MX2007009145A - Metodo para la deteccion de fosfinas en cereales. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para la detección de fosfina total en el cariópside del cereal, que comprende los pasos de insertar una muestra del cariópside del cereal dentro del envase (1) equipado con un cierre hermético (2); añadiendo a la muestra una solución acuosa de H2SO4 con una concentración v/v en un rango de 5-20%, con una obtención de una dispersión acuosa, y que herméticamente cierra el primer envase (1); controlando la dispersión acuosa contenida en el primer envase (1) a la acción de las microondas durante un tiempo no mayor de 3 minutos; dibujando un volumen predeterminado de gas que circunda la dispersión acuosa y detectando cualquier tipo de fosfina que pueda estar presente a través de métodos de espectrofotometría y/o colorimetría, preferentemente al traerlo en contacto con un volumen predeterminado de una solución acuosa de AgNO3 de una molaridad conocida, dentro de un segundo envase (3) con cierre hermético y analizar visualmente el color obtenido y/o medir por espectrofotometría la absorción a 400 nm de la solución acuosa. Se describe el equipo para la ejecución del método antes mencionado.

Description

METODO PARA LA DETECCION DE FOSFINAS EN CEREALES Campo de la Invención La presente invención se refiere en general al sector agro-industrial. En particular, la invención se refiere a un método rápido para la detección de la fosfina en cereales.

Técnica Anterior La fosfina (PH3) es un gas utilizado para proteger los cereales almacenados en los silos de un ataque de insectos. La fosfina es generada al fumigar la parte interna de los silos, utilizando aluminio y/o tabletas de fosfuro de magnesio las cuales liberan la fosfina cuando entra en contacto con el aire y la humedad. La fosfina es muy efectiva para la protección del cariópside del cereal, de insectos y otros agentes contaminantes pero también se caracteriza por una toxicidad no insignificante. Este se descompone en el aire en aproximadamente 24 horas y en altas concentraciones de combustible de manera espontánea, liberando los vapores tóxicos P203 y P205. El límite para un día de trabajo (el así llamado TLV-TWA "Valor Límite -Tiempo Promedio de Peso") es igual a =-3 ppm (v /v): en general, una concentración de aire mayor a 8 ppm normalmente causa vómito y nausea mientras exceda el límite de 200 ppm puede ser letal. Como se informó en el Código Alimenticio de la FAO/ WHO (Food and Agriculture Organization - Organización para la Agricultura y la Alimentación / World Health Organization - Organización Mundial de la Salud) Vol. 2, Residuos de Pesticidas en los alimentos, el límite del residuo máximo (MEL, Mínimum Residual Level - Nivel de Residuo Mínimo) establecido para el cariópside del cereal es de 0.1 mg. de fosfina por g matricial (ppm. m/m). El límite se refiere al total de fosfina obtenida por la suma de fosfina gaseosa físicamente absorbida en la matriz y deriva de todos los fosfuros actuales (D.M. Enero 22, 1998 con respecto a "los límites máximos de los residuos de las substancias activas de los productos fitosanitarios tolerados en los productos intencionadas para el consumo). Es conocido por Rangaswamy J.R., J Assoc. Off. Anal. Chem., 1984, 67(1 ): 1 17-22, un método de espectrofotometría para la detección de la fosfina en las muestras de trigo, en donde la fosfina es extraída al remojar el trigo con una solución de AgN03 durante 1 hora. Después de la filtración y la centrifugación, la absorbencia del extracto es medido a 400 nm. El tiempo del análisis total es de aproximadamente 1 hora. Nowicki T.W. (cromatografía de gas líquido y detección fotométrica del reflejo de fosfuro en el trigo. J. Assoc. Off. Anal. Chem. (1978), 61 (4): 829-836) ha descrito un método para la detección de fosfina en el grano, la cual comprende el tratamiento de una muestra de grano con una solución al 10% de H2S04 calentada bajo condiciones de reflujo: de tal manera que toda la fosfina sea liberada del trigo y ésta sea medida al analizar el gas desarrollado por medio de una cromatografía de gases. De hecho, en el asentamiento (gas que circunda la solución), además de la fosfina absorbida, la fosfina es también liberada la cual se deriva de la hidrólisis de ácidos de cualquier fosfuros que puedan estar presentes en el ejemplo para ser analizados. El tiempo total del análisis es de aproximadamente 40 minutos. Un método que es conocido el cual utiliza microondas para liberar la fosfina absorbida por las muestras de trigo contenidas en los envases sellados (Ren Y.L. y Desmarchelier J.M., Liberan residuos de fumigante del grano a través de irradiación por microondas). El Journal of the Association of Official Analytical Chemists International (1998), 81 (3), 673-678), y prevé la detección subsiguiente de la cromatografía de gases de la fosfina contenida en la fase gaseosa presente en el asentamiento de los envases. El tiempo total del análisis es de aproximadamente 5 minutos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El problema subyacente de la presente invención fue el hacer disponible un método para la detección de fosfina total en las muestras de cereal las cuales tienen una exactitud y precisión comparable a la del método de espectrofotometría conocido y mencionado anteriormente y al mismo tiempo permite una reducción considerable del tiempo requerido para el análisis. Un problema similar ha sido resuelto, de acuerdo con la invención, a través de un método para la detección de fosfina total en el cariópside del cereal que comprende los siguientes pasos: a) Insertar una muestra de dicho cariópside de cereal dentro de un envase equipado con un cierre hermético; b) añadir dicha muestra de una solución acuosa de H2S04 con un v/v de concentración en un rango de 5-20%, con la obtención de una dispersión acuosa, y que herméticamente cierra dicho envase; c) someter la dispersión acuosa contenida en el envase a la acción de las microondas por un tiempo no mayor a 3 minutos; d) extraer un volumen predeterminado de gas sobre la dispersión acuosa y detectar cualquier fosfina que pueda ser presentada ahí por medio de métodos espectro-fotométricos y/o colorimetría.

