura (SUHF) (Uruguay, Setiembre 2014). Expositor: I.
Machado.
 “Propiedades nutracéuticas de extractos de hojas de alcachofa (Cynara cardunculus

L. subsp. Cardunculus)”. Trabajo presentado en modalidad póster en el 13º
Congreso Nacional de Hortifruticultura de la Sociedad Uruguaya de
Hortifruticultura (SUHF) (Uruguay, Setiembre 2014). Expositor: I. Machado.
 “Propiedades nutracéuticas de extractos de hojas y frutos de alcachofa (Cynara

cardunculus L. subsp. Cardunculus)”. Presentación oral en el 3º Congreso Uruguayo
de Química Analítica (Uruguay, Octubre 2014). Expositor: I. Machado.
 “Evaluation of ozonation as sample treatment for the determination of cadmium

and lead in spinach leaves”. Trabajo presentado en modalidad póster en el 13º Rio
Symposium on Atomic Spectrometry (México, Octubre 2014). Expositor: I.
Machado.
 “Determinación de cadmio en alimentos utilizando ozono como alternativa para la

prepa-ración de las muestras”. Trabajo presentado en modalidad póster en el XI
Simposio Latinoamericano de Química Analítica Ambiental y Sanitaria (Ecuador,
Abril 2015). Expositor: I. Dol.
 “Methods to accomplish with the new regulatory frameworks for pesticide residue
analysis of herbs”. Presentación oral en el 5º Congreso Latinoamericano de
Residuos de Plaguicidas (Chile, Mayo 2015). Expositor: H. Heinzen.
187
 “Comparación de diferentes tratamientos de muestra para la determinación de Cu,
Cd, Ni, Pb y Zn en alcachofa (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus)”. Trabajo
presentado en modalidad poster en el 8º Congreso Argentino de Química Analítica
(Argentina, Noviembre 2015). Expositor: I. Machado.
 “Determinación de residuos de pesticidas en hojas de alcachofa (Cynara

Cardunculus L. subsp. Cardunculus) mediante GC-MS y LC-MS/MS”. Trabajo
presentado en modalidad poster en el 4º Encuentro Nacional de Ciencias Químicas
(Uruguay, Noviembre 2015). Expositor: N. Gerez.
 “Evaluation of ultrasound-assisted methods for sample preparation for the

determination of total arsenic in globe artichoke (Cynara cardunculus L. subsp.
Cardunculus)”. Trabajo presentado en modalidad poster y resumen extendido en el
6th International Congress on Arsenic in the Environment (As2016) (Suecia, Junio
de 2016). Expositor: I. Machado.
188
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202
ANEXO I
CLASIFICACIÓN DE LOS
PESTICIDAS EN ESTUDIO
203
Pesticida Características
(DL50 en ratas)
Acefato Familia: Organofosforados
Acción: Insecticida
DL50 (mg kg-1): >2.000 (Dérmico)
>1.300 (Oral)
Acetamiprid Familia: Neonicotinoides

>1.000 (Oral)
Aldicarb Familia: Carbamatos

DL50 (mg kg-1): >200 (Dérmico)
>0,5 (Oral)
Azinfos metil Familia: Organofosforados

> 9 (Oral)
Azoxystrobin Familia: Estrobilurinas

Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
Benomilo Familia: Carbamatos

Acción: Fungicida
DL50 (mg kg-1): >10.000 (Dérmico)
>10.000 (Oral)
Boscalid Familia: Anilidas

Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
204
Bromopropilato Familia: Difenilos bromados
Acción: Acaricida
>4.000 (Oral)
Carbaril Familia: Carbamatos

>250 (Oral)
Carbendazim Familia: Carbamatos

Acción: Fungicida
DL50 (mg kg-1): > 5.000 (Dérmico)
> 2.000 (Oral)
Carbofurano Familia: Carbamatos

DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 8 (Oral
Clorfenvinfos Familia: Organofosforados

Acción: Insecticida, Acaricida
DL50 (mg kg-1): > 400 (Dérmico)
>15 (Oral)
Clorotalonil Familia: Ftalimidas

Acción: Fungicida
>15 (Oral)
Clorpirifos Familia: Organofosforados

DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 30 (Oral)
205
Cipermetrina Familia: Piretroides
DL50 (mg kg-1): 2.000 (Dérmico)
250 (Oral)
Ciproconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
< 350 (Oral)
Clomazone Familia: Isoxazolidinonas

Acción: Herbicida
< 1300 (Oral)
Clotianidin Familia: Neonicotinoides

> 2.000 (Oral)
Deltametrina Familia: Piretroides

430 (Oral)
Diazinon Familia: Organofosforados

1.250 (Oral)
Difenoconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
1.453 (Oral)
Dimetoato Familia: Organofosforados

>540 (Oral)
206
Epoxiconazol Familia: Azoles
Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
Etion Familia: Organofosforados

>200 (Oral)
Fenhexamida Familia: Hidroxianilidas

Acción: Fungicida
>2.500 (Oral)
Fenitrotion Familia: Organofosforados

>250 (Oral)
Fluopicolide Familia: Acylpicolidas

Acción: Fungicida
>5.000 (Oral)
Flutriafol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
>1.000 (Oral)
Fosmet Familia: Organofosforados

>100 (Oral)
Hexaconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
207
Hexitiazox Familia: Tiazolidinas
>2.000 (Oral)
Imazalil Familia: Imidazoles

Acción: Fungicidas
>200 (Oral)
Imidacloprid Familia: Neonicotinoides

450 (Oral)
Iprodiona Familia: Hidantoínas

Acción: Fungicida
>4.400 (Oral)
Isoprotiolane Familia:
Acción: Fungicida
DL50 (mg kg-1): >10.000 (Dérmico)
>1.000 (Oral)
Kresoxim metil Familia: Estrobilurinas

Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
Lambda-Cialotrina Familia: Piretroides

DL50 (mg kg-1): 632 (Dérmico)
79 (Oral)
208
Linuron Familia: Ureas
Acción: Herbicida
DL50 (mg kg-1): 632 (Dérmico)
79 (Oral)
Lufenuron Familia: Benzoilureas

2.000 (Oral)
Malaoxon Familia: Organofosforado

>100 (Oral)
Malation Familia: Organofosforado

>1.000 (Oral)
Metalaxil Familia: Acilalaninas

Acción: Fungicida
>600 (Oral)
Metamidofos Familia: Organofosforado

>20 (Oral)
Metconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
>500 (Oral)
Metidation Familia: Organofosforado

>25 (Oral)
209
Metiocarb Familia: Carbamatos
>100 (Oral)
Metomilo Familia: Carbamatos

>30 (Oral)
Metoxifenozide Familia: Diacilhidrazinas

>2.000 (Oral)
Oxadixil Familia: Anilidas

Acción: Fungicidas
>1.000 (Oral)
OPP Familia: O-fenilfenatos

Acción: Fungicida
DL50 (mg kg-1): > 2.700 (Dérmico)
> 2.000 (Oral)
Paratión metil Familia: Organofosforado

> 6 (Oral)
Pendimetalina Familia: Dinitroanilinas

Acción: Herbicida
>2.000 (Oral)
Permetrina Familia: Piretroides

DL50 (mg kg-1): > 4.000 (Dérmico)
> 400 (Oral)
210
Pirimetanil Familia: Anilinopirimidinas
Acción: Fungicida
>4.000 (Oral)
Procloraz Familia: Imidazoles

Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
Propiconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
1517 (Oral)
Pyraclostrobin Familia: Estrobilurinas

Acción: Fungicida
>500 (Oral)
Pyriproxifen Familia: Piridinas

>5.000 (Oral)
Tau-Fluvalinato Familia: Piretroide

>2.00 (Oral)
Tebuconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
4.000 (Oral)
Tebufenozide Familia: Diacilhidrazinas

DL50 (mg kg-1): > 5.000 (Dérmico)
> 5.000 (Oral)
211
Teflubenzuron Familia: Benzoilureas
DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 5.000 (Oral)
Tetraconazol Familia: Triazoles

Acción: Fungicida
DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 1.000 (Oral)
Tetradifon Familia: Bifenilos Clorados

Acción: Acaricida
10.000 (Oral)
Tiabendazol Familia: Benzimidazoles

Acción: Fungicida
10.000 (Oral)
Tiacloprid Familia: Neonicotinoides

DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 400 (Oral)
Tiametoxam Familia: Neonicotinoides

DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 1.500 (Oral)
Tiodicarb Familia: Carbamatos

DL50 (mg kg-1): > 2.000 (Dérmico)
> 300 (Oral)
Trifloxystrobin Familia: Estrobilurinas

Acción: Fungicida
>5.000 (Oral)
212
Triticonazol Familia: Triazoles
Acción: Fungicida
>2.000 (Oral)
Spinosad Familia: Espinosinas

DL50 (mg kg-1): > 3.600 (Dérmico)
> 3.600 (Oral)
Spiroxamina Familia: Spiroketalamidas

Acción: Fungicida
>500 (Oral)
Vinclozolin Familia: Dicarboximidas

Acción: Fungicida
DL50 (mg kg-1): >10.000(Dérmico)
>10.000 (Oral)
213
ANEXO II
ARTÍCULOS CIENTIFICOS
PUBLICADOS
214
ANEXO II
ARTÍCULOS CIENTIFICOS
PUBLICADOS
214
Food Research International 64 (2014) 150–156
Contents lists available at ScienceDirect
Food Research International

journal homepage: www.elsevier.com/locate/foodres
Infusion, decoction and hydroalcoholic extracts of leaves from artichoke

(Cynara cardunculus L. subsp. cardunculus) are effective scavengers of
physiologically relevant ROS and RNS
Mariela Pistón a, Ignacio Machado a, Cátia S. Branco b, Verónica Cesio c, Horacio Heinzen c, Daniela Ribeiro d,
Eduarda Fernandes d, Renan Campos Chisté d,⁎, Marisa Freitas d,⁎
a
Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Universidad de la República (UdelaR), P.O. Box 1157, 11800 Montevideo, Uruguay
b
Institute of Biotechnology, University of Caxias do Sul (UCS), 95070-560 Caxias do Sul, RS, Brazil
c
Department of Natural Products and Pharmacognosy, Faculty of Chemistry, Universidad de la República (UdelaR), P.O. Box 1157, 11800 Montevideo, Uruguay
d
REQUIMTE, Department of Chemical Sciences, Faculty of Pharmacy (FFUP), University of Porto, 4050-313 Porto, Portugal
a r t i c l e i n f o a b s t r a c t
Article history: The globe artichoke (Cynara cardunculus L. subsp. cardunculus) is a perennial plant cultivated in the Mediterra-
Received 4 April 2014 nean region and Americas for its edible young flower heads and as an interesting source of bioactive compounds.
Received in revised form 10 May 2014 The present study was undertaken to evaluate scavenging capacity against the most physiologically relevant
Accepted 30 May 2014
reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) of three different extracts from artichoke leaves
Available online 17 June 2014
(infusion, decoction and hydroalcoholic) using different solvents, commonly accepted for human consumption
Keywords:
(water and a mixture of ethanol/water). Additionally, the phenolic compounds in each extract were identified
Cynara cardunculus and quantified by high performance liquid chromatography coupled to diode array and mass spectrometer
Phenolic compounds detectors (HPLC–DAD–MS/MS). Chlorogenic acid was the major phenolic compound identified in all extracts,
LC–MS followed by 1,3-dicaffeoylquinic acid (cynarin), luteolin-7-rutinoside and the infusion extract presented the
Antioxidant capacity highest phenolic content (108 mg/g extract, dry basis). In general, the extracts of artichoke leaves presented a
Reactive oxygen species remarkable capacity to scavenge ROS and RNS with IC50 values in a low μg/mL range (3.4–43 μg/mL). These findings
Reactive nitrogen species suggest that artichoke could be a potential source of natural antioxidants and has an undeniable nutraceutical value.
© 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
1. Introduction Gebhardt, 1997; Lattanzio, Kroon, Linsalata, & Cardinali, 2009; Lutz,
Henríquez, & Escobar, 2011; Pérez-García, Adzet, & Cañigueral, 2000;
The globe artichoke (Cynara cardunculus L. subsp. cardunculus) is a Valentão et al., 2002; Wang et al., 2003). The artichoke leaves are rich
perennial plant cultivated in the Mediterranean region and Americas in phenolic compounds and chlorogenic acid and the isomers 1,3-,3,4-
for its edible young flower heads. Nowadays, artichoke is consumed in and 4,5-di-O-caffeoylquinic acid are the major bioactive compounds
many countries all over the world; but in South America, although it present in its phenolic composition, as determined by conclusive tech-
has been cultivated for over a century, it became popular only in the niques (NMR) (Wang et al., 2003; Zhu, Zhang, & Lo, 2004). Cynarin
last 10 years, not only as a healthy food, but also and especially as a (1,3-di-O-caffeoylquinic acid) may be considered as the one with the
raw material used in herbal medicine products to relieve indigestion highest capacity to inhibit cholesterol biosynthesis and LDL oxidation
and as an hepatoprotective. The commercial herbal medicine consists (Gouveia & Castilho, 2012; Grancai, Nagy, Suchy, & Novomesky, 1994;
of an aqueous/alcoholic extract and it is very common to drink the infu- Lattanzio et al., 2009), while an anti-obesity effect of chlorogenic
sion (teas) made with artichoke leaves for liver and digestive issues. acid was already reported in mice (Cho et al., 2010). In line with these
There is a growing interest in artichoke for its pharmacological activ- effects, the slimming effect of artichoke has been promoted, resulting
ities, such as the inhibition of cholesterol biosynthesis in hepatocytes in a high popularity of artichoke products around the world.
and its hepatoprotective effect (López et al., 2006). In addition, the anti- The potential scavenging capacity of infusion of artichoke leaves
oxidant capacity of artichoke has been associated to its high phenolic against some reactive oxygen species (ROS), such as superoxide
compound content (Fratianni, Tucci, De Palma, Pepe, & Nazzaro, 2007; anion radical (O•− •
2 ), hydroxyl radical (HO ), hypochlorous acid (HOCl)
•
and peroxyl radicals (ROO ) was already reported in the literature
(Valentão et al., 2002; Wu et al., 2004). However, despite the
⁎ Corresponding authors at: REQUIMTE, Department of Chemical Sciences, Faculty of
Pharmacy, University of Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira, 228, 4050-313 Porto,
phytopharmaceutical interest in the antioxidant effects of artichoke,
Portugal. Tel.: +351 220428662; fax: +351 226093483. no studies have been performed in other types of artichoke extracts,
E-mail addresses: rcchiste@ff.up.pt (R.C. Chisté), marisafreitas@ff.up.pt (M. Freitas). besides infusions. Moreover, its potential scavenging capacity against
http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2014.05.078
0963-9969/© 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
M. Pistón et al. / Food Research International 64 (2014) 150–156 151
reactive nitrogen species (RNS) was not reported in the literature until 2.4. HPLC–DAD–ESI–MS/MS analysis of phenolic compounds
this moment.
Therefore, the goal of this study was to obtain three different ex- HPLC–DAD analysis of phenolic compounds was performed in an
tracts from artichoke leaves (infusion, decoction and hydroalcoholic) Accela LC system (Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA) equipped
by different solvents commonly accepted for human consumption with quaternary pumps (Accela 600), a DAD detector and an auto-
(water and a mixture of ethanol/water) and to determine their scaveng- sampler cooled to 5 °C. The equipment was also connected in series
ing capacities against the most physiologically relevant ROS and RNS. In to a LTQ OrbitrapTM XL mass spectrometer (MS/MS) (Thermo Fisher
addition, the phenolic compounds of each extract were characterized by Scientific, San Jose, CA) with electrospray ionization source (ESI),
high performance liquid chromatography coupled to diode array and and a hybrid system combining a linear ion-trap and the Orbitrap
mass spectrometer detectors (HPLC–DAD–MS/MS). mass analyzer. For chromatographic analysis, samples and solvents
were filtered using, respectively, membranes of 0.22 μm (OlimPeak,
2. Material and methods Teknokroma®, Spain) and 0.45 μm (Billerica, MA, USA).
The phenolic compounds of each extract were analyzed after
2.1. Chemicals solubilizing ≈ 3 mg of each extract in 1.5 mL of methanol/water
(1:1, v/v). Both identification and quantification of phenolic compounds
α,α′-Azodiisobutyramidine dihydrochloride (AAPH) and trolox by HPLC–DAD–ESI–MS/MS were carried out on a C18 Synergi Hydro col-
were obtained from Fluka Chemie GmbH (Steinheim, Germany). umn (4 μm, 250 × 4.6 mm, Phenomenex) at 0.9 mL/min, column tem-
Dihydrorhodamine 123 (DHR), 4,5-diaminofluorescein (DAF-2), H2O2 perature at 29 °C, with a mobile phase in a linear gradient of water/
(30%), sodium hypochlorite solution with 4% available chlorine, formic acid (99.5:0.5, v/v) and acetonitrile/formic acid (99.5:0.5, v/v)
3-(aminopropyl)-1-hydroxy-3-isopropyl-2-oxo-1-triazene (NOC-5), (Chisté & Mercadante, 2012). The mass spectra were acquired with a
β-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), phenazine methosulfate scan range from m/z 100 to 1000; the MS parameters were set as
(PMS), nitroblue tetrazolium chloride (NBT), histidine, horseradish per- follows: ESI source in negative ion mode; the capillary temperature
oxidase (HRP), 10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (amplex red), was 275 °C and the capillary voltage of was set at 2.5 kV. The sheath
ascorbic acid, tiron, lucigenin, quercetin, chlorogenic acid, luteolin, gas and the auxiliary gas flow rates were set to 40 and 10, respectively,
apigenin, acetonitrile, formic acid and all other chemical salts and sol- (arbitrary unit as provided by the software settings) and normalized
vents of analytical and HPLC grade were obtained from Sigma–Aldrich collision energy for MS/MS experiments of 35%. The phenolic com-
(St. Louis, USA). Ultrapure water was obtained from the arium® pro pounds were tentatively identified based on the following information:
system (Sartorius, Germany). All standards of phenolic compounds elution order, retention time of peaks, and UV-visible and mass spectra
showed at least 95% of purity, as determined by HPLC–DAD. features (exact m/z, fragmentation patters in MS/MS) as compared to
authentic standards analyzed under the same conditions and data avail-
2.2. Artichoke samples able in the literature for artichoke (Gouveia & Castilho, 2012; Pandino,
Lombardo, Mauromicale, & Williamson, 2011; Wang et al., 2003; Zhu
Artichoke leaves (2 kg) were collected in Montevideo, Uruguay. The et al., 2004). Phenolic compounds were quantified by comparison to
fragments of leaves were identified by the Professor of Botany Eduardo external standards using six-point analytical curves (in duplicate) for
Alonso Paz (Curator of the Herbarium MVFQ, Uruguay) as Cynara chlorogenic acid (0.5–49.5 μg/mL at 325 nm, r2 ≥ 0.99), luteolin
cardunculus subsp. cardunculus (or Cynara scolymus mixture of leaves (0.6–20 μg/mL at 348 nm, r2 ≥ 0.99) and expressed as mg/g of extract
of the cv. Purple Globe and cv. Green Globe). A voucher specimen (dry basis), considering three independent extraction procedures
(MVFQ 4399) has been deposited in the Herbarium of the Cathedra of (n = 3).
Botany of the Faculty of Chemistry, Universidad de la República,
Montevideo, Uruguay. The artichoke leaves were chopped and dried
in an oven with forced air circulation (70 °C) and stored at 20 °C at 2.5. ROS and RNS scavenging assays
light-free conditions until extract preparation.
All analyses were performed in a microplate reader (Synergy HT,
2.3. Preparation of artichoke leaf extracts BIO-TEK), equipped with a thermostat, using colorimetric, fluorimetric
or chemiluminometric detection. Each study corresponds, at least, to
Two aqueous extracts (infusion and decoction) and a hydroalcoholic four individual experiments, in triplicate, using five concentrations. All
extract were prepared according to Cañigueral, Wichtl, and Vila (1998). the assays were performed at 37 °C. The artichoke extracts were dis-
Briefly, for decoction preparation, the dried chopped leaves (20 g) were solved in the same buffer used in ROS and RNS scavenging assays. In
added to 1000 mL of ultrapure water, heated, kept in boiled water for each assay, additional experiments were performed in order to verify
10 min and then, the mixture was removed from the heat and stood the possible interference effects of the artichoke extracts with the
for 5 min to be filtered through cotton. Infusion was prepared by adding used methodology. Additionally, the artichoke extracts did not showed
1000 mL of ultrapure water at 95 °C to 20 g of dried chopped leaves and any pro-oxidant effect, at the tested concentration range, as evaluated
the mixture was left to stand for 10 min to be also filtered through if these extracts have the ability to oxidize each specific fluorescent or
cotton. Both the infusion and decoction extracts were frozen and colorimetric probe in the absence of ROS or RNS generators (data not
freeze-dried. To obtain the hydroalcoholic extract, 1000 mL of a mixture shown). All IC50 values were calculated from the curves of percentage
of ethanol/water (70:30, v/v) were added to 20 g of dried chopped of inhibition versus antioxidant concentration, using the GraphPad
leaves and stirred on an orbital shaker (70 rpm) for 12 h at 25 °C. The Prism 5 software. Quercetin, tiron and ascorbic acid were used as posi-
hydroalcoholic mixture was filtered through cotton, concentrated tive controls.
under reduced pressure in a rotary evaporator (T b 40 °C) (Büchi RE
111, Switzerland) and then freeze-dried. All the extracts were trans-
ferred to amber flasks, sealed under N2 flow and stored under light- 2.5.1. Superoxide anion radical scavenging assay
free conditions at −18 °C until analysis. The yield of decoction, infusion The O•−
2 was generated by the NADH/PMS/O2 system and the O2
•−
and hydroalcoholic extracts were 4.9 g, 5.7 g and 2.4 g, respectively. It is scavenging capacity was determined by monitoring the effect of the
important to highlight that the hydroalcoholic extract was prepared in a extracts on the O•−2 -induced reduction of NBT at 560 nm after 2 min
similar way to how it is a pharmaceutical product commercialized in (Chisté et al., 2011). The effects were expressed as the inhibition
Uruguay. percentage of the NBT reduction to diformazan.
152 M. Pistón et al. / Food Research International 64 (2014) 150–156
2.5.2. Hydrogen peroxide scavenging assay 2.5.7. Peroxynitrite scavenging assay

