Las Aplicaciones Actuales Y Potenciales De La Espectrometría De Masa Ambiente Para Detectar Fraudes Alimentarios.docx

Las aplicaciones actuales y potenciales de la espectrometría de masa ambiente para detectar fraudes alimentarios El autor enlaza el panel de superposición abiertaConnor Black Olivier P. Chevallier Christopher T. Elliott Mostrar más https://doi.org/10.1016/j.trac.2016.06.005Obtenga derechos y contenido De una licencia de licencia acceso abierto

Reflejos • El fraude alimentario es un concepto de motivación económica en la industria alimentaria. • Todos los productos alimenticios son susceptibles al fraude alimentario. • La espectrometría de masas ambiente (AMS) consiste en más de treinta técnicas diferentes. • El aceite de oliva, las especias, los productos lácteos y el café se analizaron con éxito utilizando AMS. • La detección de adulteración de carne se ha identificado con éxito usando LESA-MS. • No todas las técnicas AMS han demostrado ser adecuadas para detectar la adulteración de los alimentos. • La cuantificación sigue siendo un gran problema para AMS, especialmente muestras sólidas.

Abstracto La adulteración de los alimentos ha recibido una gran cantidad de atención de los medios en los últimos años, con eventos como el escándalo europeo de la carne de caballo en 2013, que han sacudido la sociedad. Casi todos los casos están

motivados por la búsqueda de ganancias y a menudo son ayudados por cadenas de suministro largas y complejas. En los últimos años, el rápido crecimiento de la espectrometría de masas ambiente (AMS) ha sido notable, con más de treinta técnicas diferentes de ionización ambiental disponibles. Debido a las crecientes preocupaciones de la industria alimentaria y los reguladores en todo el mundo, AMS se está utilizando ahora para investigar si puede o no generar resultados que son más rápidos y comparables a los de las técnicas convencionales. Este artículo revisa algunos aspectos de la adulteración de los alimentos y su impacto en la economía y la salud pública,  

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Palabras clave Fraude alimentario Ionización ambiental Espectrometría de masas Autenticidad de la comida Adulteración de carne

1 . Introducción Con una población humana mundial en crecimiento y mayores expectativas de vida, la mayor demanda de alimentos ha llevado al crecimiento correspondiente de la industria alimentaria. En 2013, el sector agroalimentario contribuyó con £ 103 mil millones a la economía del Reino Unido (Reino Unido), que representó el 7,6% del Valor Añadido Bruto (VAB) nacional. [1] Más recientemente, el Instituto de Distribución de Abarrotes (IGD) estimó que la industria minorista de alimentos del Reino Unido tiene una facturación de £ 177.5 mil millones en el año de mayo de 2015, con proyecciones de más de £ 200 mil millones de ventas en 2020. [2] Horizon pronostica que el mercado de servicios de alimentos del Reino Unido vale £ 46.6 mil millones en 2014 y que esto aumentará a £ 56.3 mil millones en 2019. [3]A escala mundial, el IGD espera que el valor del mercado mundial de abarrotes aumente en un tercio entre 2015-2020 alcanzando los $ 11,8 billones en 2020, con la mayor contribución en crecimiento impulsada por países de ingresos medianos bajos como India, Indonesia y Nigeria. . [4] La Tabla 1 identifica cómo se estableció este valor, mostrando los pronósticos del tamaño del mercado de abarrotes para los principales mercados internacionales entre 2015-2020 en dólares estadounidenses (miles de millones).

Tabla 1 . Predicciones del tamaño del mercado de comestibles IGD entre 2015-2020 para los mercados internacionales (dólares estadounidenses-billones). [8] Dólares estadounidenses (billones)

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Reino Unido

310

320

328

336

344

352

Estados Unidos de América (EE. UU.)

1,078

1,122

1,169

1,216

1,260

1,305

China

1.120

1,174

1,237

1.314

1,400

1,491

India

503

566

635

713

802

901

Japón

457

464

469

474

479

485

UE

1,787

1,829

1,872

1,918

1,970

2,024

Norteamérica

1,186

1,234

1,286

1,337

1,385

1,434

Asia

3,034

3,240

3,466

3.724

4,012

4,325

Mundo total

8.757

9,302

9,861

10,464

11,114

11,814

La maximización de las ganancias es el objetivo principal para las empresas. Sin embargo, dentro de la industria alimentaria, donde la mayoría de las empresas son rentables y esta ganancia se obtiene trabajando dentro de los marcos legales, hay algunos casos en que las ganancias se obtienen ilegalmente mediante la venta de alimentos fraudulentos. El fraude alimentario es un concepto de motivación económica que ha ocurrido dentro de los sectores de producción de alimentos y venta al por menor desde que comenzó el comercio. [5] Se define como la sustitución deliberada e intencional, la adición, la alteración o la tergiversación de los alimentos, los ingredientes de los alimentos y los envases de alimentos para obtener un beneficio económico. [6]La Grocery Manufacturers Association (GMA) de América estima que el fraude alimentario cuesta a la industria alimentaria global entre $ 10 mil millones y $ 15 mil millones por año y que afecta hasta el 10% de todos los alimentos que se comen en el mundo desarrollado y el 20% en mundo en desarrollo. [7] Para combatir este problema cada vez mayor, se han introducido muchas normas y reglamentos internacionales sobre alimentos. La directiva 2000/13 sobre etiquetado de alimentos de la Unión Europea (UE) exige que no se induzca a error a los consumidores con respecto a las características de los alimentos, en particular la naturaleza, identidad, fabricación, origen y calidad. [5] La adulteración motivada económicamente (EMA) de los alimentos a menudo no se detecta hasta que es demasiado tarde para rectificar el problema y, por lo tanto, puede representar un riesgo considerable para la salud. [9] Tal es la ansiedad en el momento en que la Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró que la

contaminación de alimentos, ya sea deliberada o accidental, es una de las principales amenazas para la salud pública de la 21 st siglo. [10]El impacto que la adulteración de los alimentos puede tener en la salud del público depende mucho de qué adulterantes se use y del grado de contaminación. La salud pública se puede poner en riesgo inmediato con la inclusión de contaminantes tóxicos o letales, que se conoce como fraude alimentario directo. Ejemplos de esto incluyen la melamina y la sustitución del aceite de oliva por aceite de cacahuete pobre refinado. Los efectos nocivos del fraude alimentario pueden requerir una exposición prolongada al adulterante, como la adición de los colorantes ilegales de Sudán a las especias; [11]este fenómeno ha sido descrito como fraude alimentario indirecto. [6] Se cree que la adulteración y venta fraudulenta de alimentos está creciendo a un ritmo cada vez más rápido, con todos los alimentos susceptibles. Las etiquetas certificadas como productos "Orgánicos" y "Comercio Justo" también pueden verse afectadas por estafadores alimentarios. Europol indicó en la edición de mayo de 2015 de The Grocer que, junto con los productos orgánicos falsificados, que ya son un problema creciente en la industria alimentaria, Las falsificaciones de Comercio Justo podrían ser el próximo escándalo de fraude. [12] Además, Europol también indicó que los países mediterráneos como Egipto y Turquía eran responsables de una gran parte de los productos falsificados dentro de la industria de alimentos y bebidas que ingresaban a la UE. El fraude alimentario ha llevado a muchas personas a tener poca fe en la autenticidad de los alimentos que están comprando. Los consumidores, las autoridades y la industria alimentaria de buena reputación exigen ahora mayores controles sobre la calidad de los alimentos, la autenticidad y la trazabilidad de los alimentos y la seguridad alimentaria. Las revisiones llevadas a cabo por Ellis et al., Reid et al . , Reinholds et al . y Castro-Puyana et al .Significa la considerable cantidad de trabajo que se ha dedicado a detectar la adulteración, autenticidad, trazabilidad, seguridad y calidad de los alimentos. Los métodos de detección que se han utilizado incluyen; técnicas espectroscópicas tales como ultravioleta-visible (UV), infrarrojo medio (MIR), infrarrojo cercano (NIR), infrarrojo de transformada de Fourier (FT-IR), Raman, fluorescente; resonancia magnética nuclear (RMN); espectrometría de masas con relación de isótopos (IRMS); espectrometría de masas por plasma acoplado inductivamente (ICP-MS); espectrometría de masa de reacción de transferencia de protones (PTR-MS); cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y cromatografía de gases (GC); técnicas de espectrometría de

masas acopladas con cromatografía tal como cromatografía líquidaespectrometría de masas (LC-MS) y cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS); nariz electrónica; Tecnologías basadas en ADN, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR); tecnologías inmunológicas tales como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) y técnicas térmicas tales como la calorimetría de barrido diferencial (DSC).[13-16] Sin embargo, la mayoría de estas técnicas requieren una preparación de muestras larga y compleja y tiempos de ensayo. La espectrometría de masas ambiente (AMS) es un campo relativamente nuevo de química analítica que tiene el potencial de superar estos problemas, a la vez que ofrece resultados que son comparables con otras técnicas convencionales.

