Temas de Higiene de los Alimentos

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Ángel E. Caballero Torres

ERRNVPHGLFRVRUJ La Habana, 2008

Catalogación Editorial Ciencias Médicas Caballero Torres, Ángel E. Temas de Higiene de los Alimentos / Ángel E. Caballero Torres [et al]. La Habana: Editorial Ciencias Médicas, 2008. [x] 382 p. : il., tab.

Incluye bibliografía al final de los capítulos QW 85 HIGIENE ALIMENTARIA

Edición: Dra. Nancy Cheping Sánchez Diseño y realización: Ac. Luciano O. Sánchez Núñez Emplane: Xiomara Segura Suárez

© Ángel E. Caballero Torres, 2008 © Sobre la presente edición: Editorial Ciencias Médicas, 2008

ISBN 978-959-212-363-2

Centro Nacional de Información de Ciencias Médicas Editorial Ciencias Médicas Calle 23 No.177 entre N y O Edificio Soto El Vedado, Ciudad de La Habana, CP 10400, Cuba [email protected] Teléfonos: 838 3375 832 5338

Autor Principal Dr. Ángel Eladio Caballero Torres. Doctor en Ciencias Médicas. Especialista en Higiene de los Alimentos. Investigador Auxiliar. Doctor en Medicina Veterinaria.

Autores Lic. Virginia Leyva Castillo. Especialista en Microbiología de los Alimentos. Investigadora Auxiliar. Licenciada en Microbiología. Lic. Tamara Kely Martino Zagovalov. Especialista en Microbiología. Investigadora Agregada. Licenciada en Microbiología. Dra. Yamila Puig Peña. Especialista de I Grado en Microbiología. Doctora en Medicina. Lic. Eyda Otero Fernández-Trebejo. Máster en Nutrición. Investigadora Agregada. Licenciada en Bioquímica. Lic. Miguel Oscar García Roché. Investigador Auxiliar. Especialista en Química y Toxicología de los Alimentos. Licenciado en Ciencia de los Alimentos. Lic. Grettel García Díaz. Máster en Ciencias. Licenciada en Química. Lic. Iraida Rubí Villazón. Especialista en Aditivos y Contaminantes Metálicos. Licenciada en Alimentos. Dra. Consuelo Macías Matos. Doctora en Ciencias Químicas. Investigadora Titular. Lic. Daymara Mosquera. Máster en Nutrición. Licenciada en Alimentos. Lic. Armando Bécquer Lombard. Investigador Auxiliar. Licenciado en Alimentos. Dra. Tamara Díaz Lorenzo. Máster en Nutrición. Especialista de I Grado en Pediatría. Especialista de II Grado en Nutrición e Higiene de los Alimentos. Investigadora Agregada. Doctora en Medicina. Dra. Marta Cardona Gálvez. Máster en Nutrición. Especialista de I Grado en Medicina General Integral. Doctora en Medicina. Lic. Pedro Morejón. Máster en Ciencias Biológicas. Licenciado en Biología.

Colaboradores Lic. Yariela Sánchez Azahares. Licenciada en Alimentos. Lic. Jorge Luis Rodríguez Díaz. Licenciado en Alimentos.

Prólogo En el texto Temas de Higiene de los Alimentos, los profesores de la asignatura homónima exponen los conceptos, definiciones y principales explicaciones de esta ciencia, que permite garantizar la protección sanitaria de los alimentos. Los temas de microbiología, química, toxicología e inocuidad de los alimentos constituyen este material, que será consulta obligada para los estudiantes del perfil de salida Nutrición y Dietética de la carrera Tecnología de la Salud. Los contaminantes químicos y biológicos, explicados junto con los temas que permiten su prevención, serán útiles además para estudiantes de otras carreras afines, e incluso, profesionales que necesiten consultar estas materias, con el propósito de elevar la calidad técnica de su desempeño laboral. Los contenidos de estos temas facilitarán además la información a todos los que se interesen por el apasionante campo de las actividades que facilitan la prevención y control de las enfermedades trasmitidas por los alimentos. En cada uno de los temas, desarrollados por los profesores que los imparten, se expresa de forma actualizada los conocimientos científicotécnicos que permiten comprender sus fundamentos, así como los procedimientos para sus aplicaciones prácticas. El texto facilita la formación de recursos humanos que incluyen en sus actividades laborales el noble empeño de contribuir a la alimentación inocua y saludable de la población. Los años durante los cuales serán leídas estas líneas, hasta reclamar sus reimpresiones en versiones aún superiores, expresarán los principales reconocimientos al esfuerzo de los autores, que es una de las razones que tienen para ser trabajadores del Instituto de Nutrición e Higiene de los Alimentos.

Dr. Jorge René Díaz Fernández Director del INHA

Contenido Sección I. Microbiología de los alimentos /1 Capítulo 1. Aspectos generales de la microbiología /3 Breve historia de la microbiología de los alimentos /3 Métodos ópticos en el estudio microbiológico /5 Posición que ocupan los microorganismos en el mundo viviente /5 Aspectos generales sobre el proceso infeccioso /15 Agentes antimicrobianos y desinfectantes /18 Bibliografía /19 Capítulo 2. Control microbiológico de los alimentos /20 Microbiología de los alimentos y su relación con otras ramas /21 Incidencia y tipos de microorganismos en los alimentos /22 Bibliografía /28 Capítulo 3. Principales bacterias patógenas en alimentos /29 Clasificación de las enfermedades alimentarias /29 Características generales de las bacterias patógenas que con mayor frecuencia se aislan de los alimentos /30 Bibliografía /41 Capítulo 4. Factores que influyen en el crecimiento y supervivencia de los microorganismos /43 Crecimiento microbiano /43 Bibliografía /54 Capítulo 5. Parásitos en alimentos /55 Relación huésped-parásito /55 Forma de trasmisión de los parásitos en los alimentos /59 Epidemiología /59 Diagnóstico /59 Bibliografía /71 Capítulo 6. Virus en alimentos /72 Virus de la hepatitis A /75 Virus de la hepatitis E /76 Rotavirus /77 Adenovirus /77 Calicivirus /77

Astrovirus /78 Otros enterovirus: virus Echo y virus de la Polio /79 Bibliografía /79

Sección II. Química y toxicología de los alimentos /81 Capítulo 7. Introducción a la toxicología alimentaria /83 Capítulo 8. Tóxicos naturales que forman parte del alimento /86 Factores antivitamínicos /86 Inhibidores de proteasas /87 Taninos /88 Ácido fítico (ácido mioinositol 1,2,3,4,5,6 hexafosfato) /89 Oxalatos /89 Hemoaglutininas /89 Compuestos productores de favismo /90 Glucósidos cianogénicos /91 Saponinas /94 Alcaloides (solanina y chaconina) /94 Xantinas /95 Alcoholes /96 Bibliografía /98 Capítulo 9. Micotoxinas en alimentos /100 Toxinas del ergot /102 Aflatoxinas /103 Ocratoxinas /107 Zearalenona /108 Tricotecenos /109 Fumonisinas /110 Patulina /112 Métodos de análisis /113 Prevención y control /113 Bibliografía /115 Capítulo 10. Aditivos alimentarios /116 Colorantes orgánicos sintéticos /121 Edulcorantes /124 Antioxidantes /130 Conservadores /134 Bibliografía /142

Capítulo 11. Peligros toxicológicos de los envases plásticos /145 Migración total y específica /148 Principales plásticos utilizados para el envasado de alimentos /149 Monómeros de mayor interés toxicológico /150 Análisis de migración /158 Bibliografía /160 Capítulo 12. Contaminantes metálicos en alimentos /161 Arsénico /161 Mercurio /166 Cadmio /170 Plomo /175 Bibliografía /182 Capítulo 13. Tóxicos originados por el tratamiento térmico /186 Aminas heterocíclicas /186 Hidrocarburos policíclicos aromáticos /188 Productos de la peroxidación lipídica /191 Archilamida /195 Bibliografía /197 Capítulo 14. Toxinas de origen marino /199 Ciguatera (CTX) /201 Intoxicación neurotóxica por marisco (NSP) /203 Intoxicación diarreica por mariscos (DSP) /203 Intoxicación por saxitoxina o toxina paralizante de los moluscos (PSP) /204 Intoxicación por tetrodotoxina /206 Intoxicación amnésica por moluscos (ASP) /206 Intoxicación por aminas biógenas /207 Bibliografía /208

Sección III. Inocuidad de los Alimentos /209 Capítulo 15. Protección sanitaria de alimentos. Métodos de trabajo en Higiene de los Alimentos /211 Métodos de trabajo en Higiene de los Alimentos /211 Bibliografía /215 Capítulo 16. Enfermedades trasmitidas por alimentos /216 Causas de las enfermedades trasmitidas por los alimentos /219 Principales características de algunas enfermedades trasmitidas por alimentos /223

Estudio y control de las ETA /239 Otras posibles causas y asociaciones /243 Bibliografía /247 Capítulo 17. Métodos de conservación de alimentos /249 Clasificación de los alimentos por su facilidad de descomposición /250 Principios en que se basa la conservación de los alimentos /250 Métodos de conservación de alimentos /251 Bibliografías /264 Capítulo 18. Control sanitario de la leche y los productos lácteos /265 Leche /265 Productos lácteos /270 Bibliografía /272 Capítulo 19. Control sanitario la carne y los productos cárnicos /273 Carne /273 Animales de los que se obtiene la carne /273 Obtención higiénica de la carne /275 Capítulo 21. Control sanitario del huevo /288 Estructura del huevo /289 Alteraciones de los huevos /290 Clasificación sanitaria /291 Propiedades del huevo /293 Consejos y normas de manipulación /294 Bibliografía /295 Capítulo 22. Control sanitario de frutas y vegetales /296 Frutas /296 Vegetales /297 Control sanitario de las frutas y vegetales /298 Importancia sanitaria /302 Jugos /304 Bibliografía /305 Capítulo 23. Control sanitario de las aguas y bebidas /306 Aguas /306 Bebidas no alcohólicas /308 Bebidas alcohólicas /309 Bibliografía /315

Capítulo 24. Alimentación colectiva /316 Principio de la marcha hacia delante /317 Venta de alimentos en las calles /318 Investigaciones realizadas en 8 ciudades de América Latina /320 Estudio FAO sobre venta de alimentos en las calles /321 Bibliografía /321 Capítulo 25. Programas de limpieza y desinfección /323 Términos fundamentales /323 Ventajas de un programa de limpieza, desinfección y control de vectores /324 Control de plagas y vectores /327 Bibliografía /334 Capítulo 26. Educación sanitaria: procedimientos para impartirla. Principios y estrategias /335 Capacitación del personal que impartirá la educación sanitaria /335 Etapas de las actividades educativas /337 Educación sanitaria de los manipuladores de alimentos /341 Educación sanitaria para niños sobre Higiene de los Alimentos /350 Educación sanitaria para garantizar la inocuidad de los alimentos en el hogar /355 Bibliografía /355 Capítulo 27. Tecnologías para garantizar la inocuidad de los alimentos /357 Definición /358 Producción primaria /358 Resumen /368 Algunas consideraciones sobre el sistema HACCP /373 Resumen de ejemplos de aplicaciones de los principios del sistema HACCP /375 Bibliografía /379

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CAPÍTULO 1

Aspectos generales de la microbiología Tamara K. Martino Zagovalov, Virginia Leyva Castillo y Yamila Puig Peña

La microbiología es la ciencia que estudia los organismos demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista, por lo que se denominan microorganismos. En términos generales dentro del amplio dominio de la microbiología se ubican todos los organismos con diámetro de 1 mm o inferior. Sin los microorganismos sería imposible la vida, existen en la mayoría de los lugares: los suelos, el aire, el agua, los alimentos, en la piel y mucosas del hombre y los animales. Algunos son beneficiosos, o al menos no producen ningún daño, otros son dañinos y producen enfermedades al hombre, los animales y las plantas. En relación con los alimentos hay microorganismos que ayudan en la elaboración de diferentes tipos de productos: queso, cerveza, vino; existen otros cuya presencia sirve como indicador de la calidad sanitaria, o los que alteran sus características organolépticas y también microorganismos patógenos capaces de producir enfermedades al ser ingeridos con el alimento.

BREVE HISTORIA DE LA MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS El interés por evitar las enfermedades trasmitidas por los alimentos surge con la práctica misma de ingestión de los alimentos; esta preocupación se manifiesta históricamente de muy diversas maneras. La necesidad de preservar los alimentos contra el deterioro constituyó un medio que de forma indirecta ha contribuido a proteger su inocuidad. Aunque es difícil señalar con precisión los primeros conocimientos acerca de la presencia y el papel de los microorganismos en los alimentos, se tiene evidencia de que su conocimiento antecede a la consideración de la microbiología como ciencia. El período de producción de alimentos se remonta desde hace aproximadamente 8 000 años. Con la introducción de los alimentos preparados, hacen su aparición los problemas de trasmisión de enfermedades por estos y las alteraciones debidas a conservaciones inadecuadas. Entre los años 3 000 y 1 200 a.n.e. se utilizaron diferentes métodos en la conservación de alimentos: los judíos utilizaron la sal del Mar Muerto; los chinos y griegos comían pescado salazonado y trasmitieron esta práctica a los romanos, quienes además incluyeron en su dieta las carnes escabechadas; también debieron emplearse los aceites de oliva y sésamo para este fin. Al parecer existió una influencia entre el proceso de momificación y la conservación de alimentos. 3

Hacia los años 1 000 a.C los romanos sobresalieron en la conservación de carnes y se cree que utilizaron nieve para la conservación de alimentos perecederos. Se supone que en este período apareció el ahumado para la conservación de carnes, así como la elaboración de quesos y vinos. No se sabe si en esta época se tenía conocimiento del papel de los alimentos en la trasmisión de las enfermedades o del peligro para consumir carne de animales infectados. Entre el nacimiento de Cristo y el año 1 100 d.C., parece ser que fue escasa la contribución al conocimiento de la naturaleza de las alteraciones e intoxicaciones alimentarias. Durante La Edad Media las intoxicaciones por cornezuelo de centeno causaron decenas de miles de muertes. Hacia el siglo XIII, aunque se conocían las características propias de la carne higiénica, no se sabe si había conocimientos de las posibles relaciones causales entre sanidad y presencia de microorganismos. A partir del descubrimiento de los microorganismos y de su participación como causa de enfermedad desde finales del siglo XIX, se establecieron las bases para la generación de los principios científicos que permitirían prevenir la contaminación, impedir la proliferación, inactivar de manera segura los agentes patógenos microbianos en los alimentos y desarrollar técnicas que faciliten su detección. En 1683 Antony van Leeuwenhoek fue el primero en observar y describir los microbios, llamados entonces animáculos. En 1765 Lázaro Spallanzani comprobó que el tratamiento térmico repetido permitía evitar el crecimiento de microorganismos en infusiones, lo cual supone un primer desarrollo de métodos de esterilización de líquidos; realizó experimentos para refutar la doctrina de la generación espontánea, aunque no consiguió convencer a los seguidores de esta doctrina. Theodore Schwann (1837) realizó los primeros experimentos relacionados con la fermentación y putrefacción, originada por microorganismos y otros experimentos relacionados con la conservación de alimentos tratados con calor; pero ninguno de estos 2 hombres consiguieron ventaja alguna de estos experimentos en cuanto a su aplicación práctica. François Appert en 1809 desarrolló el método de conservación de carnes en frascos de vidrio, que mantenía en agua hirviendo durante períodos variables. Este método conocido como "appertización", constituyó la base del envasado de alimentos de la forma en que hoy día se hace, a pesar de que Appert no era un científico y probablemente ignoraba el alcance del descubrimiento en el que había trabajado. Louis Pasteur, genial investigador francés, químico y microbiólogo, fue el primero que dio importancia y consideró el alcance y el papel de los microorganismos en los alimentos: realiza experimentos que demuestran el origen microbiano de procesos de fermentación alcohólica (1860), láctica y butírica (1861), así como demostró la existencia de microorganismos anaerobios. Hacia 1860 utilizó por primera vez el calor para destruir los microorganismos nocivos del vino y de la cerveza (pasteurización). Louis Pasteur y John Tyndall demostraron definitivamente, que al igual que los organismos macroscópicos, los microbios solo son producidos por otros microbios. 4

Desde esta época hasta la actualidad se han producido espectaculares progresos en la utilización de los microorganismos. En Cuba el desarrollo de la microbiología es parte inseparable del desarrollo médico, científico y tecnológico.

MÉTODOS ÓPTICOS EN EL ESTUDIO MICROBIOLÓGICO La historia de la microbiología está estrechamente ligada con la de la microscopia, que es la ciencia que se ocupa de los usos y aplicaciones interpretativas de los microscopios, los cuales nos permiten ver partículas muy pequeñas que no pueden ser percibidas por el ojo humano. El microscopio óptico es ampliamente usado en estudios microbiológicos. En la actualidad se han desarrollado microscopios luminosos compuestos, que constan al menos, de 2 sistemas de lentes (objetivo y ocular). La microscopia de campo claro es la más usada para observar frotis coloreados, características morfológicas y movilidad de los microorganismos. Existe además la microscopia de contraste de fase, campo oscuro y fluorescencia. El microscopio electrónico tiene mayor resolución que el microscopio óptico, emplea un haz de electrones enfocado por un magneto. Permite observar las estructuras detalladas de la célula, también ha sido muy útil en el campo de la virología, pues permitió la observación e identificación de virus.

COLORACIONES En microbiología las coloraciones o tinciones son muy útiles y se emplean con diversos objetivos. Las coloraciones pueden ser simple (usa un solo colorante) o compuestas, cuando emplean varios colorantes en diferentes etapas, se utiliza para observar tamaño, forma y agrupación de las células. La coloración de Gram es una de las coloraciones más empleadas, desarrollada por Hans Christiam Gram en 1884, se utiliza para diferenciar las bacterias en dependencia de la estructura de la pared celular, se basa en la reacción frente al colorante, algunas células se tiñen con color azul-violeta y otras se decoloran y se tiñen más tarde con un colorante de contraste safranina. Las bacterias llamadas grampositivas se tiñen de azul violeta y tienen una pared celular con elevado contenido de ácido teicoico, mientras que las gramnegativas se tiñen de rosado y su pared contiene lipopolisacáridos. Algunas modificaciones de este método se han descrito. Existen otras tinciones para demostrar estructuras de la célula (cápsula, esporas, flagelos, etc.). También hay coloraciones específicas para el estudio de bacterias ácido-resistente, parásitos y virus.

POSICIÓN QUE OCUPAN LOS MICROORGANISMOS EN EL MUNDO VIVIENTE En los siglos XVIII y XIX se planteaba la existencia de 2 reinos: reino vegetal y reino animal, en los que se ubicaron los microorganismos basado en la facultad para moverse activamente y la aptitud para realizar fotosíntesis. 5

Más tarde, con la aceptación de la teoría celular, esta clasificación comenzó a crear interrogantes. Con el desarrollo de la microscopia electrónica se planteó la existencia de 5 reinos: el reino monera, que incluía los procariontes (bacterias), y otros 4 reinos que incluían los eucariontes: protoctista (integrado por algas, protozoos, hongos viscosos y otros organismos acuáticos y parásitos menos conocidos), hongo (que incluye hongos macroscópicos y microscópicos y líquenes), plantae (formado por musgos, helechos, coníferas y plantas con flores) y animalia (formado por animales con esqueleto y sin él). El desarrollo de la biología molecular simplificó a 3 los reinos: Archea que incluye bacterias que sobreviven en condiciones extremas (termófilas, halófilas y metanogénicas), procariotes y eucariotes.

CÉLULA PROCARIÓTICA Las palabras procarionte y eucarionte vienen del griego: procarithique y eucarithique, en las que pro significa antes; eu, verdadero y karion, núcleo. Las diferencias fundamentales entre ellas se recogen en la tabla 1.1. Tabla 1.1. Algunas diferencias entre procariontes y eucariontes Aspectos

Procariontes

Eucariontes

Tamaño celular

Células pequeñas (1-10 µm) < 2 µm de diámetro Presente en la mayoría (peptidoglicano, ácido teicoico, porinas, otros polisacáridos y glicoproteínas) Presencia Ausencia

Células grandes (10-100 µm)

Pared celular

Endospora Organelos con membrana Sistema respiratorio

Núcleo

ADN extracromosomal Desarrollo tisular División celular

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Ausente en animales; presente en algas, hongos y plantas Ausencia Presencia

Ausencia de mitocondrias. Las enzimas para la oxidación de las moléculas orgánicas se encuentran al nivel de membrana celular ADN en nucleoides no rodeados por membrana. No poseen cromosomas

Núcleo membranoso que contiene cromosomas (ADN, ARN y proteínas)

Presenta (plásmidos)

No presenta

No existe

Organismos multicelulares, desarrollo extenso de los tejidos Mitosis, huso mitótico. Participación de uno y otro sexos en la fertilización

Directa, principalmente por fisión binaria. No poseen centríolos, ni huso mitótico, ni microtúbulos

Presencia de mitocondrias

La célula bacteriana (procariótica) está constituida por la membrana celular que está rodeada por una pared celular, hacia el interior de la célula un citoplasma con ribosomas y una región nuclear (nucleoide), y presenta en algunos casos gránulos, vesículas o ambos. Puede tener estructuras externas como: flagelos, fimbrias y cápsula. Como grupo son las formas de vida más resistentes, ya que han soportado las condiciones ecológicas más diversas. Estructura de la célula bacteriana. La pared celular es una estructura fundamental de la bacteria; le brinda rigidez a la célula, protección osmótica, es la responsable de la forma celular y del comportamiento de las bacterias frente a la tinción de Gram. Desempeña un papel importante en la división celular e interviene en su propia biosíntesis. Su unidad básica es el péptidoglicano (típico de procariontes): polímero de configuración D, que forma un enrejado. La biodiversidad en bacterias viene dada por la configuración del péptidoglicano. Otro componente de la pared, típico de procariontes, es el ácido mesoaminopimélico. La mayoría de las bacterias se pueden clasificar en gramnegativas y grampositivas de acuerdo con la coloración de Gram. En el caso de las bacterias grampositivas contienen una pared celular (péptidoglicano) y a continuación se encuentra la membrana citoplasmática. Las gramnegativas tienen una pared más fina, pero más compleja que las grampositivas, y a diferencia de estas poseen una membrana externa de lipopolisacáridos (LPS), que constituyen una endotoxina bacteriana. La membrana citoplasmática es la barrera que separa la parte externa e interna de la célula, se encuentra rodeando al citoplasma. Es una estructura fundamental de la célula, presenta cationes calcio y magnesio que le dan estabilidad, también está formada por fosfolípidos y proteínas. Es una barrera altamente selectiva, posibilita que la célula acumule metabolitos y excrete sustancias de reserva. A nivel de membrana ocurren todos los mecanismos de transporte. Estructuras externas. La cápsula es una estructura que poseen algunas especies bacterianas capaces de sintetizar grandes cantidades de polímeros extracelulares. Se deposita alrededor de la pared celular, es la estructura más externa de la mayoría de las células procariontes y consiste en un revestimiento viscoso, gomoso o mucilaginoso, que puede ser de naturaleza polisacarídica o polipeptídica y no es imprescindible para la vida; además, desempeña un papel importante en la virulencia de la célula, así como le ofrece propiedades antifagocitarias. Protege a la célula de la desecación, permite la adherencia a otras superficies celulares, por la capacidad que le ofrece de pegar iones metálicos y aminoácidos con carga positiva. Los flagelos están compuestos en su totalidad por proteínas, estos son los responsables del movimiento, es decir, órganos de la locomoción para las formas que los poseen. Estos son submicroscópicos y se observan al microscopio óptico con tinciones especiales. Se conocen 3 tipos de ordenamiento: monótrico (flagelo polar simple), lofótrico (flagelos polares múltiples) y perítricos (flagelos distribuidos en la totalidad de la célula). 7

Fimbrias o pili. Son apéndices rígidos de la superficie bacteriana, estructuras mucho más pequeñas y finas que los flagelos. Solo se observan al microscopio electrónico. Se diferencian 2 tipos de pili: el sexual y las adhesinas, estas permiten a la bacteria adherirse a las células del hospedero. Estructuras internas. El citoplasma constituye la mayor parte del contenido celular, es una sustancia semifluida que está delimitada por la membrana citoplasmática y posee elevado contenido de agua, así como sustancias químicas (carbohidratos, enzimas, lípidos, proteínas). En el citoplasma ocurren reacciones químicas, metabólicas y anabólicas. El nucleoide o región nuclear es la zona donde se halla el material genético (ADN), no existe membrana nuclear ni aparato mitótico y puede considerarse como un cromosoma único. Algunas bacterias poseen ADN circular extracromosómico que se conoce con el nombre de plásmido. Los ribosomas están compuestos por ARN y proteínas, su función es la síntesis de proteínas. Los ribosomas de procariontes son menores que los de eucariontes. En el citoplasma se pueden encontrar también otras estructuras como los cromatóforos, que tienen como función la fotosíntesis, además se hallan las sustancias de reserva. Existe material de reserva no nitrogenado (glucógeno), nitrogenado (cianoficina), gránulos de volutina y corpúsculos de azufre; la mayoría se acumula en el citoplasma al finalizar la fase activa de crecimiento. Endospora bacteriana. Solo algunos géneros bacterianos son capaces de producir endospora. El proceso de esporulación consiste en la modificación morfológica de la célula vegetativa en espora, la cual es capaz de sobrevivir largos períodos en condiciones adversas del medio. La endospora contiene toda la información genética de la célula vegetativa. Cuando las condiciones ambientales (físicas, químicas y nutricionales) que dieron lugar a la formación de la endospora se reestablecen, ocurre el proceso de "germinación" que da lugar a la célula vegetativa (tabla 1.2). División celular bacteriana. Las bacterias casi siempre se dividen por fisión binaria o bipartición simple. El cromosoma bacteriano se fija a la membrana. Al terminar la autoduplicación del DNA sucede la síntesis de una membrana transversa que separa los 2 cromosomas homólogos, desplazándolos, lo cual es Tabla 1.2. Diferencias entre la endospora y la célula vegetativa

Endospora Actividad enzimática Contenido de iones calcio Resistencia al calor Resistencia a radiaciones y sustancias químicas Contenido de agua pH citoplasmático 8

Célula vegetativa

Baja Alto Sí (por ácido dipicolínico) Sí

Alta Bajo No No

10-25 % 5,5-6,0

80-90 % 7,0

seguido por la formación de una nueva pared celular; la célula que se origina es idéntica a la célula madre. Formas de la célula bacteriana y agrupaciones características. Según su forma las bacterias se clasifican en: cocos, bacilos y espirilos. Al permanecer unidas temporalmente después de dividirse, las bacterias pueden formar grupos característicos: − Cocos: parejas (diplococos), cadenas (estreptococos), racimos (estafilococos), grupos de 4 células (tétradas) y grupos de 8 células (sarcinas). − Bacilos: parejas (diplobacilos), cadenas (estreptobacilos) e hileras paralelas (palizadas). Clasificación de las bacterias. La taxonomía o clasificación biológica es la disposición sistemática de los organismos en grupos o categorías. Los nombres científicos son definiciones abreviadas o descripciones de los microorganismos. Para nombrar las bacterias se emplea el sistema binomial de nomenclatura; el nombre se escribe en latín y está compuesto por 2 palabras: la primera indica el grupo taxonómico de mayor categoría (el género) y la segunda hace referencia a una especie en particular. Toda vez escrito en un texto, el género y la especie de un microorganismo al repetirla solo necesita poner la inicial del género, punto y el nombre de la especie.

MICROORGANISMOS EUCARIONTES. HONGOS Principales características de los hongos. Son organismos formadores de espora, que carecen de clorofila; poseen todas las estructuras de la célula eucariota: mitocondrias, complejo de Golgi, retículo endoplasmático, núcleo, etc. Algunos son parásitos de animales o plantas; además son aerobios, aunque bajo determinadas condiciones anaerobias algunos pueden germinar y desarrollarse (ejemplo, las levaduras). Según su forma de crecimiento se denominan hongos filamentosos o levaduras. Los hongos filamentosos crecen en forma de hifas, esta es la unidad celular de los hongos filamentosos; son estructuras cilíndricas parecidas a tubos, filamentosas, rodeadas por una membrana citoplasmática, presentan esteroles y luego una pared celular formada fundamentalmente por quitina. Los hongos superiores poseen hifas septadas y los inferiores no septadas, y son multinucleadas. Los septos poseen poros que permiten el paso del contenido citoplasmático, incluyendo el núcleo. A partir de la hifa se forman estructuras diferenciadas que cumplen distintas funciones. Al conjunto de hifas unidas y entrelazadas se les denomina micelio, el cual puede ser reproductivo (donde se encuentran las esporas) o vegetativo (es el que se introduce en el medio de cultivo para absorber los nutrientes). Producen pigmentos y son tenaces, resisten la desecación severa y otras agresiones. Se consideran los eucariontes más adaptables. 9

Los hongos levaduriformes se distinguen porque son unicelulares y poseen formas diversas, como colonias suaves, cremosas y con pigmentos variados según el género y la especie. Algunos son dimorfos pues crecen tanto en la forma filamentosa como en la levaduriforme, lo cual depende de factores como la temperatura a que estén sometidos (25 ó 37 °C) y los nutrientes. La reproducción en hongos puede ser sexual o asexual, generalmente tiene lugar mediante la formación de esporas. La reproducción asexual puede ser también por gemación o fragmentación del talo. La reproducción sexual es más compleja, supone la unión de 2 núcleos compatibles, lo que ocurre a través de 3 procesos: plasmogamia, cariogamia y meiosis. Nutrición microbiana. Los nutrientes son todas las sustancias empleadas por las células como fuente de materia prima para la biosíntesis y generación de energía. La nutrición microbiana debe cubrir 2 necesidades básicas de la célula: el suministro de carbono para el mantenimiento de su composición y el suministro de energía para la actividad metabólica. El agua constituye el nutriente principal en términos cuantitativos, representa del 80 al 90 % del peso total de la célula. En los microorganismos, los macronutrientes constituyen la mayor parte del peso celular, estos son: C, O2, N, S, H2, P, K y Fe. De los macronutrientes que necesita la célula, el carbono es el más importante por su peso en la nutrición de todos los organismos, representa el 50 % del peso seco celular; también tienen suma importancia el nitrógeno y el azufre. Las funciones del oxígeno son muy variadas, se encuentra formando parte del agua y también es requerido en el metabolismo energético. Para su desarrollo los microorganismos también requieren micronutrientes o elementos trazas que se encuentran en un orden menor en la célula: Zn, Mg, Mo, Cu, Co, Ni, etc. Todos los elementos metálicos pueden suministrarse entre los nutrientes como cationes de sales inorgánicas. Las vitaminas también son requeridas para el crecimiento. A través de la pared celular y la membrana citoplasmática entran a la célula los nutrientes y la energía necesaria, y salen los desechos. Los microorganismos se clasifican desde el punto de vista nutricional según la fuente de carbono y energía que emplean de la forma siguiente: − Fotoautótrofos. Emplean la luz como fuente de energía y el CO2 como principal fuente de carbono. − Fotoheterótrofos Emplean la luz como fuente de energía y un compuesto orgánico como principal fuente de carbono. − Quimiautótrofos. Usan una fuente química para el suministro de energía y el CO2 como fuente de carbono. La energía se obtiene por la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos. − Quimioheterótrofos. Son aquellos organismos que emplean una fuente química de energía y una sustancia orgánica como fuente de carbono. En esta categoría, tanto el carbono como la energía son derivados del metabolismo de 10

un compuesto orgánico, por lo que son precisamente estos los organismos de interés para la microbiología de los alimentos. Los microorganismos a partir de fuentes de carbono muy simples y sustancias minerales son capaces de sintetizar todas las complejas estructuras celulares que le dan vida. No obstante, existen microorganismo que pierden la facultad de sintetizar determinados metabolitos esenciales, conocidos como factores de crecimiento, ellos son: vitaminas (que se emplean como factores enzimáticos), aminoácidos (que constituyen las proteínas) y enzimas, así como purinas y pirimidinas (precursoras de los ácidos nucleicos), que son imprescindible añadirlos al medio de cultivo en muy pequeñas concentraciones, para que este tipo de microorganismo pueda desarrollarse. Este fenómeno se conoce como auxotrofía. Por tanto los microorganismos auxótrofos son aquellos que requieren que en su medio de cultivo se incorpore algún factor de crecimiento para que estos se desarrollen; mientras que los organismos protótrofos son capaces de crecer en medios sin requerimientos de factores de crecimiento, estos medios de cultivo son medios mínimos, que solo poseen una fuente de carbono, energía y sales. Ecología microbiana. Los seres vivos no se conciben sin el medio ambiente, ellos constituyen una unidad esencial. Los microorganismos establecen relaciones más o menos estrechas con otros microorganismos, o con plantas y animales superiores. Estas relaciones pueden tener causas nutritivo-fisiológicas o de tipo ecológico. La coexistencia de 2 organismos diferentes durante largos períodos de vida se conoce como simbiosis. Para estudiar las relaciones entre los seres vivos se establecen categorías, según la ubicación en las cadenas alimentarias. Estas categorías son: − Comensalismo. Es la relación interespecífica, entre especies diferentes, donde un organismo denominado comensal vive en otro sin causarle daño. En esta relación el beneficio mutuo es menos ostensible, pero no hay perjuicio para ninguno de los organismos participantes. − Mutualismo: es la relación interespecífica que es favorable para ambas especies. − Parasitismo. Es la relación interespecífica en la que un organismo vive a expensas de otro durante toda su vida o parte de ella, provocándoles daño o no, aparente o inaparente. Solo uno de los miembros -el parásito- se beneficia, y el otro organismo se perjudica. Los parásitos pueden ser obligados, cuando no pueden vivir si no es a expensas del huésped, o facultativos. Los organismos saprófitos son aquellos que nunca interfieren en el funcionamiento normal de su hospedero o que no habitan en animales o vegetales vivos. Estos organismos viven normalmente sobre materias inanimadas o sustancias orgánicas muertas y en descomposición. Metabolismo microbiano. La capacidad para utilizar y transformar la energía es una de las propiedades fundamentales de los sistemas vivientes. El crecimiento microbiano requiere la formación de estructuras bioquímicas 11

complejas: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos; para ello, es necesario tomar nutrientes preformados del medio o sintetizarlo, por lo que se requiere una fuente de energía; todo este proceso se conoce como metabolismo. El metabolismo da lugar a 2 procesos importantes y opuestos: la generación de energía y la utilización de ella en los procesos de síntesis celular; estos procesos se conocen con el nombre de catabolismo o metabolismo degradativo y anabolismo o biosíntesis. El anabolismo va dirigido a la síntesis de macromoléculas; es un proceso que requiere energía. El catabolismo es el proceso que aporta la energía para la síntesis de macromoléculas; esta energía se obtiene usualmente en forma de ATP (adenosín trifosfato). Las funciones del metabolismo energético en la célula son: − Obtención de energía para los procesos celulares. Energía química de los enlaces del sustrato (nutriente) o de la luz absorbida. − Conversión de los compuestos nutritivos en precursores de los componentes celulares (formación de macromoléculas). − Organización de las macromoléculas en polímeros: proteínas, ácidos nucleicos y otros. − Formación y degradación de las biomoléculas necesarias para las funciones específicas de la célula. Catabolismo. La generación de ATP se produce mediante mecanismos que tienen lugar en la membrana: la fosforilación al nivel de sustrato y la fosforilación asociada al transporte de electrones, y estos mecanismos se ponen de manifiesto en los esquemas o modos de metabolismo que emplea la célula microbiana para obtener energía (fermentación, respiración y fotosíntesis). A los efectos de la microbiología de los alimentos solo los 2 primeros son de interés. Fermentación. La fermentación es el mecanismo más simple y quizás el más antiguo desde el punto de vista evolutivo, de los procesos de obtención de energía. Es el proceso metabólico -generador de ATP- en el que tanto donantes como aceptores de electrones son moléculas orgánicas. La molécula donante se oxida y la aceptora se reduce. En este esquema de metabolismo tiene lugar un mecanismo que acontece en la membrana, en el que el ATP se forma a partir de ADP (adenosín difosfato) por transferencia de un grupo fosfato PO42- de alta energía a partir de un intermediario catabólico, este mecanismo se conoce como fosforilación al nivel de sustrato. La fermentación ocurre en ausencia de oxígeno y en ella existe un balance riguroso de carbono, hidrógeno y oxígeno entre los sustratos y los productos. Los grupos de microorganismos que pueden fermentar son los anaerobios estrictos, facultativos y aerotolerantes. Respiración. Es el proceso metabólico generador de ATP en el que tanto compuestos orgánicos, como inorgánicos sirven para donar electrones (oxidándose) y solo los inorgánicos se utilizan como aceptores (reduciéndose). En todo 12

proceso respiratorio participa la cadena de transporte electrónico, en esta cadena los compuestos son oxidados y reducidos de forma reversible y en ella el ATP se forma mediante un mecanismo denominado fosforilación oxidativa. Los microorganismo que pueden emplear compuestos orgánicos como donadores de electrones son los organismos heterótrofos, y los que pueden emplear compuestos inorgánicos como donadores de electrones son las bacterias litótrofas o autótrofas. La respiración puede ser: − Aerobia. Cuando el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria es el oxígeno. Es la respiración más completa, eficiente y evolucionada. Es el proceso que mayor energía permite obtener. − Anaerobia. Cuando el aceptor final de electrones es una sustancia oxidada (sulfatos, nitratos y carbonatos). Este proceso respiratorio es característico de un pequeño grupo de bacterias. Atendiendo al proceso respiratorio que realizan los microorganismos, pueden clasificarse como: − Aerobios estrictos. Solo pueden vivir en presencia de oxígeno. − Anaerobios facultativos. Microorganismos que pueden generar ATP mediante la fermentación y la respiración anaerobia, empleando el ión nitrato como aceptor final de electrones. Este tipo de respiración es importante para las bacterias porque les da la posibilidad de contar con un proceso alternativo ante condiciones adversas, que le permite vivir de manera anaerobia. − Anaerobios estrictos. Microorganismos que no pueden emplear la respiración aerobia como alternativa para obtener ATP. Emplean SO42- y CO32- como aceptores de electrones. No sobreviven en presencia de oxígeno, y requieren condiciones especiales de incubación para lograr cultivos en el laboratorio. Existen microorganismos que necesitan atmósferas constituidas por una mezcla de gases y logran tolerar bajas tensiones de oxígeno, o sea, requieren bajas tensiones de oxígeno para su desarrollo, estos son los llamados microaerófilos. Anabolismo. A partir de diversas vías metabólicas los microorganismos sintetizan las macromoléculas necesarias para su desarrollo, de este modo se forman los componentes de la pared celular, como el péptidoglicano; también sintetizan lipopolisacáridos (LPS), característicos de bacterias gramnegativas, polímeros capsulares extracelulares, material de reserva y así todos y cada uno de los componentes que necesita la célula. Todas las vías metabólicas de producción de energía tienen la misma función común: la provisión de ATP y nucleótidos de piridina reducidos, para realizar las reacciones de la biosíntesis celular. El desarrollo microbiano solo puede entenderse como el resultado de una actividad química alta y específicamente regulada, que responde al principio de economía celular, para ello, en la célula operan 2 mecanismos diferentes de regulación: la regulación inespecífica de la actividad biosintética y los mecanismos de regulación rápidos y específicos. 13

Crecimiento microbiano. En los sistemas biológicos, el crecimiento es el incremento irreversible en la cantidad de constituyentes celulares y de sus estructuras. En los organismos unicelulares el crecimiento se refleja por el aumento de tamaño y masa de la célula, con una división posterior en 2 células hijas y, por tanto, incremento en la población. En los organismos filamentosos se destaca aumento en el volumen y la elongación de los filamentos. Al inocular un microorganismo en un recipiente cerrado con cantidad fija de medio de cultivo e incubarlo a una temperatura, se aprecian cambios a través del tiempo, los que han sido estudiados y divididos en fases que caracterizan determinados estados morfológicos y fisiológicos de la célula, de acuerdo con los factores del medio donde se encuentra (Fig. 1.1).

Fig. 1.1. Fases de la curva típica de crecimiento microbiano.

En los alimentos ocurren procesos similares, dado que la mayoría contienen microorganismos en determinados niveles. Fase I. Fase lag o de latencia. Primera fase del crecimiento. Adaptación a un medio ambiente con nuevas condiciones, existe cese parcial de las funciones metabólicas, formación de enzimas y metabolitos intermediarios necesarios para la reanimación del crecimiento. La velocidad específica de crecimiento es cero. La extensión de esta fase depende del inóculo, la edad del cultivo, la composición del medio y las características de la cepa utilizada del microorganismo. Fase II. Fase de aceleración positiva. Las células disminuyen de tamaño, comienzan a utilizarse las reservas y aparecen nuevas funciones. La velocidad específica de crecimiento se incrementa hasta un valor máximo. 14

Fase III. Fase exponencial o de crecimiento logarítmico. Comienza toda vez que el microorganismo ha alcanzado la velocidad específica de crecimiento máxima y esta se mantiene constante. Esta fase exponencial se caracteriza por elevada actividad fisiológica; el contenido de ARN alcanza su máximo valor, lo cual determina la intensidad de crecimiento y elevado nivel de la síntesis de proteína, además, tiene lugar la división celular, y existe aumento exponencial de la masa. También en esta fase existe un equilibrio de flujo de material. Este proceso se mantiene hasta que se agoten los nutrientes, se acumulen muchas sustancias tóxicas que inhiban el crecimiento y se manifieste las características más importantes de la célula. Fase IV. Fase de aceleración negativa o crecimiento retardado. Estadio de deficiencia: la concentración de nutrientes decrece a expensas de una acumulación del producto, el crecimiento y la división disminuyen por efecto de factores externos no favorables (aumento de la temperatura, la presión osmótica, la acumulación de metabolitos tóxicos, etc.). La concentración de nutrientes llega a ser tan baja que la velocidad específica de crecimiento va de máxima a cero. Fase V. Fase estacionaria. Cese completo del crecimiento por agotamiento de nutrientes y acumulo de sustancias tóxicas. La velocidad específica de crecimiento es cero. El número de microorganismos en la unidad de volumen se muestra existiendo un equilibrio entre la división y la muerte, aunque la mayor parte de la población pasa al metabolismo endógeno, es decir, mantiene la viabilidad a expensas del consumo de su propia masa (sustancias de reserva). El agotamiento de los nutrientes, la excreción de sustancias tóxicas, el cambio en el pH y en las condiciones óxido-reductoras, así como en la concentración celular, determinan las características de esta fase. Fase VI. Fase de declinación o muerte. La velocidad específica de crecimiento es negativa (muerte). Aumento de la mortalidad, son más las células que mueren que las que nacen, aunque puede persistir un número pequeño de sobrevivientes a expensas de los nutrientes de las que mueren. La célula pierde toda capacidad para los procesos degradativos.

ASPECTOS GENERALES SOBRE EL PROCESO INFECCIOSO Enfermedad es todo cambio o alteración fisiológica que puede causar síntomas o no. La enfermedad infecciosa es aquella alteración producida por agentes biológicos microscópicos; es el resultado de una relación no exitosa entre el parásito y el hospedero. La infección implica aparición de microorganismos en tejidos vivos, viene dada por la presencia y multiplicación de microorganismos en la superficie o dentro de otro organismo. Comienza con ese primer encuentro en el que se llega a establecer un microorganismo en un macroorganismo. Es una unión al nivel molecular entre 2 componentes: uno celular (receptor) y otro microbiano (adhesina). 15

Un agente patógeno es definido como un organismo que tiene elevada potencialidad para causar enfermedad. Los factores que afectan el desenlace final de la relación hospedero-parásito determinan la salud o la enfermedad. Esta habilidad depende de diversos factores, entre los que se encuentran: la dosis infecciosa y virulencia del parásito, la puerta de entrada y los mecanismos de defensa del hospedero. Existen microorganismos que son patógenos verdaderos y otros son oportunistas. Los patógenos verdaderos se sobreponen a las defensas del organismo y producen enfermedad, mientras que los oportunistas son aquellos que solo inducen enfermedad cuando los mecanismos de defensa del hospedero están comprometidos o debilitados. Algunos miembros de la microbiota normal pueden ser patógenos oportunistas. La patogenicidad es un atributo de las bacterias, dentro de las diferentes cepas de una especie se pueden encontrar amplias variaciones en la habilidad para perjudicar o dañar la especie hospedera. Esta patogenicidad relativa se conoce como virulencia. La virulencia es un atributo de cepa y no de especie. En general, cuando una bacteria es más virulenta la dosis para infectar a un individuo dado es menor. Se conoce que los procesos que intervienen en las relaciones que se establecen entre huésped y parásito son muy complejos, y en modo alguno se puede considerar que ellas pueden ser unilaterales.

FACTORES DE VIRULENCIA O ATRIBUTOS PATOGÉNICOS Los factores de virulencia o atributos de patogenicidad son mecanismos que los microorganismos han desarrollado para evadir o engañar las defensas protectoras de los organismos superiores. Muchos microorganismos deben su virulencia a una interacción compleja de diferentes factores patogénicos y no a un solo mecanismo. Algunos de estos atributos son tratados en este capítulo de forma abreviada, atendiendo a aquellos mecanismos que participan en la primera parte del proceso infeccioso: adherencia, colonización e invasión y los que participan en la segunda parte del proceso infeccioso provocando el daño. Adhesinas. Las adhesinas, como las fimbrias o pili, participan en la primera parte del proceso infeccioso propiciando la adherencia. Por lo general, todas las enfermedades infecciosas comienzan en la superficie del huésped. La adherencia es una relación que se establece al nivel molecular, donde participan las adhesinas del patógeno y los receptores del hospedero. Adhesión equivale a fijación, es el proceso mediante el cual la bacteria se "pega" a la superficie de las células del huésped. La unión de las adhesinas y los receptores es un estrecho y específico modo llave-cerradura. Cápsula. La cápsula evita la fagocitosis y dificulta el reconocimiento de la bacteria por el sistema inmunológico del huésped, por lo tanto este es un mecanismo que favorece la diseminación bacteriana en el proceso de infección. 16

Sideróforos. La producción de sideróforos permite a la bacteria extraer el hierro que se encuentra en proteínas como la lactoferrina y la transferrina, para hacerlo asequible al microorganismo.

OTROS FACTORES DE VIRULENCIA ASOCIADOS CON LA INVASIVIDAD La pared celular de algunas bacterias contiene cantidades importantes de determinados compuestos que inhiben la fusión del fagosoma-lisosoma; otros mecanismos que evitan esta unión también han sido expuestos, aunque no han sido demostrados de manera convincente para la mayoría de los microorganismos. Se ha visto que la exposición a los gránulos hidrolíticos lisosomales puede ser evitada por inhibición de la fusión del lisosoma con el fagosoma. Existen microorganismos que además pueden ser capaces de resistir las acciones antimicrobianas de las enzimas fagolisosómicas. Estos mecanismos pueden hacer que el organismo sea resistente a la muerte en el fagolisosoma. Otro mecanismo empleado es la destrucción de las células fagocíticas, el que está asociado con la producción de toxinas. Toxinas y enzimas. La producción de toxinas y enzimas por parte de un patógeno en un hospedero implica daños. Las toxinas microbianas se clasifican como exotoxinas y endotoxinas. Las exotoxinas se producen durante el metabolismo de las bacterias y son secretadas al ambiente que las rodea. Se originan por las bacterias grampositivas y en ocasiones por las gramnegativas; son proteínas inmunogénicas; ejercen su acción por destrucción de componentes celulares específicos o interferencia de funciones celulares específicas. Las exotoxinas se pueden clasificar según las células que afectan, por ejemplo: las neurotoxinas como la botulínica que ejercen su acción primaria sobre el sistema nervioso, y las enterotoxinas como las producidas por Staphylococcus aureus, afectan el enterocito (tabla 1.3). También, en dependencia de la estructura y acción se consideran como: citotoxinas (hemolisinas, fosfolipasas) y superantígeno. Las citotoxinas atacan la membrana celular. Las hemolisinas poseen acción lítica sobre los eritrocitos de los mamíferos, y las fosofolipasas separan el grupo cabecera de los fosfolípidos del resto de la estructura de la membrana celular; hacen inestable la estructura bicapa de la membrana y la célula se rompe. Los superantígenos ejercen su acción directamente entre el complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase 2 y los receptores celulares específicos, por lo que se liberan citoquinas, apareciendo el daño celular. La toxina A del Staphylococcus es considerada un superantígeno. Las endotoxinas forman el componente LPS de la membrana externa de las bacterias gramnegativas y son liberadas en grandes cantidades solo cuando la célula se lisa. La toxicidad de las endotoxinas radica en el lípido A (responsable de todos los efectos que se producen por microorganismos gramnegativos). La endotoxina es el iniciador primario en el shock séptico por bacterias gramnegativas. 17

Tabla 1.3. Características que diferencian a endotoxinas y exotoxinas Propiedades

Endotoxinas

Exotoxinas

Fuente bacteriana

Solo gramnegativas. Para mostrar actividad biológica no es necesaria su liberación LPS de la membrana externa. Se libera cuando la célula muere Lípido de la membrana externa (LPS) Estable No son convertidas a toxoide Generales (fiebre,dolores, hipotensión) Pequeña

Grampositvas, ocasionalmente por gramnegativas. Excretada por células vivas

Relación con el microorganismo Química Estabilidad al calor Inmunología Efectos Dosis letal

Producto metabólico del crecimiento Proteína Casi siempre inestable Muy antigénicas. Toxoide (antitoxina) Afecta funciones celulares Elevada

La invasión bacteriana de los tejidos es facilitada con frecuencia por la liberación de enzimas, entre ellas se encuentran las hialuronidasa, coagulasa, colagenasa, lecitinasa, leucocidinas, etc.

AGENTES ANTIMICROBIANOS Y DESINFECTANTES Los antimicrobianos son compuestos que tienen acción contra los microorganismos, pueden ser de origen microbiano o químico. Algunas definiciones que deben ser conocidas en relación con el tema son las siguientes: Sepsis. Presencia de microorganismos perjudiciales en el tejido vivo. Asepsia. Ausencia de microorganismos patógenos. Es en sentido estricto la ausencia de gérmenes infecciosos en tejidos vivos. Bactericida. Que tiene la propiedad de matar las bacterias. Se dice de cualquier agente que destruye las bacterias patógenas o no, aunque no siempre sus esporas; es una acción irreversible. El sufijo -cida- significa exterminador. Bacteriostático. Que tiene la propiedad de inhibir la multiplicación bacteriana, esta se reanuda en cuanto se retira el agente. Los agentes bacteriostáticos son sustancias o condiciones que no destruyen inmediatamente las bacterias, inhiben su multiplicación de modo que mueren solo después de algún tiempo sin un aumento importante de su número. Stasis es una palabra griega que significa detención. Estéril. Exento de vida de cualquier clase. Dado el criterio de muerte para los microorganismos, incapacidad para reproducirse. Desinfectante. Agente químico capaz de destruir los microorganismos, en el caso de las bacterias su forma vegetativa, no necesariamente sus esporas, disminuye estas a niveles mínimos. La mayoría de los desinfectantes son tóxicos 18

o perjudiciales a los tejidos y no pueden ser empleados como antisépticos. Su acción bactericida está determinada por la concentración, tiempo y temperatura a la que son aplicados. Higienizante. Cualquier agente que reduzca el recuento bacteriano a niveles inocuos en el aspecto de las necesidades sanitarias. Suelen aplicarse a objetos inanimados como utensilios, pisos, paredes y mesetas. Antiséptico. Son sustancias que destruyen o inhiben microorganismos especialmente en el cuerpo. Los antisépticos poseen poca toxicidad selectiva, por lo que solo pueden ser usados para inactivar microorganismos en el medio inanimado o hasta cierto grado sobre la superficie cutánea. Antibióticos. Compuestos producidos por bacterias u hongos, capaces de impedir la presencia de otros microorganismos, ya sea porque inhiben el crecimiento o porque logran eventualmente destruirlos. En la actualidad el hombre ha logrado variar la estructura de estos compuestos para mejorar sus características, creando así antibióticos sintéticos.

BIBLIOGRAFÍA Howard, B.J. (1993). Clinical and pathogenic microbiology. 2nd. edition. St Louis. Mosby. Jawetz, J.L.; Melnick, E.; E.A. Adelberg. (1996). Microbiología médica. México, D.F. Ed. El Manual Moderno, S.A. de C.V., 15ta edición. Joklik, W.K.; Willett H.P.; D.B. Amos Zinsser (1983). Microbiología. 17ma edición. Llop; Valdés-Dapena; Zuazo (2001). Microbiología y parasitología médica. La Habana Ed. Ciencias Médicas. Martínez, J.A.; Sánchez, M.; Quintana, V.; G. Pazos del Barrio (1989). Microbiología general. La Habana, Pueblo y educación. Rojas, N.; Pazos, V.; O. Coto (1988). Microbiología clínica I. La Habana. Ministerio de Educación Superior. Salle. (1976). Bacteriología. Cap. XVII. Desinfección y desinfectantes.

