Desarrollo e implementación de una metodología para la detección de pesticidas organoclorados mediante cromatografía de gases acoplada a espectometría de masas

DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA METODOLOGÍA

PARA LA DETECCIÓN DE PESTICIDAS ORGANOCLORADOS

MEDIANTE CROMATOGRAFÍA DE GASES ACOPLADA A

ESPECTROMETRÍA DE MASAS

Claudia Janeth Mendieta Pacheco

LA DETECCIÓN DE PESTICIDAS ORGANOCLORADOS MEDIANTE

CROMATOGRAFÍA DE GASES ACOPLADA A

iv

Yo, Claudia Janeth Mendieta PachecoClaudia Janeth Mendieta PachecoClaudia Janeth Mendieta Pacheco, declaro conocer y aceptar la disposición Claudia Janeth Mendieta Pacheco

del Artículo 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de

Loja; que, en su parte pertinente, dice textualmente: “Forman parte del

Patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos

científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo

financiero, académico o institucional (operativo) de la Universidad”.

Loja, 20 de noviembre de 2009

v

Ing.... Jorge Geovanny Figueroa Hurtado, docente=investigador de la Universidad

Técnica Particular de Loja,

CERTIFIC

CERTIFIC

CERTIFIC

CERTIFICO

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O

1. Que el presente proyecto de fin de carrera con el título: “Desarrollo e Desarrollo e Desarrollo e Desarrollo e implementación de una metodología para la detección de pesticidas implementación de una metodología para la detección de pesticidas implementación de una metodología para la detección de pesticidas implementación de una metodología para la detección de pesticidas organoclorados mediante

organoclorados mediante organoclorados mediante

organoclorados mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de cromatografía de gases acoplada a espectrometría de cromatografía de gases acoplada a espectrometría de cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas”

masas” masas”

masas”, presentado por ClaudiaClaudiaClaudiaClaudia Janeth Mendieta PachecoJaneth Mendieta PachecoJaneth Mendieta PachecoJaneth Mendieta Pacheco para optar por el título de Ingeniera Química, ha sido desarrollado en las instalaciones del Laboratorio

de Análisis Instrumental del Instituto de Química Aplicada de ésta Universidad y

realizado bajo mi tutoría.

2. Que todos los resultados presentados son fruto de las experiencias realizadas

por la profesional en formación.

Loja, 20 de noviembre de 2009

Ing. J. Geovanny Figueroa Hurtado TUTOR DEL PROYECTO

vi

Yo, Claudia Janeth Mendieta PachecoClaudia Janeth Mendieta PachecoClaudia Janeth Mendieta Pacheco, certifico que el presente proyecto de fin de Claudia Janeth Mendieta Pacheco

carrera es un trabajo original; y, solicito al Director de la Escuela de Ingeniería

Química, Dr. Omar Malagón Avilés, su aprobación.

Loja, 20 de noviembre de 2009

Claudia Janeth Mendieta Pacheco PROFESIONAL EN FORMACIÓN PROFESIONAL EN FORMACIÓN PROFESIONAL EN FORMACIÓN PROFESIONAL EN FORMACIÓN

vii

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viii

DEDICATORIA DEDICATORIADEDICATORIA DEDICATORIA

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ix

ASTDR Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades / Agency for Toxic Substances and Disease Registry

CV Coeficiente de variación

Da Dalton

ECD Detector de Captura de Electrones / Electron Capture Detector

EI Impacto electrónico / Electron impact

EPA Agencia de Protección Ambiental (USA) / (U.S.) Environmental

Protection Agency

eV Electrón voltios

FDA Organización de Alimentos y Fármacos / Food and Drug Administration

GC Cromatografía de Gases / Gas Chromatography

GV Valor Guía / Guideline Value

IUPAC Unión Internacional de Química Pura y Aplicada / International Union of Pure and Applied Chemistry

LD Límite de Detección

LC Límite de Cuantificación

MCL Nivel Máximo del Contaminante / Maximum Contaminant Level

MRL Nivel Máximo del Residuo / Maximum Residue Level

MS Espectrometría de Masas / Mass Spectrometry

m/z Relación masa/carga

PCBs Bifenilos policlorados ppb Partes por billón

ppm Partes por millón

psi Libras por pulgada cuadrada / Pounds per square inch

Quad Cuadrupolo / Quadrupole

tr Tiempo de retención

s Desviación estándar

SCAN Monitoreo de iones totales

SIM Monitoreo de ion seleccionado / Selected ion monitoring TIC Cromatograma de iones totales / Total ion chromatogram

EA Micro amperios

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Abstract Abstract Abstract Abstract

Gas chromatography combined with electron capture detector has become a routine technique for organochlorine pesticide analysis. However, the electron capture detector gives no confirmation of the presence of the analyte. On the other hand, mass spectrometry provides information on the chemical nature of the compound thus facilitating their identification. In this investigation, we have developed a technique for detection of twenty four organochlorine pesticides by gas chromatography coupled with mass spectrometry. Besides comparing the results with those obtained from the electron capture detector. The quality characteristics analyzed were linearity, limit of detection, limit of quantification and precision.

Key words: Key words: Key words:

Key words: organochlorine pesticide, gas chromatography, electron capture detector, mass spectrometry

1. 1. 1.

1. INTRODUCTIONINTRODUCTIONINTRODUCTIONINTRODUCTION

More and more evidence of harm caused by pesticides, not only for its toxicity, but also by the large

amounts used.[1] In Ecuador, there

are no mechanisms to take proper control the use of these chemicals in

agriculture,[2] _{so that their}

applications are higher than

recommended by environmental

protection agencies.[3]

Moreover, some pesticides are

restricted in other countries by its impact on the environment and

health.[2] In this list we can find the

organochlorine pesticides that are

among the most toxic.[4]

Even if pesticides are applied with good agricultural practices, waste

xiv The analysis of pesticides on food and water for human consumption, has become a major concern of

many agricultural companies in

Ecuador.[7],[8]

To detect the large number of pesticides applied in agriculture,

generally requires the use of

analytical separation techniques,

such as gas chromatography or

liquid chromatography.[10],[11]

Gas chromatography in combination with the selective and sensitive

electron capture detector has

become a routine technique for

organochlorine pesticide analysis.[12]

The high sensitivity of this detector in contrast to its lack of power of

identification because of the

retention time and the determination of pollutants are not sufficient for the

identification of the compound

analyzed.[13]

Therefore, one can say that the way to the clear result is not always straightforward. Of the compounds known, only 10 % can be identified

by gas chromatography[14] _{as there}

is a high probability that two or more compounds share the same elution

time.[15] _{By analyzing compounds}

unknown, especially if it depends on an environmental permit, it is imperative to confirm their presence

or absence.[12] In case of doubt, we

must use at least two techniques of extraction and/or detection (eg, ECD

& MSD or immunoassay & MSD).[14]

technique most used and powerful

tool for the confirmation of waste,[16]

selectivity allows interference free quantification even with coeluted

peak.[17]

In The Laboratorio de Análisis

Instrumental of The Instituto de

Química Aplicada, developments

were performed with organochlorine pesticides by gas chromatography coupled to electron capture detector. However, as it has been mentioned before, it is necessary to implement a technique to allow a confirmation

of the compounds by mass

spectrometry detector.