2 . Espectrometría de masas ambiente (AMS) La cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS) se ha utilizado durante mucho tiempo para investigar el perfil metabólico de tejidos animales, humanos y vegetales. [17,18] Las técnicas de ionización como ionización por electrospray (ESI) e ionización química a presión atmosférica (APCI) han funcionado muy bien en la separación de analitos de una matriz de fase de solución a presión atmosférica y transferencia de iones libres en un entorno de vacío listo para espectrometría de masas (MS) análisis. [19] Sin embargo, un problema con todas las fuentes de ionización a presión atmosférica es el largo, a menudo complejo y costoso tiempo de preparación de la muestra. 2.1 . La creación de AMS AMS se identificó por primera vez en 1998 cuando Fenn, en su patente, anticipó la espectrometría de masas de pulverización de papel (PS-MS) al describir un método de ionización directa que utiliza materiales basados en celulosa. [20] Sin embargo, el primer trabajo publicado por Wang et al . el uso de PS-MS no se produjo hasta 2010 y, como resultado, la desorción de ionización por electrospray (DESI) es ampliamente considerada como la primera técnica de ionización ambiental que creará Takats et al . [21, 22] Su nueva técnica de ionización permitió que las muestras se analizaran directa y rápidamente al aire libre, sin necesidad de preparación de muestra. [23] Takats et al .Inicialmente afirmó que DESI era capaz de analizar proteínas y complejos proteicos, carbohidratos, oligonucleótidos, polímeros industriales y pequeñas moléculas orgánicas. [24] El grupo de investigación observó que los espectros de proteína DESI eran idénticos a los de los espectros ESI, estableciendo que los resultados obtenidos de la fuente

DESI eran comparables con los de las técnicas convencionales tales como LCMS. En 2005, se publicaron otras dos técnicas de espectrometría de masas ambientales; Cody et al . introdujo el análisis directo en tiempo real (DART) y McEwen et al . creó la sonda de análisis sólido de presión atmosférica (ASAP). [25, 26] Tabla 2 identifica las aplicaciones actuales de las tres técnicas de ionización ambiental, que abarcan diversas industrias, incluidas las farmacéuticas, las forenses y las químicas. Tabla 2 . Aplicaciones de ionización por electrospray de desorción (DESI), análisis directo en tiempo real (DART) y sonda de análisis atmosférico (ASAP) Técnica de ionización Ambientqa

Aplicaciones

Referencias

Desorción ionización por electrospray (DESI)

Medicina forense, seguridad pública, explosivos, compuestos tóxicos industriales, agentes de guerra química, productos farmacéuticos, polímeros industriales, pequeñas moléculas orgánicas, proteínas, oligonucleótidos, carbohidratos y análisis de alimentos.

[22,24,27]

Directo en el análisis en tiempo real (DART)

Agentes de guerra química, productos farmacéuticos, metabolitos, péptidos, oligosacáridos, compuestos orgánicos sintéticos, compuestos organometálicos, drogas de abuso, explosivos para análisis forense y seguridad, productos químicos industriales tóxicos, análisis de alimentos y análisis medicinales

[25]

Sonda de análisis Productos farmacéuticos, fármacos, nucleósidos, polímeros, compuestos sólido a presión modelo relacionados con el carbón, esteroides y análisis de alimentos atmosférica (ASAP)

[26,28,29]

2.2 . Los mecanismos y evolución de AMS Se ha llevado a cabo un mayor desarrollo de las técnicas de ionización ambiental hasta el punto en el que existen más de treinta técnicas diferentes disponibles. [30]Las técnicas de ionización ambiental se pueden clasificar en tres grupos en función de sus diferentes mecanismos de ionización; (1) Técnica de ionización por pulverización o por chorro tal como DESI, donde las gotas cargadas se producen a partir de una aguja de electrospray a un alto voltaje; (2) Técnica de ionización ambiental de descarga eléctrica, como DART donde se producen iones, electrones y átomos metaestables utilizando helio / nitrógeno y una descarga en corona; (3) Una técnica de desorción / ionización asistida por gas, calor o láser a temperatura ambiente, tal como ASAP, donde una muestra sólida o líquida se ioniza a presión atmosférica entre (300 ° C-500 ° C). [31] La Tabla 3 describe qué técnicas de ionización ambiental son características de los tres mecanismos descritos anteriormente. Bajo el mecanismo de pulverización o ionización por chorro es una técnica conocida como desorción por electrospray /

ionización inducida metaestable (DEMI). Esta técnica, de acuerdo con Nyadong et al . integra los beneficios y elude las limitaciones de la ionización química inducida metaestable (MICI) DESI y (DART). [32] Como resultado, puede operarse en tres modos de ionización diferentes; (i) una pulverización o ionización por chorro: DESI; (ii) una ionización química inducida metaestable (MICI): DART; (iii) un modo múltiple: DEMI. [32] Por lo tanto, aunque la Tabla 3tiene DEMI situado bajo el mecanismo de ionización de pulverización o ionización por chorro, teóricamente también puede residir bajo ionización ambiental por descarga eléctrica. Además, la ablación láser infrarroja metastable inducida por ionización química (IR-LAMICI) también es característico de dos de los mecanismos de ionización, como lo describen Galhena et al . cuando afirmaron que IR-LAMICI integra tanto la ablación por láser IR como el análisis directo en tiempo real (DART) de ionización química inducida por metaestables. [33]En primer lugar, los pulsos de láser IR inciden en el material de superficie que ablacta la superficie de muestra y luego una porción de material ablacionado reacciona con la pluma reactiva metaestable facilitando la ionización química en fase gaseosa de moléculas de analito que generan especies protonadas o desprotonadas en modos de iones positivos y negativos, respectivamente. [33] Tabla 3 . La agrupación de las técnicas de ionización ambiental basadas en sus mecanismos de ionización Pulverización o ionización por chorro

Ionización ambiental por descarga eléctrica

Desorción / ionización asistida por gas, calor o láser ambiental

Desorción ionización por electrospray (DESI)

Ionización por desorción por descarga luminiscente a presión atmosférica (APGDDI)

Sonda de análisis de sólidos atmosféricos (ASAP)

Desionización por ionización de la presión atmosférica (DAPPI)

Desorción por ionización química a presión atmosférica (DAPCI)

Ionización por desorción láser asistida por electropulverización (ELDI)

Electrospray de desorción / ionización inducida metaestable (DEMI) a

Análisis directo en tiempo real (DART)

Ionización por electronebulización extractiva (EESI)

Ionización por pulverización sónica por desorción (DESSI) / ionización por pulverización sónica ambiental sencilla (EASI)

Ionización por descarga con barrera dieléctrica (DBDI)

Ionización por desorción láser asistida por alto voltaje (HALDI)

Ionización por electronebulización por desorción asistida por electrodos (EADSI)

Desorción ionización del haz de corona (DCBI)

Inflación láser infrarroja Ionización química inducida metaestable (IR-LAMICI) a

Ionización por pulverización electrostática

Ionización por descarga

Ionización por electronebulización

Pulverización o ionización por chorro (ESTASI)

Ionización ambiental por descarga eléctrica

Desorción / ionización asistida por gas, calor o láser ambiental

luminiscente a presión atmosférica de helio (HAPGDI)

por ablación con láser (LAESI)

Idespersión por electronebulización por desorción de chorro (JeDI)

Muestra de líquido: descarga luminiscente a presión atmosférica (LS-APGD)

Posionización por pulverización por desorción láser (LDSPI)

Análisis de superficie de extracción líquida (LESA)

Plasma de baja temperatura (LTP)

Ionización por pulverización láser (LSI)

Papel en aerosol (PS)

Ionización por desorción de plasma inducida por microondas (MIPDI)

Desorción por electrospray por desorción láser asistida por matriz (MALDESI)

Ionización por electrospray de desorción de Ionización por desorción modo de transmisión (TM-DESI) asistida por plasma (PADI)

Espectrometría de masas por ionización evaporativa rápida (REIMS)

un Indica que los mecanismos de ionización tanto DEMI como IR-LAMICI tienen características similares a las de un mecanismo de ionización ambiental de descarga eléctrica y, por lo tanto, pueden agruparse en dos clases diferentes de mecanismos de ionización.