De acuerdo con una modalidad preferente, el volumen predeterminado antes mencionado de gas es traído en contacto con un volumen predeterminado de solución acuosa de AgN03 de molaridad conocida, además dentro de un envase con cierre hermético, y después de agitar la absorbencia de dicha solución acuosa a 400 mm es espectro-foto-métricamente medido. De manera alternativa, es posible llevar a cabo una detección semi-cuantitativa, por medio de un análisis visual de un color café amarillento desarrollado en el segundo envase seguido de la reacción entre la fosfina y el La concentración de la solución de AgN03 está de preferencia en el rango de 0.1 -1.8 x 10'4 M. De acuerdo con una modalidad alternativa, la detección de la fosfina como se estipuló en el paso d) es llevada a cabo al colocar el volumen de gas predeterminado antes mencionado en contacto con un papel medio húmedo con un reactivo capaz de desarrollar una coloración por reacción con la fosfina y elegir de un grupo que comprende AgN03, HgCI2, mezclas de AgN03 y HgCI2 y una mezcla de amarillo de dimetilo, rojo cresol, y HgCI2. La concentración de solución acuosa de ácido sulfúrico es preferentemente de alrededor de 8-12% v/v. Las microondas utilizadas preferentemente tienen una energía en un rango de 80-200 W, convenientemente de alrededor de 100-140 W, y la exposición de tiempo a las microondas está de preferencia en un rango de 90-150 segundos. El método de acuerdo con la presente invención nos guía a la ventaja de ser capaz de detectar, una variedad de maneras rápidas (tiempo de análisis no mayor de 3 minutos) la fosfina total (esto es la fosfina absorbida y que deriva de cualquier fosfuro que pueda estar presente) contenida en una muestra cariópside de cereal, debido a la acción combinada de ácido sulfúrico y a las microondas. El método de acuerdo a la presente invención puede ser llevado a cabo con un equipo que comprenda: un primer envase destinado a contener una dispersión acuosa de una muestra del cariópside del cereal y de una solución acuosa de ácido sulfúrico y equipado con medios de cierre herméticos; medios para someter la dispersión acuosa contenida en el primer envase a la acción de las microondas; medios para transferir una alícuota pre-determinada de la fase gaseosa circundante a la dispersión acuosa antes mencionada, desarrollada a continuación de la aplicación de las microondas, a un segundo envase que contiene una solución acuosa de AgN03, también está equipado con medios de cierre hermético; y medios para la detección de la absorbencia a 400 nm de la solución contenida en el segundo envase. El primer envase puede estar compuesto de una pequeña botella con una tapa equipada con un diafragma de Teflon® perforante y los medios para transferir la fase gaseosa pueden constar de una tubo para gas. El segundo envase puede constar de un frasco de vidrio equipado con una tapa con un diafragma Teflón® perforante. De manera alternativa, el segundo envase puede constar de un conducto al vacío equipado con una tapa con un diafragma Teflón® que ya contiene una solución al vacío de AgN03. En este caso, la transferencia de una alícuota de la fase gaseosa desde el primer hasta el segundo envase ocurrirá por medio del uso del dispositivo hermético compuesto por dos agujas conectadas con otras a través de un tubo flexible equipado con una válvula. En particular, una aguja es insertada en el primer envase y la otra en el segundo, conservando la válvula inicialmente en posición cerrada. Siguiendo la abertura de la válvula, parte del espacio de cabeza del primer envase fluye al segundo envase debido a la acción del vacío. Al mismo tiempo con el método de espectrofotometría antes mencionado, es posible llevar a acabo una detección semi-cuantitativa de fosfina en la cariópside del cereal a través de un análisis visual del color café amarillento de la solución (contenida en el segundo envase), el cual desarrolla la siguiente reacción entre la fosfina y el AgN03.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En la Figura 1 , dos envases utilizados en el método de acuerdo a la presente invención son esquemáticamente representados. En la Figura 2, una modalidad de un equipo para la ejecución del método de acuerdo a la presente invención es esquemáticamente representada. En la Figura 3, una gráfica ilustra la medición de la absorbancia de muestras no contaminadas y muestras contaminadas con fosfinas a diferentes niveles. En la Figura 4, una gráfica ilustra la correlación entre el método espectrofotométrico y el método GS-NPD.

