Metales Pesados en Alimentos Marinos: Análisis y Efectos

ANÁLISIS DE METALES PESADOS EN ALIMENTOS DE ORIGEN MARINO
Stephani Asprilla Asprilla
1. Introducción
Los metales pesados son una
realidad cada vez más preocupante
en los alimentos de origen marino.
Estos elementos químicos no solo
pueden ser dañinos para la salud
humana, sino que también tienen un
impacto negativo en el medio
marino.
Los metales pesados se pueden
encontrar en los alimentos de origen
marino debido a la contaminación de
estos
ecosistemas.
Esta
contaminación generalmente se
debe a actividades humanas como la
industria, el vertido de aguas
residuales, el uso de pesticidas,
minería, refinería, entre otros. Las
altas concentraciones de estos
elementos, puede provocar la
acumulación de metales pesados en
los organismos marinos, lo que
significa que los alimentos de origen
marino
que
se
consumen
eventualmente
estarán
contaminados.
Además de la contaminación
antropogénica, los metales pesados
también se encuentran presentes de
forma natural en el medio ambiente
a concentraciones que usualmente,
no perjudican las diferentes formas
de vida, debido a que en pequeñas
cantidades es necesario para
diversos
procesos
fisiológicos
[Olmos et al, 2022], esto significa
que algunos alimentos tendrán un
nivel natural de metales pesados,
aunque este nivel generalmente es
mucho menor en comparación con
las concentraciones que son
emitidas por el hombre al entorno.
Los efectos de los metales pesados
sobre la salud humana dependen de
una variedad de factores, incluido el
tiempo de exposición, la cantidad de
metales pesados presentes y la
susceptibilidad individual a los
efectos tóxicos. “Un ejemplo de
metal pesado es el plomo, que se
encuentra disperso en el medio
ambiente y tiene la capacidad de
bioacumularse en animales y
plantas. Para las personas, la
principal vía de exposición es la
dieta. Se calcula que diariamente
ingerimos de 0.3 a 0.5 mg de plomo
sin estar directamente expuestos a
él” [Olmos et al, 2022], al igual que el
plomo otros metales como el cadmio,
arsénico, mercurio, cromo son
altamente
contaminantes
y
perjudiciales para el desarrollo de la
biota marina y el ser humano en
casos cuando los niveles de
concentración son muy altos y
superan los límites permisivos. En
este artículo, exploraremos la
presencia de metales pesados en los
alimentos de origen marino, su
efecto en la salud humana y las
técnicas de medición asociadas.
2. Descripción
Primeramente,
es
importante
comprender que, en términos muy
generales, “los metales pesados
tóxicos
presentes
en
los
ecosistemas
marinos
tienen
diferentes orígenes, siendo el aporte
por drenaje de las zonas emergidas
continentales e insulares, los
vertidos directos al mar de residuos
urbanos e industriales, el aporte
desde la atmósfera y la propia huella
geológica submarina las principales
referencias a tener en cuenta”
[Soldevilla, 2010]. Tal como lo
expone Soldevilla, 2010 en la
ilustración 1, donde especifica las
vías de transmisión y amplificación
de contaminantes en el medio
marino. Al igual que expone en la
ilustración 2, las entradas y salidas
de los contaminantes en este tipo de
ecosistemas.
Ilustración 1.Vías de transmisión y amplificación
de contaminantes en el medio marino. Fuente:
Soldevilla,2010.
Ilustración
2.Entradas
y
salidas
de
contaminantes en ambientes marinos. Fuente:
Soldevilla, 2010.
Al esclarecer como ingresan estos
metales pesados al ecosistema
marino, se hace necesario el
determinar las concentraciones de
estos en los alimentos de origen
marino, las técnicas varían teniendo
en cuenta el tipo de muestra y el
elemento a analizar. Para el caso del
arsénico, este se puede encontrar de
manera natural y biológica, al igual
que en especies de origen
antropogénico
como
lo
son
herbicidas, insecticidas y fungicidas,
como aditivos alimentarios para el
engorde animales y para el
tratamiento de enfermedades tales
como sífilis, enfermedad del sueño,
encefalitis y filariasis canina.