3 . El análisis de la adulteración de alimentos usando AMS La mayoría, si no todos, los productos alimenticios que aparecen en los estantes de los supermercados son susceptibles o ya han sido expuestos a algún tipo de fraude alimentario. Con mayores controles y pruebas exigidas por las autoridades y la industria alimentaria, las técnicas analíticas ya desempeñan un papel clave en la detección de la adulteración de los alimentos. Tabla 4resume los problemas que se han abordado en una serie de diferentes productos alimenticios usando técnicas convencionales. Además, la tabla también describe cuáles de estos problemas han sido evaluados o no mediante AMS. Sin embargo, lo que esta tabla no aborda es la capacidad o incluso la incapacidad de las técnicas de AMS para detectar la adulteración de manera adecuada. AMS continúa evolucionando y algunas de las técnicas se han destacado y se ha demostrado que producen resultados precisos y reproducibles, mientras que otras se han quedado cortas. Esta revisión intenta identificar el trabajo más reciente realizado utilizando AMS, proporcionando varios escenarios donde la (s) técnica (s) han funcionado muy bien, la (s) técnica (s) que han mostrado indicaciones de su potencial y otras donde la (s) técnica (s) no produjo datos de mucha promesa.

Tabla 4 . Los problemas dentro del análisis de alimentos que se han abordado mediante espectrometría de masas ambiente y técnicas convencionales desde 2009

Productos alimenticios y bebidas

Técnicas de Problema (s) abordado Problema (s) espectrometría / analizado utilizando abordado / analizado Técnicas de masas Referencias espectrometría de utilizando técnicas convencionales ambientales masa ambiente (AMS) convencionales (AMS)

Carne

Especiación / autenticación de carne; control de alimentación de pollo; Perfiles de triacilglicerol (TAG), diacilglicerol (DAG) y ácido graso libre (AGL) de jamón curado en seco

Autenticación / adulteración de carne;micotoxinas en alimento para pollos

Análisis de relación estable, PCR, [34-46] ELISA, NIRS, Raman, LC-MS

Pescado

Suplementos dietéticos; perfil geográfico del pepino de DART-MS, mar seco; perfil DAPCI-MS, lipidómico del EASI-MS caviar; análisis de sardinas, truchas y sardinas

Diferenciación congelada / fresca;autenticación / etiquetado erróneo de peces;micotoxinas en la alimentación de los peces

Raman, PCRELISA, FT(N) IR, LCMS, RMN, GC-MS

[47-56]

Leche

Identificación de melamina, diciandiamida y ácido cianúrico en leche en polvo, leche líquida, leche condensada y leche de soja;origen de las especies animales

DAPCI-MS, DESI-MS, DART-MS, LTP-MS

Autenticidad de la leche; origen de las especies animales;adulteración de leche de soja y leche de yak

TD-NMR, MIR, PCR, NIRS, ELISA

[57-67]

Productos lácteos

Niveles de colesterol en la DAPPI-MS, mantequilla;adulteración DESI-MS, del queso con aceites DART-MS vegetales; análisis de margarina

Adulteración del queso;adulteración de mantequilla

LC-MS, NMR

[59,68-71]

Hierbas, especias y salsas

Adición de tintes y aditivos ilegales;discriminación geográfica del anís estrellado;autenticación de canela.

DAPCI-MS, DESI-MS, ASAP-MS, DART-MS, PS-MS

Análisis de contaminantes y adulteración en hierbas y especias;Pesticidas en hierbas

RMN, ICP-MS, UV / Vis, [15,29,35,72NIRS, Raman, 80] FT-IR, LC-MS, GC-MS

Adulteración del aceite de oliva;perfil Aceites, geográfico del aceite de nueces y oliva; análisis condimentos cuantitativo de 5hidroximetilfurfural en

DART-MS, EASI-MS, LDSPI-MS, PS-MS

Adulteración de aceites de oliva y GC-MS, nariz argón; análisis de electrónica, vinagre RMN, NIRS balsámico;autenticidad de avellanas

DART-MS, LESA-MS, DESI-MS, PSMS, EASI-MS

[81-88]

Productos alimenticios y bebidas

Técnicas de Problema (s) abordado Problema (s) espectrometría / analizado utilizando abordado / analizado Técnicas de masas Referencias espectrometría de utilizando técnicas convencionales ambientales masa ambiente (AMS) convencionales (AMS) miel; toma de huellas dactilares de yogur

Cereales

Micotoxinas y pesticidas DART-MS en cereales

Micotoxinas en el trigo;herbicidas en el maíz; pesticidas en maíz, avena, arroz y trigo

Frutas y vegetales

Pesticidas en frutas y verduras;diferenciación de pimientos y tomates cultivados de manera orgánica y convencional

LTP-MS, PSMS, LC / DBDI-MS, DART-MS

Identificación de animales en comida vegetariana;perfil metabólico de la fruta;pesticidas en la fruta

Bebidas

Reconocimiento de marcas de cerveza;fungicidas en el vino; análisis de cola; métodos de origen y poscosecha de los granos de café; análisis de bebidas deportivas

Adulteración del brandy, adulteración DART-MS, del vino;autenticidad LTP-MS, PSdel MS, EASI-MS, whisky;adulteración DESI-MS del café molido;pesticidas en el té

LC-MS / MS, GC-MS, ELISA

[89-92]

PCR, NMR, LC-MS

[93-99]

Espectroscopía de fluorescencia, relación de isótopos [35,100-110] estables, IRMS, nariz electrónica, GC / MS, NIRS, MIRS, LC-MS

3.1 . Desorción electropulverización ionización-espectrometría de masas (DESIMS) DESI-MS se ha aplicado principalmente al control de calidad más el análisis farmacéutico y forense debido a su capacidad para seleccionar muestras de forma directa y rápida y analizar las muestras en diferentes formas (tabletas, geles, etc.). [27,111] En comparación con la LC-MS convencional, la literatura indica que se han realizado muy pocas investigaciones con respecto a la detección de adulteración de alimentos usando DESI-MS. Se han abordado varias cuestiones en relación con el análisis de alimentos, incluido el análisis de lípidos en productos de mantequilla, la identificación de triglicéridos (TG) en aceites comestibles y margarina y la diferenciación de los métodos poscosecha de los granos de café. [68,69,105]Sin embargo, el trabajo que se ha llevado a cabo utilizando DESIMS ha indicado que no es particularmente eficaz en la detección de adulteración de alimentos en comparación con otras técnicas de espectrometría de masas ambientales, y se menciona la falta de separación cromatográfica como el problema principal.

Yang et al . Intentaron detectar la adulteración de la leche utilizando la espectrometría de masas de ionización química por desorción a presión atmosférica (DAPCI-MS), pero también investigaron cómo se podría usar DESIMS y cómo se compararon los resultados. [57] Mientras que el mecanismo de ionización de DESI es característico de ESI, el mecanismo de ionización de DAPCI es más similar al de APCI. La literatura sugiere que DAPCI-MS es potencialmente más adecuado para detectar la adulteración de alimentos en comparación con DESI-MS, como Chen et al . mostró cuando se investiga la adulteración de la salsa de tomate con tintes de Sudán. [72] Al comienzo de su estudio, Yang et al .reunieron un espectro de DAPCI-MS de melamina auténtica (10 ng) y encontraron el ion de masa a m / z 127 y los fragmentos de iones a m / z 110, 85 y 60. Luego analizaron muestras de leche en polvo contaminadas con melamina y encontraron tanto al progenitor e hija iones de este compuesto. Sin embargo, cuando utilizaron DESI-MS en una muestra de leche de 10 μL que contenía 10 ppm de melamina, los iones de melamina no se recogieron y en su lugar se detectaron iones de m / z 109, 84 y 81. Se concluyó que DESI-MS no podía usarse para detectar la contaminación de melamina en una concentración significativa. Es importante señalar que Yang et al .encontraron que al secar las muestras de leche líquida a 120 ° C, podían detectar señales débiles de melamina con los iones descendientes correctos usando DESI-MS. Aunque, después de haber realizado esta investigación, aún afirmaron que la leche en polvo no debe analizarse directamente con una fuente DESI al aire libre porque las partículas finas comenzaron a contaminar la región fuente cuando la presión del gas era superior a 0,2 MPa. Un resumen del trabajo utilizando DESI-MS, con referencia particular al análisis de alimentos que van desde la adición de colorantes de Sudán en tomates y especias, hasta la adición de edulcorantes y análisis forense de alimentos, incluido el trabajo realizado por Yang et al . fue llevado a cabo por Nielen et al. [27] Sus hallazgos sugieren que debido a la falta de preparación de la muestra y por lo tanto a la falta de separación cromatográfica, DESI-MS es vulnerable a resultados falsos positivos y falsos negativos en comparación con LC-MS convencional y, por lo tanto, no es lo suficientemente confiable como para ser utilizado en la detección de fraude alimentario. [27] 3.2 . Análisis directo en espectrometría de masas en tiempo real (DART-MS) Comparado con DESI-MS, hay mucha más literatura que sugiere que DART-MS es capaz de analizar muestras de alimentos. Sin embargo, la mayoría del trabajo

