Membrana polímérica, procedimiento de obtención, usos de la misma y método de detección de furfural y/o 5-hidroximetilfurfural.

Membrana polímerica, procedimiento de obtención, usos de la misma y método de detección de furfural y/o 5-hidroximetilfurfural.

La presente invención se refiere a una membrana polimérica de tipo acrilato y/o metacrilato que comprende anilina, no sustituída en el grupo amino, o un derivado de la misma, al procedimiento para la obtención de la membrana, y a los usos dados a la misma.

La presente invención se refiere a la detección de compuestos marcadores de la frescura de los alimentos, como son el furfural y el 5-hidroximetilfurfural (5-HMF). Más específicamente la presente invención describe un método para detectar furfural y/o 5-HMF en una muestra mediante la detección de un cambio de color, en una membrana polimérica que comprende anilina.

Membrana polímerica, procedimiento de obtención, usos de la misma y método de detección de furfural y/o 5-hidroximetilfurfural

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una membrana polimérica de tipo acrilato y/o metacrilato que comprende anilina, no sustituída en el grupo amino, o un derivado de la misma; al procedimiento para la obtención de la membrana y a los usos dados a la misma.

La presente invención también se refiere a la detección de compuestos marcadores de la frescura de los alimentos, como son el furfural y el 5-hidroximetilfurfural (5-HMF). Más específicamente la presente invención describe un método para detectar furfural y/o 5-HMF en una muestra mediante la detección de un cambio de color, en una membrana polimérica que comprende anilina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El desarrollo de métodos sensibles, selectivos, rápidos, portátiles, económicos y fáciles de usar para la detección de marcadores de frescura es una necesidad creciente para el control de calidad de los alimentos.

Los procesos de fabricación de algunos alimentos, junto con la composición química de sus materias primas, pueden facilitar la formación de algunos productos de la reacción de Maillard con características organolépticas indeseables y efectos que, en algunos casos pueden ser nocivos.

En particular, se considera que la generación de aldehídos volátiles es una de las principales causas del deterioro del sabor y color durante la fabricación y almacenamiento de alimentos. Entre estos aldehídos, algunos de los derivados más empleados como marcadores de frescura son el furfural y el 5-HMF debido a que su concentración puede aumentar linealmente con el envejecimiento y la degradación paulatina del sabor y color de los alimentos.

Actualmente, la detección de furfural y 5-HMF en muestras alimentarias se suele realizar mediante métodos cromatográficos tales como cromatografía de gases, cromatografía de intercambio iónico o cromatografía de líquidos de alta eficacia.

Debido a la inestabilidad que presentan estos aldehídos volátiles y a la presencia de interferentes en las muestras, se suele llevar a cabo una etapa previa de derivatización del analito para facilitar su posterior detección y cuantificación. En la mayoría de los casos, se emplea como agente derivatizante una hidracina que reacciona con el grupo carbonilo, dando como producto de condensación una hidrazona coloreada o fluorescente.

La hidracina más ampliamente utilizada en la derivatización de aldehídos es la 2,4- dinitrofenilhidracina, conociéndose ejemplos aplicados a todo tipo de alimentos como miel, pan, bebidas alcohólicas y no alcohólicas entre otros.

El principal problema de estas técnicas, tanto si se lleva a cabo una derivatización como si no, reside en la preparación de las muestras. Normalmente, es necesario un pretratamiento de las mismas para extraer tanto los aldehídos como los productos de derivatización correspondientes. Se han utilizado distintos métodos para extraer furfural y 5-HMF de matrices complejas, como por ejemplo extracción líquido-líquido, extracción en fase sólida, microextracción en fase sólida en espacio de cabeza o extracción con fluidos supercríticos.

Estos métodos implican generalmente etapas tediosas, tiempos de preparación elevados, uso de disolventes orgánicos y grandes volúmenes de muestra. Además, en la mayoría de estos procesos, es necesario alcanzar temperaturas elevadas, lo que puede producir variaciones en la concentración de estos aldehídos.

Dentro de los métodos de detección de aldehídos mediante derivatización precolumna, existe uno específico para furfural basado en la reacción de Stenhouse.

