Herramientas analíticas en la clasificación de mieles en base a criterios de calidad e inocuidad

Abstract

[EN] The present PhD thesis has two distinct objectives: 1. To evaluate the techniques that have been used routinely in the quality control of honey, at both an industrial and commercial level, and to compare them with other unconventional alternatives, and 2. To evaluate the effectiveness of monitoring the raw material in the packaging industry (carried out on receiving batches of raw honey,) to meet the legal limits regarding the presence of chemical residues. Also, to assess the risk to the consumer as a result of exposure to such residues when there is a legally established maximum residue limit (MRLs). In general, the physicochemical parameters that have been used conventionally in the classification of honey do not permit good differentiation in terms of monoflorality. While the botanical origin of honey has a clear impact on some of them, such as the color and electrical conductivity, levels of certain physicochemical parameters may vary depending on the year of harvest (especially color) and beekeeping practices. In this line, the beekeeper has an important role in the variability of some of these parameters, especially in regard to HMF and moisture, and even in the characteristic varietal color that the market requires. Therefore, good beekeeping practices are essential to obtain the product that the consumer expects and legislation requires. The alternative techniques tested in this study, such as identifying characteristic volatile compounds in the volatile fraction of honey, and the application of an electronic tongue made with metals, have provided useful and promising results in the classification of honey to complement the information obtained by pollen analysis. The use of chemical fingerprinting, such as for methyl anthranilate in citrus blossom honey, is particularly useful when the percentage of pollen is particularly low, as in the case of sterile hybrids or when pollen and nectar production is not simultaneous. This PhD thesis suggests reconsidering the level of this compound required in Spanish citrus honey; proposing a minimum value of 1.2 mg/kg (greater than that recommended in other studies for Italian citrus honey). However, only taking this parameter into consideration in the case of honey with a surprising low percentage of citrus pollen, and after evaluating its organoleptic and physicochemical properties. The presence of certain compounds, in the volatile fraction of the honey, is decisive in its differentiation; botanical origin having the greatest influence on discrimination and to a lesser extent the geographical origin. For example, carvacrol and ¿-terpinene are characteristic of tilia honey; ¿-pinene and 3-methyl-2-butanol of sunflower honey; and cis-linalool oxide of acacia honey. The information obtained with an electronic tongue (made with metal sensors) in combination with appropriate multivariate statistical techniques (Principal Component Analysis and Neural Networks) has demonstrated that this system allows the differentiation of honey by botanical origin with a success rate of 100%. A good correlation between the electronic tongue and the antioxidant capacity of honey has also been confirmed (0.9666). With regard to the control of chemical residues, the results confirm that proper quality control on receiving batches of raw honey, applying appropriate validated analytical methods, is effective in reducing the risk of exposure to sulfonamides in commercialized honey. In commercial samples, the Maximum Residue Level (MRL) was not exceeded for any of the pesticides analyzed; the consumer is exposed to many of them at concentrations below these limits (especially acaricides used against varroa). However, the "hazard index" (HI) for the presence of pesticides in honey obtained as the addition of the individual risk of each pesticide (Hazard Quotient: HQ) present in them, was in the worst case 500 times lower than the value of 1, considered as the limit of acceptability.

[ES] La presente tesis doctoral se plantea con dos objetivos claramente diferenciados: 1. Evaluar las técnicas que se vienen utilizando de forma rutinaria en el control de calidad de mieles, tanto a nivel industrial como comercial, y compararlas con otras alternativas no convencionales y 2. Evaluar la efectividad del control de la materia prima (llevado a cabo en la etapa de recepción industrial) para cumplir los límites legales establecidos en lo referente a la presencia de residuos químicos en miel. Además, valorar el riesgo para el consumidor como consecuencia de la exposición a dichos residuos cuando legalmente tenga establecido un LMR (Límite máximo de residuos). En general, los parámetros fisicoquímicos, no permiten una buena diferenciación de las mismas en términos de monofloralidad. Si bien, el origen botánico de las mieles tiene un claro impacto en algunos de ellos, como es el color y la conductividad eléctrica, los niveles de ciertos parámetros fisicoquímicos pueden variar en función del año de recolección (especialmente el color) y de las prácticas apícolas. Las técnicas alternativas ensayadas en el presente estudio, como es el caso de la identificación de compuestos volátiles característicos en la fracción volátil de las mieles, y la aplicación de un sistema de lengua electrónica construido con sensores metálicos, han proporcionado resultados útiles y esperanzadores en clasificación de mieles para complementar la información obtenida mediante el análisis polínico. La utilización de marcadores químicos, como es el caso del antranilato de metilo en las mieles de cítrico, resulta especialmente útil cuando éstas presenten un bajo porcentaje de polen de la especie botánica de la que mayoritariamente procedan (por variedades híbridas estériles o producción de polen y néctar no simultánea). Se propone reconsiderar la concentración requerida de este compuesto para la miel de cítricos españoles, a un valor mínimo de 1.2 mg/kg, y además sólo tener en cuenta este parámetro en el caso de las mieles con un sorprendente bajo porcentaje de polen de cítricos, y después de la evaluación de sus propiedades organolépticas y fisicoquímicas. La presencia de determinados compuestos, en la fracción volátil de las mieles, resulta determinante en su diferenciación; siendo el origen botánico el que mayor influencia tiene en su discriminación y en menor medida el origen geográfico. Por ejemplo, carvacrol y ¿-terpineno son característicos de la miel de tilo; ¿-pineno y 3-methyl-2-butanol de la miel de girasol, y óxido de cis-linalool de la miel de acacia. La lengua electrónica, construida con sensores metálicos, la combinación de la información con ella generada junto con la aplicación de adecuadas técnicas estadísticas multivariantes (Análisis de Componentes Principales y Redes Neuronales) ha demostrado que este sistema permite la diferenciación de mieles según su origen botánico con un porcentaje de éxito del 100%. Además, se ha confirmado una buena correlación entre la lengua electrónica y la capacidad antioxidante de las mieles (0.9666). Un control de calidad apropiado en la recepción de la materia prima, aplicando una metodología analítica adecuada y validada, resulta eficaz para reducir en la miel comercializada el riesgo de exposición por la presencia de sulfonamidas. En muestras comerciales, no se superó el Límite Máximo de Residuos (LMR) para ninguno de los pesticidas analizados, el consumidor está expuesto a muchos de ellos a concentraciones inferiores a dichos límites (especialmente para los acaricidas destinados al tratamiento de la varroa). Sin embargo, el "Indice de Peligro" (Hazard Index: HI) para la presencia de pesticidas en las mieles obtenido como sumatorio del peligro individual de cada pesticida (Hazard Quotient: HQ) presente en ellas, fue en el peor de los casos 500 veces inferior al valor de 1, considerado como límite de aceptabil