publicado no se centra en investigar la adulteración de los alimentos, sino más bien en qué tan bien se adapta DART-MS a diferentes situaciones. Un ejemplo de este tipo de estudio fue llevado a cabo por Rahman et al . que intentó utilizar DART-MS para localizar los componentes bioactivos de la curcumina presente en los rizomas de cúrcuma. [112] Los investigadores pudieron aplicar DART-MS para localizar la curcumina presente en el tono de los rizomas de cúrcuma. Ahora se pueden extraer y agregar al curry y a otros platos para conservar los efectos beneficiosos sin que el alimento sea desagradable debido al color o al olor. Considerando que Nielen et al. declaró que DESI-MS es inadecuado para detectar fraudes alimentarios, algunos estudios sugieren que DART-MS es mucho más eficiente en tales aplicaciones. La mayor parte del trabajo que se ha llevado a cabo utilizando DART-MS para detectar la adulteración de alimentos parece haber sido liderado por el grupo de investigación de Jana Hajslova, Tomas Cajka y Lukas Vaclavik que han intentado detectar la adulteración en muchos alimentos y bebidas diferentes. con diversos grados de éxito. [100,113] 3.2.1 . Alimento para pollos Cajka et al . investigó si DART-MS, junto con el análisis de datos multivariados, podría utilizarse para evaluar el control del fraude en la alimentación de los pollos. La alimentación de pollo normalmente consiste en harina de trigo, maíz y soja junto con otros componentes menores como la cebada y la avena. [34] Su objetivo era investigar si DART-MS podía diferenciar entre pollos que habían sido alimentados con y sin harina de huesos de pollo usando metabolómica. Los extractos polares y no polares de músculo de pollo se analizaron tanto en DART (+) como en DART (-). Después del análisis de los datos, Cajka et al .decidieron analizar solo extractos polares en DART (+) y extractos no polares en DART (-), ya que proporcionaban las huellas digitales más complejas que se utilizaron posteriormente en el análisis de una gran serie de muestras de pollo. [34] Se detectaron tres iones dominantes en los extractos polares; creatina, carnosina y anserina, mientras que los ácidos grasos (FA) se detectaron en los extractos no polares. Utilizando tanto el análisis del componente principal (PCA), una técnica no supervisada, y el análisis ortogonal de mínimos cuadrados discriminantes parciales (OPLS-DA), una técnica supervisada, Cajka et al . donde pudieron demostrar claramente que al usar DART-MS, podían diferenciar entre pollos que habían sido alimentados con pienso para gallinas y harina de huesos de pollo y

pollos que habían sido alimentados con solo alimento para pollos, con huellas digitales polares y no polares capaces de mostrar esta. 3.2.2 . Productos lácteos Los productos lácteos son extremadamente susceptibles al fraude alimentario, [114]con el escándalo de la leche china en 2008 siendo el caso más importante hasta la fecha con la adición de melamina. La razón de esta adición fue el hecho de que los precios de la leche están dictados por su contenido de nitrógeno. La melamina contiene un 67% de nitrógeno en masa y, por lo tanto, cuando se agrega a la leche, mejora el contenido de nitrógeno de la leche y, por lo tanto, el precio. DART-MS, junto con otras técnicas de AMS como DAPCI-MS y espectrometría de masas de plasma a baja temperatura (LTP-MS), [57,62] es una técnica que se ha utilizado para detectar la presencia de melamina en la leche en polvo. Sin embargo, los primeros estudios identificaron un problema debido a interferencias espectrales / isobáricas. Dane et al .investigó los mecanismos de ionización de la melamina utilizando tanto helio como argón como gas DART. [60] Cuando se usó helio, el grupo de investigación identificó la formación de 5-hidroximetilfurfural protonado (5-HMF). El 5-HMF protonado (m / z 127.0395) es un compuesto que tiene la misma masa nominal que la melamina (m / z 127.0732) que según el grupo de investigación da como resultado claras interferencias espectrales. Además, Dane et al .observó que la abundancia relativa de 5-HMF aumentaba con la exposición prolongada a la fuente de calor DART. Como resultado, el equipo intentó repetir los experimentos usando argón como el gas DART, en combinación con gases reactivos de acetilacetona y piridina. El razonamiento para esta combinación de gases fue; (1) 5-HMF y, lo que es más importante, la melamina no se ionizaron directamente con gas DART de argón y (2) la combinación de gases ionizó selectivamente la melamina mientras se reducían las interferencias espectrales de 5-HMF. El mecanismo de ionización comenzó con una ionización de acetilacetona que produjo radicales de cationes que cuando se protonan forman acetilacetona protonada. El protón se transfirió a piridina que luego se transfirió finalmente a melamina. Una conclusión importante de Dane et al .fue que aunque se podía detectar cualitativamente melamina en muestras de leche en polvo, se requería cuantitativamente mucho más trabajo. [60] Se han producido publicaciones adicionales que usan DART-MS para detectar melamina en leche en polvo, un ejemplo del trabajo realizado por Vaclavik et al . quién podría detectar la presencia de melamina y ácido cianúrico a niveles tan

bajos como 170 μg / kg y 450 μg / kg, respectivamente. [61] Además, los límites de cuantificación (LOQ) fueron 450 μg / kg para la melamina y 1200 μg / kg para el ácido cianúrico. Curiosamente, el grupo de investigación utilizó el etiquetado isotópico ( 13C 3 -MEL y 13 C 3 -CYA) para obtener una cuantificación precisa. Sin embargo, una observación importante fue que los análogos de melamina deuterados como MEL- d 6se encontró que no eran adecuados para el análisis cuantitativo. [61] Vaclavik et al . comparó el LOQ para la espectrometría de masas de tiempo de vuelo DART (DART-TOFMS), LC-MS / MS y ELISA al analizar la melamina en muestras de leche deshidratada, leche condensada y queso seco. El equipo afirmó que había una buena concordancia entre DART-TOFMS y LC-MS / MS para las muestras de leche en polvo, pero había grandes diferencias para las muestras de leche condensada y queso seco. El trabajo realizado por el grupo de investigación demostró que AMS tiene muchos beneficios, como la falta de preparación de muestras, tiempos de ejecución rápidos de los ensayos y resultados cualitativos bastante comparativos a los de las técnicas convencionales. Sin embargo, las técnicas cuantitativamente convencionales, tales como LC-MS, son mucho más adecuadas. Otro medio de fraude en la leche es la sustitución de la leche de una especie por la leche de otra especie. Hrbek et al . emprendió la tarea de utilizar la espectrometría de masas de alta resolución DART (DART-HRMS) para investigar si era posible discriminar entre leche de vaca orgánica, leche de vaca convencional, leche de cabra y leche de oveja. [59] Cuando este grupo aplicó PCA a los datos de todas las muestras de leche, hicieron una observación muy interesante. La gráfica de PCA mostró que la leche de vaca tanto de producción orgánica como convencional era muy diferente a la leche de oveja y de cabra. Sin embargo, la leche de oveja y la leche de cabra no se pudieron diferenciar usando DART-HRMS. Hrbek et al .creía que esto ocurría ya que las diferencias causadas por la variabilidad en los perfiles de TAG eran aparentemente mayores que las diferencias entre especies. [59] Otras observaciones interesantes fueron que no fue posible distinguir entre la leche de vaca y la producción orgánica y convencional. Sin embargo, fue posible discriminar entre leche de vaca y leche de otras especies usando DART-HRMS. Esto demostró que la espectrometría de masa ambiental tiene la capacidad de ser utilizada como una herramienta para la detección de al menos algunas formas de adulteración de alimentos y bebidas. Además, Hrbek et al . También quería probar DART-HRMS y ver si se podía usar para detectar aceites vegetales en alimentos a base de leche. Para ello,

