IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES (COV) EN PLÁSTICO PRODUCTOS QUE UTILIZAN CROMATOGRAFÍA DE GASES Y ESPECTROMETRÍA DE MASAS

IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES (COV) EN PLÁSTICO PRODUCTOS QUE UTILIZAN CROMATOGRAFÍA DE GASES Y ESPECTROMETRÍA DE MASAS (GC / MS)

Grupo de Química Ambiental y Computacional, Facultad de Ciencias Farmacéuticas,

Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia

* Autor Correspondiente: e-mail: joliverov@unicartagena.edu.co,

Npajaroc@unicartagena.edu.co, kcaballerog@unicartagena.edu.co

RESUMEN

Los materiales plásticos son ampliamente utilizados en la vida diaria. Contienen una amplia gama de compuestos de baja masa molecular, incluyendo residuos monoméricos y oligoméricos de polimerización, residuos químicos relacionados con disolventes y diversos aditivos. Los productos de plástico de poliestireno expandido (EPS) se emplean actualmente como contenedores de alimentos. Por lo tanto, este estudio buscó identificar los compuestos orgánicos volátiles liberados por EPS de los paquetes de alimentos y utensilios utilizados en Cartagena, Colombia. Las placas basadas en EPS, los envases de alimentos y sopas fueron sometidos a diversas temperaturas y los productos químicos liberados capturados mediante microextracción en fase sólida, seguido por desorción térmica en columna y cromatografía de gases / espectrometría de masas. Los resultados revelaron la presencia de al menos 30 compuestos diferentes en los productos basados ​​en EPS examinados; Los más frecuentemente encontrados fueron benzaldehído, estireno, etilbenceno y tetradecano. La liberación de estas moléculas fue dependiente de la temperatura. Por lo tanto, es aconsejable regular el uso de productos de EPS que pueden estar sometidos a calefacción para proteger la salud humana, disminuyendo la exposición a estos productos químicos.

Palabras clave: aditivos, poliestireno expandido (EPS), microextracción en fase sólida (SPME), estireno.

1. INTRODUCCIÓN

La importancia de los materiales plásticos para muchas aplicaciones de la vida cotidiana ha aumentado constantemente en los últimos años (Buchberger y Stiftinger, 2012). Los productos manufacturados hechos de polímeros son generalmente materiales complejos, compuestos de polímeros o copolímeros, con una variedad de aditivos con diferentes volatilidades (Wampler, 2004). En la actualidad, el poliestireno expandido (EPS), utilizado para fabricar envases de poliestireno, es el plástico más utilizado en varios países; De hecho, más de 30 países han firmado un acuerdo internacional para maximizar la reutilización y el reciclaje de EPS (Kusch y Knupp, 2002, De Paula Pereira et al., 2004). Estos productos se obtienen mediante la polimerización de monómero de estireno con la adición de pentano como agente de expansión (Kusch y Knupp, 2002). El poliestireno es fácil de fabricar, frágil y suaviza a una temperatura de aproximadamente 100 ° C, aunque puede degradarse a temperaturas elevadas en una mezcla de compuestos de baja masa orgánica. Además, este material contiene en su formulación antioxidantes, estabilizadores de UV, lubricantes, agentes antiestáticos, plastificantes y retardantes de llama (Smith y Taylor, 2002; Lattuati Derieux et al., 2013).

Entre un gran número de usos, EPS se emplea en el envasado de alimentos, la protección del producto contra daños durante el transporte y el almacenamiento, así como para la industria de la construcción en el aislamiento de paredes exteriores y cimentaciones (Shah et al. 2008). Bajo ciertas condiciones, el poliestireno es capaz de liberar monómero de estireno residual y otros compuestos orgánicos volátiles (COV) a temperatura ambiente (Garrigós et al., 2004), incluyendo pentano, benceno, tolueno, etilbenceno, isómeros de xileno, n-propilbenceno, , 2,4-trimetilbenceno, o metilestireno, benzaldehído, alcohol bencílico y acetofenona, entre otros (Kusch y Knupp, 2002; Kusch y Knupp, 2004). Estos compuestos, conocidos contaminantes ambientales que afectan la calidad del aire y la salud humana, tienen la capacidad de inducir efectos deletéreos sobre las membranas mucosas de la nariz, los ojos, la garganta y la piel. Cara, cuello y manos, vías respiratorias superiores e inferiores (Yorifuji et al., 2012).