The H2O2 scavenging capacity using amplex red was performed as The ONOO− scavenging capacity was measured by monitoring the ef-
previously reported (Freitas et al., 2013) with modifications. Reaction fect of the extracts on ONOO−-induced oxidation of non-fluorescent DHR
mixtures contained the following reagents at the indicated final to the fluorescent rhodamine 123 (Chisté et al., 2011). ONOO− was syn-
concentrations (in a final volume of 250 μL): 50 mM Tris–HCl buffer, thesized as previously described by Beckman, Chen, Ischiropoulos, and
pH 7.4, amplex red (25 μM), HRP (0.25 U/mL), artichoke extracts Crow (1994). In a parallel set of experiments, the assays were performed
(6–1000 μg/mL) and 1% H2O2. The excitation and emission wavelengths in the presence of 25 mM NaHCO3, in order to simulate the physiological
used were 530 and 590 nm, respectively. The results were expressed as CO2 concentrations. This evaluation is important because, under physio-
the inhibition percentage of the H2O2-induced oxidation of amplex red. logical conditions, the reaction between ONOO− and bicarbonate is pre-
dominant, with a very fast rate constant (k = 3–5.8 × 104 M−1s−1)
2.5.3. Hypochlorous acid scavenging assay (Whiteman, Ketsawatsakul, & Halliwell, 2002). The results were
The HOCl scavenging capacity was measured by monitoring the ef- expressed as the inhibition percentage of the ONOO−-induced oxidation
fect of the extracts on HOCl-induced oxidation of DHR to rhodamine of DHR.
123 (Chisté et al., 2011). The results were expressed as the inhibition
percentage of the HOCl-induced oxidation of DHR. 3. Results and discussion
2.5.4. Singlet oxygen scavenging assay 3.1. Phenolic compounds in artichoke extracts
The 1O2 scavenging capacity was measured by monitoring the effect
of the extracts on the oxidation of non-fluorescent DHR to fluorescent As can be seen in Table 1, infusion extract presented the highest
rhodamine 123 by this ROS (Chisté et al., 2011). 1O2 was generated by phenolic content (108 mg/g extract), followed by the hydroalcoholic
the thermal decomposition of a previously synthesized water-soluble (73 mg/g) and decoction (63 mg/g) extracts; and these contents
endoperoxide NDPO2 (disodium 3,3′-(1,4-naphthalene) bispropionate) account for 10.8%, 7.3% and 6.3% of dry weight of each extract, respec-
(Costa et al., 2007). The results (n = 2) were expressed as the percent- tively. These results are in agreement with those found in artichoke
age inhibition of 1O2-induced oxidation of DHR. leaf extracts (in 60% methanol solution) from Imperial Star, Violet and
Green Globe varieties (6.8–9.8% of dry weight) (Wang et al., 2003).
2.5.5. Peroxyl radical scavenging assay Moreover, the phenolic contents obtained in this study were much
ROO• was generated by thermodecomposition of AAPH at 37 °C higher than that naturally found in artichoke leaves, as reported for
and the ROO• scavenging capacity was measured by monitoring the various clones derived from the two Sicilian landraces (2.1–8.4 mg/g
effect of artichoke extracts on the fluorescence decay resulting from leaves, dry matter) (Pandino, Lombardo, & Mauromicale, 2013).
ROO• -induced oxidation of fluorescein (Ou, Hampsch-Woodill, & Prior, Considering that a detailed description about the identification of
2001). The fluorescence signal was then monitored every minute at the phenolic compounds from artichoke leaves and other extracts was
emission wavelength of 528 nm with excitation at 485 nm until the already reported in details by the literature (Gouveia & Castilho, 2012;
total decay of fluorescence. Trolox (0.2–6 μg/mL) was used as a control Pandino et al., 2011; Wang et al., 2003; Zhu et al., 2004), only the
standard in each assay. The relative ROO• scavenging capacity was then most important aspects will be discussed below. The applied HPLC–
expressed as the ratio between the slope of each extract (or positive con- DAD–ESI–MS/MS methodology allowed the separation (Fig. 1), quanti-
trol) and the slopes obtained for trolox, as suggested by Rodrigues, fication and tentative identification of 9 phenolic compounds (Table 1).
Mariutti, Chisté, and Mercadante (2012). Cholorogenic acid (peak 1) was the major phenolic compound in all
extracts and was positively identified after matching both the chro-
2.5.6. Nitric oxide scavenging assay matographic behavior and spectroscopic characteristics (UV–Vis, exact
The •NO scavenging capacity was measured by monitoring the effect m/z and MS/MS spectra) with authentic standard. Peak 2 showed a
of the extracts on •NO-induced oxidation of non-fluorescent DAF-2 deprotonated molecule [M–H]− at m/z 337, a MS/MS fragment at m/z
to the fluorescent triazolofluorescein (DAF-2T) (Chisté et al., 2011). 191, which represents the quinic acid molecule after the neutral loss
•
NO was generated by decomposition of NOC-5 and the results were of a coumaroyl moiety (− 146 u), and was assigned as p-
expressed as the inhibition percentage of the •NO-induced oxidation coumaroylquinic acid. Peak 3 was tentatively identified as
of DAF-2. 5-feruloylquinic acid, with [M-H]− at m/z 367 and a MS/MS fragment
Table 1
Chromatographic, spectroscopic characteristics and contents of phenolic compounds of infusion, decoction and hydroalcoholic extracts from artichoke leaves (Cynara cardunculus L. subsp.
cardunculus).
Peaks tR (min)a λmax (nm)b [M-H]−(m/z) MS/MS (−) (m/z)c Compound Concentration (mg/g extract)d
Infusion Decoction Hydroalcoholic
1 19.1 300(sh), 326 353.0885 191, 179, 173, 161, 135 Chlorogenic acide 64 ± 2 40 ± 3 43 ± 2
2 22.7 280(sh), 311 337.0933 191, 163, 145, 109 p-Coumaroylquinic acide 1.1 ± 0.1 1.1 ± 0.1 0.09 ± 0.03
3 23.9 290(sh), 325 367.1040 191, 173, 161, 143, 135, 127 5-Feruloylquinic acide 1.6 ± 0.3 0.9 ± 0.1 0.6 ± 0.1
4 26.3 265(sh), 348 593.2840 447, 327, 285, 257, 241 Luteolin-7-rutinosidef 7.6 ± 0.1 7.4 ± 0.8 9.3 ± 0.4
5 27.5 265(sh), 348 447.0938 327, 285, 241 Luteolin-7-glucoside (cynaroside)f 3.0 ± 0.1 2.9 ± 0.4 3.8 ± 0.3
6 28.5 295(sh), 325 515.1202 353, 335, 179, 173 3,4-Dicaffeoylquinic acide 2.1 ± 0.1 0.9 ± 0.3 0.03 ± 0.01
7 29.9 290(sh), 326 515.1207 353, 335, 191 1,3-Dicaffeoylquinic acid (cynarin)e 22.4 ± 0.1 6.5 ± 0.5 14 ± 1
8 30.8 270(sh), 346 533.0952 489, 447, 371, 285 Luteolin-7-malonyl-hexosidef 1.7 ± 0.1 1.3 ± 0.1 1.0 ± 0.1
9 31.1 295(sh), 327 515.1209 353, 335, 299, 255, 203, 173 4,5-Dicaffeoylquinic acide 5.1 ± 0.1 1.9 ± 0.4 1.1 ± 0.1
Phenolic contents (total sum) 108 ± 2 63 ± 5 73 ± 4
a
Retention time on the C18 Synergi Hydro (4 μm) column.
b
Solvent: gradient of 0.5% formic acid in water and acetonitrile with 0.5% formic acid.
c
In the MS2, the most abundant ion is shown in boldface.
d
Mean ± standard deviation (n = 3).
e
The peaks were quantified as equivalent of chlorogenic acid (at 325 nm).
f
The peaks were quantified as equivalent of luteolin (at 348 nm).
Fig. 1. Chromatogram obtained by HPLC–DAD (330 nm) of phenolic compounds of infusion, decoction and hydroalcoholic extracts from artichoke leaves (Cynara cardunculus L. subsp.
cardunculus). Peak characterization is given in Table 1.
at m/z 191 [M-H-feruloyl moiety]−, which fragmentation pattern 3.2. Scavenging capacity of artichoke extracts against ROS and RNS
matches those already described in artichoke extracts (Gouveia &
Castilho, 2012). Peaks 4, 5, and 8 were tentatively identified as luteolin- The production of reactive species is beneficial in some physiological
7-rutinoside, luteolin-7-glucoside and luteolin-7-malonylhexoside, processes, as example, in defense against infectious agents and in the
respectively; although in the present study, the exact position of the function of a number of cellular signaling systems. However, an imbal-
sugar moiety could not be determined by the applied methodology. The ance between the generation of pro-oxidant reactive species and the
assignment was based on previous reports concerning the conclusive antioxidant defense capacity of the cell, affects major cellular compo-
identification (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) of these compounds nents, including lipids, proteins and DNA (termed oxidative stress).
in artichoke leaf extracts (Gouveia & Castilho, 2012; Pandino et al., This phenomenon is closely related to a number of human disorders,
2011; Schütz, Kammerer, Carle, & Schieber, 2004; Wang et al., 2003; including cardiovascular diseases, diabetes, cancer and neurodegenera-
Zhu et al., 2004). Additionally, these compounds showed [M-H]− at m/z tive diseases and with almost all liver pathologies. As such, it is of out-
593 (peak 4), m/z 447 (peak 5) and m/z 533 (peak 8) and characteristic most importance the equilibrium of the antioxidant defenses as they
fragments in MS/MS spectra, which indicate the cleavage of the glycosidic represent the direct removal of free radicals (pro-oxidants), thus pro-
linkage as neutral losses: 162 u (hexose), 146 u (ramnose) and 308 u viding maximal protection for biological sites (Valko et al., 2007). The
(rutinose). Finally, peaks 6, 7 and 9 were assigned as 3,4-,1,3- (cynarin) artichoke leaf extracts presented a remarkable capacity to scavenge all
and 4,5-dicaffeoylquinic acid, respectively, with the same [M-H]− at m/z the tested ROS and RNS, with exception of H2O2, as shown in Table 2.
515 and intense fragments in MS/MS spectra at m/z 353 [M-H-caffeoyl It is important to note that the antioxidant activity of this extract
moiety]−. These isomers of dicaffeoylquinic acid were already identified could not be attributed just to one particular phenolic constituent but
by LC–MS and NMR (Wang et al., 2003; Zhu et al., 2004) and are rather to the agonist action of the mixture of several bioactive mole-
commonly reported in artichoke extracts, being cynarin (1,3-O- cules. The scavenging ability of the studied compounds provided out-
dicaffeoylquinic acid) the most abundant among them (Gouveia & standing results, considering the lower range of the IC50 values found.
Castilho, 2012; Pandino et al., 2011; Schütz et al., 2004). 4,5- The scavenging capacity of all the extracts seemed to be closely depen-
dicaffeoylquinic acid has been suggested to be an artifact from cynarin dent on the phenolic compound contents. It is important to note that
that is unavoidable produced during the extraction step to release steric the extracts of artichoke leaves were prepared using different solvents
strain in the cynarin molecule, that rearranges itself to other more stable commonly used for human consumption (water and ethanol).
isomers (Wagner & Bladt, 1996). Other possible products of cynarin Our study starts with the evaluation of the inhibition of O•−
2 produc-
hydrolysis, such as caffeic acid, that have been reported in the literature tion by artichoke leave extracts. O•−
2 production plays an important role
(Pérez-García et al., 2000) were not detected in the extracts from the in redox cell signaling and development of pathophysiological condi-
artichoke cultivar studied. tions, such as hypertension, ischemia-reperfusion injury, inflammation
Table 2
Superoxide anion radical (O•− 1 •
2 ), hydrogen peroxide (H2O2), hypochlorous acid (HOCl), singlet oxygen ( O2) and peroxyl radical (ROO ) scavenging capacities of artichoke extracts.
Extracts IC50 (μg/mL)
O•−
2 H2O2 HOCl 1
O2 ROO• (Ssample/STrolox)
a
Infusion 34 ± 2 NA 3.7 ± 0.7 29.0 ± 0.9 0.64 ± 0.09
Decoction 43 ± 2 NA 4.2 ± 0.9 30.1 ± 2.2a 0.62 ± 0.07
Hydroalcoholic NA NA 4.7 ± 1.1 20.5 ± 1.0a 0.31 ± 0.04
Positive controls
Quercetin – – 0.28 ± 0.07 0.8 ± 0.2b 1.34 ± 0.07
Tiron 0.065 ± 0.003 – – – –
Ascorbic acid – 106.5 ± 7.9 – – 1.44 ± 0.09
IC50 = concentration, in vitro, required to decrease in 50% the reactivity of the studied reactive species in the tested media (mean ± standard error of the mean, n = 4). Ssample = slope of
artichoke extracts curves. STrolox = slope of trolox curve. NA = no activity was found up to 1 mg/mL.
a
(n = 2).
b
IC50 value obtained by our research group (Chisté et al., 2012).
and atherosclerosis (Dikalov, Griendling, & Harrison, 2007). The exces- (500 μM). Pérez-García et al. (2000) studied the effect of artichoke
sive production of O•− 2 is critical not by the action of this species by itself, leaves against oxidative stress in human neutrophils. The extract re-
since it is relatively unreactive toward the most biological substrates, vealed a good scavenging activity of reactive species produced by neu-
but by the fact that O•−2 is a precursor of a variety of powerful oxidants trophils. Taking into account our results and the results provided by
(Freitas, Lima, & Fernandes, 2009). One of the main sources of O•− 2 Schaffer et al. (2004), we can conclude that the protective effect of arti-
is the enzyme xanthine oxidase (XO), which has been used to choke extracts occurs by a direct scavenging process and not by the
evaluate the antioxidant activity of plant extracts (Valentão et al., MPO inhibition. According to Pérez-García et al. (2000), chlorogenic
2002). However this methodology presents some pitfalls, such as the acid, caffeic acid, cynarin and luteolin contributed to the antioxidant ac-
possibility of the substance under test to inhibit directly xanthine oxi- tivity of artichoke leaf extract in human neutrophils. This could explain
dase (Halliwell, Aeschbach, Loliger, & Aruoma, 1995). As so, in order the best results obtained in this work with infusion extract, which
to avoid the confounding effects derived from the XO, in this work O•− 2 presented the higher phenolic content. However, besides these
activity was measured by a non-enzymatic methodology. The inhibition constituents, other components of the extract may participate in its
against superoxide was higher using the infusion extract, which pre- antioxidant activity, since in PMA-stimulated neutrophils the pure
sented an IC50 value of 34 ± 2 μg/mL. The efficacy of lyophilized infu- constituents were less effective than the extract in inhibiting ROS pro-
sion of Cynara cardunculus in scavenging O•− 2 using the xanthine/ duction (Pérez-García et al., 2000).
xanthine oxidase system and NADH/PMS/O2 system was already re- As mentioned above, although being a rather unreactive molecule,
ported and corroborates the results obtained in this work (Valentão H2O2 can originate HO•, one of the most harmful reactive species.
et al., 2002). The efficacy of the infusion extract could be related with Valentão et al. (2002) tested lyophilized infusion of Cynara cardunculus
the higher content of phenolic compounds, namely chlorogenic acid, leaves for its scavenging capacity of HO•, generated by the Fe3+-EDTA/
since this component was described as a good O•− 2 scavenger ascorbate Fenton system and concluded that the extract was able to
(Nakatani et al., 2000; Sato et al., 2011). According to Sato et al. chelate iron ions only for concentrations above 200 μg/mL.
(2011) chlorogenic acid has a stronger antioxidant activity, namely HO• is one of the strongest oxidizing agents, which induce severe
against O•−2 , with IC50 values close to those obtained to allopurinol, a fre- damages by initiating lipid peroxidation due to its well-known reactiv-
quently prescribed agent for gout and which is the most commonly used ity with polyunsaturated fatty acids, resulting in the production of ROO•
xanthine oxidase inhibitor (Pacher, Nivorozhkin, & Szabó, 2006). O•− 2 is among other cytotoxic agents (Gomes, Fernandes, Lima, Mira, & Corvo,
produced readily by multiple processes in vivo and leads to the genera- 2008). In the present study, we evaluated the potential of artichoke
tion of many other oxidants. As example, O•− 2 is rapidly dismutated either leaf extracts to scavenge ROO• by the ORAC assay. The results indicated
spontaneously or through enzyme-catalysis (by superoxide dismutase, that the infusion extract was the most efficient than the other two ex-
SOD) into H2O2 (Freitas et al., 2009). H2O2, per se, is one of the less reac- tracts tested. The ability of artichoke extract to inhibit lipid peroxidation
tive among ROS. However, as O•− 2 , H2O2 could generate other species was already reported (Brown & Rice-Evans, 1998). The authors attribut-
with more potent and toxic effects, such as hydroxyl radicals (HO•). ed the protection of lipid peroxidation to luteolin (1 μM), which demon-
No activity was found for the tested compounds against H2O2. These strated an efficacy similar to that of 20 μg/mL of artichoke extract in
results were obtained using amplex red as a specific probe for H2O2. To inhibiting lipid peroxidation. Moreover, chlorogenic acid showed anti-
avoid erroneous conclusions, lucigenin was also used to detect H2O2, oxidant activities by increasing the resistance of LDL to peroxidation
and once again, the tested extracts did not inhibit the generation of (Brown & Rice-Evans, 1998). We speculate that this could occur by the
H2O2 up to 1 mg/mL (data not shown). H2O2 results in the production scavenging activity of artichoke, namely against ROO•. These results
of two of the most harmful ROS, HO• and HOCl. In the presence of iron constitute an important finding, considering the relevance of lipid oxi-
and other metal ions, H2O2 can form HO•, through the Fenton reaction dation to biological systems.
(Valko et al., 2007). Most of the H2O2 produced by phagocytic cells is It was also our purpose to study the effect of artichoke leaf extracts
consumed by myeloperoxidase (MPO) to catalyze the formation of against RNS, since there are no reports in the literature about this
HOCl. This reactive species is very toxic, it is almost 100–1000 times issue. The reactivity of RNS may have profound effects on the biological
more toxic than O•− 2 and H2O2 (Conner & Grisham, 1996). HOCl has activity of numerous molecules (Pacher, Beckman, & Liaudet, 2007). The
been implicated in several pathologies induced as a result of chronic production of RNS is started by •NO production which is produced by
inflammation (e.g., in atherosclerosis, glomerulosclerosis, ischemia- inducible nitric oxide synthase through the conversion of L-arginine to
•
reperfusion injury, kidney damage, some cancers, multiple sclerosis L-citrulline (Pacher et al., 2007). NO has been found to play a critical
and Alzheimer's disease among others) (Ho, Karimi Galougahi, Liu, role in numerous physiological processes, as well as in the pathophysi-
Bhindi, & Figtree, 2013; Malle, Marsche, Arnhold, & Davies, 2006; ology of many human diseases. Its toxicity is not only related to the
Spickett et al., 2000). The oxidation of low density lipoprotein (LDL) levels of •NO generation but is also highly dependent upon the levels
and subsequently accumulation of primary and secondary lipid peroxi- and types of other species which react with •NO, converting it into
dation products appear to play a key role in the damage induced by toxic oxidants and nitrating agents. As example, the fast reaction of
•
HOCl (Ho et al., 2013; Malle et al., 2006; Spickett et al., 2000). Due to NO and O•− −
2 produce ONOO that has been shown to oxidize a variety
this effect, it was of our great interest to evaluate the HOCl-scavenging of biomolecules including thiols, lipids, proteins, carbohydrates, DNA,
capacity of artichoke leaf extracts. All of the three extracts showed a among others, via complex and strongly pH-dependent oxidative reac-
good scavenging activity of HOCl, with low IC50 values. The IC50 values tion mechanisms. This RNS has been implicated in an increasing list of
were very similar between the studied extracts. Nevertheless infusion diseases, including arteriosclerosis, cardiovascular diseases, inflamma-
extract was the most efficient with an IC50 of 3.7 ± 0.7 μg/mL. tion, ischemia-reperfusion, septic shock, cancer, diabetes, asthma, and
Schaffer et al. (2004), have already reported the HOCl scavenging effi- neurodegenerative disorders such as Alzheimer's or Parkinson's
ciency of an extract of Cynara cardunculus (ethanol-based extraction), diseases (Pacher et al., 2007). Our results clearly demonstrated that
which scavenged almost 25% of HOCl at 10−5 M. Surprisingly, it artichoke extracts are effective scavengers of RNS, namely of •NO and
was reported a weak antioxidant protective effect against HOCl by ly- ONOO−. It seems that the phenolic content of artichoke extracts is re-
ophilized infusion of Cynara cardunculus, which was not sponsible for the efficiency in the inhibition of the oxidizing effect of
•
concentration-dependent, in the range of 0–1 mg of extract/mL, mea- NO and ONOO−. The infusion and decoction extracts, which presented
sured by the oxidation of 5-thio-2-nitrobenzoic acid (TNB) (Valentão the highest phenolic contents, showed the greatest scavenging capacity
et al., 2002). Interestingly, Schaffer et al. (2004) find no inhibitory effect against •NO and ONOO−, with very low IC50 values (Table 3). In addition,
of the extract in MPO of neutrophils, as opposed to reference antioxi- the ability of chlorogenic acid to scavenge ONOO− was already de-
dants such as quercetin, trolox, and highly concentrated ascorbic acid scribed (Kono et al., 1997).
Table 3 and the effect on its antioxidant and colour properties. Phytochemical Analysis, 25,
Nitric oxide (•NO) and peroxynitrite (ONOO−) scavenging capacities of artichoke extracts. 364–372.
Chisté, R. C., Freitas, M., Mercadante, A. Z., & Fernandes, E. (2012). The potential of extracts
Extracts IC50 (μg/mL) of Caryocar villosum pulp to scavenge reactive oxygen and nitrogen species. Food
•
Chemistry, 135, 1740–1749.
NO ONOO− Chisté, R. C., & Mercadante, A. Z. (2012). Identification and quantification, by HPLC–DAD–
Absence of NaHCO3 Presence of 25 mM NaHCO3 MS/MS, of carotenoids and phenolic compounds from the Amazonian fruit Caryocar
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Infusion 5.5 ± 0.5 3.5 ± 0.2 5.6 ± 0.2 Chisté, R. C., Mercadante, A. Z., Gomes, A., Fernandes, E., Lima, J. L. F. C., & Bragagnolo, N.
Decoction 6.8 ± 0.5 3.4 ± 0.3 4.8 ± 0.4 (2011). In vitro scavenging capacity of annatto seed extracts against reactive oxygen
Hydroalcoholic 11.0 ± 0.8 5.1 ± 0.3 6.5 ± 0.2 and nitrogen species. Food Chemistry, 127, 419–426.
Positive control Cho, A., Jeon, S., Kim, M., Yeo, J., Seo, K., Choi, M., et al. (2010). Chlorogenic acid exhibits
Quercetin 0.53 ± 0.04 0.156 ± 0.001 0.26 ± 0.02 anti-obesity property and improves lipid metabolism in high-fat diet-induced-
obese mice. Food and Chemical Toxicology, 48, 937–943.
IC50 = concentration, in vitro, required to decrease in 50% the reactivity of the studied Conner, E. M., & Grisham, M. B. (1996). Inflammation, free radicals, and antioxidants.
reactive species in the tested media (mean ± standard error of the mean, n = 4). Nutrition, 12, 274–277.
Costa, D., Fernandes, E., Santos, J. L. M., Pinto, D. C. G. A., Silva, A.M. S., & Lima, J. L. F. C.
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It has been reported that physiological concentrations of CO2 can Dikalov, S., Griendling, K. K., & Harrison, D.G. (2007). Measurement of reactive oxygen
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ble radicals for the nitration and oxidation reactions that are usually ob- scolymus (L.) Fiori). Food Chemistry, 104, 1282–1286.
served in vivo (Freitas et al., 2009). Following the results of the present Freitas, M., Costa, V. M., Ribeiro, D., Couto, D., Porto, G., Carvalho, F., et al. (2013). Acet-
study it may be expected that the artichoke leaf extract is also an effec- aminophen prevents oxidative burst and delays apoptosis in human neutrophils.
Toxicology Letters, 219, 170–177.
tive scavenger for •NO2 and CO•−3 since it maintained its scavenging Freitas, M., Lima, J. L., & Fernandes, E. (2009). Optical probes for detection and quantifica-
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Therefore, we clearly demonstrate the importance of consuming an Gebhardt, R. (1997). Antioxidative and protective properties of extracts from leaves of the
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content. Moreover, this is the first report concerning the scavenging Gomes, A., Fernandes, E., Lima, J. L., Mira, L., & Corvo, M. L. (2008). Molecular mechanisms
capacity of artichoke leaf extracts against the most physiologically of anti-inflammatory activity mediated by flavonoids. Current Medicinal Chemistry,
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Gouveia, S.C., & Castilho, P. C. (2012). Phenolic composition and antioxidant capacity of
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ROS and RNS were closely related to the content of phenolic com- Kono, Y., Kobayashi, K., Tagawa, S., Adachi, K., Ueda, A., Sawa, Y., et al. (1997). Antioxidant
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© Science and Education Publishing
DOI:10.12691/ajfst-3-3-1
A Rapid Sample Preparation Method for the