2.

2.2.

2. MATERIALS AND METHODS MATERIALS AND METHODS MATERIALS AND METHODS MATERIALS AND METHODS

2.1. 2.1.2.1.

2.1. Reagents Reagents Reagents Reagents

We first performed analysis of

individual high purity standards:

aldrin, 4,4' DDD, 4,4' DDE, dieldrin and heptachlor from Dr. Ehrenstorfer (Augsburg, Germany); endrin and methoxychlor from SUPELCO. These standards were prepared at different concentrations (from 0.01 to 10 ppm) in solution of cyclohexane and

ethyl acetate for gas

chromatography from MERCK (ratio

1:1). Once known the elution

relationship and mass spectrum of each mixture was analyzed for

organochlorine pesticides from

xv Tests were performed on the Agilent 6890N gas chromatograph. The standars (1 JL) were injected by Agilent 7673 automatic injector. We used two different detectors, a mass

spectrometer AGILENT 5973inert

and a micro cell electron capture detector. We analyzed the peak separation on two capillary columns with different stationary phase. A DB 5 ms column (0.25 mm x 30 m x 0.25 Jm) of phenyl arylene polymer virtually equivalent to (5 % phenyl) methylpolysiloxane and a DB 35 ms column (0.25 mm x 30 m x 0.25 Jm) equivalent to (35 % phenyl) methylpolysiloxane.

As carrier gas was used helium and as makeup for ECD was used nitrogen, both high purity (99.999 %) from AGA.

2.3. 2.3. 2.3.

2.3. Conditions of GC/MS Conditions of GC/MS Conditions of GC/MS Conditions of GC/MS

Fifteen ramps were tested for the

oven temperature, three

temperatures of the injector (230, 250 and 280 ºC), two times the saturation of the solvent in the injector (1 and 2 min), carrier gas flow (1 and 2 mL/min), purge flow (5 mL/min @ 1 min, 5 mL/min @ 0 min and 10 mL/min @ 1 min); and, the splitless injection mode and two pulsed splitless modes (15 psi @ 2 min and 30 psi @ 2 min) to

determine what are the best

operating conditions in terms of resolution and relative abundance of the peaks.

The operating conditions of mass

spectrometric detector were:

of the ion source 230 °C,

temperature of transfer line 260 ºC, filament emission current of 35 JA, and the electron multiplier voltage of 1480 V.

The identification of compounds was made by comparing with the Wiley7n library. The program used is MSD

ChemStation Build 26th Aug 2003

Copyright © Agilent Technologies 1989 2003.

Different methodologies were tested

in full Scan mode (total ion

monitoring) and two SIM modes (selected ion monitoring). Using the Scan mode, the identification and the mass spectral analysis was carried out. With SIM mode, we selected ions characteristic of each pesticide, so that the method can detect its presence in addition to eliminate interference.

To prolong the life of the filament, you can set a solvent delay time of 12 min. This is a good time, because, the first compound (alpha HCH) eluted at the 12.88 min. At the end of the running time it is recommended to leave a post run time between two and five minutes at the final temperature (250 °C). This way, we ensure that all the compounds leave the column.

After determining the method, the standard was injected using the

electron capture detector

(Temperature: 250 °C; Mode:

Constant column + makeup flow:

Combined flow: 60.0 mL/min;

xvi

2. 2. 2.

2.4444.1. .1. .1. .1. PrecisiPrecisiPrecisionPrecisionon and Linearityonand Linearityand Linearityand Linearity

The precision was analyzed by the coefficient of variation and the

linearity by the correlation

coefficient, which was conducted for

the following: For the mass

spectrometer, we worked with six different concentrations (0.05 0.1 0.25 0.5 0.75 and 1 ppm) of

PESTICIDE MIX 13, by three

repetitions of each on three different days. For the electron capture detector, it was calculated as five different concentrations (0.05 0.25 0.5 0.75 and 1 ppm) with three repetitions of each in a single day.

2.1. 2.1. 2.1.

2.1.222. Limits of detection and 2. Limits of detection and . Limits of detection and . Limits of detection and quantification

quantification quantification quantification

To determine the limit of detection,

we used the “3s criterion”

recommended by the IUPAC, 1978. By the previous injections, it was identified the lowest concentration that gives a different signal to the noise system.

With the mass spectrometry

detector, the minimum concentration was 0.05 ppm with the exception of delta HCH, and methoxychlor which was 0.1 ppm. For the electron

capture detector the minimum

concentration was 0.05 ppm, with

the exception of 2,2',4,4',5,5'

Hexachlorobiphenyl, which was 0.25 ppm.

The minimum concentration was measured with the signal of nine replicate samples on three different

was measured which serves as a

target, and we calculated the

minimum detectable signal, using

the formula: yld = yb + 3s.

The limit of detection (LD) was obtained through the linear equation of the calibration curve. So we have,

where, yld is the minimum

detectable signal b is the intercept

m is the slope

The minimum measurable signal was

calculated using the equation ylc = b

+ 10s. Also, using the calibration

curve gives the limit of

quantification. This signal is

sufficiently intense to be measured

more accurately.[18]

3.

3.3.

3. RESULTS AND ANALYSIS RESULTS AND ANALYSIS RESULTS AND ANALYSIS RESULTS AND ANALYSIS

By comparing the splitless injection modes and two tests of pulsed splitless (15 psi @ 2 min and 30 psi @ 2 min), we determined that the splitless mode provides a greater area of chromatographic peaks.

Figure 1 Figure 1Figure 1

Figure 1 shows a comparison

between the tests. For example, in

the case of 2,4,4' Triclorobifenil (tr

17.62) in a)a)a)a) splitless mode, stands at

a peak altitude of approximately 2000 of relative abundance while in

pulsed splitless tests, b)b)b)b) and c)c)c)c)

distinguishes a lower height,

xvii temperatures were compared (230, 250 and 280 ºC), however, there

For this reason, we chose the temperature of 250 ºC.

