Libro de Química y toxicología de alimentos Resumen del libro, tema: Química y toxicología de alimentos Capítulo 7. Introducción a la toxicología alimentaria Una sustancia tóxica será aquella que, al penetrar al organismo humano y animal, bloquea los mecanismos metabólicos normales de ese organismo, en el caso de los tóxicos alimentarios se introduce por la vía oral mediante los alimentos y el agua. Es una rama de la ciencia que se ocupa de las fuentes, niveles de exposición, transformación en los alimentos, efectos biológicos, prevención, análisis y legislación de sustancias presentes, ya sea natural y antropogénicamente en los alimentos con significación para la salud de los consumidores (Torres, 2008). Capítulo 8. Tóxicos naturales que forman parte del alimento Estas son toxinas que forman parte del alimento, también llamado factores anti nutricionales, estas son sustancias que interfieren en el proceso metabólico de nutrientes, también tienen la capacidad de interferir con un nutrimento, disminuyendo su biodisponibilidad, y a largo plazo producir una anormalidad fisiológica y/o anatómica (Torres, 2008) 8.1. Factores anti vitamínicos Estos son compuestos que disminuyen la actividad de una vitamina. Avidina, es una glucoproteína antagonista de la biotina, la cual se une con gran afinidad para formar un derivado insoluble que impide su biodisponibilidad, se encuentra presente en la clara de huevo cruda, mientras que la biotina es un componente de la yema. La avidina presente en la clara de huevo cruda es capaz de inhibir la actividad de la biotina ingerida mediante la dieta (Torres, 2008). 1 Libro de Química y toxicología de alimentos Los síntomas en humanos son lesiones descamativas en la piel y las mucosas, dermatitis, hiperestesia, dolor muscular. Tiaminasas, son otro factor anti nutricional, capaces de inhibir la vitamina B, las tiaminasas de tipo 1 están presentes en carne y vísceras de animales acuáticos, té, café, nueces, las de tipo 2 están presentes en helechos, cerezas y entre otros, ambas se destruyen a una cocción de 60°C, por lo que no son de importancia en alimentos bien cocinados (Torres, 2008) 8.2 Inhibidores de proteasas Son enzimas naturales que hidrolizan las proteínas. Antitripsina, estos son los inhibidores de la tripsina, la tripsina como la quimiotripsina son enzimas proteolíticas del páncreas, segregadas al intestino delgado. Estos inhibidores se encuentran en la soja; también pueden estar presentes en huevos, leche, patatas y otros vegetales, lo que causas estos inhibidores es que estimula la segregación de enzimas pancreáticas, también al no sintetizar las proteínas provoca un retraso de crecimiento entre 30 a 40% (Torres, 2008). Estos inhibidores pueden ser destruidos por el tratamiento con calor. Inhibidor de Browman-birk. Este al igual que el anterior actúa como inhibidor de la quimiotripsina, generando las mismas consecuencias que la antitripsina, estas se destruyen con un proceso de calentamiento a 100° C a 3 minutos (Torres, 2008). 8.3. Taninos Son polifenoles derivados de los ácidos gálico y elágico. Se encuentra en gran número de productos vegetales, como el sorgo y diversos helechos, así como cacao, té, bananas y habas. Los taninos se combinan con las proteínas Los que produce es la reducción de 2 Libro de Química y toxicología de alimentos biodisponibilidad de las proteínas, destruyen la vitamina A, B1 y B12, lo que genera debilidad muscular, resequedad de la piel y los ojos (Torres, 2008). 8.4. Ácido fítico También llamado anti-vitamina D relacionado con la mala absorción de calcio, disminuye la absorción o biodisponibilidad de minerales divalentes como: calcio, magnesio, hierro, cinc, entre otros, formando con ellas sales insolubles, lo que disminuye la formación de gastroferrina en el intestino y puede contribuir a la descalcificación del organismo a través de las heces. Se encuentra en alimentos como cereales soya, leguminosas, zanahorias, etc, se inactiva con el calor (Torres, 2008). 8.5 Oxalatos Al igual que el ácido fítico disminuye la absorción de minerales divalentes, su carácter toxico es derivado de la disminución de asimilación de calcio generando la formación de cálculos renales, se encuentra en el cacao, te, espinaca (Torres, 2008). 8.6. Saponinas Son glucósidos con propiedades tensoactivas que pueden producir espumas, estas interactúan con el colesterol y eventualmente con proteínas de membranas de glóbulos rojos, causando su hemolisis, tóxicos para animales de sangre fría, no se ha demostrado, pero se plantea que la actividad hemolítica es contrarrestada por el plasma sanguíneo. Se encuentran y alimentos como alfalfa, espinaca, soja, remolacha (Torres, 2008). 