Determination of Cadmium and Lead in Spinach and
Artichoke Leaves Using Ozone
Ignacio Machado1, María Verónica Cesio2, Isabel Dol1, Mariela Pistón1,*
1
Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay
2
Department of Natural Products and Pharmacognosy, Faculty of Chemistry, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay
*Corresponding author: mpiston@fq.edu.uy
Received May 18, 2015; Revised June 03, 2015; Accepted June 07, 2015
Abstract A novel method for sample preparation using an ozone-based process was optimized for the
determination of Cd and Pb using electrothermal atomic absorption spectrometry (ET-AAS). Advanced oxidation
processes, which involve the in situ generation of highly potent chemical oxidants, are a promising technology to
accelerate the oxidation at room temperature and the degradation of organic matter. A certified reference material of
spinach leaves was used to evaluate the methodology. The sample was treated with diluted nitric acid, then a glass
device was immersed in the solution and ozone was passed through for 10 minutes. The experimental conditions
were optimized by means of a multivariate experiment. Figures of merit were: detection limits (3s): 0.002 mg kg-1
(Cd), 0.01 mg kg-1 (Pb), relative standard deviation lower than 10 % for both elements (n=5), the mean recovery was
97.6 % (Cd) and 98.3 % (Pb) compared with the certified value (n=5). The method was also applied for monitoring
these elements in artichoke leaves and the results were in good agreement with those obtained with microwave
digestion procedure. This procedure is simple, fast and showed to be adequate for the monitoring of these inorganic
contaminants in spinach leaves and artichoke leaves.
Keywords: ozone, cadmium, lead, spinach, artichoke, contaminants in food
Cite This Article: Ignacio Machado, María Verónica Cesio, Isabel Dol, and Mariela Pistón, “A Rapid
Sample Preparation Method for the Determination of Cadmium and Lead in Spinach and Artichoke Leaves Using
Ozone.” American Journal of Food Science and Technology vol. 3, no. 3 (2015): 55-59. doi: 10.12691/ajfst-3-3-1.
and sample preparation [2]. A microwave digestion