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CAPÍTULO 2

Control microbiológico de los alimentos Virginia Leyva Castillo, Tamara K. Martino Zagovalov y Yamila Puig Peña

Los microorganismos se utilizan para obtener gran variedad de alimentos, son causa de su deterioro y pueden provocar enfermedad en el hombre. Producir, distribuir y consumir alimentos con buena calidad sanitaria (crudos o preparados), para el consumo inmediato o procesado, forma parte de los intereses de cualquier comunidad. La satisfacción de este objetivo está en relación directa con el desarrollo social, económico y cultural de un país. Diversas circunstancias han hecho necesario el control microbiológico de los alimentos, tales como: el aumento del comercio internacional de estos productos, el posible riesgo derivado del empleo de nuevas técnicas en su producción en masa, su rápida y amplia distribución y el consumo en algunas áreas o países de alimentos procedentes de zonas en las que son prevalentes las enfermedades entéricas. La presencia de microorganismos en los alimentos no significa necesariamente un peligro para el consumidor o una calidad inferior de estos productos. Si se exceptúa el número reducido de productos esterilizados, cada bocado de alimentos contiene levaduras inocuas, mohos, bacterias y otros microorganismos. La mayor parte de los alimentos se convierte potencialmente en patógenos para el consumidor, después que han sido violados los principios de higiene, limpieza y desinfección durante el proceso de elaboración, transporte y conservación. Si los alimentos han estado sometidos a condiciones favorables para la entrada y/o multiplicación de agentes infecciosos o toxigénicos, los mismos pueden constituir un vehículo de trasmisión de enfermedades, como salmonelosis o la intoxicación estafilocócica. La deficiente calidad sanitaria de los alimentos se traduce en daños de variada naturaleza para las poblaciones implicadas. Los daños incluyen aparición de enfermedades, gastos de atención médica, deterioro de la calidad de vida, pérdidas económicas por deterioro de los alimentos, daño al turismo y causa de muerte. Según la Organización Mundial de la Salud, las enfermedades trasmitidas por alimentos (ETA) constituyen el problema de salud pública más extendido en el mundo actual. 20

MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Y SU RELACIÓN CON OTRAS RAMAS La microbiología de los alimentos es la rama de la microbiología que se ocupa entre otros aspectos del estudio de los microorganismos que pueden afectar la calidad sanitaria de los alimentos y el agua. El área de la microbiología de los alimentos es basta y compleja, pues incluye además las características generales de estos microorganismos, su ecología, su resistencia al medioambiente, su capacidad para sobrevivir y desarrollarse en los alimentos, las consecuencias de este desarrollo y los factores que influyen en este proceso. La microbiología de los alimentos se relaciona con la microbiología médica, la veterinaria, la virología, la parasitología, la genética, la bioquímica, la tecnología de los alimentos y la epidemiología. Es importante en el diseño y aplicación del sistema de análisis de peligro y puntos críticos de control, esencial para garantizar la inocuidad de los alimentos, en el estudio de brotes de enfermedades asociadas con el consumo de alimentos, en el diseño y evaluación de técnicas modernas de análisis, en el estudio de los procesos que tienen lugar durante el deterioro de los alimentos y en la fabricación de aquellos que hacen uso de microorganismos.

CONCEPTOS BÁSICOS PARA LA DISCIPLINA MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Salud. Es el estado o completo estado de bienestar físico, mental y social, no solo la ausencia de enfermedad. Alimento sano o alimento con buena calidad sanitaria. Implica no solo ausencia de microorganismos patógenos y/o sus toxinas, sino el registro de características organolépticas que proporcionen plena satisfacción al ser consumido. Esto significa que en el proceso de control sanitario de los alimentos hay que plantearse acciones que no solo tiendan a lograr productos libres de tales agentes, sino también que los alimentos deben cumplir determinados requisitos para que puedan llegar a la población: frescos, atractivos, sabrosos, digestivos y con capacidad nutricional al máximo nivel. Calidad. Grado de excelencia que posee un producto, es decir, cuan bueno es para cumplir su finalidad. Calidad sanitaria. En este sentido la definición de calidad sanitaria se encuentra directamente relacionada con el concepto de salud. Muestra. Porción o artículo que representa la calidad del todo del que ha sido tomado. Alimento perecedero. Alimento cuya vida útil es corta y que necesita refrigeración para su conservación. Alimento semielaborado. Alimento que ha recibido tratamiento térmico o no en su elaboración y que necesita cocción para su consumo. Conserva. Alimento que se introduce en recipiente herméticamente cerrado y es sometido a un proceso de esterilización que asegura una vida útil desde 6 meses hasta varios años, que depende del tipo de alimento y la intensidad del tratamiento térmico aplicado. 21

Semiconservas. Alimentos parcialmente estabilizados por la adición de sustancias químicas, envasados en recipientes inalterables, impermeables al agua, gases y microorganismos; estos alimentos casi siempre requieren almacenamiento a bajas temperaturas. Son productos establecidos para un tiempo limitado.

INCIDENCIA Y TIPOS DE MICROORGANISMOS EN LOS ALIMENTOS En los alimentos existe gran diversidad de microorganismos. En general, el número y tipo de microorganismos en un producto alimenticio terminado están influenciados por: − El medio ambiente general del cual fue obtenido el alimento. − La calidad microbiológica del alimento en su estado fresco o antes de ser tratado. − Las condiciones higiénicas bajo las cuales el alimento fue manipulado y tratado. − La adecuación de las posteriores condiciones de envasado, manipulación y almacenamiento para mantener la microbiota en un bajo nivel. − A la hora de producir alimentos comerciales de buena calidad es importante mantener los microorganismos en bajo nivel por razones estéticas, de salud pública y de vida útil. Existen 3 grandes grupos de microorganismos que constituyen el campo de acción de la microbiología sanitaria: − Los que afectan las características organolépticas de los alimentos. − Los que se agrupan al margen de las líneas taxonómicas, en función de determinadas características morfológicas, fisiológicas y ecológicas. − Los que afectan la salud del consumidor y están en estrecha relación con la microbiología médica. De ahí que el control microbiológico de los alimentos, en relación directa con los grupos antes mencionados, esté dirigido a la investigación de: − Microorganismos alteradores. − Microorganismos indicadores. − Microorganismos patógenos y/o sus toxinas. La actividad microbiana es el principal mecanismo que produce alteración en la apariencia de un alimento, en cuanto a frecuencia e intensidad. El deterioro de los alimentos es desde luego, como la presencia de microorganismos patógenos, una condición indeseable, que puede ser detectada por el consumidor frente al alimento, por lo que puede decidir si lo acepta o no. La presencia de los agentes patógenos en contraste, no suele acompañarse de cambios sensoriales objetables; mientras menor sea la incidencia de microorganismos deterioradores en activo, mayor riesgo de que una colonización concurrente por patógenos pase inadvertida, situación evidente de riesgo mayor. 22

La regla general es que la colonización de un alimento por bacterias patógenas no se traduce en cambios sensoriales adversos, lo cual significa que no evolucionan con deterioro del alimento. Los principales grupos de microorganismos alteradores están formados por: − Gérmenes psicrófilos. Microorganismos capaces de desarrollarse a bajas temperaturas, como las temperaturas de refrigeración de los alimentos. − Gérmenes termófilos. Los que crecen a temperaturas elevadas. − Gérmenes halófilos. Los que afectan alimentos con elevado contenido de sal. − Gérmenes lipolíticos. Capaces de degradar los compuestos de origen lipídico que se encuentran en los alimentos. − Gérmenes acidófilos. Microorganismos que crecen en alimentos con pH bajo.

MICROORGANISMOS INDICADORES DE LA CALIDAD SANITARIA Desde que en 1882 Schardinger determinó la calidad sanitaria según la presencia del que hoy conocemos como Escherichia coli, en lugar de hacerlo según Salmonella typhi, los microorganismos indicadores han sido de gran utilidad. Se hace una amplia utilización de grupos o especies de microorganismos cuya enumeración o recuento se realiza con mayor facilidad y su presencia en los alimentos en determinado número indica que estos productos estuvieron expuestos a condiciones que pudieran haber introducido organismos peligrosos y/o permitido la multiplicación de especies infecciosas y/o toxigénicas. Los grupos o especies utilizados con estos fines se denominan microorganismos indicadores, y sirven para evaluar tanto la seguridad que ofrecen los alimentos en cuanto a microorganismos y sus toxinas, como su calidad microbiológica. Los microorganismos indicadores habitualmente no responden a criterios de agrupación taxonómica, se definen más bien en función de determinadas características ecológicas y fisiológicas que apoyan o justifican el valor aplicativo que se les intenta conferir. El principal objetivo de la utilización de microorganismos como indicadores de prácticas no sanitarias es revelar defecto de tratamiento que llevan consigo un peligro potencial, que no está necesariamente presente en la muestra particular examinada, pero es probable que pueda encontrarse en muestras paralelas. La metodología del examen de los alimentos para detectar microorganismos indicadores y bacterias enteropatógenas ha sido revisada por varios investigadores, con la finalidad de ayudar a las diferentes organizaciones que se dedican a elaborar los procedimientos para el estudio microbiológico de los alimentos. Los indicadores de calidad sanitaria más utilizados son las determinaciones de: − Microorganismos a 30 ºC. − Coliformes − Coliformes fecales (termotolerantes). − Escherichia coli. − Hongos filamentosos. − Levaduras viables. 23

− Enterobacterias totales. − Determinación de enterococos o estreptococos fecales.

M ICROORGANISMOS INDICADORES Microorganismos a 30 ºC. Comúnmente este indicador es conocido como microorganismos aerobios mesófilos, término aún empleado por algunos autores, pero tomando en cuenta los criterios de las Normas ISO (Internacional Standard Operation), por las cuales se rigen los microbiólogos de alimentos de nuestro país, esta nueva denominación de microorganismos a 30 ºC es la que se emplea en el texto. Los microorganismos que forman parte de este grupo son muy heterogéneos, cualidad derivada de la propia definición del grupo. Se incluyen en él todas las bacterias, mohos y levaduras que en aerobiosis muestran capacidad para formar colonias visibles, bajo las condiciones en las cuales se ejecuta el ensayo con crecimiento a temperatura óptima para los mesófilos. Es evidente que en una situación particular podrían quedar incluidos microorganismos patógenos. La mayoría de los alimentos industrializados y/o listos para el consumo (excepto, por ejemplo, los productos fermentados) deben ser considerados como indeseables para el consumo, cuando tienen gran número de microorganismos, aun cuando estos microorganismos no sean conocidos como patógenos y no hayan alterado de forma apreciable los caracteres organolépticos del alimento. Pueden darse varias razones que justifiquen esta conducta. La interpretación de los recuentos elevados según el tipo de alimento es la siguiente: − En productos estables: indica materia prima contaminada. Tratamientos no satisfactorios desde el punto de vista sanitario. − En productos perecederos: indica además condiciones inadecuadas de tiempo y temperatura durante el almacenamiento. − Significa que pueden haberse dado condiciones favorables para la multiplicación de microorganismos patógenos de origen humano o animal. − Algunas cepas de bacterias mesófilas comunes, no generalmente consideradas como agentes de enfermedades trasmitidas por los alimentos (Proteus, Enterococos y Pseudomonas mesófilas) han sido señaladas como causa de enfermedad cuando existan en número elevado de células viables. − Todas las bacterias patógenas conocidas en los alimentos son mesófilas y en algunos casos contribuyen con su presencia a los recuentos en placas encontrados. − El método de detección comúnmente empleado para la determinación de este indicador es el de recuento estándar en placa vertida. En general se utiliza un medio de cultivo rico en nutrientes sin sustancias inhibidoras ni indicadores; el medio más utilizado en todo el mundo es el agar para recuento en placa o agar triptona-glucosa-extracto de levadura. Las colonias obtenidas en el medio sólido se cuentan después de la incubación en aerobiosis a 30 °C durante 72 h. 24

Organismos coliformes. Por razones prácticas se mantienen agrupadas bajo la denominación de grupo coliforme, principalmente, las especies de los géneros Escherichia, Klebsiella, Enterobacter y Citrobacter, y otras especies de enterobacterias que sean capaces de fermentar la lactosa con producción de gas. Se definen como bacilos gramnegativos no formadores de esporas, aerobios o facultativamente anaerobios, que fermentan la lactosa con formación de gas dentro de las 48 h a 35 °C, algunas fermentan la lactosa lentamente. Los organismos coliformes son el grupo indicador con mayor tradición en microbiología sanitaria. Se trata de una definición totalmente convencional sin validez taxonómica, que pretende involucrar bacterias de hábitat típicamente intestinal, si bien existen microorganismos que satisfacen la definición y que con frecuencia se localizan en ambientes extraintestinales. Su hábitat natural es el contenido intestinal del hombre y animales superiores. En la materia fecal alcanzan cifras de 106 a 109 ufc/g. Debido a su capacidad de sobrevivencia y a su potencial para desarrollarse en la materia orgánica, pueden recuperarse de una diversidad de sustratos extraintestinales. Los alimentos no son la excepción y el hallazgo de coliformes puede estar determinado por contaminación seguida o no de activo desarrollo. Con excepción de E. coli ninguno de ellos indican contaminación fecal, ya que pueden encontrarse en el suelo, los vegetales y tener acceso a los alimentos. Los coliformes se encuentran en todas partes de las plantas (hojas, raíces y flores). El género Klebsiella predomina en muestras obtenidas de medios forestales y de productos frescos de granja. La mayoría de las hortalizas frescas examinadas presentan niveles de coliformes de 106 a 107/g; también se pueden encontrar en las cáscaras de huevos recién puestos y pueden penetrar a través de los poros si la superficie de ella está dañada. Estos microorganismos suelen encontrarse en la leche fresca por contaminación de los conductos lactóforos, debido al pienso o estiércol; pueden estar presentes en las plumas de las aves de corral y en la piel, pezuñas y pelos de otros animales. Los mariscos que crecen en zonas contaminadas concentran los microorganismos de tal modo, que se contaminan con niveles más elevados que los que están presentes en el agua. Pueden indicar en productos procesados falta de higiene en la fabricación, procesamiento inadecuado, contaminación posproceso, etc. Además un número elevado puede indicar posible presencia de algunos patógenos. Los coliformes son bastante resistentes en condiciones naturales y soportan la desecación, aunque no resisten bien los rigores del frigorífico o de la crioconservación, son inactivados por tratamientos térmicos relativamente moderados, como la pasteurización. La luz ultravioleta, en las condiciones empleadas en la desinfección del agua, inactiva a los coliformes. Los germicidas como los yodóforos y los compuestos clorados también son letales a las concentraciones usuales en las plantas procesadoras de alimentos. Se han utilizado muchos métodos para detectar coliformes, la fermentación de la lactosa es el primer paso en su identificación. Hay un método que consiste 25

en el uso del número más probable (NMP), esta es una técnica laboriosa, lenta y requiere mayor volumen de material de laboratorio, pero es mucho más sensible, muy utilizada en el estudio de agua potable y de alimentos, tales como mariscos y pescados. Además, es muy apropiada para detectar células fisiológicamente dañadas que con frecuencia están en los alimentos procesados. La mayoría de las investigaciones realizadas en alimentos sobre coliformes se practican mediante el método de placa vertida en agar bilis rojo-violeta, el cual es más rápido, económico y reproducible que el NMP, aunque no permite la recuperación directa de bacterias dañadas fisiológicamente, ni la detección de concentraciones bajas del producto. Otro método empleado para la determinación de coliformes es el de filtración por membrana, fundamentalmente empleado en análisis de aguas. Coliformes fecales (termotolerantes). En 1904 Ejikman descubrió que los coliformes presuntivos de contaminación fecal producen gas en un medio de glucosa incubado a 46 °C, mientras que los no fecales no lo hacen. El término surgió como un intento de encontrar métodos rápidos y confiables, para demostrar la presencia de E. coli y variantes muy relacionadas, sin necesidad de purificar los cultivos obtenidos en las pruebas para coniformes, o de aplicar las relativamente costosas pruebas confirmatorias. Este grupo se refiere a aquellos coliformes que tienen capacidad para fermentar la lactosa con producción de gas a temperaturas de 44 a 45 ºC; excepto este señalamiento, los coliformes fecales se identifican con el resto de los coliformes en relación con su resistencia al medio ambiente, agentes químicos y factores que favorecen o impiden su desarrollo. En los últimos años se considera que el término coliformes fecales debe sustituirse por coliformes termotolerantes, ya que el calificativo fecal subraya un origen y por tanto implicaciones que están lejos de sustentarse en la realidad. Para el recuento de este grupo se requiere un control muy riguroso de la temperatura de incubación, generalmente baño María de precisión con límites de variación no mayores de 0,2 ºC. La técnica para su recuento casi siempre es el NMP a una temperatura de incubación de 44,5 ± 0,2 ºC. El NMP se computariza en tablas correspondientes de la forma indicada para los coliformes totales. Los métodos de filtración por membrana también pueden emplearse en este caso. Escherichia coli. Es el representante genuino de origen fecal, ya que es el indicador más confiable de contaminación fecal en alimentos. E. coli es un germen cuyo hábitat natural es al tracto entérico del hombre y de los animales de sangre caliente, por ello la presencia de este microorganismo en un alimento indica, casi siempre, contaminación directa o indirecta de origen fecal. Es el indicador clásico de posible presencia de patógenos entéricos en el agua, en los moluscos, en los productos lácteos y en otros alimentos. Cifras elevadas de E. coli en un alimento sugieren falta de limpieza en su manipulación y almacenamiento inadecuado. Los métodos de detección son muy parecidos a los que se utilizan en la determinación de coliformes fecales y en ocasiones los mismos (NMP, placa 26

vertida, filtración por membrana), en la actualidad se están utilizando mucho en países desarrollados los métodos cromogénicos y fluorogénicos. Los recobrados de E. coli de los métodos convencionales requieren confirmación bioquímica de las cepas aisladas. Enterobacterias totales. Muchos países han introducido el análisis de los alimentos que han recibido un tratamiento para asegurar su inocuidad, mediante una prueba que determina la familia de las Enterobacteriaceae (o sea, los tipos lactosa positivas y lactosa negativas). Es capaz de identificar microorganismos que no están incluidos dentro del grupo de coliformes. Este se utiliza principalmente en Europa, no es muy usado en América Latina y el Caribe; las razones por las cuales algunos laboratorios prefieren este indicador son las siguientes: − Las bacterias "coliformes" o del grupo coliaerógenes constituyen un grupo mal definido desde el punto de vista taxonómico. − Una prueba solo para las bacterias lactosa positivas puede implicar resultados falsamente seguros, en el caso en los que predominan las lactosa negativas (Salmonella, Shigella, E. coli, etc.). − Para su detección se utiliza casi siempre el método de placa vertida con medio de agar rojo violeta bilis más glucosa, ya que el fundamento de aislamiento de las Enterobacterias está dado por la fermentación de la glucosa en el medio de cultivo a 37 °C durante 24 h; las colonias presuntivas se confirmarán mediante la prueba de la oxidasa y la oxifermentación de la glucosa (utilización de la glucosa en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis). − En nuestro país está probado por investigaciones realizadas que el indicador coliformes totales cumple con las expectativas para evaluar la calidad sanitaria de los alimentos de mayor consumo, por lo que es el indicador utilizado en la actualidad en los programas de vigilancia nacionales en lugar del indicador Enterobacterias. Enterococos. Designaciones como estreptococos fecales y estreptococos del grupo D de Lancenfield se emplearon como sinónimos de Enterococos. Las bacterias de este grupo consisten en células esféricas u ovoides, dispuestas en pares o cadenas cortas. La determinación cuantitativa de Enterococos es bastante discutida, pues actualmente ha perdido vigencia como indicador de contaminación fecal, ya que además de encontrarse en las heces de mamíferos, también se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza; son muy resistentes al calor, a la desecación, a las bajas temperaturas, así como a los detergentes y desinfectantes. Su uso como indicador deberá limitarse a situaciones en las que se sepa que son manifestaciones de polución fecal, por ejemplo en las aguas de piscinas. A pesar de las limitaciones y las incertidumbres apuntadas, la presencia de gran número de enterococos en los alimentos, excepto en los fermentados por cepas específicas de estos microorganismos, implica prácticas inadecuadas de higiene o exposición del alimento a condiciones que pudieran haber permitido la multiplicación de estas bacterias. 27

Los medios de cultivo para la detección de los Enterococos se basan en la tolerancia relativa a condiciones adversas utilizando compuestos químicos como la azida de sodio para inhibir otros géneros de bacterias, casi siempre se utilizan métodos de recuentos probables o NMP; también se puede aplicar el método de placa vertida con el uso de medios diseñados específicamente para este grupo. Hongos filamentosos y levaduras. Las levaduras y los hongos filamentosos crecen con más lentitud que las bacterias en los alimentos no ácidos que conservan humedad, y por ello pocas veces determinan problemas en tales alimentos. Sin embargo, en los alimentos ácidos y en los de baja actividad acuosa, crecen con mayor rapidez que las bacterias. En general este indicador se usa en productos no perecederos que se someten a almacenamiento largo, como en productos deshidratados cuando el almacenamiento se realiza en condiciones inadecuadas. La presencia de hongos filamentosos, además, representa un peligro potencial dada la capacidad de producción de micotoxina por algunas especies. Algunos hongos filamentosos muestran especial resistencia al calor debido a las esporas que producen. La expresión de desarrollo de las levaduras en los alimentos se distingue del observado por los hongos filamentosos, mientras las primeras pueden proliferar en la masa interna del alimento (sólido como los quesos, o líquidos como los jugos de frutas), los hongos filamentosos se limitan de ordinario a las superficies, visiblemente distintivos sin necesidad de aumento alguno. Para su determinación casi siempre se utiliza el método de placa vertida, se pueden emplear medios acidificados para inhibir el crecimiento microbiano o la adición de un antibiótico al medio de cultivo, la temperatura de incubación es 25 °C durante 5 días.

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CAPÍTULO 3

Principales bacterias patógenas en alimentos Tamara K. Martino Zagovalov, Virginia Leyva Castillo y Yamila Puig Peña

Los trastornos gastrointestinales debido a la ingestión de alimentos pueden obedecer a diversas causas, por ejemplo: la ingestión de excesiva cantidad de alimentos, alergias, carencias nutritivas, verdaderos envenenamientos químicos, por plantas o animales tóxicos, toxinas bacterianas e infecciones por microorganismos. Las enfermedades trasmitidas por los alimentos (ETA) de origen bacteriano son las que con mayor frecuencia se reportan a nivel mundial. El perfil de las causas microbianas de las ETA muestra en la actualidad matices muy singulares. La lista de patógenos se ha incrementado notablemente. En algunos casos se trata de microorganismos recientemente descubiertos, en otros, son microorganismos que perdieron vigencia de acuerdo con los reportes epidemiológicos, pero han resurgido y se informan cada vez con mayor frecuencia, denominados microorganismos emergentes y reemergentes. Estos patógenos incluyen los virus tipo Norwalk, Campylobacter jejuni, E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Vibrio vulnificus, Vibrio cholera y Yersinia enterocolitica, Vibrio parahemolyticus, Cryptosporidium parvum, Cyclospora cayetanensis e Isospora belli. Algunos factores tienen una participación muy evidente en ese incremento, por ejemplo, cambios genéticos que se traducen en el incremento de la virulencia, nuevos patrones en los hábitos y costumbres alimentarias de la población, cambios en los sistemas y las tecnologías aplicadas en la producción y distribución de los alimentos, entre otras.

CLASIFICACIÓN DE LAS ENFERMEDADES ALIMENTARIAS Normalmente, el término intoxicación alimentaria, aplicado a enfermedades producidas por el consumo de alimentos contaminados por microorganismos, es utilizado en un sentido muy amplio, sin tener en cuenta que ese término solo debe ser empleado para referirse a las enfermedades producidas por la ingestión de toxinas elaboradas por los microorganismos, y no para referirse a aquellas otras debido a la infección del hospedero a través del tracto intestinal. Las enfermedades alimentarias se subdividen en intoxicaciones alimentarias como consecuencia de envenenamiento químico o por la ingestión de toxina, la cual se puede encontrar de forma natural en determinadas plantas o animales; 29

también pueden ser un producto de naturaleza tóxica que ha sido excretada o preformada por el microorganismo en el alimento. Según esta clasificación existen 2 tipos principales de intoxicaciones alimentarias producidas por bacterias: el botulismo, originado por la presencia en los alimentos de la toxina producida por Clostridium botulinum, y la intoxicación estafilocócica, originada por una toxina producida en los alimentos debida al Staphylococcus aureus. Las bacterias que causan enfermedades gastroentéricas, diferentes a la intoxicación alimentaria, la producen por 2 mecanismos patogénicos distintos: − Elaboración de enterotoxinas en la luz intestinal (mecanismo enterotoxigénico). − Penetración a través de la capa epitelial de la pared intestinal (mecanismo invasivo). En algunas infecciones, las bacterias actúan por ambos mecanismos y en otras solo por uno de ellos. Los síntomas clínicos del cólera son debidos exclusivamente a una enterotoxina, mientras que los efectos patógenos de la mayoría de las Salmonellas se producen por penetración e invasión de la mucosa intestinal.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS PATÓGENAS QUE CON MAYOR FRECUENCIA SE AISLAN DE LOS ALIMENTOS Salmonella. Es una bacteria patógena para el hombre y muchos animales, produce una enfermedad de origen alimentario conocida como salmonelosis, que se presenta en formas esporádica y de brotes. Es la causa más común de ETA en diversos países, en Cuba es el primer agente causal de brotes de origen alimentario. Salmonella es uno de los géneros más estudiados entre los patógenos que pueden ser aislados de los alimentos. El primer brote de salmonelosis se describió en Alemania en 1888, entre 50 personas que habían ingerido carne cruda molida proveniente de una vaca moribunda. Los integrantes de este género son bacilos gramnegativos no esporulados oxidasa negativa, pertenecientes a la familia Enterobacteriaceae. La mayoría no fermentan la lactosa y son móviles, son aerobios o anaerobios facultativos, contienen endotoxinas, generalmente son termolábiles, resisten la congelación y algunos agentes químicos, poseen una rica composición antigénica que se emplea como base para la identificación de sus miembros en serotipos, recientemente designados como serovares. En la actualidad existen más de 2 500 serovares de Salmonella, todos considerados potencialmente patógenos al hombre. En los últimos años la aplicación de técnicas moleculares, basadas en análisis y reacciones de material genético, ha dado lugar a una reclasificación de los serovares en un nuevo esquema de subespecies. Se reconocen 2 líneas primarias en la evolución con las especies S. enterica y S. bongori, los miembros de la primera se dividen en 7 subespecies (I, II, IIIa, IIIb, IV, VI y VII). En el I se encuentran los serovares que causan enfermedad 30

en humanos y animales de sangre caliente. En los grupos II al VII están los serovares aislados de vertebrados de sangre fría. S. bongori se sitúa en el grupo V. Los factores de virulencia o atributos de patogenicidad de Salmonella incluyen: la habilidad para invadir células, poseer una cubierta completa de lipolisacárido (LPS), capacidad para replicarse intracelularmente y posibilidad de producción de toxinas. En el mecanismo de patogenicidad se conoce que son necesarios plásmidos de elevado peso molecular que se asocian con la virulencia. Se conocen 3 formas clínicas de salmonelosis en el humano: gastroenteritis (causada por S. Typhimuriun, S. Enteritidis, etc.), fiebre entérica (causada por S. Typhi y S. Paratyphi) y una enfermedad invasiva sistémica (ocasionada por S. Cholerasuis). Las complicaciones menos comunes pero más graves pueden ser: artritis y pericarditis; puede producir también un cuadro grave, con meningitis (infección de las membranas que cubren el cerebro), aborto y hasta la muerte. El período de incubación es de 6 a 72 h, por lo regular de 12 a 36 h. Se distribuye mundialmente, se notifica con mayor frecuencia en los países de América del Norte y de Europa. Se clasifica como enfermedad de origen alimentario, pues los alimentos contaminados constituyen el modo predominante de trasmisión. Se puede trasmitir durante toda la evolución de la infección, usualmente de unos días a varias semanas. A veces el estado de portador temporal continúa durante meses, especialmente en los lactantes. Cerca del 1 % de los adultos infectados y del 5 % de los niños menores de 5 años excretan el microorganismo por más de un año. Se considera que el reservorio de Salmonella es el tracto intestinal de animales y hombres. Estudios epidemiológicos indican que las aves constituyen un importante reservorio. Algunos serotipos tienen poca especificidad de huésped y pueden aislarse del tracto intestinal de animales de sangre fría. Otros serotipos muestran elevada especificidad de huésped como: S. Typhi en humanos, S. Typhimuriun en ratones, S. Gallinarum en aves de corral, S. Dublin en bovinos, S. Anatum en patos, S. Cholerasuis en porcinos y S. Abortusovis en ovinos. Salmonella es una bacteria primariamente parásita intestinal de los animales incluido el hombre, se libera al medio ambiente por las heces, donde muestra determinada capacidad de supervivencia en los materiales que contacta; en condiciones favorables se multiplica, y los alimentos no son una excepción. Se puede aislar del medio ambiente en general, lo que incluye agua, tierra, etc.; vegetales, animales salvajes, de explotación, acuáticos, domésticos y el hombre. La principal forma de contagio es la vía oral, se puede trasmitir de manera directa a través del contacto con las heces fecales de personas enfermas o por medio de alimentos (leche y sus derivados, verduras, frutas, carne, huevos, etc.) o agua contaminada y hasta por objetos infectados por moscas o ratas. Shigella. Es una de las bacterias patógenas que con mayor frecuencia causa infecciones intestinales en los niños, son comunes los brotes en condiciones de hacinamiento y en caso de deficiencia de la higiene personal, se distingue por poseer una dosis infectiva baja con respecto a otros patógenos. 31

La especie Shigella dysenteriae produce casi siempre la enfermedad más grave, que es la típica disentería bacilar. Estas bacterias pertenecen a la familia de las Enterobacteriaceae, el género comprende 4 especies patógenas al hombre: − Grupo A. Shigella dysenteriae. − Grupo B. Shigella flexneri. − Grupo C. Shigella boydii. − Grupo D. Shigella sonnei. Shigellas es invasivas y penetran a través de la mucosa intestinal, algunas cepas producen toxinas poderosas; sin embargo, incluso estas cepas precisan invadir la mucosa para determinar la enfermedad. La shigelosis es una disentería bacilar, la mayoría de las personas infectadas con Shigella presentan diarrea, fiebre y calambres estomacales, toma del estado general, cefalea intensa y en ocasiones síntomas neurológicos a partir de 24 a 48 h después de su exposición a la bacteria; la diarrea es a menudo sanguinolenta. Es común que la shigelosis desaparezca en 5 a 7 días. En algunas personas, especialmente en los niños de corta edad y los ancianos, la diarrea puede ser tan grave que el paciente requiere ser hospitalizado. Una infección aguda con fiebre elevada también puede ir acompañada de ataques o convulsiones en niños menores de 2 años de edad. Algunas personas infectadas pueden no tener ningún síntoma. El único reservorio importante es el hombre; sin embargo, se han reportado brotes en colonias de primates. Shigella es un microorganismo de distribución mundial, sus especies varían de una región a otra, las más frecuentes en países subdesarrollados son S. dysenteriae y S. flexneri, y en países desarrollados es S. sonnei. La trasmisión es fecal-oral directa o indirecta de un paciente o de un portador. La infección puede surgir después de ingerir 10 a 100 células. Los principales causantes de la trasmisión son las personas que no se lavan las manos ni se limpian las uñas minuciosamente después de la defecación, de esta manera diseminan la infección por contacto físico directo o indirecto al contaminar los alimentos. También las moscas pueden transportar microorganismos a un alimento no refrigerado en el cual se multiplican hasta constituir un inóculo infectante. Una persona infectada puede contaminar el alimento o el agua. Escherichia coli Patógenas. Forma parte importante de la microbiota intestinal del hombre y de los animales de sangre caliente, sin embargo, algunas cepas han desarrollado capacidad para provocar enfermedad en el hombre, como son las infecciones gastrointestinales. Estas cepas patógenas representan la principal causa de diarrea infantil en el mundo. La capacidad de E. coli patógena para producir enfermedad está determinada por factores de virulencia que le permiten infectar a sus huéspedes y sobreponerse a los mecanismos de defensa, como la producción de adhesinas, enterotoxinas, citotoxinas y otras proteínas que le permiten sobrevivir en condiciones ambientales adversas. Actualmente se reconocen 6 grupos de E. coli patógenas que dan lugar a diversos padecimientos, entre estos existen diferencias clínicas y epidemiológicas, 32

así como en la estructura antigénica y mecanismos de patogenicidad de los diferentes grupos. Cepas patógenas de E. coli: − Enteropatógena (ECEP). − Enterotoxigénica (ECET). − Enteroinvasiva (ECEI). − Enterohemorrágica (ECEH). − Enteroadherente (ECEA). − Enteroagregativa (ECEG). E. coli Enteropatógena. Constituye la especie más vieja identificada de E. coli que causa diarrea, se conoce desde los años 1940 y prácticamente afecta solo a los lactantes menores de 1 año de edad. El hombre es un reservorio importante de este grupo. Los principales serogrupos incluidos entre estas cepas patógenas son: O55, O86, O111, O119, O125, O127, O128ab y O142. Las cepas de ECEP causan lesiones histológicas de adherencia y esfacelamiento (A/E) en el epitelio intestinal sin posterior evidencia de invasión, seguidas por la destrucción de las microvellosidades. E. coli Enterotoxigénica. Fue reconocida como causa importante de diarrea en Bangladesh e India en 1968. Constituye una causa importante de diarrea de los viajeros de países industrializados a otros menos desarrollados, y producen un cuadro clínico similar al del cólera; el período de incubación oscila entre 8 y 44 h con una media de 26 h. Los síntomas clínicos son náusea con moderado dolor abdominal y diarrea. ECET después de ser ingerida a través del agua o alimentos contaminados debe sobrevivir al ambiente hostil del estómago y adherirse a las células epiteliales del intestino delgado, donde la cepa infectante elabora una enterotoxina termolábil, que se inactiva a 60 ºC en 30 min, otra termoestable, que resiste la ebullición durante 30 min, o ambas. Los serogrupos más comunes incluyen O6, O8, O15, O20, O25, O27, O63, O78, O80, O114, O115, O128AC, O148, O153, O159 y O167. E. coli Enteroinvasiva. Este grupo muestra semejanzas bioquímicas y posee antígenos que comparte con el género Shigella; ambas son inmóviles, una porción elevada de cepas de ECEI son anerogénicas, así como fermentadores tardíos de la lactosa y poseen la misma capacidad para depender de plásmido con el fin de invadir y multiplicarse dentro de las células epiteliales; desde el punto de vista clínico causa disentería. La diferencia en la virulencia entre estas bacterias patógenas radica en que en el caso de ECEI la dosis infectante que requiere es muy superior a la de Shigella. Se ha demostrado que estas cepas de E. coli poseen la capacidad de invasión del intestino. Los serogrupos principales incluyen O28ac, O29, O112, O124, O136, O143, O144, O152, O164 y O167. E. coli Enterohemorrágica. Fue identificada en 1982 en los Estados Unidos durante un brote epidémico de colitis hemorrágica en varios estados, y se demostró que era debido a un serotipo específico. Este grupo incluye cepas de E. coli que causan procesos infecciosos, entre lo que destaca como complicación la colitis hemorrágica (diarrea sanguinolenta severa) y el síndrome urémico 33

hemolítico. La cepa mencionada elabora citotoxinas potentes, llamadas toxinas similares a shiga 1 y 2 (por su gran semejanza con las toxinas shiga de S. dysenteriae 1), también fueron llamadas toxinas vero I y II. La producción de estas toxinas depende de la presencia de algunos fagos que transporta la bacteria. Además, las cepas tienen un plásmido que codifica un nuevo tipo de fimbrias que intervienen en la adherencia de la bacteria a la mucosa intestinal. El serotipo O157:H7 es el prototipo del grupo y se considera una de las bacterias patógenas emergentes trasmitidas por alimentos más importantes en los últimos años, también se ha dicho que intervienen como agentes patógenos serotipos como O26:H11 y O11:H8. E. coli O157:H7 fermenta la lactosa pero no el sorbitol dentro de 48 horas, no produce glucuronidasa -base de la reacción de MUG- ampliamente utilizada para identificar E. coli y tiene además como cualidad muy distintiva el hecho de que no se desarrolla a temperaturas superiores a 42 ºC. ECEH posee factores de virulencia como la producción de factores de adherencia, de citotoxinas y enterohemolisinas, capacidad para transportar hierro y desarrollo de lesiones de adherencia y esfacelamiento (A/E) con destrucción de las microvellosidades del epitelio intestinal. Se ha aislado de carne de ganado vacuno, y hay una relación muy grande de la enfermedad con el consumo de hamburguesa elaboradas con carne de ganado vacuno, también se ha aislado de carne de cerdo, de pollos y de carneros. E. coli Enteroadherente. Es el grupo de E. coli diarreogénica más recientemente conocido. Las cepas de este grupo no forman toxinas termolábiles ni termoestables, tampoco son invasivas. Se desconoce si todas las cepas adherentes provocan cuadros diarreicos. Aunque no hay penetración, en las células infectadas se forman unas proyecciones dactiliformes que envuelven a las bacterias. La adhesión está determinada por unas fimbrias cuyos codificadores pueden existir en los cromosomas o en un plásmido. E. coli Enteroagregativa. Esta categoría de E. coli que produce diarrea no se ha definido con exactitud. Ocasiona diarrea infantil en los países menos desarrollados, y los datos preliminares sugieren que por lo menos en algunas zonas, determinadas cepas pueden causar diarrea persistente en lactantes. La bacteria no forma enterotoxinas, pero muestra la característica de adherirse mediante fimbrias en agregados celulares a las células Hep-2 (empleadas para cultivo de virus). Yersinia enterocolitica. Es una bacteria invasiva, agente causal de una enfermedad trasmitida por alimentos conocida como yersiniosis. Presenta características que son comunes a los miembros de la familia Enterobacteriaceae; es un microorganismo con forma de bastón que presenta pleomorfismo significativo, gramnegativo, no esporulado, móvil a 25 °C y las temperaturas inferiores a 29 °C favorecen su crecimiento. La expresión de algunas características de esta especie depende de la temperatura a la cual se desarrolla; como crece a temperaturas de refrigeración este procedimiento no es eficaz para frenar su crecimiento. Es destruida por el proceso de pasteurización. Comprende más 34

de 50 serotipos y 5 biotipos, muchos de los cuales no son patógenos. Las cepas patógenas por lo general incluyen serotipos O3, O8, O9 y O5,27 y biotipos 1, 2, 3 y 4; los serotipos patógenos O3, O9 y O5,27 explican gran parte de los casos en Europa. Aparte de esta especie, Y. pseudotuberculosis se reconoce como otra especie patógena del género que también produce gastroenteritis. Los factores de virulencia de Y. enterocolitica se encuentran en el cromosoma y en un plásmido, entre los que se hallan: la invasividad, la producción de enterotoxina, la producción de proteínas que se relacionan con la captura del hierro, la adherencia, la resistencia al factor germicida del suero, la producción de antígenos, etc. La infección debida a esta bacteria puede manifestarse por una diversidad de cuadros clínicos, el más común es la gastroenteritis con síndrome diarreico. Y. enterocolitica posee una distribución cosmopolita, aunque tiene predilección por las bajas temperaturas, esta característica hace que la práctica de conservación de los alimentos en frío para Y. enterocolitica no resulta efectiva, ya que posee la capacidad de multiplicarse a bajas temperaturas, por ejemplo, en leches conservadas en refrigeración. Muchos animales son reservorios del microorganismo (gato, perros, monos y cerdos), por lo que la fuente de contaminación más importante son los animales domésticos y la fauna nociva, así como los utilizados en la alimentación humana como es el caso del cerdo. Vibrio cholerae. Esta bacteria es un patógeno exclusivamente del hombre y ocupa un lugar destacado en la microbiología médica y sanitaria, por la devastadora forma en que muchos países fueron afectados en los siglos XIX y XX, y el excepcional potencial para provocar pandemias de gran magnitud. La palabra cólera, enfermedad que ocasiona este patógeno, trae a la mente la idea de catástrofe y muerte. A partir de 1800 se han presentado 7 pandemias. El género Vibrio consta al menos de 12 especies patógenas al hombre, de estas V. cholerae, V. parahaemolyticus, V. vulnificus, V. alginolyticus, V. mimicus, V. hollisae y probablemente V. furnissii se distinguen como agentes causales de ETA. Pertenece a la familia Vibrionaceae y consisten en bacilos gramnegativos, rectos y curvos, móviles, no esporulados, termolábiles, aerobios y anaerobios facultativos, con un metabolismo oxidativo y fermentativo. V. cholerae licúa la gelatina, descarboxila la ornitina, aunque no hidroliza la arginina, no utiliza citrato, no fermenta la lactosa o lo hace con retardo de 2 a 8 días, es ureasa y sulfídrico negativo, su crecimiento se favorece por reacciones alcalinas y es halotolerante. El cólera es una enfermedad bacteriana aguda que se caracteriza por comienzo repentino de diarrea acuosa profusa sin dolor, vómitos ocasionales, deshidratación rápida, acidosis y colapso circulatorio. El período de incubación es de horas a 5 días, por lo regular de 2 a 3 días. La infección asintomática es mucho más frecuente que la aparición del cuadro clínico, especialmente en el caso del biotipo Eltor; son comunes los casos leves en que solo hay diarrea, particularmente en los niños. En los casos graves no tratados la persona puede morir en el 35

término de horas y la tasa de letalidad excede el 50 %, en casos tratados la tasa es menor que 1 %. Antiguamente se pensaba que el único reservorio era el hombre, observaciones recientes en los Estados Unidos y Australia sugieren la presencia de reservorios en el ambiente, al parecer en copépodos u otro zooplancton. La trasmisión se realiza fundamentalmente por la ingestión de agua contaminada con heces de portadores, ingestión de alimentos no refrigerados contaminados por agua sucia, heces, manos sucias o posiblemente moscas. La ingestión de mariscos crudos o mal cocinados provenientes de aguas contaminadas ha ocasionado brotes y epidemias en diversos lugares. Vibrio parahaemolyticus. Es una bacteria patógena miembro de la familia Vibrionaceae, se considera la principal causante de enfermedad asociada con el consumo de alimentos en Japón. Tiene como característica que es halofílica, pues requiere de cloruro de sodio para su crecimiento, esta cualidad guarda congruencia con su hábitat marino. Los alimentos marinos son los vehículos más comunes para producir la enfermedad que consiste en una gastroenteritis moderada a severa. Su patogenicidad está asociada con la producción de una hemolisina que es termoestable, es letal, citotóxica y cardiopática. La termoestabilidad de la toxina es tal que su actividad biológica puede mantenerse a niveles de riesgo de la salud humana, bajo las condiciones de cocción de alimentos marinos como el camarón. Aeromonas hydrophila. Se considera una bacteria patógena participante en las ETA, debido a las infecciones que provoca en individuos inmunodeficientes, también puede afectar personas sanas, por su capacidad para producir toxinas y otros factores de virulencia. El género Aeromonas pertenecía a la familia Vibrionaceae, en la actualidad está ubicada en la familia Aeromonadaceae. Aeromonas no es halófila, es ubicua del ambiente acuático principalmente de aguas dulces; A. hydrophila es resistente al bióxido de carbono, por lo cual constituye un microorganismo importante para la industria de los alimentos. Es móvil y la producción de gas es dependiente de la temperatura. El microorganismo muestra amplia prevalencia en casi todos los alimentos crudos, tanto de origen animal como vegetal. La patogenicidad de Aeromonas se ha atribuido a la producción de endotoxinas, enterotoxinas extracelulares, hemolisinas, citotoxinas y proteasas, así como a la capacidad para adherirse a las células y la posesión de algunas proteínas superficiales. Muchas cepas de A. hydrophila son psicrótrofas y muestran capacidad para producir enterotoxinas y hemolisinas a temperatura de refrigeración. Esta característica ha sugerido que la ingestión de la toxina preformada en los alimentos también puede causar enfermedad gastrointestinal en los humanos. Plesiomonas shigelloides. Es un bacilo gramnegativo, forma parte de la familia Vibrionaceae, anaerobio facultativo, no esporulado, oxidasa positiva, móvil con flagelo lofotrico (provista de 2 a 5 flagelos), algunos células son monotricas, se desarrolla con temperatura mínima de 8 °C, temperatura óptima de 30 a 37 °C y máxima de 44 °C, la tolerancia máxima de NaCl es de 5 %. 36

La enteropatogenicidad de esta bacteria es motivo de controversia. No existen pruebas concluyentes de que tenga carácter patógeno plenamente demostrado, pero es aceptado como un patógeno potencial para el hombre. Como ocurre con otras bacterias, posee de 2 a 5 flagelos (lofotrica), lo que la distingue del resto de los miembros móviles de esta familia. Es considerada un patógeno invasivo oportunista, aunque su mecanismo de enteropatogenicidad es incierto hasta estos momentos. Staphylococcus aureus. Fue descubierto en 1882 por Rosenbach. Su potencial patógeno para el hombre y los animales se manifiesta de diversas formas. En la microbiología sanitaria tiene especial interés tanto por las enterotoxinas que produce, como por el significado que se deriva de su presencia y cantidad en un alimento. St. aureus es una bacteria que pertenece a la familia Micrococcaceae, consiste en células esféricas (cocos) grampositivas, termolábiles, coagulasa positiva, aerobio facultativo, inmóvil, no esporulado, que resisten concentraciones relativamente altas de sal, producen hemólisis y fermentan el manitol, entre otras propiedades. El hombre en casi todos los casos es el reservorio principal y en ocasiones las vacas con las ubres infectadas, así como perros y aves de corral. La enfermedad se manifiesta como una intoxicación de comienzo repentino y a veces violento, los síntomas pueden aparecer entre 30 min y 8 h de haber consumido el alimento, con una media entre 2 y 4 h, con náuseas, cólico, vómitos y postración, a menudo se acompaña de diarrea e hipotensión arterial. La muerte es rara, por lo general la enfermedad no dura más de 1 ó 2 días. La intoxicación comienza por la ingestión de un producto alimentario que contiene enterotoxina estafilocócica. Los alimentos dañados son los que estuvieron en contacto con las manos de personas que los manipularon sin haberlo cocido más tarde o sin calentarlos o refrigerarlos de manera adecuada, como pasteles, flanes, aderezos de ensaladas, emparedados, etc. La toxina también se genera en el jamón y salami mal curados o en quesos mal elaborados. Cuando estos alimentos permanecen a temperatura ambiente durante varias horas antes de ser ingeridos, los estafilococos productores de toxina se multiplican y elaboran la toxina. Los microorganismos pueden ser de origen humano (secreciones purulentas de dedos u ojos infectados, abscesos, erupciones faciales acneiformes, secreciones nasofaríngeas o de piel al parecer normal, también pueden provenir de productos bovinos, como la leche o los productos lácteos contaminados. Bacillus cereus. Como otras especies del género Bacillus, se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, es un bacilo grampositivo, corto con extremos cuadrados o redondeados, que forma cadenas cortas o hasta de 10 células, aerobio, esporulado con esporas elipsoidales, centrales o subterminales que no distienden el esporangio, es móvil, capaz de hidrolizar el almidón, la caseína y la gelatina. Las esporas de B. cereus no muestran resistencia especial al calor, pero poseen resistencia insólita a la radiación y a los desinfectantes en comparación con la mayoría de las bacterias mesófilas esporuladas. Produce 37

una "intoxicación" que en algunos casos se caracteriza por náuseas y vómito de comienzo repentino (emética), es menos frecuente la aparición de diarrea y dolores abdominales; rara vez es mortal y el cuadro es muy parecido al de la intoxicación estafilocócica. En otros casos se produce una enfermedad caracterizada por cólicos y diarrea acuosa profusa, raramente se observa fiebre o vómito. Si la diarrea es grave en grupos de riesgo como ancianos, niños y pacientes inmunodeprimidos puede observarse deshidratación. La enfermedad se produce por la ingestión de alimentos que han sido conservados a temperatura ambiente después de su cocción, lo cual ha permitido la multiplicación de los microorganismos. Los brotes acompañados por vómitos, a menudo se relacionan con la ingestión de arroz cocido que después de la cocción se ha conservado a temperatura ambiente, antes de recalentarlo. Por lo general, se necesitan más de 105 microorganismos por gramo del alimento para causar enfermedad. En la enfermedad diarreica el período de incubación es de 8 a 16 h. En la enfermedad emética el período de incubación es corto, de 1 a 5 h tras la ingestión del alimento. La duración de la enfermedad es de 6 a 24 h. B. cereus está muy difundido en la naturaleza; se aísla con facilidad en el suelo, en el polvo, en las cosechas de cereales, en la vegetación, en el pelo de los animales, en el agua dulce y en los sedimentos. No es sorprendente encontrar el organismo en el interior o en la superficie de casi todos los productos agrícolas frescos, también pueden encontrarse en los alimentos crudos, secos y elaborados. La incidencia de B. cereus en productos alimenticios es muy amplia, aunque su frecuencia es mayor en cremas, postres, productos cárnicos y vegetales, así como en leche y productos lácteos sometidos a UHT. Asimismo, destaca su elevada presencia en el arroz, las pastas alimenticias y las especias. Al igual que Clostridium perfringens, es habitual en los productos sometidos a cocción, tratamiento que deja una flora residual de esporas. En ausencia de microorganismos competitivos, B. cereus es capaz de multiplicarse con facilidad si el producto cocido se mantiene dentro de la escala de temperaturas de crecimiento del organismo (sobre todo en la comida china lista para llevar), produciendo la toxina en el alimento. Clostridium botulinum. Van Ermengem en 1897 demostró por primera vez que el botulismo podía resultar del consumo de alimentos en los que Cl. botulinum había desarrollado y formado una toxina. Gran parte de la investigación acerca de esta bacteria patógena se hizo en relación con la rápida expansión de la industria del enlatado, y por la preocupación de los peligros inherentes al consumo de productos tratados de forma insuficiente. El género Clostridium comprende bacilos grampositivos, la mayoría móviles, anaerobios obligados, formadores de endosporas. Cl. botulinum no es un grupo muy homogéneo, la característica que comparten y que mantiene a la diversidad de microorganismos que conforman la especie es su potencial neurotoxigénico. Las diferencias entre las numerosas cepas de Cl. botulinum dan lugar a distintos esquemas de clasificación, los criterios más usados son la serología de las toxinas y las propiedades metabólicas expresadas en cultivos. 38

Cl. botulinum es un bacilo muy robusto que llega a exhibir filamentos largos, nunca ramificados, es termorresistente, la espora que forma es subterminal y oval y deforma el cuerpo bacteriano; se reconocen 8 tipos de Cl. botulinum según la especificidad antigénica. Los tipos C y D se asocian con el botulismo en animales. Los casos humanos pertenecen a los tipos A, B y E, del tipo F solo se han reportado 6 casos, incluso el botulismo infantil. La toxina botulínica es muy potente pero tiene como característica importante que es termolábil, se destruye a 100 °C (durante 10 a 15 min.). Algunas cepas se comportan como psicrótrofas, las esporas sobreviven indefinidamente en los alimentos congelados y las del tipo E puede sobrevivir la desecación. Hay cepas que son proteolíticas. La inhibición de Cl. botulinum se obtiene por la incorporación en los alimentos enlatados de conservadores químicos del tipo sorbato, especialmente en combinación con nitritos o polifosfatos. El botulismo es una auténtica intoxicación alimentaria. El mecanismo de patogenicidad de Cl. botulinum viene dado porque al producirse la toxina botulínica termolábil esta actúa provocando la parálisis muscular fláccida y muerte por asfixia. La toxina actúa sobre la unión neuromuscular, bloqueando la liberación de acetilcolina, trasmisor esencial para la contracción muscular. Clostridium perfringens. Es un bacilo recto grampositivo, corto, esporulado, grueso con extremos terminales redondeados, está rodeado por una cápsula y es inmóvil; forma una espora terminal oval que casi nunca es visible en los medios ordinarios. Es anaerobio aunque algunos investigadores lo acomodan mejor en el grupo de los microaerófilos, por su capacidad para iniciar el crecimiento sin condiciones rigurosas de anaerobiosis. Exhibe especial susceptibilidad a las bajas temperaturas, incluso cuando esporula. La resistencia al calor de las esporas es variable, según la cepa; desde un inicio se planteó que las cepas termorresistentes correspondían a las asociadas con brotes de gastroenteritis alimentaria, en tanto, más bien las termosensibles eran productoras de gangrena gaseosa; actualmente no se acepta la validez de estas generalizaciones. La enfermedad se caracteriza por trastorno intestinal con aparición repentina de cólicos, seguidos de diarrea. La enfermedad alimentaria producida por Cl. perfringens se considera más que una intoxicación -una infección. La náusea es común, pero por lo regular no aparecen vómitos ni fiebre, generalmente es una enfermedad leve de corta duración, de un día o menos y rara vez causa la muerte en las personas sanas. Existe otra enfermedad más severa pero menos frecuente, causada por ingerir un alimento contaminado con las cepas del tipo C de la misma, conocida como enteritis necrótica o como la enfermedad pig-bel. La enteritis necrótica es frecuentemente fatal; esta enfermedad también se inicia como resultado de la ingesta de gran número de bacterias de este tipo en los alimentos contaminados. Las muertes debidas a la enteritis necrótica son causadas por la infección y la necrosis de los intestinos así como también por la septicemia. 39

La causa más común de aparición de la enfermedad ocurre cuando gran cantidad de alimentos se preparan con mucha anticipación y no se conservan de manera adecuada, entonces el microorganismo alcanza elevados tenores y al ser consumido el alimento aparece la enfermedad después de un período de incubación de 6 a 24 h, por lo regular de 10 a 12 h. Cl. perfringens se encuentra entre las bacterias patógenas más ampliamente distribuidas en la naturaleza, ya que se encuentra en el suelo y en el intestino del hombre y animales (ganado vacuno, cerdos, aves de corral y peces). Las esporas de esta bacteria están presentes en el suelo, sedimentos y áreas a expensas de la polución fecal por humanos y animales. Puede estar presente en los productos lácteos sin pasteurizar, así como en las verduras y cultivos que entran en contacto con la tierra. La infección puede ocurrir cuando las sopas, los guisos y las salsas hechos con carne, pescado o aves de corral se guardan de forma incorrecta o se dejan sin refrigerar durante varias horas. Las carnes y derivados así como los caldos de carne son los más peligrosos. Listeria monocytogenes. Constituye una bacteria patógena emergente, reconocida como agente causal en ETA a partir de los años 80 del siglo XX, por la ocurrencia de numerosos brotes de origen alimentario de los cuales fue el microorganismo responsable. Previo a esta fecha se conocían algunos casos de listeriosis (enfermedad que produce), incluso letales, pero al germen se le consideraba más bien un patógeno oportunista. L. monocytogenes no siempre se relaciona con la enfermedad, se encuentra en los ambientes más diversos, posee sorprendente resistencia al medio, son capaz de sobrevivir y multiplicarse en condiciones de temperatura y pH que no resultan de ordinario habituales en otros organismos patógenos, afines o no. El género Listeria está formado por 6 especies, de la cual L. monocytogenes es la especie tipo. L. monocytogenes es un bacilo corto grampositivo, aerobio facultativo, no esporulado, móvil entre 20 y 25 ºC; es mesófilo, aunque capaz de crecer en temperaturas que van desde -4,4 ºC hasta 45 °C. Es termolábil, sin embargo se considera más resistente al calor que otros patógenos, como Salmonella; sobrevive la desecación; tolera y crece sin problemas en concentraciones de 10 % de cloruro de sodio y sobrevive a valores de hasta 20-30 %. L. monocytogenes es una bacteria invasiva, sus mecanismos de patogenicidad son poco entendidos aún, la característica más importante del germen es su capacidad para sobrevivir y multiplicarse en los macrófagos. Solo la listerolisina O y la proteína p60 son reconocidos como determinantes esenciales en la virulencia. Todo parece indicar que la proteína p60 promueve la adherencia y penetración de L. monocytogenes a las células fagocíticas, mediante la inducción de su propia fagocitosis; una vez dentro, la listerolisina O, una hemolisina cuya producción es regulada por el cromosoma, lisa las vacuolas fagocíticas y libera hierro intracelular, permitiendo la supervivencia, multiplicación y posterior diseminación del microorganismo. 40

Campylobacter jejuni y otras especies bacterianas relacionadas han sido reportadas como agentes causales en gran número de casos de diarrea aguda en casi todo el mundo. Esta especie adquirió importancia a partir de la década de 1980 por su aislamiento en elevado porcentaje de casos con diarrea. La familia Campylobacteriaceae fue denominada recientemente y continúa siendo motivo de reagrupamientos con nuevas especies y subespecies. Campylobacter constituye un género que incluye varias especies que producen enfermedad trasmitida a través de los alimentos, las 2 subespecies de C. jejuni (C. jejuni jejuni y C. jejunidoylei) son las que más interés muestran para la salud pública y la higiene de los alimentos, junto con Campylobacter coli, este último es difícil de diferenciar de C. jejuni desde el punto de vista patológico, y sus fuente de infección son básicamente las mismas. C. jejuni se caracteriza por ser bacilos delgados, curveados en forma de espiral, no esporulados. Su movilidad es característica, en forma de sacacorchos, poseen un solo flagelo polar por uno o ambos lados, no utilizan ningún carbohidrato, y son gramnegativos y microaerófilos. Los mecanismos de virulencia de este microorganismo difieren de otros enteropatógenos. En una revisión acerca de los mecanismos de colonización de C. jejuni se señala que el microorganismo no se adhiere a la superficie del tejido intestinal de ratones gnotobióticos, más bien presenta una movilidad muy activa en él, desplazándose rápidamente a lo largo de la mucosa intestinal, o sea, la asociación con la mucosa intestinal no está influida por adhesinas, sino por la gran movilidad de este microorganismo, lo cual unido a su morfología le confiere ventaja para desplazarse en un ambiente viscoso como es la mucosa intestinal. El mecanismo de virulencia de C. jejuni parece estar determinado por la cepa del microorganismo, la invasión parece ser el mecanismo más probable por el cual causa diarreas en humanos, así mismo se propone que esta invasividad se encuentra mediada por una actividad citotóxica; sin embargo, otros investigadores encontraron que algunas cepas producen una enterotoxina termolábil semejante a la toxina colérica. Parece que C. jejuni puede causar enfermedad mediante invasividad o por producción de enterotoxinas semejantes a la colérica, y que el mecanismo de patogenicidad determina las características clínicas de la enfermedad. C. jejuni vive en el tracto intestinal de gran diversidad de animales de sangre caliente, sin daño aparente, ejemplo: bovinos, ovinos, patos, pollos y animales doméstico como perro y gato.