Figure 1 Figure 1 Figure 1

Figure 1 Comparison of modes of splitless and pulsed splitless injection a)a)a)a) Mode splitless

b) b) b)

b) Pulsed splitless mode at 15 psi for 2 min c)c)c)c) Pulsed splitless mode at 30 psi for 2 min

Three different tests were performed with the purge flow (5 mL/min @ 1 min, 5 mL/min @ 0 min and 10 mL/min @ 1 min), which concluded that the first flow gives a higher relative abundance. For example, we

can see that in Figure 2 a)Figure 2 a)Figure 2 a)Figure 2 a), in the

case of 2,2`,4,4`,5,5`

hexachlorobiphenyl with a retention time of 21.81 we can realize that the peak has a relative abundance of

approximately 40000, while in b)b)b)b) it

has 20000 of relative abundance and

c) c) c)

c) with a retention time of 24.51, it

has a relative abundance of

approximately 10000, which is much lower than the previous ones.

We analyzed two different flows of carrier gas (1 and 2 mL/min), in

which there was no major difference when comparing the resolution of peaks. Then we selected as 1 mL/min, allowing us to save gas consumption.

To get a better separation of chromatographic peaks, a major test was the thermal ramp of the oven. The temperature ramp that gave better results, in terms of peak separation and run time is: at 70 ºC for 2 min, 25 °C/min to 120 ºC, 8 °C/min to 220 ºC, 25 °C/min up to 250 ºC for 2 min. With this we obtained a resolution of the peaks of

0.37 between alpha HCH and

hexachlorobenzene; and 13.45

xviii Comparing the two columns, it was concluded that with the DB 5 ms column, can identify a greater number of compounds with a quality match greater than 94 %. With DB 35 ms column, was determined that nine compounds of the thirty two present in the PESTICIDE MIX 13 coelutes: epsilon HCH with 2,2',5,5'

Pentachlorobiphenyl; 4,4' DDD with

2,4' DDT; and 2,2',3,4,4',5'

Hexachlorobiphenyl with 4,4' DDT. While, with DB 5 ms column coelutes

eight compounds: oxy Chlordane

with Heptachlor exo epoxide; cis Chlordane with alpha Endosulfan;

4,4' DDD with 2,4' DDT; and

2,2',3,4,4',5' Hexachlorobiphenyl with 4,4' DDT.

Figure 2 Comparison of purge flow a) 5 mL/min for 1 min

xix different tests with two different methods in SIM mode (selected ion monitoring). In a run, we selected the characteristic ions of oxy Chlordane (115, 187 and 149), cis Chlordane (373, 375 and 377) and 4,4' DDT (235 , 237 and 165). In another run, we worked with the

alpha Endosulfan (241, 239 and

195) and 2,2',3,4,4',5'

Hexachlorobiphenyl (360, 362 and

290). Figure 3Figure 3Figure 3Figure 3 shows the difference

between the relative abundances of the compounds mentioned with the methodologies implemented in SIM mode.

Figure 3

Figure 3 Figure 3

Figure 3 Methodologies implemented in SIM mode a)a)a)a) Selection of ions characteristic of oxy

chlordane, cis chlordane and 4,4' DDT b)b)b)b) Selection of ions characteristic of heptachlor exo

epoxide, alpha endosulfan and 2,2',3,4,4',5' hexachlorobiphenyl

In the case of 4,4' DDD and 2,4' DDT that also coelutes and have the same characteristic ions (235, 237 and 165), it avoids the identification

of each of them with the

methodology in SIM mode. However, if their separation is necessary, with a temperature ramp of 70 °C for 2 min, 25 °C/min to 190 ºC, 8 °C/min to 235 ºC, 20 ºC/min to 250 ºC for 5 min, we obtain 50 % separation of these compounds. You could also

give the results report as a

summation of these compounds.

The variation coefficients obtained are less than 12 %, that according to the Horwitz trumpet for pesticide analysis this value should be 10 20

%.[18] _{This indicates that there is}

xx The maximum permissible limits for both water and food with a fat below 7 %, are above the detection limits of the methodology implemented. In the case of methoxychlor, its allowed

limit (40 ppm for drinking water)[23],[24]

is higher than the higher

concentration of the calibration curve implemented.

mass spectrometer, we have

obtained the correlation coefficient higher than 0.99 for a calibration

curve from 0.05 to 1 ppm. Table 1Table 1Table 1Table 1

shows the values of detection limits, quantification limits and maximum limits allowed in drinking water and foods with fat below 7 % for the pesticides analyzed.

Table 1. Table 1. Table 1.

Table 1. Limits of detection, limits of quantification for ECD and MS; and, maximum limits allowed for drinking water and foods with fat below 7%

Pesticide PesticidePesticide Pesticide

Limit of detection, ppm

Limit of quantification, ppm

Maximum limits allowed, ppma

MS ECD MS ECD Drinking water

Foods with fat below 7%b

Aldrin AldrinAldrin

Aldrin 0.068 0.056 0.094 0.094 0.7c _0.09d

trans transtrans

trans ChlordaneChlordaneChlordaneChlordane 0.079 0.031 0.100 0.040 0.2e _0.18f

2, 4' 2, 4' 2, 4'

2, 4' DDDDDDDDDDDD 0.081 0.001 0.098 0.006 1e _0.09g

2, 4' 2, 4' 2, 4'

2, 4' DDEDDEDDEDDE 0.068 0.019 0.086 0.027 1e _0.09g

4, 4' 4, 4' 4, 4'

4, 4' DDEDDEDDEDDE 0.072 0.072 0.087 0.076 1e _0.09g

Dieldrin DieldrinDieldrin

Dieldrin 0.064 0.023 0.087 0.029 0.7c _0.09d

beta betabeta

beta EndosulfanEndosulfanEndosulfanEndosulfanhhhh _{0.083 0.014 0.108 0.016 No data 0.09}d

Endrin EndrinEndrin

Endrin 0.066 0.066 0.085 0.082 0.6e _0.09d

alpha alphaalpha

alpha HCHHCHHCH HCH 0.077 0.046 0.099 0.055 0.2c _0.18f

beta betabeta

beta HCHHCHHCHHCH 0.031 0.001 0.061 0.010 0.2c _0.18f

gamma gammagamma

gamma HCHHCHHCHHCH 0.075 0.060 0.100 0.072 0.2c _0.36f

delta deltadelta

delta HCHHCHHCH HCH 0.143 0.016 0.172 0.056 0.2c _0.18f

epsilon epsilonepsilon

epsilon HCHHCHHCH HCH 0.082 0.042 0.111 0.054 0.2c _0.18f

Heptachlor HeptachlorHeptachlor

Heptachlor 0.056 0.004 0.090 0.031 0.4c _0.18f

Heptachlor HeptachlorHeptachlor

Heptachlor endoendoendoendo epoxideepoxideepoxideepoxide 0.080 0.082 0.105 0.086 0.2c 0.18f Hexachlorobenzene