8.7. Xantinas Son una familia de compuestos relativamente no tóxicos, donde se encuentra la cafeína, teofilina, teobromina, encontradas en el café, té, mate, cola y cacao. Tienen propiedades diuréticas y son relajantes musculares sobre el musculo cardiaco. Puede tener algún efecto teratogénico especialmente la cafeína (Torres, 2008). 3 Libro de Química y toxicología de alimentos Las xatinas son estimulantes del SNC, lo que provoca la sensación de euforia y fuerza durante algunas horas, todo esto ocurre junto con un intercambio de los niveles de adrenalina. Y también otro efecto que tiene es el aumento de secreción de jugos en el estómago, que lo convierte en una droga irritante de la mucosa gástrica (Torres, 2008). 8.8. Alcoholes Su consumo modero de 200 a 300 g/día ha sido asociado a la disminución de ataques cardiacos, sin embargo, su utilización más allá de esos puede actuar como agente de gran toxicidad sobre el sistema nervioso, la sangre, el estómago, hígado, corazón, músculos y huesos. El metanol que es el alcohol más simple, también llamado alcohol de madera, su toxicidad obedece a su transformación en ácido fórmico, causando daños irreparables, este es responsable de la destrucción irreversible del nervio óptico (Torres, 2008). Capítulo 9. Micotoxinas en los alimentos Numerosos problemas de salud pública que afectan tanto al hombre como a los animales están relacionados directa o indirectamente con la agricultura; entre ellos se cuenta la acción de agentes químicos, físicos o biológicos que interfieren con la adecuada producción, procesamiento y/o distribución de alimentos. Algunos de estos agentes han sido considerados como factores de riesgo para el desarrollo de enfermedades de gran impacto mundial, entre ellos las micotoxinas. Estas son sustancias químicas naturales, producto del metabolismo de algunos hongos que colonizan cultivos y alimentos almacenados; se ha calculado que afectan a más del 25% de los cultivos en el mundo cada año (Torres, 2008). Entre los factores ambientales más importantes que influyen sobre el crecimiento de los hongos y la producción de micotoxinas, están en la temperatura y la actividad de agua que a su vez esta 3relacionada con la humedad relativa ambiental. Principales tipos de hongos productores de micotoxinas: 4 Libro de Química y toxicología de alimentos -Aspergillus, penicillium, fusarium. De estos se producen diferentes tipos de micotoxinas como son las aflotoxinas, ocratoxinas y fumonisinas. Un caso que hizo que se diera inicio a los números estudios de las micotoxinas fue cuando en 1960 màs de 10 millones de pavos murieron en Inglaterra a causa de alimentarse con alimento formulado que contenía mani contaminado con una micotoxina llamada aflotoxina que es un potencial causante cancerigeno. Las aflatoxinas pertenecen a la familia de las micotoxinas, que son sustancias químicas producidas por cepas toxigénicas de hongos, principalmente Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus. Estas sustancias pueden causar enfermedad y muerte, tanto en animales como en seres humanos. Las aflatoxinas son frecuentemente aisladas de alimentos como maíz, arroz, maní y otras granos o cereales, que han tenido un mal manejo postcosecha (Torres, 2008). La aflatoxina es el factor que más obstaculiza el desarrollo fetal, con mayor capacidad de provocar o acelerar el cáncer, y además provoca cambios repentinos en genes y producir la mutación de estos y también generar tumores. Para el control y prevención de la proliferación de micotoxinas se debe realizar el control de plagas, adecuada preparación de suelo, rotación de cultivos y en la postcosecha el control de la manipulación y almacenamiento de los alimentos debe ser rigurosa en los diferentes parámetros de control como son la temperatura, humedad y actividad de agua (Torres, 2008). Capítulo 10. Aditivos alimentarios Los aditivos alimentarios se emplean desde que el hombre aprendió a con- servar los alimentos de la cosecha para el año siguiente, la carne y el pescado con técnicas de salazón y 5 Libro de Química y toxicología de alimentos ahumado. Los egipcios utilizaban colorantes y aromas para realzar el atractivo de algunos alimentos, y los romanos empleaban salmuera (nitrato potásico), especias y colorantes para conservar y mejorar la apariencia de los alimentos (Torres, 2008). Las funciones principales de los aditivos alimentarios se pueden resumir en: Conservan la consistencia del producto. Los emulsionantes proporcionan una textura consistente y evitan que los productos se separen. Mejoran o conservan el valor nutricional. Todos los productos que contengan nutrientes agregados deben llevar una etiqueta con su descripción. Conservan la salubridad y buen sabor de los alimentos. La contaminación bacteriana facilita el desarrollo de enfermedades por consumo de alimento. Los preservativos reducen el daño que el aire, los hongos, las bacterias o la levadura pueden causar. Controlan la acidez y la alcalinidad. Los aditivos especiales ayudan a modificar la acidez o alcalinidad de los alimentos con el objetivo de obtener el sabor, gusto y color deseados Suministran color y mejoran el sabor. Algunos colores mejoran el aspecto de los alimentos, mientras que gran cantidad de especias, al igual que los sabores sintéticos y naturales, ayudan a dar mejor sabor. 