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CAPÍTULO 4

Factores que influyen en el crecimiento y supervivencia de los microorganismos Virginia Leyva Castillo, Tamara K. Martino Zagovalov y Yamila Puig Peña

Los alimentos que consumimos casi nunca se encuentran estériles, sino que contienen asociaciones microbianas cuya composición depende de qué organismo llegan a él y de cómo se multiplican, sobreviven e interaccionan en el alimento durante el transcurso del tiempo. Los microorganismos en los alimentos procederán tanto de la microbiota de la materia prima como los que se introducen durante las operaciones de recolección-sacrificio, tratamiento, almacenamiento y distribución. Los tipos y cantidad de microorganismos serán determinados por las propiedades del alimento, por la atmósfera donde se almacena, por las características de los propios microorganismos y por los efectos del tratamiento. En el proceso de elaboración de alimentos, cuando se cumple con las reglas de higiene o con las buenas prácticas de elaboración, en toda la cadena del proceso, esta microbiota no ejerce un efecto aparente y el alimento puede ser consumido sin consecuencias adversas. En caso contrario, los microorganismos pueden manifestar su presencia en una de las formas siguientes: − Causando alteración de los alimentos. − Provocando enfermedades trasmitidas por los alimentos. − En algunos casos, de forma intencional en la elaboración de un alimento, se transforman sus propiedades de una forma beneficiosa mediante su fermentación.

CRECIMIENTO MICROBIANO El crecimiento microbiano es un proceso autocatalítico: no habrá crecimiento sin la presencia de al menos una célula viable, y la tasa de crecimiento aumentará de acuerdo con la cantidad de biomasa viable presente. La pauta de crecimiento es la misma para bacterias y hongos. Las bacterias requieren determinadas condiciones para multiplicarse rápidamente, esta multiplicación rápida es la que causa problemas relacionados con la seguridad del alimento. En condiciones ideales este crecimiento rápido puede llegar a un tiempo de generación menor que 20 min. Si realizamos el experimento para determinar el número de microorganismos en relación con el tiempo y después representamos en una gráfica el logaritmo 43

de los microorganismos viables frente al tiempo, se obtiene la curva que se representa en el capítulo 1, en la que se aprecia que el crecimiento exponencial solo tiene lugar durante una parte del tiempo. No es necesario hacer mucho énfasis en la importancia del crecimiento exponencial en el tratamiento de los alimentos, una sola bacteria con un tiempo de generación de 20 min que crece en un alimento, puede producir una población celular superior a 107 microorganismos/g o mL en 8 h. Por lo tanto la misión principal del microbiólogo de alimentos y de los especialistas en higiene de los alimentos es conocer qué es lo que influye en el crecimiento microbiano con vistas a controlarlo. Si se tiene en cuenta que normalmente la microbiota de un alimento nunca está compuesta por un solo tipo de microorganismo durante el crecimiento, recolección/sacrificio, tratamiento y almacenamiento, el alimento está sujeto a contaminación de diversa procedencia. Algunos microorganismos serán capaces de crecer juntos en lo que se conoce como una asociación, cuya composición cambiará en el transcurso del tiempo. Los factores que influyen en el crecimiento microbiano en los alimentos y por tanto las asociaciones que se desarrollan, también determinan la naturaleza de la alteración y cualquier riesgo para la salud que se planteen. La fase logarítmica de crecimiento puede verse afectada si se acorta su longitud, controlando los factores de crecimiento. Hace más de 40 años Mossel e Ingram dividieron estos factores en 4 grupos: − Propiedades físico-químicas del propio alimento (factores intrínsecos). − Condiciones del ambiente del almacenamiento (factores extrínsecos). − Propiedades e interacciones de los microorganismos presentes (factores implícitos). − Factores del tratamiento, este último incluido por Mossel e Ingram entre los factores intrínsecos. Factores que influyen en el desarrollo de las asociaciones microbianas en los alimentos: − Factores intrínsecos: • Nutrientes. • pH. • Potencial redox. • Actividad de agua. • Constituyentes antimicrobianos. • Estructuras biológicas. − Factores ambientales o extrínsecos: • Humedad relativa. • Temperatura. • Atmósfera gaseosa. 44

FACTORES

INTRÍNSECOS

Contenido de nutrientes. Del mismo modo que los seres humanos, los microorganismos son capaces de utilizar los alimentos como fuente de nutrientes y de energía. Los microorganismos en los alimentos, para multiplicarse y desarrollar su fisiologismo normal, necesitan los elementos siguientes: − Agua. − Fuente de energía. − Fuente de nitrógeno y vitaminas. − Factores de crecimiento afines, como sales minerales. Los microorganismos que se encuentran en los alimentos pueden utilizar azúcares, alcoholes y aminoácidos propios de los alimentos como fuente de energía. La incapacidad de un organismo para emplear un componente mayoritario de un material alimenticio limitará su crecimiento y lo situará en desventaja competitiva comparado con aquellos que no son capaces de utilizarlo. Algunos usan como fuente de energía carbohidratos complejos, como son los almidones por poseer enzimas amilolíticas y la celulosa, por tener la posibilidad de degradar primeramente estos compuestos a azúcares sencillos, esto favorecerá el crecimiento de un determinado organismo en los cereales y en otros productos farináceos. La adición al yogurt de frutas que contiene sacarosa y otros azúcares aumenta la gama de carbohidratos disponibles y permite el desarrollo de una microbiota variada de levaduras causantes de alteración. Las grasas también son utilizadas por un reducido e insignificante número de microorganismos como fuentes de energía. En general los microorganismos utilizan compuestos simples como los aminoácidos, antes de tener que atacar compuestos complejos, como las proteínas de elevado peso molecular, por tanto las principales fuentes de nitrógeno de los microorganismos heterótrofos son los aminoácidos. En condiciones ideales la concentración de nutrientes indispensables puede, hasta cierto punto, determinar la velocidad de crecimiento microbiano. pH. Tal y como se determina en un electrodo de vidrio, el pH es el logaritmo negativo de la concentración del ión hidrógeno de cualquier solución. En términos simple el pH de un alimento es la medida de su acidez o alcalinidad, teniendo en cuenta que la escala de pH comienza en cero y termina en 14; que una solución de pH de 7 es considerada como neutra, que los pH menores que 7 son considerados como ácidos y mayores como alcalinos. La acidez o la alcalinidad de un medio tienen gran influencia en la estabilidad de macromoléculas tales como las enzimas, lo que justifica que tanto el crecimiento como el metabolismo de los microorganismos estén influidos por el pH. En general, las bacterias crecen con mayor rapidez a pH comprendido entre 6,0 y 8,0 (tabla 4.1), las levaduras entre 4,5 y 6,0, así como los hongos filamentosos entre 3,5 y 4,0; aunque hay bacterias capaces de crecer a pH bajos como consecuencia de su metabolismo productor de energía, por ejemplo, los 45

lactobacilos y las bacterias acéticas cuyo crecimiento óptimo generalmente tiene lugar a un pH comprendido entre 5,0 y 6,0. Si a un alimento se le cambia el pH, ya sea por encima o por debajo del neutro, los microorganismos crecerán con mayor lentitud. Tabla 4.1. Límites de pH según tipo de microorganismo

Bacterias gramnegativas Escherichia coli Klebsiella pneumoniae Proteus vulgaris Pseudomonas aeruginosa Salmonella paratyphi Salmonella typhi Vibrio parahaemolyticus Bacterias grampositivas Bacillus cereus Bacillus subtilis Bacillus stearothermophillus Clostridium botulinum Clostridium sporogenes Enterococcus spp. Staphylococcus aureus Streptococcus lacti

pHmínimo

pHmáximo

4,4 4,4 4,4 5,6 4,5 4,0-4,5 4,8

9 9 9,2 8 7,8 8,0-9,6 11,0

4,9 4,5 5,2 4,7 5,0 4,8 4,0 4,3-4,8

9,3 8,5 9,2 8,5 9,0 10,6 9,8 9,2

La mayoría de los alimentos son, cuando menos, ligeramente ácidos (tablas 4.2 y 4.3), ya que los materiales cuyo pH es alcalino casi siempre tienen un sabor bastante desagradable. La clara de huevo, cuyo pH aumenta hasta cerca de 9,2 a medida que el dióxido de carbono es eliminado del huevo después de ser puesto este, constituye una excepción común a lo expuesto. Un ejemplo que algunos tomarían como prueba convincente de la no comestibilidad de los alimentos alcalinos es el tiburón fermentado, que se elabora en Groenlandia, y que tiene un pH de 10 a 12. Aunque la mayoría de los alimentos son de naturaleza ácida, o sea que tienen el pH por debajo de 7, otros son más ácidos, tienen el pH por debajo de 4,6 como por ejemplo el vinagre, algunas frutas, los alimentos en salmuera, el yogurt, la mayonesa, etc. Por debajo de 4,6 la mayoría de los microorganismos patógenos no crecen o lo hacen muy lentamente, por tanto, en general los alimentos ácidos no constituyen un problema para la salud, en estos pH suelen crecer microorganismos alteradores que pueden cambiar la textura y la apariencia del alimento. La acidez de un producto puede tener importantes implicaciones tanto en su ecología microbiana como en la rapidez y naturaleza de su alteración, por ejemplo, los productos vegetales clasificados como hortalizas casi siempre tienen un pH ligeramente ácido y las bacterias productoras de putrefacción blanda, como Erwinia carotovora y Pseudomonas desempeñan un importante papel en su alteración. En las frutas, sin embargo, un pH más bajo impide el crecimiento bacteriano y de aquí que su alteración sea dominada por levaduras y mohos. 46

Tabla 4.2. Valores de pH aproximados de algunas frutas y hortalizas frescas Producto pH Hortalizas Espárragos (yemas y tallos) 5,7-6,1 Judías (vedes y limas) 4,6-6,5 Remolacha 4,2-4,4 Zanahorias 4,9-5,2; 6,0 Coliflor 5,6 Berenjena 4,5 Lechuga 6,0 Aceitunas 3,6-3,8 Cebollas rojas 5,3-5,8 Perejil 5,7-6,0 Patatas (tubérculos y boniatos) 5,3-5,6 Calabaza 4,8-5,2 Tomates entero 4,2-4,3 Nabos 5,2-5,5 Frutas Manzanas 2,9-3,3 Plátanos 4,5-4,7 Higos 4,6 Limas 1,8-2,0 Melones 6,3-6,7 Naranjas 3,6-4,3 Ciruelas 2,8-4,6 Tabla 4.3. Valores de pH aproximados de los productos lácteos, de las carnes y de los productos pesqueros Producto

pH

Productos lácteos Mantequilla Suero de mantequilla Leche Nata Queso (suave americano Cheddar)

6,1-6,4 4,5 6,3-6,5 6,5 4,9-5,9

Pescados y mariscos Pescado (casi todas las especies inmediatamente después de la muerte) Almejas Cangrejos Ostras Atún Camarón Salmón Pescado blanco

6,6-6,8 6,5 7,0 4,8-6,3 5,2-6,1 6,8-7,2 6,1-6,3 5,5

Carnes Vaca picada Jamón Ternera Pollo

5,1-6,2 5,9-6,2 6,0 6,2-6,4 47

La capacidad del pH bajo para limitar el crecimiento microbiano ha sido aprovechado de forma deliberada, desde los tiempos más antiguos en la conservación de alimentos con los ácidos acéticos y láctico. Los pH bajos ayudan a la conservación de los alimentos de las formas siguientes: − Directamente, inhibiendo el crecimiento microbiano. − Indirectamente, disminuyendo la resistencia al calor de los microorganismos en los alimentos que se someten a tratamiento térmico. Potencial Redox (Eh). Una reacción de oxidación-reducción (O/R) o de potencial redox (Eh) se produce como consecuencia de una transferencia de electrones entre átomos o entre moléculas. Desde hace muchos años se conoce que los microorganismos presentan diferentes grados de sensibilidad al potencial de oxidación-reducción del medio de cultivo. En general, el potencial redox de un sustrato se puede definir como aquel en el que el sustrato pierde o gana electrones con mayor facilidad. Cuando un elemento o compuesto pierde electrones, se dice que el sustrato ha sido oxidado, mientras que un sustrato que gana electrones se ha reducido. Oxidación Cu

Cu + e Reducción

También se puede obtener oxidación por adición de oxígeno, como se indica en la reacción siguiente: Cu + O2

2CuO

Por tanto, una sustancia que fácilmente cede electrones es un buen agente reductor, mientras que otra que capte es un buen agente oxidante. Cuando pasan electrones de un compuesto a otro se crea una diferencia de potencial entre ambos, esta diferencia se mide frente a una referencia externa por medio de un electrodo de metal inerte casi siempre de platino sumergido en un medio, y se expresa en milivoltios (mV). Cuanto más oxidada esté una sustancia, más positivo será su potencial eléctrico y cuanto más reducida, más negativo su potencial. En relación con los microorganismos, el potencial redox indica las relaciones de oxígeno entre ellos, y es utilizado para especificar el ambiente en que un microorganismo es capaz de generar energía y sintetizar nuevas células. Los microorganismos aerobios necesitan para crecer valores redox positivos, mientras que los anaerobios frecuentemente requieren valores negativos. Los microorganismos de acuerdo con su potencial de oxidación-reducción se dividen en los grupos siguientes: aerobios estrictos, anaerobios estrictos, anaerobios facultativos y microaerófilos. 48

Aerobios estrictos. Los microorganismos aerobios estrictos en el hábitat de los alimentos usan el oxígeno como aceptor final de electrones en la respiración (Bacillus subtilis, B. megaterium, Acinetobacter, etc.), por consiguiente, tienen necesidad de oxígeno y de elevado Eh, por lo que predominarán en la superficie de los alimentos expuestos al aire o en aquellas zonas de los mismos en las que el aire pueda ser utilizado fácilmente; de manera que Pseudomonas, por ejemplo, Ps. fluorescens que crece a un Eh comprendido entre +100 y +500 mV. Otros bacilos gramnegativos oxidativos producen mucílagos y olores desagradables en la superficie de la carne, Bacillus subtilis posee un potencial redox de crecimiento comprendido entre -100 y +135 mV, produce viscosidad en la textura abierta del pan y las especies de Acetobacter que crecen en la superficie de las bebidas alcohólicas, oxidan el etanol a ácido acético para producir alteración o vinagre. Anaerobios estrictos. Los microorganismos anaerobios obligados solo tienden a crecer a potenciales redox bajos o negativos, no pueden utilizar el oxígeno como aceptor final de electrones; dentro de ellos los Clostridios tienen gran importancia en microbiología de los alimentos. Tienen la posibilidad de crecer donde las condiciones sean anaerobias, por ejemplo, en la profundidad de los tejidos y en los estofados de carne, en los alimentos envasados y enlatados al vacío causando alteración. Entre los microorganismos anaerobios más importante para la salud pública se encuentra Clostridium botulinum. Anaerobios facultativos. Los anaerobios facultativos como los que forman las familias Vibrionaceae, Enterobacteriaceae y Corynebacteriaceae pueden utilizar el oxígeno como aceptor final de electrones, pero en su ausencia también pueden utilizar una diversidad de aceptores de electrones (NO3-, SO42-). Estos organismos pueden crecer en la superficie y en el interior de los alimentos, algunos poseen actividad proteolítica o lipolítica. Con frecuencia sus productos de desechos son ácidos orgánicos. Debido a su profusa distribución, su amplio rango de actividad enzimática y su capacidad para descomponer los compuestos orgánicos, dichos microorganismos pueden competir en una amplia gama de ambientes y con frecuencia son responsables de la alteración de los alimentos de bajo Eh; a esto se debe que sean importantes microorganismos alteradores de los alimentos; aunque algunos como los lactobacilos se pueden utilizar para cambios beneficiosos en la elaboración de varios alimentos. Algunos microorganismos anaerobios facultativos como las enterobacterias tienen gran relevancia para la salud pública. Microaerófilos. Estos microorganismos necesitan una cantidad muy reducida de oxígeno para su crecimiento, lo cual se debe tener en cuenta a la hora de cultivarlo en el laboratorio, uno de los microorganismos importantes desde el punto de vista de enfermedad para el humano a través de los alimentos es Campylobacter spp. Actividad de Agua. La vida tal y como nosotros la conocemos depende totalmente de la presencia de agua en estado líquido, por tanto los microorganismos necesitan de agua libre o disponible para su crecimiento. Los solutos como sal y azúcar, así como los mecanismos de deshidratación disminuyen el agua disponible y reducen el rango de crecimiento microbiano. 49

La actividad acuosa de un alimento o solución (Aa) se define como el cociente entre la presión parcial del agua existente en la atmósfera en equilibrio con el sustrato (alimento) (P) y la presión parcial de la atmósfera en equilibrio con el agua pura a la misma temperatura: Aa = P/Po. Este cociente es equivalente a la humedad relativa de equilibrio (HRE) expresada como fracción en lugar de porcentaje: Aa=P/Po=1/100 HRE La humedad relativa de equilibrio tiene importantes repercusiones en el almacenamiento de alimentos de baja Aa. A medida que una solución se concentra la presión de vapor disminuye y la actividad acuosa va disminuyendo a partir de un valor máximo de 1 para el agua pura. La mayoría de los microorganismos incluyendo las bacterias patógenas crecen más rápidamente a niveles de Aa de 0,993 a 0,998 (tablas 4.4 y 4.5). A valores inferiores de Aa, la velocidad de crecimiento o la masa celular final disminuye y la fase de latencia aumenta. Tabla 4.4. Actividades de agua mínimas a las que puede haber crecimiento activo Grupo de microorganismos

Aa mínima

Grupo de microorganismos

Aa mínima

Mayoría de bacterias gramnegativas Mayoría de bacterias gramnegativas Mayoría de levaduras

0,97

Mayoría de hongos

0,80

0,90

Bacterias halófilas

0,75

0,88

Hongos xerófilos

0,61

Tabla 4.5. Niveles mínimos de activad acuosa que permiten el crecimiento de los microorganismos que se citan a temperaturas próximas a la óptima Microorganismos Mohos Alternaria citri A. fumigatus P. islandicum A. flavus Levaduras S. cerevisiae Debaromyces hansenii S. rouxii Bacterias C. botulinum tipo E C. botulinum tipo A B. cereus C. perfringens E, coli Salmonella spp. C. botulinum tipo B V. parahaemolyticus S. aureus Halobacterium halobium 50

Aa 0,84 0,82 0,83 0,78 0,90 0,83 0,62 0,97 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,94 0,94 0,86 0,75

Principales razones para la no disponibilidad del agua por los microorganismos: − Los solutos y los iones fijan agua de la disolución. El aumento de la concentración de las sustancias disueltas (azúcares o sales) equivale a una deshidratación. − Los coloides hidrófilos (geles) impiden la disponibilidad del agua. − El agua de cristalización o de hidratación no suele ser asequible a los microorganismos, tampoco el agua cristalizada o formando hielo. − El potencial de agua puede contener un componente osmótico, relacionado con el efecto de los solutos en solución. A continuación se definen 3 grupos de microorganismos asociados a diferentes tipos de alimentos de acuerdo con su actividad acuosa o su presión osmótica: − Halotolerantes. Capaces de crecer en presencia de elevadas concentraciones de sal. − Osmotolerantes. Capaces de crecer en presencia de elevadas concentraciones de compuestos orgánicos no ionizados como son los azúcares. − Xelotolerantes. Capaces de crecer en alimentos secos. Estos términos no definen estrictamente grupos exclusivos de microorganismos pero son útiles en el contexto de los estudios de determinados alimentos. Si bien es cierto que algunos microorganismos crecen mejor a Aa reducida, por ello pueden ser definidos como halófilos, xerófilos.y osmófilos. Halófilos. Microorganismos que son capaces de crecer en presencia de elevadas concentraciones de sal y atañen principalmente a las bacterias, como las halobacterias que incluyen géneros tales como Halobacterium y Halococcus pertenecientes a las Archebacterias. Son obligadamente halófilas, suelen encontrarse en los lagos salados o en las charcas de agua salada y pueden causar la alteración proteolítica del pescado salado y desecado. Xerófilos. Microorganismos que crecen más rápidamente bajos condiciones de relativa sequedad y están representados por mohos y levaduras. Osmófilos. Microorganismos que crecen en hábitat con altas presiones osmóticas, este término se aplica habitualmente a las levaduras tolerantes al azúcar. La tabla 4.6 muestra la escala de valores de la Aa correspondiente a diferentes alimentos. El valor limitante de la actividad de agua para el crecimiento de cualquier microorganismo es aproximadamente de 0,6, de modo que por debajo de este valor la alteración de los alimentos no es microbiológica.

FACTORES EXTRÍNSECOS Humedad relativa. La humedad relativa y la actividad acuosa están relacionadas entre sí, de modo que la humedad relativa es esencialmente una medida de la actividad de agua en la fase gaseosa. Cuando se almacena un alimento que 51

Tabla 4.6. Grupos principales de alimentos en relación con su activad acuosa Aa de 0,98 o superiores Carnes y pescado frescos Frutas, hortalizas y verduras frescas Leche y otras bebidas Hortalizas en salmueras enlatadas Frutas enlatadas en almíbares diluidas Aa entre 0,98-0,93 Leche evaporada Concentrado de tomate Productos cárnicos y de pescado ligeramente salados Carnes curadas enlatadas Embutidos fermentados (no secos) Embutidos cocidos Quesos de maduración corta Queso Gouda Frutas enlatadas en almíbar Pan Ciruelas con elevado contenido en agua Aa entre 0,93-0,85 Embutidos fermentados y madurados (tipo italianos y húngaro) Queso Cheddar curado

Jamón tipo Serrano Leche condensada azucarada Aa entre 0,85-0,60 Alimentos de humedad intermedia Frutas secas Harina Cereales Confituras y mermeladas Melazas Pescado muy salado Extractos de carne Algunos quesos madurados Nueces Aa inferiores a 0,60 Dulces Chocolate Miel Macarrones, fideos Galletas Papas fritas Verduras secas, huevos deshidratados, leche en polvo

tiene actividad acuosa baja en una atmósfera de humedad relativa elevada, el agua pasará desde la fase gaseosa al alimento. Es posible que transcurra mucho tiempo para que la masa del alimento aumente su actividad de agua, pero puede haber una condensación en las superficies que origine zonas localizadas de elevada actividad de agua, en estas zonas en que los propágulos han permanecido viables, pero que no han sido capaces de crecer, pueden ahora germinar y crecer. Estos casos se pueden dar en los silos de granos o en los tanques donde se almacenan concentrados y jarabes. Otro problema de las unidades de almacenamiento en gran escala, como son los silos para grano, se presenta porque la humedad relativa del aire es muy sensible a la temperatura. Si un lado del silo se calienta en exceso, debido a una exposición al sol, en tal caso la humedad relativa disminuye en este lado y hay desplazamiento neto de moléculas de agua desde el lado más frío para volver a equilibrar la humedad relativa. Cuando el mismo lado del silo se enfría de nuevo, la humedad relativa aumenta y, aunque se desplazan de nuevo las moléculas de agua, el aumento temporal de la humedad relativa puede ser suficiente para causar una condensación local en el grano, acompañada de aumento localizado de la Aa suficiente para permitir la germinación de las esporas fúngicas y la subsiguiente alteración del grano. 52

El almacenamiento de frutas y hortalizas frescas requiere un control muy cuidadoso de la humedad relativa. Si esta es excesivamente baja, en algunas hortalizas disminuirá el contenido de agua y se mustiarán. Si es excesivamente elevada, puede haber condensación y es posible que se inicie su alteración microbiana. Temperatura. Los microorganismos crecen dentro de una amplia escala de temperaturas. A presión atmosférica puede haber crecimiento microbiano dentro de un intervalo de temperatura comprendido aproximadamente desde -8 hasta 100 ºC. La exigencia más importante es que el agua se encuentre en estado líquido y por tanto disponible para mantener el crecimiento. Ningún organismo ha sido capaz de crecer en todas las temperaturas de este intervalo; las bacterias normalmente se limitan a crecer en una escala de temperaturas en torno a los 35 ºC, mientras que los mohos lo hacen con temperaturas algo inferiores a los 30 ºC. Cada microorganismo exhibe unas temperaturas mínimas, máximas y óptimas de crecimiento. Estas temperaturas van a ser muy típicas de un determinado microorganismo y van a estar influidas por el pH, la Aa y la disponibilidad de nutrientes. Tabla 4.7. Temperaturas cardinales correspondientes al crecimiento microbiano Grupo Mínima Termófilos Mesófilos Psicrófilos (psicrófilos obligados) Psicrótrofos

40 - 45 5 - 15 -5 - +5 -5 - +5

Temperatura (°C) Óptima Máxima 55 - 75 30 - 40 12 - 15 25 - 30

60 - 90 40 - 47 15 - 20 30 - 35

Sobre la base de las temperaturas de crecimiento, los microorganismos pueden ser clasificados en varios grupos fisiológicos (tabla 4.7). En microbiología de los alimentos, los organismos mesófilos y psicrótrofos generalmente son de vital importancia. Los mesófilos con temperatura óptima en torno a 37 ºC con frecuencia son de origen humano o animal, e incluyen algunos de los más importantes patógenos trasmitidos por los alimentos como, Salmonella, Staphylococcus aureus y Clostridium perfringens. Por regla general a su temperatura óptima crecen más rápido que los psicrótrofos y por ello, la alteración de los productos perecederos o almacenados en el intervalo de temperaturas correspondientes al crecimiento de los mesófilos es más rápida que su alteración en condiciones de refrigeración. Como hemos podido observar los psicrófilos y psicrótrofos son los 2 grupos de organismos que crecen a temperaturas bajas, los psicrófilos (amantes del frío) verdaderos o estrictos tienen temperaturas óptimas de 12-15 ºC y no crecen por encima de los 20 ºC; los psicrófilos están confinados principalmente en las regiones polares y en el medio marino. Los psicrótrofos o psicrófilos facultativos crecerán a las mismas temperaturas como psicrófilos estrictos pero sus temperaturas de crecimiento óptimo y máxima son más elevadas. Esta tolerancia de un intervalo de temperaturas más amplio significa que los psicrótrofos se encuentran en 53

una gama de hábitat más variados y, consiguientemente, tienen mayor importancia en la alteración de los alimentos refrigerados. Los termófilos por lo general tienen una importancia menor en microbiología de los alimentos, aunque existen termófilos esporógenos tales como determinados Bacillus y determinadas especies de Clostridium que causan problemas. Constituyentes antimicrobianos (parámetro intrínseco). Algunos alimentos presentan estabilidad con respecto a determinados microorganismos, esto es debido a la presencia de algunas sustancias naturales en las que se ha demostrado la existencia de actividad microbiana, por ejemplo, aceites esenciales. Entre los aceites esenciales está el eugenol en el clavo, la alicina en el ajo, el aldehído cinámico, el isotiocianato de alilo en la mostaza, el eugenol y el timol en la salvia, así como el carvacrol (isotimol) y el timol en el orégano. La leche de vaca contiene varias sustancias antimicrobianas que incluyen la lactoferrina, la conglutinina y el sistema lactoperoxidasa; se ha demostrado que la caseína, así como también algunos ácidos grasos libres que existen en la leche, tienen actividad antimicrobiana. Los huevos contienen lizozima, al igual que la leche, y esta enzima junto con la conalbúmina, dota a los huevos de un sistema antimicrobiano medianamente eficaz. Estructuras biológicas (parámetro intrínseco). La envoltura natural de algunos alimentos proporciona excelente protección frente a la entrada y daño subsiguiente por microorganismos causantes de alteraciones. Entre los diferentes tipos de envolturas existen estructuras tales como la testa de las semillas, el tegumento externo de las frutas, las cáscaras de los frutos (como la nuez), la piel de los animales y la cáscara de los huevos.

BIBLIOGRAFÍA Frazier, W.C.; D.C. Westhoff (1993). Microbiología de los Alimentos. 4ta. ed. Zaragoza España. Editorial Acribia. ICMSF (1980). Ecología microbiana de los Alimentos. Factores que afectan la supervivencia de los microorganismos en los alimentos. Vol 1. España. Editorial Acribia.. (1980). Ecología microbiana de los Alimentos. Productos alimenticios. Vol II. España. Editorial Acribia. Jay, J. (1994). Microbiología moderna de los Alimentos. 3ra. ed., España, Zaragoza. Editorial Acribia.

54

CAPÍTULO 5

Parásitos en alimentos Yamila Puig Peña, Virginia Leyva Castillo y Tamara K. Martino Zagovalov

Se llama parásito a todo ser vivo que pasa una parte o toda su existencia en otro ser vivo (hospedero), del cual se nutre, provocándole o no lesiones aparentes o inaparentes. De acuerdo con sus características morfológicas los parásitos se clasifican en: − Protozoos: microorganismos capaces de cumplir por sí solo todas las funciones biológicas fundamentales de la vida, son unicelulares y poseen la típica estructura de la célula eucariota. − Metazoos: son parásitos pluricelulares, de los cuales tienen interés en parasitología clínica los helmintos. Helmintos (del griego helmins, gusano): son pluricelulares, pertenecen al reino animal, caracterizados por tener estructuras concretas, con sistemas digestivo y sensitivo pocos desarrollados. Presentan formas variadas según la especie, algunos parecidos a gusanos aunque morfológicamente no son gusanos, con tamaños que varían entre uno y varios centímetros de longitud. Se dividen en 2 grandes grupos: 1. Nematodos o gusanos cilíndricos, no segmentados y con sexos separados. 2. Platelmintos o gusanos planos, segmentados o no, y hermafroditas la mayoría de ellos. Se dividen en 2 clases: − Cestodos: segmentados, con varios órganos de fijación y hermafroditas. − Trematodos: no segmentados, en forma de hoja, hermafroditas o con sexos separados.

RELACIÓN HUÉSPED-PARÁSITO Parasitismo. Es la dependencia obligada y siempre unilateral de un organismo (parásito) con respecto a otro (huésped). Los parásitos han desarrollado maneras diversas de vivir en el huésped que los proveen de manera nutricional, pero paradójicamente muy hostiles desde el punto de vista inmunológico, mostrando gran combinación de adaptaciones bioquímicas, fisiológicas y nutricionales, así como en la forma de evadir la respuesta inmune y sus consecuencias. 55

Las relaciones entre el parásito y el huésped pueden dar lugar a los diferentes grados de parasitismo, con alteración del huésped o sin ella. Una vez que el parásito ha penetrado en el organismo, si consigue superar las defensas del huésped, y se establece un equilibrio, se constituye el estado de comensalismo, que explica las infecciones “mudas”, “subclínicas” o “asintomáticas”, que en un momento determinado por falla en las defensas del huésped pueden hacerse “aparentes” o “clínicas”. En la tabla 5.1 se relacionan los alimentos y los parásitos así como la forma infectiva de estos que pueden ser trasmitidos a través de ellos. Tabla 5.1. Parásitos que se trasmiten por los alimentos y su estado infectivo. Alimento Agua, Vegetales contaminados

Agua

Agua

Vegetales contaminados

56

Parásito Protozoos Entamoeba histolytica Entamoeba coli Endolimax nana Iodamoeba buetschlii Dientamoeba fragilis Retortamonas intestinalis Retortamonas sinensis Chilomastix mesnili Enteromonas hominis Giardia lamblia Trichomonas hominis Isospora belli Blastosistis hominis Balantidium coli Cryptosporidium parvum Toxoplasma gondii Nematodos Capillaria hepática Trichiuris trichiura Enterobius vermicularis Syphacia obvelata Ascaris lumbricoides Toxocara cati Toxocara canis Cestodes Taenia multiceps (larva) Taenia serialis (larva) Echinococcus granulosus (larva) Echinococcus multilocularis (larva) Echinococcus vogeli (larva) Nematodos Ascaris lumbricoides Trichiuris trichiura Angiostrongylus costaricencis Angiostrongylus cantonensis

Estado infectivo Quistes Quistes Quistes Quistes Quistes Quistes Quistes Quistes Quistes Quistes Trofozoitos Ooquistes Quistes Quistes Ooquistes Ooquistes Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos Huevos

Tabla 5.1 (continuación) Alimento Vegetales contaminados

Parásito Trematodos Watsonius watsoni Gastrodiscoides hominis Fasciola hepática Fasciola gigantica Fasciola buski

Estado infectivo Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria

Moluscos, ostiones, caracoles, almejas

Nematodos Echinocephalus sp. Angiostrongylus cantonensis Angiostrongylus costaricencis Trematodos Echinostoma sp. Himasthla muehlensi

Metacercaria Metacercaria

Crustáceos

Trematodos Paragonimus westermani

Metacercaria

Nematodos Capillaria philippinensis Dioctophyme renale Gnathostoma spinigerum Pseudoterranova spp. Anisakis spp. Porrocaecum spp. Contracaecum spp.

Larvas Larvas Larvas Larvas Larvas Larvas Larvas

Cestodes Diphyllobothrium latum Diplogonoporus grandis Digramma brauni Ligula intestinalis Braunia jasseyensis Spirometra crinacci

Plerocercoides Plerocercoides Plerocercoides Plerocercoides Plerocercoides Plerocercoides

Trematodos Echinostoma spp. Echinochasmus perfoliatus Opisthorchis felineus Clonorchis sinensis Heterophyes heterophyes Metagonimus yokagawai Metagonimus minutus Centrocestus armatus Diorchitrema pseudocirratum Diorchitrema formosenum Stellantchasmus amplicaelis Stellantchasmus falcatus

Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria

Moluscos, ostiones, caracoles, almejas

Peces

Peces

Peces

Larvas Larvas Larvas

57

Tabla 5.1 (continuación) Alimento

Peces, camarones

Aves de corral Aves de corral Cerdo

Cerdo Cerdo Carne de res Carne de res Carne de cabra, carne de carnero

Parásito Isoparorchis hypselobagri Alaria americana Haplorchis yokogawai Haplorchis taichui Protozoos Toxoplasma gondii Nematodos Gnathostoma spinigerum Protozoos Toxoplasma gondii Nanophyetus salmincola Balantidium coli Nematodos Trichinella spiralis Cestodes Taenia solium Taenia spp. (Taiwan) Protozoos Toxoplasma gondii Cestodes Taenia saginata Protozoos Toxoplasma gondii

Estado infectivo Metacercaria Metacercaria Metacercaria Metacercaria Quistes tisulares Larvas Quistes tisulares Metacercaria Quistes Larvas Cisticercus Cisticercus Quistes tisulares Cisticercus Quistes tisulares

Los parásitos que se trasmiten a través de los alimentos que con mayor frecuencia causan enfermedad en el hombre son: Cryptosporidium parvum, Cyclospora cayetanensis, Giardia lambia, Entamoeba histolytica, Toxoplasma gondii, Isospora belli, Helmintos: Nematodos como Ascaris lumbricoides, Thrichuris trichiura, Trichinella spiralis, Anisakis spp.; Trematodos como: Fasciola hepatica; Cestodes: Diphyllobothrium latum, Taenia saginata y Taenia solium. Las manifestaciones clínicas de forma general pueden ir desde un portador asintomático o sintomatología leve, hasta graves manifestaciones, esto depende del número de parásito, patogenicidad y respuesta inmunitaria de la persona. En la forma sintomática están involucrados todos los problemas digestivos, tales como: mal aliento, apetito inestable, constipación, diarreas, gases, acidez, hasta cuadros apendiculares o vesiculares, gastroenteritis, etc. Los parásitos provocan un bloqueo de la absorción de los alimentos al nivel de la mucosa intestinal, lo que ocasiona en muchos casos la delgadez en los parasitados, aunque no debe relacionarse siempre a la persona parasitada con una persona delgada, el parasitado delgado se encuentra “descompensado”, pero si no lo está, puede tener cualquier peso e incluso ser un obeso. Con frecuencia se pueden manifestar estados de constipación que alternan con diarrea explosiva, 58

además de intolerancias discontinuas a algunos alimentos. Las manifestaciones clínicas generales son: cefalea, anorexia y dolor abdominal.

FORMA DE TRASMISIÓN DE LOS PARÁSITOS EN LOS ALIMENTOS Las formas de trasmisión más frecuentes son: por el consumo de agua y alimentos contaminados, contacto animal-persona o persona-persona. En los alimentos se puede producir por la ingestión de los estados infectivos de los parásitos, que están atrapados en la musculatura, órganos u otras partes del animal al consumir carnes crudas o poco cocinadas, ejemplo: trichinosis, cisticercosis o por la ingestión de los huevos o quistes de los parásitos con los vegetales y otros productos contaminados derivados de la tierra ejemplo: Ascaridiasis lumbricoide, Thrichuris trichiura, etc. En muchas ocasiones el parásito puede pasar al alimento por la inadecuada manipulación de portadores asintomático que contaminan los alimentos por no cumplir escrupulosas normas higiénicas personales. La trasmisión depende del ciclo evolutivo de vida de cada parásito, un punto en común es que necesitan el paso por un organismo animal, animales o personas para completar el ciclo. En el caso de la contaminación de productos vegetales ocurre a gran escala en los países en los que las condiciones higiénicas de depuración de las aguas residuales son deficientes y se utilizan en la irrigación de cultivos hortícolas y frutícolas. Los alimentos implicados con más frecuencia en la trasmisión de parásitos son: las frutas y verduras contaminadas, muchos han sido los vegetales contaminados entre los que habría que destacar las lechugas, tomates, pepinos, frambuesas o zumos de fruta sin pasteurizar, otros alimentos implicados son pescado y carnes crudas o mal cocinadas, cualquier alimento que no ha recibido tratamiento y en el que se encuentren formas infectivas del parásito.

EPIDEMIOLOGÍA Las infecciones parasitarias son frecuentes en las zonas rurales de África, Asia y Sudamérica, pero son poco frecuentes en los países desarrollados por sus elevados estándares higiénicos. Los parásitos casi nunca producen una infección mortal, sino infecciones crónicas, en muchos casos asintomáticas, lo que contribuye a su trasmisión hacia otras personas o animales.

DIAGNÓSTICO A diferencia de las bacterias trasmitidas por alimentos, los parásitos no se multiplican en estos y su presencia debe ser detectada por métodos directos, ya que todos no crecen in vitro y es difícil su crecimiento en los medios de cultivo, basta con utilizar técnicas de concentración y tinción apropiadas. La OPS recomienda para la determinación de parásito en agua y alimentos una concentración primaria seguida de la observación directa al microscopio, 59

métodos de concentrado, técnicas de inmunofluorescencia, micro ELISA y reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Entamoeba histolytica. Es un parásito cosmopolita pero más frecuente en el trópico y subtrópico, sumamente sensibles a los cambios de temperatura, capaces de colonizar el intestino grueso de una buena parte de la población mundial. El ciclo de vida es relativamente sencillo. La infección se inicia con la ingestión de quistes provenientes de agua o alimentos contaminados con materia fecal. Los quistes son capaces de resistir el pH gástrico; en el intestino delgado ocurre la llamada exquistación, que consiste en la división del quiste para dar origen al estado metaquístico transitorio, la división citoplásmica continúa y emergen 8 trofozoitos forma adulta. Los trofozoitos se dirigen al intestino grueso para colonizarlo, ahí se alimentan de bacterias y restos celulares. Por último, los trofozoitos pueden enquistarse completando el ciclo al ser excretados con las heces fecales. Pueden excretarse 45 millones de quistes por días, el período de incubación es de 2 a 4 semanas. El reservorio es el hombre pero también perros y otros animales. La trasmisión directa se produce a través del contacto con heces infectadas. Los brotes de amebiasis se producen con mayor frecuencia en instituciones (hogares de ancianos, círculos infantiles, hospitales psiquiátricos, etc.). La trasmisión indirecta de los quistes es más frecuente en las zonas con malas condiciones sanitarias, como los campos de trabajo no permanentes. Las frutas y verduras pueden contaminarse cuando crecen en tierra fertilizada con excretas humanas, se lavan con agua contaminada o las prepara alguien que esté infectado y no cumple con las normas de higiene adecuadas; cualquier alimento que no ha recibido tratamiento puede trasmitir el parásito. Los quistes son muy resistentes y pueden diseminarse tanto de forma directa de persona a persona, como indirectamente a través de los alimentos o el agua. Son viables por varios días, hasta 30 días a temperatura ambiente, pueden sobrevivir varias semanas en tierra húmeda, son viables en las manos durante 5 min y 45 min en las uñas, en alimentos acuosos pueden mantenerse viables por 15 días a 4 °C, sin embargo en alimentos congelados más de 24 h no constituyen peligro, mueren después de 24 h a temperaturas de -10 a -15 °C. Resisten la cloración normal, se destruyen por uso de yodo, hipercloración o filtrado. En algunos casos los síntomas son tan leves que casi pasan inadvertidos, consisten en diarrea, estreñimientos intermitentes y una mayor cantidad de gas (flatulencia). El abdomen puede ser doloroso al tacto y es posible que las heces contengan moco y sangre. Puede haber poca fiebre. En ocasiones, los trofozoitos dan lugar a una perforación intestinal. La liberación del contenido intestinal dentro de la cavidad abdominal causa un gran dolor en la zona, además de infección (peritonitis), la cual requiere atención quirúrgica inmediata. En el hígado puede formarse un absceso lleno de trofozoitos. Los síntomas consisten en dolor o malestar en la zona que se encuentra por encima del hígado, 60

fiebre intermitente, sudores, escalofríos, náuseas, vómitos, debilidad, pérdida de peso y ocasionalmente ictericia leve. Giardia lamblia. La giardiasis ocurre en todo el mundo y es especialmente frecuente entre los niños y en sitios donde las condiciones sanitarias son deficientes. Esta especie es la única de interés dentro del género para el ser humano. En algunos países desarrollados, la giardiasis es una de las infecciones parasitarias más frecuentes. Giardia lamblia se encuentra principalmente en el intestino delgado de sus hospederos. El hospedero infectado elimina el quiste con las heces fecales y es trasmitido a otro hospedero directamente o a través de vehículos como agua y alimentos. Diez quistes son suficientes como dosis infectante. El desenquistamiento inicial ocurre debido a la acidez del contenido gástrico, y culmina con la liberación de 1 ó 2 trofozoitos. La infección se propaga en duodeno y el resto del intestino delgado. Sus mecanismos no están bien comprendidos, pero aparentemente se trata de un proceso multifactorial. El enquistamiento se produce cuando el contenido intestinal comienza a deshidratarse, al abandonar el yeyuno; una vez fuera del hospedero, no tiene lugar ningún desarrollo, es totalmente infectantes en el momento que son liberados. El período de incubación es de 7 a 13 días, la dosis de infección puede ser alcanzada por la ingestión de 10 quistes o menos, incluso un quiste, a diferencia de la mayoría de las enfermedades bacterianas en las que es necesario el consumo de centenares o miles de microorganismos para que se presente la enfermedad. Se ha determinado que una persona con giardiasis puede excretar hasta 9 x 10 8 quistes por día, debido a lo anteriormente expuesto, es importante tener en cuenta la existencia de portadores asintomáticos; existen estudios donde se ha encontrado una prevalencia de 25,47 % para Giardia lamblia en personas aparentemente sanas o infectados asintomáticos. Giardia lamblia puede infectar además a otros animales, los que actúan como reservorio de la infección. La existencia de estos reservorios animales explica la presencia de la infección en áreas ubicadas lejos de la actividad del hombre, o provocada por medio del agua no contaminada con heces humanas. Los animales a los que se responsabiliza con mayor frecuencia de infección humana son los gatos y perros. Los alimentos crudos como las hortalizas son con frecuencia fuente de contaminantes, la contaminación cruzada es uno de los factores más importantes en la cadena de transmisión. Los quistes son resistentes a la cloración habitual del agua y conservan su viabilidad en agua a 8 ºC por más de 2 meses, a 21 ºC hasta un mes y a 37 ºC cerca de 4 días. La congelación y descongelación disminuye el número de quistes viables pero no los inactiva totalmente, la ebullición del agua lo inactiva por completo, así como la luz ultravioleta y el ozono. Los síntomas suelen ser leves, incluyen náuseas intermitentes, mayor cantidad de gas (flatulencia), molestias abdominales, heces voluminosas y con mal olor. La adhesión mediante el disco suctorio, al nivel de su flanco ventrolateral, y el movimiento flagelar producen daño variable y atrofia al nivel de las microvellosidades, con efecto citopático y que actúan sobre el estado inmune y 61

nutricional del hospedero (la inmunodepresión predispone hacia la cronicidad de la infección). Si la infección es intensa, es posible que el enfermo no consiga absorber los nutrientes más importantes de los alimentos y como resultado pierde mucho peso, esto se traduce por la atrofia de las microvellosidades intestinales, lo que lleva consigo una pérdida o disminución de la actividad de las disacaridasas, lectinas y proteasas, lactasa, maltasa, sacarosa, etc., una disminución de la absorción de vitamina B12, alteración en el transporte de glucosa-sodio y en la absorción de D-xilosa. Uno de los factores más importantes dependientes del hospedero es la inmunodeficiencia humoral, como la hipogammaglobulinemia (congénita, común variable, ligada al cromosoma X), o el déficit selectivo de IgA que afecta al 10 % de la población. Toxoplasma gondii. La toxoplasmosis es una infección causada por Toxoplasma gondii. El parásito se presenta bajo 3 formas diferentes: trofozoito, quistes tisulares y ooquistes. La reproducción sexual del parásito tiene lugar solo en las células que revisten el intestino de los gatos. Los huevos (oocistos) se encuentran en las heces de los gatos. Las personas se infectan comiendo alimentos crudos o mal cocidos que contengan (oocistos) del parásito, o bien tras exponerse en terrenos que contengan oocistos de heces de gatos. Si una mujer embarazada se infecta, la infección puede ser trasmitida a su feto a través de la placenta. Los humanos pueden infestarse de varias maneras: ingestión de carne infestada mal cocinada o curada que contiene oocistos de toxoplasma; por manos o alimentos contaminados por heces de gato, y trasplante de órganos o transfusión sanguínea. La toxoplasmosis presenta un período de incubación de 7 a 13 días. Las deyecciones del gato sobre las verduras y pastos constituyen una importante fuente de enfermedad para los seres humanos con hábitos vegetarianos y para los animales herbívoros. La manipulación de carne cruda posibilita la introducción del parásito en el organismo por las heridas en las manos. El consumo de huevos y leche cruda contaminada puede producir la enfermedad, pero la cocción y pasteurización, respectivamente, eliminan todo riesgo. Los oocistos pueden sobrevivir en el medio ambiente durante varios meses, son muy estables a la desecación. La humedad de 18 a 22 % permite que se mantenga infectante durante 14 a 18 días, sobreviven en agua a 20-22 ºC más de un año, conservan su vitalidad y patogenicidad hasta 3 semanas en carnes a más de 4 °C y 3 días a -15 °C y son sumamente resistentes a los desinfectantes comunes, al congelamiento y la deshidratación, pero son destruidos por el calor a 70 ºC (158 °F) durante 10 min. En la clara del huevo de la gallina, conservada a 4 °C dura hasta 2 semanas; en embutidos crudos curados secos con nitritos sobrevive 3 días. El ganado infectado alberga quistes infecciosos, al menos, 267 días después de la infección. La contaminación cruzada en la carnicería hacia las carnes de otras especies es probable, por ejemplo a través del molino cuando no se realiza la desinfección adecuada. 62

