Relevancia del problema investigado

✓ Ocratoxina A (OTA) = ANALITO

La ocratoxina A (OTA) es una micotoxina producida por varias especies de hongos de los géneros Aspergillus y Penicillium. Estos hongos crecen espontáneamente en una amplia gama de productos básicos, más comúnmente en cereales, pero también en frijoles, café, frutos secos, vino, etc. La presencia de OTA en el vino se informó por primera vez en 1995.




El vino es un producto de gran consumo en los países desarrollados y en desarrollo y una fuente importante de ingesta diaria de OTA para la población, solo superada por los cereales. Se sabe que la OTA tiene efectos nefrotóxicos, inmunotóxicos, teratogénicos y cancerígenos. 

Los métodos para las micotoxinas son necesarios para el cumplimiento de las tolerancias y las directrices, para los trabajos de seguimiento y estudio, y para la investigación en áreas como la epidemiología, la micología, metabolismo, farmacocinética, procesamiento de alimentos y descontaminación de alimentos.

El vino contaminado con OTA sigue siendo un problema y se espera una futura legislación de la UE que fije un nivel máximo de tolerancia en el vino. Por lo tanto, se necesitan métodos validados para determinar la OTA en el vino tanto para la vigilancia como para la investigación.



Preparación de la muestra

 El análisis de Ocratoxina A en vino, incluye una primera etapa de Microextracción en fase liquida, seguido de la confirmación por cromatografía de líquidos con detección por fluorescencia. Este método permite aislar e identificar de manera precisa la OTA.

-Extracción de OTA de muestras de vino y limpieza de los extractos LPME-

El proceso ocurre de la siguiente forma:










El proceso de extracción fue realizado en un agitador magnético a 1000 rpm, porque se espera que la agitación de la muestra mejore la extracción y reduzca el tiempo de extracción requerido para alcanzar el equilibrio entre las fases donante y aceptora.

La Microextracción en fibra hueca se realiza normalmente entre un pequeño volumen de un disolvente y una fase acuosa que contiene los analitos de interés.

Ventajas
  • El uso de microcantidades de disolvente
  • Altas posibilidades de automatización
  • Reducción en el número de pasos de la operación
  • La adaptabilidad al campo de muestreo

Todo en conjunto convierten a esta técnica, en un método atractivo y de bajo costo.





Técnicas de Análisis

Microextracción en fase líquida  (LMPE)-

La microextracción líquido- líquido (LPME) se basa en el reparto favorable que experimenta un analito que se encuentra en una muestra (fundamentalmente de naturaleza acuosa) hacia un disolvente que se elige como extractante (que debe ser inmiscible en agua si el disolvente se pone en contacto directo con la muestra acuosa) requiriendo cantidades del mismo del orden de microlitros (normalmente volúmenes inferiores a los 500 µL). En su vertiente más clásica hace uso de disolventes orgánicos convencionales como medio de extracción.


👉La microextracción en fase líquida (
LPME) puede realizarse de diversos maneras, en el presente trabajo investigativo se ha empleado la siguiente:


-Microextracción asistida por membrana-

En esta modalidad de microextracción las dos fases están en sendos compartimentos separadas mediante una membrana polimérica hidrofóbica porosa, normalmente de Politetrafluoroetileno (PTFE) o polietileno. 

Mecanismo:

  • Inicialmente, la extracción tiene lugar en la boca de un poro en contacto con la fase acuosa.
  • A continuación, por difusión pasiva, los analitos extraídos tenderán a migrar hacia la otra cara de la membrana, desde donde acceden al compartimento que contiene el disolvente orgánico.

El disolvente orgánico accede fácilmente al interior de los poros, donde permanece relativamente retenido por fuerzas capilares, impregnando completamente la membrana. Y así, el disolvente orgánico contacta con la fase acuosa que ocupa el otro compartimento, a través de dicha interfase tiene lugar la extracción de analitos según su correspondiente constante de distribución. (Listorti, 2014)

👉Existen varias configuraciones que permiten llevar a cabo la microextracción asistida por membrana de forma eficiente. En este artículo se utilizó específicamente la microextracción en fibra hueca (hollow fiber liquid-phase microextraction, HF-LPME)