HexachlorobenzeneHexachlorobenzene

Hexachlorobenzene 0.051 0.035 0.075 0.054 1e _{No data}

Isodrin IsodrinIsodrin

Isodriniiii _{0.077 0.061 0.106 0.070 0.6}e _0.09d

Methoychlor MethoychlorMethoychlor

Methoychlor 0.143 0.068 0.243 0.179 40c _3.6f

Mirex MirexMirex

Mirex 0.077 0.002 0.094 0.073 No data 0.18j

2,4,4' 2,4,4'2,4,4'

2,4,4' TrichlorobiphenylTrichlorobiphenylTrichlorobiphenylTrichlorobiphenyl 0.066 0.001 0.087 0.021 0.5c _0.36k

2,2',5,5' 2,2',5,5'2,2',5,5' 2,2',5,5'

Tetrachlorbiphenyl TetrachlorbiphenylTetrachlorbiphenyl

Tetrachlorbiphenyl 0.068 0.037 0.100 0.050 0.5

c _0.36k

2,2',4,5,5', 2,2',4,5,5',2,2',4,5,5', 2,2',4,5,5',

Pentachlorobiphenyl PentachlorobiphenylPentachlorobiphenyl

Pentachlorobiphenyl 0.068 0.019 0.088 0.032 0.5

c _0.36k

2,2',4,4',5,5' 2,2',4,4',5,5'2,2',4,4',5,5' 2,2',4,4',5,5' Hexachlorobiphenyl HexachlorobiphenylHexachlorobiphenyl

Hexachlorobiphenyl 0.081 0.333 0.096 0.361 0.5

c _0.36k

2,2',3,4,4',5,5' 2,2',3,4,4',5,5'2,2',3,4,4',5,5' 2,2',3,4,4',5,5' Heptachlorobiphenyl HeptachlorobiphenylHeptachlorobiphenyl

Heptachlorobiphenyl 0.089 0.032 0.097 0.038 0.5

c _0.36k

a _{It should be noted that the values presented as allowable limits have led to the concentration read by the}

computer after you pass extraction in the matrices listed.

b _{The values presented are on basis to dairy consumption products such as rice, lettuce, beans and potatoes.} c _{The Environmental Protection Agency (EPA) gives a Maximum Contaminant Level (MCL) for Toxic Substances in}

xxi

Organization (WHO).

f

The values presented are the Maximum Residues Level (MRLs) presented by Health Canada.

g _{The Food and Drug Administration (FDA) presents the action level for DDT, DDE, and DDE are for residues of}

the pesticides individually or in combination. However, in adding amounts of DDT, DDE, and DDE, do not count any of the three found below 0.02 ppm for non fatty food.[19],[20]

h _{Health based guideline value (GV) not proposed because not of health concern at levels found in drinking}

water.[21]

i _{For toxicological purpose, the values of isodrin are the same of endrin.}[22]

j _{The Food and Drug Administration presents an action level for mirex on fish (edible portion).}[23],[24] k _{Tolerances for PCBs residues on infant and junior foods.}[25]

MCL: Maximum Contaminant Level is the maximum level permitted of a contaminant in drinking water.[26]

GV: A guideline value represents the level of a compound to guarantee water without any risk for human health.[27]

MRLs: Maximum Residues Level is the maximum concentration residues of a pesticide, recommended to permit its legality use on the surface or in the intern part of food for human consumption and fodders.[28]

An action level specifies the level below which FDA exercises its discretion not to take enforcement action.[19]

3. CONCLUSIONS 3. CONCLUSIONS 3. CONCLUSIONS 3. CONCLUSIONS

It has developed a method that can identify twenty four organochlorine pesticides by gas chromatography coupled with mass spectrometry. Of tests we determined that the best operating conditions were: Oven: 25 °C/min to 120 ºC, 8 °C/min to 220 ºC for 10 min, 25 °C/min to 250 ºC for 2 min, Post time: 5 min. Injector: Mode Splitless, Temperature: 250 °C, purge flow: 5 mL/min, purge time: 1 min. Column: DB 5 ms, 0.25 mm * 30 m * 0.25 Xm, flow: 1 mL/min. MS Information: Solvent delay: 12 min, Resulting EM Voltage: 1400, Low mass: 60, High mass: 580, MS Quad: 150 °C, MS Source: 230 °C

The flow of carrier gas, injector temperature and time of saturation of the solvent in the injector, with a range of 0.05 to 1 ppm, did not give a significant difference in the relative abundance of the chromatograms compared.

For co eluting pesticides, there were two different methodologies in SIM

mode. However, the 4,4' DDD and 2,4' DDT also coelutes and have the same characteristic ions, could be used another temperature ramp or its result would be expressed as the sum of the two compounds.

The electron capture detector allows a limit of detection and quantification less than the mass spectrometry

detector, due to its greater

sensitivity of what the relative abundances of the chromatographic peaks are higher than those obtained by mass spectrometry; however, it doesn’t give a confirmation of the compounds analyzed.

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CAPÍTULO 2

CAPÍTULO 2

CAPÍTULO 2

CAPÍTULO 2

2. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES

2.1. INTRODUCCIÓN

Cada vez son mayores las evidencias de daños causados por el uso de

pesticidas, no sólo por su toxicidad, sino también, por la elevada cantidad

empleada.[1] _{En Ecuador, no existen mecanismos que permitan tener un control}

adecuado al uso de estos agroquímicos en la agricultura,[2] por lo que, sus

aplicaciones son superiores a las recomendadas por organismos de protección

ambiental.[3]

Además, se usan pesticidas de uso restringido en otros países por su impacto en

el ambiente y en la salud.[2] _{Entre estos se encuentran los pesticidas}

organoclorados que están entre los más tóxicos.[4] _{Incluso si los pesticidas son}

aplicados con buenas prácticas de agricultura, pueden quedar residuos,[5]

produciendo efectos perjudiciales para la salud y el medio ambiente.[6]

