Plataforma analítica-quimiométrica para la determinación de compuesto químicos biológicamente activos en enmiendas orgánicas

CANDELA AYMERICH; MILAGROS MONTEMURRO; CULZONI MARÍA JULIA; GOICOECHEA, HÉCTOR C.; ALCARÁZ, MIRTA R.

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

La provincia de Santa Fe destina aproximadamente el 36 % de su territorio a la explotación agrícola y cuenta con más de 25000 granjas pecuarias (porcinas y avícolas) de engorde y producción, posicionándose como una de las principales áreas productoras agropecuarias del país (según censo nacional agropecuario INDEC 2018). Sin embargo, la acelerada concentración e intensificación de cultivos y animales, necesarias para garantizar el crecimiento y el éxito del sector, prende las alarmas de los productores sobre el potencial impacto ambiental que podrían ocasionar los procesos y variables asociadas a estas prácticas. En la producción agrícola, la principal causa de desestabilización medioambiental es el uso de fitosanitarios y fertilizantes, mientras que, para la actividad pecuaria, se centra en el control y gestión de efluentes debido al riesgo biológico y químico que representan para el ecosistema. Para hacer frente a esta situación, se evalúan prácticas de gestión de residuos basadas en la utilización de efluentes pecuarios como enmiendas orgánicas, generando un beneficio bilateral entre ambas actividades: la utilización de efluentes para el mejoramiento del suelo y nutrición vegetal en los cultivos. Si bien esta práctica es una alternativa prometedora y de gran valor agronómico, se debe tener en cuenta que, por un lado, los materiales de desecho cuentan con material microbiológico que puede ser altamente contaminante y que, por el otro, los fármacos administrados a los animales de granjas por el uso en la prevención y en el control de plagas llegan al efluente. En este punto, se desestima el potencial impacto que pueden producir en el ecosistema los compuestos químicos biológicamente activos (CQBA) que se encuentran en el efluente que son considerados contaminantes emergentes1,2. Los análisis realizados a enmiendas orgánicas se basan en la determinación de parámetros de calidad e indicadores de estabilidad y madurez del producto (SENASA). Sin embargo, hasta el momento, no existe regulación acerca de los límites máximos de residuos (LMR) permitidos de fármacos de uso veterinario en este tipo de material. Por ello es necesario realizar investigaciones integrales de ocurrencia de CQBA como medida de prevención para evitar su inserción al medio ambiente.En este trabajo se presenta una plataforma analítica-quimiométrica articulada en torno a una técnica cromatográfica con detección espectral de absorbancia y fluorescencia y análisis quimiométrico de datos para la determinación simultánea de 12 CQBA (productos veterinarios con actividad biológicamente activa sobre microorganismos y organismos vivos) en enmiendas orgánicas de distinta naturaleza. Se desarrolló un método cromatográfico utilizando un cromatógrafo de líquidos de alta resolución Agilent 1260 LC. La separación de los analitos se logró utilizando una columna ZORBAX SB-Aq 100 (Agilent) en condición de elución de gradiente lineal (90:10? 40:60 buffer H3PO4-KH2PO4 10 mmol L?1 pH 3 (PBP): ACN). Para la calibración se confeccionaron mezclas aleatorizadas en bloques de 4 analitos cada uno y la validación se llevó a cabo con muestras de validación conteniendo los 12 analitos. Todas las muestras se prepararon en una solución mezcla de PBP:MeOH:ACN 50:45:5 para garantizar la resolución cromatográfica. La corrida cromatográfica se completó en un tiempo total de 17 minutos. Para cada tiempo de elución se registraron los espectros de absorbancia UV y los de fluorescencia (utilizando un detector de arreglo de diodos (DAD) UV-Vis y detector de fluorescencia de barrido rápido (FSFD) con el fin de explotar las propiedades ópticas de los compuestos, obteniéndose datos de segundo orden. Con los datos cromatográficos obtenidos, se construyeron modelos de calibración multivariada de segundo orden, utilizando diferentes herramientas quimiométricas (MCR-ALS, UPLS/RBL, entre otros). Finalmente, se realizó el análisis de presencia y prevalencia de CQBA en un material obtenido a partir del compostaje de purines porcinos en soporte vegetal. Las muestras de compost se tomaron durante el proceso de producción para determinar la prevalencia de los CQBA en el proceso de compostaje. Para el análisis, se desarrolló y optimizó una metodología de extracción y preconcentración de CQBA basada en la extracción asistida por líquidos y micro-extracción líquido-líquido. La optimización de las condiciones experimentales se llevo a cabo utilizando herramientas de diseño experimental. Los resultados mostraron la factibilidad del método para la determinación de CQBA, presentándose como una herramienta eficiente para el análisis de inocuidad ambiental de materiales utilizados como enmiendas orgánicas.