La localización de los quistes no es la misma para cada animal. En bovino el mayor número se encuentra en el hígado, en menor cantidad en los músculos, intestinos y cerebro; en el cerdo en el cerebro, corazón y menos en las vísceras; en la cabra en los músculos esqueléticos y menos en vísceras y cerebro. La carne de res y cordero suelen estar menos contaminadas que otros tipos de carne pero también pueden encontrarse quistes. Los niños nacidos con toxoplasmosis congénita pueden presentar síntomas graves y rápidamente mortales, o bien no presentar ningún síntoma en absoluto. Los síntomas incluyen inflamación de los ojos (que deriva en ceguera), ictericia grave, facilidad para formar hematomas, convulsiones y retraso mental importante. Poco después del nacimiento pueden aparecer síntomas muy leves, pero frecuentemente suelen hacerlo meses o varios años más tarde. La toxoplasmosis adquirida después del nacimiento rara vez produce síntomas y por lo general se diagnostica cuando un análisis de sangre revela la presencia de anticuerpos contra el parásito; sin embargo, en ocasiones aparecen síntomas, estos varían según el tipo de toxoplasmosis que presente el afectado (linfática leve, crónica o aguda diseminada). En los enfermos afectados de SIDA, la toxoplasmosis se puede diagnosticar hasta en el 40 % y la tercera parte padece de toxoplasmosis cerebral. Isospora belli. Es un protozoario coccidio taxonómicamente relacionado con los géneros Cryptosporidium parvum y Cyclospora cayetanensis. Después de la ingestión del oocisto desciende en el tracto gastrointestinal y libera el esporozoito que invade las células epiteliales del intestino delgado. Dentro de las células se produce la multiplicación asexual y el desarrollo sexual, que origina los oocistos maduros, los cuales se liberarán con las deposiciones y pueden ser infectantes en el momento de su eliminación o desarrollar infectividad en unos pocos días, permaneciendo así en el medio ambiente por semanas o meses. Los ooquistes esporulados pueden ser ingeridos por hospederos inespecíficos (ratón, bovino, etc.). En los hospederos finales vuelve a tener lugar el ciclo completo de los coccidios con esquizogonia, gametogonia y formación de ooquistes. Los ooquistes de Isospora sp son extremadamente resistentes al medio ambiente y se mantienen viables durante más de un año, dependiendo de la temperatura y humedad, pueden permanecer viables durante 7 meses en solución de formaldehído al 0,5 %, es difícil su diagnóstico por la corta duración de los síntomas. Es importante considerar el número de ooquistes que elimina la persona infectada, los que pueden llegar a ser muy escasos. La infección por I. belli es más frecuente en los meses de verano. Afecta a adultos y niños de forma transitoria, pero puede llegar a formas crónicas en pacientes inmunocomprometidos, en los que la diarrea es grave. Ha sido también implicado como agente causal en la diarrea del viajero. Cyclospora cayetanensis. El ciclo de vida es semejante al de los demás coccidios, excepto que el oocisto al ser liberado con las heces contiene un esporonte esférico que no es infectante, inmediatamente al ser expulsado, por lo que no se 63

produce la trasmisión directa fecal-oral, lo cual diferencia a C. cayetanensis de otro coccídeo parásito importante como Cryptosporidium parvum. La esporulación ocurre a temperaturas entre 26 y 30 °C (78,8 a 86 °F) después de días o semanas, se produce la división del esporonte en 2 esporocistos, donde cada uno contiene 2 esporozoítos alargados. Las frutas, verduras y el agua sirven como vehículo para la trasmisión de oocistos esporulados. Cyclospora cayetanensis causa frecuentemente enfermedades gastrointestinales en humanos. Los parásitos que pertenecen al grupo Cyclospora parasitan varias especies de animales, sin embargo C. cayetanensis infecta solo al hombre. Causa diarrea acuosa frecuente y a veces explosivaasí como movimientos intestinales. Otros síntomas incluyen la pérdida del apetito, pérdida significativa de peso, hinchazón, aumento de gases, cólicos estomacales, náusea, vómito, dolor muscular, fiebre reducida y fatiga. Algunas personas infestadas no presentan síntomas. El período de incubación es aproximadamente de 7 días y los síntomas persisten durante algunos días, un mes o más, estos pueden desaparecer y reaparecer una o más veces (recurrencia). Cryptosporidium parvum. Se desarrolla y multiplica en el intestino delgado fuera del enterocito, dentro o sobre las microvellosidades intestinales. Los macrogametocitos fertilizados se desarrollan para formar ooquistes, y cuando son eliminados con las heces son infectantes, contaminan el agua y los alimentos, y cuando son ingeridos por el hospedero se produce el desenquistamiento en el duodeno. La dosis de infección es menor que 10 organismos y posiblemente un solo ooquiste puede iniciar la infección. C. parvum puede estar presentes, teóricamente, en cualquier alimento que ha sido tocado por un manipulador contaminado. Las verduras para ensaladas, fertilizadas con estiércol, son otra fuente posible de infección para el hombre. Los grandes brotes se han asociado con el suministro de agua contaminada. La infectividad del microorganismo se pierde por calentamiento a más de 65 ºC durante 30 min o exposición en buffer salino por 100 días; la congelación de -15 a -20 ºC por 14 días y a -27 ºC por 5 días inactiva los ooquistes. La cloración a niveles normales no lo inactiva, se debe utilizar cloración recomendada para el lavado de los vegetales, el ozono se utiliza para la inactivación en agua. El mecanismo de la enfermedad no es conocido, no obstante, la destrucción del borde “en cepillo” en las células epiteliales de la mucosa intestinal se considera el principal mecanismo de daño. Los estados intracelulares del parásito pueden causar alteraciones severas como mala absorción de nutrientes, que estaría dada por la alteración de las vellosidades. De manera secundaria esta mala absorción implica un sobrecrecimiento bacteriano que agravaría esta condición. La diarrea tipo secretoria descrita en pacientes inmunocomprometidos sugiere la presencia de una toxina que no ha podido ser caracterizada. La cryptosporidiosis intestinal es autolimitada en la mayoría de los individuos saludables, produce diarrea acuosa de 2 a 4 días. En algunos brotes la diarrea persiste de 1 a 4 semanas; en individuos inmunodeprimidos, principalmente 64

los pacientes con SIDA, la diarrea es severa, puede llevarlos a la muerte y se reporta hasta 50 % de mortalidad. La invasión del sistema pulmonar también puede ser fatal en este grupo de personas. Trichuris trichura. Se encuentra principalmente en el trópico y subtrópico, donde la falta de medidas sanitarias, el clima cálido y húmedo brindan las condiciones necesarias para que los huevos sean incubados. El hombre se contamina al ingerir el huevo embrionado en su primer estadio; cuando pasa al duodeno la larva es liberada, ocurre un período de crecimiento de 2 a 10 días y luego migra al intestino delgado alcanzando su estado de adultez en 3 meses, puede sobrevivir de 7 a 10 años. El parásito adulto macho mide de 30 a 45 mm de longitud y la hembra de 35 a 50 mm; la hembra fertilizada produce huevos en forma de barril, los cuales pueden ser excretados de 5 000 a 7 000 por día y al ser depositados en un ambiente apropiado de humedad y sombra, desarrollan su estado infectivo en 3 semanas y se mantienen viables por 2 semanas más. Los huevos se encuentran en fertilizantes orgánicos tratados de forma deficiente y en tierras donde las larvas se desarrollan a partir de los huevos fertilizados, pueden contaminar vegetales que crecen en tierras fertilizadas con estiércol que no recibió un tratamiento letal para el parásito; los humanos se infestan cuando estos productos se consumen crudos. Los manipuladores de alimentos infestados pueden contaminar el alimento, afectan particularmente a los consumidores de vegetales crudos y frutas. Los síntomas varían desde un ligero malestar en el tracto digestivo hasta la pérdida de peso con deshidratación cutánea y diarrea. Se pueden presentar síntomas tóxicos o alérgicos. Solo una gran infección provoca síntomas como dolor abdominal y diarrea. Cuando la parasitosis es muy intensa produce hemorragias intestinales, anemia, pérdida de peso y apendicitis. En ocasiones, puede suceder prolapso rectal, especialmente en los niños o las mujeres durante el trabajo de parto. Ascaris lumbricoides. La infección se produce en todo el mundo, pero es más frecuente en zonas cálidas con deficientes condiciones sanitarias. El ciclo vital del parásito se parece al de Trichuris trichura, excepto de que las larvas migran hacia los pulmones. La enfermedad se adquiere por la ingestión de huevos infectados en su segundo estadio larvario, ya en el duodeno atraviesan la pared intestinal y pasan al sistema circulatorio, migra al pulmón y la larva comienza su cuarto estadio luego de 10 días después de la infección; en este estadio pasa del sistema respiratorio hasta la faringe, donde es deglutido y del estómago pasa al intestino delgado donde comienza su estado adulto de 25 a 30 días después de la infección. La hembra fertilizada expulsa 200 000 huevos por día, en 17 meses de vida produce 26 millones de huevos. Después que se expulsan los huevos con las heces, se necesitan condiciones de humedad y sombra para desarrollar su forma infectiva durante 10 a 15 días. El ciclo vital se completa aproximadamente en 2 meses y los parásitos adultos 65

pueden vivir de 6 a 12 meses; las condiciones adversas para el desarrollo del parásito están dadas por la desecación y exposición directa al sol. La migración de las larvas a través de los pulmones puede provocar fiebre, tos y respiración jadeante (neumonía vermiana), un síndrome de Löffler típico. La infección intestinal grave puede causar dolor abdominal y en ocasiones obstrucción intestinal. La deficiente absorción de nutrientes puede estar causada por gran concentración de parásitos a veces obstruyen el apéndice, el tracto biliar o el conducto pancreático. Fasciola hepatica. La enfermedad producida por Fasciola es un problema sanitario de primer orden. Se calcula que actualmente hay unos 40 millones de personas afectadas en el sureste asiático y más de 300 000 personas en África. Como consecuencia, supone un problema importante para la población de estos países, pero también para los turistas europeos que se pueden contaminar por el consumo de vegetales o frutas crudos o mal manipulados. En Latinoamérica la mayoría de los casos humanos descritos provienen de Chile, Cuba, Bolivia, Perú y Argentina. Es un parásito de animales herbívoros que puede infestar accidentalmente a los humanos. El parásito adulto mide de 3 a 13 mm, habita en los conductos biliares del huésped mamífero. Para desarrollar el ciclo de vida los huevos sin madurar son liberados a través de las heces, por lo que es necesario que se depositen en agua de ríos o lagunas; después del desarrollo en el agua cada huevo libera un miracicio, que invade el caracol de los géneros Lymnaea, Stagnicola y Fosssaria, el cual es un huésped intermediario. En el caracol, el parásito pasa por varios estados (esporocisto, redia y cercaria). Las cercarias se liberan y enquistan como metacercaria en la vegetación acuática y otras superficies, al ser ingerida la metacercaria pasa al parénquima hepático hasta los conductos biliares, donde se desarrolla el parásito adulto; la maduración de la metacercaria toma entre 3 y 4 meses aproximadamente; el parásito adulto produce 25 000 huevos por día. Las medidas de control de la trasmisión al hombre son la observación y el cuidado de no ingerir agua posiblemente contaminada, el tratamiento de los animales parasitados, el control del huésped intermediario y la inspección de carnes, principalmente del hígado. Los alimentos fundamentales son los hígados derivados de bóvidos y ovinos infestados que no han sido bien cocinados y las verduras a las cuales se han adherido las metacercarias, en nuestro medio la trasmisión fundamentalmente es mediante consumo del berro contaminado. El período de invasión comienza desde la ingestión de la metacercaria hasta la llegada de la larva a los conductos biliares, de 1 a 4 semanas después de la ingestión y se caracteriza por: fiebre moderada y prolongada, dolor en epigastrio e hipocondrio derecho, inapetencia, manifestaciones alérgicas (urticaria, crisis asmatiforme, etc.), infiltrados pulmonares fugaces, leucocitosis con eosinofilia importante (más de 50 %), al examen físico, hepatomegalia dolorosa. El período de estado ocurre de 2 a 3 meses después de la ingestión de la metacercaria y se 66

manifiesta con cólicos biliares, íctero de tipo obstructivo, epigastralgia, vómitos y accesos de angiocolitis. Taenia saginata. La infección es particularmente frecuente en África, Oriente Medio, Europa Oriental, México y América del Sur. El parásito adulto acintado habita el tracto intestinal humano, puede llegar a medir entre 5 y 10 m de largo. Las secciones del gusano que contienen los huevos (proglótides) son liberadas por el recto, y los huevos son infectantes desde el momento que se excretan; la ingestión de vegetales contaminados por los huevos infesta al huésped intermediario herbívoro: bovinos y otros. Los huevos eclosionan en el ganado vacuno y liberan las oncosferas embrionarias que invaden la pared intestinal y son transportadas por el torrente sanguíneo hasta los músculos estriados, al los 2 meses se transforman en cisticercos, quistes pequeños que contienen un único escólex invaginado, estos pueden sobrevivir durante muchos años en el animal. Los humanos se infectan al comer carne de vaca cruda o poco cocinada que contiene quistes. Los cisticercos se adhieren a la mucosa intestinal y maduran en unos 2 meses. Los parásitos adultos (solo suelen existir 1 ó 2) pueden vivir más de 30 años. Los humanos son los únicos huéspedes definitivos de Taenia saginata. El parásito adulto reside en el intestino delgado donde se fija por medio de una estructura llamada escólex (cada gusano tiene de 1 000 a 2 000 proglótides) que se fecundan, se separan del gusano y migran por el ano o salen con el excremento (aproximadamente 6 por día). Cada proglótide fecundada contiene de 80 000 a 100 000 huevos que se liberan después que esta estructura sale del cuerpo y se eliminan con el excremento; los huevos pueden sobrevivir por meses y hasta años en el medio ambiente. Desde el momento de la infestación hasta la eliminación de los huevos maduros, transcurren de 2 a 3 meses. Los huevos son sensibles a temperaturas superiores a 38 ºC y no sobreviven a la desecación pero pueden mantenerse infectivos en partículas húmedas durante 60 a 70 días a 20 ºC. La cocción durante 10 min de 55 a 70 ºC ó 1 min de 85 a 100 ºC elimina la posibilidad de infección. La congelación a temperaturas menores que -10 °C durante 10 a 15 días o su inmersión en soluciones concentradas de sal, por un tiempo de hasta 3 semanas, inactivará los parásitos. Taenia saginata apenas produce síntomas abdominales. El hecho más sorprendente consiste en el pasaje (activo o pasivo) de los proglótides. Este hecho puede ocasionar de vez en cuando apendicitis o colangitis. Las manifestaciones generales son insomnio, anorexia, pérdida de peso, dolores abdominales, trastornos digestivos y molestias en la región anal. Taenia solium. Las infecciones provocadas por el gusano del cerdo son frecuentes en Asia, la antigua Unión Soviética, Europa Oriental y América Latina. Esta infección es muy poco frecuente en los países desarrollados, excepto entre los inmigrantes y turistas provenientes de zonas de alto riesgo. El parásito adulto mide de 2,5 a 3,5 m de largo, está formado por una cabeza armada con varios ganchos diminutos y un cuerpo compuesto por 1 000 anillos que contienen (proglótides). Su ciclo de vida es similar al de Taenia saginata, 67

excepto que los cerdos, a diferencia del ganado vacuno, actúan como huéspedes intermediarios. La incubación varía de 2 meses hasta 30 años. Los parásitos adultos presentan menos de 1 000 proglótides que son menos activos que en Taenia saginata cada uno con 50 000 huevos; la longevidad es superior a 25 años. No se desarrollan exclusivamente en humanos sino también en animales (monos, marmotas, etc.). EL cisticerco no se desarrolla tan solo en músculos estriados, también en el cerebro y demás tejidos de cerdos y otros animales. Los seres humanos pueden desarrollar la teniasis al ingerir carne de cerdo mal cocinada que contiene el cisticerco. Taenia solium permanece de 10 a 25 años en la persona parasitada. Las medidas de control para ambas teniasis incluyen el saneamiento básico y la cocción adecuada de la carne. Los cisticercos en los músculos son termosensibles y pierden su viabilidad por cocción a 76,7 ºC durante 30 min o congelación 4 días a -5 ºC ó 12 h a -20 ºC. La infección provocada por el gusano adulto no suele causar ningún síntoma. Las grandes infecciones producidas por quistes pueden causar dolor muscular, debilidad y fiebre. La teniasis por Taenia solium es menos sintomática que la de T. saginata. El hecho más importante consiste en el riesgo del desarrollo de la cisticercosis que puede provocar la muerte, por lo general cuando los cisticercos se desarrollan en el sistema nervioso central (neurocisticercosis). La cisticercosis humana es una auténtica zoonosis parasitaria, producida cuando el humano alberga la larva de Taenia solium o T. saginata, este se comporta como huésped intermediario, aunque el ciclo biológico del parásito se interrumpe. La forma de adquirir la infección es mediante la ingestión del huevo de T. solium por medio de agua o verduras contaminadas. Otro mecanismo es la autoinfección: en un individuo parasitazo, los huevos quedan adheridos a la región perianal y con el rascado, el paciente contamina con ellos sus uñas pudiendo así llevarlos a la boca. Las manos de un portador del parásito con malos hábitos higiénicos pueden contagiar por pasaje de proglótides al estómago o por peristaltismo inverso. Al ingerirse los huevos, sus envolturas se deshacen en el intestino delgado y el embrión atraviesa la pared intestinal, invade el torrente sanguíneo y se localiza en alguna parte del organismo, teniendo particular afinidad por el sistema nervioso central. La cisticercosis cerebral se presenta como convulsiones, hipertensión cerebral o pseudotumores y problemas psíquicos. Además de estas, existen las cisticercosis oftálmica y diseminada. Los síntomas dependen de la localización, tamaño, número, estado evolutivo y de la reacción del huésped a la fijación del cisticerco. La prevención de neurocercosis radica en abatir la infestación del parásito adulto (fuente de huevecillos para los animales y personas), detección temprana y tratamiento de la teniasis, prácticas de higiene personal y eliminación sanitaria de excretas humanas. 68

Trichinella spiralis. Está presente en la mayor parte del mundo, pero es muy rara o no existe en regiones en las que los cerdos son alimentados con verduras, como en Francia y otros países. No es un parásito común en nuestro país. La infección se produce al ingerir cerdo o sus derivados (crudos, mal cocido) o carne de oso o jabalí. Cualquiera de estos animales puede contener quistes de dichas larvas (triquina). Cuando la cápsula del quiste es digerida en el estómago o el duodeno, libera larvas que atraviesan la pared del intestino delgado. En el transcurso de 2 días, dichas larvas maduran y se aparean. Los gusanos machos ya no participan en la producción de la infección. Las hembras permanecen anidadas dentro de la pared intestinal y al séptimo día comienzan a descargar larvas vivas. Cada hembra puede generar más de 1 000 larvas. La producción es continua durante 4 a 6 semanas, después de las cuales la hembra muere y es digerida. Las diminutas larvas son transportadas por todo el organismo a través de los vasos linfáticos y el flujo sanguíneo, solo sobreviven las que consiguen alcanzar los músculos del esqueleto, penetran en estos y causan inflamación; al final del tercer mes se enquistan. La triquinosis se evita cocinando por entero la carne de cerdo, sus productos derivados y también otras carnes, la cocción de la carne debe ser a 77 °C. Alternativamente, las larvas pueden ser eliminadas al congelar la carne a -15 °C durante 3 semanas, a -23 °C durante 10 días ó -29 °C por 6 días; las piezas no deben sobrepasar 15 cm de grosor. La congelación durante 30 días destruye la variedad doméstica que se encuentra en la carne del cerdo, pero la variedad salvaje puede sobrevivir al congelamiento superior a 6 meses. Los procedimientos de ahumado o salado no matan las larvas. La triquinosis presenta un primer período intestinal con diarreas, cólicos, vómitos y fiebre elevada; un segundo período diseminativo con manifestaciones tóxicas: fiebre, anemia, dolores musculares y articulares y edemas en los párpados; por último un tercer período de localización, en el cual el enfermo puede llegar a la desnutrición y a la muerte. Algunos músculos como los de la lengua, los del ojo y los músculos localizados entre las costillas son particularmente propensos a infectarse. Los síntomas fundamentales lo constituyen miositis, mialgia, edema periorbitario, fiebre y eosinofilia; la ingestión de bajo número de larvas pasa inadvertida, con 500 larvas o más la sintomatología va de moderada a severa, en casos extremos puede ocasionar la muerte. Anisakis simple. Es un nematodo, parásito que infecta a mamíferos marinos (ballenas, delfines, focas, etc.) y a grandes peces, en los cuales se desarrolla hasta alcanzar su forma adulta. A través de las heces de estos animales se liberan al mar los huevos del parásito, que son ingeridos por pequeños crustáceos y que sirven a su vez de alimento de otros peces y cefalópodos, como la sepia o el calamar, en los que las larvas maduran. 69

El ciclo biológico se cierra cuando estos peces y cefalópodos son ingeridos por los mamíferos y grandes peces, que son los huéspedes definitivos. Anisakis simple se aloja habitualmente en el tubo digestivo de los peces vivos y una vez que estos mueren, las larvas migran hacia las vísceras y la musculatura, llegando incluso a traspasar la piel del pescado. El hombre es un huésped accidental que puede adquirir las larvas si consume pescado parasitado crudo o poco cocinado. Los primeros casos de parasitismo se describieron en Japón y Holanda, países que presentan elevado consumo de pescado crudo y luego han ido apareciendo casos en otros países como España, Francia, Estados Unidos, etc., posiblemente debido a la introducción de nuevas preparaciones culinarias al ponerse de moda las barras de sushi y sashimi. La población más susceptible son los consumidores de frutos de mar crudos o subprocesados. En este caso la enfermedad se adquiere por el consumo de larvas vivas durante la ingestión de pescado crudo, ahumado, salado, en vinagre, marinado o poco cocinado, en el microondas o a la plancha. Las larvas del pescado mueren con la cocción a una temperatura de 60 ºC por lo menos durante 10 min. Asimismo, las larvas se destruyen mediante la congelación, para ello es preciso congelar el pescado durante más de 24 h a una temperatura de -20 ºC. El pescado congelado o ultracongelado en alta mar, que ha sido eviscerado rápidamente, tiene pocas posibilidades de estar parasitado, las larvas se eliminan con la evisceración inmediata pero si demora, las larvas pasan a la musculatura. En Holanda se utiliza la salmuera, el escabechado con pH 4,0 y concentraciones de NaCl 6,5 % durante 30 días. Las larvas afectan sobre todo al tracto gastrointestinal y sobreviven a las diferentes secreciones digestivas. Pueden enclavarse y producir inflamación, o en los casos más graves, llegar a perforar el estómago e intestino, o migrar a otros tejidos y órganos. La forma gástrica evoluciona con dolor abdominal, acompañado o no de náuseas, vómitos y diarreas, que puede semejarse a las manifestaciones de otras enfermedades como apendicitis, ileítis, úlcera gástrica, obstrucción intestinal e incluso tumores abdominales. Se han encontrado también casos de afectación articular y de otros órganos (pulmón, hígado, páncreas y bazo). La gran mayoría de los pacientes refiere haber ingerido pescado entre las 48-72 h anteriores. Las técnicas endoscópicas (gastroendoscopia o colonoscopia) permiten ver las larvas y a su vez extraerlas, si bien en casos de mayor gravedad puede ser necesaria la cirugía. Diphyllobothrium latum. La infección causada por este parásito es frecuente en Europa (particularmente en Escandinavia), Japón, África, Sudamérica, Canadá y los Estados Unidos. La infección suele producirse al comer pescado de agua dulce crudo o poco cocido. El parásito adulto está formado por varios anillos (proglótides) que contienen huevos y mide de 5 a 10 m de largo. De cada proglótide se liberan huevos dentro del intestino, que luego son expulsados por las heces. El huevo madura en 70

el agua dulce y libera al embrión, que se convierte en alimento de pequeños crustáceos; a su vez los crustáceos son el alimento de los peces. Las personas se infectan cuando comen pescado de agua dulce crudo o poco elaborado. Los huevos del gusano aparecen en las heces. Para prevenir la infección es suficiente cocinar completamente el pescado de agua dulce, o bien congelarlo a -10 ºC durante 48 h. La infección no suele provocar síntomas, a pesar de que algunas personas pueden experimentar un ligero malestar intestinal. En casos raros el gusano provoca anemia, ya que consume vitamina B12.

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CAPÍTULO 6

Virus en alimentos Yamila Puig Peña, Virginia Leyva Castillo y Tamara K. Martino Zagovalov

Los virus son agentes biológicos submicroscópicos, compuestos por material genético: ácido ribonucleico (ARN) o ácido desoxirribonucleico (ADN), nunca ambos, rodeado por una envoltura protectora, una capa de proteína o de proteína combinada con componentes lipídicos o glúcidos. Carecen de vida independiente, se pueden replicar en el interior de las células vivas, lo cual perjudica en muchos casos a su huésped en este proceso. Los virus que se trasmiten a través de los alimentos y se reportan con mayor frecuencia son los virus de la hepatitis A y los virus entéricos tipo Norwalk. Otros virus que producen gastroenteritis son enterovirus (polio, eco), adenovirus, rotavirus, astrovirus, entre otros. En la tabla 6.1 se relacionan los virus trasmitidos por alimento, la familia a que pertenecen y las enfermedades asociadas. Los virus pasan de un huésped a otro en forma de partículas inertes, o sea, no se multiplican en los alimentos, penetran solo en una célula específicas del huésped, la especificidad depende de la interacción de la cubierta proteica con los receptores que se encuentran en ella, solo algunas células de ciertas especies pueden ser infectadas; esencialmente, todos los virus trasmitidos a los humanos a través de los alimentos son específicos para estos. Los virus que producen gastroenteritis se adquieren esencialmente por vía oral, como muchos otros agentes infecciosos que se trasmiten de manera entérica; otras vías de trasmisión son por el contacto de una persona con otra, al llevar las manos contaminadas con heces a la boca; si los vómitos son parte de la enfermedad se pueden propagar partículas virales a través del vómito. La trasmisión indirecta de los agentes entéricos puede ocurrir a través de vectores tales como moscas, fomites y pañales sucios; no obstante, la forma más común de trasmisión es mediante vehículos como alimentos y agua. Los métodos para detectar virus en los alimentos son laboriosos y costosos; no se realizan de forma rutinaria. Hoy día se están buscando indicadores que señalen la presencia de contaminación viral en los alimentos, se han realizado estudios puntuales mediante la detección de bacteriófagos. Un problema en el diagnóstico de los Calicivirus es que no pueden crecer en cultivo celulares y el virus de la hepatitis A solo con éxito moderado. Los métodos utilizados actualmente son la inmunomicroscopia electrónica y técnicas de biología molecular como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). 72

Tabla 6.1. Virus, familia a que pertenecen y enfermedades asociadas Familia

Virus

Enfermedad asociada

Adenoviridae

Adenovirus Grupo F, Serotipos 40 y 41 (Ad V) Astrovirus humano, 7 serotipos (HuAV) Calicivirus entérico humano, 5 o más serotipos. (HuCV). Virus pequeños esféricos. Ejemplo: Norwalk o NLV. 4-9 (serotipos). Hepatitis E (HEV) Hepatitis infecciosa Parvovirus, ejemplo: agente de Dichling y Cockle Poliovirus tipos 1 y 3 Echovirus tipos 1-65 Enterovirus (68-71) Coxsackie A (1-23) Coxsackie B (1-6) Hepatitis A (HAV)

Gastroenteritis

Astroviridae Liciviridae

Parvoviridae Picornaviridae

Reovirus Coronaviridae

Torovirus

Reovirus Rotavirus, principal A, ocasional Grupos B y C Coronavirus entérico humano (HECV) Torovirus humano

Gastroenteritis benigna

Gastroenteritis Gastroenteritis Gastroenteritis asociada con mariscos Meningitis, parálisis, fiebre Meningitis, exantema, diarrea, fiebre, síntomas respiratorios. Meningitis, síntomas respiratorios, miocarditis Hepatitis infecciosa. Gastroenteritis Gastroenteritis, posiblemente. Enterocolitis necrotizante del recién nacido Gastroenteritis

Se ha observado gran resistencia de los virus en el medio ambiente. Estudios realizados con virus entéricos adicionados en aguas de desecho utilizadas como aguas de riego, han demostrado que los virus pueden permanecer viables hasta 5 semanas en hortalizas irrigadas con este tipo de agua. En estudio de tierras que habían sido irrigadas con aguas negras se determinó que el polivirus puede recuperarse 23 días después que se realizó la irrigación. También se ha determinado que los enterovirus y rotavirus pueden sobrevivir de 1 a 4 meses en hortalizas durante almacenamiento en refrigeración. El virus de la hepatitis A sobrevive en verduras almacenadas de 4 a 20 ºC y muestra resistencia a la cloración del agua. Los rotavirus se mantienen infectivos hasta 10 días en superficie inerte, plástico, vidrio, acero inoxidable cuando se desecan sobre ellas heces contaminadas. En las aguas marinas sobreviven menos que en aguas dulces, no obstante, se mantienen infectivos durante 130 días. Los alimentos con mayor frecuencia implicados en la trasmisión de virus son los moluscos bivalvos, tales como almejas, berberechos, mejillones y ostiones; 73

si las aguas en las cuales crecen están expuestas a la contaminación por materias fecales, algunas veces se debe a la descarga de aguas negras y otras veces a las infecciones trasmitidas por los recolectores de mariscos. Los mariscos acumulan virus durante el proceso de filtración de alimentos; los virus humanos no infectan estas especies, pero se hospedan durante días o semanas en el sistema digestivo de los mariscos y aparentemente son más difíciles de remover que las bacterias durante los procesos de limpieza. A diferencia de muchos otros productos marinos comestibles, los mariscos, se consumen con el sistema digestivo en su lugar, con frecuencia se comen crudos o ligeramente cocidos. Las frutas y hortalizas que se consumen crudas o poco procesadas son también alimentos frecuentemente relacionados con la trasmisión de virus. En el período de 1988 a 1992, el Centro para la Prevención de Enfermedades (CDC, Atlanta, EE.UU.) reportó un total de 45 brotes de enfermedades virales, 18 de los cuales fueron causados por consumo de frutas o verduras contaminadas. Otros tipos de alimentos reportados son los postres, ensaladas, sandwiches, etc.; cualquier alimento contaminado, que se ha manipulado y subsecuentemente no se ha calentado lo suficiente, es posible origen de infección. Desde el punto de vista clínico los efectos de las gastroenteritis causadas por virus sobre el estado nutricional y el crecimiento sobre todo en niños son considerables. La ingestión de tan solo 10 partículas virales basta para causar la infección y generar diarrea cargada de microorganismos, lo que asegura su trasmisión, cumpliendo con el ciclo fecal-oral. El tiempo en el que se inicia la enfermedad en brote “explosivo”, durante el cual muchas personas son infectadas en la misma ocasión, tiende a igualar el período medio de incubación de la enfermedad, por lo tanto, el inicio de la enfermedad durante un brote de hepatitis A puede manifestarse a lo largo de un período de 28 ó 30 días, bajo circunstancias similares, en los brotes de gastroenteritis debida al virus Norwalk, probablemente se presenten manifestaciones de la enfermedad primaria al cabo de 2 días. La gastroenteritis Norwalk con frecuencia se caracteriza por la propagación de virus, tanto en el vómito como en las heces, por lo cual incrementan las oportunidades de trasmisión secundaria del virus. Los virus trasmitidos mediante los alimentos, como provienen de las heces humanas, se pueden eliminar previniendo la contaminación fecal humana, manteniendo las heces fuera de los alimentos o dándole tratamiento a los vehículos, tales como el agua. Las infecciones que tienen un período de incubación prolongado, como el caso de la hepatitis A e infecciones persistentes breves en personas que convalecen gastroenteritis viral, han sido los mayores problemas en relación con los virus trasmitidos por vía fecal-oral. Es necesario tener buenas prácticas de higiene personal, estándares elevados de protección de los alimentos y de procedimientos sanitarios, en dichos casos, el lavado de manos adecuado, frecuente y eficaz friccionando las manos y usando un cepillo de uñas es la medida preventiva general más adecuada. Las personas infectadas pueden contaminar el alimento, ya sea la que trabaja en el 74

campo, en la cocina o sirva los alimentos. Los guantes pueden tener algún valor para prevenir el contacto con las manos, sin embargo, la disponibilidad de instalaciones para el lavado de manos y el énfasis de la gerencia respecto a las técnicas apropiadas para el lavado de manos, son las precauciones más importantes para prevenir la contaminación de alimentos con virus. Vacunar a las personas que trabajan con alimentos contra hepatitis A también puede ser importante en lugares donde la inmunidad natural de la infección no se adquiere comúnmente a temprana edad. Inactivación de virus en los alimentos. A diferencia de las bacterias los virus no se pueden multiplicar en los alimentos. Suponiendo que no se ha prevenido la contaminación, los virus presentes en los alimentos se pueden inactivar antes de que estos sean consumidos. El poder de inactivación de los virus entéricos depende de la temperatura. Temperaturas a 4 ºC favorece la viabilidad del virus, el almacenamiento a temperatura ambiente favorece la inactivación en los alimentos, pero pueden producirse riesgos bacterianos. El procesamiento térmico en general es eficaz, la resistencia al calor es mayor que en las bacterias no esporuladas, por lo que se necesita brindarle un poco más de atención a la suficiente pasteurización de la leche, para inactivar al virus de hepatitis A. En el caso de moluscos, algunas instituciones recomiendan que se calienten de 85 a 90 ºC por lo menos durante 90 s, para destruir los virus. Alternativamente, los mariscos pueden ser depurados, es decir, mantenidos en instalaciones provistas con agua salina limpia o transferidos del lugar donde crecieron hacia agua limpia para depurarse de los contaminantes; aunque estas prácticas han servido para remover las bacterias patógenas de los mariscos, no se garantiza el éxito con los virus. Para remover los virus se necesitan períodos de tratamiento más extensos que para remover bacterias. Otros tipos de procesamientos de alimentos que no son térmicos, son menos eficaces. En cuanto a la efectividad de los desinfectantes; los virus son más resistentes a desinfección que las bacterias, incluyendo E. coli. Los virus representan un blanco pequeño para la radiación ionizante. Generalmente los virus entéricos son resistentes al ácido y el virus de la hepatitis A es bastante resistente al secado. Los virus que se encuentran en el agua o en otras superficies pueden ser inactivados mediante agentes oxidantes fuertes, tales como cloro u ozono y por medio de la luz ultravioleta. La mínima temperatura interna y el tiempo de cocción que asegura la inactivación de los virus y otros microorganismos patógenos son referidos en la tabla 6.2.

VIRUS DE LA HEPATITIS A Existen al menos 6 clases de virus de la hepatitis. Solo los virus de las hepatitis A y E se trasmiten de persona a persona, por contacto o contaminación del alimento o el agua, el resto lo hacen por vía sexual o sanguínea.

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Tabla 6.2. Mínima temperatura interna y tiempo de cocción que asegura la inactivación de los virus Alimento

Tiempo

Pollo y carnes rellena Carne molida Carne de cerdo Carnes inyectadas Pescado picado Huevo en platillo Rosbif Pescado, mariscos, carne de res (cubos, rebanadas), huevos en cascarón y otros guisos potencialmente riesgosos

15 s 15 s 15 s 60 s 3 min 3 min 12 min 15 s

Temperatura (ºC) 73,9 68,3 68,3 65,6 62,8 62,8 60,0 62,8

Agregar 14 s en cada caso si se usa horno microonda

El virus es resistente a solventes orgánicos, al pH ácido y a la cloración normal del agua, lo que facilita su diseminación y contagio; su período de incubación es de 2 a 4 semanas, está presente en las heces de 1 a 2 semanas antes de que aparezcan los síntomas y también durante la primera, segunda o tercera semana de la enfermedad. La trasmisión de persona a persona puede causar epidemias en escuelas y campamentos, casi siempre los niños son los más afectados. La contaminación vírica del agua o los alimentos constituye una fuente frecuente de infección. Se calcula que en los países desarrollados del 20 al 50 % de los adultos han sido infectados y han desarrollado inmunidad (anticuerpos), mientras que en los países en desarrollo la infección es más frecuente y se detecta en el 90 % de los adultos. El virus infecta las células hepáticas, causa hepatitis (inflamación y lesión hepática), las manifestaciones clínicas más frecuentes son fiebre, anorexia, náuseas, vómitos e ictericia (color amarillo de la piel) siendo esta más frecuente en los adultos. Hay acolia (heces incoloras) y coluria (orina color coca-cola). Es raro que se desarrolle insuficiencia hepática grave y peligrosa para la vida, esto solo ocurre en el 1 % de los casos. El resto evoluciona favorablemente, elimina el virus, no queda como portador sano y se hace inmune al único tipo de hepatitis A que existe.

VIRUS DE LA HEPATITIS E Se excreta con las heces y se disemina por vía fecal-oral; su forma clínica es similar a la del virus de la hepatitis A y es infrecuente en países desarrollados. Existen casos de infección trasmitida por agua, constituye el 50 % de los casos de hepatitis esporádica en los países en desarrollo. El período de incubación es de 6 a 8 semanas; la enfermedad suele ser leve aunque afecta gravemente a las embarazadas con elevado porcentaje de morbimortalidad (20 %). El virus se elimina cuando el paciente se recupera y no deja portadores. 76

ROTAVIRUS Tienen una distribución de tipo cosmopolita; afectan al hombre y a distintas especies animales (gatos, perros, vacas, caballos y cerdos). Se cree que los virus de una especie pueden infectar ocasionalmente a otra especie. Este tipo de virus es susceptible a los desinfectantes que tienen cloro entre sus componentes pero es resistente al pH ácido, lo que le permite llegar al intestino sin problemas. Tiene un período de incubación de 1 a 4 días. Los síntomas se inician con vómitos y, al multiplicarse en las células intestinales, aparece la diarrea que se prolonga durante 3 a 5 días como máximo. La infección es frecuente en niños menores de 2 años, por el escaso desarrollo de su sistema inmunológico. Ocasionalmente aparecen infecciones de este tipo en adultos, lo que ocurre cuando presentan ciertas alteraciones en la mucosa intestinal, que favorece la entrada del virus y el desarrollo de la enfermedad. Los niños tendrán un cuadro diarreico y con vómitos durante 3 a 5 días, la minoría sufrirá grave deshidratación que implica riesgo para la vida, y en otros puede presentarse como un cuadro asintomático. La presencia del rotavirus desarrolla un cuadro violento, con abundantes vómitos en las primeras horas y deposiciones líquidas en los 3 a 5 días siguientes, lo cual implica impedimento de la llegada de líquidos al aparato digestivo; pérdida de agua y electrólitos por las deposiciones líquidas y por la fiebre. La diarrea es la manifestación clínica de esta infección.

ADENOVIRUS Estos virus ocupan el segundo lugar, después de los Rotavirus, como agentes causantes de diarrea aguda en niños pequeños, en los que provoca síntomas leves. Otras cepas están relacionadas con enfermedades respiratorias y oculares. La vía de trasmisión es fecal-oral, a través del agua o de otros vectores como las moscas. Ingresa por vía oral, resiste el pH ácido del estómago y llega al intestino donde se desarrolla la enfermedad. Es muy frecuente en comparación con otros microorganismos. El pronóstico es bueno y puede prevenirse con medidas higiénico-sanitarias adecuadas, control de moscas, etc.

CALICIVIRUS Causan la llamada “enfermedad de los vómitos invernales”. Uno de sus agentes es el virus Norwalk; tienen una distribución de tipo cosmopolita, son los principales causantes de gastroenteritis en niños mayores y adultos (alrededor del 40 %). Los síntomas que con mayor frecuencia se observan son cefaleas, dolor muscular, escalofríos, vómitos y diarrea. Resisten las altas temperaturas (son termoestables) y el pH ácido; no tienen una estación predominante, aparecen durante todo el año. Cumplen con la vía de trasmisión fecal-oral y se asocian con el consumo de mariscos (mejillones, berberechos) de aguas contaminadas con materia fecal. 77

Poseen un período de incubación de 24 a 48 h y la enfermedad se prolonga durante 3 ó 4 días. Los síntomas pueden surgir en forma gradual o brusca. Producen alteraciones en las células del intestino (enterocitos), principalmente en las microvellosidades, inhibiendo enzimas y provocando mala absorción de nutrientes (azúcares y grasas). Las deposiciones suelen ser algo blandas, sin moco, pus, ni sangre ya que no invaden la mucosa. Los adultos mayores infectados tienen cierta resistencia a no reinfectarse durante 2 años. Afecta tanto al hombre como a distintas especies animales. Para prevenir este tipo de infección se recomienda cocinar bien los alimentos, por lo menos a 70 °C durante 30 min y tomar medidas higiénicosanitarias. Las personas que han sido infectadas por el virus Norwalk son propensas a tener reinfecciones después de aproximadamente un año, con otros serotipos de virus. El virus evidentemente se propaga en grandes cantidades, y pequeñas cantidades (aún no se han medido) son infecciosas por vía oral; sin embargo, las partículas virales individuales no parecen ser excepcionalmente resistentes a la inactivación por calor o cloro.

ASTROVIRUS Tienen una distribución de tipo cosmopolita, más frecuentes en invierno, afectan principalmente a niños menores de 3 años y causa síntomas leves. El período de incubación es de 3 a 4 días y la enfermedad se prolonga hasta un máximo de 5 días, aparecen síntomas como fiebre, cefalea, dolor muscular y diarrea, lo más común es que en la persona se manifieste de forma sintomática. En la patogenia de la enfermedad, en estudios con adultos voluntarios, se observa atrofia de las vellosidades intestinales e infiltrados inflamatorios en la lámina propia, dando lugar, al igual que los rotavirus, a la disminución de la actividad de las disacaridasas y producción de diarrea osmótica. En humanos existen pocos datos acerca del mecanismo de entrada del virus en las células susceptibles del huésped, aunque el más probable parece ser el de endocitosis. La enfermedad atribuida a astrovirus consiste, principalmente, en la instauración aguda de diarrea, malestar, cefalea, náuseas, vómitos e hipertermia leve. El cuadro clínico típico es autolimitado, con una duración de 1 a 5 días. Los episodios pueden ser esporádicos o presentarse en forma de brotes. Se han descrito casos de diarrea prolongada asociada con eliminación fecal de virus; en un estudio reciente en Bangladesh se detectaron astrovirus en el 15 % de los cuadros de diarrea persistente estudiados. Desde el punto de vista clínico, la gastroenteritis por astrovirus es más leve que la producida por rotavirus, ya que presenta menos duración de la diarrea y menor incidencia de fiebre y vómitos, lo cual se traduce también en mayor frecuencia de detección en pacientes ambulatorios que en los que requieren hospitalización. La necesidad de ingreso hospitalario en niños con gastroenteritis por 78

astrovirus se ha cifrado en 1-2 % de los pacientes atendidos por ese motivo. La mortalidad atribuible a esta enfermedad es prácticamente nula, aunque se ha comunicado algún caso aislado. El período de incubación se ha establecido, según los datos de estudios en voluntarios adultos: de 3 a 4 días, aunque podría ser de 24 a 36 h según otros estudios. Principalmente, la enfermedad se manifiesta en niños durante los 3 primeros años de edad, con mayor frecuencia entre los 6 y 18 meses de vida. La historia natural de la enfermedad es menos conocida que en el caso de rotavirus. Aunque se creía que la mayoría de infecciones por astrovirus eran sintomáticas los estudios de cohortes han demostrado hasta un 24-74 % de infecciones asintomáticas.

OTROS ENTEROVIRUS: VIRUS ECHO Y VIRUS DE LA POLIO La poliomielitis paralítica fue importante en la década de los 50, se trasmite por alimentos. Los alimentos implicados son los crudos o manipulados tras cocerlos, hielo, helados, pasta, ensaladas y mariscos. La contaminación procede de los propios manipuladores o del agua. Los síntomas son diversos, ocasionan gran variedad de enfermedades. Los síntomas varían de acuerdo con el tipo de enfermedad y se pueden encontrar bajo varios diagnósticos: gastroenteritis aguda, faringitis viral, herpangina (úlceras bucales), crup, infección de las vías respiratorias superiores, neumonía, pericarditis, miocarditis, meningitis aséptica, encefalitis. Las complicaciones varían de acuerdo con el tipo de infección y su localización. La miocarditis y la pericarditis pueden ser fatales, mientras que infecciones de otro tipo pueden mejorar de manera espontánea.

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CAPÍTULO 7

Introducción a la toxicología alimentaria Miguel O. García y Eyda Otero Fernández-Trebejo

La toxicología alimentaria es una rama de la ciencia que se ocupa de las fuentes, niveles de exposición, transformación en los alimentos, toxicocinética, efectos biológicos, prevención, análisis y legislación de sustancias presentes, natural y antropogénicamente en los alimentos con significación para la salud de los consumidores. Una sustancia tóxica será aquella que al penetrar al organismo humano y animal, por cualquier vía y al ser absorbido, bloquea los mecanismos metabólicos normales de ese organismo. En el caso de los tóxicos alimentarios, prácticamente la vía de penetración es la oral mediante los alimentos y el agua de beber. De particular importancia para la prevención del riesgo, por ingestión de las sustancias tóxicas en los alimentos, es el conocimiento y control de sus fuentes, o sea, su origen, por lo que a partir de este criterio se clasifican en naturales (componentes del alimento y toxinas producidas por microorganismos) y antropogénicos (intencionales, accidentales y los generados durante el procesamiento de los alimentos). En estrecha relación con las fuentes se encuentran los niveles de exposición, los cuales están determinados por la dosis de aplicación (para el caso de los tóxicos intencionales), la magnitud de los residuos en los alimentos y las cantidades y frecuencia de consumo de estos. La disminución de la exposición influye extraordinariamente en la reducción del riesgo toxicológico y es objeto fundamental de la toxicología. Muchos componentes y contaminantes de los alimentos se transforman en sustancias de mayor toxicidad para el hombre, por lo que es preciso identificar y conocer los mecanismos y factores que influyen en esas transformaciones para prevenirlos. Para los tóxicos intencionales, cobra importancia atender al período de carencia o de espera, el cual determina cuánto tiempo debe esperarse para consumir un alimento de acuerdo con la degradación en el ambiente (ejemplo, un plaguicida en el suelo) o su toxicocinética en el organismo animal (ejemplo, un medicamento veterinario) y está muy vinculado con la dosis de aplicación. La toxicocinética comprende los procesos implicados en la absorción, distribución, metabolismo y excreción del tóxico en el organismo vivo. La fracción de la dosis ingerida que alcanza la circulación general del organismo después de 83

la absorción se denomina biodisponibilidad. Una dosis única de un tóxico alimentario no es muy frecuente, pero en la exposición crónica, que es lo más general, el equilibrio de las concentraciones plasmáticas del tóxico se alcanzará cuando las cantidades ingeridas sean iguales a las cantidades excretadas por unidad de tiempo. Las transformaciones metabólicas pueden conducir a la detoxificación o a la bioactivación. En este último caso suelen formarse metabolitos más tóxicos a partir de sustancias poco tóxicas o no tóxicas. Las enzimas microsomales hepáticas desempeñan un importante papel en el metabolismo de muchos tóxicos alimentarios. Las sustancias que se excretan sin cambio carecen de toxicidad. Otras no se metabolizan entera ni rápidamente, se acumulan y constituyen un riesgo toxicológico crónico. La acumulación progresiva de un tóxico en un organismo vivo se denomina bioacumulación, fenómeno que con frecuencia ocurre con sustancias liposolubles y persistentes. El incremento de la concentración en los diversos organismos vivos, elementos de la cadena trófica-alimentaria, cuando llega al hombre da lugar a la biomagnificación. Los efectos biológicos (toxicodinámica), inducidos por los tóxicos alimentarios, comprenden los procesos biofísicos y bioquímicos que aparecen como respuesta, los daños histopatológicos, la genotoxicidad, teratogenicidad y carcinogénesis, entre otros efectos especiales. Algunos efectos son reversibles y están relacionados con la concentración del tóxico en los fluidos o tejidos del organismo. Otros, la mayoría, son irreversibles y se asocian con la interacción de moléculas reactivas, en muchos casos entre zonas nucleofílicas y tóxicos electrofílicos per se o por biotransformación. En el caso de tóxicos reversibles, el factor tiempo además de la dosis, tiene obvia influencia en la respuesta adversa. Para los tóxicos irreversibles, aunque existen sistemas de reparación del material genético y la capacidad de sintetizar nuevas proteínas, estos sistemas son limitados y el tiempo entre la administración del tóxico y la respuesta son proporcionales y dependientes a y de la dosis total acumulada. De ahí, la importancia en la evaluación toxicológica de la denominada «curva dosis-respuesta», la cual pone de manifiesto que en la práctica la toxicidad depende de la dosis, y puede en general determinarse el nivel que no causa efecto observado (NOEL), que aplicando un factor de seguridad, se puede establecer la dosis diaria admisible de un tóxico por toda la vida, que para sustancias que se ingieren se denomina IDA, expresada en mg del compuesto/kg de peso corporal; un parámetro muy útil para evaluar y comparar el riesgo por ingestión sistemática en toxicología alimentaria. Desafortunadamente, las evaluaciones toxicológicas, por su complejidad y costos, suelen realizarse a sustancias por separado. Hay que tener en cuenta que diversos tóxicos alimentarios se ingieren de forma sistemática y en conjunto, pudiendo ocurrir efectos adversos por interacción, acumulativos y sinérgicos entre compuestos no evaluados, por ello se debe, no solo no alcanzar la IDA, sino para mayor seguridad, que la ingestión de los tóxicos se aleje de ese valor. 84

La prevención requiere tener en cuenta todos los aspectos mencionados de que se ocupa la toxicología alimentaria, y como colofón es necesaria una legislación que guíe como proceder para prevenir. Un parámetro de extrema importancia en este sentido será el establecimiento y cumplimiento de las tolerancias o más correctamente, los límites máximos de residuos de los tóxicos naturales, aditivos y contaminantes químicos en los alimentos, los cuales son las cantidades máximas permisibles expresadas en mg del tóxico/kg de alimento. Todo lo anterior explica claramente, porqué la toxicología alimentaria se auxilia de diversas disciplinas científicas: química analítica y estructural, biología y bioquímica, genética y patología experimental, higiene y nutrición, así como epidemiología, y porqué los conocimientos sobre toxicología alimentaria son de interés para varios campos de trabajo, personal profesional y técnico multidisciplinario. Esta rama científica es útil y necesaria para las esferas de salud pública (toxicólogos, epidemiólogos, nutricionistas, higienistas y naturistas), y de la industria agroalimentaria (veterinarios, agrónomos, químicos analistas y tecnólogos de alimentos, normalizadores y especialistas de control de la calidad de los alimentos).

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CAPÍTULO 8

Tóxicos naturales que forman parte del alimento Eyda Otero Fernández-Trevejo y Jorge Luis Rodríguez Díaz

Entre la clasificación de compuestos tóxicos de origen natural pueden distinguirse aquellos que forman parte del alimento, algunos llamados factores antinutricionales, y son sustancias que pueden interferir en los procesos metabólicos o en la biodisponibilidad de nutrientes. Estos tienen la capacidad de reaccionar o interferir con un nutrimento, disminuyendo su biodisponibilidad, y a largo plazo (toxicidad crónica) producir una anormalidad fisiológica y/o anatómica, que en la mayoría de los casos es irreversible; sin embargo, el propio nutrimento puede actuar como antagonista, por lo cual, una fortificación de este en la etapa inicial del efecto dañino, puede atenuar o eliminar el problema.

