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    ESTANDARIZACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN

    MULTIRESIDUO DE PLAGUICIDAS EN CAFÉ VERDE

    HUGO FERNANDO ARIAS LOAIZA

    UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA

    FACULTAD DE TECNOLOGÍA

    ESCUELA DE QUÍMICA

    PEREIRA

    2013

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    ESTANDARIZACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN

    MULTIRESIDUO DE PLAGUICIDAS EN CAFÉ VERDE

    HUGO FERNANDO ARIAS LOAIZA

    TRABAJO DE GRADO

    Requisito final para optar al título de Químico Industrial

    DIRECTOR:

    Qco. MSc. JUAN PABLO ARRUBLA VELEZ

    UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA

    FACULTAD DE TECNOLOGÍA

    ESCUELA DE QUÍMICA

    PEREIRA

    2013

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    NOTA DE ACEPTACIÓN DEL TRABAJO DE GRADO

    ESTANDARIZACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN

    MULTIRESIDUO DE PLAGUICIDAS EN CAFÉ VERDE

    Presentado por:

    HUGO FERNANDO ARIAS LOAIZA

    Los suscritos director y jurado del presente trabajo de grado, una vez revisada la

    versión escrita y presenciado la sustentación oral, decidimos otorgar:

    La nota de _______________________________________

    Con la connotación _______________________________________

    Para constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy:

    Director:

    Juan Pablo Arrubla Vélez _______________________________________

    Jurado:

    Firma: _______________________________________

    Jurado:

    Firma: _______________________________________  

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     A Yenny y María.

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    AGRADECIMIENTOS

    Quiero agradecer al Doctor José Hipólito Isaza Martínez, gran amigo y maestro, dequien he aprendido todo lo que se sobre cromatografía y química analítica, al

    director de este trabajo Juan Pablo Arrubla Vélez docente de la escuela de

    química de la Universidad Tecnológica de Pereira por sus acertadas orientaciones

    y a Diana Patricia Peláez Manrique, analista del Laboratorio de Calidad de

    Productos Naturales por su invaluable colaboración en la ejecución de este

    trabajo.

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    TABLA DE CONTENIDO

    INDICE DE TABLAS 15 

    INDICE DE FIGURAS 17 

    RESUMEN 19 

    INTRODUCCION 21 

    JUSTIFICACIÓN 23 

    OBJETIVOS 25 

    1. MARCO TEORICO 27 1.1. EL CAFÉ 27

    1.1.1. Café de Colombia 29

    1.1.2. La cadena del café 30

    1.1.3. Principales enfermedades del café 31

    1.1.4. Principales plagas del café 33 

    1.2. LOS PLAGUICIDAS 351.2.1. Generalidades e historia 35

    1.2.2. Química de los plaguicidas. 37 

    1.3. LEGISLACIÓN PARA EL CONTROL DE PLAGUICIDAS 40

    1.3.1. Legislación internacional 40

    1.3.2. Legislación nacional 41

    1.4. TECNICAS ANALÍTICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE PLAGUICIDAS.  45 

    1.4.1. Cromatografía de gases 45

    1.4.1.1. Instrumentación para cromatografía de gases 47

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    1.4.1.2. Puerto de inyección 47

    1.4.1.3. Horno y columna 48

    1.4.1.4. Detector 53

    1.4.2. Detector selectivo de masas 55

    1.4.2.1. El análisis cuantitativo con espectrometría de masas 59

    1.5. ESTANDARIZACIÓN DE TÉCNICAS ANALÍTICAS 59

    1.5.1. Exactitud 60

    1.5.2. Precisión 60

    1.5.3. Incertidumbre de la medición 611.5.4. Límite de detección 65

    1.5.5. Límite de cuantificación 65

    2. PARTE EXPERIMENTAL  67

    2.1. MUESTRAS DE ANÁLISIS 67 

    2.2. ANALITOS 67

    2.3. ESTANDARES  682.3.1. Soluciones patrón individuales 68

    2.3.2. Patrones de calibración 69

    2.4. ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO 69

    2.4.1. Análisis cualitativo 70

    2.4.2. Calibración instrumental 71

    2.5. PROCESAMIENTO DE LAS MUESTRAS 71

    2.5.1. Molienda 71

    2.5.2. Extracción de los plaguicidas de la matriz de café. 71

    2.5.3. Limpieza de los plaguicidas 72

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    2.6. ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LOS PLAGUICIDAS 74

    2.6.1. Evaluación de la matriz 74

    2.6.2. Porcentaje de recuperación 75

    3. DATOS Y RESULTADOS 77

    3.1. RESULTADOS DEL ANÁLISIS CUALITATIVO 77

    3.1.1. Determinación de los tiempos de retención 77

    3.1.2. Obtención de los espectros de masas 78

    3.2. CURVAS DE CALIBRACIÓN 79

    3.3. LIMITES DE DETECCIÓN Y CUANTIFICACIÓN 823.3.1. Evaluación de matriz 83

    3.4. PORCENTAJES DE RECUPERACIÓN 86

    4. ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE DE MEDICIÓN 87

    4.1.1. Definición del mensurando 87

    4.1.2. Modelo físico y modelo matemático 87

    4.1.3. Fuentes de incertidumbre 884.1.4. Cuantificación de las incertidumbres estándar 89

    4.1.5. Coeficientes de sensibilidad 92

    4.1.6. Incertidumbre combinada y expandida 93

    5. CONCLUSIONES 97

    BIBLIOGRAFÍA 99 

    ANEXOS 103 

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    Tabla 18. Relación señal ruido de los muestras de café verde en blanco para

    evaluar el efecto de la matriz 84

    Tabla 19. Límites de detección y cuantificación finales después de considerar el

    efecto de matriz. 85Tabla 20. Comparación de los límites de cuantificación. LC-1 es el límite de

    cuantificación calculado de la grafica de calibración sin tener en cuenta el

    efecto de la matriz en la señal. 85 

    Tabla 21. Porcentajes de recuperación en la extracción de plaguicidas a partir de

    muestras de café verde en grano. 86 

    Tabla 22. Variabilidad en las áreas bajo el pico de forato 90

    Tabla 23. Resultados de la cuantificación de plaguicidas en café verde. 94Tabla 24. Error en el cálculo de concentración de plaguicidas en café verde. 94

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    INDICE DE FIGURAS

    Figura 1. Esquema de un cromatógrafo de gases. 47 

    Figura 2. Tipos de insertos para cromatografía de gases. 48 

    Figura 3. Cromatograma tomado en un cromatógrafo de gases. 54 

    Figura 4. Esquema de un espectrómetro de masas . 56 

    Figura 5. Espectro de masas de la cafeína. 58 

    Figura 6. Diagrama para la estimación de la incertidumbre de la medición. 63 

    Figura 7. Esquema del procesamiento de café verde para la extracción de

    plaguicidas. 73

    Figura 8. Limpieza de los plaguicidas en el extracto de café. 74 

    Figura 9. Protocolo para la evaluación de los porcentajes de recuperación en la

    extracción de plaguicidas en café verde. 75 

    Figura 10. Cromatograma de la mezcla madre de plaguicidas. 77 

    Figura 11. Comparación del espectro de masas del forato. 78 

    Figura 12. Grafica de calibrado del Forato. . 81 

    Figura 13. Diagrama del método de determinación de plaguicidas en café verde.

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    RESUMEN

    En este documento se presenta la estandarización de una técnica para ladeterminación de plaguicidas organofosforados y triazoles en café verde, los

    plaguicidas se extrajeron con una mezcla de acetonitrilo agua (4:1) seguida de una

    partición líquido-líquido y dos extracciones en fase solida con fase reversa RP18 y

    con carbón activado-NH2. Se evaluaron los porcentajes de recuperación, los

    cuales estuvieron por encima del 70%. La lectura instrumental se hizo por

    cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas con un GCMS QP

    2010 de Shimadzu, se evaluó la precisión instrumental y la linealidad en un rango

    de concentraciones inferior a los límites máximos de residualidad de cada

    plaguicida. Al final se estimó la incertidumbre. Todas las incertidumbres

    estuvieron por debajo del 15% al igual que los porcentajes de error en las

    concentraciones medidas.

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    INTRODUCCION.

    El café ha sido tradicionalmente un renglón importante de la economía colombianay constituye el producto más importante de la agricultura. Colombia se ha

    posicionado como productor de unos de los cafés suaves más apetecidos del

    mundo y el 63.4% de sus exportaciones se destinan a Estados Unidos, Alemania y

    Japón [1].

    Por otro lado, la producción agrícola mundial se ve afectada por pérdidas de hasta

    el 45% debido al ataque de una variedad de plagas incluyendo insectos,

    nematodos, virus y bacterias, las enfermedades asociadas y la competencia por

    malezas lo que ha generado una dependencia de los agricultores a los plaguicidas

    químicos sintéticos para la protección de cultivos contra la depredación de los

    insectos, sin embargo estos plaguicidas son muy agresivos con el medio ambiente

    y solo reducen las perdidas en un 7% [2].

    La acumulación de residuos de plaguicidas en los organismos está altamente

    influenciada por el contenido de grasa de dicho organismo y la naturaleza lipofílica

    del plaguicida. A pesar de que el contenido de grasa en los tejidos de las plantas

    no es tan significativo, algunas especies de plantas han demostrado que tienen

    mayores factores de bioacumulación. Esta acumulación de plaguicidas en la

    planta puede tener graves consecuencias a través de la cadena alimentaria lo que

    representa un potencial de efectos nocivos para la vida silvestre y los seres

    humanos [3, 4].

    En general, la dieta es la vía de exposición predominante para los plaguicidas, el

    consumo de principios activos a través de la ingestión de alimentos ha demostrado

    ser hasta cinco órdenes de magnitud más alta que otras vías de exposición como

    la inhalación de aire y la ingestión de agua potable [3].

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    El uso de plaguicidas en la agricultura es por tanto objeto de un seguimiento

    permanente debido al riesgo potencial que suponen para la salud pública y los

    ecosistemas. En el cultivo, almacenamiento y trasporte del café se usan

    plaguicidas, como insecticidas, herbicidas, nematicidas, fungicidas, que de noaplicarse de manera controlada podrían aportar residuos al producto final; estos

    residuos tienen unos límites máximos permitidos de acuerdo con parámetros

    internacionales, por encima de los cuales podrían afectar la salud humana [28].