prepararon muestras de queso blando con y sin colza, girasol y aceite de soja. Los quesos blandos se elaboraron con leche de vaca seleccionada al azar. Las composiciones de TAG en la grasa de la leche, ya sea de vaca, cabra u oveja, son mucho más bajas en comparación con los aceites vegetales. Por lo tanto, cuando se usó DART-HRMS para detectar la adulteración del queso blando con aceites vegetales, fue capaz de detectar claramente el aceite vegetal incluso a niveles tan bajos como 1% (p / p). De acuerdo con Hrbek et al .entre el rango de masas de m / z 840-910 es donde se observa el mayor contraste entre el queso blando auténtico y el queso blando adulterado con aceite vegetal, debido a la presencia de iones aductos de la planta [M + NH 4 ] + TAG. 3.2.3 . Aceite de oliva Uno de los alimentos más adulterados es el aceite y, en particular, el aceite de oliva. Este es un producto muy apreciado en todo el mundo y es el principal componente lipídico de la dieta mediterránea. [82] Su sabor y sabor únicos lo convierten en un producto muy deseable y, por lo tanto, tiene un alto precio, especialmente los productos vírgenes. La adulteración del aceite de oliva se ha estudiado extensamente con muchas técnicas analíticas tales como RMN, LC-MS, cromatografía de fluidos supercríticos-espectrometría de masas (SFC-MS) y cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS), pero el tiempo de preparación de la muestra en todos los casos son largos. [115-117] Hay muchos grados diferentes de aceite de oliva disponibles, pero el aceite de oliva virgen extra es el más buscado y, por lo tanto, el más caro. Como resultado, es muy susceptible a la adulteración. Vaclavik et al . utilizó DART-MS para detectar la adulteración del aceite de oliva virgen extra con el aceite de avellana más barato. [81]Este grupo reunió sus datos mediante DART-TOFMS. Usando el análisis discriminante lineal (LDA), Vaclavik et al . fueron capaces de detectar hasta el 6% de adulteración de aceite de oliva virgen extra con aceite de avellana. [81] Las huellas dactilares características de DART-MS en las fracciones TAG polares ayudaron a identificar la presencia de aceite de avellana, con el tiempo requerido para analizar una muestra por debajo de un minuto. 3.2.4 . Especias Las especias son productos que han recibido una gran cantidad de atención de los medios en los últimos años, y como resultado, la industria de las especias se está tomando muy en serio el fraude. Avula et al. asumió el desafío de usar DARTTOFMS y PCA para investigar la autentificación de la verdadera canela. [74] Las muestras que analizaron fueron; Cinnamomum verum (verdadera

canela); Cinnamomum aromaticum (cultivado en el sur de China y Birmania); Cinnamomum loureirii(cultivado en Vietnam) y Cinnamomum burmanini(cultivado en Indonesia y Filipinas). El grupo de investigación obtuvo sus datos en modo positivo e identificaron agrupaciones claras que eran únicas para cada tipo de canela. Entre m / z 130-170 fueron compuestos de fenilpropano mientras que entre m / z 195-240 hubo compuestos sesquiterpénicos. Hubo diferencias claras en los datos espectrales de DART-MS de las diversas especies de canela y una clara separación en las parcelas PCA, que según Avula et al . se debió a las intensidades variables de cumarina, cinnamaldehído, cinamato de metilo, ácido aminocinámico y tres sesquiterpenos. [74]Este trabajo demostró que la espectrometría de masa ambiente tiene un papel muy importante que desempeñar para mejorar la trazabilidad y la autenticación de los alimentos. Cuando se lleva a cabo la adulteración de un producto alimenticio o de bebida, el estafador casi nunca toma en cuenta la salud del consumidor. En algunos casos, la adulteración de los alimentos puede tener serias implicaciones para la salud, como fue el caso en el escándalo de la leche en China. El trabajo realizado por Shen et al . demostró un caso en el que el poder de las técnicas tales como DART-MS puede ser utilizado de manera efectiva. Utilizando DART-HRMS Shen et al . investigaron si podían identificar rápidamente la presencia de anisatina en el anís estrellado japonés. Se mantuvo un carpelo de anís estrellado en posición durante 15-25 s y se tomaron medidas tanto en modo positivo como negativo. Los espectros resultantes mostraron la clara presencia de anisatina en el anís estrellado japonés con las señales que son más de 1000 veces en intensidad en comparación con el anís estrellado chino. El marcador principal de anisatina en modo positivo se identificó en m / z 346.148 que era el aducto [M + NH 4] + y en modo negativo el marcador se identificó en m / z 327.107 que era el [MH] -aducto. [73] Shen et al .declaró que aunque ambos modos de ionización identificaban claramente la presencia de anisatina en el anís estrellado japonés, los espectros producidos en modo negativo eran más altos en términos de sensibilidad y tenían menos interferencia. Además de identificar claras diferencias espectrales entre el anís estrellado chino y el anís estrellado japonés, Shen et al . También investigó si era posible detectar la presencia de anís estrellado japonés en infusiones de hierbas que comúnmente contienen anís estrellado. Shen et al . muestras de té enriquecido con anís estrellado japonés en concentraciones de 0%, 1%, 2%, 5%, 20% y 50%. Al sumergir una varilla de vidrio en el té para que se analizaran aproximadamente 2

μL, los investigadores pudieron realizar calibraciones y establecer que la adulteración a niveles tan bajos como 1% (p / p) era medible. Cuando se llevó a cabo una encuesta minorista sobre ocho tés de hierbas comprados en los Países Bajos, no se encontró anisatina. Sin embargo, el trabajo realizado por Shenet al. demostró la importancia de combatir la adulteración de alimentos en términos de proteger la salud pública. 3.3 . Espectroscopía de masas de sonda de análisis sólido atmosférico (ASAPMS) De manera similar a DESI-MS, existe una escasez de evidencia que sugiera que ASAP-MS se haya utilizado para detectar la adulteración de los alimentos, pero que se aplique mucho más ampliamente en el campo de los productos farmacéuticos y el análisis. [28] Fussell y col . llevó a cabo una evaluación sobre cómo se había utilizado ASAP en el análisis de alimentos. [29] Su enfoque principal fue en la detección de pesticidas en los cereales y la detección de colorantes ilegales en las especias. Con respecto al trabajo sobre el fraude de especias, la mayoría de la literatura se ha centrado en la adición de colorantes de Sudán que están prohibidos dentro de la UE debido a su carcinogenicidad. Sin embargo, hay muchos otros tintes ilegales como malaquita verde y naranja II disponibles que se han encontrado para ser agregados a los alimentos. F ussell et al . utilizaron ASAP-TOFMS para detectar la presencia del tinte ilegal de auramina en el azafrán, que es una de las especias más caras disponibles en el mercado. La sonda ASAP se agitó en la muestra y se desorbió. El espectro ASAP-TOFMS resultante produjo un ion a m / z 268.1805 que correspondía a auramina [M + H] +. Los resultados de la sonda ASAP estuvieron de acuerdo con los resultados producidos utilizando LC-MS / MS, que verificó la presencia de auramina a 8 mg / kg. [29] Fussell et al . también afirmó que la sonda ASAP se había utilizado para detectar la presencia de bixina y norbixina en paprkia, que son aditivos alimentarios aprobados por la UE, [118] y cumarina en canela. [29] La cumarina, aunque se encuentra naturalmente en la canela como se describió anteriormente, también se permite que se use como aditivo alimentario. Sin embargo, después de la investigación de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), se estableció un límite de ingesta diaria de 0.1 mg / kg de peso corporal debido a que la ingesta repetida alta de cumarina puede provocar insuficiencia hepática. [119] Waters Corporation emprendió el trabajo para investigar si la sonda ASAP junto con un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo (TQD) podría utilizarse para