Sin embargo, la toxicidad del
arsénico puede llegar a aumentar las
posibilidades de adquirir cáncer de
pulmón,
cáncer
de
piel,
hipermutación y queratosis [ Garcia,
T, 2022]. La principal toxicidad del As
(+3) es la reacción con los grupos de
sulfuro de hidrógeno en las proteínas
y la subsiguiente inhibición de
enzimas como la reducción de NAD
(nicotinamida adenina dinucleótido)
a
veces
provoca
cambios
morfológicos en las mitocondrias del
hígado al inactivar enzimas clave del
ciclo
del
ácido
tricarboxílico
[Ramirez, A. 2017].
El As (+5) inorgánico, por otro lado,
no reacciona tan fácilmente con –
SH, pero puede interferir con la
fosforilación oxidativa al desplazar
un fosfato, como en los enlaces de
alta energía del ATP (trifosfato de
adenosina); además, el As (+5) renal
disminuyó a As (+3) en el año y, por
lo tanto, puede contribuir al aumento
de la forma As (+3). Como resultado,
el As se distribuye en el hígado, los
riñones, la piel y las escamas
(debido al alto contenido de SH de la
queratina), las branquias y los
músculos, donde el As inorgánico se
biotransforma en As orgánico
liposoluble e hidrosoluble [Montalva,
M. 2016].
En cuanto al mercurio, de manera
natural proviene del vulcanismo,
desgasificación de la corteza
terrestre, erosión y disolución de los
minerales de las rocas y al igual que,
por evaporación de las masas de
agua y como fuentes antropogénicas
se tiene que proviene de la
combustión del carbón y del
petróleo, industria del cemento,
laboratorios,
fabricación
de
bactericidas y fungicidas, plantas de
cloro-sosa,
utilizan
celular
electrolíticas
de
Hg,
minera.
Productos
farmacéuticos,
tratamiento de pieles, baterías de
mercurio entre otros sectores que
utilizan este producto químico en sus
procesos [Garcia, T,2022].
El mercurio se presenta en dos
especies químicas, las orgánicas e
inorgánicas, sin embargo, el metil
mercurio (CH3) Hg+, es acumulado
por los animales marinos, y por lo
tanto incorporado a las cadenas
tróficas con facilidad. Corresponde a
la especie más peligrosa debido a su
alta estabilidad, solubilidad en lípidos
y propiedades iónicas que permite
que permee de forma más simple las
membranas celulares [Rivas, 2018].
También
aumenta
la
bioacumulación, es decir, los niveles
de metilmercurio aumentan a medida
que aumentan los niveles de
nutrientes. Los peces con mayor
contenido de mercurio son los
grandes depredadores como el pez
ángel, el pez espada, los tiburones,
el atún y el marlín, además de otros
animales marinos como las ballenas
[Mergler et al, 2007].
El mercurio metal provoca efectos
neurológicos y el llamado síndrome
vegetativo astenia, cuyos efectos
son: bocio, taquicardia, pulso lábil,
gingivitis, irritabilidad, temblores,
pérdida de memoria y salivación
intensa. Los derivados orgánicos
causan pérdida irreversible del
campo visual, sordera irreversible,
ataxia, parálisis y muerte. Los
efectos dependen de la dosis,
ocurriendo los dos primeros a bajas
concentraciones y el último a altas
concentraciones de la toxina
[Rivas,2018].
Otros metales pesados que se
pueden encontrar de manera natural
y antropogénica en ecosistemas
marinos son el plomo, cadmio,
estaño, zinc, cobre, molibdeno,
manganeso, níquel entre otros;
todos estos elementos contribuyen a
el envenenamiento del entorno y en
altas concentraciones pueden llegar
a causar graves afectaciones al ser
humano.