    En Colombia, el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural y el Ministerio de la

    Protección Social promulgaron en 2007 la resolución 2906 por la cual se

    establecen los Límites Máximos de Residuos de Plaguicidas -LMR- en alimentos

    para consumo humano entre los cuales se encuentra el café en grano [5].

    Internacionalmente es la FAO (Food and Agriculture Organization of United

    Nations) quien establece los LMR para alimentos [6]. Se hace necesario el apoyo

    de laboratorios acreditados que cuenten con métodos de análisis confiables,

    sensibles y robustos como la cromatografía de gases acoplada a la espectrometría

    de masas, con la capacidad de cuantificar plaguicidas a las concentraciones

    exigidas por la legislación vigente y que sirvan de apoyo para los organismos de

    control en la certificación de productos agrícolas de exportación.

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    JUSTIFICACIÓN

    Colombia ha sido tradicionalmente uno de los mayores proveedores de café suave

    en el mercado internacional y está sujeto a legislaciones cada vez más rigurosas

    que controlan los residuos de contaminantes tipo plaguicidas en los productos

    agrícolas de exportación. En Colombia el Ministerio de la Protección Social

    establece los límites máximos de residuos de 14 plaguicidas organofosforados,

    organoclorados, carbamatos, piretroides y triazoles en café en grano mediante la

    resolución 2906 de 2007; la Federación Nacional de Cafeteros es la entidad

    encargada de verificar el cumplimiento de la normatividad establecida, para lo cual

    se apoya en el Laboratorio de Calidad de Productos Naturales (CPN) de la

    Universidad Tecnológica de Pereira.

     Aunque existen diversas metodologías analíticas para la determinación de

    plaguicidas, que van desde volumétricas, espectrofotométricas y cromatográficas,

    la técnica que brinda mayor selectividad y alta sensibilidad para una amplia gama

    de analitos la constituye la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de

    masas, además esta técnica permite el análisis simultaneo de plaguicidas de

    diversa naturaleza química.

    Para el CPN estandarizar la técnica multiresiduo para la determinación de

    plaguicidas representa un gran aporte al sector agrícola ya que permite a los

    caficultores certificar la calidad de sus productos de exportación, de igual forma

    constituye un apoyo técnico a las entidades gubernamentales encargadas de

    regular los plaguicidas en los alimentos de acuerdo con la legislación vigente.

    La posibilidad de brindar este servicio representa además un fortalecimiento para

    el Laboratorio CPN y para la Universidad Tecnológica de Pereira por la interaccióncon la comunidad, solucionando problemas específicos y generando recursos para

    financiar la investigación en el campo de la química analítica y los productos

    naturales.

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    1. MARCO TEÓRICO.

    1.1. EL CAFÉ

    Se conocen como café los granos obtenidos de unas plantas perennes tropicales

    (cafetos), morfológicamente muy variables, los cuales, tostados y molidos, son

    usados principalmente para preparar y tomar como una infusión [29].

    El género pertenece a la familia de las Rubiáceas (Rubiaceae), que tiene

    alrededor de 500 géneros y más de 6000 especies, la mayoría árboles y arbustos.

    Son principalmente de origen tropical, y de una amplia distribución, a ellapertenecen plantas medicinales como la ipecacuana (Psichoria ipecacuanha), o la

    Cinchona spp., de la cual se extrae la quinina [29].

    Taxonómicamente, todas estas plantas se clasifican como del género Coffea, y se

    caracterizan por una hendidura en la parte central de la semilla. Se encuentran

    desde pequeños arbustos hasta árboles de más de 10 m.; sus hojas, que son

    simples, opuestas y con estípulas, varían tanto en tamaño como en textura; sus

    flores son completas (en la misma flor se encuentran todos los órganos) blancas ytubulares; y los frutos, son unas drupas de diferentes formas, colores y tamaños,

    dentro de las cuales se encuentran la semillas, normalmente dos por fruto [29].

    La primera descripción de una planta de café fue hecha en 1592 por Prospero

     Alpini y, un siglo después, Antoine de Jussieu (1713) la denominó Jasminum

    arabicanum  (la consideró un jazmín). Fue Linneo (1737) quien la clasificó en un

    nuevo género, el género Coffea, con una sola especie conocida: C. arabica. Hoy,

    se reconocen 103 especies, sin embargo, sólo dos son responsables del 99% delcomercio mundial: Coffea arabica y Coffea canephora. Son originarias de África, o

    de Madagascar (incluido los Comores) [29].

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    Los granos de café son las semillas de un fruto llamado popularmente cereza.

    Estas cerezas están compuestas por una cubierta exterior, el exocarpio, el cual

    determina el color del fruto; en el interior hay diferentes capas: el mesocarpio, es

    una goma rica en azúcares adherida a las semillas que se conoce como mucílago;el endocarpio es una capa amarillenta que cubre cada grano, llamada pergamino;

    la epidermis, una capa muy delgada conocida como la película plateada; y los

    granos o semillas, el endosperma, conocidos como el café verde, que son los que

    tuestan para preparar los diferentes tipos de café [29].

    El café es el principal producto agrícola de exportación, representa el 52% de las

    exportaciones de todo el sector agropecuario con un valor de cosecha cercano a 5

    billones de pesos anuales, ingresos que llegan a más de dos millones de personas

    en la zona rural por lo que se considera el principal dinamizador de la economía

    rural en Colombia [7].

    Las especies del café más importantes comercialmente en el mundo son Arábica

    (Coffea arabica L) y Robusta o Canephora (Coffea canephora). Coffea canephora 

    tiene una amplia distribución geográfica y se encuentra silvestre en el África,

    como en Congo, Sudán, Uganda, y el Noroeste de Tanzania y Angola.

     Aproximadamente, el 35% del café que se comercializa en el mundo es de esta

    especie, conocida como Robusta. Las zonas bajas tropicales de África,

    permitieron que esta especie desarrollara con el paso de los siglos resistencia a

    numerosas plagas y enfermedades. Es en consecuencia más resistente a muchas

    de las enfermedades del café, especialmente a la roya (Hemileia vastatrix ), y esta

    característica determinó su cultivo en el mundo a comienzos del siglo pasado. Se

    cultiva generalmente en altitudes por debajo de 1000 m. Es de polinización

    cruzada, por lo que para su cultivo se deben sembrar varios genotiposcompatibles. No se cultiva en Colombia. Su contenido de cafeína es mayor al 2%;

    su taza es más amarga y con sabor a cereal. Investigaciones más recientes han

    podido determinar que la especie Robusta es una de las más antiguas al

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    originarse hace más de 5 millones de años; incluso hay quienes consideran que

    puede tener cerca de 25 millones de años [29].

    Coffea arabica L. es actualmente la principal especie del género, y constituye más

    del 60% del café que se comercializa en el mercado internacional. Es una especie

    autógama, es decir, se autopoliniza o autofertiliza. Su centro de origen se

    encuentra en el Sudeste de Etiopía, el Sur del Sudán y el Norte de Kenya. Es una

    especie tetraploide (tiene 44 cromosomas), que proviene de formas antiguas de

    dos especies diploides Coffea eugenioides  (22 cromosomas), probablemente

    como madre, y C. canephora  (22 cromosomas), como padre. Estudios científicos

    la catalogan como una especie relativamente "joven", que hizo su aparición hace

    menos de 1 millón de años. Se considera un café de altura, que se cultiva bien en

    temperatura de 18 a 23 0C. En Colombia las plantaciones están concentradas en

    altitudes que oscilan entre los 1200 y los 1800 m.s.n.m. el contenido de cafeína de

    los granos está entre 1,0 y 1,4% en base a materia seca, y es menos amargo que

    la otra especie cultivada. Es el café de mejor calidad en taza [29].

    Las variedades de café arábigo que se siembran en Colombia son:

    Típica también llamada arábigo, pajarito o nacional.Borbón.

    Tabi que es una variedad de grano grande, tiene una excelente calidad y es

    ideal para obtención de cafés especiales.

    Caturra.

    Variedad Colombia.

    1.1.1. Café de Colombia.

    CAFE DE COLOMBIA es la denominación que se le otorga al café 100% arábico

    producido en las regiones cafeteras de Colombia, delimitadas entre la latitud

    Norte 1° a 11°15, Longitud Oeste 72° a 78° y rangos específicos de altitud que

    pueden superar los 2.000 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.). Surge de la

    particular combinación de diversos factores correspondientes a la latitud y altitud

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    de la tierra del café en Colombia, sus suelos, el origen botánico de la especie y

    variedades de café producidas, el clima caracterizado por el doble paso de la Zona

    de Convergencia Intertropical, la cambiante topografía, la luminosidad, rango

    favorable de temperaturas, una adecuada cantidad y distribución de las lluviasdurante el año y unas prácticas culturales comunes que incluyen procesos de

    recolección selectiva y de transformación del fruto mediante su beneficio, lavado y

    secado. Estos factores, de manera conjunta, conducen a la producción de un café

    sobresaliente, suave, de taza limpia con acidez relativamente alta, cuerpo

    balanceado, aroma pronunciado y un perfil sensorial de excelente calidad [30].

    1.1.2. La cadena del café.

    Cuando se hace referencia al café se trata de sus formas o estadios: pergamino,

    verde, tostado, e incluye el café molido, descafeinado, liofilizado, líquido y soluble.

    En su proceso al mercado el café recorre diferentes fases, en primer lugar la

    cadena comprende las actividades agrícolas que se realizan en finca, tales como

    siembra, recolección, beneficio y secado, en el proceso de secado el café pasa de

    pergamino mojado a pergamino húmedo y pergamino seco. El pergamino seco se

    transporta a la trilladora donde se le extrae la película que lo cubre denominada

    endocarpio. Aquí el café se convierte en café verde el cual es clasificado según eltamaño y la calidad del grano. Posteriormente el café es tostado y el grano

    adquiere su color café característico [1].

    El componente agrícola de la cadena productiva de café (siembra, cosecha,

    recolección y secado) es altamente generador de empleo con una ocupación

    aproximada de 500.000 empleos directos [1].

