ANALISIS DE RESIDUOS DE PLAGUICIDAS EN PLANTAS MEDICINALES Y ESPECIAS

Maria Veronica Cesio*, Ignacio Machado,Natalia Gérez Garcia, Natalia Besil, Analia Bertón, Sofia Rezende,Lucía Pareja, Andrés Pérez, Noel Alonzo, Pequeño, Britt M. Maestroni, Horacio Heinzen

Grupo de Análisis de Compuestos Trazas (GACT) Facultad de Química-CENUR Litoral Norte

Universidad de la Republica, Uruguay FEPL. FAO/IAEA, Siebeirsdorf , Vienna, Austria.

¿Por qué analizar plantas medicinales?

¿Por qué analizar plantas medicinales?

- Aumento notorio del interés de la población en los usos de la medicina tradicional.

- En las plantas medicinales cultivadas se pueden encontrar residuos de pesticidas

como resultado de las prácticas agrícolas, como por ejemplo fumigaciones, durante el cultivo o en poscosecha, así como por el tratamiento de los suelos.

- De acuerdo con las reglamentaciones sobre alimentos y salud debe controlarse el contenido de residuos de contaminantes en el material vegetal y para ese propósito el laboratorio de análisis debe contar con métodos validados

Porque controlar residuos de plaguicidas en hierbas y especias?

Las razones mas importantes:

Cumplir con GAPs para seguridad alimentaria.

Cuando las H&S se usan como alimento

Preservar la salud pública

Cuando las H&S son usadas:

I. Medicina alternativa

II. Materia prima de un fitofarmaceutico

De donde provienen esas H&S que se consumen?

Cultivos dependen del lugar y por ende del paquete tecnológico que se utilice

EU*US 450

EU 900

US 900

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1 2 3 4

900

Oth

er

Co

un

tries

Importancia de que sean controladas y que existen métodos analíticos para conocer los

residuos de plaguicidas • Materia prima

• Ampliamente distribuidas

• Cultivos establecidos

• Matrices complejas

• Matrices únicas

• Composición en metabolitos secundarios vasta y diferente

• Plantas medicinales pueden contener residuos de pesticidas que acumulan como consecuencia de las prácticas agrícolas como aplicaciones durante la cosecha o post cosecha para su preservación, o provenientes de los tratamientos en los suelos . • La OMS recomienda enérgicamente que cada productor de plantas medicinales, exportador o comercializador debe tener al menos un laboratorio que sea capaz de realizar estas determinaciones. • Plantas medicinales y las especias pueden ser reguladas por las especificaciones generales incluidas para alimentos y también por aquellas especificas que están incluidas en el Codex Alimentarius

Guías OMS para el aseguramiento de la calidad en plantas medicinales en referencia a residuos de contaminantes

orgánicos

EFSA-EU

FDA-USA Japon

Rusia

99 % de los países del mundo son miembros CODEX

C O D E X A L I M E N T A R I U S seguridad, buenos alimentos para todos – todos lados.

• Fijar reglas comunes para calidad y seguridad alimentaria.

• Organización que regula las transacciones comerciales.

• Base para las negociaciones entre partes.

• Seguridad alimentaria basada en LIMITES MAXIMOS DE RESIDUOS .

• MRLs definidos para cada par pesticida-matriz.

• Materias primas y procesados

• Transferencia debido al uso como Tes.

Pharmacopoeias Seguridad y materias primas de calidad para ser utilizadas

como medicinas o para productos farmaceuticos

Protocolos de Farmacopeas característicos: Siempre hay metodologías específicas validadas, probadas y con sustancias de referencia desarrolladas para cada caso.

…

……que pasa con los residuos de plaguicidas en hierbas & especias?

Las ultimas farmacopeas europeas introdujeron un nuevo concepto

Lista de pesticidas con restricciones

Criterios Analíticos

según Documento

SANTE

Para los pestcidas sin

LMR s

0.01 mg/kg

Valor DEFAULT

UN NUEVO ENFOQUE

Población Mercosur 300 mill

Población Latino América 650 mill

MERCOSUR/XLII SGT Nº 11/P.RES. Nº 08/14

FARMACOPEIA MERCOSUL: MÉTODOS GERAIS DE FARMACOGNOSIA

TENDO EM VISTA: O Tratado de Assunção, o Protocolo de Ouro Preto e as Resoluções Nº 31/11 e 22/14 do

Grupo Mercado Comum.