10.1. Colorantes Sintéticos Naturales Los colorantes orgánicos sintéticos se absorben y transforman en el tracto gastrointestinal por la acción de la flora bacteriana que produce nitrorreductasas; la orina es la principal vía de excreción de los metabolitos aminados y/o desmetilados y en pequeña proporción la excreción biliar (Torres, 2008). 6 Libro de Química y toxicología de alimentos 10.2. Edulcorantes Los edulcorantes son sustancias que se añaden a algunos alimentos para impartirles sabor dulce. Estos aditivos poseen un sabor dulce muchas veces mayor que el de la sacarosa y tienen gran aplicación en los alimentos elaborados de bajas calorías y para diabéticos (Torres, 2008). Capítulo 11. Peligros toxicológicos de los envases de plásticos Los envases de plásticos que se emplean para conservar los alimentos pueden ceder sustancias químicas al producto que contienen, lo cual preocupa por conocer la exposición del consumidor a las sustancias provenientes de los envases. Los materiales en contacto con los alimentos son fuente potencial de contaminantes, de ahí la necesidad de conocer la exposición a estas sustancias indeseables en la dieta (Torres, 2008). El plástico es un derivado del petróleo, este es un compuesto no biodegradable cuya producción resulta muy contaminante y su incineración produce sustancias altamente toxicas que generan graves problemas de contaminación y salud. El reciclaje y la investigación sobre la toxicidad de los plásticos resultan tareas dificultosas, debido a que a ello se incorporan diferentes aditivos para adaptarlos a sus distintos usos (Torres, 2008). Para evitar el riesgo a la salud del consumidor y la alteración de las propiedades organolépticas del alimento se aplican los criterios como delimitar la cantidad y calidad de los aditivos y monómeros utilizados en el envase de plásticos, estos aditivos pueden abandonar la matriz polimérica y contaminar los alimentos en un proceso como migración de sustancias toxicas la cual aumenta con el incremento de la temperatura y con el tiempo de almacenamiento del producto, y una de las consecuencias de la migración es la contaminación hormonal por lo que muchos aditivos de los plásticos son capaces de funcionar en el organismo como hormonas, provocando alteraciones en el desarrollo sexual, 7 Libro de Química y toxicología de alimentos feminización y masculinización, infertilidad, insuficiencias hormonales o cáncer. Por ello, es importante la formulación de un material plástico debe seleccionarse, de forma tal que la migración sea mínima y que las sustancias que migren no causen riesgos. Otros criterios para desarrollar los envases de plásticos seria que se delimita la migración de las sustancias a los alimentos, sobre la base de una información acerca de entidad, composición, propiedades, especificaciones, cantidad que se debe usar y finalidad de uso (Torres, 2008). 11.1. Principales plásticos utilizados para el envase de alimentos Polietileno (PE) se produce por polimerización del propileno. Presenta muy baja permeabilidad al vapor de agua y al oxígeno. Se usa en artículos domésticos y en envases que se llenan a temperaturas altas, también en bolsas para envasar galletas, bizcochos y otros productos que requieran ausencia de agua (Torres, 2008). Poliestireno (PS) se forma por polimerización del estireno. Es un plástico rígido, transparente, pero con gran fragilidad, si se le añade butadieno, disminuye su fragilidad, pero pierde transparencia. Policloruro de vinilo (PVC) es un material duro, rígido, transparente y brillante, de esta forma se produce botellas para el envasado de agua mineral, jugos, entre otros. Se caracteriza por presentar baja permeabilidad al vapor de agua y a los gases (Torres, 2008). Terftalato de polietileno (PET) se produce por la polimerización del ácido terftalico y el etilengicol. Es un plástico relativamente nuevo que tiene un crecimiento en sus 2 formas: rígido y flexible, además de la gran transferencia y brillo que presenta, la propiedad más apreciada es que constituye una barrera a los gases. Resiste altas temperaturas a lo cual se usa en su forma flexible para el envasado de comida que suelen ser calentadas o cocinadas en el envase (Torres, 2008). 