Los efectos asociados al uso de pesticidas dependen del tipo de pesticida, la

dosis, la vía y el tiempo de exposición. Los efectos agudos (vómitos, diarrea,

aborto, cefalea, somnolencia, alteraciones del comportamiento, convulsiones,

coma, muerte) están asociados a accidentes donde una única dosis alta es

suficiente para provocar los efectos que se manifiestan tempranamente. Los

crónicos (cánceres, leucemia, necrosis de hígado, malformaciones congénitas,

neuropatías periféricas, a veces solo malestar general, cefaleas persistentes,

dolores vagos) se deben a exposiciones repetidas y los síntomas o signos

pueden aparecer luego de años de contacto con el pesticida.[7]

Por lo tanto, no puede afirmarse que exista una relación única entre la

exposición a pesticidas y el riesgo de desarrollar alguna enfermedad como el

cáncer. No obstante; y, aunque esta asociación no exista, es posible vislumbrar

que juegan un papel importante en la capacidad de resistencia que presentan

ciertos tipos de cánceres al tratamiento.[3]

En el Ecuador, el cáncer es la tercera causa de muerte. El cáncer gástrico es el

más frecuente tanto en hombres como en mujeres, también es el de mayor

mortalidad[8] y puede estar asociado al uso de pesticidas como un cofactor de su

Es así que, el análisis de pesticidas en alimentos como en aguas para consumo

humano, se ha convertido en una de las principales preocupaciones de muchas

empresas agrícolas tanto en Ecuador como en todo el mundo;[10] _haciéndose

necesario caracterizar el destino final y la toxicidad no prevista de estos

plaguicidas para evaluar con certeza el riesgo asociado a su uso.[11]

Para detectar el gran número de pesticidas aplicados en la agricultura,

generalmente, se requiere el uso de técnicas analíticas de separación, tales

como, cromatografía de gases o cromatografía líquida. [12] Ambas técnicas han

sido ampliamente usadas junto con métodos de detección selectivos;

especialmente para cromatografía de gases con detectores de captura de

electrones (ECD), ionización de flama (FID), y, de nitrógeno–fósforo (NPD).[13]

La cromatografía de gases en combinación con el selectivo y sensitivo detector

de captura electrónica, se ha convertido en una técnica rutinaria para análisis de

pesticidas organoclorados.[14] _{La gran sensibilidad de éste detector contrasta con}

su falta de poder de identificación, debido a que, el tiempo de retención y la

determinación de los contaminantes no son suficientes para una identificación

del compuesto analizado.[15]

La cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas es la técnica

analítica más usada y poderosa para la confirmación de residuos,[16] _su

selectividad permite una cuantificación libre de interferencias incluso con

coelución de picos.[17]

Por lo tanto, se puede decir que el camino al resultado inequívoco no es siempre

directo. De los compuestos que se conocen, tan solo el 10 % se pueden

identificar mediante cromatografía de gases,[18] _{por lo que, existe una gran}

probabilidad de que dos o más compuestos compartan el mismo tiempo de

elución.[19]

Al analizarse compuestos desconocidos, en especial si de ello depende una

licencia ambiental, es imprescindible una confirmación de su presencia o

ausencia.[14] _{En caso de duda, hay que usar por lo menos dos técnicas de}

En el Laboratorio de Análisis Instrumental del Instituto de Química Aplicada se

han realizado estudios de pesticidas organoclorados mediante cromatografía de

gases acoplada al detector de captura de electrones. Sin embargo, como ya se lo

ha mencionado antes, es necesaria la implementación de una técnica en la que

se permita una confirmación de los compuestos mencionados mediante el

detector de espectrometría de masas.

2.2. ANTECEDENTES

2.2.1. PESTICIDAS

Los pesticidas son químicos específicamente desarrollados y producidos para el

uso en el control de plagas en la agricultura y la salud pública, además, para

facilitar métodos de la agricultura moderna. Cuando se utiliza la palabra

pesticida sin ninguna modificación, implica un material sintetizado por

humanos.[6]

En la actualidad se conocen más de 35 000 pesticidas producto de unos 600

ingredientes básicos. Los pesticidas más usados hoy (tras el abandono de los

compuestos organoclorados) son las piretrinas, los fluorocarbonados, los

organofosforados y los carbamatos.[10] Sin embargo, en países como Ecuador, se

siguen usando pesticidas organoclorados.

Los pesticidas convencionales están entre los agentes de control químicos más

usados, actúan rápidamente y son altamente confiables. Una sola aplicación

puede controlar diferentes especies de plagas y usualmente forma un potente

residuo que continúa matando insectos por horas e incluso días después de su

aplicación.[20]

Técnicas alternativas como la agricultura ecológica o el manejo integrado son

vistas como inaplicables por los productores, debido a que, se cree que se

obtendría producciones poco competitivas a consecuencia de la escasa

producción que se da en un inicio. Es decir que, al implementar una agricultura

orgánica, ecológica o un manejo integrado, llamada agricultura alternativa,

existe una caída de la productividad en relación a la obtenida de manera

agricultura sintética a orgánica. Además que, dentro de ese proceso se evidencia

cuantitativamente un incremento de los costos de producción.[2]

Así como ha incrementado el uso de pesticidas en la producción agrícola, se

evidencia un aumento de daños causados y por ello se ha puesto una atención

especial en cuanto a regulaciones implementadas por cada país.[21]

Estas regulaciones establecen límites residuales en agua y alimentos para que se

implementen precauciones y así minimizar la contaminación.[5] _{Inicialmente se}

da una mayor atención para aguas[22] y alimentos de consumo humano. La

T TT

Tabla 2.1abla 2.1abla 2.1abla 2.1 muestra los límites máximos permitidos tanto en agua como en

alimentos con una cantidad de grasa menor a 7 %.

Tabla 2.1 Tabla 2.1 Tabla 2.1

Tabla 2.1 Limites máximos permitidos en agua y en alimentos con una cantidad de grasa menor a 7%

Pesticid PesticidPesticid

Pesticidaaaa Agua para consumo Agua para consumo Agua para consumo Agua para consumo _{humanohumano, ppmhumanohumano, ppm, ppm} , ppm

