Desarrollo de métodos de determinación e identificación de antibióticos y sus metabolitos en alimentos de origen animal por LC-MS y LC-MS/MS

Abstract

Los antibióticos se usan en medicina veterinaria para curar enfermedades, para prevenirlas (uso profiláctico) y como promotores del crecimiento, aunque este último uso está prohibido en la Unión Europea desde 2006. La presencia de residuos de antibióticos en muestras alimentarias de origen animal supone un riesgo para la salud de los consumidores. Estos residuos pueden provocar problemas de alergias y toxicidad en individuos sensibles y generar resistencia bacteriana. Con el fin de proteger la seguridad alimentaria del consumidor, la UE estableció en la Regulación 2377/90/EC, unos límites máximos de residuos (MRL), es decir, concentraciones máximas de fármaco que pueden estar presentes en los alimentos de origen animal, para que sean seguros para el consumo humano. Durante esta tesis doctoral se han desarrollado y validado cuatro métodos multiresiduo para la determinación de quinolonas y β-lactamas (penicilinas y cefalosporinas) en leche de vaca siguiendo la normativa Europea 657/2002 y la guía de la FDA. Los métodos optimizados se basan en distintos tratamientos de muestra (extracción en fase sólida (SPE), microextracción líquido líquido dispersiva (DLLME) y extracción asistida por ultrasonidos seguida de una extracción en fase sólida dispersiva (USE-d-SPE)) y se analizaron por cromatografía de líquidos acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS). Con el fin de que la leche pueda ser apta para el consumo humano, es necesario que pase un determinado tiempo entre la última administración del antibiótico al animal y la recogida de la leche, con el fin de que pueda eliminarse del organismo los antibióticos y sus metabolitos. Si no se respeta este tiempo, la leche procedente de vacas medicadas con antibióticos puede contener residuos de éstos, además de compuestos resultantes de la metabolización en el animal. Por otro lado, también requiere que se eliminen los microorganismos patógenos a través de la aplicación de determinados tratamientos térmicos. Es de especial interés el estudio de la metabolización de los antibióticos y como pueden afectar los tratamientos térmicos sobre éstos, dando lugar a productos de transformación (TPs). Al igual que los antibióticos administrados, tanto los metabolitos como los TPs pueden provocar efectos adversos como toxicidad, alergias y en el caso de mantener la actividad antibacteriana, resistencia bacteriana. Así, en el segundo bloque de esta tesis, se ha estudiado la metabolización de diferentes antibióticos (ENR, CIP, DIF, SAR, AMOX, PENG, PIR y TIO), y la influencia de los tratamientos térmicos en la estructura de los antibióticos. Para conseguir este objetivo se han analizado diferentes muestras de leche fortificadas con quinolonas y β-lactamas, y también se han estudiado muestras de leche procedentes de animales medicados con enrofloxacina (ENR) y benzilpenicilina (PENG) y recogidas durante los tres días de tratamiento farmacológico y durante los cuatro días posteriores a la finalización de éste. Las muestras se analizaron mediante LC-ToF y LC-LTQ-Orbitrap. Se han determinado y caracterizado más de 60 TPs y metabolitos, siendo más de la mitad descritos por primera vez.

The presence of antibiotic residues in food samples from animal origin is a risk to consumer health. These residues can cause allergies and toxicity problems in sensitive individuals and create bacterial resistance. In order to protect food consumer safety, the EU established in Regulation 2377/90/EC, a maximum residue levels (MRL). During this PhD thesis four multi-residue methods for the determination of quinolones and β-lactams (penicillins and cephalosporins) in cow's milk according to the European regulation 657/2002 and FDA guidance have been developed and validated. Optimized methods are based on various sample treatments (solid phase extraction (SPE), liquid dispersive liquid microextraction (DLLME) and ultrasound assisted extraction followed by a dispersive solid phase extraction (USE-d-SPE)) and analyzed by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS / MS).

If a cow medicated is milked too soon, before all antibiotic and its metabolites are eliminated from the body, residues of the administered antibiotic and their metabolites can be found in the milk. These can pass to humans through the food chain causing health problems such as allergies, toxicity and resistant bacterial strains. On the other hand, milk is treated thermally (pasteurisation and sterilization) before human consumption to eliminate pathogens microorganisms. These processes can affect the residues of antibiotics and their metabolites modifying their structures and given several transformation products (TPs).

Thus, in the second part of this thesis, we have studied the metabolism of different antibiotics (ENR, CIP, DIF, SAR, AMOX, PENG, PIR and TIO) and the influence of heat treatment on the structure of antibiotics. To achieve this goal different samples of milk fortified with quinolones and β-lactams have been analyzed. Samples of milk from animals medicated with enrofloxacin (ENR) and benzylpenicillin (PENG) and collected during the three-day of pharmacologic treatment and during the four days following the end of it have also studied. Samples were analyzed by LC-ToF and LC-LTQ-Orbitrap. They have been identified and 60 characterized TPs and metabolites, over half first described