Para la medición de estos metales se
acostumbra a usar la absorción
atómica, tal como lo relata Rivas,
2018 en su tesis para determinar la
concentración de arsénico, mercurio
y plomo en las muestras de “trucha”,
agua y pienso. Por tanto, la
espectroscopia
de
absorción
atómica se basa en la absorción de
radiación
electromagnética
por
partículas atómicas. Para ello, la
muestra debe ser atomizada. En
otras palabras,
es
necesario
convertir
las
moléculas
constituyentes de la muestra en
partículas elementales de gas. El
espectro de absorción de los
elementos pulverizados consta de un
número finito de líneas discretas en
longitudes de onda únicas para cada
elemento.
La espectrofotometría de absorción
atómica de llama (ver ilustración 3)
es el método más utilizado para la
determinación
de
elementos
metálicos y metaloides, esta técnica
se puede aplicar una gran variedad
de muestras. Se pueden lograr
límites de detección de hasta ppb
cuando los espectrómetros de
absorción atómica se conectan a
hornos de grafito (ver ilustración 4) o
generadores de hidruros, lo que los
hace útiles en áreas como la
investigación de la contaminación
ambiental, el análisis de alimentos, el
análisis de agua potable y aguas
residuales y el diagnóstico clínico
[Rivas,2018].
Ilustración 3. Esquema simplificado del
funcionamiento de un sistema de Absorción
Atómica de llama. Fuente: Martinez,2020
Ilustración 4. Esquema simplificado del
funcionamiento de un sistema de Absorción
Atómica en Horno de Grafito.Fuente:
Martinez,2020
En cuanto a la metodología para
realizar estos análisis, Rivas,2018
presenta los siguientes pasos:
1. Pesar 0,5 g de la muestra.
2. Verter en un tubo de teflón de
50 mL y añadir: 6 mL de
HNO3, 2mL de HCl y 0,5 mL
H2O2.
3. Digestión de la muestra: En el
digestor de ultrasonido por 15
minutos y 45 minutos de
enfriamiento.
4. Transferir la solución a una
fiola de 50 mL. Aforar con
agua Ultrapura H2O c.s.p. 50
mL.
5. Realizar las diluciones para
su lectura.
6. Se procedió a realizar la
lectura
en
el
espectrofotómetro. Mediante
Horno de grafito para plomo,
vapor frio generador de
hidruros para mercurio y
arsénico.
3. Estado del arte
Los organismos reguladores de todo
el mundo tienen límites establecidos
para la cantidad de metales pesados
permitida en los alimentos de origen
marino, por tanto, en el reglamento
1881/2006, de 19 de diciembre de
2006, de la Comisión, por el que se
fija el contenido máximo de
determinados contaminantes en los
productos alimenticios, por ejemplo,
establece que, para el pescado, que
se considera uno de los productos de
mayor consumo, no deberá superar:
Metal
Contenidos máximos
(mg/kg peso fresco)
Plomo
Mercurio
Cadmio
0,30
0,50
0,050
Tabla 1. Contenido de metales pesados en carne
de pescado.
Al igual que para el pescado, existen
valores máximos permitidos para
todos los alimentos de consumo, sin
embargo, la complejidad con estos
metales
pesados
es
la
bioacumulación que se genera en el
sistema de los seres vivos,
generando a largo plazo problemas
de salud y a su vez, genéticos.
Por otro lado, los estudios de esta
problemática han ido en aumento
con el pasar de los años; en el
artículo Contaminación por metales
pesados y evaluación de riesgos
para la salud en vieiras cultivadas: el
bajo nivel de Cd en las aguas
costeras podría generar un alto
riesgo para los productos del mar por
Lin et al, 2021, se investigó la
acumulación de especies y la
distribución a nivel de la región de
metales en tres vieiras, para así
obtener una idea clara sobre el
comportamiento de los metales y las
estrategias de acumulación en
diferentes tejidos, al igual que
estimar los riesgos para la salud que
plantea la ingestión de metales junto
con las vieiras consumo, y calcular
las cantidades comestibles máximas
aceptables de vieiras para adultos y
niños bajo la amenaza de metales
pesados. Se recogieron muestras de
vieiras de tres especies diferentes en
10 lugares seleccionados.