detectar la melamina en una gama de productos alimenticios a base de leche. [120] 1 μl de leche, fórmula infantil o el sobrenadante de chocolate o galleta se agitaron con acetonitrilo y se cargaron directamente en la sonda ASAP. Los experimentos se realizaron en modo positivo y se usó una corriente caliente de gas nitrógeno (400 ° C). Según Waters, en un lapso de 2,5 minutos, la sonda ASAP y la TQD pudieron detectar la presencia de melamina a niveles que eran relevantes para la legislación en una gama de matrices de muestras. Waters Corporation estableció el TQD en modo de monitoreo de reacción múltiple (MRM) que les permite adquirir tres transiciones. Similar al trabajo realizado porYang et al . Waters Corporation identificó el ion de masa de melamina de m / z 127. Los fragmentos de iones identificados utilizando la sonda ASAP fueron m / z 110, 68 y 60, mientras que en el trabajo realizado utilizando DAPCI-MS, los fragmentos de iones identificados fueron m / z 110 , 85 y 60. [57,120] Un estudio que investiga la fragmentación de la melamina fue realizado por Ju et al . donde identificaron que m / z 85 y 68 eran ambos fragmentos de melamina, siendo m / z 85 [C 2 N 2 H 5 ] + y m / z 68 siendo [C 2 N 3 H 2 ] + . [121]Aunque Waters Corporation identificó fragmentos de melamina, no hubo información con respecto a cuáles, si los hubiere, de alimentos contaminados con melamina. En general, ASAP-MS proporciona buenos resultados cualitativos, pero con respecto a los resultados cuantitativos, la técnica lucha y, por lo tanto, es potencialmente insuficiente para detectar la adulteración de los alimentos. 3.4 . Otras técnicas de espectrometría de masas ambientales Desde el desarrollo de las tres técnicas originales de ionización ambiental; DESI, DART y ASAP, ahora hay una amplia gama de diferentes técnicas de ionización ambiental que, junto con la espectrometría de masas, muestran potencial para aplicaciones alimentarias. Sin embargo, la mayoría de las técnicas publicadas que se han utilizado estaban en el área de las ciencias farmacéuticas. En gran parte de la literatura se han hecho suposiciones de que, debido a que la técnica funciona bien en un área de la ciencia analítica, entonces debe emplearse en un área diferente; es decir, seguridad alimentaria. Un ejemplo de esto se mostró en un artículo de Ren et al .donde utilizaron espectrometría de masa-ionización por desorción láser asistida por alto voltaje (HALDI-MS). Establecieron que HALDI-MS era capaz de analizar muestras líquidas, incluidas proteínas, productos farmacéuticos y otros fluidos biológicos, tanto en modo positivo como negativo. [122] Continuaron declarando que la técnica podría desarrollarse aún más para ayudar al análisis rápido de los alimentos, sin embargo, hasta la fecha

no hay literatura sobre el uso de HALDI-MS para investigar el análisis de alimentos. Potencialmente, HALDI-MS puede ser similar a DESI-MS ya que ambos producen resultados muy precisos y confiables en aplicaciones tales como productos farmacéuticos, pero en términos de análisis de alimentos ambos pueden sufrir las mismas deficiencias. 3.4.1 . Easy Ambient Sonic-spray ionización-espectrometría de masas (EASI-MS) EASI-MS es otra técnica de AMS que se ha utilizado bastante extensamente para investigar la calidad de los alimentos y los problemas de autenticidad, como se demostró en una revisión llevada a cabo por Porcari et al . [123] El fraude en el aceite de oliva a través de la adulteración con aceites más baratos y la detección con DART-TOFMS ya se discutió anteriormente. Otra forma de fraude se basa en el origen geográfico de los alimentos etiquetados como provenientes de un país pero en su lugar se originan de otro. Por lo tanto, es esencial que haya técnicas analíticas que puedan utilizarse para detectar diferencias entre los aceites de oliva procedentes de diferentes países, con la esperanza de identificar marcadores únicos. Riccioet al. utilizó EASI-MS para investigar si era posible discriminar entre treinta muestras diferentes de aceite de oliva que se habían originado en Portugal, Italia, España, Grecia y Líbano. [82] EASI funciona mediante la formación de gotas cargadas que se producen debido al spray sónico que provoca un desequilibrio estadístico de descarga de cargas. [124] Se cree que EASI es la técnica de ionización ambiental más simple, ya que solo se requiere un gas comprimido (nitrógeno o aire) y no requiere altos voltajes, luces ultravioletas, rayos láser, descargas corona o de luz o calefacción. [124] Además, EASI tiene la capacidad de producir iones positivos y negativos al mismo tiempo. Riccio et al . utilizó EASI-TOFMS y adquirió sus datos en modo negativo. Los extractos secados al aire se obtuvieron usando 0,3 ml de aceite y 1 ml (metanol: agua) (1: 1) de solución. Las gotitas se colocaron en el punto de muestra y se dejaron secar. [82] Usando quimiometría Riccio et al .fueron capaces de discriminar claramente entre las muestras en función de sus orígenes geográficos. Además, también fue posible discriminar entre las muestras de acuerdo con sus proporciones FA en base a un conjunto de cuatro iones de m / z 255, 279, 281 y 283. Otra observación importante fue que las muestras de aceite de oliva originarias de España contenían la mayor cantidad relativa abundancia de fenoles, mientras que las muestras originarias de Líbano contenían las más bajas. Desafortunadamente, los investigadores no pudieron identificar marcadores

únicos para todos los aceites de oliva, excepto las muestras que se originaron en Líbano con el ion de m / z 564 presente solo en las muestras libanesas. Caviar es un producto de lujo por el cual el público está dispuesto a pagar una prima alta. Sin embargo, la rápida degradación natural del producto presenta problemas cuando se envía alrededor del mundo. Como resultado, los protocolos de conservación como la salazón y la pasteurización se llevan a cabo para preservar el producto, aunque se cree que la pasteurización reduce el valor culinario y económico del caviar. Debido al alto precio de este lujoso producto, es susceptible al fraude alimentario con caviar salado que se sustituye por caviar pasteurizado. Porcari et al . investigó si era posible diferenciar los dos tipos de caviar en función de sus perfiles lipídicos. [49] En su trabajo se utilizaron tres técnicas de espectrometría de masas, con EASI-MS junto con impresión térmica (TI) siendo uno de ellos. Se analizaron muestras de caviar (500 mg) en un papel envolvente con una solución de metanol: cloroformo (2: 1, v: v) goteando sobre la superficie de la muestra. Usando una bombilla halógena, la fracción lipídica se había impreso térmicamente en la envoltura, lista para ser analizada por EASI-MS en modo positivo. Con las muestras funcionando a temperatura ambiente y 4 ° C, Porcari et al. declaró que había claras diferencias espectrales entre los dos tipos de caviar a 4 ° C, lo que se debió a la abundancia relativa de m / z 828 (fosfatidilcolinas (PC)) y m / z 927 (TAG) con mayor abundancia de caviar pasteurizado de m / z 927 y caviar salado m / z 828. [49] La conclusión general declarada por el grupo de investigación fue que TI-EASI (+) -MS era capaz de realizar perfiles completos de lípidos, ya que los iones PC y TAG podían analizarse simultáneamente. 3.4.2 . Espectrometría de masas de pulverización de papel (PS-MS) Para algunos PS-MS se considera como la primera técnica de espectrometría de masas ambiente que se haya creado. La ionización por pulverización de papel funciona aplicando un alto voltaje a un triángulo de papel mojado con un pequeño volumen de solución. Cuando se aplica alta tensión, la ionización es característica de un proceso de ESI y se generan gotas cargadas. La literatura sugiere que se ha dedicado mucho trabajo al análisis de alimentos usando PS-MS. Una revisión llevada a cabo por Zhang et al . Demostró parte del trabajo realizado, incluida la identificación de clenbuterol, terbutalina, salbutamol y ractopamina en carne de res y cerdo, melamina en leche en polvo y preparados para lactantes, colorantes de Sudán en polvo de chile y plastificantes en bebidas deportivas. [35]Además, otra revisión realizada por Klampfl et al . Demostró que desde 2010, los productos