Este ensayo clásico y ampliamente utilizado se basa en la determinación colorimétrica del producto, de un llamativo color rosa-púrpura, formado por condensación de furfural con anilina en medio ácido. Esta reacción se ha utilizado para determinar la presencia de furfural en matrices diversas, tales como zumos de frutas, bebidas alcohólicas o aceites. Aunque se siguen utilizando en la actualidad, estos métodos sólo llegan a detectar concentraciones superiores a 100 ^g/L.

Con el fin de determinar adecuadamente furfural mediante el método basado en la reacción de Stenhouse, se han desarrollado diversos métodos, que conducen principalmente, a reducir los problemas asociados a la manipulación de reactivos y muestras por personal no cualificado.

En el documento US4514503 se describe un ensayo colorimétrico para detectar la presencia de furfural en derivados del petróleo. Dicho método consiste en una extracción líquido- líquido, donde se añade una mezcla de dos componentes que constituyen el reactivo específico para la detección de furfural. El primer componente de la mezcla consiste en una amina primaria, que puede ser anilina o un derivado (meta-aminofenol, para-anisidina, meta- toluidina o para-toluidina), disuelta en dietilenglicol/etanol con un 1-2 % de un antioxidante. El segundo componente es un ácido (cítrico, láctico, fórmico o fosfórico) disuelto también en dietilenglicol/etanol. El producto de condensación, formado por combinación de estos componentes y el furfural, presenta la ventaja de ser coloreado (absorción en la región del rojo) e insoluble en la fase constituida por los derivados del petróleo. En la otra fase, basada en dietilenglicol/etanol, se aísla el derivado de anilina-furfural. Con este método se alcanzan límites de detección en torno a 250 pg/L.

El documento US6235532 describe un sensor de furfural en aceites aislantes de transformadores eléctricos fabricado a partir de un material sol-gel basado en metiltrimetoxisilano. Dicho material es utilizado como soporte en el que se adsorbe una sustancia indicadora, en este caso acetato de anilina, que forma un complejo coloreado al reaccionar con furfural. La detección se realiza ópticamente, mediante medidas de absorción o fluorescencia, y el límite de detección alcanzado es de 130 pg/L de furfural en dicho aceite. El sensor descrito en el documento patente US6235532 es poco robusto, fundamentalmente, por dos motivos: (a) la sustancia indicadora adsorbida en el soporte sol- gel se lava progresivamente durante su uso (b) la porosidad del soporte sol-gel disminuye acusadamente con el tiempo. Por ello, la respuesta del sensor a la presencia del analito es inestable, imprecisa y decrece con el tiempo hasta llegar a ser nula. Además, resulta difícil encontrar un adecuado balance entre el tamaño de poro y la retención del indicador que evite su lavado a la fase líquida.

Los ejemplos de métodos de análisis de furfural y 5-HMF recogidos en el estado de la técnica, ponen de manifiesto la necesidad de disponer de nuevos métodos de cuantificación de estos marcadores de frescura en alimentos ya que, aunque se encuentran descritos diferentes procedimientos de análisis, en la mayoría de los casos carecen de buenas

características analíticas tales como sensibilidad, reproducibilidad, rapidez de ejecución o facilidad de manejo.

Por ello, por lo que se conoce en el estado de la técnica, se deriva que es necesario y de gran interés el desarrollo de un método de detección de furfural y derivados que sea robusto sensible, selectivo y rápido.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

Los inventores han desarrollado un método de detección de furfural y/o de 5- hidroximetilfurfural (5-HMF), donde se pone en contacto una muestra, sospechosa de la presencia de furfural y/o 5-HMF, con una membrana polimérica que comprende anilina, o derivados de anilina, como grupo cromogénico para detectar la presencia del furfural o 5- HMF.

Este nuevo método de detección basado en polímeros de anilina, permite detectar colorimétricamente furfural y/o 5-HMF. Si hay un cambio de color en la membrana, dando el color rosa-púrpura que se forma en caso de condensación de furfural y/o 5-HMF con anilina o sus derivados en un medio ácido; el furfural y/o el 5-HMF están presentes en la muestra. El método de la invención presenta múltiples ventajas frente a otros métodos conocidos hasta la fecha con similares aplicaciones analíticas.

Para ello los inventores han desarrollado una nueva membrana sensible a furfural y/o 5- HMF que comprende anilina o sus derivados.