-Microextracción en fibra hueca-

La microextracción en fibra hueca (HF - LPME) es un método alternativo a la micro extracción de fase liquida (LPME), desarrollado por Pedersen-Bjergaard y Rasmussen en 1999, esto se basa en el uso de fibras huecas como soporte para la fase orgánica inmiscibles con una fase acuosa que contiene el analito. Utilizan membranas tubulares (denominadas fibras huecas), de varios centímetros de longitud y diámetros del orden de décimas de milímetros (mm). se introduce dentro de la fibra hueca el disolvente orgánico (del orden de 20 – 50 µL) mediante una microjeringa. Se sumerge dentro de la muestra acuosa, que normalmente se mantiene en agitación, para facilitar la cinética de la extracción. Transcurrido el tiempo de extracción predeterminado (del orden de varias horas), con la misma microjeringa se recupera la fase orgánica y se analiza, normalmente por cromatografía.



Se considera que es la mejor técnica para la OTA porque es simple y económica, con la ventaja que la fibra es desechable después de su uso debido a su bajo costo. Los analitos desionizados en solución acuosa se extraen de la solución de muestra, entrando en el solvente orgánico incluido en los poros de la fibra hueca, y más hacia el interior de la fibra hueca que contiene un pequeño volumen de una solución de aceptor.

  • La técnica proporciona extractos muy limpios.

-Cromatografía líquida con detección de fluorescencia-

La cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC, de high-performance liquid chromatography) no está limitada por la volatilidad o la estabilidad térmica de la muestra. Es un tipo de cromatografía en columna en el que por acción de una bomba, se hace pasar una mezcla de analitos en un sistema disolvente comúnmente conocido como fase móvil.

La fase móvil pasa  a través de una columna cromatográfica, que contiene la fase estacionaria a un flujo especificado. La separación de los compuestos ocurre en base a la interacción de éstos con la fase móvil y la fase estacionaria.

Se complementó la cromatografía con detector de fluorescencia

Detector de fluorescencia (FL): son muy sensibles, selectivos y con alta especificidad. Donde el analito emite un haz de luz que se dirige a un filtro o monocromador, que selecciona la longitud de onda emitida, haciendo que se enfoque en el fotodetector. (A3 Consultoría Analítica)

Se considera que la técnica de estudios es HPLC con detección de fluorescencia, es la mejor porque se aplica en análisis de HPAs, aminoácidos, micotoxinas, esteroides, vitaminas, aditivos y colorantes alimentarios. Es la mejor principalmente porque una se puede alcanzar el límite de detección bajo, debido al hecho de que OTA tiene fluorescencia natural.

Metodología

 -Metodología para reportar resultados- 

Para la obtención de buenos resultados los disolventes utilizados como fases donante y aceptora fueron seleccionados teniendo en cuenta las características fisicoquímicas del analito. 

La OTA tiene características ácidas débiles con dos valores de pKa por sus características moleculares. El valor de pKa para el grupo carboxilo de la fenilalanina es de 4.4, mientras que el pKa del grupo hidroxilo fenólico es de 7.3–7.05. Esto quiere decir que es ligeramente soluble en soluciones acuosas y soluble tanto en disolventes orgánicos. Por lo tanto, el pH de la solución donante (vino) debe ajustarse dentro del rango ácido para desionizar la molécula y para promover su extracción.

Solo el 1-octanol ha proporcionado buenos resultados. El 1-octanol mostró el factor de pre- concentración más grande: 34 (R.S.D.= 16%, n = 4) cuando ponemos 25 l en la fibra como fase aceptora.

El tiempo de extracción adecuado

Se extrajeron tres muestras de vino enriquecido (2,5 ng / ml) durante 0,5-4 horas a
temperatura ambiente con agitación constante a velocidad de 1000 rpm. Dos horas fue
tiempo suficiente para extraer la máxima cantidad de OTA. Los tiempos de extracción
mayores a dos horas no dieron resultados a un mejor factor de pre-concentración.


-Resultados finales de la extracción-

A partir de los experimentos realizados se obtuvo la eficiencia de extracción óptima de OTA del vino mediante el uso de una fibra porosa de 4,0 cm de largo, vino acidificado a pH 1,05 con HCl como fase donante y 15 l de 1-octanol en el lado de la fibra como fase aceptora. El 1-octanol también se ha utilizado como disolvente para la impregnación de los poros de la fibra. El tiempo de extracción fijado fue de 2 h, con una velocidad de agitación de 1000 rpm. 1-Octanol (dentro de la fibra e inmovilizado en el poro de la fibra) se recogió mediante sonicación en metanol. El extracto se evaporó y se resuspendió en 200 l de fase móvil antes del análisis por HPLC. En la siguiente imagen se muestra un cromatograma obtenido de una muestra de vino rosado enriquecido con 1 ng/ml.