alimenticios como el aceite de oliva, las especias, las bebidas y el caramelo se han investigado utilizando PS-MS. [125] La técnica también se ha utilizado para analizar cola e identificar las presencias de pesticidas en frutas y productos vegetales. [94,103] El café es un producto de gran importancia para los países en desarrollo, ya que se produce principalmente en Asia, África y América Central y del Sur. En 2014, Brasil fue el mayor productor de café y, según la Organización Internacional del Café, también fue el mayor exportador en julio de 2015. [126,127] La mayoría del café se consume en los países desarrollados, y la UE y EE. UU. Son responsables del 86% del total las importaciones de café. [128] Garrett et al . emprendió el desafío de investigar si era posible o no discriminar geográficamente entre los granos de café que se habían originado en tres regiones diferentes de Brasil utilizando PS-MS. [104]El grupo de investigación obtuvo granos de café arábica de Bahía, Río de Janeiro y Paraná. Los granos de café se extrajeron en una solución de metanol: agua (9: 1) y luego se mancharon 5 μL en un papel de forma triangular. Las mediciones se llevaron a cabo en modo positivo y negativo, pero después de la revisión inicial Garretet al . estableció que los espectros en modo negativo estaban dominados por altos picos de fondo y, como resultado, solo usaban los datos de modo positivo. Utilizando PCA y el análisis de clúster jerárquico (HCA), el grupo de investigación identificó tres agrupaciones claras que representaban los tres orígenes geográficos diferentes de los granos de café. El razonamiento detrás de las agrupaciones no se debió a la identificación de marcadores geográficos únicos, sino a las diferentes intensidades de los iones. 3.4.3 . Espectrometría de masa-ionización por desorción láser por pulverización (LDSPI-MS) El acoplamiento de la desorción láser y la post ionización de ESI es una combinación popular que ha llevado a la creación de técnicas como ELDI, LSI, LAESI y MALDESI. En realidad, hay muy poca diferencia entre estas técnicas, con el principal punto de distinción es el tipo de láser que se utiliza (UV, IR, Nd: YAG, etc.). La popularidad de las técnicas basadas en láser se debe al hecho de que se logra una resolución espacial y se generan libremente iones con carga múltiple. Con respecto al análisis de alimentos, LDSPI-MS realmente no ha desempeñado un papel clave, salvo el trabajo realizado Liu et al . [83]quien investigó si era posible diferenciar entre las marcas de yogurt basadas en huellas dactilares únicas. En su trabajo, el grupo de investigación utilizó un láser Nd: YAG (longitud de onda de 1064 nm) e irradió las muestras, que se depositaron en una

superficie de oro con ángulos de 45 °. Se introdujo una solución de metanol: agua (1: 1, v: v) a través de un emisor de pulverización a un caudal de 0,2 μL / min. El grupo de investigación intentó diferenciar tres marcas diferentes de yogures; Erhmann, Guangming y Yili. Trabajando en modo de iones positivos, Liu et al. Obtuvo espectros que mostraron claras diferencias visibles entre las tres marcas de yogurt. Una gráfica de puntaje de PCA enfatizó esas diferencias, con tres agrupaciones claras, cada una representativa de las tres diferentes marcas de yogurt. Este trabajo mostró vislumbres de que las técnicas de AMS basadas en láser pueden tener un papel clave en la lucha contra el fraude alimentario. También se debe establecer que MALDESI también se ha utilizado en algún tipo de capacidad para analizar los alimentos. Sin embargo, este trabajo se llevó a cabo usando un espectrómetro de masas de resonancia de ciclotrón de iones de transformación transformada de Fourier (FT-ICR). [129] Aunque el trabajo realizado por Liuet al. es alentador, aún falta algo de tiempo antes de que pueda afirmarse que las técnicas AMS basadas en láser proporcionan resultados 100% precisos y confiables con respecto a la detección de la adulteración y la venta fraudulenta de alimentos.

4 . El análisis de la adulteración de la carne usando AMS Con frecuencia, se demuestra que la carne es uno de los productos más vulnerables, especialmente las carnes procesadas, para la adulteración de los alimentos. La venta de carne fraudulenta fue uno de los temas más discutidos en los últimos tres años, especialmente durante y después del escándalo de la carne de caballo europea de 2013. La escala del fraude fue sustancial y condujo a una disminución generalizada de la confianza del consumidor. 4.1 . Conceptos de adulteración de la carne La adulteración de la carne puede tomar muchas formas y existen muchos puntos de vulnerabilidad debido a cadenas de suministro complejas. Según Ballin, la adulteración de la carne se puede organizar en cuatro áreas principales donde es más probable que ocurra el fraude: [130] 1. Origen de la carne (sexo, cortes de carne, raza, consumo de alimento, edad de matanza, carne silvestre vs. carne criada y origen geográfico). 2. Sustitución de la carne (especie, tejido). 3.

Procesamiento o tratamiento de carne (fresco frente a descongelado, preparación de carne) 4. Adiciones de ingredientes no cárnicos (agua y aditivos). 4.2 . La adulteración de la carne utilizando espectrometría de masa superficial de extracción líquida (LESA-MS) Montowska et al . emprendió el desafío de utilizar la espectrometría de masas ambiente para combatir la adulteración de la carne. En sus primeros trabajos, intentaron utilizar DESI-MS y análisis de superficie de extracción líquidaespectrometría de masas (LESA-MS) para detectar la adulteración de la carne. [39]LESA combina la extracción micro-líquida de una superficie sólida con espectrometría de masas de nanoplata electrospray. Este grupo declaró que había cuatro diferencias clave entre los espectros de DESI-MS y los espectros de LESAMS: [39] • Las intensidades iónicas en los espectros LESA-MS fueron de uno a dos órdenes de mayor magnitud en comparación con DESI-MS. • Se observó un nivel de señal más consistente usando LESA-MS. • LESA-MS produjo más péptidos cargados de forma múltiple, lo que significaba que había menos iones por encima de m / z 1000. • DESI-MS produjo más péptidos cargados individualmente, lo que significaba que había iones en la región m / z 1000-1600. Tanto DESI-MS como LESA-MS se utilizaron para diferenciar entre cinco especies de carne diferentes; carne de res, pollo, cerdo, caballo y pavo. Tras realizar un análisis de datos mediante software estadístico multivariable, se afirmó que había una mejor agrupación en los modelos LESA-MS y que los modelos DESI-MS eran más débiles, aunque el gráfico OPLS-DA proporcionaba una separación satisfactoria. También se afirmó que LESA-MS dio un análisis más reproducible y una mayor sensibilidad en comparación con DESI-MS, lo que está de acuerdo con los hallazgos de Nielen et al . [27,39] Además trabajo fue realizado por Montowska et al .combinando LESA-MS con análisis de datos multivariantes. Pudieron discriminar claramente entre cinco diferentes carnes

cocinadas (carne de res, pollo, cerdo, caballo y pavo), como se muestra en la Fig. 1 . [40]

1. Descargar imagen a tamaño completo Fig. 1 . Parcelas PCA (izquierda) y OPLS-DA (derecha), en el rango de m / z 4001000 tomadas del trabajo realizado por Montowska et al. , demostrando la clara separación de las cinco diferentes carnes cocidas (carne de res (B), caballo (H), cerdo (P), pollo (C) y pavo (T), utilizando LESA-MS . [40] 1 Después de haber demostrado que se podían distinguir diferentes carnes cocidas, los investigadores continuaron intentando identificar marcadores de péptidos termoestables para cada tipo de carne. Las digestiones trípticas de carne cruda y cocida se analizaron usando LESA-MS y los marcadores peptídicos se identificaron usando MS / MS dirigida. Se identificaron quince marcadores en las muestras de carne cocida y veintinueve en las muestras de carne cruda. De acuerdo con Montowska et al . la razón del reducido número de marcadores en las muestras cocidas fue el resultado de la insolubilidad de los agregados proteicos. Esto se debió a los cambios conformacionales de las proteínas durante el tratamiento térmico, lo que resulta en una eficiencia de digestión reducida. [40] Habiendo encontrado marcadores peptídicos estables al calor, Montowska et al .investigó los niveles de detección (LOD) para LESAMS. Se prepararon muestras de carne cocida y se agregaron carne de cerdo, pollo, pavo y caballo a concentraciones del 10%, 5% y 1%. Una vez más, al usar análisis de datos multivariados, pudieron discriminar fácilmente entre las mezclas de carne y demostraron que LESA-MS detectó con éxito los marcadores peptídicos para carne de caballo, cerdo, pollo y pavo con un 10% de

adulteración. También detectaron dos marcadores de péptido de pollo con una adulteración del 5% en la muestra de carne / pollo. [40] Después de este trabajo, Montowska et al . utilizó LESA-MS para identificar veinticinco especies y marcadores peptídicos termoestables específicos de proteínas que se habían detectado en muestras procesadas que se habían fabricado a partir de sus cinco especies objetivo. [41] Montowska et al .demostraron que varios péptidos que derivaban de proteínas miofibrilares y sarcoplásmicas que eran resistentes al procesamiento. Se realizó una encuesta al por menor y se compraron dieciocho productos cárnicos de los supermercados inglés y polaco. Estos se probaron y se descubrió que la mayoría de los péptidos observados eran marcadores termoestables. Usando los marcadores, pudieron declarar la composición de carne de cada producto e identificaron que siete de las muestras procesadas eran una mezcla de dos especies de carne diferentes, y una muestra contenía despojos, como se muestra en la Tabla 5 . Tabla 5 . Una tabla que identifica la composición de la carne de ocho de los dieciocho productos procesados analizados por Montowska et al . usando LESA-MS. [41] Muestra