Por lo tanto un primer aspecto de la invención se refiere a:

una membrana polimérica obtenida por la polimerización de al menos:

a) un monómero de anilina o sus derivados según se define en la fórmula (I)

Ra

R5

R3

nh2

R2

Ri

(I)

donde R2, R3, R4 y R5 es de manera independiente en cada uno de los casos: hidrógeno,... [Seguir leyendo]

1. Membrana polimérica obtenida por la polimerización de al menos:

a) un monómero de anilina o sus derivados según se define en la fórmula (I)

R4 R5

r3

nh2

R2 Ri

(I)

donde R2, R3, R4 y R5 es de manera independiente en cada uno de los casos: hidrógeno, alquilo C1-6 lineal o ramificado, que contiene un enlace doble -C=C-; en los que 0, 1, 2, 3, 4 ó 5 grupos de -CH2- están reemplazado por un grupo seleccionado entre:-0-, -S-, -N(H)- , -N(Ci.4alquil)-, -CO-, -C(0)0-, -C(0)NH-, C(0)N(Ci.4alquil)-, -NHC(0)NH- o -NHC(0)0- en las posiciones C2 a C6 y; donde al menos uno de los sustituyeles Ri a R5 deben de presentar el grupo -CH=CH2, en un porcentaje referido al peso total de la membrana polimérica comprendido entre el 1% y el 30%;

b) un monómero de acrilato y/o metacrilato con un grupo etilénicamente insaturado en un porcentaje referido al peso total de membrana polimérica comprendido entre un 40% y un

80%; y

c) un monómero de acrilato y/o metacrilato con al menos dos grupos etilénicamente insaturados en un porcentaje referido al peso total de membrana polimérica comprendido entre un 5% y un 10%;

donde los monómeros a), b) y c) están enlazados covalentemente formando un co-polímero entrecruzado.

2. Membrana polimérica según la reivindicación 1 caracterizada porque los monómeros son: 4-vinilanilina, 2-hidroxietil 2-metilprop-2-enoato y 2-(2-metil-acriloiloxi)etil 2-metil-acrilato.

3. Membrana polimérica según la reivindicación 1 caracterizada porque presenta un espesor entre 0,5 mm y 1,2 mm.

4. Procedimiento de obtención de la membrana descrita en la reivindicación 1 que comprende las etapas de:

a) disolver un compuesto iniciador de la polimerización en un monómero de acrilato y/o metacrilato que comprende al menos dos grupos etilénicamente insaturados;

b) disolver el monómero que comprende anilina, no sustituida en el grupo amino, o un derivado de la misma según fórmula (I), en un monómero de acrilato y/o metacrilato con un grupo etilénicamente insaturado;

c) mezclar las disoluciones de las etapas a) y b);

d) depositar la disolución sobre un soporte y mantener el soporte a una temperatura comprendida entre 50 °C y 90 °C;

e) lavar en medio acuoso las placas a una temperatura comprendida entre los 80 °C y los 120 °C.

5. Uso de membranas poliméricas según se describen en la reivindicación 1 para la detección de furfural y 5-hidroximetilfurfural.

6. Uso de las membranas poliméricas según se describen en la reivindicación 1 para la cuantificación de furfural y 5-hidroximetilfurfural.

7. Método de detección de furfural y/o 5-hidroximetilfurfural en una muestra, que comprende las etapas de:

a) Preparar una disolución ácida de la muestra

b) Poner en contacto la membrana polimérica definida en la reivindicación 1 con la disolución ácida de la muestra

c) incubar la membrana en la disolución ácida de la muestra;

d) determinar el cambio de color producido en la membrana polimérica que indica la presencia del furfural y/o 5-hidroximetilfurfural.

8. Método de detección según la reivindicación 7 caracterizado porque tras la etapa c) de incubación se retira el exceso de disolución ácida de la membrana.

9. Método de detección y cuantificación de furfural y/o 5-hidroximetilfurfural que comprende las etapas de:

a) preparar una disolución ácida de la muestra;

b) poner en contacto la membrana polimérica definida en la reivindicación 1 con la disolución ácida de la muestra;

c) incubar la membrana en la disolución ácida de la muestra;

d) preparar una curva de calibrado;

e) cuantificar la concentración de furfural y/o 5-hidroximetilfurfural respecto a la curva de calibrado de la etapa d).