CONSIDERANDO:

Que a Farmacopeia MERCOSUL tem como objetivo estabelecer requisitos mínimos de qualidade e segurança

dos insumos para a saúde, especialmente dos medicamentos, apoiando as ações de regulação sanitária e

promovendo o desenvolvimento técnico, científico e tecnológico regional.

……….

O GRUPO MERCADO COMUM

RESOLVE:

Art. 1º - Aprovar, no marco do estabelecido na Resolução GMC N° 22/14, o Método Geral “Farmacopeia

MERCOSUL: MÉTODOS GERAIS DE FARMACOGNOSIA”, que consta como Anexo e faz parte da presente

Resolução.

.

Plaguicidas en plantas medicinales y especias

CHO

CHO

O OO

O OO

OMe

O OO

OMe

OH

CH2OH

CH2O

O

OMeO

OH O

OH

CHO

Desafío analítico.

Matrices complejas

con cantidades de metabolitos secundarios

( 1-20%)).

Relación entre residuos y metabolitos secundarios.

1 /1000

OMeO

O O

OH

OHO

OH O

OH

CH2OH

Método de preparación de muestra dispersiva

Extraído de Thermo Scientific “Introduction to QuEChERS Sample Preparation”

Diferentes adaptaciones del método desarrollado para frutas y hortalizas

de alto contenido de agua

Cereales, especias, matrices secas, con alto contenido de

azúcares y grasas.

Variación de Solventes:

ACN AcOEt

Algunos ejemplos

Esquema dispersivo “fit for purpose”

Opción 1: PSA + MgSO4

Manzanilla & Calendula

Opción 3: PSA + GCB + MgSO4

Gengibre, Yerba mate

Opción 2: PSA + C18 + MgSO4

Boldo e infusión

Opción 4: PSA + C18 + GCB + MgSO4

Alcachofa

1- Rizomas de Gengibre Evaluación de métodos

Parámetros de validación para el método seleccionado

2- Cúrcuma

Method optimization and validation for multi-class residue analysis in turmeric,

Food Chemistry, 2020, Maestroni et. al. Submitido 2020.

Cifras de Mérito del método

0

50

100 <

70%

70-1

20%

>12

0%

<In

st L

OD

Pe

rce

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ge

of

com

po

un

ds

(%)

Percentage of recovery (%)

10 µg/kg

50 µg/kg

10 µg/kg 61%

50 µg/kg 32%

not validate

d 7%

Quantification limit (LOQ)

GACT lab

10 µg/kg 68%

50 µg/kg 25%

not validate

d 7%

Quantification limit (LOQ)

IAEA lab

70% de los compuestos detectados a 10ng/g 100% detectados a 50ng/g

3- Alcachofa: Hojas y frutas

Una metodología para ambas matrices: Hojas y frutas

http://ec.europa.eu/sanco_pesticides 27

LC-MS/MS y GC-MS

0,01 mg kg-1

(31 pesticidas) 0,05 mg kg-1

(25 pesticidas)

0,02 mg kg-1

(7 pesticidas)

0,01 mg kg-1

(31 pesticidas) 0,05 mg kg-1

(24 pesticidas)

0,02 mg kg-1

(8 pesticides)

Frutas Hojas

Para cada caso el Limite por debajo del LMR Determination of pesticide residues in globe artichoke leaves

and fruits by GC–MS and LC–MS/MS using the same QuEChERS procedure. Ignacio Machado et al. Food Chemistry 2017⇑

3- Caléndula

Materia prima para cremas y lociones

utilizadas para las mamas de madres que amamantan

Evaluation of different QuEChERS procedures for pesticide residues determination in Calendula officinalis (L) inflorescences Besil et-al , JARMAP, 2018

Atrazine positive at 180µg/kg

Calendula officinalis

4- Manzanilla

4- Manzanilla Ensayos de recuperación

0

20

40

60

80

100

120

140

Trif

lura

lin

2-

Fen

il fe

no

l

Tefl

utr

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Atr

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Lin

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atio

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tran

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do

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Azi

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Cip

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Flu

valin

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Clo

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vin

fos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

10 µg kg-1 25 µg kg-1 50 µg kg-1 100 µg kg-1

4- Manzanilla

0

5

10

15

20

25

30

Tri

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Fen

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Flu

valin

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Clo

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vin

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

10 µg kg-1 25 µg kg-1 25 µg kg-1 50 µg kg-1 100 µg kg-1

Estudios de precision

Análisis de muestras comerciales

De 15 muestras evaluadas, se encontró al menos un positivo por muestra

(independiente del origen de la muestra).