DESCRIPCIÓN DTALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se describirá más adelante al hacer referencia de las cifras antes mencionadas y de varias modalidades reportadas aquí más adelante como ilustrativas y no limitantes. El equipo utilizado comprende un primer envase 1 (Figura 1), compuesto de una pequeña botella, intencionada para contener una dispersión acuosa de una muestra de cariópside de cereal y de una solución acuosa de ácido sulfúrico y está equipada con una tapa de cierre hermético 2 cojinetes de un diafragma Teflón® perforante, y un segundo envase 3, compuesto de un frasco que contiene una solución acuosa de AgN03, también equipada con una tapa de cierre hermético 4 con un diafragma Teflón® perforante. Al utilizar el equipo antes mencionado, 20g de una muestra de cariópside de trigo seco fue insertado en una pequeña botella de vidrio con un volumen que va de 1 a 60 mi y de estos a 20 mi de una solución acuosa al 10% de H2S04 de productos añadidos. La pequeña botella fue cerrada con una tapa suministrada con un diafragma Teflón® perforante y fue insertada en un horno de microondas. Las microondas fueron aplicadas con una energía de 120 W durante 2 minutos, después se dejó enfriar por un minuto a temperatura ambiente y fue agitado durante 3 minutos para favorecer la trayectoria completa de PH3 en la fase gaseosa. De manera subsiguiente, 5 mi de gas producido en el espacio de cabeza de la pequeña botella 1 fue extraída con una tubo de gas; esta alícuota de gas fue inyectada en un frasco de vidrio 3 (con una capacidad de 4 mi) que contenía 1 mil de solución acuosa de AgN03 (1.8x10"4 M) a través del diafragma perforante de la tapa 4. Esta se agitó en el vórtice durante 1 minuto y la tapa 4 es abierta, obteniendo en presencia del fosfuro, la formación de un cromóforo café amarillento con un máximo de absorbencia de 400 nm. La solución contenida en el frasco 3 fue analizada por medio de un análisis visual de color y/o transferencia en una cubeta de espectrofotometría y la absorbencia fue medida (después de 1 minuto desde la abertura de la tapa 4). De manera alternativa, es posible llevar a cabo la extracción del volumen de un gas específico (por ejemplo de 10 mi) producido en el espacio de cabeza de una pequeña botella 1 por medio de una tubo de gas donde un disco de un filtro de papel es alojado, remojado en una solución de 0.1 M AgNo3. En la presencia de la fosfina, el papel después de 1 minuto cambia a un color café amarillento, lo que permite la distinción entre las muestras no contaminadas y las muestras contaminadas con fosfito a niveles aproximados o mayores que el límite legal (0.1 mg./g). Para evaluar los valores de recuperación relacionados con el paso de extracción, las muestras fueron analizadas contaminadas con cantidades conocidas de PH3, en triplicado, en tres niveles diferentes (0.05, 0.10 y 0.25 mg./g). Las muestras fueron sometidas a la extracción con microondas siguiendo el método descrito anteriormente. Después de enfriar y de agitar, 100 mi de espacio de cabeza fue analizado por medio de una cromatografía de gas del método referido la cual utiliza el detector de fósforo de nitrógeno (NPD). Los resultados obtenidos por el análisis GC han mostrado un promedio de recuperación cercano al 100% (98-99%) con una variable de < 10%. Las detecciones fueron llevadas a cabo en el nivel de fosfina contenido en las muestras de trigo, en particular en el trigo seco, de acuerdo con el método presente se utiliza el equipo anteriormente descrito así como el equipo alternativo, relacionado con el uso de conductos al vacío 4 y un dispositivo hermético 5, equipado con una válvula 6 y que comprende dos agujas conectadas con otras a través de un pequeño tubo flexible. En este caso, con respecto a la Figura 2, en un primer paso A, toda fosfina que pueda ser desarrollada seguida de un tratamiento con microondas de la dispersión del cariopside de cereal y de la solución acuosa de ácido sulfúrico es encontrada en la fase gaseosa en la parte superior del envase 1. En el diafragma Teflón® de la tapa 2, una aguja del dispositivo 5 es insertada, equipada con una válvula 6 en la posición de cerrado mientras una solución de AgN03 de molaridad conocida es contenida en el sello al vacío en el envase 3. En el paso B, el extremo libre del dispositivo 5 es insertado dentro del envase 3, a través del dispositivo Teflón® de la tapa 4 y de la válvula 6 es abierta, permitiendo que el flujo en el envase 3 de un volumen específico de gas el cual se encuentra en la parte superior del envase 1. En el paso C, el dispositivo 5 es extraído del diafragma de la tapa 4 del envase 3, el cual es entonces agitado y analizado visualmente y/o a través de espectrofotometría.