8 Libro de Química y toxicología de alimentos 11.2. Monómeros de mayor interés toxicológico Los monómeros de mayor interés toxicológico son el cloruro de vinilo; el cual es un gas incoloro que constituye la unidad del PVC, el estireno; el cual es un líquido transparente, viscoso, con olor fuerte y desagradable, su principal uso es en la producción de polímeros y copolímeros de poliestireno, su primer uso del estireno fue en la industria del caucho en la fabricación de gomas de estireno-butadieno. El acrilonitrilo; es un líquido volátil, incoloro, inflamable, con un olor dulce y característico, tiene la característica de conferirle a su polímero y copolímeros impermeabilidad a los gases, resistencia a las grasas, aceites a la humedad, y en alta proporción transparencia (Torres, 2008). Capítulo 12. Contaminantes metálicos en alimentos Los elementos metálicos tóxicos están presentes naturalmente en el medio ambiente, por tanto, el ser humano siempre ha estado expuesto a ellos. La contaminación de los alimentos y del agua fue lo que ocasionó las primeras intoxicaciones causadas por metales (Torres, 2008). 12.1. ARSÉNICO Fuentes de contaminación. se encuentra libre y combinado en gran número de minerales y casi siempre en forma pentavalente. Los principales minerales que contienen As son: arsenolita, rejalgar, oropimento, arsenopirita y otros. Exposición y límites. Los alimentos son los principales contribuyentes a la ingestión de As para el hombre y los animales. En los Estados Unidos la dieta promedio contiene entre 0,05 y 0,16 mg/kg de As. Toxicocinética. Los compuestos inorgánicos de As pueden ser absorbidos en el organismo humano a través de la vía respiratoria, el tracto gastrointestinal y la piel. 9 Libro de Química y toxicología de alimentos Efectos biológicos. La lesión principal ante una intoxicación aguda es el daño gastrointestinal profundo que trae como consecuencia vómitos y diarreas a menudo con partículas sanguinolentas. 12.2. MERCURIO Fuentes de contaminación. La desgasificación natural de la corteza terrestre, la cual aumenta anualmente. A nivel industrial la producción de Hg se lleva a cabo por métodos pirometalúrgicos (Torres, 2008). Usos, niveles y límites en alimentos. Los compuestos del Hg son usados en el tratamiento de semillas para proteger el grano del ataque de los hongos. reportan concentraciones entre 0,003 y 0,060 mg/kg para la carne; 0,003 a 0,043 mg/kg para los huevos y de 0,003 a 0,022 para la leche. Toxicocinética. Los compuestos mercuriales pueden ser absorbidos por inhalación, a través de la piel y por ingestión. La cantidad absorbida depende de la vía de exposición y de la forma química. Efectos biológicos. La acumulación de Hg se produce de forma gradual en el sistema nervioso central, causa procesos degenerativos y daños entre los que se citan dificultades en el sistema motor, disminución y afectaciones auditivas y del paladar, del campo visual (Torres, 2008). 12.3. CADMIO Fuentes de contaminación. aparecen principalmente como sulfuros, los cuales son prácticamente insolubles en agua, pero pueden transformarse de forma gradual y convertirse en sulfatos, óxidos y carbonatos. La fuente más abundante de Cd en la naturaleza es la roca (Torres, 2008). 10 Libro de Química y toxicología de alimentos Niveles y límites. La mayoría de los alimentos tiene una concentración muy baja de cadmio (entre 0,01 y 0,05 mg/kg). La excepción son los frutos secos y semillas oleaginosas, moluscos y vísceras (especialmente hígado y riñones). Según la OMS, la media de consumo de cadmio semanal en una dieta normal por regiones está en un rango de 2,8 a 4,2 µg/kg. Efectos biológicos. causa problemas gastrointestinales agudos, principales síntomas son: náuseas, vómitos, diarreas, calambres abdominales, jaqueca y salivación. En el caso de intoxicaciones fatales los síntomas son seguidos por shock terminando en la muerte (Torres, 2008). 12.4. PLOMO Fuentes de contaminación. está presente en diversas actividades industriales, ya sea como componentes de la materia prima o como parte de los subproductos del proceso. Fuentes muy contaminantes son los utensilios metálicos de cocina que tengan soldadura de Pb, pero la fuente fundamental es el envase de hojalata con costura lateral soldada (98 % de Pb) (Torres, 2008). Niveles y límites. Se han encontrado concentraciones de plomo en alimentos enlatados desde 0,1 a 8 mg/kg, 0,2 mg/kg en jugos y néctares de frutas, 0,3 mg/kg en leches enlatadas y puré de frutas, 0,5 mg/kg en tomate y otros vegetales. Efectos biológicos. El daño en el ser humano se centra en varios sistemas, los más importantes son: el nervioso, hematopoyético y renal (Torres, 2008). 11