Hallazgos:

- Clorpirifós (100% de las muestras)

- Metolaclor (50% de las muestras)

- Cialotrina (7% de las muestras)

- Alaclor (7% de las muestras)

- Kresoxim metil (14% de las muestras)

- Azoxystrobin (20% muestras)

- Metalaxyl (7% de las muestras)

- Bifentrina (14% de las muestras)

Concentraciones: 10-25 µg kg-1 para todos

los positivos

Positivos obtenidos

12.25 12.50 12.75 13.00

1.0

2.0

3.0

4.0

(x100)

249.20>217.10249.20>146.10249.20>190.10

Metalaxyl 13.25 13.50 13.75 14.00

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

(x1,000)

313.90>193.90313.90>285.90313.90>257.90

Clorpirifós

16.50 16.75 17.00 17.25

1.0

2.0

3.0

(x10,000)

206.10>59.00206.10>131.10206.10>116.10

20.75 21.00 21.25 21.50

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

(x1,000)

181.10>153.10181.10>179.10181.10>166.10

22.25 22.50 22.75 23.00

1.0

2.0

3.0

(x1,000)

197.00>161.00197.00>141.00

Kresoxim metil

Cialotrina

13.00 13.25 13.50 13.75

0.25

0.50

0.75

1.00

(x10,000)

238.10>77.00238.10>133.10238.10>162.10

Metolaclor Bifentrina

Evaluación de la exposición real

35

Consumo de determinado

alimento

Exposición

Ocurrencia del pesticida

en el alimento

Estimar el total de plaguicida ingerido en un día por ejemplo

MTDI=SMRLi x Fi

)

ARLs para estimar MRLs en Plantas Medicinales Nivel de Residuos Aceptable en la infusión

Transferencia de pesticidas de la manzanilla a la infusión

Berton et al. eprw2020

5-Yerba mate

Eso implica aprox 8kg/persona/año

Ingesta diaria para Yerba mate:

Uruguay 21.5 g

Argentina 18.5g

Brasil 5.3g

T∝Ws

T∝1/Kow

Pérez-Parada, A.; González, J.; Pareja, L.; Geis-Asteggiante, L.; Colazzo, M.; Niell, S.; Besil, N.; González, G.; Cesio, V.; Heinzen,

H. Journal of Environmental Science and Health Part B (2010) 45, 830–837

Transference of pesticide residues to mate brew

Transference (T(%)) vs physicochemical properties

39

QuEChERS

AOAC 2007.01

CEN 15662 Peumus boldus

d-SPE

PSA Florisil

RPC18 GCB

Alumina

Evaluación de co-extractivos

Diseño Experimental

Evalaución de la veracidad 90 plaguicidas

Cromatografia en capa fina

Rec (%) + RSD (%)

Método seleccionada validado según

SANTE guidelines

CaCl2

GC-MSD

GC-MS/MS

LC-MS/MS

UV

CuSO4 TLC

Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic 2020 Plants Optimization and validation of a single method for the determination of pesticide residues in Peumus boldus

leaves using GC-MSD, GC-MS/MS and LC-MS/MS. Maestroni et al.

6- Boldo

Consideraciones finales

Residuos de plaguicidas son comúnmente encontrados en plantas medicinales y especias.

La filosofía de las Farmacopoieas cambió y permite un camino mas sencillo para dar respuesta al problema.

Metodologías analíticas modernas, basadas en el concepto dispersivo que nace con QuEChERS permiten la determinación de residuos en plantas medicinales & especias a niveles de ppb.

El conocimiento de la matriz y de la composición química así como las características de los compuestos a determinar permiten generar protocolos adaptables específicamente a cada composición, para cada material al que se enfrente y según el propósito.

Agradecimientos: CSIC/ANII-Uruguay/INIA FAO/IAEA-RALACA PEDECIBA/IUPAC