equipment costs approximately USD 25.000 in South
1. Introduction America, which is expensive for laboratories and has
high-energy consumption.
In the MERCOSUR region (acronym of the Southern Attention is currently given to certain critical
Common Market) there exists a technical regulation on parameters in the development of new methods, such as
maximum limits of inorganic contaminants in food as well operating time, security, ratio of volume / concentration of
as in the European Union. This regulation must be solvents, energy consumption, among others [3].
fulfilled by the member countries of MERCOSUR Oxidation processes involving in situ generation of
(Argentina, Brazil, Paraguay and Uruguay). It establishes oxidant chemical species have been reported as effective
criteria for commercialization of food between these emerging technologies to accelerate the degradation of
countries and those imported from elsewhere. The organic matter, at room temperature, in certain matrices.
maximum limits allowed for cadmium (Cd) and lead (Pb) These processes, commonly called “advanced oxidation
in vegetable edible leaves are 0.2 mg kg-1 and 0.3 mg kg-1 processes” (AOPs), generally use ozone combined with
respectively [1]. UV radiation [4,5].
To ensure food safety, the laboratories need simple and Ozone-based procedures are used to remove organic
rapid validated analytical methodologies to provide fast matter that, otherwise are very difficult to remove, e.g.
response, to allow the commercialization of the products. from water or industrial effluents [6-8].
The official methods, although they have been reviewed It is also used to remove organic contaminants in waters
and tend to decrease processing time of the samples, are and polluting effluents emerging in the pharmaceutical
based on acid digestions involving a long time; they have industry using the advance of the oxidizing ability to
many stages and consume large amounts of dangerous degrade organic compounds and pesticide residues
reagents (mainly mineral acids to oxidize organic matter). [9,10,11,12].
Quite recently, the reference manuals began to incorporate Only a few works reported that ozone gas (combined
microwave-assisted treatments in the standard methods; with the use of ultrasound and/or UV radiation) can be
this proved to be an efficient strategy for extracting metals used for the sample preparation of matrices containing
56 American Journal of Food Science and Technology
organic matter for the determination of metals and Table 1. Heating programs for the determination of Cd and Pb using
semimetals (ozonation and sonication) [5,6,8,13,14]. ET-AAS with Zeeman background correction
Ar flow
Khuntia et al. in 2014 postulated that ozone would be Stage
Temperature Ramp rate Hold
rate
effective as an oxidant of organic matter due to the (ºC) (ºC/s) time (s)
(L/min)
formation of hydroxyl radicals in situ [8], but there is Drying 1 100 5Cd/10Pb 30 0.2
scarce information regarding the possible mechanisms. Drying 2 Cd
140 15 20 0.2
In this work the optimization and validation of a novel Pyrolysis 350Cd/1000Pb 10Cd/150Pb 0Cd/20Pb 0.2
method for the determination of Cd and Pb in spinach and Atomization 1500Cd/1800Pb 0 3 0
artichoke leaves with an ozone-based procedure for Cleanup 2600 0 3 0.2
sample pre-treatment is presented. The entire method can
be performed in 15 minutes using dilute acid. The 2.2. Reagents and Samples
analytical determinations were carried out by ET-AAS.
Artichoke leaves are widely used for infusions and for All chemicals used were of analytical reagent grade.
phytopharmaceutical products. An infusion preparation of Ultrapure water of 18.2 MΩcm resistivity (ASTM Type I)
artichoke leaves has recognized and demonstrated antioxidant was obtained from a Millipore Simplicity 185 purifier. All
capacity and high content of bioactive compounds [15]. glassware was soaked overnight in 10% (v/v) nitric acid
The proposed procedure showed to be adequate for the and then rinsed exhaustively with ultrapure water.
purpose and could be a useful tool for the control of these Nitric acid (HNO3 65%, Merck, Germany) was used for
inorganic contaminants in spinach and artichoke leaves sample preparation.
and similar green leafy vegetables for food control. The Stock standard solutions of Cd and Pb, containing 1000
treatment is simple, fast and also economical, with the mg L-1 (Merck, Darmstadt, Germany) were used to
novelty of the use of ozonation in the sample treatment. prepare the working standard solutions with
To the best of our knowledge, this has not been reported concentrations 10 mg L-1 for Cd and Pb, in 0.1% w/w
for Cd and Pb or for this matrix before. HNO3. Working aqueous standard solutions were prepared
fresh daily by dilution with 0.1% w/w HNO3. The
calibration curves for ET-AAS measurements were
2. Materials and Methods constructed in the range 0.3 - 4 μg L-1 for Cd and 2-
50 μg L-1 for Pb. Stock solutions of Pd(NO3)2 (Merck,
Darmstadt, Germany) and Mg(NO3)2 (Aldrich Chemical
2.1. Instrumentation
Company, Milwaukee, WI, USA) containing 10000 and
Ozone was generated from oxygen (99.5%, Linde, 20000 mg L-1 respectively, were used to prepare the
Montevideo, Uruguay) with a corona discharge ozone chemical matrix modifier. The chemical matrix modifier
generator (OZOX - OG 75-A, Montevideo, Uruguay) with for Cd and Pb was a mixture containing 5 μg of Pd(NO3)2
an oxygen flow rate of 7 L min-1. A borosilicate 3.3 glass and 3 μg of Mg(NO3)2 in a 10 µL volume, injected into
(Pyrex®) piece, constructed by a glassblower at the the furnace with the auto sampler.
Faculty, was placed at the end of the tube that transports A certified reference material (CRM) of trace elements
the gas. This device has a porous glass membrane (pore in spinach leaves (NIST 1570a) was used for the
size: 200 µm) through which ozone gas passes into the optimization and for the evaluation of the trueness and
solution during the ozonation process. precision of the proposed method. This material consists
For the analytical determinations of Cd and Pb an iCE of U.S. Grade A chopped frozen spinach. At NIST, the
3500 Atomic Absorption Spectrometer with graphite freeze-dried material was sieved through a polypropylene
furnace (Thermo Scientific, Cambridge, United Kingdom) sieve having pores of 0.25 mm. The sieved material was
was used. The light sources were hollow cathode lamps then jet milled and air classified to a particle size of
(Photron Pty. Ltd., Victoria, Australia), operated at the approximately 75 µm (200 mesh) [17].
228.8 nm (Cd) and 283.3 nm (Pb) analytical lines. The The certified value for Cd was (2.876 ± 0.058) mg kg-1
spectrometer was controlled with specific software (dry-mass basis). For Pb the informed value was 0.2
SOLAAR (Thermo Scientific, Cambridge, United mg kg-1 (dry-mass basis); in this case, the certificate did
Kingdom). Integrated absorbance (peak-area) was used for not provide the uncertainty.
signal evaluation and quantification. The GFS35Z Artichoke leaves (2 kg) were collected in Montevideo,
transversely heated graphite tube furnace supplied with Uruguay. Professor Eduardo Alonso Paz (Curator of the
the iCE 3500, and the GFS33 auto sampler (both from Herbarium MVFQ, Uruguay) identified the fragments of
Thermo Fisher Scientific) were used throughout. leaves as Cynara cardunculus subsp. cardunculus. A
Injections were of 20μL sample solutions. Extended voucher specimen (MVFQ 4399) has been deposited in
lifetime graphite tubes (Thermo Scientific) were used. the Herbarium of the Cathedra of Botany of the Faculty of
Argon 99.998 % (Linde, Montevideo, Uruguay) was used Chemistry, Universidad de la República, Montevideo,
as the purge and protective gas. Uruguay. The artichoke leaves were chopped and dried in
The graphite furnace heating programs used for the an oven with forced air circulation (70 °C) and stored at
analytical determinations are showed in Table 1 where the 20 °C at light-free conditions. Before sample preparation,
optimized conditions are described for each element. The the material was milled in order to obtain a particle size
optimal temperatures for pyrolysis and atomization were similar to that of the CRM.
350/1000°C and 1500/1800 ºC for Cd/Pb respectively. For the validation of the Cd and Pb determination in
Chemical matrix modifier for Cd and Pb: 10 µL of artichoke leaves a microwave assisted digestion was
solution containing 5 μg of Pd(NO3)2 and 3 μg of carried out using a MARS-6 (CEM, Mathews, NC, USA)
Mg(NO3)2. For Cd two drying steps were required [16]. equipment. The procedure for this digestion consisted in
American Journal of Food Science and Technology 57
the digestion of the artichoke samples (0.3 g) with 10 mL neither the concentration of ozone nor the concentration of
HNO3 65% and using a microwave program provided by acid is enough for quantitative extraction of the studied
the manufacturer called “Plant material”. This program metals. For experiment 2, the recoveries are better
has two stages with a maximum temperature of 200 °C probably due to the higher concentration of HNO3 used.
[19]. The best results were obtained in the conditions of the
experiment 3, increasing the ozonation time to 10 minutes
2.3. Sample Preparation with a concentration of 25% of HNO3. These results show
that increasing the time of ozonation has influence on the
To quantify ozone concentration, the iodometric process improving recoveries of both metals.
method was used according to the APHA standard method The variation of ozone concentration in water (in
[18]. Briefly, in this method, the ozone gas is bubbled into absence of other oxidant agents), was determined
a solution of KI 20 g L-1, and the amount of iodine formed changing the time that the gas is bubbled in the solution
is titrated with a standard solution of Na2S2O3 (0.005 mol and a linear relationship was observed up to 25 minutes.
L-1) using starch suspension as indicator. The ozone After this time, there was not more variation; this means
concentration in solution under the optimum experimental that the maximum concentration was reached under the
conditions was 14 mg L-1 (ozonation time: 10 minutes). operative conditions of the equipment (saturation). This
The sample was prepared as follows: 0.5 g were can be the cause of the results in experiments 4 and 5,
accurately weighed in a glass vessel and then 10 mL of compared with experiment 3, where no improvement was
HNO3 25% (w/w) and a drop of silicone, to prevent observed by increasing time or the acid concentration. The
foaming, were added. Afterwards, a glass device recoveries even decreased in these experiments.
(described in 2.1) was placed in the solution and ozone Once the process was completed, the obtained
was passed through for 10 minutes. The procedure was suspension was centrifuged and the supernatant was used
carried out at room temperature. After the ozonation for the determination of Cd and Pb by direct calibration
process, the obtained suspension was centrifugated for 2 with aqueous standards. The entire process takes only 12
min at 3000 rpm. The centrifugation step can be avoided, minutes.
but a clear supernatant was consider better than the use of This simple procedure does not require drastic
the obtained slurry since the homogeneity of the sample is conditions of sample preparation. It also uses an
important for reproducible results when it is injected into economical and easy to maintain equipment. The ozone
the graphite furnace. The supernatant was used for the generator costs USD 2500 in the region.
analytical determinations by ET-AAS. All the sample
preparation procedures were carried out in a fume hood.
Reagent blanks were measured alongside the samples.
3.2. Figures of Merit
The validation was carried out using the experimental
conditions described in the experiment 3.
3. Results and Discussion For the evaluation of linearity, a blank and 3 standard
solutions in the range 0.3 - 4 μg L-1 for Cd and 2-50 μg L-1
3.1. Optimization for Pb were measured (n =3) and the results were plotted
as a function of the concentration. Linearity of the
The influence of two critical variables (concentration of
resulting curves was confirmed by visual inspection of the
nitric acid and ozonation time) was studied using a three-
plot and analysis of residuals. Detection (LD, 3s) and
level central composite design [20].
quantification (LQ, 10s) limits were estimated by
Table 2 summarizes the experimental design conditions.
measuring the dispersion of the blank signal (n=10) and
referring the measurements to the calibration curve. The
Table 2. Central composite experimental design: two variables –
three levels LD/LQ presented in Table 3 corresponds to 0.002
% R (Cd) % R (Pb) mg kg-1(Cd)/0.01 mg kg-1 (Pb) and 0.007 mg kg-1 (Cd)/
Concentration of Ozonation
Experiment
HNO3 (% w/w) time (min)
(mean %; (mean %; 0.03 mg kg-1 (Pb) respectively expressed on spinach
n=3) n=3) leaves (dry- mass basis).
1 15 5 70.5 76.1
Analytical repeatability, expressed as relative standard
2 50 5 102.7 85.3 deviation (RSD (%)), for the analysis of the CRM (n = 5)
3 25 10 100.2 93.2 was 5.7% for Cd and 9.1% for Pb. The figures of merit are
4 15 25 89.1 83.2 summarized in Table 3.
5 25 25 105.6 83.6
The optimal conditions for the sample preparation Table 3. Analytical figures of merit
procedure were selected evaluating the recovery Result
percentage estimated as R (%) = obtained concentration Cd Pb
Up to 4.0 µg L-1 Up to 50.0 µg L-1
(mg kg-1) x 100 / certified/informed concentration Linearity
(r2= 0.998) (r2= 0.998)
(mg kg-1) for each experiment. The most simple and rapid LD (3σ; n= 10)* 0.09 µg L-1 0.6 µ L-1
experiment with an R (%) statistically equal to 100% (for LQ (10 σ; n= 10)* 0.3 µg L -1
1.9 µ L-1
both elements) was selected as the optimal for the Precision
5.7 9.1
subsequent validation. The results (dry-mass basis) for (RSD %; n=5)
* Aqueous solution
each experiment are showed in Table 2.
As it is presented in Table 4, all the experimental t -
When 5 minutes of time interval is used and the acid
values were below the theoretical t (0.05, 4) 2.78. Thus it
concentration varies according to experiments 1 and 2, it
may be concluded that the concentrations obtained with
can be observed that increasing the concentration of HNO3
the proposed method do not differ significantly from the
improves the recovery of both metals. For experiment 1
58 American Journal of Food Science and Technology
certified value/informed value, and the trueness of the method is ensured for these samples.
Table 4. Metal contents found in the certified reference material (NIST 1570 a) and comparison with reference value by Student´s t-test
Certified value Proposed Method (mean ± s; n=5) %R t-experimental
Cd (mg kg-1) 2.876 ± 0.058 2.82 ± 0.16 97.6 -0.787
-1
Pb (mg kg ) 0.2 * 0.197 ± 0.018 98.3 -0.415
*NIST informed value; s: standard deviation; t (0.05, 4) = 2.78 [21].
It is worth mentioning that for Cd the certified value is
10 times higher than the allowed by the regulations, so it
is expected that the dilution factor will be different for Competing Interests
other samples. According to the information provided by
NIST, the CRM consists of spinach leaves. Although it The authors have no competing interests.
was purchased with the objective of evaluating the
reliability of analytical methods, to be a natural material
contains an impressive amount of Cd. References
This method was further applied to determine Cd and
Pb in artichoke leaves. The MERCOSUR regulation [1] Technical Regulation “Reglamento técnico MERCOSUR”
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subsp. Cardunculus)
Ignacio Machado a, Isabel Dol a, Esteban Rodríguez-Arce a, María Verónica Cesio b, Mariela Pistón a,⁎
a
Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Universidad de la República (UdelaR), Av. Gral. Flores 2124, P.O. Box 1157, 11800 Montevideo, Uruguay
b
Pharmacognosy and Natural Products, Faculty of Chemistry, Universidad de la República (UdelaR), Av. Gral. Flores 2124, P.O. Box 1157, 11800 Montevideo, Uruguay
a r t i c l e i n f o a b s t r a c t
Article history: New and environmentally friendly procedures for the determination of nutritious and harmful elements in highly
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Received in revised form 16 April 2016 Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in globe artichoke were optimized and validated. The sample preparation methodologies
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Keywords:
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Globe artichoke trometry. Experimental conditions were optimized by means of multivariate experiments. A comparative
Ultrasound study using Student's t-test to establish whether there was a difference between using ultrasound (probe and
Ozonation bath) or ozone was performed. The results showed that the three methods were adequate for the extraction of
Sample preparation As, Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in globe artichoke. Trueness was verified by analysis (n = 6) of a certified reference ma-
terial and by performing a total digestion with a microwave-assisted procedure. At the 95% significance level, re-
sults were statistically equivalent to the certified values and to those obtained by total digestion for all the
elements. Analytical precision expressed as relative standard deviation (RSD (%), n = 6) was less than 10% in
all cases. Samples of globe artichoke from a Uruguayan family farmer were analyzed. Results showed that
globe artichoke fruits and leaves are a promising source of Cu and Ni and particularly they are a good source of Zn.
Regarding food safety monitoring, the proposed methods can be easily implemented in laboratories for routine
analysis of As, Cd and Pb in these crops, with the advantage of being straightforward and in good agreement
with Green Chemistry.
© 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.
1. Introduction In the MERCOSUR region (acronym of the Southern Common