Con respecto a los resultados obtenidos en la detección del nivel de fosfina en las muestras analizadas (Figura 3), se observó lo siguiente: La línea de calibración en la matriz reportada más adelante, obtenida al diluir una muestra de trigo contaminada con una muestra de trigo no contaminada, muestra que una buena respuesta lineal (R2 = 0.9930) es obtenida en el rango de concentración analizado (0.035-0.230 mg./g), con una variación de coeficientes menores al 7% (repeticiones en series de 3). El límite de detección del método fue igual a 0.026 mg./g en la matriz, bien por debajo del límite admisible máximo establecido por la Comunidad Europea (0.1 mg./g). Comenzando con la comparación visual del color de las soluciones contenidas en el envase 3 después de la reacción con el gas producido en el envase 1 (ver Figura 1 ), fue posible discriminar entre las muestras de trigo las cuales no han sido contaminadas por las muestras contaminadas y las muestras de trigo a diferentes niveles de contaminación de fosfina (0.060, 0.120 y 0.230 mg./g). Ya que el trigo certificado (de donde se sabe se extrae el nivel de fosfina) no está disponible en el mercado, la precisión (recuperación) del método de espectrofotometría fue evaluado al comparar los resultados obtenidos con el método de espectrofotometría con aquellos obtenidos con el método de cromatografía de gas en el análisis de muestras de trigo contaminadas con fosfina. Cada ejemplo, por lo tanto, fue analizado en paralelo utilizando los dos métodos analíticos. Como se muestra en la Figura 4, una buena correlación es obtenida, con un valor de r= 0.9940. La precisión fue obtenida al calcular la desviación estándar sobre las tres réplicas mientras la precisión (%) fue evaluado al comparar las concentraciones obtenidas a través del método de espectrofotometría con respecto a las concentraciones obtenidas a través del GC. Lo último es asumido por ser las concentraciones "reales". Los resultados son resumidos en la Tabla 1 . Los valores de recuperación están en un rango de 87-98% con variaciones de (precisión) en los coeficientes menores al 8%.