    En Colombia, el café verde se destina directamente a exportación mientras que la

    producción orientada al consumo interno llega hasta la etapa final del proceso:

    tostión, molienda y empacado [1].

    Durante el primer mes del año cafetero que arrancó en octubre de 2012 y va hasta

    septiembre de 2013, las exportaciones mundiales de café sumaron 8,88 millones

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    de sacos de 60 kilos mientras que en el mismo mes del año 2011 fue de 7,57

    millones, no obstante las exportaciones cafeteras colombianas presentaron una

    leve caída de 602.693 a 582.104 sacos [8].

    En cuanto a la producción durante el año cafetero que terminó, Colombia ocupó el

    cuarto lugar con 7,8 millones de sacos de 60 kilos, el primer lugar lo ocupa Brasil,

    con 43,4 millones de sacos; seguido de Vietnam, con 20 millones, e Indonesia,

    con 8,2 millones de sacos de café. El total mundial producido fue de 131,2

    millones de sacos [8].

     Aunque la participación en el volumen de producción mundial ha descendido

    frente a Brasil y Vietnam, la participación en valor de las exportaciones mundiales

    se ha mantenido superior al 15%, lo que refleja el posicionamiento del café de

    Colombia en los mercados externos [7].

    1.1.3. Principales enfermedades del café

    El control de las principales enfermedades de los cafetales en los Andes de

    Colombia es otra fuente de constante trabajo y esfuerzo para las familias

    cafeteras. Las enfermedades son causadas por hongos, bacterias, virus y

    nemátodos. Las de mayor importancia económica son: la roya, Hemileia vastratix ;las llagas del tallo y de las raíces, Ceratocystis fimbriata y Rosellinia bunodes; la

    mancha de hierro, Cercospora coffeicola; el mal rosado, Corticium salmonicolor ; el

    volcamiento, Rhizocytonia solani ; la muerte descendente, Phoma sp. y nemátodos

    del género Meloidogyne [31].

    1.1.3.1.  La roya

    Es un hongo conocido como Hemileia vastratix , que se distingue fácilmente por la

    presencia de un polvillo amarillo en el envés de las hojas enfermas. Es una

    enfermedad cíclica que afecta principalmente el follaje, produce defoliación y el

    daño conocido como "paloteo". Está ligado a los años de alta producción con

    epidemias severas. En cultivos susceptibles, la enfermedad ha causado pérdidas

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    32

    hasta del 23% de la producción acumulada de cuatro cosechas. La relación de

    café cereza a café pergamino seco puede llegar a valores de 8 a 1 [31].

    El principal método de manejo es sembrar material resistente a la roya, como la

    Variedad Castillo. En los materiales susceptibles como: Borbón, Típica

    Maragogipe y Caturra, se requiere del uso de fungicidas protectores como el

    Oxicloruro de Cobre, y sistémicos como el Cyproconazol o Triadimefon [31].

    1.1.3.2.  Las llagas del cafeto

    Se conocen dos tipos de llagas en el cafeto: la llaga macana, Ceratocystis

    fimbriata, y las llagas radicales, Rosellinia bunodes  y R. pepo. Son hongos

    habitantes del suelo que desde hace más de 30 años se vienen incrementando en

    el país por las prácticas de renovación por zoqueo, podas de ramas bajeras,

    deschuponadas, descopes o pisoteo en la base de los tallos, cuando no se

    protegen las heridas y principalmente en época húmeda [31].

    Causa la muerte de los árboles. En ataques severos puede reducir entre el 20% y

    el 40% la densidad de plantas. Se recomienda la desinfección de las herramientas

    con hipoclorito al 5% o formol al 10% y la protección de las heridas con fungicidas

    como benomil y carbendazim, en dosis de 4 gramos por litro de agua [31].

    El control es básicamente preventivo. Una vez que ataca la enfermedad, no se

    conocen productos curativos. Los árboles enfermos se deben eliminar con todo y

    raíz y exponer a los rayos del sol mínimo durante 3 meses [31].

    1.1.3.3.  La mancha de hierro

    Es la enfermedad más generalizada en Colombia, causada por el hongo

    Cercospora coffeicola. Afecta el cafeto durante todos sus estados de desarrollo,

    desde las hojas cotiledonares hasta los frutos. Se caracteriza porque son

    pequeñas manchas circulares de color pardo claro o marrón rojizo [31].

    Permanentemente, causa la caída de las hojas e incrementa la producción de café

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    33

    pasilla, mediacara y guayaba que afectan la calidad. Los cafetales a plena

    exposición y mal fertilizados son los más susceptibles [31].

    1.1.4. Principales plagas del café

    Hay reconocidas más de 100 especies de insectos que viven en armonía en los

    cultivo del café. Sólo tres de ellos representan un impacto económico: la broca,

    Hypothenemus hampei , el minador de la hoja, Leucoptera coffeellum, y la

    palomilla de las raíces, Dysmicoccus spp [31].

    1.1.4.1.  La broca del café, Hypothenemus hampei  

    Es la plaga más dañina que ha afectado el cultivo del café en toda su historia.

    Desde septiembre de 1988 se registró en el país y ha ocasionado grandes

    pérdidas en todos los departamentos cafeteros; incluso, marginó el cultivo de las

    zonas bajas. Ataca directamente los frutos de café, es decir, afecta principalmente

    la producción y la calidad [31].

    Es un insecto de difícil manejo con los métodos tradicionales de control como los

    insecticidas, porque permanece protegido la mayor parte de su vida en el interior

    de los frutos. Algunos de los adultos son susceptibles a las aspersiones de estos

    productos, que tienen efecto únicamente por contacto con la plaga [31].

    La broca es un gorgojo de color negro, del tamaño de la cabeza de un alfiler. Es

    muy perjudicial porque cuando ataca, perfora y daña los granos, para alimentarse

    de las almendras del café. Es una plaga que inicia su ataque en los frutos verdes

    del cafeto, entre los 3 y 4 meses después de la florescencia [31].

    Para su control hay diferentes métodos, de los cuales el más utilizado es el

    conocido como manejo integrado de la broca. Éste consiste en un controlcultural, que incluye el manejo en el beneficio, la recolección oportuna de los frutos

    en el momento de su maduración y el control biológico con la utilización de

    avispas y de hongos. Las avispas se crían y luego se liberan en los cafetales para

    que se establezcan y se coman parte de la población de broca, buscándola dentro

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    de los frutos. El hongo es un moho blanco que se espolvorea en los cafetales para

    que mate parte de la población de la broca [31].

    La broca se expande a otras plantaciones por varias vías: en las semillas y frutos

    atacados; cuando el hombre los lleva de un lugar a otro; en la ropa, sombrero o

    calzado de las personas que transitan por las plantaciones; en herramientas y

    equipos, tales como machetes, costales y canastos; en los vehículos; y en el agua

    que se usa durante el lavado del café, etc [31].

    1.1.4.2.  El minador de la hoja, Leucoptera coffeellum

    Es una plaga muy dañina que afecta principalmente el área fotosintética y causa la

    defoliación de los árboles, y ha obligado a los agricultores de las zonas bajas al

    uso de insecticidas [31].

    Es conocida como una especie monófaga porque sólo ataca el género Coffea. Se

    ha encontrado resistencia en las especies diploides como Coffea stenophylla. Los

    daños son causados durante su estado de larva, cuando consume entre 1,0 y 2,0

    cm² de área foliar durante su proceso evolutivo. Si concurren varias larvas en una

    sola hoja puede llegar a causar necrosamiento en el 90% de su estructura [31].

    1.1.4.3.  La palomilla de la raíz

    Son varias especies: Dismicoccus alazon, D. brevipes  y D. criptus  que

    generalmente están asociadas con el hongo Septobasidium  y las hormigas del

    género Solenopsis.

    Las colonias se inician desde el almácigo, donde afectan el cuello de la raíz de las

    plantas, y en el campo su población aumenta y es cuidada por las hormigas. Los

    síntomas externos en el árbol son similares a los producidos por un ataque de

    llagas, que ocasionan el marchitamiento generalizado de la planta [31].

    Su control es preventivo. Una vez establecida en los lotes es muy costoso y

    dispendioso manejarla, y en muchos casos es mejor sustituir los árboles atacados.

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    1.2. LOS PLAGUICIDAS

    1.2.1. Generalidades e historia

    Plaguicida: Sustancia o mezcla de sustancias químicas de origen organosintético,de naturaleza tóxica y por consiguiente con un alto poder para alterar en forma

    drástica la fisiología de los organismos. Se utilizan en la actividad agrícola como

    medio de control para enfermedades, plagas y malezas. Normalmente, la acción

    del plaguicida no es específica para la especie objetivo y en consecuencia se

    producen efectos de diferentes magnitudes sobre otras especies y sobre los

    ámbitos expuestos a su acción [9].

    Existe evidencia histórica que la primera civilización en utilizar plaguicidas, fueronlos egipcios a orillas del río Nilo. Existen papiros que detallan el uso de soluciones

    de cobre para el control de hongos en cebada y el uso de soluciones acuosas de

    compuestos arsenicales para el control de la langosta. En Estados Unidos, para el

    año 1922, ya se utilizaba a orillas del Delta del Mississippi compuestos arsenicales

    espolvoreados para el control de insectos en algodón [10].

    En 1942, el químico Suizo Paul Hermann Müller (1925-1965), descubrió las

    propiedades insecticidas de un compuesto orgánico clorado llamadodicloro,difenil,tricloroetano, DDT. Paul Müller recibió en 1948 el premio Nobel de la

    Medicina por este descubrimiento. Aunque la molécula ya había sido sintetizada

    antes por el químico Othmar Zeidler, en 1874, fue el trabajo investigativo de Müller

    quién hizo que esta molécula se convirtiera en el insecticida de mayor uso desde

    1942 hasta 1970 [10].

    El trabajo de investigación de Paul Müller ayudó al descubrimiento de otros

    insecticidas organoclorados, entre ellos el aldrin, el cual fue introducido al mercadoen 1948, el clordano (1945), el dieldrin (1948), el endrin (1951), el heptacloro

    (1948) y el toxafeno, que fue presentado al mercado de agroquímicos en 1948

    [10].