[CA] La present tesi doctoral es planteja amb dos objectius clarament diferenciats: 1. Avaluar les tècniques que s'utilitzen de forma rutinària en el control de qualitat de mels, tant a nivell industrial com comercial, i comparar-les amb altres alternatives no convencionals i 2. Avaluar l'efectivitat del control de la matèria primera (dut a terme en l'etapa de recepció industrial) per a complir els límits legals establits pel que fa a la presència de residus químics en mel. A més, valorar el risc per al consumidor com a conseqüència de l'exposició als anomenats residus quan legalment tinguen establit un LMR (Límit màxim de residus). En general, els paràmetres fisicoquímics, que s'utilitzen de forma convencional en la classificació de mels, no permeten una bona diferenciació de les mateixes en termes de monofloralidat. Si bé, l'origen botànic de les mels té un clar impacte en alguns d'ells, com és el color i la conductivitat elèctrica, els nivells de certs paràmetres fisicoquímics poden variar en funció de l'any de recol·lecció (especialment el color) i de les pràctiques apícoles. Les tècniques alternatives assajades en el present estudi, com és el cas de la identificació de compostos volàtils característics en la fracció volàtil de les mels, i l'aplicació d'un sistema de llengua electrònica construït amb sensors metàl·lics, han proporcionat resultats útils i esperançadors en classificació de mels per a complementar la informació obtinguda per mitjà de l'anàlisi pol·línica. La utilització de marcadors químics, com és el cas de l'antranilato de metil en les mels de cítric, resulta especialment útil quan estes presenten un baix percentatge de pol·len de l'espècie botànica de què majoritàriament procedisquen (per varietats híbrides estèrils o producció de pol·len i nèctar no simultània).En este sentit, la present tesi doctoral proposa reconsiderar el nivell de MA requerit per a la mel espanyola de cítrics, a un valor mínim de 1.2 mg/kg (superior al suggerit en altres estudis per a mels de cítric italianes), i a més només tindre en compte este paràmetre en el cas de les mels amb un sorprenent baix percentatge de pol·len de cítrics, i després de l'avaluació de les seues propietats organolèptiques i fisicoquímiques. La presència de determinats compostos, en la fracció volàtil de les mels, resulta determinant en la seva diferenciació; sent l'origen botànic el que major influència té en la discriminació i en menor mesurada l'origen geogràfic. Per exemple, carvacrol i ¿-terpineno són característics de la mel de til·ler; ¿-pineno i 3-methyl-2-butanol de la mel de girasol, i òxid de cis-linalool de la mel d'acàcia.En relació amb la llengua electrònica, construïda amb sensors metàl·lics, la combinació de la informació amb ella generada juntament amb l'aplicació d'adequades tècniques estadístiques multivariant (Anàlisis de Components Principals i Xarxes Neuronals) ha demostrat que aquest sistema permet la diferenciació de mels segons el seu origen botànic amb un percentatge d'èxit del 100%. A més, s'ha confirmat una bona correlació entre la llengua electrònica i la capacitat antioxidant de les mels (0.9666). Un control de qualitat apropiat en la recepció de la matèria primera, aplicant una metodologia analítica adequada i validada, resulta eficaç per reduir en la mel comercialitzada el risc d'exposició per la presència de sulfonamides. En mostres comercials, no es va superar el Límit Màxim de Residus (LMR) para cap dels pesticides analitzats, el consumidor està exposat a molts d'ells a concentracions inferiors a aquests límits (especialment per als acaricides destinats al tractament de la varroa). No obstant això, el "Indice de Perill" (Hazard Index: HI) per a la presència de pesticides en les mels, obtingut com a sumatori del perill individual de cada pesticida (Hazard Quotient: HQ) present en elles, va anar en el pitjor d