Período: 30/09/2018-20/03/2019.
País e institución de origen: Laboratorio de Biotecnología de Aromas. Facultad de Química. Universidad de la República (UdelaR, Uruguay).
Universidad, institución o ente de pasantía: Laboratory of Pharmaceutical Biology and Food Chemistry. Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco. Facoltà di Farmacia. Università degli Studi di Torino (UniTo, Italia).
Tutor (nombre, apellido, cargo): Prof. Dr. Carlo Bicchi, Professore Ordinario di Fitochimica.
Palabras claves: análisis de aromas y fragancias, cromatografía gaseosa, líquidos iónicos.
Introducción:
Tradicionalmente, el análisis de la composición química en aromas y fragancias de interés comercial se realiza mediante cromatografía gaseosa (GC, por su sigla en inglés), tanto a nivel de materia prima como de producto terminado. Este procedimiento requiere de un instrumento específico (cromatógrafo gaseoso) equipado con columnas capilares analíticas compuestas por diversas fases estacionarias (FEs), siendo las más utlizadas las derivadas de polisiloxanos o polietilenglicol que permiten la separación y posterior detección de una amplia gama de componentes volátiles.
En los últimos diez años se ha manifestado un creciente interés por el empleo de nuevas FEs para el análisis por GC de mezclas aromáticas complejas, especialmente debido a los avances tecnológicos en la síntesis de nuevos líquidos iónicos (ILs, por sus siglas en inglés). Los ILs consisten en sales orgánicas que en general son líquidas a temperatura ambiente (sales fundidas) que presentan propiedades fisicoquímicas (baja volatilidad y presión de vapor, alta estabilidad térmica y amplio rango de solvatación) que las diferencia de otros tipos de líquidos orgánicos empleados convencionalmente como FEs, lo que hace que además se puedan “seleccionar” según la estructura química de cada IL en particular. En GC se emplean como FEs comerciales ILs derivados de los siguientes iones: metilimidazolio, tetralquilamonio, piridinio, fosfonio y trialquisulfonio. Utilizados como FEs, los ILs posibilitan excelentes desempeños analíticos comparables a las FEs convencionales de polisiloxanos y polietilenglicol, presentando además una selectividad diferencial. En 2012, se produjo un avance relevante al introducir al mercado un nuevo tipo de columnas capilares de ILs (denominadas Watercol ®), compuestas por FEs compatibles con agua. Lo que significa que, en la práctica, éstas FEs permiten analizar directamente muestras acuosas mediante GC, lo que ha constituído desde siempre un enorme desafío analítico.
Desarrollo:
Como parte de las actividades de investigación en curso en el Laboratory of Pharmaceutical Biology and Food Chemistry liderado por el Prof. Carlo Bicchi, el objetivo general propuesto para ésta especialización de 6 meses fue adquirir experiencia en el empleo de ILs como FEs de GC para el análisis rutinario de mezclas de aromas y fragancias.
Como objetivo específico se planteó primeramente el análisis del contenido de compuestos alergénicos en perfumes comerciales, lo que fue especialmente significativo debido a que existe una directiva de la Unión Europea (2003/15/EC y sus modificaciones) que limita el contenido en cosméticos de 29 compuestos volátiles sospechosos de causar alergia a la piel y las mucosas. En éste trabajo, empleando GC equipado con diferentes tipos de columnas Watercol® Supelco 1460 y 1910 (especialmente de dimensiones reducidas o narrow bore; aún no comerciales), y por medio de diferentes tipos de detectores (FID, TCD, MSD) se trabajó en la optimización de condiciones experimentales que hicieran posible identificar y cuantificar el contenido de dichos compuestos utilizando para ello dos perfumes comerciales. Los resultados demostraron en algunos casos concentraciones de alérgenos muy superiores a lo aconsejado por organismos sanitarios de control de cosméticos, y consolida un aspecto clave de importancia toxicológica en salud pública.
Como un segundo objetivo específico de ésta especialización se planteó una colaboración en el trabajo con nuevas FEs de ILs derivadas del ion fosfonio, lo que constituyó una investigación sumamente novedosa. En particular, se hizo especial énfasis en tres FEs: cloruro, bis-[(trifluorometil)sulfonil]imida, y trifluorometanosulfonato de trihexil-(tetradecil)-fosfonio {[P66614+] [Cl-], [P66614+] [NTf2-], y [P66614+] [TfO-]; respectivamente}. Para ello se contó con columnas capilares experimentales con cada una de las FEs y de diferentes dimensiones provistas por la empresa Mega SRL (Milán, Italia), las que fueron instaladas en diversos instrumentos de GC-MS y GC-FID. Para cada caso se realizaron estudios de selectividad, evaluando el orden de elución de mezclas de composición conocida (componentes de fragancias, alérgenos, aceites esenciales, pesticidas, ácidos grasos y ésteres saturados e insaturados e hidrocarburos), así como se realizó un detallado estudio de la estabilidad térmica de éste tipo de FEs sometiendo las mismas a altas temperaturas y evaluando posteriormente su comportamiento cromatográfico.
En paralelo, y como parte de actividades relacionadas con el grupo de investigación del cual formo parte en Uruguay, se realizó un análisis de composición de aceites esenciales de 6 especies nativas de dicho país (Acanthostyles buniifolius, Aloysia gratissima, Baccharis dracunculifolia, Baccharis trimera, Baccharis uncinella y Schinus molle) empleando GC-MS con FEs convencionales (polisiloxanos y polietilenglicol), y comparando los resultados con los obtenidos mediante FEs de ILs experimentales y comerciales.
Conclusión
Las actividades desarrolladas en éste período como becario en el laboratorio italiano fueron sumamente provechosas desde el punto de vista científico-profesional, tanto en lo referente a los conocimientos adquiridos como a disponer de la posibilidad de discutir, e intercambiar opiniones, sobre los resultados obtenidos con los supervisores. Los que forman parte de un grupo reconocido internacionalmente por sus investigaciones, desarrollos y aplicaciones, donde cada integrante es un especialista en el área. Por otra parte, el vínculo generado con el grupo del Prof. Bicchi y el aprendizaje y la práctica del idioma italiano son otros aspectos de relevancia para futuros vínculos académicos y, obviamente, de gran valía para su aplicación en el retorno al Uruguay.
Publicación surgida en el período de estudios:
Ionic liquids as water-compatible GC stationary phases for the analysis of fragrances and essential oils: quantitative GC-MS analysis of officially-regulated allergens in perfumes (2020).
Autores: Mazzucottelli M, Minteguiaga M, Sgorbini B, Sidisky L, Marengo A, Rubiolo P, Bicchi C, Cagliero C.
Journal of Chromatography A, v.: 1610, 460567. DOI: 10.1016/j.chroma.2019.460567
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967319309616
Nota: "Maria Mazzucotelli and Manuel A. Minteguiaga gave an equivalent contribution to this study". Del encabezado del artículo.
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