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     Aunque el insecticida DDT de Müller empezó con mucho éxito a mediados del

    siglo 20, al final cayó víctima de las mismas propiedades que lo habían logrado

    llevar a la fama. Su extrema estabilidad química le confería una persistencia

    inaceptable en el ambiente; y aunque su toxicidad aguda para los mamíferos erarelativamente baja, su alta solubilidad en lípidos le confería una alta toxicidad

    crónica y una alta tendencia a la bioacumulación y la biomagnificación. Se estima

    que para el año 1963, ya se habían fabricado y aplicado al ambiente un total de

    453 millones de Kilogramos de DDT a nivel mundial [10].

    El uso masivo de este insecticida empezó a mostrar un nuevo problema en la

    protección de cultivos, la “resistencia” biológica de los insectos. En 1950, se

    empezó a notar que las dosis “normales” de DDT en los cultivos de algodón de

    Estados Unidos, no estaban controlando las plagas como lo hacían antes. Los

    biólogos del USFDA reportaron que se estaban formando “razas” de insectos

    resistentes al DDT. Además, el uso indiscriminado del insecticida había

    disminuido las poblaciones de depredadores naturales de insectos que no se

    consideraban plagas, pero con el tiempo, y sin la presencia de un control natural,

    insectos que no eran plagas, lo eran ahora [10].

    Durante la Segunda Guerra Mundial, se llevaron a cabo muchas investigaciones

    en el desarrollo de gases tóxicos para ser empleados por el Tercer Reich como

    armas de destrucción humana masiva. Estos trabajos llevaron al descubrimiento

    de un grupo de insecticidas más efectivos que los organoclorados como el DDT,

    este nuevo grupo se denominó organofosforados [10].

    Los insecticidas organofosforados presentaron una nueva variante en el mundo de

    los plaguicidas, ya que estos tenían propiedades sistémicas; lo cual significa que

    aunque las sustancias podían eliminar las plagas a su contacto, también eran

    absorbidas por la misma planta (sistémica), volviéndose ellas mismas tóxicas a los

    insectos [10].

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    El primer insecticida sistémico de este tipo fue el dietilparanitrofenilmonotiofosfato,

    llamado comúnmente parathion. Estos insecticidas resultaron muy efectivos para

    el control de plagas, especialmente por sus propiedades sistémicas, eran bajos en

    costo, pero presentaban riesgos para la salud humana. Estos insecticidas eranaltamente tóxicos para los mamíferos, podían ser absorbidos por la piel y a través

    de las vías respiratorias de los operarios del equipo de aplicación. Además,

    algunos de ellos presentaban propiedades teratogénicas [10].

    Nuevas investigaciones dieron lugar a moléculas con estructuras más complejas,

    actualmente existen cerca de 10 clasificaciones de plaguicidas en cuanto a su

    estructura química [10]:

    Organoclorados: presentan cloro en su moléculaOrganofosforados: son fundamentalmente ésteres del ácido fosfóricoCarbamatos: derivados del ácido N-metil-carbámicoPiretrinas: productos naturales del Pyrethrum cinaerefoliumPiretroides: productos sintéticosDerivados del ácido fenoxiacéticoBipiridilos: compuestos de amonio cuaternarioDerivados triazínicosFenoles halogenadosOrganobromadosFosfaminas

    1.2.2. Química de los plaguicidas

    En la tabla 1 se resumen las principales características químicas de los

    plaguicidas mencionados en la resolución 2906 y que son objeto de este estudio

    [32,33,34]

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    Tabla 1. Características químicas de algunos plaguicidas controlados en café en granopor la resolución 2906 de 2007 del ministerio de la protección social.

    OO

    P

    SS

    S

    Acido ditiofosforico O,O'-dietil S -etilsulfanilmetil ester 

    Forato

    LD50: 2 mg/KgCAS: 298-02-2

    PM : 260.39

    FM: C7H17O2PS3

    INSECTICIDA

     Nombre comercial: Thimet

    Clasificación: Organofosforado

    Clase: 1A (extremadamente peligroso)

     

    OO

    P

    SS

    S

    Acido ditiofosforico S -ter -butilsulfanilmetil O,O'-dietil ester 

    Terbufos

    FM: C9H21O2PS3

    INSECTICIDA

    Clasificación: Organofosforado

    Clase: 1A (extremadamente peligroso)

    PM : 288.45LD50: 5 mg/Kg

    CAS: 13071-79-9

    Nombre comercial: Counter 

     

    O

    O

    P

    S

    S

    S

    Acido ditiofosforico O,O'-dietil S -(2-etilsulfanil-etil) ester 

    Disulfoton

    LD50: 2 mg/Kg

    CAS: 298-02-2

    PM : 260.39

    FM: C8H19O2PS3

    INSECTICIDA

     Nombre comercial: Thimet

    Clasificación: Organofosforado

    Clase: 1A (extremadamente peligroso)

     

    N

    Cl

    Cl

    Cl

    O

    O

    P

    SO

    Clorpirifos

    Acido tiofosforico O,O'-dietil O''-(3,5,6-tricloro-2-piridinil) ester 

    LD50: 82 mg/Kg

    CAS: 2921-88-2

    PM : 350.59

    INSECTICIDA Nombre comercial: Dursban, Lorsban

    Clasificación: OrganofosforadoClase: II (moderadamente peligroso)

    FM: C9H11Cl3NO3PS

     

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    Continuación Tabla 1. Características químicas de algunos plaguicidas controlados encafé en grano por la resolución 2906 de 2007 del ministerio de la protección social.

    Cl O

    O

    N N 

    1-(4-Cloro-fenoxi)-3,3-dimetil-1-[1,2,4]triazol-1-il-2-butanona

    Triadimefon

    FM: C14H16ClN3O2

    LD50: 363 mg/Kg

    CAS: 43121-43-3

    PM : 293.78

    FUNGICIDA Nombre comercial: Amiral, Bayleton

    Clasificación: TriazolClase: III (ligeramente peligroso)

     

    Cl O

    OH 

    Triadimenol

    1-(4-Cloro-fenoxi)-3,3-dimetil-1-[1,2,4]triazol-1-il-2-butanolFM: C14H18ClN3O2

    LD50: 700 mg/Kg

    CAS: 55219-65-3

    PM : 295.80

    FUNGICIDA Nombre comercial: Bayfidan, Baytan, Summit

    Clasificación: TriazolClase: III (ligeramente peligroso)

     

    Cl 

    N N 

    PropiconazolO

    O

    Cl

    1-[2-(2,4-Dicloro-fenil)-4-propil-[1,3]dioxolan-2-ilmetil]-1H -[1,2,4]triazol

    LD50: 1517 mg/Kg

    CAS: 60207-90-1

    PM : 342.25

    FUNGICIDA

     Nombre comercial: Banner, Tilt

    Clasificación: Triazol

    Clase: II (moderadamente peligroso)

    FM: C15H17Cl2N3O2

     

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    1.3. LEGISLACIÓN PARA EL CONTROL DE PLAGUICIDAS

    1.3.1. Legislación Internacional

    Codex Alimentarius, es una colección reconocida internacionalmente deestándares, códigos de prácticas, guías y otras recomendaciones relativas

    a los alimentos, su producción y seguridad alimentaria bajo el objetivo de la

    protección del consumidor. Oficialmente este código es mantenido al día

    por la Comisión del Codex Alimentarius, un cuerpo conjunto con la Food

    and Agriculture Organization (FAO) organismo perteneciente a las Naciones

    Unidas y a la Organización Mundial de la Salud (WHO) cuyo objeto ya

    desde 1963 es la protección de la salud de los consumidores y asegurar las

    prácticas en el transporte internacional de alimentos. El Codex Alimentarius

    enlista los alimentos que no deben contener una cantidad mayor de

    residuos de plaguicidas (definidos, individualmente, en la definición del

    residuo) que la que señala el límite máximo de residualidad (LMR) en mg/kg

    en a) el punto de entrada en un país o b) el punto de entrada en los canales

    comerciales de un país [6].

    Convenio de Basilea para el control de los desplazamientos transfronterizos

    de desechos peligrosos y su eliminación, es el tratado multilateral de medioambiente que se ocupa más exhaustivamente de los desechos peligrosos y

    otros desechos. Cuenta con 170 países miembros (Partes) y su objetivo es

    proteger el medio ambiente y la salud humana contra los efectos nocivos

    derivados de la generación, el manejo, los movimientos trasfronterizos y la

    eliminación de los desechos peligrosos y otros desechos, fue aprobado en

    1989 y entró en vigor en 1992 [9].

    Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes(COPs) es un acuerdo internacional que regula el tratamiento de las

    sustancias tóxicas. Fue firmado en 2001 en Estocolmo y entró en vigor el

    17 de mayo del 2004. Inicialmente el convenio regulaba doce productos

    químicos incluyendo productos producidos intencionadamente, tales como:

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    plaguicidas, PCBs; dioxinas y furanos. Actualmente hay 172 países que han

    ratificado el convenio [9].

    Resolución 630 de 2002. Manual técnico andino para el registro y control de

    plaguicidas químicos de uso agrícola [9].

    Convenio de Rótterdam para la aplicación del procedimiento de

    consentimiento fundamentado previo aplicable a ciertos plaguicidas y

    productos químicos peligrosos objeto del comercio internacional entró en

    vigor el 24 de febrero de 2004 [9].

    1.3.2. Legislación Nacional

    Ya sea por solicitud de los Ministerios de Salud o de Agricultura y mediante

    Resolución de la Gerencia General del ICA, o del Ministerio de Agricultura, desde

    1974 hasta la fecha, se han venido restringiendo o prohibiendo el uso en el país

    de algunos plaguicidas señalados a continuación en la tabla 2 [5,11,12,13,14].

    Tabla 2. Resoluciones vigentes para el control de plaguicidas en Colombia.

    LEY,RESOLUCIÓN,DECRETO OACUERDO # 

    AÑO DEEMISIÓN 

    ENTIDAD QUE EMITE  OBJETO DE LA NORMA 

    R-447  1974 Ministerio deagricultura 

    Prohíbe el uso y venta de plaguicidas cloradospara el cultivo de tabaco. 

    R-2189  1974 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Cancela registro de fungicidas a base de

    compuestos de mercurio. 

