Development of new analytical methods for the monitoring of emerging contaminants in foodstuffs

The need for safeguarding human health has always been a matter of great interest. There are several sources of hazard for humans. One of them is the consumption of foods contaminated with chemical substances that may cause severe damages to human health. Among all the contaminants, those representing an emerging risk for human health are known as “food emerging contaminants (FECs)” and constitute a very hot topic. To date, numerous analytical methods have been developed to monitor contaminants in foods. The extraction of the FECs has been mostly performed by using methods such as SPE (Solid Phase Extraction) and DLLME (Dispersive Liquid-Liquid Micro-extraction) that have several drawbacks. For example, they may be time consuming, complex and may require the use of large volumes of organic solvents (up to 30 mL). The analytes are detected mostly by mass spectrometry. However, some FECs have been also detected by using electrochemical techniques that involve the use of devices that in most cases require complex and time-consuming pre-treatments, the use of biological elements and that may have a time dependent response. Within this framework, the aim of my research has been the development of new alternative analytical methods for the monitoring of some FECs, such as bisphenols, neonicotinoids and alkylphenols. A new easy, quick and green extraction method has been developed by using homemade natural deep eutectic solvents (NADESs) to extract bisphenols from raw ham, tuna in olive oil, dried blueberries and dried tomatoes. The developed extraction method shown very good performance parameters such as specificity, repeatability and recovery. In addition, LOD and LOQ values were in the ranged 0.18 – 1.6 μg/L and 0.61 – 5.3 μg/L, respectively. In addition, a protocol based on microextraction by packed sorbent (MEPS) has been developed in order to make NADES extracts compatible with some separation/detection methods. Moreover, several studies have been made in order to assess the electrochemical behaviour of some FECs in different conditions with the aim of developing a reproducible, easy, in-flow pulsed amperometric method to detect these compounds.

La necessità di salvaguardare la salute umana è sempre stata oggetto di grande interesse. Le fonti di pericolo per la salute umana sono numerose e di diversa natura. Ad esempio, il consumo di alimenti contaminati chimicamente può causare danni anche gravi alla salute umana. Tra tutti i contaminanti di origine chimica ce ne sono alcuni che rappresentano un rischio emergente per la salute umana. Queste sostanze prendono il nome di “contaminanti emergenti degli alimenti (CEAs)” ed attualmente costituiscono un argomento di particolare interesse. Sino ad oggi sono stati sviluppati diversi metodi analitici per monitorare questi contaminanti negli alimenti. L’estrazione è stata eseguita utilizzando principalmente l’estrazione in fase solida (SPE) e la micro estrazione dispersiva liquido-liquido (DLLME). Tali metodologie, tuttavia presentano diversi punti critici, come ad esempio il fatto che richiedano lunghi tempi per l’esecuzione che impieghino elevati volumi di solventi organici (fino a 30mL). La rivelazione è effettuata principalmente tramite spettrometria di massa, anche se per alcune sostanze sono state utilizzate anche tecniche elettrochimiche. La rivelazione elettrochimica è stata eseguita nella maggior parte dei casi tramite utilizzo di dispositivi che richiedevano di essere pretrattati prima dell’utilizzo, di essere preparati utilizzando materiale biologico e che in ogni caso mostravano una risposta variabile nel tempo. In considerazione del contesto attuale, l’obiettivo della mia ricerca è stato quello di sviluppare dei nuovi metodi analitici per la determinazione di alcuni CEAs (bisfenoli, neonicotinoidi, alchilfenoli). Nello specifico, è stato sviluppato un metodo basato sull’utilizzo di solventi eutettici naturali per l’estrazione di bisfenoli da campioni di prosciutto crudo, di tonno in olio di oliva, di pomodori secchi e di mirtilli disidratati. Questo metodo di estrazione è risultato essere semplice, veloce, green ed efficace in quanto si sono ottenuti buoni valori in termini di specificità, ripetibilità e recupero. Inoltre i valori di LOD (limite di determinazione) e LOQ (limite di quantificazione) sono risultati essere rispettivamente nei range 0.18 – 1.6 μg/L and 0.61 – 5.3 μg/L. In aggiunta al metodo di estrazione è stato anche sviluppato un protocollo MEPS (microstazione con solvente impaccato) per la purificazione degli estratti in NADES, in modo che questi potessero essere compatibili con la rivelazione in spettrometria di massa. Infine, sono stati condotti anche una serie di studi elettrochimici su alcuni CEAs al fine di sviluppare un metodo di rivelazione amperometrica pulsata che potesse superare le limitazioni dei metodi utilizzati sino ad oggi.