FACTORES ANTIVITAMÍNICOS Compuestos que disminuyen o inhiben 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. Fue aislada por vez primera por Eakin y colaboradores en 1940 y se encuentra presente en la clara de huevo cruda, mientras que la biotina es un componente de la yema. La biotina (vitamina del complejo B, llamada también vitamina B8 ó H) es un ácido monocarboxílico estable al calor, por tanto resiste los tratamientos de cocción, pero menos estable a los álcalis, soluble en agua y alcohol y susceptible a la oxidación. Es la coenzima de las carboxilasas, a la cual se une por medio de un enlace peptídico ε~amino de un resto de lisina situado en el centro activo; el péptido formado por lisina y biotina se llama biocitina. Esta unión tiene la capacidad de fijar dióxido de carbono. Interviene en la formación de la glucosa a partir de los carbohidratos y de las grasas; alivia dolores musculares, el eczema y la dermatitis, también ayuda a combatir la depresión y la somnolencia. Otras fuentes que aportan alto contenido de biotina en la dieta lo constituye el hígado, la leche, el pescado, los guisantes secos, las setas, la levadura de cerveza y los frutos secos. La flora intestinal también es capaz de sintetizar cantidad considerable de biotina, ya que la eliminación fecal y urinaria es mucho más elevada que la ingestión dietética. 86

Sin embargo, la avidina presente en la clara de huevo cruda es capaz de inhibir la actividad de la biotina ingerida mediante la dieta y sintetizada por las bacterias intestinales. La evidencia de la presencia de un factor de toxicidad por clara de huevo fue observada por primera vez en 1916 por Bateman en ratas alimentadas con una dieta que contenía clara de huevo cruda como única fuente de proteína, las que manifestaron un síndrome por deficiencia de biotina, caracterizado por trastornos neuromusculares, dermatitis grave y pérdida de pelo. Este síndrome podía evitarse al cocer la proteína o al administrar un suplemento con biotina. En seres humanos, los signos y síntomas de deficiencia incluyen lesiones descamativas de la piel y las mucosas, dermatitis, hiperestesia, dolor muscular, anorexia, anemia leve y cambios en el electrocardiograma. Se ha observado deficiencia espontánea en algunos individuos que han consumido huevos crudos durante períodos prolongados. La deficiencia clínica aparece en escasas ocasiones, aunque la sintetizan las bacterias intestinales en gran cantidad y aparece en la mayoría de los alimentos. Tiaminasas. Las tiaminasas son otro factor antinutricional presente en algunos alimentos, capaces de inhibir la acción de la tiamina o vitamina B1, que actúa como coenzima en reacciones del metabolismo de carbohidratos principalmente, aunque también en el de proteínas, grasas y ácidos nucleicos; su deficiencia puede producir beri-beri. Las tiaminasas de tipo I pueden estar presentes en carne y vísceras de animales acuáticos, té, café, nueces y sustituye el grupo tiazol de la molécula de tiamina por una base. Las tiaminasa de tipo II presentes en helecho, cerezas y arroz entre otros, escinden la molécula de tiamina a nivel del grupo metilo. Ambas se destruyen con una cocción a 60 °C, por lo que no son de importancia en alimentos bien cocinados.

INHIBIDORES DE PROTEASAS Son enzimas naturales que hidrolizan las proteínas y se clasifican según el aminoácido involucrado en su mecanismo de acción: − Proteinasas serina: tripsina y quimotripsina (enzimas esenciales del páncreas). − Sulfidrilproteinasas (papaína, bromelina y ficina). − Metaloproteínas: carboxipeptidasas A y B. − Aminopeptidasas. − Carboxilo acídicas proteinasas. Antitripsina o inhibidores de proteasas (tripsina-quimotripsina). Los inhibidores de proteasas más estudiados son los inhibidores de la tripsina, ya que esta familia de proteínas inhibe amplia variedad de proteasas además de la tripsina. Tanto la tripsina como la quimotripsina son enzimas proteolíticas del páncreas, segregadas al intestino delgado. La tripsina cataliza la hidrólisis peptídica de los grupos carboxilos aportados por la lisina y la arginina, mientras que la quimotripsina lo hace para grupos carboxilos aportados por la fenilalanina, tirosina y triptófano. 87

Los inhibidores de la tripsina son comunes en la soja; también pueden estar presentes en huevos, leche, productos lácteos, patatas, porotos negros y otros vegetales. Actúan uniéndose tanto a la tripsina como a la quimotripsina, formando complejos estables e inactivos con las enzimas, que producen una hipertrofia pancreática. Las enzimas pancreáticas tanto tripsina como quimotripsina son ricas en aminoácidos azufrados (aa), la hipertrofia o hiperplasia pancreática desvía estos aa de la síntesis de proteínas hacia la síntesis de estas enzimas. Como un efecto secundario, regulado por mecanismos feed-back negativos, se estimula la secreción de enzimas pancreáticas. El resultado neto es una pérdida de proteína endógena, rica en aminoácidos azufrados, que provoca retraso en el crecimiento estimado entre 30 ó 40 % y bajo índice de eficiencia proteica (PER). Algunos de estos inhibidores como los del maíz actúan en forma competitiva con la tripsina y la quimotripsina. En general, los inhibidores de las proteasas pueden ser destruidos por el tratamiento con calor. Esta inactivación depende del pH, la temperatura, el tiempo de calentamiento, las condiciones de humedad, el tamaño de partícula, etc. También es posible la inactivación mediante la reducción de los puentes disulfuro. El tratamiento por calor requerido desnaturaliza las proteínas mejorando su digestibilidad, ya que la proteína de soja no desnaturalizada, es parcialmente resistente al ataque de las enzimas. Por otro lado, conduce a una reducción de sus propiedades funcionales tales como la solubilidad y la unión agua-grasa. Un tratamiento por calor excesivo puede resultar en proteínas dañadas, disminución de los aminoácidos disponibles y digestibilidad más baja de la proteína, lo que representa un riesgo en productos comerciales procesados. Se considera que los productos de soja adecuadamente procesados, con una concentración de inhibidores de la tripsina menor que 2,5 mg/g, no afectan a la digestibilidad ni el crecimiento de animales jóvenes. Hervor por 3 min inactiva el 90 %. Además del calor es necesario el control del tiempo, humedad y pH. Inhibidor de browman-birk. Los inhibidor de browman-birk constituyen un segundo factor antiproteolítico de la soya. También aparece en las patatas constituyendo entre el 15 y 20 % de las proteínas solubles del tubérculo. Actúa como inhibidor de la quimotripsina más que de la tripsina. Es un heptapéctido de 7 puentes disulfuro con 2 centros activos: uno para tripsina y otro para quimotripsina. Se destruyen con un proceso de calentamiento adecuado y óptimo por más de 100 oC y 3 min. Frijoles del género Phaseolus tienen 6 inhibidores insensibles al calor, ácido y álcalis que se unen a la tripsina en mayor proporción que a la quimotripsina.

TANINOS Son polifenoles derivados de los ácidos gálico y elágico. Producen en los alimentos que lo contienen un sabor astringente. Se encuentran en gran número 88

de productos vegetales, como el sorgo y diversos helechos así como en cacao, té, bananas y habas. Desde hace tiempo se conoce la reducción en la biodisponibilidad de las proteínas cuando estas se administran junto con los taninos; sin embargo, no es concluyente que estos compuestos provoquen cáncer. A pesar de esta situación, se considera que algunas poblaciones de África desarrollan cáncer del esófago al consumir una dieta basada en sorgo con alto contenido de taninos. Se combinan con las proteínas reduciendo su biodisponibilidad, por lo que disminuye el valor biológico de los alimentos y aumentan la excreción fecal de nitrógeno. En frutas aparece en niveles de 0,2 a 1 % de peso fresco y en verduras entre 0,5 y 2 %. Destruyen la vitamina B1 Disminuyen las reservas de vitamina A. Reducen la disponibilidad de vitamina B12. Pueden asociarse a iones di y trivalentes, de lo que se desprende una disminución de la disponibilidad de hierro, aunque puede resultar beneficioso cuando reduce la absorción de algunos metales pesados como el plomo. Se encuentran en los alimentos como helechos.

ÁCIDO FÍTICO (ÁCIDO MIOINOSITOL 1,2,3,4,5,6 HEXAFOSFATO) Conocido también como antivitamina D relacionado con la mala absorción de calcio. Se presenta casi siempre en la naturaleza como un complejo fitatomineral-proteína. El ácido fítico constituye una fuente de fósforo no bioasimilable, por lo que aquellos alimentos con derivados hidroxilados de ácido fítico dan un mayor aporte de fósforo biodisponible. Disminuye la absorción o biodisponibilidad de minerales divalentes como: calcio, magnesio, hierro, cinc, cobre y molibdeno, formando con ellos sales insolubles, por lo que provoca disminución de 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, oleaginosas, zanahorias, etc. Se inactiva con el calor, los ácidos o la presencia de fitasas.

OXALATOS Ácido oxálico (COOH-COOH). Disminuye la absorción o biodisponibilidad de minerales divalentes. Su carácter tóxico es derivado de la disminución de la asimilación de calcio, formando sales de débil disociación que dan lugar a la formación de cálculos renales. Se considera como dosis letal mínima 5 g. Se encuentra en alimentos como el cacao, té, papas, espinaca, ruibarbo, etc.

HEMOAGLUTININAS Son proteínas o péptidos, también llamadas lectinas, consideradas más tóxicas que los inhibidores de tripsina. 89

Se adhieren a los carbohidratos sobre la superficie del intestino delgado (duodeno y yeyuno) y causan daños en la pared intestinal. Como consecuencia, la permeabilidad del intestino aumenta, por lo que las lectinas y otros péptidos puedan ser absorbidos y tengan efectos perjudiciales sobre el sistema inmunológico y algunos órganos. La unión con la mucosa intestinal también produce disminución en la absorción de nutrientes, cambio en la actividad de las enzimas digestivas, hipersecreción de proteína endógena debido a la descamación de células dañadas, aumento en la producción de mucinas y pérdida de proteínas del plasma en el lumen intestinal. Son aglutinantes de los eritrocitos o de las células malignas y con frecuencia activan la mitosis; reducen la capacidad de absorción intestinal. Se encuentra en alimentos como frijoles negros y blancos, guisantes, lentejas, soya, chícharo, peces, moluscos, crustáceos y esponjas. Las lectinas de la soja representan el 1 % de las proteínas del grano y en los porotos blancos hasta el 10 %. El nivel de lectinas de los productos de proteína de soja procesados de forma adecuada es extremadamente bajo, menor que 0,5 mg/g, por consiguiente, no es de esperar que las lectinas desempeñen un papel importante en la determinación de la calidad nutritiva de las proteínas de soja.

COMPUESTOS PRODUCTORES DE FAVISMO El favismo esta relacionado con la aparición de anemia hemolítica en regiones de Italia, Sicilia, Cerdeña, Grecia, Irak, etc., las que se vinculan con el consumo de faba, o con la inhalación de su polen, que posee elevado contenido de divicina e isouramilo. Son oxidantes del glutatión. En personas con deficiencia de la glucosa 6 fosfatodeshidrogenasa eritrocitaria, la cual actúa en la generación de NADPH, (quien interviene en la formación de glutatión reducido por acción de la glutatión reductasa), provocan niveles bajos y patológicos del mismo e insuficiencia de NAPH. Esto ocasiona anemia hemolítica, ya que el glutatión reducido es necesario para mantener la integridad de la membrana celular. Esta enfermedad prevalece en las regiones insulares y litorales del Mar Mediterráneo donde se reportan 5 casos por cada 1 000 habitantes, donde se ha observado una relación entre consumo de faba, deficiencia de glucosa 6 fosfato deshidrogenada y manifestación de anemia hemolítica. Otros efectos son dolor de cabeza, fiebre, trastornos gastrointestinales, hemoglobinuria, hematuria masiva, metahemoglobinemia y anuria. En las semillas se encuentran en forma de glucósidos tóxicos (5-β-Dglucopiranósidos) como: − Divicina vicina. − Isouramilo convecina. La vicina y la convecina son hidrolizadas por β glucosidasas de microorganismos del intestino o en la semilla por su propio metabolismo. 90

Se encuentran en mayor concentración en la parte seca de la semilla, por lo que son más tóxicos los concentrados proteicos o las tortas. En las habas secas hay aproximadamente 2 % de estos compuestos.

GLUCÓSIDOS CIANOGÉNICOS Los glucósidos cianogénicos están ampliamente distribuidos en las plantas y constituye la forma orgánica en que se acumula el cianuro en cantidad de trazas. Más que metabolito secundario, como en un principio se creía, son considerados metabolitos intermediarios en la biosíntesis de algunos aminoácidos. Han sido muy estudiados, observándose que derivan de aminoácidos. Los precursores de los glucósidos de importancia en alimentos son los siguientes: L-tirosina precursor de durrina, L-fenilalanina de prunasina, L-valina de linamarina y L-isoleucina precursor de lotaustralina. Algunas plantas pueden acumular alta concentración de este tipo de compuestos. El glucósido no es tóxico por sí mismo, pero sí el ácido cianídrico (HCN) generado por la hidrólisis enzimática de la β-glucosidasa, cuando el material biológico es macerado o dañado. El HCN actúa a nivel de citocromo oxidasa, es decir que es un potente inhibidor de la cadena respiratoria. La DL50 del HCN, administrado por vía oral, es de 0,5 a 3,5 mg/kg; causa problemas de anoxia histotóxica. Sería suficiente ingerir 100 g de una semilla cruda para tener consecuencias fatales especialmente en niños y ancianos. Debido a la naturaleza de los aminoácidos precursores, el aglucón puede ser de tipo aromático, alifático o cíclico. También puede haber variación en la naturaleza del carbohidrato; sin embargo, de los 32 glucósidos reportados, la mayoría son monosacáridos, por lo que la D-glucosa es el azúcar más común. En la naturaleza existen más de 100 especies que contienen glucósidos cianogénicos y no exclusivamente asociados con leguminosas. Otras semillas de fruta que contienen CN- son: almendras, duraznos, cerezas, ciruelas, manzana, etc. Diferentes plantas también poseen glucósidos cianogénicos como bambú, chaya, sorgo, soya, yuca, etc. La manera de expresar la concentración de estos factores tóxicos en las plantas que los contienen, es mediante HCN liberado de ellos, donde es de suma importancia la acción de la glucosidasa. Se han desarrollado métodos donde se tiene que adicionar la enzima que hidroliza a este tipo de glucósido, no obstante, que la misma planta en la mayoría de los casos tenga su propia enzima, esto con el fin de realizar adecuada cualificación de dichos tóxicos. Sobre lo anterior, se ha observado que las plantas que contiene este tipo de glucósidos, a la vez, contienen la enzima que los hidroliza, pero en diferente sitio celular; sin embargo, la actividad y sensibilidad de la respectiva enzima es muy variable. Algunas personas en Sudamérica presentan ataxia neuropática debido al consumo de yuca. La acción enzimática que se lleva a cabo es por una β-gluco91

sidasa. Por lo general, diferentes culturas han aprendido que la fermentación de la yuca les brinda un producto libre de cianuro y puede ser usada como alimento. Durante la biotransformación se llegan a tener niveles altos de tiocianato, ya que el cianuro reacciona con productos de la degradación de la cisteína. El cianuro y el tiocianato (que puede causar problemas de bocio), finalmente son eliminados en la orina como cianometahemoglobina.

TRATAMIENTO DE LA INTOXICACIÓN PRODUCIDA POR CIANURO De las reacciones anteriores se deduce que un aumento en la concentración de tiocianato favorecerá la eliminación de cianuro, lo cual justifica el suministro de tiosulfato como antídoto, a pesar del riesgo de la formación de compuestos bociogénicos. Un tratamiento alternativo comprende el uso de vitamina B12. Con respecto a la eliminación de estos compuestos, desde el punto de vista genético en la actualidad se han obtenido variedades mejoradas, con un contenido significativamente bajo en estos tóxicos, como es el caso del frijol de Lima. Cuando el material ya contiene este tipo de glucósidos, el tratamiento térmico en seco, aunque elimina la actividad enzimática, no sucede lo mismo con los glucósidos, por lo que se obtiene solo una ligera disminución, ya que estos son termoestables. Un procedimiento para la eliminación de estos tóxicos consiste en fraccionar el material y a continuación someterlo a un precocimiento, donde la temperatura no sobrepase de 50 °C, mantener estas condiciones más o menos una hora, con lo cual se producirá la autoliberación del HCN; además, es aconsejable eliminar el agua de cocción, ya que si hay presente glucósidos intactos, estos se encontrarán en dicha fase polar. Se considera que 900 g de harina de habichuela de Lima pueden matar un buey. Las hojas de algunas especies de cerezos pueden contener más de 200 mg de HCN por 100 g. Un kilogramo de yuca fresca puede liberar hasta 400 g de HCN, que pueden ser reducidos a 500 mg/kg después de los procesos de cocción. En algunos países de África como Nigeria, Zaire y Camerún se ha observado elevada incidencia de bocio y alteraciones neurológicas en grandes consumidores de yuca por la actividad anóxica directa del HCN sobre el SNC. La tabla 8.1 muestra diversos alimentos que contienen glucósidos cianogénicos. La dosis de glucósidos cianogénicos que sobrepasan el umbral de toxicidad depende de: − Cantidad de alimento ingerido. − Dieta. − pH del contenido gástrico. − Cantidad de HCN libre en la planta. − Concentración de las enzimas â glucosidasas. − Velocidad de ingestión del alimento. 92

Tabla 8.1. Contenido y tipo de glucósidos cianogénicos en diversos alimentos Especies Leguminosas

Rosáceas (árboles frutales de Europa) Tubérculo

Concentraciones (mg/100g) Lentejas (Ervum lens) Judías Frijoles y habichuelas del género Phaseolus Chícharo Ciruelo Cerezo Melocotonero Manzano Almendro Yuca o mandioca

2 14,4- 312 2,3

-

113

Tipo

-

Phaseolunatina

Amigdalina (más común) Prunasina Prulaurasina Linamarina

Los rumiantes son la especie animal más susceptible, ya que las enzimas que participan en los mecanismos de destoxificación se destruyen con el ácido clorhídrico del rumen. Existen algunos aminoácidos precursores de glucósidos cianogénicos: − Tirosina durrina. − Fenilalanina prunasina. − Isoleucina lotaustralina. − Valina linamarina.

GLUCOSINOLATOS Como resultado de la hidrólisis de los glucosinolatos en presencia de tioglucosidasas se forman ciertas sustancias que tienen propiedades bociogénicas, estas son: nitrilos, tiocinatos, isotiocianatos, tioizasolidina y goitrina. Estos compuestos tienen una acción competitiva en la iodación de la tirosina por desplazamiento de los iones ioduro en los puntos de inserción del epitelio de la glándula tiroides, ya que tienen radio iónico similar y mayor afinidad con los receptores. Como consecuencia se produce atrofia de la glándula tiroides y una pérdida de ion ioduro por la orina. En la tabla 8.2 se muestran algunos alimentos que contienen cantidades importantes de glucosinolatos. Los efectos bociogénicos en el hombre pueden aparecer cuando se alcanzan, como mínimo 20 mg de goitrina o de 200 a 1 000 mg de tiocianato. La col contiene 4 tipos de glucosinolatos en su parte activa: aglucona y antocianos. La aglucona puede contener: 50 mg/kg de tiocianato, 100 mg/kg de 93

Tabla 8.2. Alimentos que contienen glucosinolatos Especies Col Col de Bruselas Nabo Rábano

Mostaza Coliflor Cebolla Mandioca

isotiocianato y 10 mg/kg de tioizasolidina. La ingestión de 500 g de col diaria durante 2 semanas disminuye de manera significativa la fijación de iodo por la tiroides.

SAPONINAS Son glucósidos con propiedades tensoactivas que pueden producir espumas, por lo que son utilizados en algunos países como aditivos alimentarios, como correctores del sabor, aunque por sus propiedades tóxicas en otros países se prohíbe su uso. Tienen acción antimicótico y bacteriostática. Interactúan con el colesterol y eventualmente con proteínas de membranas de los glóbulos rojos, causando su hemólisis. Extremadamente tóxicos para animales de sangre fría (anfibios, peces, etc.). No se ha podido demostrar in vivo, por lo que se plantea que esta actividad hemolítica es contrarrestada por el plasma sanguíneo. En la tabla 8.3 se relaciona un grupo de alimentos que contienen saponinas de forma natural.

ALCALOIDES (SOLANINA Y CHACONINA) Los alcaloides son bases nitrogenadas muy termorresistentes, parecidas a los álcalis. Se encuentran generalmente como glicoalcaloides, formando sales Tabla 8.3. Alimentos que contienen saponinas de forma natural

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Alimentos

Otros

Alfalfa Espinaca Remolacha Esparrago Soja Té

Veneno de serpiente Estrella marina

con los ácidos oxálico, acético, láctico, málico, tartárico y cítrico. En este grupo se distinguen más de 6 000 sustancias que tienen una actividad biológica importante, ya que siguen el ciclo del metabolismo nitrogenado, por lo que pueden intervenir en las principales reacciones del metabolismo celular, además de que suelen presentar un mimetismo hormonal; las más frecuentes son la solanina y la chaconina. Se presentan en la piel y brotes de papas inmaduras en el rango de 1 a 13 mg/100 g, y son inhibidores de la colinesterasa. La solanina se acumula al retardarse la maduración, así como en el almacenamiento en frío y con luz. Los síntomas producidos son malestares gastrointestinales, desórdenes neurológicos, estado semicomatoso y daño hemolítico del tracto intestinal. En casos graves se presentan edemas cerebrales, coma, calambres y muerte. La DL50 en ratas (oral) es de 590 mg/kg. Su baja toxicidad se debe probablemente a que existe absorción lenta y rápida eliminación; además, la solanina puede ser degradada de forma enzimática a solanidina (aglucón), que es menos tóxica que la molécula original. Se considera que puede ser el agente causal de la espina bífida en el hombre. Las concentraciones difieren según la variedad. En variedades comestibles comerciales se ha informado un contenido que está en el rango de 1,5 a 15 mg de glicoalcaloides/100 g de papa, llegando hasta 200 mg de glicoalcaloides/100 g de material fresco variedades silvestres, valor que está muy superior del límite permitido, que es de 20 mg/100 g de papa. Este tipo de sustancias tóxicas, aún después de sometidas a cocción producen daños severos en los animales que las consumen. El almacenaje y manipulación inadecuada de los tubérculos, particularmente su exposición a la luz, puede incrementar su actividad tóxica por el aumento de los niveles de estos compuestos que le atribuyen al tubérculo un fuerte sabor amargo, por lo que se debe evitar su exposición a la luz.

XANTINAS Son una familia de compuestos relativamente no tóxicos, donde se distinguen la cafeína, teofilina, teobromina y paraxantina encontradas en mayores proporciones en el café, té, mate, cola y cocoa. Tienen propiedades diuréticas, son relajantes de la fibra muscular lisa, que se manifiesta sobre el músculo cardíaco. Se considera que pueda tener algún efecto teratogénico especialmente la cafeína, la que se considera a su vez la droga estimulante más aceptada desde el punto de vista social y, a su vez, la menos perjudicial. Las xantinas son consideradas compuestos estimulantes del SNC en estados de aburrimiento o fatiga. De acuerdo con los expertos, la cafeína estimula el cerebro al interferir en la acción de la adenosina (un trasmisor nervioso que produce calma y tranquilidad) y provoca sensación de euforia y de fuerza durante algunas horas en dosis habituales de 2 a 4 tazas diarias -150 a 250 mg. También facilita la actividad intelectual y la creatividad, al mantener despierto y en estado 95

de alerta a su consumidor; todo esto ocurre junto con un incremento de los niveles de adrenalina y noradrenalina, que son neurotrasmisores activadores. En el nivel del sistema cardiovascular actúa estimulando el corazón -incrementa la frecuencia cardíaca y la fuerza de contracción- y además aumenta la presión arterial en forma transitoria. Tanto la cafeína como la teofilina provocan disminución del flujo sanguíneo cerebral por vasoconstricción de los vasos pericraneales, aliviando de esta manera la cefalea; pueden ser utilizadas en el tratamiento de la migraña. Otro efecto importante es que aumenta la secreción de jugos -como el ácido clorhídrico y la pepsina- en el estómago, esta acción la convierte en una droga irritante de la mucosa gástrica, pero a su vez tiene acción antiespasmódica en la vesícula. La cafeína posee también un leve efecto diurético, aumenta la capacidad de trabajo muscular, refuerza la contracción, así como retarda y alivia la fatiga. Por último, se considera que la cafeína tiene alguna acción sobre el metabolismo de las catecolaminas, lo que se relaciona con la aparición de la esclerosis coronaria, encontrándose una correlación entre la ingestión de café y la concentración de lípidos y lipoproteínas del suero en pacientes cardíacos. Provoca muy pequeño efecto en los pulmones, dilatando los bronquios. El elevado consumo de cafeína puede provocar estado de ansiedad, excitación e insomnio, temblor, efectos cardiovasculares, diuresis, aumento generalizado de la sensibilidad y disminución de los reflejos. La teofilina y la praxanina son más activas farmacológicamente que la cafeína. La teobromina es la de menor potencial. Toxicidad aguda de la cafeína: 150-200 μM en plasma. Provoca síntomas tales como inquietud, excitación, delirios, temblores, taquicardia, etc. Concentraciones letales: 0,5-1 mM (75 tazas de café consumidas en 30 min). Otros estudios informan que 0,5 g de cafeínas en 5 tazas de café pueden causar falta de sueño, palpitaciones e incluso angina de pecho y que de 150 a 200 mg/kg de peso corporal es letal en el hombre. La máxima concentración en la sangre se alcanza entre los 30 y 45 min de haberla ingerido. A las 3 h ya se ha eliminado la mitad de lo que se ha absorbido. Algunos compuestos como los anticonceptivos y los fármacos para el corazón o las úlceras reducen la capacidad del organismo para eliminar la cafeína por los riñones, esto puede provocar insomnio, irritabilidad y palpitaciones. La cafeína reduce el efecto sedante de algunos tranquilizantes y si se toma con algunos antidepresivos, puede causar una crisis de hipertensión arterial grave y alteraciones del ritmo cardíaco.

ALCOHOLES Su consumo en forma moderada (200-300 g/día) ha sido asociado con disminución de los ataques cardíacos, sin embargo, su utilización más allá de esos 96

parámetros puede actuar como agente de gran toxicidad sobre el sistema nervioso, la sangre, el estómago, hígado, páncreas, corazón, músculos y huesos. Debido a que el lupus es una enfermedad multisistémica, se aconseja consumir alcohol en forma modesta o directamente suprimirlo, porque puede interactuar con los antiinflamatorios y los corticoides, causando problemas gastrointestinales, úlcera péptica o gastritis; puede también interactuar con los sedantes y barbitúricos, desvirtuando sus efectos. Una intoxicación alcohólica aguda puede dar lugar a estados de sobreexcitación, que desde el punto de vista físico se exterioriza en forma de reducción de la capacidad de rendimiento, alteración y parálisis circulatoria, así como irritación de la mucosa gástrica (gastritis, modorra). En caso de abuso prolongado de alcohol aparece una intoxicación alcohólica crónica, que puede manifestarse mediante polineuritis, ataxia, temblor, trastornos mentales, dilatación cardíaca, cirrosis hepática y esclerosis renal, además, ocurre degeneración anímica de la personalidad. Se ha demostrado en fechas recientes que la ingestión de alcohol durante la gestación, incluso en cantidades moderadas, puede producir daños graves en el feto, especialmente retraso en el desarrollo físico y mental; la forma más grave de este retraso, poco frecuente, se llama síndrome de alcoholismo fetal. El metanol, carbinol o alcohol metílico es el más simple de los alcoholes y se caracteriza por ser incoloro. Se denomina alcohol metálico o alcohol “de madera” porque originalmente se obtenía de la destilación de esta materia prima en ausencia de aire. La toxicidad obedece a su transformación en ácido fórmico y formaldehído, con la propiedad de precipitar las proteínas de las vías nerviosas causando daño irreparable, mecanismo responsable de la destrucción irreversible del nervio óptico que causa ceguera. El ácido fórmico, además produce acidosis metabólica severa. La ingestión directa produce la respuesta más rápida, de 50 a 100 mL es una dosis mortal, mientras que de 25 a 50 mL son frecuentemente mortales si el paciente no es tratado de inmediato. La tolerancia individual varía mucho. Se deben tomar todas las precauciones para evitar que el metanol sea ingerido por error. Es tóxico en las formas líquida o vapor, por lo que puede ingresar al organismo por inhalación o a través de la piel (especialmente por vía de cortes o lastimaduras) y es rápidamente absorbido por los fluidos del cuerpo. Su biotransformación se realiza principalmente en el hígado y su eliminación como ácido fórmico por vía urinaria. En menor porcentaje se elimina por la vía enterohepática. Tratamiento de la intoxicación por metanol: − Lavado gástrico con carbón activado en las primeras 4 h después de la ingestión. − Líquidos parenterales. 97

− Vendaje ocular precoz. − Tratar la acidosis mediante la administración de bicarbonato de acuerdo con los gases arteriales. Administración parenteral de etanol (1 mg/kg). Se utiliza la infusión intravenosa de etanol absoluto diluido en dextrosa al 5 %, para pasar en 15 min, continuando con una dosis de 125 mg/kg/h con el objetivo de mantener concentraciones sanguíneas de etanol de 100 a 200 mg/dL, las cuales causan ebriedad; este tratamiento se debe mantener durante 72 h. El etanol es la droga más antigua usada por el hombre, una de las que provoca más dependencia y que afecta principalmente el hígado. El alcohólico sufre una variación biológica cualitativa de la respuesta del sistema nervioso. Entre los principales daños que causa su ingestión se encuentra: irrita la mucosa del esófago, el estomago y el intestino cuyas funciones digestivas altera. También puede originar diarrea crónica y cirrosis hepática, en esta enfermedad el tejido normal del hígado es reemplazado por cicatrices fibrosas que impiden el cumplimiento de las importantes funciones de este órgano; causa neumonías, abscesos pulmonares; produce insuficiencia cardíaca, alteraciones del ritmo de los latidos del corazón, su agrandamiento e hipertensión. Disminuye la actividad de los leucocitos y la resistencia de las enfermedades, provoca desinhibiciones, lentitud en los reflejos, incoordinación muscular, dificultades en la memoria, desorientación en el tiempo y espacio. Además ocasiona modificaciones en el carácter, con períodos de tristeza, pereza, irritabilidad y de violencia, pesadillas, alucinaciones nocturnas especialmente relacionadas con precipicios, animales y monstruos que lo atacan.

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CAPÍTULO 9

Micotoxinas en alimentos Eyda Otero Fernández-Trevejo

La garantía de la inocuidad de los alimentos constituye un reto para productores y comercializadores, así como una responsabilidad de las autoridades de salud. Muchos son los factores de origen ambiental que pueden causar contaminación directa o indirecta por compuestos químicos que provocan daños a la salud. Entre los múltiples factores ambientales que pueden ser causa directa o indirecta de la contaminación de alimentos y forrajes, tienen especial importancia las micotoxinas, por su amplia distribución en la naturaleza, no se limita a determinadas regiones sino que constituye un problema mundial. Las micotoxinas son consideradas metabolitos secundarios tóxicos producidos por hongos microscópicos durante la fase estacionaria de su crecimiento. Los hongos pueden acarrear peligros graves a la salud del hombre y los animales cuando crecen de forma descontrolada, pueden cambiar la textura, el olor, el color, el sabor y la calidad de muchos alimentos, lo que contribuye a su descomposición. Estos cambios pueden resultar favorables cuando son provocados y controlados por la mano del hombre mediante el uso de cepas inocuas como es el caso de los procesos fermentativos. El hábitat fundamental de los hongos es el suelo, y sus esporas son aerivagantes, lo cual hace a los productos agrícolas, tanto los subterráneos como aéreos un sustrato favorable a la contaminación, la que puede ocurrir en el campo desde las tempranas etapas de floración. Aunque las principales dificultades se presentan en etapas deficientes de la poscosecha (recolección, secado, almacenamiento y procesamiento), donde las condiciones para la proliferación de hongos saprófitos suelen ser favorables. La presencia de propágulos de hongos no indica necesariamente la existencia de toxinas ya que no todas las especies son toxigénicas, sino un riesgo potencial de contaminación. Aunque los mayores niveles se registran en granos visiblemente dañados, se ha demostrado que la contaminación puede aparecer en granos aparentemente sanos, o en aquellos donde el hongo ha perdido su viabilidad. Los hongos productores de micotoxinas de mayor importancia pertenecen a 3 géneros: Aspergillus, Penicillium y Fusarium. También pueden citarse algunas especies de Alternaria, Claviceps, Rhizopus, Sclerotinia, Rhizoctonia, 100

Cladosporium, Byssochlamys, etc. Sin embargo, la producción de micotoxinas está restringida a un número pequeño de especies, e incluso a ciertas cepas de una misma especie, estando afectada además por la disponibilidad de nutrientes en el sustrato y por diversos factores ambientales. Entre los factores ambientales más importantes que influyen sobre el crecimiento de los hongos y la producción de micotoxinas, están la temperatura y la actividad de agua (aw), que a su vez está muy relacionada con la humedad relativa ambiental. En lo que respecta a la temperatura óptima y temperaturas extremas de crecimiento, así como para los valores de aw que resultan limitantes para el desarrollo y la biosíntesis de las toxinas, los requerimientos son variables. En muchos casos la producción del metabolito ocurre solo en un rango de aw considerablemente más elevado que el requerido para el crecimiento del hongo y en un rango de temperatura más estrecho. Otros factores que influyen en la proliferación de los hongos y la producción de micotoxinas en los alimentos pueden ser los daños mecánicos y la acción de agentes biológicos tales como insectos y roedores, los que aumentan la susceptibilidad a la infección, añadiendo que los propios agentes pueden portar esporas de hongos e introducirlas en los productos atacados. A ellos se suma la competencia microbiana que hace que la presencia de otras especies rivales disminuya o anule la producción de micotoxinas. El genoma de la planta hospedera es otro factor que hace a ciertas especies resistentes a la infección, debido a sus características químicas. Cuando los hongos pueden sintetizar más de una toxina, las condiciones ambientales también influyen sobre el tipo y la cantidad de metabolitos producidos. Muchas han sido las sustancias aisladas de alimentos y piensos, consideradas micotoxinas, pero solo unas pocas de ellas han sido involucradas como agentes causales de micotoxicosis humana o animal, las más importantes son las aflatoxinas, ocratoxina A, zearalenona, tricotecenos, fumonisinas, patulina y las toxinas del ergot entre otras. Las micotoxinas provocan efectos tóxicos a la salud, de forma aguda o crónica en dependencia de la dosis de ingestión y el tiempo de exposición. Pueden penetrar al organismo en su forma original cuando están presentes en los alimentos directamente contaminados, como los productos de origen vegetal. También suelen llegar biotransformadas como residuos de metabolitos presentes en los alimentos de origen animal como leche, huevo, tejidos de músculos y vísceras procedentes de crías que han sido alimentadas con piensos elaborados a partir de cereales enmohecidos. Las micotoxicosis aguda son fundamentalmente un problema de salud animal, ya que los alimentos deteriorados son habitualmente rechazados por el hombre y muchas veces desviados a la alimentación animal, además son fácilmente detectadas por la intensidad y especificidad de sus manifestaciones. Efectos agudos en el hombre han causado serias afectaciones a la salud de diferentes poblaciones en el mundo, con efectos incluso letales. 101

Para el hombre la toxicidad crónica suele suscitar mayor preocupación, ya que está asociada al consumo de pequeñas cantidades de toxinas en períodos prolongados. Para este tipo de intoxicaciones es difícil establecer una relación causa-efecto, ya que los síntomas se manifiestan de manera tardía y la intensidad y naturaleza de los efectos puede variar por otros factores como el sexo, la edad, el estado de salud del individuo, la composición de la dieta, el tipo y la concentración de la toxina en los alimentos, la exposición simultánea a otros agentes tóxicos y el tiempo de exposición a la ingestión. También es común que en los alimentos aparezcan mezclas de diferentes toxinas que puedan actuar de forma sinérgica. La contaminación por micotoxinas en los alimentos, además de incidir en la salud pública, tiene implicaciones económicas al repercutir adversamente en la producción agropecuaria, afectar la disponibilidad de ciertos productos y su comercialización en el ámbito regional e internacional. Muchas veces resulta difícil evaluar el impacto económico derivado no solo de las pérdidas directas de cosecha y ganado, también de los costos médicos y veterinarios asociados con la micotoxicosis, y de los programas de prevención y control diseñados con la finalidad de reducir el riesgo para la salud humana y animal. Las principales micotoxinas identificadas como contaminantes de alimentos y forrajes se estudian a continuación.

TOXINAS DEL ERGOT Constituyeron el primer registro de agentes causales de micotoxicosis humana, que tuvieron lugar en Europa y el Lejano Oriente desde la Edad Media hasta principios del siglo XX y que causaron la muerte a un considerable número de personas. En 1875 fueron identificados estos compuestos como alcaloides (ergolinas) derivados en general del ácido lisérgico, entre los que se encuentran la ergotamina, ergocristina, ergocriptina y ergometrina a partir de ciertas especies de mohos del género Claviceps, en particular del C. purpurea. Estas toxinas aparecen fundamentalmente en el centeno y otros cereales como la avena, el trigo, la cebada, etc. El ergotismo se caracteriza por la aparición de gangrenas debido a efecto de vasoconstricción, lo que se conoce como “fiebre de San Antonio”. En otros casos pueden aparecer convulsiones, en dependencia del tipo de ergolina presente, y si adicionalmente se detecta deficiencia de vitamina A. Casi siempre aparecen náuseas, vómitos repetidos, mareos y cefaleas seguidos por prolongados sueños de hasta 24 y 48 h. Pueden provocar contracciones uterinas, por lo que es empleado en medicina como oxitóxico. Se considera que la exposición del hombre a estas toxinas está ampliamente diseminada en el mundo, aunque los niveles son muy bajos debido al proceso de beneficio y elaboración que llevan los alimentos preparados con estos productos. 102

AFLATOXINAS Las aflatoxinas son las micotoxinas de más amplia distribución en el mundo, halladas como contaminantes en muchos tipos de alimentos, por tanto han sido también las más estudiadas. Constituyen un grupo de compuestos fluorescentes químicamente relacionados con estructuras de difuranocumarinas. Las más importantes son las aflatoxinas B1 (AFB1), B2 (AFB2), G1 (AFG1) y G2 (AFG2), que son halladas frecuentemente unidas en diferentes proporciones en los alimentos contaminados. La AFB1 es la más frecuente y tóxica. Su nomenclatura está basada en sus propiedades físico-químicas, ya que las B presentan fluorescencia azul (blue) y las G fluorescencia verde cuando se observan bajo la luz ultravioleta. El subíndice 1 indica mayor movilidad cromatográfica que el 2. Algunos productos de su metabolismo pueden ser excretados por los fluidos biológicos y considerados como mecanismo de detoxificación. Tal es el caso de la aflatoxina M1 (AFM1), principal metabolito hidroxilado excretado en la leche de los mamíferos, incluyendo el hombre, cuando han consumido alimentos contaminados con AFB1. Sus efectos tóxicos son similares a los de AFB1 y tiene una potencia de aproximadamente un orden de magnitud inferior que la molécula original. Otros productos del metabolismo son la aflatoxina P1, eliminada como glucurónido, la aflatoxina Q1 y el aflatoxicol. Los procesos de biotransformación metabólica, en cambio, pueden llevar a la formación de intermediarios altamente reactivos, capaces de unirse al DNA, RNA o proteínas, y conducir a la mutagénesis, carcinogénesis o efectos tóxicos agudos. Las aflatoxinas fueron descubiertas como agente causal de una micotoxicosis aguda que afectó a pavos de crianza en el año 1960 en Inglaterra y que causó la muerte a millares de ellos, en los que se observó la presencia de lesiones en el hígado. El aislamiento de estos compuestos en una pasta de cacahuetes, usada en la formulación de su alimento, y la posterior comprobación de su potente potencial cancerígeno, constituyó la primera evidencia del peligro potencial que representa la presencia de los hongos capaces de producir metabolitos tóxicos en los alimentos. Producción. Son producidas fundamentalmente por 2 especies de hongos del género Aspergillus: A. flavus y A. parasiticus, predominantes en las regiones tropicales y subtropicales. Otra especie productora a sido considerada A. nomius; estas especies son componentes comunes de la microflora de los suelos y productos agrícolas, contribuyen activamente a su deterioro. La proporción de cepas no toxigénicas es mayor en la especie A. flavus, que produce fundamentalmente aflatoxinas de los tipos B1 y G1. La mayoría de las cepas de A. parasiticus son toxigénicas y potentes productoras de las 4 aflatoxinas, al igual que las de A. nomius. En el caso de los hongos del grupo A. flavus, la temperatura óptima de crecimiento es aproximadamente 37 oC, pero la máxima acumulación de aflatoxinas tiene lugar en el rango de 25 a 30 oC, y valores de aw cercanos a 0,98 con un límite inferior de 0,85. 103

Los datos de contaminación sitúan al maní y al maíz como los cultivos de mayor incidencia. También ha sido detectada en otros granos (sorgo, cebada, avena, trigo, centeno y arroz) y semillas (algodón, copra, girasol, pistacho, nueces, soja, almendras, legumbres, especias y algunas frutas como los higos). En alimentos de origen animal se han encontrado residuos de AFB1 en huevos de gallinas ponedoras, tejido muscular y vísceras y la AFM1 en leche de vaca y derivados. Aunque sus productores crecen con mayor facilidad en condiciones de almacenamiento, se han encontrado cultivos de maní y maíz recién cosechados, con niveles considerables de contaminación. Esto ha demostrado que también puede ocurrir en el campo, asociado a condiciones de estrés de la planta. Toxicidad. La toxicidad de las aflatoxinas ha sido demostrada en diferentes especies de animales y en el hombre, y decrece en el orden de B1 a G2, o sea, B1>G1>B2>G2. La susceptibilidad de sufrir una aflatoxicosis está relacionada con la rapidez de penetración de las aflatoxinas en el hepatocito. Las funciones comunes de la célula hepática se verán alteradas cuando logren atravesar la membrana y se introduzcan en el núcleo, el cual capta 1/3 del total de las aflatoxinas que ingresan en el tejido hepático. Primeramente se unen al DNA e inhiben la síntesis del RNA, derivándose una marcada disminución de la síntesis de proteína. Efectos biológicos. Las aflatoxicosis agudas han sido bien documentadas en diversas partes del mundo y fundamentalmente en aves, cerdos y ganado. Los síntomas clínicos están caracterizados por flacidez, disminución del crecimiento, desorden en la actividad gastrointestinal, síntomas neurológicos como convulsiones y parálisis, hemorragias múltiples y hasta incluso la muerte. En aves se ha observado inicialmente una disminución en la producción de huevos. El hígado es el órgano blanco en los eventos de aflatoxicosis crónica, el cual se torna hiperplásico hasta extremadamente cirrótico, con fibrosis progresiva y desarrollo de tumores, tiene como características microscópicas aumento y necrosis en las células del parénquima hepático, degeneración grasa, fibrosis y proliferación de los conductos biliares. La hepatotoxicidad es debida a la biotransformación de la AF-B1 en el hígado, en 2 fases mediadas por la acción de las oxidasas microsomales de función mixta. Por un lado ocurren reacciones de glucuronización, sulfación y acetilación o reacción con glutatión, dando lugar a metabolitos fácilmente excretables. Por otro lado las reacciones de oxidación, reducción e hidroxilación originan el 2,3 epoxiaflatoxina B1 (compuesto mutagénico que forma aductos con el DNA), el cual al unirse a las macromoléculas de las células hepáticas provoca daños como hígado graso y pálido, necrosis moderada a intensa y hemorragias. La teratogénesis ha sido observada en hamsters con 8 días de preñadas, a los que se les inyectó por vía intraperitoneal AF-B1 a razón de 8 mg/kg de peso corporal, lo que provocó un elevado porcentaje de fetos malformados, muertos o reabsorbidos. Este efecto de las AFs, como ocurre para otros teratógenos, se 104

observa de forma más marcada en los primeros estadios de la diferenciación morfológica y depende de la dosis. La carcinogénesis resultante de estudios realizados en ratas, pavos y monos se ha demostrado con la formación de tumores, localizados en hígado, colon y riñón. La hepatocarcinogenicidad de la AF-B1 ha demostrado ser mayor respecto a las AFs B2 y G2. También ha sido demostrada en otras especies de animales en las que se constató la presencia de tumores de hígado en tiempos variables, después de comenzar a ingerir la dieta contaminada como se muestra en la tabla 9.1. En determinadas condiciones puede observarse tumores en otros órganos como estómago, esófago, riñón o colon. Tabla 9.1. Efectos carcinogénicos de la AFB1 Especies

Dosis

Pato Trucha Mono Rata

30 µg/kg en dieta 8 µg/kg en dieta 100-800 mg total 100 µg/kg en dieta

Duración de la exposición 14 meses 1 año 2 años 54-88 semanas

Frecuencia de formación de tumores (%) 8/11 (72) 27/65 (40) 3/42 (7) 28/28 (100)

La AFB1 es uno de los más potentes hepatocancerígenos naturales conocidos. En algunas cepas de ratas se verificó un aumento apreciable de tumores con niveles dietéticos de 1 µg/kg. Los efectos cancerígenos en animales de granja no tienen demasiada importancia económica, ya que en la mayoría de los casos el período de vida útil de los animales es normalmente menor que el requerido para producir cáncer, es decir, los animales son sacrificados antes de la aparición de los tumores. Otros efectos asociados a la exposición de aflatoxinas es la inmunosupresión. Evidencias epidemiológicas de aflatoxicosis agudas y crónicas. Existen abundantes evidencias epidemiológicas que señalan a las aflatoxinas como productoras de enfermedades humanas en diversas partes del mundo. El consumo de alimentos altamente contaminados originó algunos episodios de toxicidad aguda, aunque han sido poco frecuentes y en general restringidos en áreas con deficiencias alimentarias serias (Taiwan, India, Tailandia y Kenya). El brote más importante tuvo lugar en 1974 en varias aldeas de una región al noroeste de la India, el cual afectó a casi 400 individuos, con un total de 106 casos fatales. El hecho fue atribuido a que el maíz, uno de los componentes básicos de la dieta de la población, estaba fuertemente contaminado con aflatoxinas, debido a condiciones climáticas adversas. Los análisis realizados posteriormente revelaron niveles muy altos de contaminación (15 mg/kg) en el maíz consumido por algunas familias. Los pacientes fueron afectados por hepatitis acompañada de ictericia, vómitos, breves períodos de fiebre y anorexia. La muerte de los pacientes fue precedida por fuertes hemorragias gastrointestinales. 105

En 2 villas de Taiwan, 26 personas se intoxicaron con arroz elaborado, que contenían 200 µg/kg de AFB1, 7 adultos sufrieron solo síntomas ligeros, 19 niños desarrollaron edemas en las piernas, dolores abdominales, vómito, inflamación en el hígado y fiebre, en 3 de ellos ocurrió la muerte de 6 h a 1 mes de iniciado los síntomas. Se ha considerado que las aflatoxinas podrían ser el agente causal de la cirrosis aparecida en niños de diversas áreas de la India, Sri Lanka, países del sureste de Asia, oeste de África, Medio Oriente y el Caribe. Esta enfermedad afecta principalmente a niños entre 1 y 1,5 años de edad. Los cambios histopatológicos son: infiltración de las células del hígado, seguido de desintegración de las células, fibrosis, orina amarilla, ictericia, acumulación de líquido en el abdomen y edemas en las piernas. Las muestras de almendras colectadas de las familias afectadas mostraron niveles de contaminación entre 2 y 100 µg/kg de AFB 1. Las aflatoxinas podrían estar relacionadas con una enfermedad conocida como síndrome de Reye, una encefalopatía combinada con degeneración grasa del hígado, que se da en niños y adolescentes, con una baja incidencia pero con mortalidad elevada. Investigaciones llevadas a cabo en diversos países especialmente en Tailandia, donde este síndrome es bastante frecuente, se demostró la presencia de aflatoxinas en el hígado de los pacientes que habían muerto por esta enfermedad, en tanto que la toxina estaba ausente en los tejidos de pacientes que habían muerto por otras causas. Este síndrome también se asocia con ciertas enfermedades virales, por lo que en la actualidad, si bien no se excluye la posibilidad de que las aflatoxinas estén implicadas, se cree que no sería el único agente causal. Los primeros síntomas de la enfermedad son vómitos, niveles bajos de glucosa sanguínea, convulsiones y presencia de amoníaco en la sangre, coma y muerte. En la India se encontró aflatoxina B1 y M1 en la leche de las madres de niños lactantes que presentaban cirrosis hepática, así como también AFM1 en la orina de los niños. En relación con la salud humana, el problema principal es el de la aflatoxicosis crónica asociada con la incidencia de cáncer primario de hígado, lo que se ha demostrado en estudios epidemiológicos de diferentes áreas geográficas (Tailandia, Swazilandia, Mozambique, Uganda y Kenia). En Mozambique, donde se reportaba la mayor incidencia mundial de cáncer de hígado, se estimó una ingestión per cápita de aflatoxinas varias veces mayor que en otras regiones estudiadas. La mayoría de estos estudios fueron criticados por no tener en cuenta posible incidencia de otros factores ambientales, como el virus de la hepatitis B, muy común en estos países. Aún considerando estas limitaciones, la OMS y el JECFA (1999) consideraron que las aflatoxinas son carcinógenos para el hígado humano, siendo la AFB1, la más potente. La potencia de las aflatoxinas en individuos portadores de hepatitis B es considerablemente mayor que en los individuos no portadores. 106

OCRATOXINAS Las ocratoxinas fueron descubiertas en África del Sur por un grupo de científicos que frecuentemente aislaban cepas de Aspergillus ocraceus, responsables de ciertos efectos tóxicos en animales de laboratorios. Se conocen 3 compuestos de este grupo con estructuras químicas similares, la ocratoxina A fue la más tóxica, presenta en su molécula un átomo de cloro responsable de su carácter tóxico. Se conocen como ocratoxinas a un grupo de compuestos que poseen â fenilalanina ligada a una isocumarina por el grupo amida. De los metabolitos identificados en este grupo la de mayor importancia por sus efectos tóxicos y su amplia distribución en la naturaleza y en los alimentos es la ocratoxina A. Hongos productores. La ocratoxina A es producida de forma natural por los hongos A. ocraceus y P. viridicatum, aunque algunas cepas de P. verrucosum son productoras muy potentes de esta toxina. Las condiciones ambientales para la producción de ocratoxina A en alimentos son: aw óptima de 0,99 con un valor límite de 0,85 y temperatura óptima de 31 °C con un recorrido que varía de 19 a 37 °C. Esta toxina se produce por P. verrucosum a temperatura óptima de 24 °C y aw óptima de 0,97 con un valor límite de 0,9. Alimentos más susceptibles a la contaminación. La ocratoxina A se ha encontrado en maíz, trigo, sorgo, arroz y café verde. La cebada y la avena han sido los cereales con niveles de contaminación más elevados informados en Dinamarca, otros países escandinavos, las zonas de los Balcanes y la India. También han sido encontrados residuos de ocratoxina A en vísceras y huevos de gallinas ponedoras y en leche de mamíferos. Toxicidad. Efectos biológicos. La ocratoxina A es una sustancia nefrotóxica. Estas toxinas atacan de forma selectiva al riñón, afectan fundamentalmente los túbulos proximales, también algunas tienen actividad hepatotóxica sobre todo si se ingieren en altas dosis. Se ha demostrado sus efectos teratogénicos y carcinogénicos en varias especies de animales. En dosis elevadas administradas a animales, pueden observarse daños en diferentes órganos y tejidos, así como en niveles bajos de exposición los daños se manifiestan solo en los riñones. Las lesiones incluyen degeneraciones de los túbulos, fibrosis intersticial y más tarde hialinización de los glomérulos con alteración de la función renal. Esta toxina resultó ser teratogénica en todas las especies estudiadas y existen ciertas evidencias de su acción sobre el sistema inmunológico. Son las responsables de la enfermedad conocida como nefropatía de los Balcanes, por ser endémica de esta área geográfica. Efectos bioquímicos. Inhibe la síntesis proteica, por competir con la fenilalanina en la reacción catalizada por la fenil-ARN sintetasa. Interfiere en la fosforilación oxidativa y el organelo blanco es la mitocondria. Evidencias epidemiológicas. La ocratoxina A ha sido involucrada en micotoxicosis denominada “nefropatía porcina” que es endémica en Dinamarca. Estudios realizados en ese país permiten asociarla con la presencia de concentraciones 107

elevadas de esta toxina en la dieta de los cerdos; además, se detectó la presencia de la toxina en el 35 % de los riñones de animales afectados, en tanto que no aparece en riñones de animales sanos. La ocratoxina A puede ser encontrada en granos junto con citrinina u otras toxinas del Fusarium, provocando un efecto sinérgico en su toxicidad. Existe en ciertas zonas del área de los Balcanes (Bulgaria, Rumania y Yugoslavia) una nefropatía endémica cuyas características clínicas e histopatológicas guardan similitudes estrechas con la nefropatía porcina. Algunos estudios preliminares indican que los alimentos consumidos en las zonas endémicas tienen mayor frecuencia y niveles de contaminación con ocratoxina A que los provenientes de las zonas no endémicas. En otras áreas donde la exposición humana a esta toxina es baja (ejemplo, EE.UU. y Canadá) podría ser preocupante la toxicidad crónica, ya que experiencias con animales indican que es cancerígena para algunas especies, aunque no se han realizado estudios epidemiológicos.