    R-1042  1977 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Cancela registro de plaguicidas a base de

    leptophos (Phosvel) 

    R-209  1978 

    Ministerio de

    agricultura 

    Prohíbe el uso de plaguicidas organoclorados en

    el cultivo del cafeto 

    Ley 9  1979 Congreso de la

    Republica 

    Establece las normas generales que sirven de

    base a las disposiciones y reglamentaciones

    emitidas para preservar, restaurar y mejorar lascondiciones sanitarias en lo que se relaciona a la

    salud humana. Incluye normas generales sobre

    la producción, formulación, almacenamiento,

    distribución, movilización y aplicación aérea de

    los plaguicidas 

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    Continuación Tabla 2. Resoluciones vigentes para control de plaguicidas en Colombia.

    LEY,RESOLUCIÓN,

    DECRETO OACUERDO # 

    AÑO DE

    EMISIÓN  ENTIDAD QUE EMITE  OBJETO DE LA NORMA 

    R-749  1979 

    Instituto Colombiano

    Agropecuario ICA 

    Cancela registro de venta de productos a base

    de 2,4,5-T y 2,4,5-TP 

    R-243  1982 Instituto Colombiano

    Agropecuario ICA 

    Prohíbe la producción, importación y venta de

    plaguicidas a base de Dibromocloropropano

    (DBCP) 

    R-1158  1985 Instituto ColombianoAgropecuario ICA 

    Prohíbe la producción, importación y venta de

    plaguicidas a base de Dibromuro de etileno(EBD) 

    R-1849  1985 Instituto Colombiano

    Agropecuario ICA Prohíbe la producción, importación y venta de

    plaguicidas a base de Endrin 

    D-704  1986 Presidencia de la

    Republica Prohíbe el uso de DDT, sus derivados y

    compuestos. 

    R-930  1987 

    Instituto Colombiano

    Agropecuario ICA 

    Prohíbe la producción, importación y venta de

    plaguicidas a base de Dinoseb 

    R-19408  1987  Ministerio de salud 

    Prohíbe el uso y manejo de los plaguicidas a

    base de Clordimefon y sus sales 

    D-305  1988 Presidencia de la

    Republica 

    Prohíbe la importación, producción yformulación de plaguicidas a base de aldrin,

    heptacloro, dieldrin, clordano y canfecloro. 

    R-47  1988 

    Instituto Colombiano

    Agropecuario ICA 

    cancela la licencia de venta de plaguicidas que

    contienen clordimeform en su composición 

    R-3028  1989 Instituto Colombiano

    Agropecuario ICA 

    prohíbe la aplicación por vía aérea en el

    territorio nacional de los herbicidas que

    contienen Paraquat 

    R-4863  1989 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Cancela licencia de venta correspondiente al

    fungicida de uso agrícola denominado Dithane

    M-22 (Maneb)

    R-5052  1989 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Cancela licencias de venta a los plaguicidas de

    uso agrícola denominados Manzate D y

    Manzate. 

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    Continuación Tabla 2. Resoluciones vigentes para control de plaguicidas en Colombia LEY,

    RESOLUCIÓN,DECRETO OACUERDO #

     

    AÑO DEEMISIÓN 

    ENTIDAD QUE EMITE  OBJETO DE LA NORMA 

    R-5053  1989 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Prohíbe la importación, producción y venta de

    plaguicidas que contengan en su composición el

    ingrediente activo Captafol 

    R-2308  1990 Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Prohíbe la importación, producción, venta y

    aplicación en el territorio nacional de los

    fungicidas que contengan Terbuconazol 

    D-1843  1991  Ministerio de Salud 

    Reglamenta parcialmente los títulos III, V, VI, VII

    y XI de la Ley 9 de 1979 sobre uso y manejo de

    plaguicidas con el objeto de evitar que afecten

    la salud de la comunidad, la sanidad animal y

    vegetal o causen deterioro al medio ambiente 

    R-2156  1991 Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA Cancela las Licencias de Venta de los

    insecticidas a base de LINDANO 

    R-2471  1991 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Restringe los usos de PARATHION, únicamente a

    plagas de algodón y pastos tecnificados y del

    METIL PARATHION únicamente a plagas del

    algodón y arroz tecnificado. 

    R-29  1992 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Prohíbe el uso de insecticidas para uso agrícola

    a base de Fonofos. 

    R-9913  1993  Ministerio de salud 

    Prohíbe la importación, producción y aplicación

    de los Fungicidas Maneb, Zineb y suscompuestos relacionados. 

    R-10255  1993  Ministerio de salud 

    Prohíbe la importación, producción,

    formulación, comercialización, uso y manejo de

    los siguientes productos: DIELDRIN, CLORDANO,

    DODECACLORO o MIREX, PENTACLOROFENOL,

    DICOFOL, DDT, BHC HEPTACLORO, LINDANO y

    sus compuestos relacionados usados contra la

    broca del café. 

    R-138  1996  Ministerio de salud 

    Prohíbe la importación, fabricación,

    comercialización y uso de los plaguicidas conbase en Bromuro de Metilo, solo o en

    combinación. 

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    44

    Continuación Tabla 2. Resoluciones vigentes para control de plaguicidas en Colombia 

    LEY,RESOLUCIÓN,DECRETO O

    ACUERDO # 

    AÑO DEEMISIÓN 

    ENTIDAD QUE EMITE  OBJETO DE LA NORMA 

    R-1669  1997  Ministerio de salud 

    Por la cual se autoriza el uso de productos con

    base en ENDOSULFAN únicamente para el

    control de la broca del cafeto (Hipotenemus

    hampei). 

    R-1559  1999 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Por la cual se cancela el registro de venta No.

    0852 correspondiente al insecticida biológico

    denominado DIPEL WP. 

    R-.1312  2001 Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA Cancela registro de venta del producto Thionex

    35 EC, formulado a base de endosulfan 

    R-1681  2002 Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    suspender el registro de venta de los productos

    TESS 50 EW (deltametrin) y LARVIN 375 SC

    (tiodicarb) 

    R-1973  2004 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Por la cual se cancela registro de venta al

    fungicida Benlate WP a base de Benomyl. 

    R-1756  2006 Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Por el cual se adopta el manual de

    procedimientos de regulación y control de

    plaguicidas químicos de uso agrícola. 

    R-2906  2007 

    Ministerio de la

    protección social 

    Establece los Límites Máximos de Residuos de

    Plaguicidas -LMR- en alimentos para consumo

    humano y en piensos o forrajes 

    R-228  2007 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Por el cual se establecen obligaciones sobre la

    desnaturalización, almacenamiento y

    disposición final de desechos peligrosos e

    insumos agrícolas. 

    R-4754  2011 Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Por la cual se establecen requisitos para

    ampliación de uso de plaguicidas químicos de

    uso agrícola en cultivos menores. 

    R-5469  2012 

    Instituto Colombiano

    Agriopecuario ICA 

    Por el cual se establecen los requisitos para

    otorgar el registro de importador de plaguicidas

    de uso agrícola para uso directo. 

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    45

    1.4. TECNICAS ANALÍTICAS PARA LA DETERMINACION DE PLAGUICIDAS

    Las primeras etapas en el control de plaguicidas se hizo con técnicas

    gravimétricas y volumétricas que permitían la cuantificación de contaminantes

    pero no la identificación individual de los mismos, posteriormente se introdujeron

    técnicas de laboratorio que permitían la separación identificación y cuantificación

    de los plaguicidas:

    1.4.1. Cromatografía de gases

    La cromatografía de gases es una de las técnicas más utilizadas en la química

    analítica moderna, la posibilidad de analizar simultáneamente cientos de analitos

    en unos pocos minutos, de trabajar con cantidades de muestra extremadamentepequeñas y de poder detectar cantidades también muy pequeñas de analito, del

    orden de picogramos en muchos casos; así como su aplicabilidad en una gran

    variedad de disciplinas como la bioquímica, agronomía, química forense,

    fitoquímica entre otras, ha hecho de la cromatografía de gases una herramienta

    indispensable en casi cualquier laboratorio químico tanto de control de calidad

    como de investigación [15].

    La cromatografía de gases ha mostrado ser una técnica sensible, selectiva yreproducible, por lo que es ampliamente utilizada para el análisis de sustancias

    controladas por las autoridades como los plaguicidas entre otras [16,17,18].

    Para ser analizadas por cromatografía de gases las moléculas deben ser

    relativamente volátiles o debe ser posible convertirlas en un derivado que lo sea.

    Con pocas excepciones, casi todos los plaguicidas se analizan por cromatografía

    de gases.

    El proceso comprende varios pasos: extracción de los plaguicidas de la matriz con

    un solvente orgánico; los más usados son acetona, acetato de etilo y acetonitrilo.

    Limpieza del extracto, para minimizar las interferencias de la matriz; puede

    hacerse con extracción liquido-liquido (LLE), en fase solida (SPE) o

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    microextracción en fase solida (SPME). Finalmente la separación cromatográfica

    y la cuantificación. Del extracto conteniendo los plaguicidas se toma una alícuota

    y se introduce al cromatógrafo a través del puerto de inyección donde los analitos

    se vaporizan y se mezclan con el gas de arrastre, generalmente helio (también seusa en ocasiones nitrógeno o argón), cuya función es la de introducir y transportar

    los analitos de la columna para que sean separados por la fase estacionaria. A la

    salida de la columna se instala un sistema de detección que entrega alguna señal

    en función de la cantidad de masa de cada componente y del tiempo [15,19].

    La cromatografía de gases se puede clasificar en dos tipos, cromatografía gas

    sólido y cromatografía gas líquido, en la cromatografía gas sólido, como su

    nombre lo indica, la fase estacionaria es un sólido que retiene los analitos por

    medio de la adsorción física, con el inconveniente de que se presenta adsorción

    semipermanente de muchas moléculas activas o polares, por esta razón,

    actualmente encuentra poca aplicación, su uso se limita al análisis de muestras

    gaseosas principalmente [15].

    La cromatografía gas líquido por el contrario, tiene gran aplicación en todos los

    campos de la ciencia, aquí la separación se produce por la distribución de los

    analitos entre la fase móvil gaseosa y una fase liquida inmovilizada sobre la

    superficie de un sólido inerte. La cromatografía gas líquido fue desarrollada por

    Martin y Synge en 1941 y en 1952 recibieron el premio nobel por la invención de

    esta técnica. En 1955 apareció en el mercado el primer aparato comercial de

    cromatografía gas líquido [15].

