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Implementación de la cromatografía de líquido de alta eficacia acoplada a la espectrometría de masas en tándem para su aplicación al análisis de biotoxinas marinas emergentes

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Implementación de la cromatografía de líquido de alta eficacia acoplada a la espectrometría de masas en tándem para su aplicación al análisis de biotoxinas marinas emergentes

Moreiras Avendaño, Guillermo
 
DATE : 2021-01-21
UNIVERSAL IDENTIFIER : http://hdl.handle.net/11093/1710
UNESCO SUBJECT : 230100 Química analítica
DOCUMENT TYPE : doctoralThesis

ABSTRACT :

En el contexto mundial actual de cambio climático y con un modelo económico social basado en la globalización, nuevos riesgos alimentarios pueden comprometer la salud de la población debido a la aparición de contaminantes de origen natural en zonas en las que no se habían descrito anteriormente y a la importación de alimentos procedentes de otras regiones del mundo en las que exista un determinado riesgo. La presente tesis doctoral, describe los estudios llevados a cabo en relación al desarrollo, optimización y evaluación de la cromatografía de líquido de alta eficacia acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) por medio de una fuente de ionización de tipo electrospray (ESI), para su aplicación en el análisis de ciguatoxinas (CTXs) e iminas cíclicas (CIs), grupos de biotoxinas marinas emergentes en la Unión Europea (EU) y recientemente reportados en las costas de España. Este estudio se enmarca en el proyecto “Desarrollo e implementación de metodologías analíticas para su aplicación en la determinación de biotoxinas marinas emergentes en las costas ... [+]
En el contexto mundial actual de cambio climático y con un modelo económico social basado en la globalización, nuevos riesgos alimentarios pueden comprometer la salud de la población debido a la aparición de contaminantes de origen natural en zonas en las que no se habían descrito anteriormente y a la importación de alimentos procedentes de otras regiones del mundo en las que exista un determinado riesgo. La presente tesis doctoral, describe los estudios llevados a cabo en relación al desarrollo, optimización y evaluación de la cromatografía de líquido de alta eficacia acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) por medio de una fuente de ionización de tipo electrospray (ESI), para su aplicación en el análisis de ciguatoxinas (CTXs) e iminas cíclicas (CIs), grupos de biotoxinas marinas emergentes en la Unión Europea (EU) y recientemente reportados en las costas de España. Este estudio se enmarca en el proyecto “Desarrollo e implementación de metodologías analíticas para su aplicación en la determinación de biotoxinas marinas emergentes en las costas españolas. Evaluación de su toxicidad” (AGL2014-52403-R) financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, Gobierno de España. Actualmente, estos grupos de contaminantes de origen natural no han sido incorporados en la legislación de la EU debido a la reciente aparición en sus costas. La toxicidad conocida y descrita en el ser humano de las CTXs y la limitación de estudios toxicológicos disponibles actualmente de las CIs, hacen que ambos grupos de biotoxinas marinas emergentes supongan un nuevo riesgo para la salud del consumidor y que su monitorización en productos de origen marino destinados al consumo humano por medio de metodologías analíticas adecuadas, sea indispensable a la hora de mantener la seguridad alimentaria y la prevención de intoxicaciones que comprometan la salud pública. La aplicación de la LC-MS/MS está teniendo cada vez mayor relevancia en el análisis de biotoxinas marinas. Desde su reciente implementación como método de referencia para el control de toxinas lipofílicas en la EU en 2011, nuevos métodos se han ido desarrollando para extender su aplicabilidad a otros grupos. La capacidad de esta técnica para resolver problemas, en particular los relacionados con la sensibilidad y la selectividad, y especialmente su poder de confirmación, hace que su aplicación en el campo de las biotoxinas marinas sea muy valiosa. Por ello, el objetivo principal de este trabajo se ha centrado en la aplicabilidad y adecuación de la técnica LC-MS/MS al análisis de CTXs y CIs. Para llevar a cabo este propósito, se han utilizado disoluciones patrón de compuestos pertenecientes a ambos grupos, estableciendo un modelo sistemático en la optimización de la LC-MS/MS que se ha aplicado en el desarrollo de las condiciones instrumentales para el análisis de CTXs y CIs, siendo una parte fundamental del presente trabajo el incremento de sensibilidad y especificidad alcanzado en la detección. Una vez realizada la optimización de las metodologías para ambos grupos, se llevó a cabo su evaluación por medio de estudios de sensibilidad, evaluación de efecto matriz, linealidad y rango, estableciendo un criterio de control de calidad para, finalmente, ser aplicadas en el análisis de las muestras objeto de estudio. En el caso de las CTXs, el análisis de muestras procedentes de las Islas Canarias involucradas en episodios tóxicos, ha permitido identificar la presencia de un análogo de ciguatoxinas del Caribe (C-CTX-1). En relación a las CIs, se identificó la presencia de pinatoxinas A y G, además de 13-desmetil-espirólido C, durante el análisis de muestras de mejillón procedentes de las Rías de Galicia. Como conclusión general, se puede afirmar que las metodologías desarrolladas basadas en la LC-MS/MS resultaron adecuadas para el análisis de CTXs y CIs, y que podrían ser implementadas para el control rutinario de estos contaminantes de origen natural, que están emergiendo en las costas de España. [-]
 