ZEARALENONA Es una sustancia estrogénica (con actividad hormonal) derivada del ácido resorcílico. También se encuentra en los alimentos su derivado hidroxilado (zearalenol) con similares efectos estrogénicos. Este compuesto por su actividad anabólica ha sido utilizado para incrementar el rendimiento del ganado bovino; su uso actualmente está muy restringido debido a sus efectos tóxicos. Fue descubierta en millo enmohecido con Fusarium graminearum, implicado en la etiología de un síndrome de hiperestrogenia en porcinos. Hongos productores. Es producida por numerosas especies del género Fusarium. Las que se involucran con mayor frecuencia en brotes de hiperestrogenismo, causados fundamentalmente por la ingestión de maíz contaminado, son F. graminearum y F. roseum. Estos hongos requieren elevada disponibilidad de agua en el sustrato. En su mayoría son fitopatógenos, capaces de invadir los cultivos en el campo y crecen limitadamente en granos almacenados. Su desarrollo se ve favorecido por temperaturas relativamente bajas (10-15 °C). La toxina se produce a temperatura óptima de 25 °C y una aw óptima de 0,97 con un valor límite de 0,90. Alimentos más susceptibles a la contaminación. Aparece con frecuencia en el maíz en concentraciones elevadas. También se ha detectado en trigo, avena, cebada, sorgo, millo, sésamo, heno y piensos balanceados. Su incidencia no está solo restringida a los cereales, también se ha encontrado en otros productos vegetales como la yuca (mandioca), plátano (banano) y porotos. Recientemente se han encontrado residuos de esta toxina en cervezas y otros productos fermentados a partir de millo y sorgo. Toxicidad. La toxicidad aguda de la zearalenona es baja y variable, depende de la especie animal. Su importancia reside en las alteraciones que produce en el aparato reproductor de los animales, cuando las concentraciones en los 108

alimentos exceden el nivel de 1-5 p.p.m. Los cerdos son los animales más sensibles, los efectos son más evidentes en las hembras como vulvovaginitis, aumento de tamaño de las glándulas mamarias, prolapso del útero y recto e hipoplasia de ovario; en los machos el efecto es la atrofia testicular e infertilidad. La ingestión de alimentos contaminados por cerdas gestantes ha sido asociado con abortos, camadas pequeñas y mortalidad de los recién nacidos. Otros animales afectados pueden ser el ganado lechero y las aves. Evidencias epidemiológicas. Hasta el presente no se ha demostrado que la zearalenona constituya causa de enfermedades que afectan al hombre, sobre todo en aquellos casos de hiperestrogenismo humano. De todas formas es conveniente controlar la exposición de esta toxina en la población, mediante los alimentos, teniendo en cuenta sus efectos teratogénicos en ratas.

TRICOTECENOS Son alrededor de 30 compuestos biológicamente activos y relacionados desde el punto de vista químico. Su estructura básica es de un sesquiterpeno, con grupos que alternan diferentes posiciones; entre los de mayor importancia se encuentran la toxina T-2, el nivalenol, el deoxinivalenol (DON o vomitoxina) y el diacetoxiscirpenol (DAS), todos ellos involucrados como contaminantes naturales en micotoxicosis que afectan al hombre y los animales. Además de los mencionados, la toxina HT-2, la fusarenona X y el neosolaniol se consideran importantes desde el punto de vista de la toxicología alimentaria. El DON es uno de los tricotecenos más distribuido en los alimentos, pero a la vez, uno de los menos tóxicos. La toxina T-2 es mucho más peligrosa, pero afortunadamente más esporádica. Hongos productores. Los tricotecenos son producidos por varios géneros de hongos como Myrirhecium, Cephalosporium, Stachybotrys y Trichoderma. El productor más importante es el Fusarium, ya que algunas especies de este género han sido aisladas de alimentos e involucradas en micotoxicosis que afectan al hombre y los animales. El productor más importante de toxina T-2 es F. spotrichioides, además de F. poae. El DON es producido fundamentalmente por F. graminearum y F. culmorum. Alimentos más susceptibles a la contaminación. Los cultivos más afectados son: el trigo, el maíz y la cebada, especialmente cuando se les obtiene en regiones de clima frío o templado y en condiciones de humedad elevada. La contaminación con estos metabolitos ocurre fundamentalmente en las etapas de precosecha. Se ha demostrado la aparición simultánea de 2 toxinas derivadas de la familia de los tricotecenos, por ejemplo en Japón, el nivalenol se ha encontrado con el DON en trigo y arroz. La zearalenona puede encontrarse junto con los tricotecenos en estos cereales. Toxicidad. Desde el punto de vista toxicológico son considerados en conjunto porque sus efectos biológicos son muy similares. En las intoxicaciones agudas no 109

existe un órgano blanco definido y los síntomas son muy variados. En animales de granja los tricotecenos originan daños a las mucosas de los órganos digestivos, hemorragias de los órganos internos y meníngeas con otros trastornos neurológicos asociados. Las manifestaciones más agudas consisten en vómitos y diarreas sanguinolentas, depresión y falta de apetito, así como es usual encontrar lesiones necróticas y hemorrágicas en nariz, boca y tejido subcutáneo. Además existen trastornos hematológicos, en particular leucopenia muy pronunciada asociada con hipoplasia notoria de la médula ósea. Muchos de estos síntomas se han observado en brotes de micotoxicosis en ganado vacuno, porcino y aves de corral, asociadas al consumo de alimentos contaminados con tricotecenos, particularmente la toxina T-2. El DON, conocido también como vomitoxina, actúa sobre el sistema nervioso central y causa un síndrome emético, así como rechazo de los alimentos. Los cerdos son particularmente sensibles a estos efectos observados con dosis tan bajas como 50 µg/kg. Evidencias epidemiológicas. En la actualidad se conoce que los tricotecenos, principalmente la toxina T-2 es la responsable de la enfermedad endémica registrada en Rusia durante la II Guerra Mundial. Conocida como leucopenia tóxica alimentaria; la epidemia fue causada por el consumo de granos invadidos por hongos del tipo F. poae y F. sporotrichioides. Años después se comprobó que estas cepas habían producido la toxina T-2 y probablemente otros tricotecenos, favorecidos por las bajas temperaturas a la que se hallaban los granos. El estado nutricional deficiente de la población agudizó los efectos de esta micotoxicosis que se manifestaron con hemorragias severas, lesiones necróticas en la cavidad oral, esófago y estómago, y particularmente marcada leucopenia, resultado de la acción sobre la médula ósea y alteración del sistema hematopoyético. La mortalidad fue elevada y el problema desapareció cuando la población dejó de consumir los granos contaminados. Aunque los datos no son suficientes, la presencia de estas toxinas en los alimentos constituye una preocupación para las autoridades de salud, especialmente en los países de climas templados o fríos.

FUMONISINAS Las fumonisinas son una familia de compuestos relacionados estructuralmente derivados de los diésteres de propano-1,2,3-ácido tricarboxílico y del 2-amino12,16-dimetil polihidroxieicosano, que están muy distribuidos en el mundo. Se han aislado 8 análogos de fumonisinas, desde que se descubrió en 1988 la FB1, el miembro de mayor significación toxicológica. Las concentraciones de FB1 en los cereales y piensos suelen superar las de FB2 y FB3 en 3 veces o más. Hongos productores. Las fumonisinas son producidas por hongos de varias especies de Fusarium morfológicamente afines (F. moniliforme, F. proliferatum, F. globosum, F. napiforme y otros) que pueden producir estas 110

toxinas hasta en concentraciones de g/kg en maíz esterilizado. F. moniliforme y F. proliferatum figuran entre los hongos más comunes asociados con el maíz y que pueden encontrarse en la mayoría de los granos de maíz, incluso los aparentemente sanos. Las temperaturas óptimas para el crecimiento del F. moliniforme y F. proliferatum son de 30 a 15 oC, respectivamente, con una actividad de agua entre 0,93 y 0,98. Estas especies de Fusarium causan la podredumbre del grano de maíz, que es una de las enfermedades más importantes de la espiga en las regiones cálidas y está asociada con años cálidos y secos y/o daños de insectos. Existe una fuerte relación entre los daños por insectos y la podredumbre del grano por Fusarium. En espigas de maíz contaminadas naturalmente con F. moliniforme se observó gran influencia de las condiciones ambientales en la infestación de la espiga y la acumulación de fumonisinas. Desde que comenzó la vigilancia en los EE.UU., los años cálidos y secos arrojan mayores concentraciones que los años fríos. Asimismo, en condiciones normales, el maíz cultivado en zonas más frías no resulta contaminado considerablemente por las fumonisinas. Alimentos más susceptibles a la contaminación. Se ha encontrado fumonisina B1 (FB1) en el maíz y productos de maíz procedentes de África, Asia, EE.UU., Canadá, América del Sur y Europa. Se han hallado niveles altísimos en el maíz de regiones de Sudáfrica (hasta 117 mg/kg) y de China (150 mg/kg), zonas de gran incidencia de cáncer de esófago. Los productos del maíz para consumo humano están contaminados por lo general con niveles inferiores a 1 mg/kg, aunque distintos productos de algunos países pueden alcanzar niveles muchos mayores. En Italia se han encontrado elevados niveles de FB1 (20 mg/kg) en alimentos que contienen maíz. Toxicidad. Las fumonisinas son consideradas agentes causales de la leucoencefalomalacia equina (enfermedad del cerebro que suele ser fatal) y del síndrome de edema pulmonar porcino (inflamación de los pulmones y del tórax); ambos casos están asociados con el consumo de piensos que contienen maíz. La FB1 es hepatotóxica en la mayoría de las especies animales, entre ellas, ratas, caballos, conejos y cerdos. La embriotoxicidad y la teratogenicidad solo se dan, según se ha observado, con una toxicidad materna simultánea o subsiguiente. Las fumonisinas son nefrotóxicas en cerdos machos, ratas, ovejas y conejos. En las ratas y conejos la toxicidad renal se presenta con dosis inferiores respecto a la toxicidad del hígado. Desde el punto de vista experimental, la exposición a FB1 va asociada con unos niveles elevados de colesterol en la sangre y con alteraciones inmunológicas en varias especies de animales. La FB1 inhibe el crecimiento celular y provoca acumulación de bases espingoides libres y trastornos del metabolismo de los lípidos en animales y algunas plantas. Las fumonisinas no son mutágenas en el ensayo de Salmonella, y no inducen la síntesis del ADN imprevista en los ensayos de reparación de ADN in vitro e in vivo en hepatocitos de ratas. Las fumonisina B1 producen carcinoma de las células del hígado y de los conductos biliares en ratas; parece que el cáncer de hígado inducido por la FB1 en las ratas, se desarrolla sobre una hepatitis tóxica 111

crónica que culmina en cirrosis. La FB1 es un promotor cancerígeno potente e influye en el desarrollo del cáncer en ausencia de una hepatoxicidad excesiva a un nivel alimentario más bajo. No hay suficientes datos para concluir si la FB1 es un carcinógeno en toda su extensión. Evidencias epidemiológicas. A pesar de casos de exposición humana muy elevada, no hay evidencias confirmadas de una toxicidad aguda por FB1 en seres humanos, aunque en la India se ha producido un brote sospechoso. Pruebas epidemiológicas disponibles han informado conexión entre la exposición alimentaria a las fumonisinas y el cáncer de esófago en 3 regiones. En la región de Transkei, Sudáfrica, se dan índices elevados de cáncer de esófago en zonas donde se ha demostrado la existencia de exposición relativamente elevada a las fumonisinas y las condiciones ambientales fomentan la acumulación de fumonisinas en el maíz, que es el alimento básico de esa región. Sin embargo, otros factores como las deficiencias nutricionales, las nitrosaminas y otras micotoxinas confunden la asociación de cáncer de esófago con las fumonisinas. En China se han señalados también elevados niveles de fumonisinas en el maíz procedente de zonas de alto riesgo para el cáncer de esófago, no obstante, los datos comparados de niveles de fumonisinas en el maíz entre zonas de riesgo alto y bajo, no son concluyentes.

PATULINA La patulina es una micotoxina producida por varios hongos de los géneros Aspergillus, Penicillium y Byssochlammys. Inicialmente se aisló a partir de Penicillium claviforme y su interés se centró en sus propiedades como antibiótico de amplio espectro; puede detectarse en frutas, hortalizas, cereales, forrajes y quesos; está presente en numerosas frutas frescas tras la infección natural por Penicillium, la contaminación más frecuente es la provocada por Penicillium expansum, se halla en determinadas formas de podredumbre de las manzanas dañadas en la superficie, como el “moho azul”. El grado de contaminación está relacionado con el grado de podredumbre, y la patulina apenas se extiende fuera de los tejidos dañados: por consiguiente, la exposición humana es más probable a partir del consumo de frutas elaboradas como pulpas, purés, jaleas y fundamentalmente los jugos, no obstante, no puede excluirse su presencia en las frutas aparentemente sanas. Toxicidad. Tiene efecto citotóxico, nefrotóxico, hepatotóxico e inmunotóxico, aunque este último se observa en niveles muy superiores a la dosis sin efecto. Por su elevada reactividad electrofílica inhibe varias enzimas como la ARNpolimerasa y ADN-polimerasa. Afecta la transcripción y la traducción, así como causa rupturas en el ADN, pero no una síntesis no programada de este; da lugar a aberraciones cromosómicas sin intercambio de cromátidas hermanas. Por consiguiente no hay pruebas evidentes de su potencialidad cancerígena, aunque los expertos coinciden en cuanto a la necesidad de realizar estudios de carcinogénesis en otras especies distinta a las ratas. 112

La ingestión diaria máxima tolerable y provisional (IDMTP) es 0,4 µg/kg de p.c./d.

MÉTODOS DE ANÁLISIS Los métodos cromatográficos han sido los más utilizados para la determinación de micotoxinas en alimentos y piensos. Tanto la cromatografía de placa delgada (TLC) como la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), de mayor sensibilidad y precisión, se combinan recientemente con procedimientos de purificación en fase sólida o columnas de inmunoafinidad, que garantizan la obtención de extractos mucho más puros. También han sido desarrollados métodos inmunoenzimáticos con la ventaja de que la muestra no requiere procedimientos de purificación y puede ser desarrollado directamente en el terreno.

PREVENCIÓN Y CONTROL La principal vía de entrada de las micotoxinas a la cadena alimentaria de la población humana y de los animales es a través de los alimentos de origen vegetal, sobre los cuales se ha producido el crecimiento de los hongos toxigénicos. También es posible que se incorporen a la cadena alimentaria humana por alimentos de origen animal (huevo, carne y leche), aunque es poco probable que estos residuos puedan provocar algún tipo de intoxicación. Las micotoxinas son en general moléculas muy estables, una vez ocurrida la contaminación es muy difícil eliminarlas de los alimentos. No se les puede destruir con tratamientos térmicos, y si bien se han propuesto algunos métodos de destoxificación (ejemplo, tratamiento con amoníaco y extracción con solventes), ninguno de ellos hasta el momento ha resultado ser suficientemente eficaz como para ser llevado a la práctica. La utilización de las propiedades absorbentes de ciertos silicatos (aluminosilicatos de calcio y sodio hidratados) que mezclados con los piensos retienen las toxinas presentes es actualmente un método muy difundido; estos complejos bloquean la molécula química de las micotoxinas e impiden que esta actúe y luego son excretados por las heces del animal, por lo que se insiste en las medidas de prevención que deben aplicarse en las diferentes etapas de la cadena de producción de los alimentos. Existen factores biológicos y ambientales que pueden promover la formación de micotoxinas en el campo, entre los que se incluyen la invasión por insectos, la susceptibilidad o resistencia de los cultivos, las deficiencias nutricionales de las plantas, las condiciones de sequía o lluvias excesivas, etc. Como medidas preventivas en esta etapa se sugieren las buenas prácticas agrícolas como la rotación de cultivos, preparación adecuada de los suelos, control de plagas e insectos, irrigación y empleo de variedades de plantas resistentes a la invasión de hongos toxigénicos. 113

En la etapa de la cosecha es importante recolectar los productos en el estado justo de madurez y evitar los daños mecánicos. La etapa de poscosecha es crítica, principalmente en relación con ciertas toxinas producidas por Aspergillus y Penicillium. Un control de la temperatura ambiental, de la humedad y la aireación son los parámetros principales que permiten lograr el almacenamiento seguro. Una forma adecuada de prevenir la incorporación de toxinas peligrosas a la cadena alimentaria del hombre es el desvío de productos altamente contaminados para otros fines, ejemplo, la alimentación animal. El alimento de origen animal más susceptible a la contaminación es la leche, la cual puede contener niveles de aflatoxinas M1 que pudieran ser peligrosos, especialmente para la población infantil, por lo que este alimento debe ser estrictamente controlado si consideramos su efecto cancerígeno. En el caso de los animales productores de leche se recomienda evitar que estos ingieran piensos altamente contaminados con micotoxinas, por lo que es necesario establecer un control en las fábricas de piensos sobre la calidad sanitaria de los mismos.

LEGISLACIÓN SOBRE LA PRESENCIA DE MICOTOXINAS EN ALIMENTOS La necesidad de establecer una legislación para fijar límites en la concentración de micotoxinas en alimentos para humanos y animales está generalmente reconocida en varios países del mundo. Casi todos los países desarrollados tienen reglamentaciones para las micotoxinas; por el contrario, muy pocos países en vías de desarrollo, donde la agricultura es el renglón más importante y se produce de forma más artesanal, tienen una legislación para las micotoxinas. Las micotoxinas no son sustancias agregadas intencionalmente como sucede con algunos aditivos o plaguicidas, tampoco son componentes naturales de los alimentos, como es el caso de otras sustancias tóxicas. Para algunas micotoxinas -como las aflatoxinas- con demostrado poder cancerígeno en los animales y el hombre es deseable evitar por completo su aparición en los alimentos. Sin embargo, se acepta que las micotoxinas no pueden ser eliminadas completamente modificando ciertos aspectos de las prácticas agrícolas y de manufactura, porque su presencia es el resultado de un conjunto complejo de condiciones climáticas. Parece ser que en algunos productos y en determinadas condiciones es inevitable cierto grado de contaminación. Por otra parte, todavía no se ha podido establecer con certeza, ni aún en el caso de las aflatoxinas, cuál es el nivel por debajo del cual se puede asegurar que no hay efectos adversos (NOAEL). Los límites máximos permitidos se han establecido sobre la base de soluciones de compromiso entre los intereses de los productores y la protección a la salud de los consumidores. Uno de los argumentos en favor de permitir cierto nivel de contaminación en los alimentos es que, al aplicar límites muy estrictos, existe el peligro de tener que desechar alimentos necesarios para evitar el hambre en algunas poblaciones. La situación es crítica cuando se debe evitar el riesgo de cáncer sin llegar a la pérdida de alimentos indispensables. También se debe tener en cuenta que el límite máximo permitido no debe ser menor que la sensibilidad de los métodos analíticos. En la actualidad las 114

micotoxinas de mayor importancia pueden ser detectadas cualitativa y cuantitativamente, aún en laboratorios de mediana complejidad, con límites de detección satisfactorios. Para las aflatoxinas el límite de detección es de aproximadamente 0,1 µg/kg.

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CAPÍTULO 10

Aditivos alimentarios Grettel García Díaz y Miguel O. García Roché

Los aditivos alimentarios se emplean desde que el hombre aprendió a conservar los alimentos de la cosecha para el año siguiente, la carne y el pescado con técnicas de salazón y 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. Los cocineros han utilizado a menudo levadura para hacer crecer ciertos alimentos, espesantes para salsas y colorantes, como la cochinilla, para transformar materias primas de buena calidad en alimentos seguros, saludables y apetecibles. En general, los propósitos de la cocina casera tradicional y de la industria alimentaria, que emplea métodos de elaboración para preparar y conservar los alimentos, son los mismos. Gracias al desarrollo de la ciencia y la tecnología de la alimentación en los últimos 50 años, se han descubierto varias sustancias nuevas que pueden cumplir funciones beneficiosas en los alimentos, y estas sustancias, denominadas aditivos alimentarios, están hoy al alcance de todos. Se define como aditivo alimentario a una sustancia que normalmente no se consume como alimento ni se usa como ingrediente característico del alimento, tenga o no valor nutritivo. Su adición intencional al alimento con un fin tecnológico (incluso organoléptico) en la fabricación, elaboración, preparación, tratamiento, envasado, empaquetamiento, transporte o conservación de ese alimento, resulta o es de prever que resulte (directa o indirectamente) en que él o sus derivados pasen a ser un componente de tales alimentos o afecten las características de estos. El término no comprende los contaminantes ni las sustancias añadidas a los alimentos para mantener o mejorar la calidad nutricional, ni el cloruro de sodio. Los aditivos alimentarios constituyen tóxicos intencionales, pues se adicionan a los alimentos para lograr un objetivo tecnológico o una propiedad funcional (lo cual constituye la base para su clasificación), la dosis de uso es semejantes a los residuos que aparecen en los alimentos. Los aditivos alimentarios desempeñan un papel muy importante en el complejo abastecimiento alimenticio de hoy día. Nunca antes ha existido una variedad tan amplia de alimentos en cuanto a su disponibilidad en supermercados, tiendas alimenticias especializadas y cuando se come fuera de casa. 116

Mientras que una proporción cada vez menor de la población se dedica a la producción primaria de alimentos, los consumidores exigen que haya alimentos más variados y fáciles de preparar, y que sean más seguros, nutritivos y baratos. Solo se pueden satisfacer estas expectativas y exigencias de los consumidores empleando las nuevas tecnologías de transformación de alimentos, entre ellas los aditivos, cuya seguridad y utilidad están avaladas por su uso continuado y por rigurosas pruebas. Los aditivos cumplen varias funciones útiles en los alimentos, los cuales están sometidos a muchas condiciones medioambientales que pueden modificar su composición original, como los cambios de temperatura, oxidación y exposición a microbios. Los aditivos alimentarios desempeñan una función fundamental a la hora de mantener las cualidades y características de los alimentos que exigen los consumidores, y hacen que los alimentos continúen siendo seguros, nutritivos y apetecibles en su proceso desde el “campo a la mesa”. La utilización de aditivos está estrictamente regulada, los criterios que se tienen en cuenta para su uso son: que tengan eficacia demostrada, sean seguros y no induzcan a cometer error al consumidor. 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. Los estabilizadores y los espesantes proporcionan una textura uniforme y los agentes antisolidificantes facilitan el libre flujo de sustancias. − Mejoran o conservan el valor nutricional. El fortalecimiento y enriquecimiento de los alimentos permitió mejorar el estado nutricional de la población en muchos países, por ejemplo, las vitaminas y los minerales se agregan a muchos alimentos, entre otros, la harina, el cereal, la margarina y la leche, lo cual ayuda a compensar la baja cantidad de vitaminas y minerales o su carencia en la dieta del individuo. 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. Los preservativos tales como los antioxidantes ayudan a los alimentos horneados a conservar su sabor, evitan que las grasas y los aceites se vuelvan rancios y que las frutas frescas se vuelvan oscuras cuando están expuestas al aire. − 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. Los agentes derivados de la levadura que liberan ácidos, cuando se someten al calor, reaccionan con la soda de hornear para hacer que crezcan los bizcochos, tortas y otros productos horneados. − 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. 117

A nivel mundial la Comisión del Códex Alimentarius, una organización conjunta de la FAO y la OMS, que se encarga de desarrollar normas internacionales sobre seguridad alimentaria, está preparando actualmente una nueva Normativa General sobre los Aditivos Alimentarios (General Standards for Food Additives [GSFA]), con el propósito de establecer unas normas internacionales armonizadas, factibles e incuestionables para su comercio en todo el mundo. Solo se incluyen los aditivos que han sido evaluados por el Comité Conjunto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios. Como otros tóxicos vinculados a los alimentos, y más aún en el caso de los aditivos alimentarios, por la intencionalidad de su empleo, para su aprobación se requiere el cumplimiento de los denominados Principios Generales del Comité del Códex sobre Aditivos Alimentarios (CCFAC). Los Principios Generales se basan en que los aditivos cumplan 3 aspectos fundamentales: − Que su empleo y la dosis de uso estén determinados por la necesidad tecnológica y no sirva para enmascarar inadecuadas prácticas de elaboración, mala calidad de la materia prima, ni engaño al consumidor. − Que cumpla con las especificaciones de identidad y pureza que recomienda y publica periódicamente el Códex Alimentarius. − Que su inocuidad toxicológica (incluida la carcinogénica) haya sido probada mediante experimentos in vitro e in vivo debidamente diseñados y realizados, y evaluada por el Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA). Se han establecido monografías de especificaciones de identidad y pureza para 227 aditivos alimentarios y aromatizantes. La ingestión diaria admisible (IDA) recomendada por el JECFA tiene magnitud numérica, pero hay aditivos sumamente inocuos para los que se recomienda una IDA “no especificada” o “no limitada”, en estos casos la magnitud de las dosis de uso (DU) y los niveles máximos admisibles (NM) se limitarán por Buenas Prácticas de Manufactura, atendiendo al mencionado primer Principio General. El número de aditivos alimentarios autorizados en las listas positivas recomendadas por el CCFAC en la Norma General sobre Aditivos Alimentarios (NGAA) y en las legislaciones nacionales es muy grande; un número relativamente pequeño suelen provocar intoxicaciones agudas cuando hay errores en la dosificación por negligencias o accidentalmente, como por ejemplo el bromato de potasio empleado durante mucho tiempo como mejorador de la panificación, el cual ha sido prohibido en muchos países, y el JECFA le ha retirado la IDA o el conservante autorizado (nitrito de sodio) capaz de causar metahemoglobinemia en niños y ocasionalmente en adultos, por confusión de la sal de cura con la sal común; sin embargo, en la mayoría de los casos el consumo sistemático de los aditivos alimentarios puede más bien constituir un factor de riesgo de intoxicaciones crónicas e incluso carcinogénesis química. 118

En este sentido los aditivos alimentarios de mayor riesgo para el hombre serán los que se empleen en los alimentos de alta frecuencia de consumo, en dosis elevadas, los que aparecen en alimentos que los niños suelen consumir y otros grupos poblacionales de alto riesgo, y los que como resultado de las evaluaciones toxicológicas presenten valores bajos de la ingestión diaria admisible. Por estas razones es muy importante, desde el punto de vista preventivo, establecer y cumplimentar dosis de uso adecuadas de aditivos, con las cuales se evite alcanzar la IDA y con ello se aleje el riesgo por su ingestión. No hay ningún método sencillo de estimar la ingestión como parte de la evaluación de riesgos; es imposible efectuar estimaciones de ingestión exactas de las dosis de consumo alimentario y particularmente de la ingestión de aditivos alimentarios. La determinación de la ingestión máxima teórica (IDMT) se obtiene cuando se multiplica el consumo diario “percápita” de cada alimento o grupo de alimentos por los NM de los aditivos. La IDMT constituye gran sobreestimación, pues para calcularla se asume que todos los alimentos en los cuales está autorizado el aditivo lo contiene en una concentración igual al NM; que la ingestión del aditivo es diaria durante toda la vida; que todos los alimentos en los que se emplea el aditivo se consumen totalmente sin desperdicios y que la concentración del aditivo en el alimento no se reduce por el procesamiento o almacenamiento. Si la IDMT no sobrepasa la IDA, no hay motivo de preocupación, pero si la sobrepasa se debe calcular la ingestión diaria efectiva (IDE), lo cual conlleva entre otras operaciones costosas, a realizar análisis químico del contenido del aditivo en los alimentos. La determinación de la exposición a los aditivos a partir de las estimaciones percápita (promedio de los datos de ingestión de la población en general) no se basan suficientemente en los consumidores efectivos de los alimentos que contienen los aditivos, y las estimaciones basadas en los consumidores específicos son muy costosas. Cuando se evalúan adecuadamente las necesidades tecnológicas del empleo de diversos aditivos, en diferentes alimentos o grupos de alimentos, no es raro encontrar que las DU necesarias tecnológicamente son inferiores a los NM, lo cual se puede evidenciar con los estudios de eficacia tecnológica de aditivos, especialmente de conservadores y antioxidantes. Entre los métodos más empleados en los últimos años para al menos seleccionar los aditivos con IDA numérica, cuya magnitud y frecuencia de ingestión no den motivos de preocupación, se encuentra el método presupuestario danés, el cual establece una dosis de uso máxima que dé lugar a una ingestión total inferior a la IDA, basado en la cantidad de alimentos sólidos y líquidos consumidos que pueden contener el aditivo alimentario del cual se desea evaluar su ingestión, considerando un consumo diario de 1,5 kg de alimentos y 1,5 L de bebidas no alcohólicas. Con la aplicación de dicho método se ha confeccionado un Proyecto Directrices para la Formulación de Dosis Máximas de Uso de Aditivos Alimentarios de la NGAA. 119

Esas directrices proponen el establecimiento de las DU en función del consumo probable y el valor de IDA, por ejemplo, para aditivos alimentarios que solo se emplean en alimentos sólidos: si las DU propuestas son menores que una cifra igual a 40 veces el valor de la IDA (40 IDA), no hay ninguna preocupación. Si dichas DU son mayores que 40 IDA, pero menores que 80 IDA, se consideran aceptables si el consumo diario de alimentos que contienen los aditivos no será habitualmente superior al consumo total de alimentos sólidos previstos, lo que equivale a decir convencionalmente que dicho consumo no es mayor que 12,5 g de los alimentos que contienen el aditivo por kilogramo de peso corporal/día. Si las DU son mayores que 80 IDA y menores que 160 IDA, serán aceptables si dicho consumo no es mayor que 6,25 g/kg de peso corporal/día; si las DU son mayores que 160 IDA y menores que 320 IDA, serán aceptables si dicho consumo no es mayor que 3,13 g/kg de peso corporal/día. Si las DU son mayores que 320 IDA deberán realizarse estimaciones de ingestión del aditivo con métodos más exactos. Para aditivos alimentarios que solo se emplean en las bebidas, el cálculo es semejante, pero los valores de DU propuestas se comparan con valores de 20, 40 y 80 veces la IDA, considerando las DU aceptables cuando el consumo diario de alimentos que contienen los aditivos no será mayor que 50, 25 y 12,5 mg/kg de peso corporal/día, respectivamente. Si un aditivo se propone para su empleo en alimentos sólidos y en bebidas, es necesario asignar una fracción de la IDA a cada una de las aplicaciones; en principio se puede asignar un valor igual a 50 % de la IDA a cada grupo de alimentos, pero en ciertos casos conviene emplear otras fracciones, siempre que la suma de estas no sobrepase la IDA y lo más frecuente es que la fracción de la IDA para bebidas sea mayor que para alimentos sólidos. Las primeras evaluaciones realizadas con el método presupuestario indicaron algunas prioridades de aditivos a evaluar. En el Reino Unido, Japón y Los Estados Unidos de América (EE.UU.) coincidieron como aditivos de máxima prioridad cuando se expresan como porcentajes de IDA algunos conservadores, y en Japón y EE.UU. coincidieron también algunos antioxidantes fenólicos sintéticos. Los aditivos se clasifican en: − Agentes de recubrimiento. − Antioxidantes. − Colorantes. − Conservantes. − Derivados del almidón. − Edulcorantes. − Emulsionantes. − Gases. − Gelificantes, estabilizantes y espesantes. − Potenciadores del sabor. − Productos para tratamiento de harinas. − Quelantes. 120

Algunos de los aditivos que constituyen tóxicos intencionales importantes pertenecen a los grupos de antioxidantes y conservadores, y en menor medida, también a los grupos de colorantes y edulcorantes.

COLORANTES ORGÁNICOS SINTÉTICOS La Unión Internacional de Consumidores y organizaciones nacionales de consumidores han puesto en duda la necesidad del uso de aditivos alimentarios en general, y de la adición de colores en particular. Se han aducido varios argumentos, algunos de los cuales se exponen a continuación. Varios consumidores se muestran preocupados por el hecho de que algunos colores añadidos sean innecesarios y se utilicen solo para inducir a error o a engaño al consumidor. Otros sostienen que no basta declarar en el etiquetado de ingredientes la lista completa de los colores añadidos para evitar usos erróneos del color añadido, porque ello requiere que el consumidor disponga de conocimientos y tiempo para distinguir entre alimentos con el color añadido y sin él. Otros consumidores sostienen que, dado que no aceptan ninguna justificación de la necesidad tecnológica del uso de colores, estos últimos no deberían incluirse en la NGAA. Otra preocupación se refiere a los colores añadidos a los piensos con la intención de obtener un efecto de coloración en los alimentos destinados al consumo humano (ejemplo, la adición de colores a los piensos proporcionados a las aves de corral para obtener un efecto de coloración de la yema, la adición de colorantes a los piensos para los peces a fin de colorear la carne del salmón). Estas prácticas de coloración de los piensos pueden dar lugar a la presencia de colores en alimentos que no de hecho van acompañados por una etiqueta en la que se declara la presencia de colores añadidos. Los consumidores también sostienen que los requisitos de etiquetado de los alimentos no se aplican a los alimentos que se sirven al público en el sector del servicio de comidas; como consecuencia, no pueden identificarse los colores utilizados en dicho sector. Ello podría crear problemas a los consumidores tanto en relación con la intolerancia como por el hecho de inducirlos tal vez a error o a engaño. Estos problemas podrían limitarse si el uso de colores se aprobara para un número limitado de grupos de alimentos. Se han notificado varias justificaciones respecto a la necesidad tecnológica del uso de colores en los alimentos, ejemplo, algunos alimentos pierden el color durante la elaboración y/o el almacenamiento, por lo que la adición del color puede compensar cualquier pérdida de color durante la elaboración. Los colores alimentarios se añaden también a los alimentos como causa de la preferencia de los consumidores o debido a tradiciones culturales respecto a los alimentos con un color característico. Además, se añaden colores a los alimentos para aumentar su variedad y mejorar su atractivo o conferir un color característico a algunos alimentos elaborados, ejemplo: caramelos, bebidas no alcohólicas, tortas, etc. En todos los casos, la cantidad de color añadido se limita de manera tecnológica a la que corresponde para alcanzar el nivel de coloración deseado. 121

Aunque existe gran número de colorantes naturales, los colorantes orgánicos sintéticos continúan con mayor aplicación en la Industria Alimenticia. Algunos de los más utilizados son: ponceau 4R (SIN 124), amaranto (SIN 123), eritrosina (SIN 127), amarillo ocaso (SIN 110), índigo carmín (SIN 132), azul brillante (SIN 133), verde sólido (SIN 143) y tartracina (SIN 102).

EVALUACIÓN TOXICOLÓGICA 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. Se han realizado numerosos estudios acerca de la genotoxicidad y carcinogenicidad de los colorantes orgánicos sintéticos; en el caso de la tartracina (E 102, un colorante artificial amarillo) se ha informado la inducción de aberraciones cromosómicas in vitro, y actividad mutagénica en orina de ratas debido a su ingestión o la de sus metabolitos. Con relativa alta frecuencia puede provocar reacciones alérgicas con efectos de urticaria recurrente y asma en personas susceptibles. La IDA recomendada es de 7,5 mg/kg de peso corporal. El ponceau 4R ha mostrado en ratas que en determinadas dosis puede provocar anemias y a largo plazo efectos sobre la reproducción; también induce alergias (no tan frecuentemente como la tartracina) que se manifiesta con enrojecimiento y vasodilatación. La IDA recomendada para el ponceau 4R es 4 mg/kg de peso corporal, en Cuba y otros países se ha sustituido al amaranto, del cual se han indicado efectos carcinogénicos en ratas y cuya IDA es de 0 a 0,5 mg/kg de peso corporal. La eritrosina puede producir un incremento de la secreción de la tirotropina por la pituitaria, lo que estimula en exceso la tiroides, a lo que se atribuye el hallazgo de tumores. La IDA recomendada para la eritrosina ha sido reducida a 0,1 mg/kg. Recientes estudios realizados acerca de la estimación de la ingestión de eritrosina han indicado que las dosis de uso son menores que los 400 mg/kg para alimentos sólidos, y 300 mg/kg para alimentos líquidos recomendados por el Códex Alimentarius; además, un amplio empleo de eritrosina en muchos alimentos coloreados a las dosis de uso recomendada sobrepasaría la IDA, y que la ingestión total estimada de este colorante en diversos países como Brasil, Canadá, Estados Unidos de América, Japón y Reino Unido se encuentra por debajo de la IDA, principalmente porque se emplea en un limitado número de alimentos coloreados. El amarillo ocaso es estructuralmente semejante a la tartracina, como esta, puede provocar intolerancias en individuos susceptibles y no hay evidencia de que sea un cancerígeno, ni que posea gran potencialidad toxicológica. La IDA recomendada se ha reducido de 0 a 2,5 mg/kg de peso corporal. La IDA recomendada para el índigo carmín ha sido ampliada y es de 5 mg/kg de peso corporal, mientras que para el azul brillante y el verde sólido es de 12,5 y 122

25 mg/kg, respectivamente. Como quiera que los alimentos coloreados artificialmente de azul y verde son mucho menos frecuentes que los coloreados de rojo, naranja y amarillo, es muy improbable que la IDA pueda ser alcanzada. Es frecuente la opinión que los colorantes naturales son menos perjudiciales que los sintéticos, pero todos los colorantes y los otros aditivos alimentarios se evalúan mediante el mismo procedimiento.

USOS, LÍMITES Y ANÁLISIS Dependiendo del alimento en que se emplee, los niveles máximos de uso establecidos o recomendados suelen ser entre 30 y 300 mg/kg de uno de los colorantes orgánicos sintéticos o la mezcla de ellos. Los colorantes orgánicos sintéticos se encuentran entre los aditivos alimentarios que se producen con porcentajes más bajos de pureza, por lo cual el control del tipo y contenido de impurezas es particularmente importante. Los cloruros, sulfatos, metales pesados y aminas aromáticas son generalmente controlados, no así los naftoles sulfonados y aminas aromáticas sulfonadas y otras impurezas como derivados de quinolina, no especificadas en las regulaciones sanitarias. La población infantil tiene una marcada preferencia por el consumo de diferentes tipos de “golosinas”, las cuales suelen ser coloreadas; es común en varios países latinoamericanos que los vendedores ambulantes ofrezcan estas golosinas a la entrada de las escuelas; varios de estos productos no cuentan con marca, registro o cualquier dato que permita eficaz control en la identidad y calidad de sus ingredientes; se ha detectado uso fraudulento de colorantes orgánico sintéticos en la confección de muchas de esas golosinas. En la 31ª Reunión del Comité del Códex sobre Aditivos Alimentarios y Contaminantes de los Alimentos se presentó un documento preparado por Dinamarca cerca del uso de colores en los alimentos para que el Comité lo examinara, el documento de trabajo contenía algunas propuestas relativas a distintas opciones por examinar, tales como: el Comité podría elaborar una lista de alimentos básicos en los que no refrendará la adición de colores (alimentos básicos que constituyan una lista de alimentos especificados), y debía pedir que se examinen los criterios de etiquetado para los colores añadidos, con objeto de asegurar que sean suficientes para garantizar que las personas con intolerancias estén debidamente protegidas. Algunos estados miembros del Códex consideran los colores como una categoría especial de aditivos alimentarios y opinan que el CCFAC debería examinar la cuestión de si los colores requieren principios especiales para su uso y, por consiguiente, determinar la conveniencia de elaborar criterios específicos para autorizar las disposiciones relativas a los colores en el proyecto de NGAA. Algunas delegaciones, incluidas la delegación de la Unión Internacional de Consumidores, eran favorables a que el CCFAC elaborara nuevos criterios para el uso de colorantes, incluida una lista de alimentos básicos en los que no se 123

aprobara la adición de colores. Los consumidores compran alimentos crudos, sin elaborar y frescos, tales como hortalizas, frutas, mariscos, carne, etc., esperando que sean verdaderamente frescos. El color de estos alimentos una vez recogidos o capturados a menudo palidecerá y desvanecerá con el tiempo, a medida que se deteriore la calidad de los propios alimentos. La aplicación de colorantes alimentarios a estos tipos de alimentos puede inducir a error por los consumidores, lo que se refiere a su juicio sobre la frescura y calidad del alimento. Así pues, el uso de colorantes en los alimentos frescos sin elaborar no debería aceptarse, ya que induciría engaño a los consumidores; además, tales usos no estarían en consonancia por lo general, con los criterios generales contenidos en el preámbulo de la NGAA, donde se estipula que el uso de los aditivos alimentarios, incluidos los colorantes, no deberá inducir a error o engaño a los consumidores en cuanto a la identidad o calidad del alimento. En la 31ª Reunión del Comité del Códex sobre Aditivos Alimentarios y Contaminantes de los Alimentos se acordó que el CCFAC podría elaborar una lista de alimentos básicos sobre los cuales no ratificará la adición de colores. La cromatografía de papel y de placa delgada ha sido tradicionalmente utilizada para identificar los colorantes orgánicos sintéticos. Los métodos cuantitativos empleados incluyen la comparación visual o densitométrica en placa delgada, la cuantificación espectrofotométrica y la cromatografía líquida de alta presión.

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. Dada la reducción del consumo de azúcar inspirada por la lucha contra la obesidad e incluso por la introducción de la delgadez como patrón de belleza internacional, evidentemente los edulcorantes se encuentran entre los aditivos alimentarios que más han incrementado su uso e ingestión. La tabla 10.1. muestra la propuesta de la Unión Internacional de Consumidores acerca de los grupos de alimentos que podrían considerarse alimentos básicos y no debería aceptarse la adición de colorantes. Los edulcorantes no calóricos, artificiales o naturales son en este momento una de las áreas más dinámicas dentro del campo de los aditivos alimentarios, por la gran expansión que está experimentando actualmente el mercado de las bebidas bajas en calorías. Para que un edulcorante natural o artificial sea utilizable por la industria alimentaria, además de ser inocuo, tiene que cumplir otros requisitos: el sabor dulce debe percibirse rápido y también desaparecer de forma rápida, y tiene que ser lo más parecido posible al del azúcar común, sin regustos; además, debe resistir las condiciones del alimento en el que se va a utilizar, así como los tratamientos a los que se vaya a someter. 124

Tabla 10.1. Grupos de alimentos Grupos de alimentos

Excepciones

1.1 1.2.1

Productos lácteos Leches fermentadas (sin otras adiciones) Leche condensada y productos análogos Nata (crema) Leche y nata (crema) en polvo Debería tomarse en consideración también el queso

1.2;

Grasas y aceites

1.3 1.4 1.5 1.6

2.0

1.2.1.1 1.2.1.2 1.2.2

Productos lácteos fermentados y elaborados con cuajo - ” – no sometidos a tratamiento térmico - ” – sometidos a tratamiento térmico Leche cuajada

1.7

Dulces a partir de productos lácteos

2.2

2.4

Mezclas que contienen menos del 80 % de grasa Mezclas para untar que no forman parte de la categoría 2.2 Dulces a partir de grasa

4.2.2.6 4.2.2.7 6.5

Pulpas de hortalizas, nueces y semillas Productos hortícolas fermentados Dulces a partir de cereales y almidón

7.2 9.3

Productos de panadería fina Sucedáneos del salmón, caviar y otros productos de huevas de pescado Dulces a partir de huevos Preparados dietéticos para adelgazar o reducir el peso Complementos alimentarios Bebidas aromatizadas sobre la base de agua, incluidas las bebidas para deportistas o bebidas ricas en electrólitos Café, infusiones de café... Bebidas alcohólicas...

2.3

4.1 4.2.1 6.1

7.0 9.0 10.1 13.0

14.0

Zumos (jugos) de frutas Hortalizas frescas Cereales de grano entero, quebrado y en copos, incluido el arroz Productos de panadería Pescado y productos pesqueros Huevos frescos Alimentos para preparados nutricionales particulares Bebidas, excluidos los productos lácteos

10.4 13.4 13.6 14.1.4

14.1.5 14.2

El uso de edulcorantes artificiales ha sido objeto de múltiples polémicas por lo que respecta a su seguridad a largo plazo. La forma más adecuada de enfocar esta polémica es desde la perspectiva del balance riesgo-beneficio. El consumidor tiene que decidir si asume en algunos casos un riesgo muy remoto como contrapartida de las ventajas que le reporta el uso de determinados productos, en 125

este caso serían ventajas como: la reducción de las calorías ingeridas sin renunciar a determinados alimentos o sabores. También deben tenerse en cuenta los efectos beneficiosos sobre el organismo de la limitación de la ingestión calórica, especialmente en la prevención de los trastornos cardiovasculares y de ciertos procesos tumorales. Aunque el efecto preventivo se produce fundamentalmente con la reducción del contenido de la grasa de la dieta, también puede contribuir la reducción del contenido energético global, y en este caso los edulcorantes artificiales constituirían una ayuda; por supuesto, son de gran interés para el mantenimiento de la calidad de vida de aquellas personas que por razones médicas tienen que controlar su ingestión de azúcares. Los edulcorantes sintéticos más utilizados son la sacarina, los ciclamatos y el acesulfame potásico, el aspartame y recientemente la sucralosa. Se ha indicado que la utilización de mezclas de edulcorantes confiere ventajas como son: el aumento del poder edulcorante, la reducción de la DU de cada uno de ellos y algunas propiedades promotoras de salud de su uso en comparación con el azúcar.

EVALUACIÓN TOXICOLÓGICA Y LÍMITES La sacarina se utiliza como edulcorante desde principios del siglo XX; es varios cientos de veces más dulce que la sacarosa. La forma más utilizada es la sal sódica, ya que la forma ácida es muy poco soluble en agua; tiene un regusto amargo, sobre todo cuando se utiliza en concentraciones altas, pero este regusto puede minimizarse mezclándola con otras sustancias. Es un edulcorante resistente al calentamiento y a los medios ácidos, por lo que es muy útil en muchos procesos de elaboración de alimentos. En España se utiliza en bebidas refrescantes, en yogures edulcorados y en productos dietéticos para diabéticos. Suelen emplearse y aceptarse como NM de sacarina entre 100 y 300 mg/kg, pero hay categorías de alimentos donde se proponen NM muy superiores. Ya desde los inicios de su utilización la sacarina se ha visto sometida a los ataques por razones de tipo económico, al provocar con su uso la disminución del consumo de azúcar, así como por su posible efecto sobre la salud de los consumidores. En los años 60 varios grupos de investigadores indicaron que dosis altas de sacarina (5 % del peso total de la dieta) eran capaces de inducir la aparición de cáncer de vejiga en las ratas. La sacarina no es mutágena. Su efecto en la vejiga de las ratas se produce mediante una irritación continua de este órgano producida por cambios en la composición global de la orina que, entre otros efectos, dan lugar a cambios en el pH y a la formación de precipitados minerales. El ataque continuo tiene como respuesta la proliferación celular para reparar los daños, y en algunos casos esta proliferación queda fuera de control y ocasiona la producción de tumores. Es interesante constatar que el efecto de formación de precipitados en la orina de las ratas se debe en gran parte o en su totalidad al sodio que contiene la sacarina, ya que la forma libre o la sal de calcio no producen este efecto. 126

La sacarina no es carcinógena de por sí, sino a través de su efecto como desencadenante de una agresión fisicoquímica a la vejiga de la rata, que induce la proliferación celular. Con concentraciones en la dieta (las utilizadas realmente por las personas) en las que no exista absolutamente ninguna posibilidad de que se produzca esta agresión a la vejiga, el riesgo no será muy pequeño, sino simplemente nulo. No obstante, el uso de la sacarina está prohibido en algunos países como Canadá. En Estados Unidos se planteó su prohibición en 1977, pero las campañas de las empresas afectadas y de algunas asociaciones, entre ellas las de diabéticos, motivaron que se dictara una moratoria a la prohibición. La situación de la sacarina quedó pues inestable en Estados unidos, estando sometida a normas de etiquetado estrictas con frases del tipo: “Este producto contiene sacarina, de la que se ha determinado que produce cáncer en animales de laboratorio”y “el uso de este producto puede ser peligroso para su salud”. La sacarina se absorbe a través del tracto gastrointestinal. Se distribuye por el organismo con mayor concentración en los órganos de excreción; puede transferirse al feto, pero no hay evidencia de que se bioacumule en ningún tejido. Se excreta por la orina en 80 % ó más, mediante el mecanismo de la secreción tubular renal. En altas dosis inhibe parcialmente la actividad de enzimas digestivas del páncreas y los intestinos. La ingestión a través de la lactancia puede inducir efectos nutricionales y bioquímicos reversibles, tales como incrementos en los niveles séricos de colesterol, triglicéridos y vitamina E, así como reducción de los niveles de vitamina A y folato en suero e hígado. La toxicidad en mamíferos es baja y en algunos experimentos positivos se ha atribuido a las impurezas, particularmente la ortotoluenosulfonamida. La sacarina, a niveles relativamente altos en dietas, actúa como un promotor de tumores en la vejiga de la rata, ya que parece ser un animal muy susceptible. El Comité FAO/OMS no considera que la carcinogenicidad de la sacarina en la rata sea extrapolable al hombre. En humanos los estudios epidemiológicos que estiman los factores de riesgo para cáncer de la vejiga, han concluido que la sacarina ni otros edulcorantes sintéticos aparecen como factores causales. Se ha ampliado la IDA hasta 5 mg/kg de peso corporal. El ciclamato y algunas de sus sales se emplean en alimentos hipocalóricos y para diabéticos. A partir de 1970, ante la sospecha de que podía actuar como cancerígeno, se prohibió el uso del ciclamato como aditivo alimentario en muchos países, entre ellos EE.UU., Japón e Inglaterra. Es unas 50 veces más dulce que la sacarosa y tiene determinado regusto desagradable, que desaparece cuando se utiliza mezclado con la sacarina. Es muy estable y no le afecta la acidez ni el calentamiento. Su fundamental utilización es en las bebidas carbonatadas. También se puede utilizar en yogures edulcorados y como edulcorante de mesa. El ciclamato como tal es menos soluble en agua que sus sales, que son las que se utilizan de forma habitual. El ciclamato no tiene la consideración universal de aditivo alimentario sin riesgos. Se han publicado trabajos indicando que, en animales de experimentación, dosis altas de esta sustancia actúan como cancerígeno y teratógeno, lo que 127

significa que produce defectos en los fetos. También se han indicado otros posibles efectos nocivos producidos por su ingestión en dosis enormes, como la elevación de la presión sanguínea o la producción de atrofia testicular. Los datos acerca de su posible carcinogenicidad son conflictivos. El efecto cancerígeno no sería debido al propio ciclamato, sino a un producto derivado de él -la ciclohexilamina- cuya carcinogenicidad tampoco está aún totalmente esclarecida. El organismo humano no es capaz de transformar el ciclamato en este derivado, pero sí la flora bacteriana presente en el intestino. El grado de transformación depende mucho de los individuos, variando también la magnitud del posible riesgo. Todos los datos acerca de los efectos negativos del ciclamato se han obtenido a partir de experimentos en animales, utilizando dosis muchísimo mayores que las ingeridas por un consumidor habitual de bebidas bajas en calorías, por lo que la extrapolación no es fácil, y de hecho no existe un acuerdo general acerca de la seguridad o no del ciclamato. Desde su prohibición en Estados Unidos, la principal compañía fabricante ha presentado a las entidades gubernamentales varias solicitudes para que esta prohibición fuera retirada, sobre la base de los resultados de múltiples experimentos posteriores a su prohibición, en los que no se demostraba que fuese cancerígeno. La elección, teniendo en cuenta que su presencia se indica en la etiqueta, corresponde finalmente al consumidor. Esta sustancia tiene mayores riesgos potenciales en el caso de los niños, a los que están destinados muchos productos que la contienen, ya que en ellos la dosis por unidad de peso es evidentemente mayor, al ser ellos más pequeños. También sería más cuestionable su ingestión por mujeres embarazadas; el riesgo ocasionado por el consumo de este aditivo es sin duda sumamente pequeño, pero existen otros edulcorantes alternativos cuyos riesgos parecen ser aun menores. En la mayoría de los casos se absorve en el intestino y se elimina sin alteración por la orina y las heces fecales. Por la acción de la microflora intestinal puede ser transformado en un metabolito más tóxico -la ciclohexilamina- la cual parcialmente puede ser retenida en la grasa de los tejidos en forma de un compuesto conjugado con ácidos grasos. En 1969, diversos experimentos con animales administrados con dietas que contenían ciclamatos o ciclohexilamina mostraron efectos adversos como calcificación del miocardio, cáncer de vejiga, ruptura de cromosomas y deformación de embriones, lo que trajo como consecuencia su prohibición en los EE.UU., sin embargo está autorizado en la Unión Europea y se ha recomendado su uso en dosis variables según las categorías de alimentos, predominando los NM entre 500 y 1 000 mg/kg, en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios. La IDA recomendada para los ciclamatos es de 11 mg/kg de peso corporal. El acesulfame-K es otro edulcorante de uso creciente, su poder edulcorante es aproximadamente de 200 veces el de la sacarosa. Es estable a temperaturas y pH propios del tratamiento y almacenamiento de gran cantidad de alimentos. 128

Después de su absorción se excreta sin cambios a través de la orina. No hay evidencias de que se acumule en el organismo. No ha mostrado efectos adversos sobre el crecimiento y fertilidad, ni daños histopatológicos, teratogenicidad o cancerogenicidad; sin embargo, se ha sugerido emplearlo con precaución por efectos genotóxicos observados en ratones. Las impurezas tóxicas más significativas son la acetoacetamida y su derivado Nsulfonado. Al acesulfame K se le ha ampliado la IDA hasta 15 mg/kg de peso corporal, y se ha recomendado su uso en dosis variables según las categorías de alimentos, predominando los NM entre 500 y 1 000 mg/kg, en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios. El aspartame (160-220 veces más dulce que la sacarosa) está constituido por aminoácidos (es el éster metílico de la L-apartil-Lfenilalanina, por lo que no es completamente acalórico, tampoco es demasiado estable al calor, no es útil en alimentos sometidos a elevadas temperaturas). Es el más importante de los nuevos edulcorantes artificiales. Aunque como tal no existe en la naturaleza, sus componentes sí existen, en los que se transforma durante la digestión. Aunque a igualdad de peso aporta las mismas calorías aproximadamente que el azúcar, en las concentraciones utilizadas habitualmente este aporte energético resulta insignificante. El aspartame no tiene ningún regusto, al contrario que los demás edulcorantes, y es relativamente estable en medio ácido, pero resiste mal el calentamiento fuerte, por lo que presenta problemas para usarse en repostería. Es hidrolizado por completo en el intestino y no es absorbido a la sangre como tal; se absorbe en forma de sus productos de hidrólisis. Sus metabolitos son el metanol (en concentraciones insignificantes), la fenilalanina (está contraindicado en individuos con fenilcetonuria) y el ácido aspártico. También se puede formar la dicetopiperazina del dipéptido (su impureza principal). El aspartame no ha mostrado ser mutagénico, teratógeno, ni carcinógeno. La utilización de aspartame en los niveles concebibles en la dieta produce una elevación de la concentración de fenilalanina en la sangre, menor que la producida por una comida normal. Cantidades muy elevadas, solo ingeribles por accidente, producen elevaciones de la concentración de fenilalanina en la sangre, inferiores a las consideradas nocivas, que además desaparecen rápidamente. Sin embargo, en el caso de las personas que padecen fenilcetonuria, el uso de este edulcorante les aportaría una cantidad suplementaria de fenilalanina, lo que no es aconsejable. Por otra parte, el metanol es un producto tóxico, pero la cantidad formada en el organismo por el uso de este edulcorante es muy inferior a la que podría representar riesgos para la salud, y, en su uso normal, inferior incluso a la presente en forma natural en muchos alimentos, como los jugos de frutas. A pesar de ciertas insinuaciones divulgadas en Internet, las cuales no se han considerado científicamente probadas, sobre los efectos adversos del aspartame en poblaciones humanas, este se mantiene como un aditivo alimentario aprobado con una IDA de 40 mg/kg de peso corporal (lo que muestra un elevado grado de inocuidad), y se ha recomendado su uso en dosis variables según las 129

categorías de alimentos, predominando los NM de 1 000 mg/kg, en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios. La sucralosa es entre 500 y 750 veces más dulce que la sacarosa, es pobremente absorbida a través del tracto gastrointestinal, solo el 5 % de la dosis oral de 2 a 1 000 mg/kg administrada a ratas fue eliminada por la orina; tampoco en ratones y perros ha podido apreciarse bioacumulación o producción de metabolitos tóxicos. Estudios de toxicidad aguda y subcrónica no han mostrado efectos adversos importantes en ratas, pero sí reducciones en el consumo de alimentos, ganancia en peso corporal y peso de algunos órganos, así como ciertos cambios histopatológicos; esos efectos se observaron tras la administración de dosis muy elevadas de sucralosa en la dieta. No se han observado efectos teratogénicos en ratas ni conejos ni tampoco efectos carcinogénicos en dosis razonables en ratones ni ratas. En 2 estudios de tolerancia en humanos con dosis de sucralosa de 125 mg/kg/día durante 3 semanas, 250 mg/kg/día durante 7 semanas y 500 mg/kg/día durante 12 semanas no se observaron efectos adversos desde el punto de vista bioquímico o clínico detectables. No hay indicación de que el consumo frecuente y por largo tiempo de sucralosa en las dosis de ingestión probables tenga significación toxicológica. Los NM de sucralosa son variables según las categorías de alimentos, predominando entre 500 y 1 250 mg/kg. En la última evaluación toxicológica a que fue sometida por el JECFA se le asignó una IDA hasta 15 mg/kg de peso corporal. En un estudio reciente en sistemas modelos con ratas F344 y SpragueDawley, no se encontraron efectos genotóxicos de ninguno de los edulcorantes mencionados.