Alimentos con una Alimentos con una Alimentos con una Alimentos con una cantidad de grasa menor cantidad de grasa menor cantidad de grasa menor cantidad de grasa menor

a 7% a 7%a 7% a 7%, ppm, ppm, ppm, ppmaaaa

Aldrin 0.0007b 0.05c

transHChlordane 0.0002d _0.1e

2, 4' HDDD 0.001d _0.1f

2, 4' HDDE 0.001d _0.1f

4, 4' HDDE 0.001d _0.1f

Dieldrin 0.0007b _0.05c

betaHEndosulfang No disponible 0.05c

Endrin 0.0006d _0.05c

alphaHHCH 0.0002b _0.1e

betaHHCH 0.0002b _0.1e

gammaHHCH 0.0002b _0.2e

deltaHHCH 0.0002b _0.1e

epsilonHHCH 0.0002b _0.1e

Heptachlor 0.0004b _0.1e

HeptachlorHendoHepoxide 0.0002b _0.1e

Hexachlorobenzene 0.001d No disponible

Isodrinh _0.0006d _0.05c

Methoychlor 0.04b ₂e

Mirex No disponible 0.1i

2,4,4'HTrichlorobiphenyl 0.0005b _0.2j

2,2',5,5'HTetrachlorbiphenyl 0.0005b _0.2j

2,2',4,5,5',HPentachlorobiphenyl 0.0005b _0.2j

2,2',4,4',5,5'HHexachlorobiphenyl 0.0005b 0.2j

2,2',3,4,4',5,5'H

Heptachlorobiphenyl 0.0005

b _0.2j

b _{Estos valores hacen referencia al nivel máximo (MCL) de un contaminante} presentado por la EPA.[23],[24]

c _{MRLs son valores presentados por el Codex Alimentarius de la FDA/WHO.}[25]

d _{Se presentan los valores guía (GV) recomendados por la Organización Mundial de la}

Salud (WHO).[24],[26]

e _{Se hace referencia a los MRLs recomendados por Health Canada.}[27]

f _{La FDA presenta un nivel de acción para el DDT, DDE y DDD de manera individual o}

para la sumatoria de ellos. Sin embargo en estudios realizados no se han presentado

niveles mayores a 0.02 ppm en alimentos no grasos.[28]

g _{El valor guía para agua de consumo humano no se ha presentado debido a que no}

presenta peligro para la salud a este nivel.[26]

h _{Para propósitos de toxicidad se pueden presentar los valores del endrín como valores}

de isodrín.[29]

i _{La FDA presenta valores de nivel de acción para peces, parte comestible.}[24],[30],[31]

j _{Se presentan valores de tolerancia para residuos de PCBs en comida para niños.}[32]

Nivel Máximo del Contaminante (MCL) es el máximo nivel permitido de un

contaminante en agua potable.[23]

Un valor guía (GV) representa el nivel de un componente para garantizar un agua sin riesgo significativo para la salud del consumidor.[26]

Nivel máximo de residuos (MRLs) es la concentración máxima de residuos de un plaguicida para que se permita legalmente su uso en la superficie o la parte interna de

productos alimenticios para consumo humano y de piensos.[25]

Un nivel de acción especifica el menor nivel por el cual la FDA no toma mayores exigencias.[33]

2.2.1.1. Pesticidas Organoclorados

Comprenden un grupo de compuestos orgánicos de síntesis derivados de

hidrocarburos complejos en los que un hidrógeno es sustituido por cloro. Tienen

diferente estructura química, con uno o varios átomos de cloro, por ello también

se les llama hidroclorados, halogenados o halobencenos.[34]

Al ser compuestos orgánicos, tienden a reducir su reactividad. Esta estabilidad

se manifiesta como una persistencia medioambiental que se incrementa a mayor

cloración del compuesto. De esta forma, el diclorobenceno no es demasiado

persistente, pero sí lo es mucho más el hexaclorobenceno.[34]

Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.2.1111 Estructura química de a) paraHdiclorobenceno y b) hexaclorobenceno (Acd/Labs 2002)

El gran tamaño y masa del átomo de cloro resulta en una gran molécula que

tiene una presión de vapor muy reducida, incrementa el punto de ebullición y

reduce la solubilidad en agua.[34]

La mayoría de los organoclorados son compuestos relativamente estables que

actúan como veneno del sistema nervioso. Estos son miles de veces más

solubles en grasa que en agua. Lo cual significa que tienden a acumularse en

tejidos grasos y concentrarse en organismos al tope de la cadena alimenticia

(bioacumulación).[35] Por ejemplo, el DDT tiene una toxicidad moderadamente

aguda con respecto a los mamíferos (unos 250 mg/kg para el producto grado

técnico). Es soluble en aceite y muy insoluble en agua aproximadamente 1 parte

por mil millones (0,001 ppm).[36]

2.2.2. CROMATOGRAFÍA DE GASES

En cromatografía de gases, se hace pasar el analito en forma gaseosa a través

de la columna, arrastrado por una fase móvil gaseosa, llamada gas portador. En

cromatografía gasHlíquido de reparto, la fase estacionaria es un líquido no volátil

que recubre la pared interior de una columna o un soporte sólido.[37]

La muestra de un líquido volátil o de un gas se inyecta a través de un septo

(diafragma de silicona), en un inyector caliente, en cuyo interior se evapora

rápidamente. El vapor es arrastrado a través de la columna por el gas portador,

que puede ser He, N2 o H2, y los analitos después separados llegan al detector,

cuya respuesta aparece en la pantalla de un ordenador o en un registrador. La

columna debe estar lo suficientemente caliente para que los analitos alcancen

una presión de vapor adecuada y eluyan en un tiempo razonable. El detector se

mantiene a una temperatura más elevada que la columna, de forma que los

Figura 2 Figura 2 Figura 2

Figura 2.2.2.2.2 Esquema de un GC/MS capilar típico.[38] 2.2.2.1. Columna

La columna se encuentra dentro de un horno con programación de

temperatura.[39] Es donde ocurre la separación y es el “corazón” de un

cromatógrafo.[40] _{La velocidad de migración de cada componente (y en}

consecuencia su tiempo de retención en la columna) será función de su

distribución entre la fase móvil y la fase estacionaria.

