Optimización de un método para la determinación de acrilamida mediante espectroscopía de fluorescencia molecular y técnicas multivariantes

Abstract

La acrilamida está reconocida como sustancia neurotóxica y carcinógena en animales y posiblemente en humanos (Agencia de Investigación para el Cáncer). En este trabajo se propone un procedimiento para la determinación de acrilamida mediante medidas de fluorescencia de excitación-emisión y PARAFAC (Análisis de Factores Paralelos). La reacción de degradación de Hofmann se lleva a cabo para transformar la amida en amina y posteriormente se forma el derivado fluorescente usando fluorescamina. Se realizó una optimización multirrespuesta, para la determinación de acrilamida, utilizando un diseño D-óptimo para optimizar simultáneamente seis variables, cinco a dos niveles y una a tres niveles. Las dos respuestas optimizadas fueron las señales (loading muestrales) obtenidas de la descomposición PARAFAC: 1) El fluoróforo relacionado con el derivado de la acrilamida, que fue maximizado; 2) El fluoróforo relacionado con la señal del blanco, que fue minimizada. Ambos fluoróforos muestran intensidad fluorescente en el mismo rango de longitudes de onda registradas

This work describes a new and cheap procedure to determine acrylamide. Acrylamide is recognized as a neurotoxin and carcinogen substance, in animals and possible in humans, by Agency on Research on Cancer (IARC). This procedure has been successfully applied to determine acrylamide by means of excitation-emission fluorescence data and PARAFAC (Parallel Factor Analysis). The Hofmann degradation reaction is carried out to transform the amide to the amine and then the fluorescent derivative is formed by a reaction using fluorescamine. First, a multiresponse optimization using a D-optimal design for simultaneously optimizing six variables, five at two levels and one at three levels, in the determination of acrilamide was proposed in this work. The two responses optimized were the signals (sample loadings) obtained from the decomposition PARAFC: 1) the fluorophore related to the acrylamide derivate, that was maximized, and 2) the fluorophore related to blank that was minimized. Both fluorophores show fluorescence intensity in the same range of wavelength measured. The D-optimal design allows reducing the experimental effort from 96 to 14 experiments guaranteeing the quality of the estimates reducing the time and cost of the analysis. The optimal conditions found were: NaClO 0.02 mM, NaOH 0.03 M, 30 min, 85ºC and fluorescamine 6mM. The calibration model was validated for the linear range between 0-80 ppm. The second order property of PARAFAC let us to identify unequivocally the acrylamide and differentiating from blank.