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    1.4.1.1.  Instrumentación para cromatografía de gases

    En la figura 1 se muestra un esquema de un cromatógrafo de gases

    Figura 1. Esquema de un cromatógrafo de gases

    1.4.1.2.  Puerto de inyección

    La puerta de entrada de la muestra al sistema es el puerto de inyección, consiste

    en una cámara cilíndrica de pared metálica que al momento de introducción de la

    muestra está por encima de los 200°C, su función es vaporizar la mezcla [15,19].

    Para evitar el contacto de las moléculas con la pared metálica caliente, lo que

    puede causar descomposición y perdida de analito, se usa un pequeño dispositivo

    cilíndrico construido en vidrio denominado inserto, al interior del inserto se produce

    la vaporización de la muestra y es donde esta se mezcla con el gas de arrastre,

    existen insertos con diferentes geometrías internas para diversas aplicaciones o

    modos de inyección. Los más comunes se muestran en la figura 2.

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    (a) (b)

    Figura 2. Tipos de insertos para cromatografía de gases. (a) Split (b) splitless

    El modo Split (con división de muestra) se usa para el análisis de muestras a altas

    concentraciones (del orden del 1%), en este modo, después de la vaporización de

    la muestra, parte de ella se dirige a la columna para el análisis y otra parte (la

    mayoría) se desecha por la salida Split. Cuando se trabajan muestras que se

    encuentran en el nivel de trazas como en el caso de los plaguicidas, se usa el

    modo de inyección splitless, aquí toda la muestra que se inyecta se lleva a la

    columna para su separación y posterior determinación [15,19].

    1.4.1.3.  Horno y columna

     A la salida del puerto de inyección se conecta la columna que se encuentra al

    interior del horno, existen columnas empaquetadas con diámetros internos de 3 a

    5 mm con longitudes que van de los 3 a los 15 metros, se construyen en vidrio,

    acero inoxidable, cobre o teflón y normalmente se configuran como helicoides de

    10 a 15 cm a fin de poder ser introducidas en el horno, están rellenas con un

    soporte solido finamente dividido y homogéneo sobre el cual se inmoviliza la fase

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    estacionaria liquida. Las columnas capilares, de mayor uso, tienen diámetros

    internos de 0,25 0,32 y 0,53 mm y longitudes desde 15 hasta 120 metros, las

    columnas capilares son de más amplio uso pues son más eficientes y reducen el

    tamaño de muestra, el tiempo de análisis y el consumo de gas de arrastre,mientras con columnas empaquetadas se manejan flujos del orden de los 15

    mL/min con columnas capilares el consumo está alrededor de 1 mL/min [15,19].

    Las columnas capilares fueron introducidas en 1959, pero no entraron en pleno

    uso sino hacia 1980, a partir de entonces han ganado gran popularidad; se estima

    que hoy en día mas del 90% de las aplicación en CG se hacen con columnas

    capilares [19].

    La columna capilar original inventada y patentada por el Doctor Marcel Golay,

    consistió en un tubo capilar con una capa delgada de fase liquida recubriendo la

    pared interna del tubo, razón por la cual se le llamo columna tubular abierta con

    pared recubierta, o WCOT por sus siglas en ingles [19].

    Otros dos tipos de columnas capilares se encuentran disponibles comercialmente,

    la columna tubular abierta con soporte recubierto (o SCOT, support-coated open

    tubular ) y la columna tubular abierta de capa porosa (o PLOT,  porous layer opentubular ). Las columnas SCOT tienen una delgada capa de un soporte solido

    absorbente recubierto de fase liquida, estas columnas tienen mayor cantidad de

    fase móvil y por ende mayor capacidad de carga que una columna común WCOT

    [19].

    Las columnas PLOT contienen una capa porosa de un sólido absorbente como

    alúmina o tamiz molecular. Las columnas PLOT son adecuadas para el análisis de

    gases livianos, por ejemplo la separación de neón, argón, oxigeno, nitrógeno yxenón se hace con una columna PLOT de tamiz molecular [19].

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    En la tabla 3 se muestran las fases liquidas más comunes. Existen básicamente

    dos tipos de fases estacionarias liquidas: los polímeros de siloxanos y las de

    polietilenglicol.

    Tabla 3. Fases estacionarias liquidas más comunes en cromatografía de gases capilar  CódigoUSP

    Características (nombre, estructura,Polaridad y usos)

     Algunas referencias comerciales

    G1CH3

    Si

    CH3

    O

    100%Polaridad: no polar Usos: solventes, productos de petroleo,  muestras farmaceuticas.

    dimetilpolisiloxano 100 %

     

    Rtx/MXT – 1 (Restek)

    DB/HP – 1 (AGILENT)

    SPB – 1 (Supelco)

    G27

    CH3

    Si

    CH3

    O

    95%

    Polaridad: no polar Usos: saborizantes, muestras ambientales  hidrocarburos aromaticos.

    Si O

    5%

    difenil 5%dimetilpolisiloxano 95%

     

    Rtx/MXT – 5 (Restek)

    DB/HP – 5 (AGILENT)

    SPB – 5 (Supelco)

    NO

     APLICACH3

    Si

    CH3

    O Si

    CH3

    CH3

    Si

    CH3

    CH3

    O

    x y

    Polaridad: no polar Usos: saborizantes, muestras

    ambientales, pesticidas,PCBs, hidrocarburos aromaticos.

    polisilfenileno 5%dimetilpolisiloxano 95%

     

    Rtx - 5sil MS 

    Rtx – 5Sil MS (Restek)

    DB – 5 MS (AGILENT)

    SLB – 5 MS (Supelco)

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    Continuación Tabla 3. Fases estacionarias liquidas más comunes en cromatografía degases capilar  

    G43

    CH3

    Si

    CH3

    O

    94%

    cianopropilfenil 6%dimetilpolisiloxano 94%

    Polaridad: lijeramente polar Usos: compuestos volatiles, insecticidas,  residuos de solventes en productos  farmaceuticos.

    Si O

    6%

    (CH2)3

    CN

     

    Rtx/MXT - 1301, Rtx/MXT - 624

    (Restek)

    HP – 1301, HP – 624 (AGILENT)

    SPB – 624 (Supelco)

    G32

    CH3

    Si

    CH3

    O

    80%

    difenil 20%dimetilpolisiloxano 80%

    Polaridad: lijeramente polar Usos: compuesos volatiles, alcoholes.

    Si O

    20%

     

    Rtx/MXT – 20 (Restek)

    SPB – 20 (Supelco)

    G42CH3

    Si

    CH3

    O

    65%

    Polaridad: medianamente polar Usos: pesticidas, PCB, aminas.

    Si O

    35%

    difenil 35%dimetilpolisiloxano 65%

     

    Rtx/MXT – 35 (Restek)

    DB/HP – 35 (AGILENT)

    SPB – 35 (Supelco)

    G46

    CH3

    Si

    CH3

    O

    86%

    Polaridad: medianamente polar Usos: pesticidas, PCB, alcoholes oxigenados.

    Si O

    14%

    (CH2)3

    CN

    cianopropilfenil 14%dimetilpolisiloxano 86%

     

    Rtx/MXT – 1701 (Restek)

    DB/HP – 1701 (AGILENT)

    SPB – 1701 (Supelco)

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    52

    Continuación Tabla 3. Fases estacionarias liquidas más comunes en cromatografía degases capilar  

    G3

    CH3

    Si

    CH3

    O

    50%

    Polaridad: medianamente polar Usos: triglicéridos, ésteres de ftalato,  esteroides, fenoles.

    Si O

    50%

    difenil 50%dimetilpolisiloxano 50%

     

    Rtx/MXT – 50 (Restek)

    DB/HP – 50 (AGILENT)

    SPB – 50 (Supelco)

    G6

    Si

    CH3

    O

    100%Polaridad: selectivo para pares de electrones libresUsos: muestras ambientales, solventes, gases  drogas, cetonas, alcoholes

    C2H4

    CF3

    trifluoropropilmetilpolisiloxano 100%

     

    Rtx/MXT – 200 (Restek)

    DB/HP – 200 (AGILENT)

    G7

    Si O

    50%

    (CH2)3

    CN

    Si

    CH3

    O

    50%

    Polaridad: polar Usos: FAMEs, carbohidratos.

    CH3

    cianopropilmetil 50%fenilmetilpolisiloxano 50%

     

    Rtx – 225 (Restek)

    DB/HP – 225 (AGILENT)

    G16

    H

    C

    H

    OC

    Polaridad: polar Usos: FAMEs, acidos, aminas, solventes,  isomeros del xileno.

    H

    H

    polietilenglicol

     

    Stabilwax / Carbowax 20M (ResteK)

    DB – WAX (AGILENT)

    Supelcowax10 (Supelco)

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    53

    1.4.1.4.  Detector

     Al final de la columna se encuentra el detector, existen gran variedad de

    detectores que se basan en diversidad de fenómenos físicos.

    Con pocas excepciones, la mayoría de detectores para cromatografía de gases

    fueron inventados específicamente para esta técnica. Las mayores excepciones

    son el detector de conductividad térmica, que ya existía como un analizador de

    gases cuando comenzó la CG; y el espectrómetro de masas (o detector selectivo

    de masas), que fue adaptado para las altas velocidades de escaneo necesaria

    para los picos cromatográficos [19].

    En total, hay probablemente más de 60 detectores que han sido usados en CG.Muchos de ellos se basan en la formación de iones por uno u otro medio; y de

    estos, el detector de ionización de llama es el más popular. En la tabla 4 se

    enlistan los detectores más comunes para CG [19].