Taking into consideration the current context of climate change and socio-economic models based on globalization, new food risks may compromise public health, both due to the appearance of naturally occurring contaminants in areas where they were previously not reported, and trade food from other regions of the world where exposure to those compounds is possible. This doctoral thesis describes studies that have been conducted in relation to the development, optimization, and evaluation of liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) using an electrospray ionization (ESI) source for application in the analysis of ciguatoxins (CTXs) and cyclic imines (CIs), groups of emerging marine biotoxins in the European Union (EU), which have recently been reported on the coasts of Spain. These studies belong to the project “Desarrollo e implementación de metodologías analíticas para su aplicación en la determinación de biotoxinas marinas emergentes en las costas españolas. Evaluación de su toxicidad” (AGL2014-52403-R) funded by the Ministry of Economy and Compe ... [+]
Taking into consideration the current context of climate change and socio-economic models based on globalization, new food risks may compromise public health, both due to the appearance of naturally occurring contaminants in areas where they were previously not reported, and trade food from other regions of the world where exposure to those compounds is possible. This doctoral thesis describes studies that have been conducted in relation to the development, optimization, and evaluation of liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) using an electrospray ionization (ESI) source for application in the analysis of ciguatoxins (CTXs) and cyclic imines (CIs), groups of emerging marine biotoxins in the European Union (EU), which have recently been reported on the coasts of Spain. These studies belong to the project “Desarrollo e implementación de metodologías analíticas para su aplicación en la determinación de biotoxinas marinas emergentes en las costas españolas. Evaluación de su toxicidad” (AGL2014-52403-R) funded by the Ministry of Economy and Competitiveness, the Government of Spain. Because these groups of naturally occurring contaminants have only made a recent appearance on their coasts, they have not yet been incorporated into EU legislation. Both the toxicity of CTXs and the limitation of toxicological studies for CIs constitute new risks for humans, and using adequate analytical methods to monitor products of marine origin meant for human consumption is therefore essential to maintaining public health and food safety standards. LC-MS/MS is being widely applied in the field of marine biotoxins as an analytical tool. Since its implementation as the reference method in the EU in 2011 for the control of lipophilic toxins, new methods have been developed that extend its applicability to other toxin groups. This method´s power of confirmation, as well as its ability to solve problems − particularly those related to sensitivity and selectivity − makes its application extremely valuable. Therefore, the main objective of this thesis has been to focus on the applicability and adequacy of this technique for CTXs and CIs analysis. In order for this to be accomplished, standard solutions of compounds belonging to both groups have been used to establish a systematic model in the optimization of LCMS/MS that has been applied to the development of instrumental conditions for the analysis of CTXs and CIs. This model has been an essential part of the present work for achieving in the detection an increase both in sensitivity and specificity. Once the optimization of methodologies was completed for both groups, an analytical evaluation was performed; this included studies of sensitivity, evaluation of matrix effect, linearity and range, and establishing a quality control prior to applying it to the analysis of samples. In the case of CTXs, the analysis of samples involved in toxic episodes from the Canary Islands allowed for identifying the presence of a Caribbean ciguatoxin analog (CCTX-1). Regarding CIs, in addition to 13-desmethyl-spirolide C, pinnatoxins A and G have been detected in the analysis of mussel samples from Galicia. As a general conclusion, it can be affirmed that the developed methodologies based on LC-MS/MS were adequate for the analysis of CTXs and CIs, and could be implemented for monitoring these emerging naturally occurring contaminants on the coasts of Spain. [-]

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