Composición de carne declarada

Carne en conserva

Carne de res 67%, corazón de ternera

Salchicha de los cazadores

Cerdo 70%, carne de res 20%

Salchicha de Kabanos con queso

Pollo 58%, carne de cerdo 12%, queso 7.5%

Salsa de puerco

Cerdo 92%, ternera 6%

Salchicha de cóctel

Carne de vaca 60%, pavo 6%

Aves de corral de Frankfurt

Pollo y pavo MRM 65%

Frankfurters

Ternera 50%, carne de cerdo 28%

Perritos calientes

Cerdo 40%, pollo 18%

5 . Análisis cuantitativo Esta revisión ha esbozado cómo varias técnicas de AMS (ASAP, DART, DAPCI, EASI, LESA y PS) junto con la espectrometría de masas han producido resultados cualitativos que son comparables a los obtenidos mediante el uso de técnicas convencionales. Todavía existe cierto debate sobre si DESI-MS es adecuado para detectar la adulteración o la venta fraudulenta de alimentos, ya que se ha descubierto que es vulnerable a resultados falsos positivos y falsos negativos. [27]Además, con la falta de literatura publicada sobre las técnicas de AMS basadas en láser, es demasiado pronto para sugerir que se pueden lograr

resultados cualitativos confiables. Sin embargo, los procedimientos de fraude alimentario o adulteración no pueden basarse únicamente en la obtención de resultados cualitativos. Se debe lograr algún aspecto de la cuantificación, ya sea semi-cuantitativo, para comprender completamente el alcance del fraude. Varios incidentes de fraude alimentario han demostrado que existe un riesgo real para la salud pública. El ejemplo reciente de la identificación de cáscaras de maní molidas y proteínas de almendras presentes en comino molido y pimentón requirió cuantificación para tratar de comprender el nivel de riesgo. [131] Se cree que las pandillas de alimentos y los delincuentes a menudo intentan vender o adulterar de manera fraudulenta los alimentos a niveles muy superiores al 10% -20%, ya que cualquier cantidad menor de sustitución no daría lugar a beneficios económicos sustanciales. Es bien sabido que se ha percibido que AMS proporciona excelentes resultados cualitativos, pero se queda corto en términos de obtener resultados cuantitativos precisos. Hay algunas publicaciones dentro de esta revisión que han demostrado escenarios donde una técnica AMS ha obtenido resultados cuantitativos por debajo del 20% de adulteración; Vaclavik et al . detectado hasta un 6% de adulteración de aceite de oliva virgen extra con aceite de avellana, [81] Shenet al . detectaron la adulteración de los tés basados en anís estrellado a niveles del 1%,[73] Hrbek et al . detectó la adulteración del queso con aceites vegetales a niveles del 1% y Montowska et al . detectó pollo en muestras de carne a niveles de 5%. [40,59] Mientras que la mayoría de los estudios de fraude / adulteración de alimentos solo han generado resultados semicuantitativos, y esto se ha aceptado, la inocuidad de los alimentos es un tema muy diferente y la cuantificación del riesgo es extremadamente importante. Aunque esta revisión se ha centrado principalmente en la adulteración, rastreabilidad y venta fraudulenta de alimentos, se ha presentado un pequeño número de casos en los que la seguridad alimentaria es un problema adicional, proporcionando ejemplos de dónde una técnica AMS ha obtenido resultados cuantitativos con éxito. Vaclavik et al . detectó con éxito la presencia de melamina y ácido cianúrico en la leche en polvo a niveles tan bajos como 170 μg / kg y 450 μg / kg, respectivamente, usando DART-MS y patrones marcados isotópicamente. [61] Utilizando DAPCI-MS, Yang et al.. podría identificar melamina tanto en leche en polvo y leche líquida a niveles de 1,6 e -11 g / mm 2 y 1,3 e -12 g / mm 2 , respectivamente, y Huang et al . podría detectar melamina a niveles de 6-15 μg / kg en leche en polvo, leche de soya en polvo, leche líquida y orina sintética cuando se usa LTP-MS. [57,62] Zhang et al . podría detectar

melamina en leche en polvo y fórmula infantil a niveles de 20 ng / ml y 50 ng / g respectivamente, tintes de Sudán ilegales en chile en polvo a niveles entre 50-100 ng / gy varios contaminantes en muestras de carne de res y cerdo entre 1-5 ng / g usando PS-MS. [35] El trabajo realizado por Fussellet al . El uso de ASAP-MS para detectar auramina en el azafrán también demostró algunos signos potenciales de cuantificación cuando detectaron el colorante ilegal a niveles de 8 mg / kg. [29] Sin embargo, está claro que ASAP-MS lucha en términos de cuantificación, como lo reconocen Fussell et al . y en términos de LOD va detrás de los estudios con DART-MS, DAPCI-MS, LTP-MS y PS-MS. En la actualidad, las técnicas convencionales y AMS están proporcionando resultados cualitativos similares con respecto a la detección de fraude alimentario. Con el hecho de que las técnicas AMS requieren una preparación de muestra mínima o nula y tiempos de prueba muy rápidos en comparación con las técnicas convencionales, está claro que AMS tiene un papel importante que desempeñar. Sin embargo, en términos de cuantificación todavía hay grandes problemas sobre la precisión de los resultados y la posibilidad de resultados falsos negativos y positivos. Otro problema relacionado con las técnicas AMS es que todos los estudios que se ha demostrado que proporcionan algunos niveles de cuantificación son muestras líquidas o muestras sólidas diluidas / disueltas en una solución líquida. Por lo tanto, tal vez el mayor inconveniente de todos para AMS es que no es posible lograr la cuantificación de muestras sólidas.Hajslova et al . (muestras enriquecidas, materiales de referencia certificados y comparaciones con métodos basados en cromatografía). [113] Aunque sus recomendaciones se describen específicamente para los experimentos de DART-MS, sus sugerencias se pueden extrapolar para cualquier técnica basada en AMS. Hasta que se haya llevado a cabo un número suficiente de estudios que funcionen de acuerdo con estos procedimientos de control de calidad, es imposible saber si AMS puede producir resultados tanto cualitativos como cuantitativos.

6 . Conclusiones La venta de alimentos fraudulentos y adulterados se está informando ampliamente a nivel mundial y con mucha mayor frecuencia que anteriormente. Está claro que el conductor de tal fraude son los grandes beneficios que se pueden lograr. La adulteración de alimentos con motivación económica es una práctica común que se ha llevado a cabo desde que comenzó el comercio de productos alimenticios. Sin embargo, escándalos recientes como la adulteración de orégano

con hojas de olivo y mirto, [80]y más escándalos de alto perfil que incluyen el escándalo europeo de la carne de caballo en 2013 han resaltado aún más el grado en que está ocurriendo. El rápido crecimiento de las técnicas de ionización ambiental junto con la espectrometría de masas es emocionante con más de treinta técnicas diferentes disponibles en la actualidad. Quizás no todos sean capaces de detectar la adulteración de los alimentos, sin embargo, hasta la fecha se ha demostrado que algunas de estas técnicas de ionización ambiental como DART, DAPCI, EASI, LESA y PS, junto con la espectrometría de masas, mejoran y ayudan a la forma en que la detección de adulteración de alimentos se lleva a cabo. En comparación con las técnicas convencionales como LC-MS, NMR, ELISA, PCR y varias técnicas espectroscópicas que se utilizan comúnmente para investigar la adulteración de los alimentos, la autenticidad y la trazabilidad de los alimentos y la seguridad alimentaria general, estas técnicas de espectrometría de masas ambientales no requieren preparación de muestras y tiempo mínimo de muestreo, lo que produce resultados rápidos y precisos que, lo más importante, son comparables con los resultados obtenidos de las técnicas convencionales. Está claro que hay un rápido crecimiento en el uso de la espectrometría de masa ambiental aplicada a problemas de adulteración de alimentos. Parece ser un área de química analítica que se presta a las necesidades de los reguladores y la industria, y puede convertirse en una de las herramientas analíticas más importantes para detectar el fraude alimentario a nivel mundial.