ANÁLISIS Para el análisis del contenido de edulcorantes sintéticos en los alimentos se han desarrollado métodos colorimétricos, polarográficos, cromatográficos, espectrofotométricos y gravimétricos. En el caso de la sacarina y ciclamatos estas 2 últimas metodologías se han empleado mucho respectivamente, pero en la actualidad se imponen los métodos por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) para los anteriores, y también para el acesulfame K y el aspartame. En el caso del acesulfame K se ha utilizado la cromatografía de placa delgada con poliamida. La determinación cuantitativa requiere espectrofotometría a 227 nm o mejor, HPLC con detector ultavioleta. Para el aspartame, prácticamente se imponen métodos por columna (analizador de aminoácidos), por cromatografía gaseosa y especialmente por HPLC.

ANTIOXIDANTES Los antioxidantes (E300-E321) evitan que los alimentos se oxiden y se pongan rancios. Las vitamina C y E son antioxidantes naturales, aunque suelen emplearse 130

otros sintéticos y más baratos como el butilhidroxianisol (BHA) o E320, y el butilhidroxitoluol (BHT) o E321 (que producen problemas toxicológicos), la lecitina obtenida generalmente de la soja, el maní, el maíz o la clara de huevo, los galatos y el tocoferol (vitamina E). Son normalmente de origen mineral o vegetal, se añaden a los productos de la fruta en forma de ácido ascórbico, a los aceites y grasas, las patatas fritas, las galletas, los cereales para el desayuno, las sopas preparadas, el vino y la cerveza. La oxidación de las grasas es la forma de deterioro de los alimentos más importante, después de las alteraciones producidas por microorganismos. La reacción de oxidación es una reacción en cadena, es decir, una vez iniciada, continúa acelerándose hasta la oxidación total de las sustancias sensibles. Con la oxidación aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura y desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y ácidos grasos polinsaturados; además, los productos formados en la oxidación pueden llegar a ser nocivos para la salud. Las industrias alimentarias intentan evitar la oxidación de los alimentos mediante diferentes técnicas, como el envasado al vacío o en recipientes opacos, pero también utilizando antioxidantes. La mayoría de los productos grasos tienen sus propios antioxidantes naturales, aunque muchas veces estos se pierden durante el procesado (refinado de los aceites, por ejemplo), pérdida que debe ser compensada. Las grasas vegetales son en general más ricas en sustancias antioxidantes que las animales. También otros ingredientes, como ciertas especias (el romero, por ejemplo), pueden aportar antioxidantes a los alimentos elaborados con ellos. Los antioxidantes orgánico-fenólico sintéticos son especialmente eficaces para evitar o retardar la oxidación de los lípidos, reacción de deterioro que ocurre en los alimentos durante el almacenamiento de los aceites, grasas y alimentos que los contienen; ellos producen radicales libres estables que detienen la degradación oxidativa del oxígeno. Los antioxidantes fenólicos sintéticos más empleados en la Industria Alimentaria son los galatos de propilo, octilo y dodecilo, el butilhidroxitolueno, el butilhidroxianisol y la butilhidroquinona monoterciaria (TBHQ). Ellos se pueden emplear solos o preferentemente mezclados, dado que existe un sinergismo tecnológico entre estos.

EVALUACIÓN TOXICOLÓGICA Y LÍMITES En la mayoría de las categorías de alimentos, los límites máximos permisibles actualmente establecidos y recomendados para el galato de propilo (GP) se encuentran entre 100 y 200 mg/kg, al igual que para BHA, BHT y TBHQ pero en estos 3 últimos predominan las NM de 200 mg/kg. La mezcla de 2, 3 ó 4 de ellos no debe exceder los 300 mg/kg. La propiedad tecnológica más importante de los galatos es su poca resistencia al calentamiento, por lo que son poco útiles para proteger aceites de fritura 131

o alimentos sometidos a un calor fuerte durante su fabricación, como las galletas o los productos de repostería. Por su parte, el galato de propilo es algo soluble en agua, y en presencia de trazas de hierro procedentes del alimento o del equipo utilizado en el procesado da lugar a la aparición de colores azul oscuro poco atractivos; esto puede evitarse añadiendo también al producto ácido cítrico. Se utilizan mezclados con BHA (E 320) y BHT (E 321) para la protección de grasas y aceites comestibles. En España se utilizan galatos, BHA y BHT en conjunto, en aceites, con la excepción del aceite de oliva. También se usa en repostería o pastelería, galletas, en conservas y semiconservas de pescado y en queso fundido. Los galatos ingeridos se absorben en su mayoría por el tracto gastrointestinal y se excretan a través de la orina como conjugado glucurónido y en menor cantidad como ácido gálico libre. La dosis letal media (LD50) por vía oral en ratas varía entre 1 960 y 6 500 mg/kg. El galato de propilo inhibe la actividad de las oxidasas de función mixta en el hígado. En elevadas dosis en la rata provoca disminución de la ganancia en peso, anemia, hiperplasia tubular en riñones e incremento en la actividad de la glucuroniltransferasa y la glutation-s-transferasa, así como efectos adversos sobre el sistema hematopoyético. No existen evidencias de mutagenicidad ni carcinogenicidad. La exposición ocupacional puede provocar dermatitis por contacto. Los valores de IDA son de 1,4 mg/kg de peso corporal, 0,1 y 0,05 para el galato de propilo, octilo y dodecilo, respectivamente, por los efectos sobre el peso del bazo y daños patológicos en el hígado de ratas de estos últimos, por lo que el empleo del GP es más aconsejable que el de los galatos de cadena carbonada más larga. El BHA se absorbe por el tracto gastrointestinal y se excreta fundamentalmente por la orina como un conjugado glucurónido. La LD50 del BHA por vía oral en ratas varía entre 2 000 y 5 000 mg/kg según la especie animal. Puede inducir la actividad de las monoxigenasas de función mixta en el hígado. En un importante número de experimentos se ha evidenciado que el BHA provoca tumores en el preestómago de roedores, pero no en otras especies que anatómicamente, como el hombre no lo poseen. La IDA actual es de 0,5 mg/kg de peso corporal. En los recientes estudios realizados en varios países asumiendo que los alimentos contienen los niveles permitidos de BHA en esos países, la ingestión estimada ha estado por debajo de la IDA; en estudios realizados en AustraliaNueva Zelandia y en los Estados Unidos sobre la estimación de la ingestión de BHA, se ha considerado que el BHA es el único antioxidante fenólico empleado y que las dosis de uso han sido equivalentes a los NM recomendados en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios, los resultados indican que la IDA puede ser superada notablemente. Sin embargo, esto no es realista, en Japón por ejemplo los estimados de ingestión son mucho menores; en definitiva la ingestión de BHA y de otros antioxidantes fenólicos dependerán en gran medida de las proporciones relativas de los distintos antioxidantes fenólicos en las diferentes categorías de alimentos, los niveles reales de uso acorde con las buenas prácticas de manufactura y la proporción de alimentos en alguna de las categorías donde verdaderamente se emplea el aditivo. (Baines, 1999). 132

EL BHT se absorbe por el tracto gastrointestinal y se distribuye a través de la circulación enterohepática y diversos tejidos. Se excreta parcialmente a través de la bilis en forma de metabolitos. La DL50 del BHT por vía oral en ratas varía entre 1 170 y 2 450 mg/kg. Es un hepatotóxico que en dosis altas por largo tiempo provoca necrosis centrolobular y daño hepatocelular. Induce la elevación de la actividad de las monooxigenasas de función mixta en el hígado; puede provocar hipertrofia hepática; es un sinergista del desarrollo de tumores, iniciados por otros cancerígenos. La IDA recomendada para el BHT es de 0,3 mg/kg de peso corporal. Como aspecto favorable, se ha observado que tanto el BHT como el BHA reducen la mutagenicidad in vitro inducida por las aflatoxinas. Asumiendo que los alimentos contienen los niveles permitidos de BHT en Australia, Nueva Zelandia y Reino Unido, los estudios sobre la ingestión estimada ha estado por debajo de la IDA; mientras que en esos países, así como en China y los Estados Unidos se supera ampliamente la IDA cuando se asume que los alimentos contienen los NM recomendados en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios. En los estudios realizados en Japón se emplearon los niveles reales de BHT detectados, y la ingestión estimada es mucho menor que en los casos anteriores. De estos estudios se pudo estimar que la IDA podría ser superada cuando se consumen 90 g diarios (g/d) de alimentos que contienen más de 200 mg/kg de BHT, o 45 g/d de alimentos que contienen más de 400 mg/kg o 18 g/d de alimentos que contienen más de 1 000 mg/kg. La TBHQ se absorbe a través del tracto gastrointestinal, casi completamente, cuando se administra mediante un vehículo graso. La absorción disminuye cuando el vehículo contiene un bajo porcentaje de grasa. Se excreta en su mayoría por la orina como un conjugado sulfatado y en menor magnitud como un conjugado glucurónido. La DL50 por vía oral en ratas es de 700-1 000 mg/kg. La ingestión crónica al 0,5 % en la dieta de ratas pareció provocar ligera disminución en el peso absoluto del cerebro e incremento en el peso relativo del hígado, así como reducción en la actividad de la transaminasa glutámico pirúvica sérica. Igual administración en perros mostró un ligero descenso en los valores de hemoglobina y hematócrito. La TBHQ induce la actividad de las monooxigenasas de función mixta en el hígado, particularmente sobre la p-nitroanisol demetilasa y la anilina hidroxilasa, pero en menor grado que el BHA. Igualmente, es menos activa que este último y que el BHT, en inducir la actividad de la bilirrubinglucuronil-transferasa hepática. Prácticamente la TBHQ no se bioacumula en ningún tejido. Las pequeñísimas cantidades detectadas en el hígado y en la grasa de ratas y perros, probablemente son originadas del antioxidante circulante en sangre. No ha mostrado propiedades carcinogénicas. La IDA recomendada para la TBHQ es de 0,7 mg/kg de peso corporal. Los estimados de ingestión de TBHQ se acercan o exceden la IDA cuando se asume que los alimentos contienen los NM recomendados en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios, pero están por debajo de la IDA asumiendo que los alimentos contienen los NM nacionales. En todos los estudios 133

realizados se ha considerado que el TBHQ es el único antioxidante fenólico empleado.

ANÁLISIS Para el análisis de alimentos, aunque se han escrito métodos colorimétricos, la cromatografía de placa delgada para identificar, y la cromatografía gas-líquida con detector de ionización de llama y la líquida de alta presión para cuantificar, son los métodos de análisis más empleados en el análisis de los antioxidantes sintéticos.

CONSERVADORES Los agentes antimicrobianos (preservantes o conservadores) se dividen fundamentalmente en agentes fungistáticos o bacteriostáticos, lo cual no significa que los de un grupo no posean una pequeña o moderada actividad contra los microorganismos del otro grupo. Las causas de que algunos agentes fungistáticos no incluyan a las bacterias en su espectro de acción o solo actúen muy ligeramente, están determinadas porque al pH óptimo de las bacterias, tales conservadores carecen de actividad o poseen muy poca, correspondiendo en general este pH óptimo con la zona neutra.

AGENTES FUNGISTÁTICOS Propionatos. Dada la extensión de su uso, los fungistáticos más importantes son: los propionatos, los benzoatos y los sorbatos. El ácido propiónico y sus sales de sodio y calcio ejercen su acción inhibidora al acumularse en la célula, con lo que interfiere el metabolismo por bloqueo enzimático y por competencia con sustancias esenciales para el crecimiento microbiano, como algunos aminoácidos. Su acción fungistática es débil, por lo que se requieren concentraciones bastante altas para ello; su principal aplicación es en los productos de panadería y repostería. Se suelen aceptar como NM entre 2 000 y 3 000 mg/kg. El ácido propiónico es un producto del metabolismo intermediario de la degradación de ciertos aminoácidos y de la oxidación de los ácidos grasos de número impar de átomos de carbono, esto lo hace totalmente inocuo, al extremo de que su IDA no está limitada. Benzoatos. La actividad fungistática de los benzoatos se debe a la inhibición de enzimas que regulan el metabolismo del ácido acético, así como la fosforilación oxidativa y su acción sobre la pared celular. El pH óptimo para su actividad antimicrobiana es de 2,5 a 4,0. Se ha empleado mezclado con sorbatos, ya que existe un sinergismo tecnológico entre ellos. Se ha recomendado su uso en dosis variables según las categorías de alimentos, predominando los NM entre 1 000 y 2 500 mg/kg en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios, pero en la mayoría de los países el NM normalizado más frecuentemente es de 1 000 mg/kg (expresado como ácido 134

benzoico) solos o mezclados con otros agentes fungistáticos, aunque en productos en que es habitual el consumo de raciones grandes como refrescos y jugos consideramos más prudente aceptar solo 500 mg/L. El ácido benzoico y sus sales son muy poco tóxicos. La dosis letal media por vía oral es de 1,7 a 3,7 g/kg en la rata. En ratones a los que se administró benzoatos durante 4-5 días al 3 % en la dieta, se observó ataxia, convulsiones, disturbios en el sistema nervioso central y necrosis cerebral; en cambio, 1 g de benzoato durante 90 días en humanos no provocó efectos. Se ha observado que la mortalidad en roedores tratados con benzoatos se incrementa después de un período de restricción de alimentos, lo que se puede atribuir a que la ausencia de glicina en la dieta dificulta su detoxificación y eliminación de los metabolitos por la orina. El gato parece ser un animal especialmente susceptible al ácido benzoico y sus sales. En el hombre existe la posibilidad de provocar reacciones alérgicas en personas susceptibles, lo cual está menos frecuentemente informado que con los colorantes orgánico sintéticos. La IDA recomendada para los benzoatos es de 5 mg/kg de peso corporal, la cual es la más estricta entre los fungistáticos tratados en este capítulo. Los estimados de ingestión de benzoatos exceden la IDA cuando se acepta que los alimentos contienen los NM recomendados en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios, pero están por debajo de la IDA asumiendo que los alimentos contienen los NM nacionales, con excepción de los estimados de ingestión para grandes consumidores que suelen exceder la IDA; en occidente los alimentos que principalmente contribuyen a una alta ingestión son las bebidas carbonatadas y saborizadas, en Japón y especialmente en China, la salsa de soya es la principal fuente de ingestión de este aditivo. En Cuba se ha desarrollado una salsa china elaborada a partir de levaduras, en la cual se pudo reducir la DU desde 1 500 hasta 500 mg/kg de benzoato de sodio, para su conservación durante el almacenamiento a temperatura ambiental. Los sorbatos, las sales de ácido sórbico tienen actualmente mayor extensión de uso que los benzoatos, especialmente en los países desarrollados. Su acción se debe a la inhibición de enzimas en la célula microbiana. Su pequeña constante de disociación permite su empleo en alimentos débilmente ácidos, lo cual no es posible en el ácido benzoico. El ácido sórbico es capaz de inhibir parcialmente el crecimiento de algunos hongos formadores de micotoxinas, también es activo en ciertos grados frente a las bacterias; de particular importancia es su acción anticlostridial, lo que ha dado lugar a investigaciones y aplicaciones para sustituir o reducir el uso de nitrito en productos cárnicos curados. Se ha recomendado su uso en dosis variables según las categorías de alimentos, entre 500 y 2 000 mg/kg, predominando el NM de 1 000 mg/kg (expresado como el ácido, solo o en combinación con el ácido benzoico) en la Norma General del Códex para los Aditivos Alimentarios. Sorbatos. El ácido sórbico es un ácido graso de cadena corta que el hombre metaboliza a través de la betaoxidación. Es inocuo; la dosis letal media por 135

vía oral en ratas es de 10,5 g/kg oral. Relativamente altas dosis no han mostrado efectos sobre el crecimiento, ni sobre la ganancia en peso, ni algún otro efecto toxicológico, tampoco ha evidenciado mutagenicidad, teratogenicidad o carcinogenicidad. La IDA recomendada es 25 mg/kg de peso corporal.

ANÁLISIS DE LOS AGENTES FUNGISTÁTICOS Para la determinación de ácido propiónico, el cual se controla poco debido a su inocuidad, se utiliza un aislamiento por partición con solventes o destilación de arrastre con vapor y medición, con cromatógrafo de gases que posee detector de ionización de llama. El método de análisis que más se emplea para determinar el ácido sórbico está basado en la destilación de arrastre con vapor y posterior medición colorimétrica del producto de oxidación del ácido sórbico -el malonaldehído- con el ácido tiobarbitúrico. Para el ácido benzoico se emplean frecuentemente la medición espectrofotométrica, con el uso de la absorbancia a 225 nm y la cromatografía gas-líquido previa derivatización y detección con ionización de llama. La cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC), para la determinación de ácido benzoico y de ácido sórbico solos y simultáneamente, con previa limpieza con columna tipo Extrelut son los métodos más modernos.

AGENTES BACTERIOSTÁTICOS Sulfitos. Uno de los aditivos que puede causar problemas en personas sensibles es el grupo conocido como agentes de sulfitación, que incluyen varios aditivos inorgánicos de sulfito (E 220-228), entre ellos el sulfito sódico, el bisulfito potásico y el metabisulfito potásico, que contienen dióxido de sulfuro (SO2). Estos conservantes se emplean para controlar la proliferación de microbios en bebidas fermentadas y su uso ha sido generalizado durante más de 2 000 años en vinos, cervezas y productos transformados a partir de frutas. El mecanismo de la acción antimicrobiana (bacteriostática) de los sulfitos (SO3-) se debe a la inhibición de reacciones catalizadas por enzimas con grupos sulfidrilos. El efecto inhibidor de los sulfitos es muy selectivo sobre las bacterias ácido acéticas y lácticas y en menor grado sobre mohos y levaduras. Además de conservadores, los sulfitos tienen otras funciones como aditivos alimentarios: se emplean como antioxidantes y agentes reductores, para la inhibición de reacciones enzimáticas, y son prácticamente los mejores inhibidores del empardeamiento no enzimático debido a las reacciones de Maillard. Los sulfitos tienen relativamente buena eficacia en la descontaminación del maíz contaminado con aflatoxinas. Al constituir aditivos multifuncionales, las aplicaciones del empleo y las DU de sulfitos en alimentos han sido muy diversa: mariscos, vinagres, vinos, pulpas concentradas de frutas, frutas y vegetales deshidratados, azúcar blanqueada no refinada, jarabes de glucosa, etc. Los NM se expresan como dióxido de azufre 136

(SO2) dependen del tipo de alimento y del objetivo tecnológico planteado. Se suelen aceptar alrededor de 50 mg de SO2/kg cuando se emplea como agente microbiano, pero para vinos, pulpas de frutas concentradas y jarabe de glucosa para confitería se han aceptado hasta 400 mg de SO2/kg; suele prohibirse su uso en carnes, particularmente molida, para evitar enmascaramiento de inadecuada calidad de la materia prima, pero con frecuencia se detecta esta aplicación fraudulenta. En los alimentos una parte del sulfito se combina y otra aparece como dióxido de azufre libre; el procesamiento y almacenamiento de los alimentos reduce significativamente el contenido residual de sulfitos y por ellos los estimados de ingestión que se han realizado teniendo en cuenta los niveles reales del aditivo en el momento del consumo son más reales y se encuentran por debajo de la IDA, no así cuando se ha asumido que los alimentos contienen las DU recomendadas en la NGAA o los NM nacionales. Hace 2 décadas, un aporte importante en la ingestión total de SO2 en algunos países como los EE.UU. provenía del consumo de ensaladas elaboradas, particularmente de lechugas (que por su composición no es factible que los sulfitos se combinen en el alimento) ofertadas en restaurantes norteamericanos (práctica actualmente prohibida), a las que solía adicionársele sulfito, a veces en concentraciones excesivas de dióxido de azufre libre. Esta práctica dio lugar a numerosos episodios de intolerancia y crisis severas de asma en personas susceptibles, además de afectaciones intestinales, urticaria, angioedema, hipotensión y sensaciones de picor. Se ha observado que la sensibilidad depende de los niveles residuales del aditivo en el alimento, del individuo y del tipo de alimento. El metabolismo del sulfito en mamíferos ocurre por vía enzimática mediante oxidación a sulfato. La enzima comprometedora, citocromo oxidorreductasa, nombrada sulfito oxidasa, es aparentemente constante entre las especies de mamíferos y se presenta a elevados niveles en el hígado y en bajas concentraciones en la mayoría de los demás tejidos del cuerpo. La rapidez metabólica de la sulfitooxidasa determina que la ingestión crónica de sulfito no se acumule en tejidos, y aunque alcance un elevado estado constante de concentración, es rápidamente eliminado después de la absorción, provocando cortos períodos de elevación de los niveles de sulfito en los tejidos. El sulfito tiene un efecto antinutricional: destruye la actividad de la tiamina, causando su deficiencia en el organismo. Se reconoce como genotóxico in vitro, ofrece resultados positivos en sistemas de ensayos de aberraciones cromosómicas, formación de micronúcleos e intercambio de cromátidas hermanas, pero no in vivo, debido a su rápida inactivación en mamíferos; no parece ser un teratógeno ni cancerígeno per se, aunque desde el punto de vista experimental ha incrementado el efecto de la Nmethil-N-nitro-N-nitrosoguanidina sobre la incidencia de adenocarcinomas en la región pilórica del estómago. En personas sensibles (asmáticos), los sulfitos pueden provocar asma, que se caracteriza por dificultades respiratorias, respiración entrecortada, sibilancia y tos. La IDA recomendada es de 0,7 mg (de SO2)/kg de peso corporal. 137

Análisis de los sulfitos. El análisis de los sulfitos puede estar dirigido a determinar los sulfitos libres, combinados o ambos simultáneamente, es decir total, que es lo más usual desde el punto de vista sanitario. Los métodos de análisis de SO2 libre están casi siempre basados en la titulación yodométrica. También se han propuesto la cromatografía de gases con espacio de cabeza y la cromatografía de exclusión iónica con detección amperométrica (Wygant y col, 1997). Para determinar dióxido de azufre combinado se ha informado recientemente un método basado en la formación de derivados de la dinitrofenilhidracina (DNPH) y determinación por HPLC. Existen muchos métodos descritos para determinar dióxido de azufre total; los más usados son colorimétricos basados en la fijación del dióxido de azufre con tetracloromercuriato de sodio, y su posterior estimación mediante la reacción con el clorhidrato de p-rosanilina y formaldehído, así como los métodos basados en destilación ácida y titulación, entre los que el Monier Williams continúa siendo muy reconocido y empleado, incluso adaptado para determinación por HPLC. Recientemente se ha informado una ventajosa determinación de dióxido de azufre en mariscos por electrodos selectivos, y la aplicación para el análisis de vinos de un biosensor de sulfito basado en la inmovilización de la sulfito oxidasa en politiramina depositada electrónicamente, con el que se obtuvieron resultados que concuerdan con los obtenidos por los métodos establecidos hasta la fecha.

NITRATOS Y NITRITOS Acción, usos y límites. En la industria láctea, los nitratos (NO3-) se suele emplear para evitar la hinchazón de algunos tipos de quesos (como el Gouda), provocada por los gases que producen los microorganismos, y esto solo cuando la leche no es de excelente calidad microbiana. La DU recomendada por el Comité FAO/OMS es de 200 mg/L de leche empleada en la elaboración de los quesos, la cual ha sido reducida en algunos países hasta 100 mg/L y se esperan residuos en el queso inferiores a 50 mg/kg. En realidad, la exposición y riesgo por ingestión de nitratos están determinados por la contaminación del agua de beber y por su presencia en los alimentos, muy notoria particularmente en algunas familias de hortalizas (Chenopodáceas y Crucíferas), como residuos de la fertilización de la agricultura. En la actualidad el nitrato de sodio o potasio ya no se utiliza con tanta frecuencia como aditivo alimentario para el curado de las carnes, debido a que en este proceso, el nitrito de sodio es el aditivo específico que actúa como agente antimicrobiano, fija el color rosado característico de los productos cárnicos curados e influye sobre otras propiedades organolépticas. La propiedad antimicrobiana más importante del nitrito (NO2) es su acción anticlostridial, particularmente contra el Clostridium botulinum, particularmente inhibiendo el crecimiento de las esporas del Clostridium bolulinum. Las propiedades anticlostridiales del nitrito son sumamente importantes en la prevención del botulismo a través del consumo de los productos cárnicos curados. 138

Otras funciones del nitrito en el curado de las carnes tienen una influencia organoléptica. Los mecanismos de la reacción colorimétrica fueron explicados por una combinación del óxido nítrico con los pigmentos de la carne. La influencia del nitrito sobre el sabor y aroma de los productos cárnicos curados puede estar relacionada, si no directa, indirectamente con la acción antioxidante de este aditivo. Es importante destacar que para su acción antimicrobiana, particularmente antibotulínica, se considera que se requiere la adición de las cantidades del aditivo que emplea la industria, lo que determina los límites de tolerancia establecidos en todos los países, pues para el resto de sus funciones las cantidades que se requieren son mucho menores. En general, hoy se considera que algo más de 100 mg/kg son suficientes para la acción antimicrobiana y los demás objetivos tecnológicos de los nitritos en los productos curados. Los NM establecidos del aditivo varían entre 120 y 150 mg/kg. Toxicocinética y efectos biológicos. Los nitritos se absorben por difusión a través de la mucosa gástrica y la pared intestinal. El nitrito absorbido reacciona con la hemoglobina (Hb2+) para formar metahemoglobina (Hb3+). La intoxicación aguda con nitrito provoca metahemoglobinemia. El hombre adulto es poco susceptible, y en la práctica, solo cuando la dosis de aplicación ha sido extremadamente elevada, por confundir la sal común con sal de nitro, o accidentes en los que se empleó nitrito reactivo para el curado de las carnes, surgen casos de intoxicaciones frecuentemente fatales. La metahemoglobinemia afecta fundamentalmente a los niños lactantes, lo cual se debe a varios factores: la hemoglobina fetal se oxida con facilidad a metahemoglobina, y los lactantes no tienen desarrollado el sistema enzimático NADH metahemoglobina reductasa, capaz de impedir o dificultar la oxidación de la hemoglobina. La IDAs recomendadas para nitratos y nitritos son: de 3,7 mg de nitrato (expresado como ión)/kg de peso corporal y 0,07 mg de nitrito (expresado como ión)/kg de peso corporal.

C OMPUESTOS

DE

N- NITROSO

Lo que ha determinado la preocupación por riesgo crónico potencial de la ingestión de nitrito, y en particular por su empleo en la industria cárnica, y en menor extensión la de una alta ingestión de nitrato, han sido la demostración de la formación de nitrosaminas en los productos cárnicos curados con nitrito, la síntesis de estos compuestos in vivo a partir de este precursor y la elevada potencialidad cancerígena de estos compuestos N-nitroso. Los compuestos de N-nitroso (CNNO) se caracterizan por la presencia del grupo nitroso (N=O) unido al átomo de nitrógeno; se dividen en nitrosaminas y nitrosamidas. Las nitrosamidas son menos estables y termolábiles, mientras que las nitrosaminas, que han sido mucho más estudiadas, son estables, solo se descomponen lentamente por acción de la luz o en soluciones acuosas ácidas. A través de la exposición exógena y endógena, el hombre está expuesto diariamente a cantidades variables de CNNO. 139

Toxicocinética y efectos biológicos. La ingestión oral conduce a la absorción por el tracto gastrointestinal (particularmente por el intestino). Tras su absorción las nitrosaminas se distribuyen por el torrente circulatorio; de la sangre desaparecen prácticamente a las 8 h; no se bioacumulan. Las nitrosaminas requieren activación metabólica por la actividad de las enzimas microsomales hepáticas vinculadas a la acción del citocromo P450. En ratas la DL50 para la N-nitrosodimetilamina es de 27 a 41 mg/kg de peso corporal. Los efectos agudos de la N-nitrosodimetilamina y la N-nitrosomorfolina sobre el hígado se caracterizan por un incremento en la actividad de la enzima transaminasa glutámico pirúvica sérica y necrosis centrolobular. Las nitrosaminas son mutágenos potentes que alquilizan el DNA (por ejemplo, la metilación de la guanidina en la posición O6), siendo entonces, cancerígenos iniciadores. El grado de susceptibilidad a la carcinogénesis varía con la especie y se observa cierta especificidad en la localización de los tumores. En animales de experimentación, tanto dosis simples severas como dosis bajas repetidas, producen efectos cancerígenos. Niveles y límites. Aunque a bajos niveles, la N-nitrosodimetilamina (NDMA) es la nitrosamina volátil que con mayor frecuencia se detecta en los alimentos, lo cual es resultado de estar entre las más buscadas como consecuencia del desarrollo de los conocimientos de la analítica de estos compuestos, y por la comparativamente alta abundancia de precursores en relación con otras nitrosaminas. Niveles significativamente mayores de otra nitrosamina, la N-nitrosopirrolidina (N-PYR) suelen encontrarse en la tocineta (bacon) cuando se fríe. Derivado del empleo de nitrito como aditivo, los alimentos con mayor positividad a la NDMA y otras nitrosaminas volátiles son los productos cárnicos curados; los cambios tecnológicos y regulaciones sanitarias, como son la disminución de la dosis de uso de nitrito y el empleo de ascorbato o eritorbato como antioxidantes e inhibidores de la nitrosación, han originado reducción de la contaminación de los productos cárnicos curados con las nitrosaminas, y por tanto de la exposición exógena a estos cancerígenos; sin embargo, resulta difícil pensar que la introducción de cambios tecnológicos y regulaciones sanitarias que implican la disminución de los niveles de nitrosaminas volátiles en los alimentos haya sucedido también en los países en desarrollo y en América Latina, prácticamente existe muy pocas publicaciones sobre los niveles de nitrosaminas en los alimentos. Formación in vivo de los compuestos de N-nitroso. El riesgo a las nitrosaminas puede ser endógeno. La cantidad y variedad de compuestos nitrosables que ingresan al organismo es enorme, particularmente a través de los alimentos y medicamentos, por lo que la ingestión de nitrito desempeña un papel determinante en la extensión de la nitrosación. La cantidad de compuestos de Nnitroso formados en el estómago puede ser superior para individuos que presentan aclorhidria, ya que se incrementa la presencia y actividad de la microflora bacteriana que a bajos pH no puede proliferar. Algunas bacterias son productoras 140

de enzimas nitratorreductasas, capaces de reducir cantidades considerables del nitrato ingerido que no sufrió cambios en la boca, y con ello provocar significativamente mayor biosíntesis de compuestos de N-nitroso en el estómago. La formación endógena de compuestos de N-nitroso se vincula desde el punto de vista epidemiológico con el cáncer de estómago, esófago y tracto urinario.

ANÁLISIS DE LOS NITRATOS, NITRITOS Y COMPUESTOS DE N-NITROSO Se han informado métodos de análisis rápidos y muy sensibles para determinar nitratos y nitritos por HPLC con detección electroquímica, pero el método de análisis clásico para determinar nitrito en los productos cárnicos curados es la determinación colorimétrica a partir de ácido sulfanílico y naftilamina, o preferiblemente, sulfanilamida y clorhidrato de N-1-naftiletilendiamina, en medio ácido. Con este método es posible detectar entre 0,5 y 1 mg/kg, con lo cual se logran porcentajes de recuperación por encima del 95 % y coeficientes de variación menores que 3 %. Los nitratos se determinan por diferencia entre la concentración obtenida en una alícuota que se eluye a través de una columna que contiene un reductor, como el cadmio metálico, y la obtenida en una alícuota semejante no eluida a través de la columna reductora. Gran número de métodos de análisis han sido ensayados para la determinación de nitrosaminas en diversos medios. Inicialmente se propusieron técnicas basadas en cromatografía de placa delgada y polarografía, ambas metodologías son inespecíficas e introducen muchos falsos positivos; además de poseer baja sensibilidad para las concentraciones de nitrosaminas que habitualmente se encuentran presentes en alimentos, cosméticos y otros medios. El empleo de un cromatógrafo de gases acoplado con un espectrómetro de masa (GLC-MS) permite un análisis adecuado de las nitrosaminas volátiles, pero por su elevado costo y complejidad, esta metodología se considera útil solo para la confirmación y no para el pesquisaje de estos compuestos. El desarrollo de detectores específicos para la determinación del grupo N-nitroso (N-N=O) se convirtió en gran necesidad para el análisis de muestras ambientales. El descubrimiento del analizador de energía térmica (TEA) permitió un verdadero avance en el análisis de las nitrosaminas. Este detector se fundamenta en que el enlace N-N de las nitrosaminas es considerablemente más débil que otros enlaces, y puede ser convertido en radical nitrosilo (NO) a 500600 oC, el cual reacciona con ozono al vacío y produce el radical excitado NO2º, que emite fotones que se detectan en la región infrarroja con la ayuda de un fotomultiplicador y un amplificador. El TEA es altamente específico para el grupo N-N=O, ya que se requiere muy poca purificación de las muestras y solo necesita extracción y concentración previa a la inyección en el cromatógrafo de gases acoplado al TEA. Para el análisis de alimentos, los métodos de extracción son fundamentalmente mediante disolventes (el diclorometano es el más utilizado), destilación por arrastre de vapor y destilación al vacío. 141

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CAPÍTULO 11

Peligros toxicológicos de los envases plásticos Grettel García Díaz y Consuelo Macías Matos

Los envases plásticos que se emplean para conservar los alimentos pueden ceder sustancias químicas al producto que contienen. Las autoridades internacionales en el ámbito de la salud pública han mostrado su preocupación por conocer la exposición del consumidor a las sustancias provenientes de los envases. Los materiales en contacto con alimentos son fuente potencial de contaminación, de ahí la necesidad de conocer la exposición a estas sustancias indeseables en la dieta. Como derivado del petróleo, el plástico es un compuesto sintético no biodegradable cuya producción resulta muy contaminante; además, su incineración produce sustancias altamente tóxicas que generan graves problemas de contaminación y salud. Sin embargo, el mayor peligro de los plásticos es el que genera este material al entrar en contacto con los alimentos o bebidas y los juguetes infantiles. El reciclaje y la investigación sobre la toxicidad de los plásticos resultan tareas dificultosas, debido a que a ellos se incorporan diferentes aditivos para adaptarlos a sus distintos usos. Estos aditivos pueden abandonar la matriz polimérica (el plástico propiamente dicho) y contaminar los alimentos en un proceso conocido como migración de sustancias tóxicas. La migración aumenta con el incremento de temperatura (20 ºC son suficientes para desarrollar el proceso) y con el tiempo de almacenamiento del producto. La velocidad con que la industria introduce nuevas sustancias químicas supone otra importante dificultad, ya que resulta imposible investigar los efectos sobre la salud de los nuevos compuestos plásticos antes de su introducción en el mercado. De los materiales plásticos empleados para envasar alimentos el policloruro de vinilo (PVC) es el que más reacciones ha suscitado, debido a su toxicidad y a la contaminación ambiental derivadas de su fabricación e incineración; a este respecto, varios países han tomado medidas contra el empleo de PVC en los envases de alimentos. También el poliestireno (el material de los vasos de yogur o las bandejas de corcho blanco) puede aportar al organismo sustancias con efectos mutágenos y cancerígenos. Si bien los niveles de esta sustancia detectados en productos lácteos no superan los límites legales, no se conocen sus efectos a largo plazo. 145

Una de las consecuencias más graves del fenómeno de la migración es la contaminación hormonal, por la que muchos aditivos de los plásticos son capaces de funcionar en el organismo como hormonas, potenciando su efecto o bloqueando su acción. Así, este proceso puede provocar alteraciones en el desarrollo sexual, feminización y masculinización, infertilidad, insuficiencias hormonales o cáncer. Se han descrito hasta 10 grupos de sustancias que se comportan como estrógenos (hormonas femeninas), muchas de ellas de uso habitual en procesos industriales y agrícolas (detergentes, plásticos, cosméticos, anticonceptivos, insecticidas, etc.). Los estudios científicos indican que el incremento de mortalidad por cáncer de mama, ovario o próstata en las últimas décadas se debe a la contaminación por estas sustancias. Los efectos de estos aditivos pueden manifestarse mucho tiempo después de su incorporación y hasta en la descendencia, al pasar a esta durante el embarazo y la lactancia. Un grupo de científicos de la Unión Europea trata de establecer un modelo matemático que permita predecir la migración de estas sustancias químicas de los envases a los alimentos. La Unión Europea dispone de unas listas positivas de sustancias químicas que se pueden emplear en la fabricación de envases plásticos para alimentos. Cuando estos materiales se chequean se ve siempre el caso más extremo para el consumidor, por ejemplo, desde el punto de vista de la temperatura. De este modo se garantiza que, aunque migre la sustancia, no va a suponer ningún riesgo para el consumidor. La legislación impone unos límites de migración que se sitúan en 60 mg de sustancia química por kilogramo de producto alimenticio. Sin embargo, para las sustancias que pueden presentar más problemas o riesgo se establecen límites mucho más estrictos, en función de su toxicidad potencial, ya que los efectos de estas sustancias en el consumidor casi siempre son acumulativos a largo plazo. Desde hace varias décadas los envases plásticos han sido utilizados preferentemente como el medio de transporte del alimento al consumidor. Sin embargo, el desarrollo tecnológico de la industria alimentaria ha permitido aumentar sus funciones y en la actualidad poseen funciones tan diversas como: − Preservar la calidad del alimento. − Ofrecer información al consumidor. − Proteger el producto envasado frente a contaminaciones externas. Por lo general los envases plásticos son higiénicos, cómodos y atractivos. Además sus propiedades y la tecnología permiten lograr múltiples combinaciones en envases rígidos, semirrígidos y flexibles, que cumplan los requerimientos de conservación de un producto terminado. Los envases plásticos tienen como desventaja la posible contaminación del alimento por la migración de sustancias químicas desde el envase. Los polímeros por su gran tamaño molecular no son solubles en los alimentos y son inertes, por 146

lo que no representan riesgos. A la contaminación solo pueden contribuir aquellos componentes del plástico, que por su bajo peso molecular difunden a la superficie de contacto y se disuelven en el alimento: los residuos de la polimerización entre los que están los monómeros que quedan libres y los aditivos que se añaden con fines tecnológicos. No siempre es posible evitar totalmente la presencia de residuos de la polimerización en la materia prima o el artículo terminado, ni el uso de aditivos totalmente inocuos; las consecuencias para el alimento pueden variar desde sabores extraños hasta su contaminación con compuestos tóxicos. Por esto, 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 toxicológicos al consumidor. Existen regulaciones sanitarias que aseguran que no haya riesgo para la salud debido a la ingestión de alimentos contaminados con compuestos del envase; muchos países, especialmente aquellos que tienen una industria petroquímica desarrollada, cuentan con estas regulaciones. En Estados Unidos el uso de los plásticos en contacto con alimentos está bajo la Jurisdicción de la Administración de Alimentos y Drogas (FDA). Cuando se trata de alimentos en contacto con materiales plásticos se establece como exigencia primaria que estos no pueden, en condiciones normales de uso, transferir sus constituyentes a los alimentos en cantidades tales que puedan: − Causar riesgos a la salud. − Producir cambios indeseables en la composición del alimento. − Alterar sus características organolépticas. Para evitar el riesgo a la salud del consumidor y la alteración de las propiedades organolépticas del alimento se aplican los criterios siguientes: − Se delimita la cantidad y calidad de los aditivos y monómeros utilizados en el envase plástico. Estas son las llamadas listas positivas. − Se delimita la migración de la sustancia a los alimentos, sobre la base de una autorización en la que el productor debe suministrar al organismo responsable información acerca de: entidad, composición, propiedades, especificaciones, cantidad que se debe usar y finalidad del uso, información de la operación y datos toxicológicos. El uso de materiales plásticos en envases y embalajes para alimentos debe cumplir normas básicas de seguridad para evitar posibles contaminaciones y minimizar la migración de compuestos que alteren las propiedades o seguridad del contenido. Una nueva lista de materiales autorizados para la fabricación de envases plásticos, así como los límites máximos de migración quedaron regulados por una normativa el 22 de febrero del 2005. La migración está relacionada con todos los componentes de bajo peso molecular que se añaden o quedan residualmente en el plástico y que pueden transferirse al alimento en contacto como son: − Residuos de la polimerización. 147

− − − − − − − − − − −

Solventes. Plastificantes. Estabilizadores del calor y la luz. Antioxidantes. Absorbentes de la luz ultravioleta. Reforzantes. Lubricantes. Agentes antibloqueo. Desmoldantes. Pegamentos. Espumantes.

La migración está regida por el fenómeno de la difusión del aditivo en la matriz del plástico y su solubilidad en el alimento, de aquí se desprende la influencia de distintos factores en este proceso: − La naturaleza y estructura química del aditivo, que implica mayor o menor interacción con el polímero; también influye el tamaño (al aumentar el peso molecular disminuye la migración) y la concentración del polímero. − La composición y propiedades de los alimentos: como la mayoría de los aditivos y monómeros son compuestos orgánicos insolubles, la migración es mucho mayor en los alimentos grasos que en los alimentos líquidos no grasos; en los alimentos secos no grasos la interacción es mínima y la migración es insignificante. − La temperatura y el tiempo de contacto del material con el alimento son directamente proporcionales a las cantidades migradas. − La relación entre la superficie de contacto del plástico respecto al volumen de alimento envasado (en los envases pequeños la relación superficie/volumen aumenta lo que favorece la migración. Hay que tener en cuenta que el envase sufre junto con el alimento los procesos de elaboración y conservación (esterilización, congelación y descongelación, irradiación y microondas), los cuales también influyen sobre la migración.

MIGRACIÓN TOTAL Y ESPECÍFICA A los efectos prácticos se debe hacer una distinción entre migración total o global y migración específica. La primera responde a la suma de todos los compuestos que se transfieren al alimento, sean de interés toxicológico o no, incluyendo sustancias que son fisiológicamente inertes, pero no podrían tener un efecto sobre las propiedades organolépticas del alimento. Es un método de detección que ahorra tiempo y recursos cuando no se espera un riesgo particular, se realiza por la medida gravimétrica de un residuo obtenido en simulantes de alimento y en condiciones experimentales fijadas. La migración específica se refiere a uno o más compuestos definidos, que se determinan mediante un método particular por interés toxicológico. Para 148

determinar la migración específica de cada aditivo o monómero es necesario disponer de un método analítico selectivo, preciso y con suficiente sensibilidad, que permita cuantificar las cantidades trazas que se encuentran en los alimentos. La migración se puede expresar como cantidad de sustancia (o sustancias, migrada por kilogramo de alimento (mg/kg o por superficie en contacto (mg/dm2). Los límites de la migración total están entre 5 y 10 mg/dm2 ó 60 p.p.m. considerando que la relación superficie/volumen en la mayoría de los envases es 0,6:1. No siempre es posible realizar los experimentos de migración en las condiciones prácticas de uso, es necesario lograr condiciones experimentales: soluciones de extracción, tiempo y temperatura de contacto y relación superficie/volumen, lo cual adicionalmente hace comparables los resultados. La naturaleza heterogénea de los alimentos provoca grandes dificultades analíticas para la determinación de los colorantes, que además se encuentran casi siempre en cantidades trazas. Para evitar esto se sustituyen los alimentos por soluciones modelos.-soluciones simulantes- que tratan de imitar la acción extractiva de los alimentos. Las variables que deben fijarse para el estudio de la migración en condiciones experimentales son el tiempo y la temperatura, sobre la base del proceso o almacenamiento real que va a tener el alimento, tratando de aumentar la temperatura para ahorrar tiempo.

P R I N C I PA L E S P L Á S T I C O S U T I L I Z A D O S PA R A E L ENVASADO DE ALIMENTOS Polietileno (PE). Se forma por la polimerización del gas etileno. Existen 2 tipos en dependencia del proceso de polimerización: el polietileno de baja densidad (PEBD) y el polietileno de alta densidad (PEAD), aunque también existen materiales intermedios. PEBD es ligeramente translúcido, de aspecto ceroso y muy flexible. Ofrece baja permeabilidad al vapor de agua y alta a los gases (especialmente al oxígeno). Se usa ampliamente en la confección de bolsas solo o combinado con papel, aluminio y otros materiales plásticos. El PEAD es más duro, menos transparente y flexible. Tiene más baja permeabilidad al vapor de agua. Se utiliza en botellas, bandejas y artículos domésticos. Polipropileno (PP). Se produce por polimerización del propileno. Es más duro que los polietilenos. Los artículos obtenidos por moldes presentan una superficie brillante. Es menos resistente que el PEAD. 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. Poliestireno (PS). Se forma por polimerización del estireno. Cuando la polimerización tiene lugar solo a partir de estireno como unidad estructural se obtiene un plástico rígido, transparente, pero con gran fragilidad. Si al polimerizar 149

se le añade butadieno, se logra disminuir esa fragilidad, pero a la vez pierde la transparencia y se obtienen los llamados poliestirenos de alto impacto PSAI y poliestireno de medio impacto (PSMI). También se consigue este objetivo por la adición de otro monómero, el acrilonitrilo, copolímero estireno-acrilonitrilo (SAN, mantiene la transparencia, presenta alta dureza y resiste elevadas temperaturas). Otra posibilidad es la copolimerización de estireno, acrilonitrilo y butadieno para obtener el llamado ABS, menos transparente y de buena resistencia a los golpes. El poliestireno posee baja permeabilidad a los gases y al vapor de agua. Su principal uso es en potes, tubos y bandejas para productos lácteos. Policloruro de vinilo (PVC). Se produce por la polimerización del cloruro de vinilo (CV). Es un material duro, rígido, transparente y brillante; de esta forma se fabrican botellas para el envasado de agua mineral, vinagre, aceite y jugos. Cuando se añaden plastificantes se obtiene un material sumamente flexible que se procesa en películas para envolver quesos, embutidos, carnes, frutas y vegetales; en mangueras, para conexiones industriales y de agua potable; en potes y tubos, para mermeladas, pastas y mostaza y en el sellado de las tapas de pomos y botellas. Se caracteriza por presentar muy baja permeabilidad al vapor agua y a los gases. Posee buena resistencia a los aceites y grasas. Terftalato de polietileno (PET). Se produce por la polimerización del ácido terftálico y el etilenglicol. Pertenece al grupo de los poliésteres saturados. Es un plástico relativamente nuevo que tiene un creciente en sus 2 formas: rígido y flexible; además de la gran transparencia y brillo que presenta, la propiedad más apreciada es que constituye una barrera a los gases. Las botellas se usan mucho en el envasado de jugos y bebidas carbonatadas y cervezas. Debido a que resiste elevadas temperaturas se usa en su forma flexible (la cual depende del proceso tecnológico de fabricación) para el envasado de comidas que suelen ser calentadas o cocinadas en el envase. Este uso está últimamente relacionado con el cocinado por microondas. Las películas generalmente son combinadas con polietileno, aluminio y otros materiales para lograr buen sellado o cuando se necesita un almacenamiento por largo tiempo.