Market in Spanish), there is a technical regulation on maximum
Globe artichoke (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus) is a pe- limits of inorganic contaminants in food. This regulation establishes
rennial plant cultivated in the Mediterranean and American region for criteria for food commercialization between member countries and
its edible young flower heads. Infusions (teas) made with artichoke those imported from elsewhere. For edible vegetables, the maximum
leaves are commonly consumed for liver and digestive conditions and limits are for arsenic (As) and lead (Pb) 0.3 mg kg− 1 and for cadmi-
recently, they became popular due to their antioxidant and slimming um (Cd) 0.2 mg kg− 1 and for vegetables for infusions 0.6 mg kg− 1 for
properties [1]. As and Pb and 0.4 mg kg− 1 for Cd [3]. This differentiation is very im-
Plants can be a source of mineral components and trace elements portant, especially when it comes to artichoke, because its fruits
essential to life, as well as some undesirable substances due to expo- must be considered as edible vegetables, but its leaves must be con-
sure to the environment. It could be expected that the geographical sidered as vegetables for infusions, since they are not eaten; only
origin, growth media, nutrients, agro-input, harvesting time and soil consumed in teas.
represent the main sources of potentially inorganic toxic contami- Official methods for analysis of the Association of Official Analytical
nants in plants, especially in their leaves. Other sources may include Chemists (AOAC) that are still used require concentrated acids and
pesticides and fertilizers [2]. high temperature for matrix digestion, which is not in agreement with
the principles of Green Chemistry [4].
Development or selection of appropriate analytical methodolo-
⁎ Corresponding author. gies must consider the trueness and precision of measurements,
E-mail address: mpiston@fq.edu.uy (M. Pistón). available facilities and equipment, simplicity of procedure and
http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2016.04.016
0026-265X/© 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.
I. Machado et al. / Microchemical Journal 128 (2016) 128–133 129
rapidity of determination. To achieve this goal, it requires investi- 2.2. Analytical determinations
gating different alternatives for sample preparation that should
allow the quantitative extraction of the analytes from the matrix. Analytical determinations of Cu and Zn were performed by flame
The new trend in analytical chemistry is to avoid drastic treatments atomic absorption atomic spectrometry (FAAS) using a Perkin
and to look for efficient extraction procedures under mild Elmer AAnalyst 200 spectrometer (Norwalk, CT, USA) fitted with a
conditions. 10 cm burner and operated at the 324.75 nm (Cu) and 213.86 nm
Ultrasound-assisted sample preparation is recognized as an efficient (Zn) analytical lines. Hollow cathode lamps (Photron, Narre
technique that significantly reduces working times and acid consump- Warren, Australia) were operated as recommended by the manu-
tion [5–11]. Microwave-assisted extraction (MAE) is another strategy facturer. The flame composition was acetylene (2.5 L min − 1 ) and
of sample preparation that showed to be very efficient. This methodol- air (10.0 L min− 1).
ogy has the advantage of working with closed vessels, which reduces Arsenic (when ozonation procedure was used), Cd, Ni and Pb
the risk of contamination [12,13]. were determined by ETAAS using a Thermo Scientific iCE 3500 spec-
On the other hand, oxidation processes involving in situ generation trometer (Cambridge, United Kingdom) equipped with a graphite
of oxidant chemical species have been reported as effective emerging furnace atomizer, auto-sampler and employing Zeeman-based cor-
technologies to accelerate the degradation of organic matter, at room rection. A transversely heated graphite tube furnace module
temperature in certain matrices. These processes, commonly called “ad- (GFS35Z), and an auto sampler module (GFS33) both from Thermo
vanced oxidation processes” (AOPs), generally use ozone combined Fisher Scientific, were used. Hollow cathode lamps (Photron, Pty.
with UV radiation [14,15]. Several authors reported that ozone gas Ltd., Victoria, Australia), operated at the 193.7 nm (As), 228.8 nm
(combined with the use of ultrasound and/or UV radiation) can be (Cd), 232.0 nm (Ni) and 283.3 nm (Pb) analytical lines were used.
used for the sample preparation of matrices containing organic matter The spectrometer was controlled with specific software SOLAAR
for the determination of metals and semimetals (ozonation and sonica- (Thermo Scientific, Cambridge, United Kingdom). Integrated absor-
tion) [16–19]. bance (peak-area) was used for signal evaluation and quantifica-
The aim of the present work is to evaluate food safety of globe arti- tion. All the determinations were performed using extended
choke, in terms of total As, Cd and Pb contents, using simple and rapid lifetime graphite tubes (Thermo Scientific). Argon 99.998% (Linde,
analytical methodologies, and at the same time to study some nutraceu- Montevideo, Uruguay) was used as the purge and protective gas.
tical properties related to the content of some essential elements such The graphite furnace heating programs used for the analytical de-
as copper (Cu), nickel (Ni) and zinc (Zn). For this purpose, a simple terminations are shown in Table 1 where the optimized conditions
ultrasound-assisted method and an ozone-based procedure were opti- are described for each element.
mized and validated. In addition, a comparative study was performed Injection volume was 20 μL. Chemical matrix modifier used was:
by applying the proposed methods using two different ultrasonic de- 10 μL of solution containing 5 μg of Pd(NO3)2 and 3 μg of Mg(NO3)2.
vices (probe and bath). The results were compared with those obtained For Cd two drying steps were required using conditions presented in
with MAE as reference method, a certified reference vegetable material Table 1 [20].
was analyzed using the proposed methods, and the obtained values For As determination, graphite tubes were treated with niobium
checked for accuracy. [21] by pipetting 50 μL of a 1000 mg L − 1 Nb(NO3 ) 5 solution and
Globe artichoke samples from a Uruguayan family farmer in submitting the tube to the following temperature program: [temper-
Montevideo (Uruguay) were analyzed. ature/ramp time/hold time]: drying (100 °C/10 s/60 s), atomization
(2700 °C/0 s/5 s). The entire procedure was repeated six times in
order to obtain 300 μg of the permanent modifier on the tube. Then
2. Materials and methods the temperature program shown in Table 1 was performed, in this
case the injection volume was 30 μL.
2.1. Reagents For Ni determination, no chemical modifier was needed.
When ultrasound-assisted methods were used, arsenic determina-
Ultrapure water of 18.2 MΩ cm resistivity (ASTM Type I) was obtain- tions were carried out by HGAAS. For these analytical determinations,
ed from a Millipore® (São Paulo, Brazil) Simplicity 185 purifier. a flame atomic absorption spectrometer (AAnalyst 200, Perkin Elmer)
A 1000 mg L− 1 Zn standard solution (stock) was prepared from coupled to a MHS® system (Perkin Elmer) was used. Operating condi-
Zn metal (Aldrich, 99.99%) dissolved in a minimum volume of hydro- tions were wavelength 193.7 nm, lamp current 400 mA, slit width
chloric acid (HCl) 1 + 1 (v + v) and made up to volume with ultra- 0.5 nm and acetylene-air flame. Nitrogen (99.99%) was used as the car-
pure water. Commercial standard solutions 1000 mg L− 1 of As (V), rier gas (flow rate of 60 mL min−1). The atomizer consisted of a quartz
Cd, Cu, Ni and Pb were used (Merck, Germany). Calibration solutions T-tube cell with a path-length of 165 mm and a diameter of 12 mm
were prepared by dilution of the corresponding stock solution, using heated to approximately 900 °C.
0.1% v/v nitric acid (HNO3) prepared from concentrated HNO3 (67%
v/v, Merck, Germany).
Stock solutions of Pd(NO3 ) 2 (Merck, Germany) and Mg(NO 3 ) 2 Table 1
(Aldrich Chemical Company, USA) containing 10,000 and ETAAS optimized temperature programs for the determination of As, Cd, Ni and Pb.
20,000 mg L− 1 respectively, were used to prepare the chemical ma- Stage Temperature Ramp rate Hold time Ar gas
trix modifier for Cd and Pb determination. Stock solution of (°C) (°C s−1) (s) flow rate
Nb(NO3)5 (Sigma-Aldrich, Switzerland) 1000 mg L− 1 was used for (L min−1)
the preparation of permanent modifier for As determination by Drying 1 100 10a,c,d/5b 30 0.2
electrothermal atomic absorption spectrometry (ETAAS). Dilute Drying 2b 140 15 20 0.2
HCl prepared form concentrated HCl (37% v/v, Merck, Germany), Pyrolysis 1200a/350b/1000c,d 15a/10b/150c,d 15a/0b/20c,d 0.2
Atomization 2200a/1500b/2500c/ 0 3 0
NaBH4 99.99% (Sigma-Aldrich, USA) and NaOH (Merck, Germany)
1800d
were used for As determination by hydride generation atomic ab- Cleaning 2600 0 3 0.2
sorption spectrometry (HGAAS). All other reagents were of analyt- a
As.
ical reagent grade. b
Cd.
All glassware was soaked overnight in 10% v/v HNO3 and then rinsed c
Ni.
exhaustively with ultrapure water. d
Pb.
130 I. Machado et al. / Microchemical Journal 128 (2016) 128–133
2.3. Samples 2.4.1. Ultrasound-assisted method using a probe (method A)

The optimized method was 0.5 g of the sample accurately weighed
Globe artichoke leaves (2 kg) and fruits (10 kg) were collected in in a 50 mL amber flask and then 10.00 mL of HNO3 25% (w/w) were
Montevideo, Uruguay, and they were identified as C. cardunculus L. added. Then the ultrasound probe was immersed in the sample for
subsp. Cardunculus. A voucher specimen (MVFQ 4399) has been depos- 10 min (35% sonication amplitude). The obtained suspension was cen-
ited in the Herbarium of the Cathedra of Botany of the Faculty of Chem- trifuged for 3 min at 3000 rpm and the supernatant used for the analyt-
istry, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. This is the ical determinations. Reagent blanks were also run.
largest artichoke crop in Uruguay and supplies the majority of the
local commercial market. 2.4.2. Ultrasound-assisted method using a bath (method B)
Samples were chopped and dried in an oven with forced air circula- The optimized method was 0.5 g of the sample accurately weighed
tion (70 °C) and stored at 20 °C, in darkness. in a 50 mL amber flask and then 10.00 mL of HNO3 25% (w/w) were
A certified reference material (CRM) NIST 1570a was analyzed for added. The vessel was put into the ultrasonic bath for 25 min. The ob-
the optimization and for the evaluation of trueness and precision of tained suspension was centrifuged for 3 min at 3000 rpm and the super-
the proposed methods. This material consists of U.S. Grade A chopped natant used for the analytical determinations. Reagent blanks were also
frozen spinach. run. Up to eight samples can be processed simultaneously in a laborato-
Before sample preparation, the dry leaves and fruits were milled in ry bath with 9.5 L of capacity.
order to obtain a particle size similar to that of the CRM. For As determination performing methods A and B 10.00 mL of HCl
50% (w/w) was used instead of HNO3. Then the ultrasound probe was
immersed in the suspension for 10 min (35% sonication amplitude)
2.4. Sample preparation for method A and the vessel was put into the ultrasonic bath for
60 min for method B. Aliquots of 5.00 mL of the supernatant were treat-
For sample preparation, the following ultrasonic devices were used: ed with 0.5 mL of 20% (w/v) KI as pre-reductant for 1 h. Then the solu-
a Cole-Parmer 8893 bath (Ultrasonic Cleaners) 47-kHz; 230 VAC and an tions were put into the reaction vessel of the instrument where 2% (w/
ultrasonic homogenizer (Sonics vibracell) 750-Watt; 20-kHz; 230 VAC v) NaBH4 (prepared in 1% (w/v) NaOH) was added to form the hydride.
equipped with a 13-mm titanium alloy probe.
For ozonation, a commercial glass (borosilicate 3.3, Pyrex®) 2.4.3. Ozone-based method (method C)
midget impinger, with fritted nozzle, was used. Fig. 1 shows a The optimized method was 0.5 g of the sample was accurately
scheme of the complete system. Ozone was generated from oxygen weighed in a midget impinger 25 mL tube and then 10.00 mL of HNO3
(99.5%, Linde, Montevideo, Uruguay) with a corona discharge 25% (w/w) with a drop of silicone added, to prevent foaming. After-
ozone generator (OZOX — OG 75-A, Montevideo, Uruguay) with an wards, the impinger was closed (the two pieces of glass were fitted to-
oxygen flow rate of 7 L min− 1. Ozone passes through the porous gether using a 20/40 ground joint as shown in Fig. 1) and ozone was
glass membrane situated at the end (pore size: 200 μm) into the so- passed through for 10 min. The procedure was carried out at room tem-
lution with the sample. The system was completed with silicone perature. After ozonation, the obtained suspension was centrifuged for
tubes and at the end a flask with a Na2S2O5 solution, 5% (w/v) acts 3 min at 3000 rpm and the supernatant was used for the analytical de-
as a trap for the excess of ozone gas generated in the process thus terminations. Reagent blanks were measured alongside the samples.
avoiding contamination of the environment. Thus, the proposed sys-
tem is totally closed and safe. 2.4.4. Microwave-assisted method (method D)
For microwave-assisted digestion, a microwave oven (CEM, Mars For this method 0.5 g of sample was accurately weighted, and
6) 400–1800 W provided with 12 EasyPrep Plus® vessels was 10.00 mL of HNO3 was added into each EasyPrep Plus® vessel. The pro-
employed. gram was: power 400–1800 W, 15 min ramp time until 200 °C, 10 min
hold at 200 °C, and 500 psi pressure. Reagent blanks were also run. This
was considered a reference method (total digestion) for the determina-
tions in artichoke leaves and fruits.
2.5. Optimization
The influence of two variables (concentration of acid and sonication/

ozonation time) was studied for methods A, B and C, by means of a
three-level central composite design using a CRM (NIST 1570a — Spin-
ach Leaves) [22]. These experiments were carried out for As, Cu, Ni
and Zn determination. Table 2 summarizes the performed experiments.
All the experiments were run in triplicate. Similar experiments for Cd
and Pb were performed in a previous work [23].
Table 2
Central composite design for the proposed methods.
Experiment Concentration of HNO3 or Sonication or ozonation