En una granja de Laizhou se realizó
el experimento de trasplante para
investigar la acumulación de metales
en las vieiras. Las concentraciones
de Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, As y Ni en la
solución de las muestras de vieira se
calcularon
utilizando
el
espectrómetro de masas de plasma
acoplado inductivamente (ICP-MS,
ELAN DRC II, PerkinElmer, EE.UU.),
y las concentraciones de Hg se
determinaron
mediante
un
espectrómetro de fluorescencia
atómica (Titian, AFS930, China). Las
muestras de agua de mar se
analizaron mediante espectrometría
de masas de plasma acoplado
inductivamente
(ICP-MS,
Agilent7900, Agilent Inc, EE.UU.). El
tubo de PTFE y la cristalería se
humedeció en HNO3 diluido (1 + 3)
durante un lapso de 24 h y se
enjuagaron con agua desionizada
para reducir las interferencias de la
contaminación
exterior.
Como
resultado los autores encontraron
que el cadmio debería será fuente de
estudio, ya que las concentraciones
de Cd en el 96% de las muestras de
vieiras excedieron el estándar con
los
mayores
potenciales
de
bioacumulación (BCF) de Cd
>10,000 mientras que los de los
otros metales fueron menores a los
límites correspondientes excepto Zn
con un porcentaje de exceso del
límite del 13%.
En el caso de las autoras
Panebianco, M & Caceres,I, 2021
que en su artículo cetáceos
bioindicadores de metales pesados
exponen que para establecer las
concentraciones
de
metales
pesados en tejidos hepáticos, renal y
cutáneo
en
ciertos
animales
marinos, como la tonina overa se
puede usar el Análisis por Activación
Neutrónica Instrumental (AANI), este
técnica tiene como principio la
medición de las emisiones X y ƴ de
los
productos
radioactivos
generados en la muestra cuando es
sometida
al
bombardeo
con
neutrones. Las reacciones nucleares
con neutrones dan como resultado
productos radioactivos que permiten
identificar
el
núcleo
original
estudiando la energía de las
emisiones X y ƴ de los productos. El
AANI puede llegar a medir niveles de
una parte en mil millones (µg g-1) y a
su vez no requiere digestión o
tratamiento químico de la muestra, lo
que ayuda a evitar problemas de
contaminación o perdidas de los
elementos a analizar.
4. Conclusiones
En conclusión, los metales pesados
presentes en los alimentos de origen
marino son un problema de salud
pública grave. Es importante que los
consumidores tomen medidas para
minimizar su ingesta, así como que
los
organismos
reguladores
establezcan límites más estrictos
para la cantidad de metales pesados
permitida en los alimentos de origen
marino. Esto ayudará a proteger la
salud humana y a conservar los
ecosistemas marinos para las
generaciones futuras.
Los metales pesados en los
alimentos de origen marino son un
tema importante que merece una
continua investigación científica y
determinación de zonas altamente
contaminadas donde
aún
se
continúa extrayendo peces y
mariscos para su consumo. Estos
elementos, que incluyen arsénico,
plomo, mercurio, cadmio y otros,
pueden ser tóxicos y afectar
negativamente la salud humana,
generando trastornos genéticos a
largo plazo, o llegando a casos tan
extremos como la muerte por
exposición o absorción de mercurio
en su especie más peligrosa.
Las técnicas para la medición de
metales pesados en alimentos son
variadas, debido a que cada autor
debe utilizar aquella que se acople
más al tipo de muestras y elementos
que desee estudiar, pero se puede
esclarecer que para la medición de
mercurio, arsénico y plomo es
factible
la
técnica
de
espectrofotometría de absorción
atómica de llama, al igual que utilizar
el espectrómetro de masas de
plasma acoplado inductivamente
(ICP-MS,
ELAN
DRC
II,
PerkinElmer, EE.UU.) para las
concentraciones de Cu, Pb, Zn, Cd,
Cr, As y Ni y para el mercurio que se
puede determinar mediante un
espectrómetro de fluorescencia
atómica (Titian, AFS930, China).
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ons-theses/metales-pesadosaportaciones-al-estudio-dela/docview/2619546124/se-2