Tabla 1 . Residuo de fosfina en el trigo seco detectado con el método de espectrofotometría y el método GS-NPD (ver texto). ano es detectada (menos del límite detectable, LOD = 0.009 mg./g bno es detectado (menos del límite detectable, LOD = 0.026 mg./g). Los datos experimentales reportados anteriormente confirman la exactitud y precisión del método de espectrofotometría de acuerdo con la invención, el cual es por lo tanto particularmente ventajoso con el fin de obtener detecciones confiables de los niveles de fosfina totales en los cereales en tiempos significativamente reducidos con respecto al tiempo requerido por los métodos disponibles a la fecha (aproximadamente 40 minutos para el método reportado por Nowicki T.W. y aproximadamente 1 hora para el método reportado por Rangaswamy J.R.)

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Método para la detección de la fosfina en la cariópside del cereal, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a) insertar una muestra de dicho cariópside de cereal dentro de un envase equipado con un cierre hermético; b) añadir a dicha muestra una solución acuosa de H2S04 con una concentración v /v dentro de un rango de 5-20%, con una obtención de una dispersión acuosa, y que herméticamente cierra dicho envase; c) someter dicha dispersión acuosa contenida en dicho envase a la acción de las microondas durante un tiempo no mayor a 3 minutos; d) extraer un volumen predeterminado de gas circundante en dicha dispersión acuosa y detectar cualquier fosfina que pueda estar presente en ésta a través de métodos de espectrofotometría y/o colorimetría.

2. El Método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho volumen de gas predeterminado es puesto en contacto con un volumen predeterminado de una solución acuosa de AgN03 de molaridad conocida, dentro de otro envase con cierre hermético, y después de agitar se mide por espectrofotometría la absorbencia a 400 nm de dicha solución acuosa.

3. El método de conformidad con la reivindicación , caracterizado además porque dicho volumen de gas predeterminado es puesto en contacto con un volumen predeterminado de una solución acuosa de AgN03 de molaridad conocida, dentro de otro envase con cierre hermético, y después de agitar se lleva a cabo un análisis visual del color café amarillento desarrollado en el segundo envase siguiendo la reacción entre la fosfina y el AgN03.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la detección de la fosfina de conformidad con el paso d) es llevada a cabo al colocar el volumen de gas predeterminado anteriormente en contacto con un papel medio húmedo en un reactivo capaz de desarrollar una coloración por reacción con la fosfina, elegida de un grupo que comprende AgN03, HgCI2, mezclas de AgN03 y HgCI2 y una mezcla de amarillo de dimetilo, rojo cresol y HgCI2.

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque la concentración de dicha solución acuosa de ácido sulfúrico es de aproximadamente 8-12% v /v.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque dichas microondas tienen una energía en un rango de 80-200 W, preferentemente de 100-140 W.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque dicha dispersión acuosa es sometida a la acción de dichas microondas por un tiempo en un rango de 90 - 150 segundos.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque la molaridad de dicha solución de AgN03 está en un rango de 0.1 - 1.8 x 10"4 M.

9. El equipo para la ejecución del método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, comprende: un primer envase destinado a contener una dispersión acuosa de una muestra del cariópside del cereal y de una solución acuosa de ácido sulfúrico equipados con medios de cierre herméticos; medios para someter la dispersión acuosa contenida en el primer envase a la acción de las microondas; medios para transferir una alícuota predeterminada de una fase gaseosa que circunda la dispersión acuosa antes mencionada, desarrollada después de la aplicación de las microondas, hacia un segundo envase que contiene una solución acuosa de AgN03, que también está equipada con medios de cierre hermético (4); y medios para la detección de la absorbencia a 400 nm de la solución contenida en el segundo envase.

10. El equipo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque dicho primer envase consta de una pequeña botella con una tapa equipada con un diafragma Teflón® perforante, dichos medios para transferir la fase gaseosa constan de una tubo de gas y dicho segundo envase consta de un frasco de vidrio equipado con una tapa Teflón® con un diafragma perforante. 1 1. El equipo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque dicho primer envase consta de una pequeña botella con una tapa equipada con un diafragma Teflón® perforante, dicho segundo envase consta de un conducto al vacío equipado con una tapa (4) con un diafragma Teflón® perforante, dicho dispositivo hermético y dicha válvula componen dichos medios de transferencia de la fase gaseosa.