HClb (% w/w) time (min)
1 15 (ABC) 5 (AC)/15(B)/30(B)a
2 15 (ABC) 20 (AC)/35(B)/60(B)a
3 25 (ABC) 10 (AC)/25(B)/45(B)a
4 50 (ABC) 5 (AC)/15(B)/30(B)a
5 50 (ABC) 10 AC/35B/60 (B)a
Fig. 1. Closed system for ozone-based procedure. On the right a commercial glass (A): method A; (B): method B and (C): method C.
a
(borosilicate 3.3, Pyrex®) midget impinger 25 mL tube, with fritted nozzle, on the left a Sonication times for As determination.
b
flask containing a Na2S2O5 solution to neutralize the excess of ozone gas. HCl only for As.
Once the variables were optimized, the validation was performed NaBH4 requires an acid medium this one was better for the reduction
according to the recommendations of Eurachem Guide: The Fitness for step. The MHS commercial systems (PerkinElmer) for hydride genera-
Purpose of Analytical Methods [24]. tion do not provide on line addition of acid as other commercial systems
such as continuous flow injection manifold (FIAS).
3. Results and discussion The use of HCl 25% (w/w) was not enough for a quantitative extrac-
tion. To yield adequate recoveries using the CRM an acid concentration
3.1. Optimization of 50% (w/w) and time of 10 min of treatment for method A and 60 min
for method B were needed.
All the optimization experiments were performed using the CRM.
Table 3 summarizes the obtained results using multivariate experi-
ments for methods A, B and C respectively. 3.2. Method performance and validation
The sample amount and volume of the acid extraction solution were
selected considering the concentration ranges of the different elements Once the optimal experimental conditions were established for the
informed in the CRM certificate. With this criterion, all analytes were in three methods, their performance was evaluated and compared using
an adequate level for a simultaneous treatment. A mass of 0.5 g and a Student's t-test with the aim of choosing the best [25]. Table 4 shows
volume of 10 mL of acid solution were the best compromise obtained the results of the statistical comparison. All the experimental t values
for the determination of all the elements under study in the analyzed were below the theoretical t (0.05, 5) 2.57. Thus, it may be concluded
samples in one single extraction. Depending on the element, some of that at the 95% significance level, the concentrations obtained using ei-
them required further dilution in 0.1% v/v HNO3 (Cd and Ni) or ultra- ther method A or B or C do not differ significantly from the certified
pure water (Zn). value so trueness was ensured. In addition, it can be observed that the
The optimal conditions for sample preparation described in Sections results between methods do not differ significantly.
2.4.1, 2.4.2 and 2.4.3 were selected evaluating the recovery percentage Although all of them were suitable for the proposed application,
estimated as R (%) = obtained concentration (mg k−1) × 100 / certified some advantages for method B (using an ultrasonic bath) can be
concentration (mg kg−1) for each experiment. The simplest and fastest highlighted. When an ultrasound probe is employed, only one sample
method with an R (%) statistically equal to 100% was selected for subse- at a time can be prepared, and the contamination risk is high because
quent validation. All the results were expressed on a dry basis. the probe is immersed in the solution. On the other hand, when an ul-
For methods A, B and C, experiments 1 and 2 were not adequate for trasonic bath is used, several samples can be prepared at the same
the determination of Cu, Ni and Zn since the recoveries were low. This time (it depends on the size of the bath) despite it being more time con-
shows that the acid concentration had an influence in the extraction, suming. Considering that for a common laboratory bath at least eight
and the use of HNO3 15% (w/w) was not enough for a quantitative ex- samples can be processed simultaneously, the time can be compensat-
traction. Experiment 3 had the best performance for Cu, Ni and Zn, ed. In addition, when a bath is employed, the cross-contamination risk
and was the methodology with the minimum analysis time. No addi- is minimized.
tional significant improvement was observed in experiments 4 and 5. Ozonation (method C) has the advantage that several samples can
According to these results, conditions of experiment 3 were selected be prepared at the same time, using an adequate glass device that sep-
for validation (acid concentration of 25% (w/w) for the three methods arates the ozone stream into different pathways. Our laboratory counts
and extraction time set at 10 min for methods A and C and 25 min for with a glass device with four pathways, so four samples can be prepared
method B). The difference between the time for methods A and B is rea- at a time coupling systems as shown in Fig. 1 in tandem. The success in
sonable since increased power output of ultrasonic probes provides this procedure may be probably a synergetic effect due to the use of an
more energy in the sinus of the suspension in the vessel and increases oxidizing acid in combination with an oxidizing agent such as ozone,
the temperature. For method A, the final temperature was 80 °C. and a very efficient agitation due to the bubbling of the gas. The use of
Vegetables are very complex matrices, so the use of ultrasound ener- ozone combined with other sources of energy such as ultrasound or
gy or an ozone stream plus the addition of a dilute acid is required for UV has been reported in other studies [14–19], but in this work, only
the extraction of all the studied elements. The three alternative methods ozone was used, and the entire process was carried out at room temper-
described show that drastic treatments and therefore not environmen- ature with success.
tally friendly are not justified. A disadvantage of method C is the risk of cross-contamination be-
Regarding As determination, experiment 5 was the best for methods cause the glass device is immersed in the solution, the same situation
A and B for the same reasons stated before (Table 3). For method C, the occurs when an ultrasound probe is used (method A).
conditions for experiment 3 were selected since it has an adequate re- Ozone-based procedures are novel approaches with promising re-
covery and all the studied elements can be determined under the sults, which could be applicable to other complex matrices and in
same conditions. good agreement with the principles of the Green Chemistry, since the
However, between ultrasound-assisted methods (A and B) some dif- designed device is a closed system and the ozone that does not react
ferences appeared. None of the experiments was adequate for the deter- is neutralized in a trap. In addition, if method C is selected for sample
mination of As using ETAAS (recoveries below 20%). Therefore, for preparation all the studied elements can be determined using the
ultrasound-assisted methods, it was decided to change to HGAAS tech- same conditions and the use of the HGAAS technique is not necessary.
nique and HCl was selected for sample preparation instead of HNO3. HCl This saves time in the overall analysis, avoids the use of HCl and reduces
is not an oxidant reagent and considering that the hydride reaction with costs.
Table 3
Results corresponding to the optimization experiments for the proposed method.
Experiment % R (As) % R (Cu) % R (Ni) % R (Zn)
1 b70 (AC)/b60(B) b80(ABC) b80(AB)/b70(C) b80(ABC)

2 b70(AB)/b80(C) b90(A)/b80(BC) b80(ABC) b90(AB)/b80(C)
3 b80(A)/b70(B)/99.2(C) 100.1(A)/98.7(B)/99.3(C) 99.5(A)/98.9(B)/100.1(C) 100.9(A)/99.5(B)/97.9(C)
4 b90(A)/b80(B)/100.1(C) 101.2(A)/100.3(B)/101.2(C) 99.7(A)/99.2(B)/99.8(C) 99.8(A)/99.7(B)/99.5(C)
5 99.5(AC)/99.0(B) 100.5(A)/99.2(B)/100.5(C) 100.3(AC)/99.5(B) 101.9(A)/101.3(B)/98.6(C)
(A): method A; (B): method B and (C): method C. Results expressed as mean recovery percentage (%R) n = 3.
132 I. Machado et al. / Microchemical Journal 128 (2016) 128–133
Table 4
Element contents found in CRM (NIST 1570a) and comparison with reference value by Student's t-test.
Certified value Method A Method B Method C t-experimental
As (mg kg−1) 0.068 ± 0.012 0.068 ± 0.004 0.067 ± 0.006 0.067 ± 0.005 (A) −0.37
(B) −0.29
(C) −0.49
Cd (mg kg−1) 2.876 ± 0.058 2.85 ± 0.14 2.80 ± 0.16 2.82 ± 0.17 (A) −0.45
(B) −1.16
(C) −0.81
Cu (mg kg−1) 12.22 ± 0.86 12.17 ± 0.27 12.09 ± 0.35 12.25 ± 0.31 (A) −0.45
(B) 0.91
(C) 0.24
Ni (mg kg−1) 2.142 ± 0.058 2.147 ± 0.090 2.132 ± 0.098 2.154 ± 0.075 (A) 0.14
(B) −0.25
(C) 0.39
Pb (mg kg−1) 0.20a 0.201 ± 0.15 0.195 ± 0.016 0.197 ± 0.018 (A) 0.16
(B) −0.77
(C) −0.42
Zn (mg kg−1) 82.3 ± 3.9 82.9 ± 3.5 81.7 ± 4.8 83.1 ± 3.9 (A) 0.42
(B) −0.31
(C) 0.50
Results expressed as mean ± standard deviation, n = 6 (dry basis); t (0.05, 5) = 2.57 [25].
a
Informed value.
Considering the novel approach of ozone-based sample treatments, To the best of our knowledge, a comparison of methods for routine
and that it presented adequate results for all the elements in the same analysis and quality control (without external heat, using diluted acid
experimental conditions, it was chosen to be applied for the determina- and ozone) for extraction and subsequent determination of As, Cu, Cd,
tion of these elements in real samples. Ni, Pb and Zn in globe artichoke as complete as that described in this
The main figures of merit obtained for each element are listed in work was not reported before.
Table 5. The correlation coefficient of the linear regression for the cali-
bration curves for all elements was greater than 0.99. Detection limits 3.3. Trace element contents in globe artichoke leaf and fruit samples
were expressed as the element content corresponding to three times
the standard deviation of a blank (3 s) in dry samples. Even though the samples contained quantifiable levels of As, Cd
Detection limits for As, Cd and Pb were appropriate for monitoring and Pb (Table 6), both globe artichoke leaves and fruits comply
food safety since they are far enough below the legal limits allowed with the MERCOSUR regulation (maximum limits for vegetables for
for these vegetables. teas and edible vegetables respectively) and therefore can be used
Precision as RSD (%) is informed for the three methods since it is an to prepare infusions and foods respectively, without health risks.
important parameter to decide which had the best performance. Ozon- Moreover, concentrations do not exceed the limits of 1 mg kg− 1 As,
ation method has good precision according to the Horwitz theory about 0.3 mg kg− 1 Cd and 10 mg kg− 1 Pb recommended by WHO for raw
variability at trace levels (coefficients of variation less than 45%) [26]. medicinal plants [27].
Ozonation method was applied to analyze real samples of globe arti- Regarding the essential trace element content of Cu and Zn, the
choke leaves and fruits. Since no certified reference material was avail- concentration values obtained in globe artichoke fruits are in agree-
able for these samples, the obtained results were compared with those ment with those reported by Pandino et al. [28]. In addition, the ob-
obtained performing a microwave-assisted digestion as a reference tained values for Cu and Ni are similar to those reported by Ferré-
method (method D). Huguet et al. [29].
Observing the results presented in Table 6 it can be noticed that the Plant uptake of metals and metalloids is either a passive or an active
concentration levels of As, Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in globe artichoke ob- process. Vascular plants, as globe artichoke, take up metals from their
tained using ozonation were equivalent to those obtained by means of roots, transpiration through stomata on the leaf surface, and deposition
total microwave-assisted digestion. Therefore, the proposed method is on the surface of leaves [30]. The uptake, translocation, transformation
also adequate for globe artichoke leaf and fruit analyses. and accumulation of metallic species in crop plants are extremely
Table 5
Analytical figures of merit.
Element
Parameter As Cd Cu Ni Pb Zn
−1
Linearity (mg L ) Up to 0.020 Up to 0.004 Up to 4.0 Up to 0.10 Up to 0.050 Up to 1.0
LD (3σ; n = 10) 0.007a/0.008b 0.002 0.16 0.02 0.012 0.08
(mg kg−1)c
LQ (10σ; n = 10) 0.022a/0.024b 0.006 0.54 0.05 0.038 0.26
(mg kg−1)c
Precision (RSD %, n = 6) A: 5.9 A: 4.8 A: 2.2 A: 4.2 A: 7.5 A: 4.2
B: 8.9 B: 5.8 B: 2.9 B: 4.6 B: 8.3 B: 5.9
C: 8.3 C: 5.7 C: 2.5 C: 3.5 C: 9.1 C: 4.7
A, B and C correspond to methods A, B and C respectively under optimized conditions using a certified reference material.
a
HGAAS technique.
b
ETAAS technique.
c
Dry basis.
Table 6 [2] A.A. Shaltout, M.S. Abdel-Aal, B. Welz, I.N.B. Castilho, Determination of Cd, Cu, Ni,
Element contents in globe artichoke leaves and fruits. and Pb in black tea from Saudi Arabia using graphite furnace atomic absorption
spectrometry after microwave-assisted acid digestion, Anal. Lett. 46 (2013)
Leaves Fruits 2089–2100.
[3] Technical Regulation “Reglamento técnico MERCOSUR”, (DEROGACIÓN DE LAS RES
Element Method C Method D Method C Method D GMC No. 102/94 y No. 35/96) MERCOSUR/GMC/RES. No. 12/11, http://www.
(mg kg−1) puntofocal.gov.ar/doc/r_gmc_12-11.pdf (accessed 11.04.16).
[4] Official Methods of Analysis of AOAC International, 17th ed. Association of Analytical
As 0.061 ± 0.007 0.061 ± 0.005 0.025 ± 0.005 0.026 ± 0.004
Communities, Gaithersburg, MD, USA, 2000.
Cd 0.17 ± 0.02 0.19 ± 0.01 0.11 ± 0.01 0.12 ± 0.01
[5] K. Ashley, R.N. Andrews, L. Cavazosa, M. Demange, Ultrasonic extraction as a sample
Cu 9.1 ± 0.5 9.8 ± 0.1 6.2 ± 0.8 6.5 ± 0.2
preparation technique for elemental analysis by atomic spectrometry, J. Anal. At.
Ni 1.7 ± 0.1 1.9 ± 0.2 2.6 ± 0.3 2.6 ± 0.1 Spectrom. 16 (2001) 1147–1153.
Pb 0.29 ± 0.02 0.32 ± 0.01 0.061 ± 0.009 0.065 ± 0.006 [6] J.L. Capelo, A.M. Mota, Ultrasonication for analytical chemistry, Curr. Anal. Chem. 1
Zn 94.7 ± 0.9 95.3 ± 0.8 33.6 ± 1.5 34.5 ± 0.9 (2005) 193–201.
[7] J.L. Capelo, C. Maduro, C. Vilhena, Discussion of parameters associated with the ul-
Results expressed as: mean value ± standard deviation, n = 6 (dry basis).
trasonic solid–liquid extraction for elemental analysis (total content) by electro-
thermal atomic absorption spectrometry. An overview, Ultrason. Sonochem. 12
important for human health. The increase of inorganic trace elements (2005) 225–232.
[8] F. Priego-Capote, M.D. Luque de Castro, Ultrasound-assisted digestion: a useful alter-
content shown in Table 6 followed the order leaves N fruits (except for native in sample preparation, J. Biochem. Bioph. Meth. 70 (2007) 299–310.
Ni). This is in agreement with the literature, since the majority of plants [9] M.G. Andrade Korn, E.S. da Boa Morte, D.C.M.B.d. Santos, J.T. Castro, J.T.P. Barbosa,
retain higher amounts of metals in their roots than in other tissues. In A.P. Teixeira, A.P. Fernandes, B. Welz, W.P.C.d. Santos, E.B.G.N.d. Santos, M. Korn,
Sample preparation for the determination of metals in food samples using
general, leaf tissues have the next highest concentrations, followed by spectroanalytical methods — a review, Appl. Spectrosc. Rev. 43 (2008) 67–92.
stems and fruits. Partitioning of inorganic trace elements in different [10] S. Seidi, Y. Yamini, Analytical sonochemistry: developments, applications, and hy-
parts of the plant is a common strategy to prevent toxicity to the above- phenations of ultrasound in sample preparation and analytical techniques, Cent.
Eur. J. Chem. 10 (2012) 938–976.
ground parts, which is due to the elements binding with specific ligands [11] Y. Picó, Ultrasound-assisted extraction for food and environmental samples, Trends
[31]. Anal. Chem. 43 (2013) 84–99.
Globe artichoke may be of use as a promising source for covering es- [12] J.A. Nóbrega, L.C. Trevizan, G.C.L. Araujo, A.R.A. Nogueira, Focused-microwave-
assisted strategies for sample preparation. A review, Spectrochim. Acta Part B 57
sential element recommended intake, particularly it could be consid-
(2002) 1855–1876.
ered as a good source of Zn. This mineral element with chemo- [13] Ş. Tokahoğlu, Determination of trace elements in commonly consumed medicinal
preventive features in cancer usually needs to be ingested from dietary herbs by ICP-MS and multivariate analysis, Food Chem. 134 (2012) 2504–2508.
[14] J.L. Capelo, C. Maduro, A.M. Mota, Advanced oxidation process for degradation of or-
sources. Owing to its concentration, globe artichoke (fruits and infu-
ganomercurials: determination of inorganic and total mercury in urine by FI-CV-
sions) could be highlighted as an alternative to food supplements, AAS, J. Anal. At. Spectrom. 19 (2003) 414–416.
which are commonly used to ease deficiencies of this element. [15] J.L. Capelo, H.A. Pedro, A.M. Mota, Ozone treatment for mercury determination in
white wines, Talanta 61 (2003) 485–491.
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[17] S. Khuntia, S.K. Majumder, P. Ghosh, Oxidation of As (III) to As (V) using ozone
Three simple methods for extraction and subsequent determination microbubbles, Chemosphere 97 (2014) 120–124.
[18] H. Matusiewicz, M. Mroczkowska, Hydride generation from slurry samples after
of As, Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in globe artichokes leaves and fruits were op- ultrasonication and ozonation for direct determination of trace amounts of As(III)
timized and compared. and total inorganic arsenic by their in situ trapping followed by graphite furnace
Ultrasound-assisted methods and ozone-based procedures for sam- atomic absorption spectrometry, J. Anal. At. Spectrom. 18 (2003) 751–761.
[19] J.L. Capelo, C. Maduro, A.M. Mota, Evaluation of focused ultrasound and ozonolysis
ple preparation were carried out using dilute acid and without the need as sample treatment for direct determination of mercury by FI-CV-AAS. Optimiza-
of external heating, thus being in good agreement with the principles of tion of parameters by full factorial design, Ultrason. Sonochem. 13 (2006) 98–106.
Green Chemistry. All of them were accurate for the determination of the [20] S. Arpadjan, G. Celik, S. Taskesen, S. Gücer, Arsenic, cadmium and lead in medicinal
herbs and their fractionation, Food Chem. Toxicol. 46 (2008) 2871–2875.
studied trace elements. The ozone-based procedure was selected for [21] M.B.O. Giacomelli, M. Carminati Lima, V. Stupp, R.M. de Carvalho Júnior, J.B. Borba da
validation since it is a novel approach in sample preparation. Silva, P. Bermejo Barrera, Determination of As, Cd, Pb and Se in DORM-1 dogfish
Globe artichoke leaves for infusions and fruits can be a promising muscle reference material using alkaline solubilization and electrothermal atomic
absorption spectrometry with Ir + Rh as permanent modifiers or Pd–Mg in solution,
source of Cu and Ni and good source of Zn.
Spectrochim. Acta Part B 57 (2002) 2151–2157.
Regarding the levels of inorganic contaminants, the concentrations [22] D.L. Massart, B.G.M. Vandeginste, L.M.C. Buydens, S. De Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-
of As, Cd and Pb found in the globe artichoke samples, comply with Verbeke, Handbook of Chemometrics and Qualimetrics: Part A, Data Handling in
the regional regulation and therefore can be consumed by humans Science and Technology, 20A, Elsevier Science, Amsterdam, 1997.
[23] I. Machado, M.V. Cesio, I. Dol, M. Pistón, A rapid sample preparation method for the
without health risks. The proposed method can be postulated for mon- determination of cadmium and lead in spinach and artichoke leaves using ozone,
itoring food safety. Am. J. Food Sci. Technol. 3 (2015) 55–59.
[24] B. Magnusson, U. Örnemark, Eurachem Guide: The Fitness for Purpose of Analytical
Methods — A Laboratory Guide to Method Validation and Related Topics, second ed.,
Disclosure statement 2014 (ISBN 978-91-87461-59-0. www.eurachem.org (accessed 11.04.16)).
[25] J.N. Miller, J.C. Miller, Estadística para Química Analítica, second ed. Addison-Wesley
The authors declare that there is no conflict of interest regarding the Iberoamerican S.A., Wilmington, Del, USA, 1993.
[26] W. Horwitz, R.J. Albert, The Horwitz ratio (HorRat): a useful index of method
publication of this article. performance with respect to precision, Assoc. Off. Anal. Chem. 89 (2006)
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Acknowledgments [27] WHO Guidelines for Assessing Quality of Herbal Medicines With Reference to Con-
taminants and Residues, World Health Organization, Geneva, 2007.
[28] G. Pandino, S. Lombardo, G. Mauromicale, Chemical and morphological characteris-
The research that gives rise to the results obtained in this work, re- tics of new clones and commercial varieties of globe artichoke (Cynara cardunculus
ceived support from Agencia Nacional de Investigación e Innovación var. scolymus), Plant Foods Hum. Nutr. 66 (2011) 291–297.
[29] N. Ferré-Huguet, R. Martí-Cid, M. Schuhmacher, J.L. Domingo, Risk assessment
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torial de Investigación Científica (CSIC). with waters of the Ebro River in Catalonia, Spain, Biol. Trace Elem. Res. 123
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Chisté, M. Freitas, Infusion, decoction and hydroalcoholic extracts of leaves from ar- [31] E.P. Colangelo, M.L. Guerinot, Put the metal to the petal: metal uptake and transport
tichoke (Cynara cardunculus L. subsp. cardunculus) are effective scavengers of phys- throughout plants, Curr. Opin. Plant Biol. 9 (2006) 322–330.
iologically relevant ROS and RNS, Food Res. Int. 64 (2014) 150–156.
“Sustentabilidad e Integración Multidisciplinaria: nuevos desafíos de la Química Analítica”
1 al 4 de octubre
Auditorio Ángel Bustelo

