Monitoring of sports supplements by GC-MS

Dissertação de Mestrado em Química Forense apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAtualmente, o doping é um grave problema na área do desporto, principalmente por este ser um fenómeno que move milhões de pessoas por todo o mundo. A prática de desporto deve ser sempre realizada de forma segura e, em particular, a competição deve assentar em valores como a honestidade e igualdade, o que não é alcançado com o uso de substâncias ou métodos proibidos. Contudo, para além dos atletas que conscientemente escolhem a via mais fácil e rápida para o sucesso - doping - existem relatos de outros atletas que acusam positivo nos controlos anti-doping e afirmam não ter qualquer comportamento que leve a este resultado. Desta forma, a realização deste trabalho tirou partido de um problema que há muito se debate: a possível contaminação (intencional ou não) de suplementos alimentares com substâncias proibidas. De facto, existem diferentes estudos que demonstram que tanto os suplementos hormonais como não hormonais podem conter substâncias não declaradas no rótulo. Muitas destas substâncias não declaradas são pro-hormonas de testosterona ou 19-nortestosterona, designadas por esteroides anabólicos-androgénicos (EAA). Numa primeira parte da dissertação, é dada uma breve contextualização do problema do doping e das contaminações de suplementos alimentares. De seguida, são descritos os procedimentos para análise de 4 suplementos consumidos num contexto desportivo, escolhidos por serem os suplementos com maior probabilidade de ter contaminações. A análise destes foi feita recorrendo a técnicas de GC-FID e GC-MS, com um passo prévio de extração em dois passos, usando metanol e hexano como solventes. Esta etapa permitiu eliminar alguns dos constituintes dos suplementos, dado que a matriz destes é muito complexa. Foram ainda preparados padrões externos e feita uma injeção direta dos suplementos, para análise por GC-FID. A análise por GC-FID revelou algumas informações interessantes sobre a quantidade de substâncias presentes nos suplementos e sobre os seus tempos de retenção. Por si só, esta informação não é suficiente para fazer a sua identificação, não existindo padrões de EAA para poder fazer um trabalho comparativo. Procedeu-se então a alguns estudos de espetrometria de massa, tendo sido feita uma identificação de alguns dos componentes. O estudo por GC-MS das amostras dos suplementos alimentares revelou-se bastante complexo, pois implica conhecer as moléculas descritas no rótulo e que possam estar no extrato final, assim como fazer a identificação de outras moléculas, não descritas no rótulo, pelos seus padrões de fragmentação. Em muitos casos não foi possível identificar a molécula em questão, devido à complexidade do seu espetro de massa e a não haver um padrão disponível para comparação. Dos componentes identificados, alguns faziam parte da constituição dos suplementos, como alguns ácidos gordos, lactose ou glicerol, sendo seguros para consumo. Foi também identificado o acetato de etilo, em dois suplementos, cuja origem é desconhecida, podendo tratar-se de uma contaminação por solvente usado no processo de fabrico ou como aroma sintético. Já o ester metílico do ácido 15 – tetracosanoico, identificado num suplemento, cuja sua origem também é desconhecida, pode ser tóxico para o ser humano, indicando que o suplemento em questão pode não ser seguro para consumo.Doping is a widespread problem in sports, mainly because it´s a phenomenon that moves millions of people. Sports practice should be safe, and competitions should be honest and equal between athletes, values that are not achieved with the use of prohibited substances or methods. However, besides the athletes that choose this easy way of wining – doping – there are reports that sate that some athletes, whose anti-doping tests were positive, didn´t consciously consume any substances. Thus, the present work took advantage of a problem that is being debated for a long time: the possibility of contaminations (intentional or not) of nutritional supplements, consumed by sportsmen, with prohibited substances. In fact, there are different studies that demonstrate that nutritional supplements, hormonal or non-hormonal, may have substances not declared on the label. Many of these substances are pro-hormones from testosterone or 19-nortestosterone, like anabolic-androgenic steroids. Firstly, in this dissertation, the background of the doping problem and the contaminations of sports supplements. Then, the steps for the analysis of 4 supplements, consumed by sportsmen, are explained. These were chosen for being the ones with greater probability of being contaminated. Analytical studies were made by GC-FID and GC-MS, with a previous phase of a 2-step extraction, with methanol and hexane. This allowed the elimination of some supplements’ constituents, which is crucial because of their complex matrix. In addition, external standards were prepared, and a direct injection of the supplements was made for the GC-FID analysis. The GC-FID analysis revealed some interesting information about the quantity of substances present in the various supplements tested and their retention time. However, this analysis alone was not sufficient for the identification of this substances, as were not available standards of anabolic-androgenic steroids for a comparative work. Consequently, mass spectrometry studies were conducted, and the identification of some components of the 4 supplements were made. This GC-MS study was found to be complex, not only because it involved previous knowledge of the molecules described in the label and maybe in the final extract, but also because it was necessary to identify others not disclosed in the label, through their fragmentation patterns. In many cases, identification of the molecules in question was not possible, because of the complex mass spectrum and the lack of standards for comparison. From the identified components, some were part of the supplement constitution, like some fatty acids, lactose, or glycerol. It was also identified ethyl acetate, in 2 supplements, which origin is unknown, indicating the possibility of contamination with an industrial solvent used during the manufacturing phase or may be use as a synthetic flavor additive. The 15-tetracosanoic acid methyl ester, identified in 1 supplement, which origin is also unknown, may be toxic for humans, indicating that this supplement may not be safe for human consumption