En la inmensa mayoría de los análisis se utilizan columnas tubulares abiertas,

largas y estrechas, fabricadas de sílice fundida (SiO2) y recubiertas de poliimida

(un plástico capaz de resistir hasta 350 ºC), como soporte y como protección

contra la humedad atmosférica.[37]

La elección de la fase estacionaria líquida se basa en la regla “lo semejante

disuelve a lo semejante”. Las columnas no polares son las más indicadas para

solutos no polares.[37] Por ejemplo, una fase estacionaria polidimetil siloxano es

una fase no polar de propósito general; para hidrocarburos, aromáticos

polinucleares, esteroides y bifenilos policlorados. Cuando a ésta fase, en su

estructura molecular se le incluye 5 % de fenilo, tiene mayor afinidad con

ésteres de metilo de ácidos grasos, alcaloides, fármacos y compuestos

Factores que afectan la eficiencia de una columna:[40]

• Longitud de la columna

• Diámetro de la columna

• Naturaleza de las fases

• Grosor de fase estacionaria

• Temperatura de la columna

• Velocidad del gas portador

• Cantidad de muestra inyectada

Cada soluto presente en la muestra tiene una diferente afinidad hacia la fase

estacionaria, lo que permite su separación: los componentes fuertemente

retenidos por esta fase se moverán lentamente en la fase móvil, mientras que,

los débilmente retenidos lo harán rápidamente. Como consecuencia de esta

diferencia de movilidad, los diversos componentes de la muestra se separan en

bandas que pueden analizarse tanto cualitativa como cuantitativamente

mediante el empleo de los detectores seleccionados (detector de captura de

electrones, detector de ionización de flama, detector de azufreHfósforo, detector

de conductividad térmica, detector de nitrógeno fósforo, detector de

espectrometría de masas).[39] La representación de ésta respuesta en el detector

se lo conoce como cromatograma.[37]

2.2.2.2. Inyección de Muestras

Existen tres técnicas básicas de inyección de muestras (líquidas o gaseosas) en

columnas capilares: split, splitless y on column. Las dos primeras consisten en

inyectar y vaporizar la muestra en una cámara de vaporización.[39]

El sistema split desvía la mayor parte de la muestra fuera del sistema

cromatográfico y envía sólo una pequeña fracción a la columna. El método

splitless dirige toda la muestra a la columna, por lo que resulta más adecuado

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.32.333 Tipos de inyección split y splitless.[40]

La inyección onHcolumn se lleva a cabo en frío, eliminando la etapa de

vaporización que podría producir la descomposición de los compuestos

termolábiles.

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.4 2.4 4 4 Tipo de inyección onHcolumn.[40]

En ocasiones, por ejemplo en el caso de muestras de tejidos, se desean analizar

los componentes volátiles contenidos en muestras sólidas. En tal caso, es

necesario efectuar una extracción previa con un disolvente adecuado e inyectar

el extracto en la columna. La extracción de espacio en cabeza (HS: “headspace”)

es una alternativa más rápida a la extracción en Soxhlet, que además evita la

pérdida de los componentes más volátiles. En este método, la muestra sólida se

coloca en un vial sellado con un septum y se calienta durante un tiempo

determinado a la temperatura fijada. Durante esta operación, la mayor parte de

los compuestos volátiles se transfieren al aire del vial, denominado espacio de

Seguidamente, con una jeringa se toma una alícuota del aire del vial y se

inyecta en el cromatógrafo. La aguja de la jeringa debe calentarse a la misma

temperatura que la muestra para evitar condensaciones sobre la misma.[40]

2.2.2.3. Detectores para cromatografía de gases

Un detector, localizado en la salida de la columna de separación, reacciona ante

la presencia de los componentes individuales conforme abandonan la columna.

El volumen del detector debe ser pequeño para prevenir el remezclado de los

componentes separados en la columna. La salida analógica del detector se

amplifica y después se envía directamente a un registrador de tira continua, o se

convierte a una señal digital.[41]

Entre los detectores más usados para pesticidas organoclorados tenemos el

detector de captura electrónica detector de captura electrónicadetector de captura electrónica

detector de captura electrónica por su alta sensibilidad, en particular a las

moléculas que contienen halógenos, carbonilos conjugados, nitrilos,

nitrocompuestos y compuestos organometálicos, pero es relativamente

insensible a los hidrocarburos, alcoholes y cetonas.[37]

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.2.5 5 5 5 Diagrama esquemático de un detector de captura electrónica.[42]

El gas portador o el complementario tiene que ser nitrógeno o argón con un 5%

de metano. La humedad disminuye la sensibilidad. El gas que entra en el

detector se ioniza por los electrones de gran energía (“rayos beta”) emitidos por

una lámina que contiene 63_{Ni radiactivo. Los electrones así formados son}

atraídos por un ánodo, produciendo una pequeña corriente continua. Cuando

electrones. El detector responde modificando la frecuencia de los impulsos de

voltaje entre el ánodo y el cátodo, para mantener constante la corriente.[37]

2.2.3. ESPECTROMETRÍA DE MASAS

La espectrometría de masas es el mejor detector de cromatografía de gases, y

también el más costoso. El espectrómetro de masas es extremadamente

sensible, y proporciona información cualitativa y cuantitativa. Con detección de

iones seleccionados o detección de una reacción seleccionada, se puede medir

fácilmente un componente en un cromatograma complejo de compuestos poco

separados.[37]

La espectrometría ha sido descrita como la escala más pequeña en el mundo, no

por el tamaño másico del espectrómetro; sino, por el tamaño molecular de lo

que se puede pesar. La espectrometría de masas es el arte de medir átomos y

moléculas para determinar su peso molecular. Dicha información acerca de su

masa o peso, en algunas ocasiones es suficiente, frecuentemente es necesaria; y

siempre es útil en la determinación de la identidad de las especies.[43]

La espectrometría de masas (MS) es una de las técnicas analíticas más

completas que existen. Recientemente, esta técnica se utiliza no sólo en

investigación, sino también en análisis de rutina de los procesos industriales, en

control de calidad, etc.[39]

Todos los espectrómetros de masas consisten en tres regiones distintas:

2.2.3.1. Ionizador

El método de ionización se refiere al mecanismo de ionización, mientras que, la

fuente de ionización es el dispositivo mecánico que permite que la ionización

ocurra.[43]

Los métodos de ionización se dividen en dos categorías. En la primera utilizada

en las técnicas de ionización de fase de vapor, el analista trata con muestras

volátiles o que son volatilizables mediante procedimientos específicos y

cuantitativos de derivatización. La muestra es evaporada fuera de la fuente

unimoleculares (impacto electrónico o ionización por campo), bimoleculares

(ionización química). En la segunda categoría, que incluye las técnicas de

desorción (desorción de campo, desorción con fuente de 252Cf, bombardeo con

iones o átomos rápidos, y desorción láser), los iones se forman a partir de

muestras en fase condensada dispuestas dentro de la cámara de ionización.[41]

a. Ionización por impacto electrónico

Para moléculas de polaridad baja o media de hasta peso molecular 500 la

técnica de ionización más utilizada es la de impacto electrónico (EI).[44] EI es una

de las más importantes fuentes de ionización para análisis de rutina de

moléculas pequeñas, hidrofóbicas, termoestables y todavía es ampliamente

usada.[43]

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.2.6666 Ionización por impacto electrónico.[41]

Filamento: Generalmente hecho de renio. Provee una fuente de 70 eV

Ánodo: Usado en asociación con el filamento para producir electrones

Repulsor: Electrodo cargado positivamente usado para “empujar” iones positivos

fuera de la fuente de ionización.