    Tabla 4. Detectores más comunes para cromatografía de gases

    Nombre  selectivo para 

    Detector de ionización de llama (FID)  NO 

    Detector de conductividad térmica (TCD)  NO 

    Detector de captura electrónica (ECD)  X* 

    Detector de nitrógeno/fosforo (NPD)  N,P,X 

    Detector de fotoionización (PID)  Aromáticos 

    Detector de ionización de Helio (HID)  NO 

    Detector fotométrico de llama (FPD)  S,P 

    Detector de emisión atómica de plasma (AED)  Metales, X,C,O 

    Quimioluminiscencia  S 

    Detector de densidad de gas (GADE)  NO 

    Detector de radioactividad  3H, 14C 

    Espectrómetro de masas (MSD)  SI 

    Infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR)  SI 

    *X = halógeno

    Con la mayoría de detectores la identificación de un componente se hace

    comparando el tiempo de retención del pico cromatográfico con el de un patrón

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    corrido a las mismas condiciones, esto implica que se debe tener información

    previa sobre la identidad de los analitos, es decir, la comparación de los tiempos

    de retención se hace solo con fines de verificación y el uso de los detectores se

    limita principalmente al análisis cuantitativo. El detector selectivo de masas tienela ventaja de que a la vez que genera una señal cromatográfica puede obtener y

    registrar el espectro de masas de cada uno de los analitos facilitando su

    identificación ya sea por medio de la interpretación de su espectro de masas o con

    la simple comparación en una base de datos. Esto lo hace idóneo para el análisis

    cualitativo en los diversos campos de la investigación [20].

    En los sistemas modernos el detector está comunicado con un ordenador el cual a

    través de un software interpreta la señal y la registra en una gráfica llamada

    cromatograma. La figura 3 muestra un cromatograma típico.

    Figura 3.Cromatograma tomado en un cromatógrafo de gases.

    En el cromatograma, cada pico corresponde a un compuesto de la mezcla, en el

    eje de las abscisas se registra el tiempo de retención, esto es, el tiempo que tarda

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    un analito desde la inyección para efluir de la columna y llegar al detector. La

    altura de cada pico depende de la cantidad de analito que llega al detector

    1.4.2. Detector selectivo de masas.

    Como se dijo anteriormente, la cromatografía de gases es la principal técnica

    analítica para la separación de compuestos volátiles. Esta técnica combina

    velocidad de análisis, alta resolución, fácil operación, excelentes resultados

    cuantitativos y bajo costo, sin embargo, desafortunadamente la CG no puede

    confirmar la identidad o estructura de ningún pico. Los tiempos de retención están

    relacionados con los coeficientes de partición, y aunque esta es una característica

    para definir un buen sistema, los datos obtenidos por si solos no pueden ser

    usados para identificar un pico [19].

    El espectrómetro de masas por otro lado, es uno de los detectores más ricos en

    información. Esta técnica requiere unos pocos microgramos de muestra para el

    análisis pero provee información tanto para la identificación cualitativa de

    compuestos desconocidos como para su cuantificación. Además es fácilmente

    acoplado a sistemas de cromatografía de gases [19].

    La figura 4 es un esquema de un espectrómetro de masas de baja resoluciónusado comúnmente en CG. Debido a su pequeño tamaño, a menudo es referido

    como espectrómetro de masas de mesa [19].

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    56

    ENTRADADE LA MUESTRA

    FUENTE DEIONIZACIÓN

    ANALIZADOR DE MASAS

    DETECTOR 

    VACIO

    SISTEMADE DATOS

    ESPECTRO DE MASAS

    m/z  

    Figura 4. Esquema de un espectrómetro de masas

    Para uso con cromatografía de gases una interface comunica la salida de la

    columna cromatográfica con la fuente de iones, en general el CG y el EM son muy

    compatibles ya que ambos sistemas trabajan a alta temperatura, ambos trabajan

    con compuestos en estado vapor y ambos trabajan con pequeñas cantidades de

    muestra, sin embrago, el único problema que presenta este acoplamiento es que

    la presión atmosférica a la salida de la columna cromatográfica debe reducirse

    hasta unos 10-5 a 10-6 torr en la entrada del EM [19].

    Después de separadas por el cromatógrafo, las moléculas de analito deben ser

    ionizadas y fragmentadas para su análisis, esto se consigue en la fuente de iones.

    Existen diversas formas de ionización, pero el impacto electrónico es el tipo de

    ionización más utilizado, casi la totalidad de las bibliotecas o bases de datos de

    espectros comerciales son construidas con este método. Se consigue

    bombardeando las moléculas del compuesto con electrones de alta energía (70

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    57

    eV), con el fin de remover un electrón de su estructura. Las moléculas, por la

    pérdida del electrón y por el exceso de energía ganado en la colisión, se rompen

    generando tanto especies neutras como especies cargadas (iones). El impacto

    electrónico es el tipo de ionización más energético, por ende, con el que seobtiene mayores rompimientos. Las demás técnicas de ionización se denominan

    técnicas blandas, producen ionizaciones menos energéticas y menor

    fragmentación de la molécula. El impacto electrónico es el modo de ionización

    más usado en el análisis de plaguicidas aunque en algunos casos se usa también

    la ionización química negativa [16].

    Después de la ionización los iones producidos se aceleran a través de campos

    eléctricos conduciéndolos hacia el analizador. En el analizador los iones son

    desviados de su trayectoria por la aplicación de campos eléctricos o magnéticos,

    que dependiendo de la masa del ion le suministran diferentes velocidades; la

    magnitud de la desviación depende de la masa y velocidad de cada ion. Existen

    también diversos tipos de analizadores. Ver tabla 5 [20].

    Tabla 5. Tipos de analizadores de masas

    Magnéticos

    de enfoque

    simple

    de dobleenfoque

    Cuadrupolares

    De tiempo de vuelo

    Trampa de iones

    La mayoría de los CG-EM de mesa usan analizadores de masas de cuadrupolo,

    trampa de iones o tiempo de vuelo. Los de tipo cuadrupolo representan cerca del80% de los equipos comercializados en el mundo. Sistemas con analizadores de

    masas magnéticos de doble enfoque también están disponibles en el mercado, sin

    embargo son más costosos y no pueden considerarse de mesa por su tamaño

    [19].

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    58

    Por último los iones formados a partir de las moléculas de la muestra y separados

    por el analizador, son colectados en el detector produciendo una señal eléctrica

    que convenientemente amplificada, se registra y representa gráficamente en el

    espectro de masas. Figura 5.

    Figura 5. Espectro de masas de la cafeína

    En el eje horizontal (abscisas) del espectro de masas se registra la relación entre

    la masa y la carga de cada ion (m/z,  donde m  es la masa del ion y z   su carga

    eléctrica), por lo general la carga producida por el impacto de los electrones es

    igual a la unidad por lo tanto puede leerse la masa de cada ion directamente en laescala de las abscisas. En el eje vertical se lee la cantidad de los iones que se

    expresa como abundancia relativa.

    Los dos iones más característicos de un espectro de masas son: el denominado

    pico base, que es el más alto de todos los picos y representa el ion en mayor

    cantidad, y el pico de ion molecular que no representa exactamente un fragmento,

    sino la molécula entera, cargada por la pérdida de su electrón y justo antes de su

    primera fragmentación; el pico de ion molecular es, por tanto, el de mayor valor dem/z  en el espectro. Al pico base se le asigna una abundancia relativa del 100% y

    con respecto a él se miden las abundancias del resto de los fragmentos [20].

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     Así, cada barra o pico en el espectro de masas representa un ion cuya posición en

    el grafico depende de su masa y su altura de su abundancia. En condiciones de

    reproducibilidad las moléculas de un mismo compuesto siempre se fragmentaran

    produciendo los mismos iones en iguales cantidades. El espectro de masas seconsidera por esta razón la huella digital de un compuesto [20].

    1.4.2.1.  El análisis cuantitativo con espectrometría de masas.

    Los espectrómetros de masas cuadrupolares tienen la ventaja de poderse

    configurar tanto para análisis cualitativo como para análisis cuantitativo.

    El analizador cuadrupolar puede ajustarse para que separe y registre la totalidad

    de los iones generados en la fragmentación, así se obtiene el espectro de masas

    completo con el que se hace la identificación del compuesto. Este modo de trabajo

    del espectrómetro se conoce como full scan y se usa para el análisis cualitativo.

    Para el análisis cuantitativo, el cuadrupolo se configura de manera que solo

    permita el paso hacia el detector de los fragmentos más representativos de cada

    analito. Este procedimiento se conoce como monitoreo de iones seleccionados

    (SIM) y tiene la ventaja de que se evita la llegada al detector de fragmentos de

    moléculas diferentes a los analitos, que pueden estar presentes en la matriz y que

    generan interferencia. Además la respuesta por unidad de masa es mayor por SIM

    [20].

    1.5. ESTANDARIZACIÓN DE TÉCNICAS ANALÍTICAS

    Estandarizar o validar una técnica de análisis es verificar y documentar que esta

    conduce con un alto grado de confiabilidad a datos altamente precisos y exactos

    dentro de las especificaciones y atributos de calidad previamente establecidas

    [21].

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    Los atributos de calidad pueden ser de tipo estadístico o de tipo

    operativo/económico. Entre los primeros figuran los parámetros fundamentales de

    exactitud (relacionado con la trazabilidad) y precisión (relacionado con la

    incertidumbre) y los secundarios de selectividad, sensibilidad, límites de deteccióny cuantificación o robustez. Entre los criterios de tipo operativo/económico se

    encuentran la facilidad de comprensión del método y manejo de la

    instrumentación, la rapidez del análisis, su costo, la inversión, el mantenimiento,

    etc. [22].

    1.5.1. Exactitud

    La exactitud de un procedimiento analítico expresa la proximidad entre el valor que

    es aceptado convencionalmente como valor verdadero o un valor de referencia y

    el valor experimentalmente encontrado [21].

    La exactitud se expresa como porcentaje de recuperación en la valoración de una

    cantidad conocida de analito añadida sobre la muestra. La recuperación esperada

    depende del tipo de matriz, del procedimiento de preparación de la muestra y de la

    concentración del analito en la misma. Aunque es deseable alcanzar valores de

    recuperación cercanos al 100%, esto no es posible debido a los errores

    sistemáticos inherentes a todo método de ensayo, por ejemplo, las pérdidas de

    analito en las extracciones liquido-liquido o liquido-solido durante el procesamiento

    de la muestra [21].

    1.5.2. Precisión

    Para que un dato obtenido mediante una medición sea de utilidad se debe tener

    una idea de la precisión del método con que se realizó dicha medición.