Mendoza - Argentina
Libro de Resúmenes
“Sustentabilidad e Integración Multidisciplinaria: nuevos desafíos de la Química Analítica”
COMPARACIÓN DE TRES MÉTODOS MULTIRESIDUO PARA EL ANÁLISIS DE

PESTICIDAS EN HOJAS DE ALCACHOFA (Cynara scolymus)
Ignacio Machado
Ani Balemian
PO-11 Natalia Gérez Facultad de Química
Mariela Pistón
Horacio Heinzen
María Verónica Cesio
PESTICIDAS
ALCACHOFA
MÉTODOS MULTIRESIDUO
GC-MS
En la actualidad, el consumo de vegetales con mínimo procesamiento, es una práctica cada vez más extendida por la población,
pues son reconocidos como fuente de principios activos benéficos para la salud.
Los vegetales se cultivan siguiendo prácticas agrícolas diversas: convencionales, integradas u orgánicas. La primera es la más
empleada, y su característica tecnológica principal es el uso de agroquímicos, que son utilizados para protegerlos y asegurar
rendimiento y calidad en la producción. Dentro de los vegetales de hoja ancha que presentan gran consumo, debido a sus
propiedades y usos, se encuentra la alcachofa (Cynara scolymus). Esta se consume como alimento y como planta medicinal ya
que contiene cinarina, compuesto con capacidad para aumentar la secreción biliar. La cinarina además de hidrocolerético es
hipocolesterolemiante y disminuye el cociente beta/alfa de las lipoproteínas. Se utiliza como “depurador hepático” en
infusiones y productos farmacéuticos [1]. Sin embargo, para lograr una evaluación global del impacto en la salud del consumo
de vegetales, se debe determinar no sólo los principios activos benéficos, sino también el contenido de xenbióticos riesgosos,
como los residuos de agroquímicos.
El objetivo del trabajo fue comparar tres métodos multiresiduo para la extracción de pesticidas en hojas de alcachofa:
QuEChERS Citrato [2], Extracción con Acetato de Etilo [2] y Dispersión de Matriz en Fase Sólida [3].
Para lograr este objetivo se definieron los analitos a determinar, basados en los paquetes tecnológicos usados en alcachofa. Se
evaluaron las diferentes metodologías analíticas en base a la precisión y exactitud para el mayor numero de analitos y para los
seleccionados, se determinaron los parámetros de validación exigidos en el Documento SANCO de la Unión Europea [4].
-1
Se realizaron fortificaciones sobre las muestras con 17 pesticidas a un nivel de 160 µgkg . Los extractos fueron analizados por
GC-MS. Los resultados indican que los dos primeros métodos cumplen globalmente con los requisitos de la guía SANCO
evaluados. El método de Dispersión en Fase Sólida fue descartado debido a su mayor complejidad al momento de la dispersión
y la extracción, resultando en un procedimiento muy largo. Para los métodos seleccionados se evaluarán las principales cifras
de mérito: repetibilidad, reproducibilidad intermedia, linealidad, límites de detección y cuantificación, así como efecto matriz a
dos niveles de fortificación para los pesticidas en estudio.
Referencias
[1] D. Samec, J. Piljac-Zegarac, M. Bogovic, K.Habjanic, J. Grúz. Scientia Horticulturae, 128 (2011) 78.
[2] L. Rajski, A. Lozano, N. Belmonte-Valles, A. Uclés, S. Uclés, M. Nezcua, A. Fernandez-Alba. Analyst, 138 (2013) 921.
[3] D. García-Rodríguez, R. Cela-Torrijos, R. A. Lorenzo-Ferreira, A. M. Carro-Díaz. Food Chemistry, 135 (2012) 259.
[4] DG-SANCO. Method validation and quality control procedures for pesticide residue analysis in food and feed, No.
SANCO/10684/2009, 2009.
PO- Presentaciones Orales 39

I
1 3U' CONGRH$O NACIONAL DE

HORT¡-FRUTICULTURA
TI tst
*
URUGUAY $o*iad*¡rl Urug*a.vrl

ttr¡ l{¿¡r* i frutienltnr:¡
Sostenibilidad de la
producciÓn
hortifrutícola
familiar
Sociedad Uruguaya de Horti-Fruticultura
En el año de la Agricultura Familiar de la FAO
L3e Congreso Nacional de

Hort¡-Fruticultura
Centro de Convenciones de la lntendencia de Montevideo
3 al 6 de setiembre de 201,4
Montevideo, Uruguay
2014 13e Congreso Nacional de Horüfruücultura
101
Estudio de inocuidad y seguridad alimentaria sobre extractos de hojas de alcachofa

(Cynora cardunculus L. subsp' Cardunculus)
1, 1, 2
Machado l. Gérez N.2, Pistón M' Cesio M' V'
t
euímica Anolítica, Facultad de Química, IJdelaR, Montevideo, Uruguay'
t Farmacognosia y Productos Naturales, Facultad de Química,
lJdelaR, Montevideo, Uruguay'
Em ai I : im acha d o @ fq. e d u. uY
y semimetales
Hoy en día existe una creciente preocupación por la acumulación de metales
del uso de
potencialmente tóxicos en vegetales de consumo humano, asícomo la repercusión
pesticidas y el riesgo de que los residuos que permanezcan en el cultivo lleguen al
impacto en la salud del
consumidor final. Por lo tanto, para lograr una evaluación global del
sino también el
consumo, se debe determinar no sólo los principios activos benéficos,
seleccionados de
contenido de estos xenobióticos riesgosos. Los pesticidas en estudio fueron
fortificaciones
acuerdo a los paquetes tecnológicos utilizados en alcachofa. Se realizaron
extracción utilizado
sobre las muestras con 15 de ellos a un nivel de 0.5 mg/kg' El método de
utilizando
fue QuEChERS Citrato. Los extractos concentrados fueron retomados con AcoEt,
TPP como patrón interno y analizados por GC-MS' Se obtuvieron
recuperaciones entre 70 -
pesticidas evaluados' tal como
120 % y valores de RSD menores al 20 % para todos los
Europea para el análisis de
estipula DG-SANCO, respondiendo asía las exigencias de la Unión
pesticidas investigados fue
residuos de pesticidas en frutas y hortalizas. Ninguno de los
el contenido de arsénico'
detectado en las muestras reales estudiadas. A su vez se determlnó
se realizaron
cadmio y plomo en la infusión acuosa de las hojas. Las determinaciones
mediante espectrometría de absorción atómica con atomización "'tt¡to¡s¡'r'ica
Lcs
resultados obtenidos fueron o.2g vg/L para cadmio, y menores

al límite de dete:c o^ ?¿'=
un riesgo para ¿ sa Lr s
arsénico (0.5 Ug/L)y plomo (0.6 Pg/L). Dichos niveles no representan
admitidos de estos elemeric'
se comparan los resultados obtenidos con los niveles máximos
en agua potable. Este estudio conjunto aporta evidencia científica sobre
la inocuioac
y las posibilidades de empleo
alimentaria del vegetal proveniente de un cultivo familiar sobre
del mismo en productos fitoterápicos y en infusiones'
LLI -
l-34 Congreso Nacional de Horüfruücultura 20
r02
Propiedades nutracéuticas de extractos de hojas de alcachofa (Cynara cordunculus
L. subsp. Cordunculusl
1,
Machado l. Heinzen H.2, Cesio M. V.2, Pistón M.1
t
Química Analítico, Focultad de Química, IJdelaR, Montevideo, uruguay. Emoil:
imachado@fq.edu.uy.' Farmacognosia y Productos Naturales, Facultad de Química, lJdelaR,
Montevideo, Uruguay.
La alcachofa (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus) es una fuente de compuestos

bioactivos, consumida como alimento y como planta medicinal, por su contenido en cinarina,
compuesto con capacidad para aumentar la secreción biliar, además de ser hidrocolerético e
hipocolesterolemiante. Sí bien las variedades de Cynara sp. que se emplean para la
producción de alimentos y fitoterápicos son diferentes, la biomasa producida por el vegetal
puede ser una importante fuente de materia prima para su uso medicinal, aumentando la
productividad, esencial para hacer más rentable un cultivo familiar. Se plantea en en este
trabajo, una evaluación global de las propiedades nutracéuticas de hojas de cultivares
empleados con fines alimentarios de aquellos principios activos benéficos para la salud, como
los metales esenciales los cuales forman parte de centros activos de enzimas que catalizan
procesos vitales (Cu,Zn) o participan en eltransporte de electrones (Fe, Ni). Estos metales se
determinaron en infusiones de hojas provenientes de un cultivo familiar para evaluar su
biodisponibidad para el consumidor, empleando espectrometría de absorción atómica. Los
resultados promedio obtenidos fueron 6.0 mg/kg, I2.2 mg/kg,0.93 mg/kg y 48.2 mg/kg para
Cu, Fe, Niy Zn respectivamente (RSD<1"0%).El otro grupo farmacologicamente relevante son
los polifenoles por su capacidad secuestrante frente a especies reactivas de oxígeno (ROS) y
de nitrógeno (RNS) relevantes a nivel fisiológico. Estos fueron evaluados y determinados por
LC-DAD-MS/MS en extractos acuosos e hidroalcohólicos. La actividad antioxidante resultó ser
muy buena. El ácido clorogénico fue el compuesto fenólico mayoritario, seguido por la
cinarina y la luteolina-7-rutinósido El contenido fenólico total fue de l-08 mg/g. Estos
hallazgos demuestran que la alcachofa es una potencial fuente de antioxidantes naturales y
que la infusión de las hojas contiene elementos esenciales para la salud en concentraciones
que pueden contribuir a la ingesta diaria recomendada, en particular de hierro. Conservación
de frutos de guayabos del país
"118-
er
3 Congreso Uruguayo de Química Analítica
O ALI 01
Propiedades nutracéuticas de infusiones de hojas y frutos de alcachofa (Cynara
cardunculus L. subsp. Cardunculus)
1 2 2 1
Machado, Ignacio ; Heinzen, Horacio ; Cesio, María Verónica ; Pistón, Mariela
1
Química Analítica, DEC, Facultad de Química, UdelaR.
2
Farmacognosia y Productos Naturales, DQO, Facultad de Química, UdelaR.
imachado@fq.edu.uy
La alcachofa (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus) es una reconocida fuente de compuestos

bioactivos. El fruto es consumido como alimento y las hojas utilizadas en infusiones y como materia prima
base de productos fitoterápicos, dado su alto contenido de cinarina, compuesto con capacidad para
aumentar la secreción biliar, hidrocolerético e hipocolesterolemiante.
En este trabajo se plantea una evaluación global de las propiedades nutracéuticas de infusiones obtenidas a
partir de hojas y frutos de cultivares de alcachofa empleados con fines alimentarios, estudiando algunos de
los principios activos con beneficios para la salud. Las infusiones se prepararon según protocolos estándar
[1].
Por un lado se determinó en infusiones de hojas y frutos la concentración de metales traza esenciales, que
forman parte de centros activos de enzimas que catalizan procesos vitales (Cu, Zn) o participan en el
transporte de electrones (Fe, Ni). Las muestras fueron provenientes de un cultivo familiar. Las técnicas
empleadas fueron espectrometría de absorción atómica de llama (Cu, Fe y Zn) y con atomización
electrotérmica (Ni).
Los resultados promedio obtenidos se resumen en la siguiente tabla:
Elemento Concentración (mg/kg de material vegetal)
Fruto Hoja
Cobre 0,27 6,05
Hierro 0,27 12,2
Níquel 0,01 0,93
Zinc 1,36 48,2
Por otra parte se evaluó en infusiones obtenidas de las hojas el contenido de compuestos polifenólicos,
relevantes por su capacidad secuestrante (antioxidante) frente a especies reactivas de oxígeno (ROS) y de
nitrógeno (RNS) a nivel fisiológico. Los mismos fueron determinados mediante LC-DAD-MS/MS. El ácido
clorogénico fue el compuesto fenólico mayoritario, seguido por la cinarina y la luteolina-7-rutinósido. El
contenido fenólico total fue de 108 mg/g.
Para el estudio de actividad antioxidante se utilizó un lector de microplacas con detección colorimétrica,
fluorimétrica o quimioliminiscente dependiendo de la especie en estudio. La misma en la infusión de hojas
resultó ser muy buena, obteniéndose valores de IC50 dentro del rango 3,5 - 34 µg/mL. [2]
Estos hallazgos demuestran que la infusión de las hojas de alcachofa es una potencial fuente de
antioxidantes naturales. Por otro lado, la infusión de las hojas en comparación con la del fruto sería una
mayor fuente de elementos traza esenciales para la salud en niveles de concentración que pueden
contribuir a la ingesta diaria recomendada.
20
13th RIO SYMPOSIUM ON ATOMIC SPECTROMETRY
EVALUATION OF OZONATION AS SAMPLE