Pila de lentes: (Región de aceleración iónica) Serie de electrodos cada vez más

negativos, usados para acelerar los iones hasta alcanzar una energía cinética

El método, o mecanismo, del impacto electrónico para la formación de un ion

positivo procede como se indica a continuación:

La muestra es vaporizada térmicamente.

Los electrones expulsados por un filamento calentado son acelerados a

través de un campo eléctrico a 70 V para formar un continuo haz de

electrones.

La molécula a ser analizada pasa por el haz de electrones.

Los electrones, que contienen 70 V de energía cinética (70 electrón voltios

[eV]), transfieren algo de su energía cinética a la molécula. Esta

transferencia resulta en la ionización (impacto electrónico) con el ion,

usualmente, conteniendo internamente no más de 6 eV como exceso de

energía.

M + eH (70 eV) → M+ (∼ 5 eV) + 2eH (∼ 65 eV)

Un exceso de energía interna (6 eV) en la molécula permite algún grado

de fragmentación.

M+ → ion molecular + iones fragmentos + fragmentos neutros

La utilidad de la ionización electrónica decrece significativamente para

compuestos con un peso molecular mayor a 400 Da porque la desorción térmica

de la muestra a menudo conlleva a una descomposición térmica antes que la

vaporización se lleve a cabo. Los principales problemas asociados con la

desorción térmica en el impacto electrónico son: involatilidad de moléculas

largas, descomposición térmica, y una excesiva fragmentación.[43]

b. Ionización química

La ionización electrónica fragmenta el ion molecular, lo cual, algunas veces,

evita su identificación. La ionización química (CI) es una técnica que produce

iones con un pequeño exceso de energía. Esta técnica presenta la ventaja de

proveer un espectro con una menor fragmentación en la cual las especies

moleculares son fácilmente reconocibles. Consecuentemente, la ionización

La ionización química usa reacciones ionHmolécula en fase gaseosa dentro del

sistema de vacío del espectrómetro de masas para producir iones de la molécula

de la muestra. El proceso de ionización química es iniciado con el gas reactivo

como metano, isobutano o amonio, el cual es ionizado mediante impacto

electrónico por otras moléculas del gas reactivo. Una presión alta del gas en la

fuente de ionización da como resultado reacciones ion–molécula entre los iones

del gas reactivo y moléculas neutras del mismo. Algunos de los productos de las

reacciones ion–molécula pueden reaccionar con las moléculas del analito para

producir iones.[43]

Un posible mecanismo de ionización en CI ocurre como sigue:

Reactivo (R) + eH _{→ R}+. _{+ 2e}H

R+ + RH → RH+ + R

RH+ + Analito (A) → AH+ + R

2.2.3.2. Analizador de masas

Una vez que los iones son formados, el analizador de masas es responsable,

principalmente, de proveer información de la masa de los iones. Esto se lleva a

cabo por la separación y medición de los iones, de acuerdo, a la diferencia de su

relación masa/carga (m/z).[46]

Entre los analizadores de masa más usados podemos citar el sector magnético,

doble enfoque, cuadrupolo, trampa de iones, tiempo de vuelo.[38] _{El cuadrupolo,}

que es el más usado, consiste de cuatro cilindros metálicos paralelos, en donde

dos de ellos tienen un potencial (U + Vcos(wt)) y los otros dos –(U + Vcos(wt)),

lo que le da un rango de frecuencia, los iones con cierta relación m/z, pasan a

Figu Figu Figu

Figura ra ra ra 2.2.2.2.7777 Espectrómetro de masas de cuadrupolo.[37]

Los iones moleculares y sus fragmentos son acelerados por la manipulación de

partículas cargadas a través del espectrómetro de masas. Las moléculas sin

carga son bombeadas afuera. El cuadrupolo usa voltajes positivos y negativos

para controlar el curso de los iones. Los iones siguen su trayectoria según su

relación m/z. El impacto electrónico produce solamente partículas cargadas,

entonces, la carga (z) es uno. Por lo tanto, la trayectoria de un ion depende de

su masa. Si las barras positivas y negativas son “arregladas” a una particular

potencial de radiofrecuencia/corriente continua (rf/dc), entonces una particular

m/z puede llegar con éxito al detector. Sin embargo, los voltajes no son

arreglados, pero son escaneados, entonces, para cada incremento de masas se

puede encontrar con éxito una trayectoria a través de las barras del detector.[44]

2.2.3.3. Detector de iones

El detector convierte la energía del ion en señales eléctricas, las cuales son

transmitidas a una computadora.[43] Se registra todos los iones según su relación

m/z y se los cuantifica según su abundancia relativa. Los iones se detectan tras

su colisión contra una superficie detectora. Las colisiones hacen que se emitan

electrones, fotones u otros iones. Por ejemplo, un detector muy usado es el

En el multiplicador discreto de electrones de dínodo, los electrones llegan a un

cátodo donde se emiten electrones secundarios. Estos son atraídos a dinodos,

donde cada uno tiene un voltaje positivo cada vez más alto.

El multiplicador continuo de electrones de dínodo se trata de dispositivos en

forma de trompeta, hechos de vidrio recubierto con plomo. A lo largo del

dispositivo, se aplica un potencial de 1.8 – 2 kV. Los iones que llegan a la

superficie desalojan electrones que brincan a lo largo de la superficie interna con

la expulsión de más electrones en cada campo.[38]

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.2.8888 Detector de multiplicador de iones.[40]

2.2.3.4. Almacenamiento y Procesado de datos

El analizador de masas ordena los iones de acuerdo a su m/z y el detector

almacena la abundancia de cada m/z.[39]

El resultado de la ionización molecular (mediante EI), la separación de los iones,

y la detección de los iones es un espectro de masas.[43] Este es diferente para

cada compuesto químico y constituye una identificación prácticamente

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.2.9999 Formación del espectro de masas.[18]

La identificación de una molécula mediante impacto electrónico es mucho más

fácil que en otros tipos de espectros. En el espectro de masas se muestra la

masa de la molécula y las masas de sus fragmentos.[47]

El espectro de masas es un gráfico de la intensidad como función de la relación

m/z. El pico con la mayor intensidad en el espectro es llamado el pico base.

Generalmente, el espectro es normalizado de la intensidad del pico base,

resultando en intensidades relativas.[19]

Figura Figura Figura

Figura 2.2.2.12.1110 0 0 0 Espectro de masas representativo.[19]

El espectro de masas obtenido bajo condiciones estándar, puede ser considerado