    La precisión determina el grado de concordancia (grado de dispersión) entre una

    serie de medidas de tomas múltiples a partir de una misma muestra homogénea

    en las condiciones prescritas. Usualmente se expresa en términos de desviación

    estándar (SD) o de desviación estándar relativa (RSD). La dispersión de los datos

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    obtenidos es debida a errores aleatorios presentes en todo proceso de medición.

    Como consecuencia de la existencia de estos errores, los análisis realizados sobre

    muestras idénticas, en las mismas circunstancias, no conducen generalmente a

    resultados idénticos [21,23].

    En un método de ensayo se involucran más de una medición: el pesaje de la

    muestra, la medición del volumen final de extracto, la medición instrumental. Cada

    una de estas mediciones está sujeta a errores aleatorios que afectan la precisión

    del método

    Una forma de evaluar la precisión del método es mediante la estimación de la

    incertidumbre de la medición.

    1.5.3. Incertidumbre de la medición:

    El propósito de una medición es determinar el valor de una magnitud, llamada el

    mensurando, que de acuerdo al Vocabulario Internacional de Términos Básicos y

    Generales de Metrología (VIM), es el atributo sujeto a medición de un fenómeno,

    cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado

    cuantitativamente [24].

    La imperfección natural de la realización de las mediciones, hace imposible

    conocer con certeza absoluta el valor verdadero del mensurando. Toda medición

    lleva implícita una incertidumbre. La incertidumbre es el parámetro asociado con

    el resultado de la medición, que caracteriza la dispersión de los valores que

    razonablemente podría ser atribuido al mensurando. Este parámetro podría ser

    una desviación estándar u otra parte de un intervalo que indica un cierto intervalo

    de confianza o de distribución más probable de los valores repetitivos de una

    medición [24,25].

    Este parámetro de la medición refleja la calidad de todo el proceso usado para la

    medición y permite identificar los puntos clave del proceso o las etapas

    susceptibles de mejora, existen diversas normas internacionales que sirven de

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    guía para el cálculo de la incertidumbre y específicamente para los ensayos

    químicos se pueden mencionar las guías desarrolladas por IUPAC, EURACHEM,

    CITAC y NIST, en ellas se plantean metodologías específicas para estimar la

    incertidumbre en este tipo de mediciones [24].

    El diagrama de la figura 6 describe los pasos para la estimación de la

    incertidumbre [24].

    La definición del mensurando es vital para obtener buenos resultados de la

    medición. En no pocas ocasiones se mide algo distinto al propósito original [24].

    Un modelo físico de la medición consiste en el conjunto de suposiciones sobre el

    propio mensurando y las variables físicas o químicas relevantes para la medición

    [24].

    En la literatura se distinguen dos métodos principales para cuantificar las fuentes

    de incertidumbre: El Método de Evaluación Tipo A está basado en un análisis

    estadístico de una serie de mediciones, mientras el Método de Evaluación Tipo B

    comprende todas las demás maneras de estimar la incertidumbre [24].

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    Definir el mensurando Y

    Establecer el modelo físicoIdentificar las magnitudes de entrada X

    iEstablecer el modelo matemático

    Identificar las fuentes de incertidumbre

    Cuantificar la variabilidad de cada fuentey asociarle una distribución

    Reducir. Obtener la incertidumbre estándar u(xi )

    Estimar correlaciones

    Calcular la incertidumbre estándar combinada uc

    Elegir el nivel de confianza  p

    ¿Cuantificar 

    el número degrados?

    SI  NO

    Estimar los grados de libertad vi

    Calcular el número efectivode grados de libertad vef 

    Determinar t  p(vef )Determinar el

    factor decobertura k 

    Calcular la incertidumbre expandida U 

    FIN 

    Figura 6. Diagrama para la estimación de la incertidumbre de la medición

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    Cabe mencionar que esta clasificación no significa que exista alguna diferencia en

    la naturaleza de los componentes que resultan de cada uno de los dos tipos de

    evaluación, puesto que ambos tipos están basados en distribuciones de

    probabilidad. La única diferencia es que en las evaluaciones tipo A se estima estadistribución basándose en mediciones repetidas obtenidas del mismo proceso de

    medición mientras en el caso de tipo B se supone una distribución con base en

    experiencia o información externa al metrólogo [24].

    En la práctica esta clasificación no tiene consecuencia alguna en las etapas para

    obtener una estimación de la incertidumbre combinada.

    En este trabajo las incertidumbres de tipo A son las debidas a:

    El volumen final del extracto

    La inyección

    La recuperación

    La dispersión de los datos se expresa mediante la desviación estándar y para

    convertir la dispersión en incertidumbre estándar se divide la desviación estándar

    entre √n donde n  es el número de mediciones.

    Las incertidumbres de tipo B son las que se obtienen de información externa como

    certificados de calibración, manuales o especificaciones de los instrumentos,

    valores de mediciones anteriores, entre otros:

    Masa de muestra

    Error en la interpolación.

    Cuando la incertidumbre se obtiene de un certificado, como el caso de la

    incertidumbre en la masa de muestra, el dato leído debe dividirse por el factor de

    cobertura, este dependerá de las distribuciones de probabilidad. Esto se debe a

    que la incertidumbre estándar representa un intervalo de valores que contiene el

    valor verdadero con una probabilidad de 68% asumiendo una distribución normal

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    de los datos, cuando se desea un nivel de confianza o de probabilidad mayor se

    debe expandir el intervalo multiplicándolo por el factor de cobertura y la

    incertidumbre así obtenida se llama incertidumbre expandida. El factor de

    cobertura k , como ya se mencionó, depende del nivel de confianza requerido, enuna distribución normal k   = 1 para una probabilidad de 68,27% y con k   = 2, la

    probabilidad es 95,45%. En un certificado de calibración las incertidumbres

    reportadas son incertidumbres expandidas y quien emite el reporte debe

    especificar el factor de cobertura (es decir, el nivel de confianza) [27]

    1.5.4. Límite de Detección

    Se puede describir el límite de detección de un analito como aquella concentración

    que proporciona una señal en el instrumento significativamente diferente de la

    señal de una muestra en blanco o señal de fondo [26].

    Esta descripción brinda al analista un amplio margen de libertad para decidir la

    definición exacta del límite de detección basada en una adecuada interpretación

    de la frase “significativamente diferente”. En la práctica existe muy poco acuerdo

    entre los profesionales y los organismos oficiales sobre este punto. Una definición

    que se usa comúnmente en la química analítica es que el límite de detección es la

    concentración de analito que proporciona una señal igual a tres veces la señal de

    fondo [26].

    1.5.5. Límite de cuantificación.

    El límite de cuantificación de un método es la mínima cantidad de analito que se

    puede cuantificar con suficiente precisión y exactitud.

    Entre los límites de detección y cuantificación hay un rango de concentraciones

    del analito en que si bien no puede cuantificarse con precisión, si puede ser

    detectado sin incurrir en falsos positivos [21].

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    2. PARTE EXPERIMENTAL.

    2.1. MUESTRAS DE ANÁLISIS.

    Se analizaron muestras de café verde en grano calidad excelso tipo exportación

    suministradas por la Federación Nacional de Cafeteros, se conservaron en bolsas

    de polietileno a temperatura ambiente.

    Para la evaluación de los porcentajes de recuperación y de los interferentes de

    matriz se usaron muestras de café verde en grano, libres de plaguicidas evaluadas

    previamente.

    2.2. ANALITOS.

    Los plaguicidas objeto de análisis se enlistan en la tabla 6 con su respectivos

    números CAS y límites máximos de residuos (LMR), según resolución 2906 de

    2007 del Ministerio de la Protección Social.

    Tabla 6. Analitos en el método para determinación de plaguicidas en café verde

    ITEM Nombre

    Formula

    Química Cas #

    MRL

    (mg/kg)

    1 Forato C7H17O2PS3  298-02-2 0,02

    2 Terbufos C9H21O2PS3  13071-79-9 0,05

    3 Disulfoton C8H19O2PS3  298-04-4 0,2

    4 Clorpirifos C9H11Cl3NO3PS  2921-88-2 0,05

    5 Triadimefon C14H16ClN3O2  43121-43-3 0,05

    6 Triadimenol C14H18ClN3O2  55219-65-3 0,1

    7 Propiconazol I & II C15H17Cl2N3O2  60207-90-1 0,1

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    2.3. ESTÁNDARES.

    Se usaron estándares de alta pureza de cada pesticida de marca ChemService,

    en la tabla 7 se relacionan los números de catálogo y grado de pureza. El anexo 1

    contiene las fichas técnicas de cada estándar emitidas por el fabricante.

    Tabla 7. Estándares de plaguicidas para la preparación de patrones de referencia. Losnúmeros de catalogo corresponden a la marca ChemService 

    ITEM Nombre

    Numerode

    catalogo% Pureza

    1 Forato PS-654 97,5

    2 Terbufos PS-680 99,1

    3 Disulfoton PS-652 98,24 Clorpirifos PS-674 99,5

    5 Triadimefon PS-1013 99,2

    6 Triadimenol PS-1064 99,5

    7 Propiconazol I & II PS-1075 98,2*

    *Mezcla de isómeros 

    2.3.1. Soluciones patrón individuales.

     A partir de los estándares se preparó una solución patrón  de aproximadamente5.000 partes por millón (mg/L) por cada plaguicida. En la tabla 8 se relacionan los

    solventes que se utilizaron para cada plaguicida.

    Tabla 8. Solventes para la preparación de soluciones patrón de plaguicidas individualesITEM Nombre Solvente

    1 Forato Tolueno

    2 Terbufos Metanol

    3 Disulfoton Metanol

    4 Clorpirifos Acetona-Hexano (1:1)

    5 Triadimefon Acetona-Hexano (1:1)

    6 Triadimenol Tolueno-Acetonitrilo (1:1)

    7 Propiconazol I & II Acetona-Hexano (1:1)

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    2.3.2. Niveles de Calibración.

    Se preparó una mezcla de los plaguicidas denominada mezcla madre agregando

    los volúmenes necesarios de solución patrón para que cada componente quedara

    a una concentración igual a 200 veces su límite máximo de residualidad (LMR) en

    acetona hexano (1:1). Para el disulfoton su concentración en la mezcla madre es

    igual a 100 veces su LMR. A parti