El estireno es uno de los principales compuestos liberados de los productos EPS y ha sido clasificado como un posible carcinógeno humano (Grupo 2B) por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) (UE, 2014). Por lo tanto, existe una preocupación por la posible carcinogenicidad del estireno, que proviene en gran medida de la capacidad de su metabolito, el estireno-7,8-óxido (SO), de unirse covalentemente al ADN y su actividad en una variedad de pruebas de genotoxicidad. Este producto químico también ha sido clasificado por el IARC en el Grupo 2A, como probablemente carcinogénico para los seres humanos (Rueff et al., 2009). El estireno es dañino si se inhala, causando irritación del tejido y deterioro neurológico (Kusch y Knupp, 2002). Este estudio examinó la liberación de COV de productos comercializados de EPS en Cartagena, Colombia, y discute su probable impacto en la salud humana.

2. MATERIAL Y MÉTODOS

Se obtuvieron muestras basadas en EPS de diferentes tipos, incluyendo platos, recipientes para comida y sopa, en tiendas locales de la ciudad de Cartagena. El material plástico se cortó en trozos pequeños (≅ 0,05 g) y se colocó en frascos de vidrio ámbar de 4 ml con cápsulas de color negro, 13 x 425 cápsulas, PTFE / tabique de silicona (Agilent Technologies, EE.UU.). Se utilizó microextracción en fase sólida (SPME) para la extracción de analitos empleando una fibra de polidimetilsiloxano (PDMS) de 100 μm (Supelco, Bellefonte, PA, EUA). Las fibras de SPME se acondicionaron previamente durante 30 minutos a 250ºC y luego se colocaron en los viales que contenían las muestras. Estos viales se calentaron entonces a temperaturas específicas (55 - 85ºC, aumentando 10ºC) durante 30 minutos para liberar productos químicos. Estas temperaturas se eligieron teniendo en cuenta la temperatura del alimento cuando se coloca en el recipiente. Inmediatamente después del proceso de extracción, se retiró la fibra de SPME del vial y se transfirió al inyector del cromatógrafo de gases para una desorción térmica completa, permitiendo la liberación y análisis de COV (Kusch y Knupp, 2004).

El análisis de GC / MS se llevó a cabo utilizando un Cromatógrafo de Gas Agilent 7890A acoplado a un espectrómetro de masas Agilent 5975C equipado con una columna capilar HP-5, de 30 m de longitud, 0,25 μm i.d. y un espesor de película de 0,25 μm. La temperatura de la columna se programó de 50 ° C (2 min) a 120 ° C, a una velocidad de 15 ° C por minuto, y la rampa final alcanzó 300 ° C, a una velocidad de temperatura creciente de 5 ° C por minuto . El grado de helio 5.0 se usó como gas portador a un caudal de 1 ml / minuto. La temperatura de entrada dividida / sin división (modo sin división) era de 280ºC como la de la línea de transferencia de espectrometría de masas (Fu y Kawamura, 2010). La temperatura de la fuente de iones se mantuvo a 230 ° C. El espectrómetro de masas fue operado bajo el modo de ionización de electrones a 70 eV. Los espectros de masas y los cromatogramas de iones totales se obtuvieron mediante barrido automático de un rango de masa (m / z) de 45-400. Se realizaron tres corridas por muestra (n = 3). Los componentes volátiles se identificaron comparando el espectro de masas con los disponibles en la biblioteca de espectros Nist08. La composición química se indica como el porcentaje de área relativa, después de obtener la suma de todas las áreas de pico en el cromatograma.

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