Estructura química de la OTA y cromatograma obtenido a partir 

de una muestra de vino de rosa fortificado a 1 ng/ml de OTA.


-Validación del método de acuerdo a los resultados obtenidos-

Los valores de recuperación obtenidos son homogéneos en los tres tipos de vino, y entre las concentraciones de OTA ensayadas (R.S.D.= 0,3%) (Tabla 1). Finalmente, el mismo porcentaje de recuperación se logró en ambos días y experimentos de recuperación de 1 día 77%. Este valor es aceptable para la cuantificación de OTA en vino.


Niveles de analito encontrados en el estudio

Para determinar Ocratoxina A, se da un proceso de preconcentración logrado mediante la técnica de extracción (LPME) llevado a él analito a concentraciones, con las que sea posible trabajar. Las concentraciones se encuentran en niveles departe por billón. 

Son un total de 9 muestras de vino tinto, blanco y rosado donde 3 de las muestras se llevarán a concentraciones de 2.5 ng/ml y los 6 restantes a niveles entre 1 y 54 ng/ml.

Los valores de relevancia son LOD (límite de detección) con 0.2 ng/ml y el LOQ (límite de cuantificación) con 0,25 ng/ml. El LOQ obtenido fue aceptable para analizar Ocratoxina A en vino porque el nivel máximo que permitiría la legislación europea iba a estar entre 0,5 ng/ ml y 1-2 ng / ml.


-Comparación del método LPME con el IAC-

Nueve muestras (tres muestras de cada tipo de vino) de vino enriquecido en el rango de 0,4 a 3 ng/ml, y una muestra de vino blanco de un estudio inter laboratorio, se analizaron y cuantificaron mediante procedimientos LPME e IAC. Se hizo el experimento con la columna de inmuoafinidad IAC y se obtuvieron resultados muy similares

.

El analito se encontraba en las muestras en un rango entre los 0,07 y los 3.2 ng/ml, cada resultado con un intervalo de confianza del 95%. Están dentro del rango normal, algunas un poco elevadas como las del vino rojo.

Utilidad del estudio realizado

La Comisión reguladora 2002/26 estableció que los métodos analíticos utilizados para el control de los niveles de Ocratoxina A en los alimentos deben tener un valor de recuperación entre 70 y 110% en los niveles de 1 a 10 ng / ml y entre 50 y 120% en los niveles < 1 ng / ml. El estudio tuvo un 77% de recuperación entre los valores de 0,2 y 10 ng/ml por lo que es adecuado para determinar la Ocratoxina A en vinos.

  • El estudio permitió encontrar técnicas de bajo costo con precisión y exactitud dentro de los parámetros preestablecidos. 
  • A pesar de que el tiempo de extracción es de 2 h, se puede realizar una extracción paralela de varias muestras de forma simultánea para compensar este inconveniente. 
  • El precio de cada unidad de extracción es bajo que el de un cartucho para IAC y la instrumentación requerida es económica y muy fácil de usar. 
  • LPME logra también una gran reducción en el consumo de solvente en comparación con el método IAC. 
  • La extracción de OTA y la purificación del extracto se logran en un solo paso. 
  • El método cumple con todos los parámetros de validación preestablecidos y el rendimiento analítico es satisfactorio. Por tanto, el método es adecuado para determinar el contenido de OTA en el vino.

El vino: aroma, color y paladar | El Norte de Castilla

En el estudio los niveles de OTA son más altos en los vinos tintos que en los rosados, seguido de los blancos. Esto se evidencia también en estudios similares. Esto se da debido a la maceración del mosto con el hollejo de la uva, lo cual podría favorecer la extracción de OTA de ellos. Las prácticas enológicas de vinos dulces varían mucho en comparación con los vinos secos, por lo que se pueden dar diferentes concentraciones de OTA, que son generalmente mayores que las de vinos secos. (Fundación Vasca para la seguridad Alimentaria, 2014)