TREATMENT FOR THE DETERMINATION OF CADMIUM AND
LEAD IN SPINACH LEAVES
Ignacio MACHADO a); Verónica CESIO b); Isabel DOL a); Mariela PISTÓN a)
a)
Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay;
b)
Department of Natural Products and Pharmacognosy, Faculty of Chemistry, Universidad de la República,
Montevideo, Uruguay.
imachado@fq.edu.uy
The levels of contaminants in food are controlled by the sanitary authorities in all the countries. In the MERCOSUR region
there is a regulation that indicates that the maximum limit of cadmium (Cd) and lead (Pb) in comestible vegetables is 0.3
mg kg-1 for both metals (MERCOSUR/GMC/RES. No 12/11). To ensure food safety, the laboratories need simple and rapid
analytical methodologies validated to provide fast response so the products can be commercialized in the region.
Advanced oxidation processes which involve the in situ generation of highly potent chemical oxidants were reported as
a promising technology to accelerate the oxidation at room temperature and the degradation of organic matter. These
processes were used combined with sonication (sonozone) for the sample preparation for the determination of inorganic
contaminants in different samples [1].
The process of ozonation (not combined with other technologies) was evaluated as an alternative for sample preparation
of spinach leaves for the determination of Cd and Pb.
The sample used to evaluate this method was a certified reference material of trace elements in spinach leaves (NIST
1570a). 0.5 g of the sample were introduced in a glass vessel with 10 mL of HNO3 25% (v/v), then a glass device constructed
in our laboratory was placed in the solution and ozone was passed through for 15 minutes. The procedure was carried out
at room temperature; the final temperature was 9ºC.
The experimental conditions were optimized by means of a multivariate experiment (2 variables: acid concentration and
ozonation time in 3 levels).
Ozone was generated from oxygen with a yield of 1.6 gh-1 with an ozone generator (OZOX - OG 75-A, Montevideo,
Uruguay). After the ozonation process, the obtained suspension was centrifugated for 5 min at 3000 rpm. The supernatant
was used for the analytical determinations by means of electrothermal atomic absorption spectrometry. The experimental
conditions were 350 °C (Cd) and 1000 °C (Pb) for the pyrolisis and 1500 °C (Cd) and 1800 °C (Pb) for the atomization process.
The figures of merit were: detection limits, expressed in dry mass (3s): 0.002 mg kg-1 (Cd), 0.01 mg kg-1 (Pb), precision better
than 10 % for both metals (RSD, n=6), the mean recovery was 95.8 % (Cd) and 96.6 % (Pb) compared with the certified
value (n=7).
This procedure showed to be adequate for the purpose of control of these inorganic contaminants in spinach leaves
according to the regional regulations. This treatment is simple, fast and also in good agreement with the Green Chemistry,
with the novelty of the use of ozonation in the sample treatment which is not been reported for this kind of sample before.
References:
[1] Capelo, J.L.; Maduro, C.; Mota, A.M. J.Anal. At. Spectrom. 2003, 19, 414.
Acknowledgments: Agencia Nacional de Investigación e Innovación – ANII (Grant: POS_NAC_2013_1_11407) and

PEDECIBA-Química.
181
XISimposio Latinoamericano de Química Analítica Ambiental y Sanitaria Riobamba - Ecuador, 2015
Poster 4
Determinación de cadmio en alimentos utilizando ozono como

alternativa para la prepa-ración de las muestras
I. Dol, I. Machado, M. Pistón

Química Analítica, DEC, Facultad de Química, Universidad de la República, Gral. Flores 2124, Montevideo,Uruguay-
idol@fq.edu.uy
Palabras clave:cadmio, ozono, alimentos
-1
Los niveles de contaminantes en alimentos Uruguay) con un rendimiento de 1.6 g h a un
deben ser controlados en cada país. En la flujo de oxígeno enriquecido en ozono de 7
región del MERCOSUR, existe un reglamento L/min. Luego del proceso de ozonizado la
que indica el límite máximo de cadmio (Cd) en suspensión obtenida se centrifugó durante 5
vegetales comestibles, trigo y arroz son 0.2 y min (3500 rpm). Las determinaciones de Cd se
0.4 mg kg-1 respectivamente realizaron directamente en el sobrenadante
(MERCOSUR/GMC/RES. No 12/11). Para mediante espectrometría atómica con
garantizar la seguridad alimentaria los atomización electrotérmica.
laboratorios deben contar con metodologías Las cifras de mérito estudiadas fueron:
validadas que sean rápidas de forma de dar Límites de detección (LOD) y de cuantificación
respuestas en los tiempos requeridos para el (LOQ) (criterio 3s, n=10), precisión (expresada
comercio. Los procedimientos estándar para la como RSD, n=6), y recuperación (comparado
determinación de Cd en alimentos involucran con el valor de referencia certificado, n=6).
tratamientos de muestra con ácidos
concentrados en caliente. Espinaca Trigo Arroz
-1
Los procesos de oxidación que involucran LOD (mg kg ) 0,002 0,003
la generación in situ de especies químicas LOQ (mg kg-1) 0,006 0,008
oxidantes son tecnologías emergentes para RSD (%) < 10 %
acelerar el proceso de degradación de la Recuperación (%) 90 – 115 %
materia orgánica, con ácidos diluidos y a
temperatura ambiente, en ciertas matrices. El Este procedimiento es adecuado para
ozono (O3) es un poderoso oxidante, con un monitorear los niveles de Cd en los alimentos
potencial de oxidación de 2,07 V 1. Se propuestos con la ventaja de ser rápido y
plantea como alternativa amigable para el amigable con el ambiente.
ambiente en el laboratorio, la preparación de
las muestras mediante ozonizado en medio
ácido diluido. Agradecimientos
La evaluación de la metodología se realizó
Comisión Sectorial de Investigación
con materiales de referencia certificados de Científica (CSIC) y PEDECIBA-Química por el
hojas de espinaca (NIST 1570a), harina de apoyo financiero.
trigo (NIST 1567a) y harina de arroz (NIST
1568a). Referencias
0.5 g de la muestra se colocaron en un
Capelo, J.L.; Maduro, C.; Mota, A.M. 2004.
recipiente de vidrio con 10 a 15 mL de HNO3
Advanced oxidation process for degradation of
25% (m/m), la suspensión se ozonicó durante
organomercurials: determination of inorganic
15 min. El gas O3 se generó a partir de
and total mercury in urine by FI-CV-AAS
oxígeno O2 con un generador de
J.Anal.At.Spectrom. 19, 414-416.
ozono(OZOX - OG 75-A, Montevideo,
39
PRM 24
Comparación de diferentes tratamientos de muestra para la determinación de

Cu, Cd, Ni, Pb y Zn en alcachofa (Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus)
Machado, I.1*; Rodríguez Arce, E.1; Heinzen, H.2; Cesio, V. 2; Pistón, M.1
1. Química Analítica, Facultad de Química, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.
2. Farmacognosia y Productos Naturales, Facultad de Química, Universidad de la República, Montevideo,
Uruguay.
*e-mail: imachado@fq.edu.uy
Para evaluar en forma global las propiedades benéficas de la alcachofa y asegurar su inocuidad
alimentaria, se debe no solo estudiar el contenido de compuestos de reconocido valor nutracéutico,
sino también el de aquellos compuestos que puedan representar un riesgo para la salud. Los
vegetales absorben metales del suelo, algunos de ellos son esenciales y otros perjudiciales para la
salud, por lo que resulta importante conocer los niveles de concentración de estos elementos.
De acuerdo a las tendencias actuales, los tratamientos de muestra deben ser dinámicos y
sencillos, evitando protocolos largos y costosos. Se llevó a cabo la comparación de tres
metodologías de preparación de la muestra, asistida con ondas de ultrasonido (sonda US),
microondas (MW) y ozonización [1]. Para los tratamientos asistidos por ultrasonido y ozonización,
se optimizaron las condiciones experimentales mediante un diseño experimental multivariado de dos
variables en tres niveles: concentración de ácido nítrico (entre 25 – 50 % v/v) y tiempo de extracción
(entre 5 – 25 minutos). Las condiciones óptimas fueron: HNO3 25% v/v y 10 minutos de
tratamiento. Se realizó la cuantificación de los metales luego de cada tratamiento mediante
espectrometría de absorción atómica. Para evaluar la veracidad, se trabajó con un material de
referencia certificado de hojas de espinaca (NIST 1570a). Las recuperaciones para todos los metales,
respecto a los valores certificados, estuvieron en el rango 92 – 106 % para los tres tratamientos
propuestos. Los resultados obtenidos se presentan en la tabla a continuación.
Los métodos desarrollados resultaron ser comparables y adecuados para la determinación de Cu,
Ni y Zn en hoja y fruto de alcachofa, así como para el monitoreo de Cd y Pb de acuerdo a las
regulaciones regionales. Los tratamientos de muestra fueron simples y rápidos, con la novedad del
uso de la ozonización y en acuerdo con la química verde.
Referencias
[1] Machado, I (2015). American Journal of Food Science and Technology, 3, 55-59
Agradecimientos
Agencia Nacional de Investigación e Innovación - ANII (Beca POS_NAC_2013_1_11407) y

Comisión Sectorial de Investigación Científica - CSIC (Proyecto I+D 964).
Posters PRM 322

Libro de Resúmenes Cuarto Encuentro Nacional de Química 4-6/11/2015
Determinación de residuos de pesticidas en hojas de alcachofa

(Cynara cardunculus L. subsp. Cardunculus) mediante GC-MS
y LC-MS/MS.
Ignacio Machado1, Natalia Gérez2, Mariela Pistón1, Verónica Cesio2
1- Química Analítica, DEC, Facultad de Química, Universidad de la República, Montevideo,
Uruguay; 2- Farmacognosia y Productos Naturales, DQO, Facultad de Química, Universidad de
la República, Montevideo, Uruguay.
imachado@fq.edu.uy
Los cultivos de vegetales se llevan a cabo siguiendo prácticas agrícolas diversas: con-
vencionales, integradas u orgánicas. La primera es la más empleada, y su característi-
ca tecnológica principal es el uso de agroquímicos, que son utilizados para proteger y
asegurar rendimiento y calidad en la producción. Dentro de los vegetales de hoja an-
cha que presentan gran consumo, debido a sus propiedades y usos, se encuentra la
alcachofa. Esta se consume como alimento y como planta medicinal ya que contiene
cinarina, compuesto con capacidad para aumentar la secreción biliar. La cinarina
además de hidrocolerético es hipocolesterolemiante y disminuye el cociente beta/alfa
de las lipoproteínas. Se utiliza como “depurador hepático” en infusiones y productos
farmacéuticos [1]. Sin embargo, para lograr una evaluación global del impacto sobre la
salud del consumo de vegetales, se debe determinar no sólo los principios activos be-
néficos, sino también el contenido de xenbióticos riesgosos, como lo son los residuos
de agroquímicos. El objetivo del trabajo consistió en la validación de una metodología
multiresiduo (QuEChERS Citrato modificado [2]), para la extracción y posterior deter-
minación de residuos de pesticidas en hojas de alcachofa. Para lograr este objetivo se
definieron los analitos a determinar, basados en los paquetes tecnológicos utilizados
en estos cultivos. Se evaluó la metodología analítica según los parámetros de valida-
ción exigidos en el Documento SANCO de la Unión Europea [3]. Uno de los grandes
desafíos de esta investigación consistió en encontrar una estrategia de preparación de
las muestras para poder realizar la determinación simultánea de un gran número de
analitos en una misma corrida cromatográfica. Una vez optimizada esta etapa crítica
se evaluaron las principales cifras de mérito: porcentaje de recuperación, precisión
(repetibilidad), precisión intermedia, linealidad (calibración por matriz), límites de de-
tección y cuantificación y efecto matriz. Se realizaron fortificaciones a 3 niveles de
concentración sobre las muestras con 87 pesticidas, 60 para ser analizados por LC-
MS/MS (a niveles de 10, 50 y 200 µg kg-1) y 27 para ser analizados por GC-MS (a ni-
veles de 50, 100 y 200 µg kg-1). El método cumplió globalmente con los requisitos de
la guía SANCO evaluados, obteniéndose en todos los casos valores de recuperación
en el rango 70-120% y valores de RSD menores al 20%. Los límites de cuantificación
obtenidos fueron en todos los casos menores a los respectivos Límites Máximos de
Residuos fijados por la Unión Europea. Ninguno de los pesticidas investigados fue
detectado en las muestras reales analizadas, hecho que aporta evidencia científica
sobre la inocuidad alimentaria del vegetal proveniente de un cultivo familiar y sobre las
posibilidades de empleo del mismo en productos fitoterápicos y en infusiones.
Los autores agradecen a ANII (Beca POS_NAC_2013_1_11407) y a PEDECIBA –
Química.
[1] Pistón, M. et al. Food Res. Int. 2014, 64, 150-156. [2] Anastassiades et al. Recent develop-
ments in QuEChERS methodology for pesticide multiresidue analysis. In: Ohkawa, H., Miyaga-
wa, H., Lee, P.W. (Eds.). Pesticide Chemistry: Crop Protection, Public Health, Environmental
Safety. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. [3] European Commission DG-
SANCO, 2014. Method validation and quality control procedures for pesticide residue analysis
in food and feed. Document SANCO/12571/2013.
152

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Tesis de Doctorado en Química

“Estudios conjunto de trazas de metales y

Quím. Ignacio Machado

Química Analítica – DEC

Farmacognosia y Productos Naturales – DQO

EI manusdto preseobdo refleja un habajo de alta calided témica, desarrollado csr¡

Por lo $r, sl tribrmal le otcrga la calificación ds .gffigü,lf,nflffig'

A la BSc. Natalia Gerez de Farmacognosia y Productos Naturales, Facultad de Química, por

A la Qca. Natalia Besil del Grupo de Análisis de Compuestos Trazas, Departamento de

Al grupo de trabajo perteneciente al Departamento de Ciencias Químicas de la Facultad de

A los compañeros de Farmacognosia y Productos Naturales quienes, de diferentes formas,

A la Q.F. Cristina Álvarez de Toxicología, Facultad de Química, por sus lecciones de

Al Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas (PEDECIBA) por su colaboración en la

Finalmente, a la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII) por otorgarme una

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En la actualidad, el consumo de vegetales en diversas formas y con mínimo procesamiento,

Nowadays, consumption of vegetables in different ways and with minimal processing is an

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Moreover, studies to evaluate the antioxidant capacity of different artichoke leaves

En las últimas décadas ha habido un crecimiento en la producción agrícola, de

La alcachofa es originaria de la costa mediterránea. Según cuenta la mitología, el Dios

1.2.2 Características Taxonómicas y Botánicas

 Familia: Asteraceae (Compositae).

Figura 3 Flores de la alcachofa (Extraído de http://plantasmedicinales.co).

Figura 4 Fruto de la alcachofa (Extraída de http://plantasmedicinales.co).

Figura 5 Semillas de la alcachofa (Extraído de http://blogs.diariovasco.com)

1.2.3 Composición Química y Propiedades Nutracéuticas

La alcachofa es un alimento muy valorado en la dieta mediterránea gracias a sus

Figura 6 Estructura de la Inulina (Extraído de http://www.scientificpsychic.com)

Figura 8 Estructura del ácido 5-O- cafeoilquínico (ácido clorogénico) (Extraído de

Figura 9 Estructura del ácido 1,3-di-O-cafeilquínico (cinarina) (Extraído de http://www.chemicalize.org).

1.2.4 Producción mundial de alcachofa

Según los datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la

Pais Producción (Toneladas)

En la actualidad, los datos de la Dirección Nacional de Estadísticas Agropecuarias

Actualmente, hay más de 286 variedades cultivadas de alcachofa, originadas

Blanca de Tudela: Es una planta temprana, de tamaño

Green Globe: Se trata de una alcachofa con brácteas

Figura 12 Var. Green Globe (19).

Spinoso Sardo: Es la segunda variedad más cultivada en

La reproducción de la planta de alcachofa puede llevarse a cabo mediante dos vías: la

1.2.8 Exigencias edafoclimáticas y nutricionales de la planta

1.3 Seguridad Alimentaria

1.3.1 Inocuidad Alimentaria

Figura 15 Definición del Riesgo.

Según el Codex Alimentarius, un peligro alimentario es “un agente biológico, químico o

Tabla 2 Ejemplos de peligros que pueden producirse en los alimentos.

Peligros biológicos Peligros químicos Peligros físicos

1.3.2 Calidad alimentaria

La noción de calidad ha sido objeto de diversas definiciones referidas a distintos sistemas

1.4 Análisis de residuos de pesticidas

La producción y el consumo de productos vegetales y animales tienen un papel muy

El Codex Alimentarius define un pesticida como cualquier sustancia destinada a prevenir,

Las características físico-químicas de los pesticidas son considerablemente diferentes,

1.4.2 Clasificación de pesticidas

Los pesticidas se clasifican en función de algunas de sus características principales, como

Tabla 3 Ejemplos de las principales familias de pesticidas.