MONÓMEROS DE MAYOR INTERÉS TOXICOLÓGICO

CLORURO DE VINILO Es un gas incoloro que constituye la unidad estructural del PVC. Se utiliza también como monómero en el policloruro de polivinilideno (PVDC y otros polímeros). Toxicocinética y efectos biológicos. El PVC se absorbe por inhalación y por vía oral. Se distribuye al hígado y los riñones inmediatamente después de la exposición, y algunos metabolitos permanecen en los tejidos hasta 48 horas. Se 150

metaboliza mediante las monooxigenasas por función mixta a óxido de cloroetileno, el cual se reordena momentáneamente a cloroacetaldehído. Se excreta por la orina a través de sus 2 metabolitos principales: la S-carboximetilcisteína y el ácido tiodiglicólico, y también sin cambio en pequeñas cantidades por vía respiratoria. La intoxicación aguda provoca irritación de las membranas mucosas y respiratorias, así como pérdida de la conciencia. La intoxicación crónica se desarrolla después de 4 ó 5 meses hasta varios años después de la exposición. En su primera etapa se caracteriza por polimorfismo, variabilidad esencial y perturbación de la regulación vascular-vegetativa, termorregulatoria, neurotrófica y cambios en la piel, acrosteólisis de las falanges terminales de los dedos. En la segunda etapa se produce polineuritis vegetativa, perturbación de la actividad cardíaca (arrítmia), afectación del sistema nervioso central, esplenomegalia, trombocitopenia, función respiratoria reducida anemia y leucopenia. El carácter carcinogénico del CV está bien establecido. En un experimento con ratas se les suministraron por vía oral concentraciones de 3,33; 16,65 y 50 mg/L de CV en aceite de oliva; a partir del segundo grupo aparecieron carcinomas epidermoides y nefroblastomas. También en estudios epidemiológicos se mostró que la incidencia de mortalidad por cáncer era mayor en trabajadores expuestos que en población no expuesta. Niveles y límites. Estudios sobre la migración del CV a los alimentos mostraron niveles de 9,4 mg/L en vinagre, 14,8 mg/L en aceite y en bebidas alcohólicas almacenadas en botellas de PVC durante 6 años hasta 20 mg/L. Se estudió la migración en relación con el tiempo y la temperatura, usando distintos simulantes y distintas concentraciones residuales en el envase. Los valores más elevados de la migración se encontraron en el alcohol al 50 % y en los simulantes grasos, y disminuía al ir reduciendo las concentraciones residuales en el envase hasta no ser detectable para niveles de 1 mg/kg. Se realizaron cambios tecnológicos que redujeron al mínimo posible los niveles de CV en el envase, y se desarrollaron métodos de análisis cada vez más sensibles que permitieron determinar cantidades menores que 1 mg/kg en el plástico y 0,01mg/kg del alimento, cifras que se consideran los actuales límites máximos de residuo (LMR).

ESTIRENO El estireno es un líquido transparente, viscoso, con olor fuerte y desagradable. Su principal uso es en la producción de polímeros y copolímeros de poliestireno, también se utiliza como agente entrecruzante en la fabricación de resinas poliéster insaturadas. El primer uso del estireno, que aún se mantiene, fue en la industria del caucho en la fabricación de gomas de estireno-butadieno y estireno-acrilonitrilo. Toxicocinética y efectos biológicos. La absorción del estireno es rápida y la vía principal es la respiratoria, también se absorbe por la piel y la vía oral. Se distribuye a través de todos los órganos y tejidos y se acumula en el tejido adiposo, 151

donde el tiempo de vida media es de 2 a 5 días. Es metabolizado a 7,8 óxido de estireno por las oxidasas de función mixta. Los principales metabolitos urinarios son el ácido mandélico y el fenilglioxílico, los cuales que se usan para medir exposición reciente a estireno. En animales de experimentación expuestos a los vapores de estireno se produjo irritación de las membranas mucosas, depresión del sistema nervioso central y daño pulmonar agudo. En dosis oral de 200 mg/kg de peso corporal durante varios meses se produjeron en los animales cambios hematológicos e inmunológicos y daño renal. Por ambas vías se produjo daño hepático incluyendo infiltración grasa del hígado y necrosis de las células hepáticas. El estireno resultó ser un carcinógeno probable solo en 1 de 3 estudios en ratones y no carcinógeno en ratas. Su principal metabolito intermedio, el 7,8 óxido de estireno presentó una letalidad de 4 a 5 veces mayor que el estireno y en estudios in vitro demostró ser mutagénico. En estudios epidemiológicos se ha encontrado aumento del riesgo de cáncer de los sistemas linfáticos y hematopoyéticos en trabajadores expuestos; sin embargo, hasta el momento existe insuficiente evidencia para establecer una relación causa-efecto entre exposición a estireno y desarrollo de cáncer en humanos. Niveles y límites. La significación sanitaria que tiene el control de la migración del estireno se debe no solo a su toxicidad, sino también a que él causa alteraciones organolépticas sobre ciertos límites. Con el desarrollo tecnológico alcanzado actualmente, los niveles de estireno encontrados en los poliestirenos están, como rango general, entre 200 y 1 200 mg/kg, y en los alimentos son menores que 0,2 mg/kg. El Comité Mixto FAO/OMS de Expertos de Aditivos Alimentarios acordó que no se requería una limitación específica para el estireno, ya que su presencia es autolimitadora desde el punto de vista organoléptico, pero recomendó que los materiales a partir de polímeros de estireno se produjeran conforme a las buenas prácticas de fabricación.

ACRILONITRILO El acrilonitrilo es un líquido volátil, incoloro, inflamable, con un olor dulce y característico. Cuando se polimeriza solo se obtiene el poliacrilonitrilo (PAN), con el estireno y el butadieno los ya nombrados SAN y ABS. Tiene la característica de conferirle a su polímero y copolímeros impermeabilidad a los gases, resistencia a las grasas, aceites y a la humedad, y en alta proporción transparencia. En la fabricación de gomas se utiliza copolimerizado con butadieno para obtener un caucho sintético resistente a los aceites. También en fibras acrílicas para tejidos. Toxicocinética. El acrilonitrilo se absorbe rápidamente por vía dérmica y pulmonar, también por vía oral. No se acumula. Se distribuye de forma bastante uniforme en los distintos tejidos y órganos, los mayores niveles se encuentran en eritrocitos, piel y estómago en dependencia de la vía de entrada. Han sido 152

identificados 10 metabolitos. Se metaboliza por la vía de las monooxigenasas de función mixta a glicidonitrilo, y este o el propio acrilonitrilo se conjuga con el glutatión, dando lugar a ácidos mercaptúricos que son los principales metabolitos urinarios. También se metaboliza parcialmente a cianuro y se elimina por la orina como tiocianato. Efectos biológicos. Los efectos tóxicos no son específicos, se relacionan principalmente con el tracto gastrointestinal y respiratorio, el sistema nervioso central y los riñones. La LD50 está entre 25 y 186 mg/kg de peso; los ratones son más sensibles que las ratas, conejillos de india y conejos. Es embriotóxico y teratogénico en hamsters y ratas. Probablemente no es mutagénico por si mismo, pero sí sus metabolitos. Es carcinogénico en ratas a través de los alimentos y por inhalación. No se ha demostrado una correlación entre exposición e incidencia de cáncer concluyente en estudios epidemiológicos, pero los resultados sugieren la posibilidad de que también sea cancerígeno en el hombre. Límites. El Comité Mixto FAO/OMS recomendó reducir al mínimo posible la exposición humana al acrilonitrilo. En lo que a envases respecta, la tecnología no alcanzó los mismos avances que con el cloruro de vinilo, y los niveles residuales no han podido disminuirse tanto, por ello, las medidas tomadas implican restricción en el uso, se prohibieron las botellas de PAN y se estableció un límite en los alimentos de 0,02 mg/kg. Análisis. La cromatografía gaseosa con la técnica de espacio de cabeza es el método de análisis recomendado para determinar cloruro de vinilo, estireno y acrilonitrilo en los plásticos y en los alimentos. Este método presenta la ventaja que la determinación se realiza directamente en el alimento sin preparación preliminar (digestión, extracción), y como se inyecta en el cromatógrafo una alícuota de la fase gaseosa, se disminuyen las interferencias de otros componentes del alimento o del plástico, lo cual permite obtener mayor sensibilidad. Los límites de detección alcanzados son alrededor de 1 mg/kg en el plástico y de 0,05 a 0,001 mg/kg en los alimentos.

ADITIVOS Los aditivos empleados en los materiales plásticos de mayor interés toxicológico son los plastificantes, estabilizadores y pigmentos.

P LASTIFICANTES Los plastificantes son los aditivos que tienen la finalidad de aumentar la flexibilidad del polímero y adicionalmente disminuyen la fragilidad y actúan como lubricantes internos, reduciendo las fuerzas de fricción y la temperatura de procesamiento. Los plastificantes tienen la particularidad, a diferencia de la mayoría de los demás aditivos, que requieren ser añadidos en elevada proporción (10-50 %), para que puedan ejercer su acción flexibilizante, como se puede ver, esto es ya un problema desde el punto de vista de la migración. 153

Existe un amplio rango de plastificantes: ésteres de los ácidos fosfóricos, ftálicos, adípicos, sebacínicos y cítricos, parafinas cloradas, difenilos clorados y aceites vegetales epoxidados. Los ésteres fosfóricos, por ejemplo, el tricresilfosfato, a pesar de ser excelentes plastificantes, siempre han estado fuera de las listas positivas por su conocida toxicidad, igualmente sucede con los difenilos y parafinas cloradas. El material plástico de mayor uso en relación con alimentos donde se utilizan plastificantes es el PVC. Los plastificantes más usados durante años en el PVC han sido el dietilhexilftalato (DEHP) llamado también dioctilftalato (DOP) y el dietilhexiladipato (DEHA) o dioctiladipato (DOA). El DEHP tiene baja volatilidad, muy buena retención por el plástico, excelente estabilidad al calor y a la luz, así como le proporciona gran flexibilidad y buena resistencia al PVC. El DEHA tiene la ventaja de tener buena resistencia a bajas temperaturas y por tanto particular aplicación en estos casos, es más volátil que el DEHP y no tiene tan buena retención por el PVC. En los primeros estudios toxicológicos el DEHP se reveló como un compuesto poco tóxico; la LD50 fue de 31 mg/kg. Pero ya en estudios de toxicidad crónica mostró amplia variedad de sutiles efectos biológicos: aumento del tamaño del hígado, disminución de la velocidad del flujo coronario, inhibición de las enzimas del metabolismo de los carbohidratos y alteraciones del tejido hepático. Por otra parte, se fue acumulando información sobre la migración, se encontró en leche que pasaba a través de las tuberías de ordeño, en sangre almacenada en bolsas de PVC y en tejidos humanos de personas que habían recibido transfusiones de dicha sangre y en alimentos donde adicionalmente se encontró una relación directa de la migración con la cantidad de grasa. El Programa Toxicológico Nacional de los EE.UU. publicó resultados que indicaban que el DEHP causaba efectos cancerígenos en altas dosis en ratas y ratones de uno y otro sexos, así como efectos similares se notaron en el DEHA en ratones hembras y posiblemente también en ratones machos. La Agencia Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer concluyó que existía evidencia suficiente para declarar que el DEHP es cancerígeno en ratas y ratones, y evidencia limitada sobre la carcinogenicidad del DEHA en ratones, además que no existen datos suficientes para evaluar en humanos. Se recomienda reducir la exposición humana a DEHP, y ya que sus niveles en el plástico no pueden ser reducidos porque dejaría de cumplir su función, sería posible lograrlo mediante el uso de plastificantes alternativos que fueran toxicológicamente aceptables u otros materiales plásticos alternativos. Una de las medidas tomadas ha sido sustituirlo por el DEHA en las películas para envolver alimentos. Se ha calculado que la ingesta dietaria máxima de DEHA, considerando el consumo de alimentos envasados y el nivel promedio de DEHA en dichos alimentos, es alrededor de 16 mg/persona/día, la posibilidad de riesgo a la salud con esta ingesta es remota y aunque no existe razón, por tanto, para prohi154

bir el uso de materiales de envases que contengan DEHA, debe reducirse esa ingesta. En años recientes el uso de películas adheribles de PVC ha ido en franco aumento, tanto en los establecimientos de ventas al por menor, como en usos domésticos que incluyen conservación en frío o cocinado en el envase por microondas. Tanto la industria productora de plástico como la de envasar alimentos han tomado medidas para poder continuar utilizando este tipo de películas, que fueron: disminuir el grosor de las películas, con lo cual se reduce la concentración del plastificante en contacto, así como la migración y la sustitución parcial o total del DEHA por un plastificante polimérico, que por su mayor tamaño molecular deberá migrar menos. Otro material que requiere el uso de plastificantes y al cual se le ha dedicado atención sanitaria es la celulosa. Las películas de celulosa regenerada (celofán) simples o revestidas con nitrocelulosa o con copolímeros del cloruro de vinilideno-cloruro de vinilo (PVDC, comercialmente Sarán) tienen distintas aplicaciones en el envasado de alimentos, por ejemplo, envolturas para caramelos, chocolates, confituras, cakes, pasteles y otros, y son plastificadas con mezclas de glicoles. El monoetilenglicol y el dietilenglicol, muy adecuados tecnológicamente, rebasaban los límites de migración fijados y han sido sustituidos por una mezcla de propilenglicol (PG), trietilenglicol (TEG), polietilenglicol (PEG), glicerol y urea, que además de eliminar problemas de toxicidad disminuyen la migración por su mayor peso molecular, especialmente en el caso del TEG y PEG. Existen otros plastificantes que al tener en cuenta su poco uso no parecen constituir un problema sanitario y su migración ha sido poco estudiada. Uno de ellos es el aceite de soya epoxidado, que se utiliza con distintos materiales plásticos como PVC, PVDC y poliestireno; que adicionalmente a su acción plastificadora sirven como estabilizantes secundarios y lubricantes internos. Otro es el acetiltributilcitrato (ATBC) que es el plastificante más usado en las películas de Sarán en una proporción de hasta 5 %, estas películas se utilizan cuando se requiere baja permeabilidad al oxígeno y a la humedad, así como elevada resistencia a las grasas, solas en el envasado al vacío o en atmósfera controlada o para usos domésticos o como recubrimiento del celofán. Con el Sarán también se utiliza en menor medida otro plastificante, el dibutilsebacato (DBS). Se emplean películas de acetato de celulosa en forma de láminas rígidas en las ventanas de las cajas de cartón para cakes, pasteles y repostería en general, donde no se espera que exista un contacto directo con el alimento, pero que puede ocurrir durante la manipulación. Estas películas generalmente se plastifican con 16 % de dietilftalato (DEP). Otros ftalatos como el dibutilftalato (DBP), diciclohexilftalato (DCHP) y diisononilftalato (DINP) se utilizan también en pequeña medida como plastificantes de los revestimientos de nitrocelulosa del celofán y en los artículos de goma, por su poco uso no se le ha conferido mucha atención. 155

ESTABILIZADORES Los estabilizadores junto con los plastificantes son considerados los aditivos más importantes de los plásticos, por su toxicidad y porque su uso es indispensable. Se denominan estabilizadores a aquellos compuestos que se añaden al PVC para prevenir o retardar su degradación, tanto la que puede tener lugar durante el proceso de fabricación del artículo, ya que el PVC tiene baja resistencia térmica, como en la conservación del envase o artículo debido a la acción de agentes ambientales (radiaciones, humedad, calor, oxígeno, ozono), que provoca alteraciones de la estructura macromolecular y de sus propiedades. Los estabilizadores generalmente se añaden en una proporción menor que 2 % respecto al peso del plástico. Existen distintos grupos de compuestos que poseen la propiedad de estabilizar al PVC; algunos protegen contra el calor, otros contra las radiaciones, mientras que otros previenen ambos efectos. La toxicidad es diversa, ya que el rango de sustancias desde inorgánicas hasta orgánicas es muy variado. Entre los mejores estabilizadores para PVC se encuentran los compuestos de Pb y Cd, estos últimos en combinación sinérgica con el bario (Ba), que por su toxicidad están prohibidos para el PVC que se utilice para producir envases que contengan alimentos. Los estabilizadores más usados en PVC destinado a estar en contacto con alimentos son los compuestos de calcio-zinc y los orgánicos de Sn. También se utilizan en menor medida compuestos orgánicos como los derivados de urea (fenilurea, difeniltiourea), el 2-fenilindol y los ésteres del ácido â-aminocrotónico. En los compuestos de calcio-zinc se presenta un efecto sinérgico entre el calcio que mejora la durabilidad y el zinc que produce mejor coloración inicial. Estos estabilizadores no tienen importancia toxicológica y se usan principalmente en PVC flexible para envases, juguetes y equipos de transfusión y venoclisis. Los estabilizadores de Sn orgánico se utilizan en PVC rígido para botellas y laminas, no se pueden usar en el PVC flexible porque la presencia de plastificantes aumenta considerablemente la migración. De los compuestos de Sn orgánico tienen acción estabilizante los dialquílicos (R2SnX2) y algunos monoalquílicos (R Sn X3) Estos estabilizadores tienen efecto sobre el calor y la luz. Existen 2 grupos, los que contienen azufre en su estructura (tioglicolatos de mono- y dialquilSn) que tienen la propiedad de conferirle una excelente transparencia al PVC, y los que no contienen azufre (carboxilatos de dialquilestaño), que son inoloros pero no confieren transparencia al PVC. Toxicocinética y efectos biológicos. Los compuestos de Sn orgánico se absorben más rápidamente que los de Sn inorgánico, y entre los orgánicos disminuye la absorción a medida que aumenta la longitud del radical alquilo. Las mayores concentraciones de estos compuestos se han encontrado en el hígado y algo menores en los riñones; la ruta de excreción depende del tipo de compuestos. 156

Los trialquilos, que se usan como plaguicidas y se encuentran como impurezas de los mono y di causan daños en el sistema nervioso central. Los dialquilos tienen efecto sobre los conductos biliares especialmente los de cadena corta. Están prohibidos los compuestos dibutílicos y otros de cadena corta y se recomiendan los dioctilos para estabilizar PVC de uso alimentario. Se ha observado que algunos compuestos dimetílicos y dioctílicos inhiben la oxidación de los cetoácidos y bloquean la respiración mitocondrial, al administrar altas dosis de dicloruro de dioctil- y dibutilSn se produjo atrofia del timo y supresión de la respuesta immune en ratas pero no en ratones. No existen evidencias de que los compuestos orgánicos de Sn sean cancerígenos, mutágenos ni teratógenos. Niveles, límites y análisis. El estabilizador de Sn orgánico mundialmente más usado es el di-2-etilhexiltioglicolato de dioctilSn (TGDO), que se combina con el correspondiente derivado monooctílico por su acción sinérgica. Este compuesto se añade casi siempre en una proporción de 1,5 % respecto al peso del PVC. Los límites fijados para su migración son de 5 μg Sn/dm2 en alimentos o simulantes no grasos y de 10 μg Sn/dm2 en alimentos o simulantes grasos. El análisis de Sn total en EP y alimentos se desarrolla de igual manera que la descrita en el capítulo 8.

P IGMENTOS Así como los envases de PVC, PET y policarbonatos se caracterizan por su transparencia, que permite exhibir el contenido; los envases de polietileno, polipropileno y poliestireno de uso general se usan casi siempre coloreados, lo cual le confiere un atractivo especial y también evita el paso de la luz y otras radiaciones. Los pigmentos para plásticos pueden ser orgánicos e inorgánicos. En el primer grupo se encuentran los azopigmentos: amarillo bencidina, amarillo Hansa, rojo naftol, rojo toluidina; los pigmentos de complejos metálicos, las ftalocianinas verde y azul. Entre los pigmentos inorgánicos están el óxido de titanio y el sulfuro de zinc (blancos), negro de humo, amarillo níquel-titanio, óxidos de hierro (rojo y negro), azul y verde cobalto y los sulfuros y sulfoselenuros de Cd (amarillo y rojo). Los pigmentos de sulfuro de Cd dan colores entre el amarillo y el anaranjado, los sulfoselenuros entre rojo y castaño, y según las combinaciones que se hagan se obtienen tonalidades de bellos colores. Son resistentes a los álcalis aunque no a los ácidos, resistentes al calor (más de 500 °C) y estables a la luz. Estas características los convierten en pigmentos tecnológicamente apreciados; sin embargo, desde hace unos años, desde el punto de vista sanitario se valora su uso en plásticos para envases y otros usos en relación con alimentos o contacto directo con el ser humano. En un estudio de la migración a soluciones simulantes ácidas de polietilenos, polipropilenos y poliestirenos se encontraron niveles entre 0,12 a 0,97 μg/dm2, los cuales no sobrepasarían la ingestión semanal provisional fijada por el Comité 157

Mixto FAO/OMS que es de 0,0070 mg/kg de peso corporal, y por tanto no se debe esperar riesgos para la salud; sin embargo, considerando que el Cd es bioacumulable y cancerígeno no se recomienda el uso de pigmentos de Cd para colorear plásticos, por lo que se debe tener en cuenta la posibilidad de sustituirlos. Las listas positivas de las regulaciones generalmente no incluyen los pigmentos, solo especifican que estos no deben migrar a los alimentos, ni en trazas, y en algunos casos se evalúa el grado de pureza del pigmento fijando límites de metales pesados y aminas, también se han fijado en el producto final plástico cuando se trata de juguetes, pero no para alimentos.

ANÁLISIS DE MIGRACIÓN La selección de un determinado material plástico o combinaciones de ellos para envasar un alimento específico es un problema fundamentalmente tecnológico, y las consecuencias más probables de una buena o mala selección se manifiestan en la calidad y el valor nutritivo del alimento. Por el contrario, el fenómeno de la migración de una sustancia desde el envase, tiene además de las anteriores aplicaciones un carácter tóxico que implica estricto control sanitario. Las diferencias conceptuales y de aplicación práctica de la migración total, entendiéndose por tal la suma de todos los compuestos que se transfieren al alimento, sean o no de interés toxicológico, se determina por la medida gravimétrica de un residuo obtenido en condiciones experimentales y específicas. Los límites establecidos para el material derivado del envase fluctúan entre 5 y 10 mg/dm2 o 60 p.p.m., considerando que la relación superficie/volumen en la mayoría de los envases es 0,6:1. Los límites máximos de residuos de los compuestos, medidos en las pruebas de migración específica, varían en cada caso. Las variables que se deben establecer en los estudios relativos a la migración del material del envase en condiciones experimentales, son el tiempo y la temperatura, de acuerdo con el proceso o tipo de almacenamiento a que se someterá el alimento. Los métodos de ensayos desarrollados para calcular el nivel de migración global y específica de materiales plásticos hacen referencia comúnmente a 4 tipos de simulantes: − Agua destilada. − Solución acuosa de ácido acético (3 %). − Solución acuosa de etanol (15 %). − Aceite de oliva, dentro de los simulantes grasos. El procedimiento de ensayo de migración global, empleando simulantes acuosos, permite determinar la cantidad de componentes que se han transferido desde el envase al simulante alimentario mediante gravimetría. Las pruebas interlaboratorio realizadas con este tipo de simulantes han demostrado que existe buena repetitividad y reproducibilidad de los resultados obtenidos. 158

El procedimiento de ensayo de migración global que utiliza simulantes grasos es más complejo, debido a que implica la extracción del aceite absorbido por el plástico y su ulterior cuantificación mediante el empleo de cromatografía gaseosa. Las pruebas interlaboratorio realizadas con este tipo de simulante indican que es necesario mayor experiencia para obtener buena repetitividad y reproducibilidad de los resultados de migración. El ensayo de migración global es una buena referencia para determinar la estabilidad de un envase en condiciones de uso. Sin embargo, la migración específica de una sustancia concreta es más interesante desde el punto de vista toxicológico. La cantidad de una sustancia que es capaz de migrar desde un envase a un simulante alimentario permite dar buena valoración toxicológica, al establecer la magnitud de esa sustancia que se transfiere al alimento, y como consecuencia a la toxicidad de esta. La aparición de un nuevo envase en el mercado debe mantener el equilibrio entre los requisitos técnicos y los toxicológicos exigidos al mismo, es decir, entre las funciones técnicas requeridas para el envase, como puede ser la conservación del alimento y la seguridad del consumidor. La técnica de ensayo de migración específica implica también el empleo de simulantes; sin embargo, una vez finalizado el período de exposición es necesario separar los monómeros plásticos del líquido simulante e identificarlos. Entre los monómeros de interés toxicológico más comúnmente identificados se destacan el cloruro de vinilo, estireno, butadieno, acrilonitrilo y ácido tereftálico. El análisis químico de estos monómeros implica el uso de la técnica cromatografía de gases con Head Space, utilizando detectores de FID y cromatografía HPLC más espectrometría de masa. De todos los procesos de interacción envase plástico-alimento, la migración es el que en mayor medida puede influir en la calidad toxicológica y organoléptica del alimento envasado. En la actualidad se está trabajando con simulantes sólidos de alimentos, para soslayar la problemática de trabajar con matrices tan complejas como son los propios alimentos. Cabe destacar que en la actualidad, la mayor parte de los simulantes que han sido utilizados son líquidos. En un estudio llevado a cabo por investigadores (del Laboratorio de Envases Laben Chile, en conjunto con el Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, ambos pertenecientes a la Universidad de Santiago de Chile) se determinó la validez de la utilización de un simulante sólido, llamado TENAX, en la realización de los ensayos de migración, junto con la determinación del efecto de las microondas sobre la migración global de envases plásticos de polipropileno y Sarán (PVC), material utilizado como film estirable de envases de alimentos. En cada caso el material se colocó en contacto con el simulante, calentándolo en horno microondas de 1 000 W durante 2 y 5 min. En tal oportunidad se observó una amplia gama de componentes volátiles, que son liberados tras el calentamiento con microondas y que son retenidos por el TENAX, y que en ningún caso superaron los niveles máximos permitidos por la legislación internacional, lo cual favorece su utilización como simulante sólido alternativo. 159

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CAPÍTULO 12

Contaminantes metálicos en alimentos Iraida Rubí Villazón y Grettel García Díaz

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 (por su procesamiento inadecuado) y del agua fue lo que ocasionó las primeras intoxicaciones causadas por metales. El desarrollo cada vez más intenso de los procesos tecnológicos industriales en que se emplean metales y los residuales, que se arrojan diariamente hacia los mares, ríos y lagos, contribuyen en gran medida a la contaminación metálica del ambiente y con ello de los alimentos que son después consumidos por la población humana. Debido a la gran importancia de la inocuidad de los alimentos respecto al contenido de metales, la determinación de estos ha adquirido mayor relevancia en las últimas décadas.

ARSÉNICO Los efectos tóxicos del arsénico (As) y sus compuestos en humanos se conocen desde la antigüedad, y por ello, los arsenicales fueron utilizados en la Edad Media como agentes homicidas y suicidas. Según observaciones formuladas por el Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios y Contaminantes Metálicos en su 10mo. Informe, el arsénico se encuentra ampliamente distribuido en la corteza terrestre de forma natural, en los alimentos y bebidas; de manera común alcanza concentraciones relativamente grandes en productos marinos, muy especial en crustáceos y mariscos. Estas concentraciones pueden aumentar como resultado de la contaminación industrial, la que se debe al empleo de insecticidas arsenicales. La mayoría de los alimentos que consume el hombre contiene cantidades inferiores a 0,5 mg/kg de As y raramente exceden de 1 mg/kg de este metal en base húmeda, aunque esto es aplicable específicamente para frutas, vegetales, cereales, carnes y alimentos derivados de la leche. Sin embargo, en los alimentos de origen marino, especialmente los crustáceos, se han reportado cantidades de este elemento mucho más altas. Los compuestos inorgánicos de arsénico son muy tóxicos cuando se ingieren en grandes cantidades, por lo que la intoxicación crónica ocurre por este 161

metal en el hombre, con su acumulación en los tejidos, como consecuencia de la exposición profesional al mencionado elemento y de una contaminación industrial excesiva de los alimentos y las bebidas. Según expertos de la Agencia Internacional del Cáncer, el arsénico y sus compuestos poseen propiedades cancerígenas para el hombre, y de acuerdo con la vía de entrada al organismo se ha reportado cáncer en piel, pulmón y vías respiratorias. El arsénico es un sólido quebradizo, cristalino, de color gris acero con propiedades metaloides, que sublima fácilmente, formando vapores amarillos muy tóxicos de color oliáceo. Pertenece al subgrupo V-B de la tabla periódica, lo que le concede una configuración electrónica ns2np3, ya que forma compuestos estables con números de oxidación -3, 0, +3 y +5. Los compuestos arsenicales se clasifican en 3 grupos de acuerdo con sus características biológicas y toxicológicas: inorgánicos (As2O3, AsCl3, NaAsO2, As2O5 y otros), orgánicos (ácido arsenílico, ácido dimetilarsínico, etc.) y el gas arsina (AsH3). Fuentes de contaminación. En la naturaleza, el As se encuentra libre y combinado en gran número de minerales y casi siempre en forma pentavalente. Los principales minerales que contienen As son: arsenolita (As2O3), rejalgar (As2S2), oropimento (As2S3), arsenopirita (FeAsS) y otros. Se ha reportado que suelos no contaminados contienen niveles de As entre 0,2 y 40 mg/kg, mientras que los tratados con este elemento llegan hasta 550 mg/kg, por ejemplo, el suelo de la ciudad de Antofagasta en Chile contiene niveles naturales de As aproximadamente de 3,2 mg/kg y en la comarca Lagunera de México se han reportado valores entre 3 y 9 mg/kg en la superficie de sus suelos y más de 20 mg/kg en la profundidad de estos. La mayor parte del As que existe en el agua y en el medio proviene de la actividad humana. Los productos generados por el hombre incluyen arsénico metálico (As y As4), pentóxido (As2O5) y trióxido de arsénico (As2O3), los arseniatos de calcio y plomo [Ca3(AsO4)2 y Pb3(As04)2], los arsenicales orgánicos, etc. Estas sustancias pasan al medio ambiente durante su empleo como: insecticidas o herbicidas, aleaciones de plomo y cobre, fabricación de semiconductores, fundiciones de minerales, emisiones debidas a los hornos de las fábricas que usan carbón; los de la producción de vidrio u otros procesos de combustión, industria farmacéutica (en medicina veterinaria y humana) y como preservantes de la madera. 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, aunque alimentos como los mariscos, crustáceos y en general los pescados muestran concentraciones mucho mayores. El contenido de arsénico en pescados consumidos en Cuba osciló entre 0,074 y 1,059 mg/kg en estudios realizados entre los años 1980 y 1983. Los niveles de As en alimentos, con excepción de los productos del mar, casi siempre están por debajo de 1 mg/kg. En pescados y mariscos de agua de 162

mar se admiten límites máximos de residuo (LMR) de As hasta 5 mg/kg. Se han informado concentraciones de As entre 0,6 y 58 mg/kg en alimentos preparados a partir de algas marinas. En cacao y derivados los LMR son de 1 mg/kg, y en otros grupos de alimentos como jugos de frutas, cereales, vegetales procesados y conservas cárnicas los LMR están entre 0,1 y 0,5 mg/kg. La ingesta total diaria de As debido al consumo de alimentos depende en gran medida de la cantidad de alimentos marinos en la dieta. Raciones de comidas que contienen productos del mar pueden conducir a la ingestión de varios miligramos de As, fundamentalmente en forma orgánica. En Japón se reporta una ingestión total de arsénico entre 0,07 y 0,17 mg; en los Estados Unidos la ingestión total de este elemento ha disminuido aproximadamente hasta 0,01-0,02 mg/día. Los estudios realizados en grupos poblacionales infantiles y escolares de la capital de Cuba arrojan una ingesta total de As inferior a 0,1 mg/día. La ingesta total de As en el Reino Unido es aproximadamente de 0,1 mg/día, y en estudios realizados en dietas canadienses durante los años 70-73 se estimó que la ingesta total de As estaba entre 0,025 y 0,035 mg/día. 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. La absorción a través del tracto gastrointestinal ocurre inmediatamente después de la ingestión de alimentos, agua, bebidas o medicamentos que contengan As. Esta absorción depende también de la solubilidad de los compuestos y, además, si el compuesto ingerido está en solución o en partículas no disueltas. Una simple comida de pescados o crustáceos que contenga elevados niveles de As en forma orgánica, puede provocar la ingestión de varios miligramos de As, la mayoría del cual es aparentemente absorbido a través del tracto gastrointestinal. Coulson y colaboradores reportaron un experimento realizado con sujetos humanos en el que al cuarto día de haber ingerido camarones que contenían aproximadamente 1 mg de As, se recobraba en las heces el 5 %, lo cual indica que la absorción a través del tracto gastrointestinal era casi completa. Una vez absorbidos el As o sus compuestos es transportado por la sangre, prácticamente pasa por todos los tejidos y se distribuye entre los distintos compartimentos corporales. El modo de distribución es importante en relación con los efectos y depende del tipo de compuesto, la especie y el tiempo transcurrido después de absorbido. En el organismo humano, el arsénico se concentra en los leucocitos y se acumula fundamentalmente en hígado y en menor medida en dientes, riñón, uñas, pelo y piel. La eliminación depende fundamentalmente del tipo de compuesto arsenical, regulando la velocidad y vía de excreción, por ejemplo, los arsenicales pentavalentes se excretan rápidamente a través de los riñones, lo cual se debe a que interactúan poco con los tejidos; en cambio, los trivalentes se eliminan con más lentitud, lo cual es posible en la medida en que el compuesto se libera de la forma combinada en que se encuentra en los tejidos. El período de semieliminación biológica del As y sus derivados es por lo menos 10 días. La principal vía de eliminación es la orina, por la cual los 163

organoarsenicales se excretan sin modificación alguna y los arsenicales inorgánicos como derivados metilados, aunque el ácido arsénico y el As metálico se eliminan unidos a otros compuestos. Las heces, el sudor, pelo y uñas son vías de eliminación en menor proporción. Efectos biológicos. Los efectos tóxicos del As en humanos se conocen desde hace muchos siglos. En su mayoría, las toxicosis causadas por arsenicales inorgánicos y orgánicos alifáticos se manifiestan con síntomas diferentes a los causados por los compuestos fenilarsénicos. El hombre y los animales inferiores son susceptibles al arsénico inorgánico y orgánico alifático, pero el envenenamiento es más frecuente que ocurra en las especies bovinas y felinas. Muchos de los efectos toxicológicos se creen que están asociados con la reacción entre el As y los grupos sulfidrilos celulares de los tejidos que se encuentran en los sistemas oxidativos, especialmente el tracto gastrointestinal, riñón, hígado, pulmón y epidermis. El arsénico pentavalente es capaz de provocar desajustes en las fosforilación oxidativa de las mitocondrias. La toxicidad de los compuestos arsenicales inorgánicos varía con la especie de los animales expuestos, la formulación del compuesto arsenical (los arsenicales trivalentes son más tóxicos que los pentavalentes), la solubilidad de los compuestos, la ruta de exposición, el grado de absorción por el tracto gastrointestinal y el grado de biotransformación y excreción por la exposición individual. EL As puede causar envenenamiento agudo y crónico. En caso de envenenamiento agudo y subagudo los síntomas clínicos con frecuencia incluyen: fiebre, diarreas, anorexia, vómitos, incremento de la irritabilidad, erupción y pérdida del pelo. La lesión principal ante una intoxicación aguda es el daño gastrointestinal profundo que trae como consecuencia vómitos y diarreas a menudo con partículas sanguinolentas. Otros síntomas agudos y signos incluyen calambres musculares, edema facial y anomalías cardíacas, estos síntomas pueden ocurrir si el compuesto arsenical está en solución, pero puede tardarse varias horas si es un sólido o es ingerido en una comida. Cuando se toma por vía oral la toxicidad del compuesto arsenical depende de su solubilidad. La dosis fatal del óxido de arsénico (III) ingerido en humanos se ha reportado que oscila entre 70 y 180 mg. Los efectos subagudos principalmente involucran los sistemas respiratorio, gastrointestinal, cardiovascular, nervioso y el hematopoyético. La exposición a compuestos arsenicales irritantes, como el óxido de arsénico (III) en el aire puede dañar de forma aguda las membranas de las mucosas del sistema respiratorio y de la piel expuesta; esto da como resultado una severa irritación de la mucosa nasal, laringe, bronquios y el canal del oído, así como también puede ocasionar conjuntivitis y dermatitis. Dos ejemplos de envenenamiento masivo por compuestos inorgánicos de As sucedieron en Japón y se manisfestó un cuadro de síntomas diversos como envenenamiento agudo y subagudo. El primer episodio ocurrió cuando 1 200 bebitos fueron envenenados con leche en polvo contaminada con As inorgánico en forma pentavalente, la cual contenía entre 15 y 25 mg de As/kg. Se estimó 164

que los niños ingirieron entre 1,3 y 3,6 mg de As diariamente, según la edad, y se reportaron 130 muertos. Los síntomas que aparecieron en forma general fueron: fiebre, insomnio y anorexia. El cuadro sanguíneo mostró anemia y leucopenia con linfocitosis relativa. La mayoría de los síntomas fueron rápidamente reversibles después de cesar la exposición y al inicio de la terapia, sin embargo, los cambios observados en los electrocardiogramas demoraron para desaparecer mucho más que en otros síntomas clínicos. En el otro episodio se examinaron 220 de los 417 pacientes que habían sido envenenados con salsa de soya contaminada con As inorgánico en una concentración de 100 mg/L. El promedio de ingestión estimado por persona fue de 3 mg de arsénico diariamente durante 2 ó 3 semanas. Los principales hallazgos fueron edema facial, anorexia y síntomas en los canales neuróticos a los 10-20 días posteriores a la exposición. Se hallaron electrocardiogramas anormales en 16 de los 20 pacientes ensayados. La intoxicación por exposición a largo plazo se caracteriza por pacientes con alteraciones cutáneas, oculares, respiratorias, alteraciones en el sistema nervioso (cefaleas, debilidad muscular, calambres), alteraciones en la circulación y digestivas (dolor abdominal, náuseas, vómitos). Los efectos crónicos se producen cuando se ingieren alimentos que contienen As orgánico y los cuadros son similares a los que producen los compuestos inorgánicos. Intoxicaciones crónicas con As por ingestión de alimentos contaminados, bebidas y agua se han reportado en muchos países. Un incidente en el Reino Unido involucró 6 000 personas que ingirieron cerveza contaminada con As. Por otro lado existen reportes de “arsenicismo crónico endémico regional” causado por agua de beber con altas concentraciones de As en la provincia de Córdova, Argentina. Los síntomas son dermatológicos (melanosis, queratosis, descamación) y hematológicos (anemia, leucopemia). Se observan a menudo en la piel vasodilatación, irritabilidad, seguido de hiperpigmentación debido a la exposición de compuestos arsenicales inorgánicos. Un número de pacientes que sufrieron envenenamiento crónico desarrollaron una variedad de trastornos neurológicos. EL As orgánico raramente afecta el sistema nervioso. Las propiedades carcinogénicas del As han sido investigadas en animales con la administración de As inorgánico por diferentes vías, incluyendo aplicación dermatológica, administración oral, inyección subcutánea, pero con resultados negativos. Los estudios epidemiológicos han indicado una relación causal entre el cáncer de la piel y pulmonar debido a la elevada exposición al As inorgánico por vía medicamentosa, contaminación del agua de pozo o exposición ocupacional. Análisis. Diversos procedimientos analíticos existen para determinar el contenido total de As presente en muestras de alimentos, medios biológicos y ambientales. El primer paso usualmente consiste en una mineralización completa, ya sea con la ayuda de ácidos inorgánicos fuertes (mineralización húmeda) o por carbonización total, empleando calentamiento directo (mineralización seca). 165

Más tarde, la técnica más comúnmente utilizada en la actualidad involucra la transformacón del As presente en alimentos o medios biológicos a gas arsina y luego medir el mismo, ya sea, por métodos colorimétricos o por espectrofotometría de absorción atómica (EAA), usando llamas y dispositivos electrónico, mediante la fluorescencia o emisión atómica, así como también por medio de la determinación por activación neutrónica, el cual puede detectar 0,1 ng. Pasando la arsina, por borohidruro de sodio en un tubo calentado mediante la espectrofotometría de absorción atómica o de emisión atómica, se logra un límite de detección más o menos de 0,5 ng, suficientemente bajo para el análisis de alimentos.

MERCURIO El mercurio (Hg) es un elemento metálico que junto al cadmio y al zinc se ubica en el grupo II-B de la tabla periódica, puede existir en gran variedad de estados físicos y químicos, teniendo las distintas formas de este elemento propiedades tóxicas intrínsecas y diferentes aplicaciones en la industria, la agricultura y la medicina. El mercurio (II) forma además de las sales simples como el cloruro, nitrato, sulfato, compuestos organometálicos muy importantes donde el mercurio está unido a 1 ó 2 átomos de carbono. El enlace carbono-mercurio es químicamente estable debido a la bajísima afinidad del mercurio con el oxígeno, no se rompe por el agua, ni por la acción de ácidos o bases débiles. Desde el punto de vista toxicológico los compuestos organometálicos más importantes son los alquilmercurio de cadena corta, en los cuales el Hg está enlazado al átomo de carbono de un grupo metilo, etilo o propilo y el vapor de mercurio elemental. Los alquilmercurios, y especialmente el metilmercurio, son más tóxicos que los compuestos inorgánicos del Hg debido a la facilidad que tienen para atravesar las membranas celulares. Fuentes de contaminación. La principal fuente de contaminación ambiental con Hg es la desgasificación natural de la corteza terrestre, la cual aumenta anualmente. La corteza terrestre contiene aproximadamente 50 ng/g, mientras que el suelo, especialmente los suelos orgánicos, pueden contener niveles mucho más elevados. A nivel industrial la producción de Hg se lleva a cabo por métodos pirometalúrgicos, donde las rocas minerales son calcinadas en hornos especiales en presencia de oxígeno libre a la temperatura de 800 oC. Las industrias que utilizan el Hg y sus compuestos (productoras de compuestos alcalinos del cloro, equipos eléctricos y pinturas) son la principal fuente antropogénica de Hg, contaminando la atmósfera, las aguas y los suelos. Otras actividades del hombre no vinculadas directamente con el Hg producen descargas apreciables de este metal en el medio como son el consumo de 166

combustibles fósiles, la producción de acero, cemento, fosfato y la fundición de metales utilizando minerales de sulfuro. También contribuyen a la contaminación los desechos producidos por las industrias, los barcos, los residuos domésticos, las actividades agrícolas y sanitarias. Usos, niveles y límites en alimentos. Los alimentos son los principales contribuidores a la exposición de Hg en poblaciones no expuestas ocupacional o ambientalmente a este metal. Los compuestos del Hg son usados en el tratamiento de semillas para proteger el grano del ataque de los hongos. El tratamiento supone un nivel residual pequeño en la cosecha, cuando el plaguicida ha sido utilizado de acuerdo con buenas prácticas agrícolas, sin embargo, ha sido responsable de envenenamientos en humanos debido al consumo erróneo de semilla tratada como es el caso de los países de Iraq, Paquistán y Guatemala. La disminución en el uso de fungicidas que contienen Hg disminuye el potencial tóxico de este metal. En algunos países como Suiza ha sido prohibido desde 1966 el tratamiento de semillas con alquilmercurio, obteniendo como resultado la disminución en los niveles de Hg en un factor de tres. La cantidad de compuestos de Hg que se halla en los productos vegetales es pequeñísima. En los hongos pueden encontrarse concentraciones mayores de 10 mg/kg, debido a la fuerte afinidad del Hg por las proteínas azufradas. En la carne, huevos y productos lácteos se pueden hallar concentraciones de mercurio total que se deben quizás a residuos presentes de compuestos organomercuriales en piensos que contuviesen harina de pescado o cereales, por lo que se 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. Los LMR en estos productos suelen ser de 0,25 mg/kg de Hg total. En productos pesqueros (los principales contribuidores de Hg y particularmente metilmercurio en la dieta), los LMR se encuentran entre 0,4 y 0,7 mg/kg de Hg total. Se ha planteado que los compuestos mercuriales inorgánicos pueden permanecer relativamente inocuos sobre el lecho del sedimento por mucho tiempo y ocurrir su metilación por acción de las bacterias, que están presentes en el plancton, convirtiéndolo así en metilmercurio o difenilmercurio. Los moluscos y peces tienen gran capacidad de filtración del agua y por tanto de concentración de sus sales, al ingerir ellos el plancton, incorporan así los derivados organomercuriales en sus tejidos, aumentando de forma considerable la concentración del Hg, que puede llegar a ser hasta 3 000 veces superior con respecto al agua en que viven. La acumulación del Hg depende de varios factores, entre los que se pueden citar especie ictícola, ubicación geográfica, la edad y/o peso del pez, entre otros. El contenido de Hg de los peces comestibles es muy variable. Los valores más elevados de mercurio se observan por lo general en peces que se encuentran en el extremo de una larga cadena alimentaria, como las grandes especies carnívoras: atún y pez espada. En los túnidos el contenido de Hg de la parte comestible 167

puede variar entre 0,1 y 2,5 mg/kg. Existen especies de peces, en el arenque por ejemplo o la trucha, en los cuales el contenido de mercurio es al parecer siempre muy bajo, entre 0,1 y 0,2 mg/kg. Algunos autores han propuesto el análisis del contenido de Hg en los peces como indicadores de contaminación mercúrica ambiental, con esta finalidad investigan la presencia del Hg en lucios (Esox lucius) y otros organismos acuáticos, los que le ha permitido dividir la zona de estudio de acuerdo con el contenido en Hg hallado en los peces capturados en las mismas. Expertos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) anunciaron en el 2003 la necesidad de aplicar nuevas recomendaciones sobre los niveles máximos de diferentes variedades de fármacos en alimentos, incluyendo cadmio y metilmercurio. Un total de 58 expertos de 17 países han participaron en el 61 encuentro del Comité de Expertos sobre Aditivos Alimentarios y Contaminantes (JECFA, en sus siglas inglesas), celebrado en Roma del 10 al 19 de junio del 2003. El JECFA, creado en 1956 por la FAO y la OMS, se encarga de asegurar la seguridad alimentaria, una de las funciones que realiza con el Códex Alimentarius. 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. Las formas inorgánicas del Hg, incluyendo el vapor de Hg elemental, sales mercuriosas y mercúricas son pobremente absorbidos por el tracto intestinal. En varias especies, la absorción intestinal es menor que 2 %. En el hombre, la absorción del Hg a través de los alimentos depende del tipo de compuesto. Estudios realizados en ratones han revelado que la absorción de sales inorgánicas de Hg por conducto de alimentos era del 15 % o menos, en comparación con el 80 % o más, en el caso de compuestos fenilmercuriales o metilmercuriales, mientras que en voluntarios a los cuales se le suministró Hg inorgánico marcado se observó que la absorción por conducto de los alimentos está cerca del 7 %. Sin embargo, en un estudio realizado con voluntarios a los que se les suministró compuestos metilmercuriales radioactivos, la absorción de la dosis administrada fue de 95 %. La absorción es rápida y los niveles pico son registrados dentro de las primeras horas. El metilmercurio se acumula de forma considerable en la sangre, de 75 a 90 % en las células rojas. La forma química y la ruta de entrada tienen importante influencia en la distribución del mercurio en sangre. La distribución del metilmercurio es casi uniforme en todo el cuerpo, atravesando la barrera hemocerebral y la placentaria. Estudios en voluntarios humanos indican que el cerebro es el depósito principal de metilmercurio. La transferencia transplacental del metilmercurio tiene lugar rápidamente. Se han encontrado niveles en sangre de niños al nacer y aún después de los 4 meses de nacidos sustancialmente mayores que los correspondientes a la madre. El paso transplacentario de metilmercurio en mujeres ha sido suficiente como para causar algunos casos de intoxicación prenatal en varios países. 168

La eliminación del metilmercurio tiene lugar a través del sistema biliar, el tracto gastrointestinal y las heces, solo una pequeña parte es excretada por la orina. Estudios en voluntarios humanos indican que aproximadamente el 90 % de la eliminación se realiza por vía fecal, la vía urinaria solo se ve favorecida cuando se administran dosis elevadas. El hombre excreta el Hg inorgánico mucho más rápido que el orgánico. Efectos biológicos. El envenenamiento con Hg presenta una variedad de síntomas clínicos, dependiendo de la dosis y duración de la exposición, de la estructura química y de la sensibilidad individual. El daño causado puede ser reversible o irreversible. A elevadas dosis y períodos largos de exposición el daño puede ser irreversible. 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, disturbios sensoriales, ataxia, temblor, pueden ocurrir espasmos musculares periódicos y contracciones espasmódicas permanentes en las manos y los pies. En los casos severos los síntomas pueden ser incapacidad física y mental, además de ceguera, sordera, pérdida del lenguaje, postura descerebrada, parálisis espasmódica severa y algunas veces coma y muerte. Se ha demostrado la susceptibilidad extrema del cerebro del feto humano a los efectos neurotóxicos del metilmercurio, incluso puede llegar a causar parálisis cerebral en los hijos de madres expuestas. Exámenes practicados a niños los cuales recibieron durante el período de lactancia, leche materna que contenía niveles de metilmercurio han demostrado retardo en alcanzar los requerimientos establecidos para la edad, especialmente en el desarrollo del lenguaje con déficit neurológico o sin él. El interés científico por los efectos tóxicos que pueden producir los alimentos contaminados con mercurio se inicia a raíz de los incidentes de Minamata, Japón, donde pescadores y sus familias sufrieron intoxicación que evolucionó con daños neurológicos y provocó la muerte en algunos casos. La enfermedad de Minamata se desarrolló debido al consumo de peces y mariscos contaminados con metilmercurio, que fue descargado a la bahía por una fábrica local que utilizó cloruro mercúrico como catalizador en la manufactura del cloruro de vinilo. Las manifestaciones clínicas observadas durante estos incidentes involucran el sistema nervioso central, llegando a provocar procesos degenerativos y daños entre los que se citan dificultades en el sistema motor, disminución del campo visual, afectaciones auditivas y del paladar, ataxia, temblores, espasmos musculares periódicos y contracciones espasmódicas permanentes en manos y pies. En los casos severos los síntomas fueron incapacidad física y mental, además de ceguera, sordera, pérdida del lenguaje, postura descerebrada, parálisis espasmódica severa y en algunos casos coma y muerte. Análisis. El método preferido para determinar el mercurio total en las muestras ambientales y biológicas es la espectrofotometría de absorción atómica sin 169

llama (vapor frío), esta técnica es muy rápida y bastante sensible con límites de detección que varían entre 0,5 y 5 ng del metal. La activación de neutrones se utiliza en la actualidad principalmente como método de referencia para verificar la exactitud de los procedimientos de absorción atómica, la cantidad de muestra que se emplea es muy pequeña en orden de los mg, dando límites de detección entre 0,3 y 1 µg/kg. Existe además la cromatografía de gas-líquido, método más comúnmente utilizado para cuantificar el metilmercurio en presencia de otros compuestos mercuriales, y los límites de detección pueden variar entre 1 y 5 µg/kg.

CADMIO El cadmio (Cd) es un elemento metálico raro y se encuentra en el subgrupo II-B de la tabla periódica entre el cinc y el mercurio. Su configuración electrónica en su último nivel es ns2, por lo que sus iones sencillos son divalentes (+2). Es de color blanco argentino, de ligero tono azulado y es mucho más maleable que el cinc. Fuentes de contaminación. Aunque el Cd está ampliamente distribuido en la corteza terrestre, fue descubierto como elemento al principio del siglo pasado, y su uso industrial data desde la década de 1940. Como su uso industrial aumentó durante los últimos 30 años, asimismo se incrementó su nivel en el ambiente. El cinc y Cd en los depósitos de las rocas aparecen principalmente como sulfuros, los cuales son prácticamente insolubles en agua, pero pueden transformarse de forma gradual y convertirse en sulfatos, óxidos y carbonatos bajo la influencia de oxígeno en el aire, y ácido carbónico en el agua, por último se disuelve o se suspende en el agua; de este modo, un contenido elevado de Cd ha sido encontrado en el agua de los ríos que fluyen alrededor de las minas de cinc, así como en el suelo próximo a esos ríos. El contenido de Cd en el suelo varía mucho, según la roca subyacente así como del uso del fertilizante de fosfato que contiene cadmio como impureza. La fuente más abundante de Cd en la naturaleza es la roca, de la cual el cinc y el cadmio son extraídos. El cadmio siempre aparece acompañado por el cinc en las rocas de cinc y en otras rocas de metales no ferrosos como el plomo. La cantidad de cadmio está en el rango de 0,1 a 5 % (usualmente 0,3-1 %) de la cantidad de cinc. El cadmio ha sido empleado solo en pequeñas cantidades por largo tiempo como sulfuro, el cual es usado como pigmento amarillo en pinturas. Cuando la electrogalvanoplastia de cadmio fue desarrollada y aplicada de manera comercial, la producción total de este elemento se incrementó notablemente. Recientemente la producción mundial anual se ha incrementado, se estimó que la demanda mundial de cadmio en el año 2000 estaría entre 25 000 y 49 500 toneladas. 170

Las industrias que usan el Cd lo emiten a la atmósfera desde donde este contamina el agua de lluvia, se deposita en los suelos y en las aguas naturales, de esta manera incrementa la entrada a la cadena alimentaria del hombre y el animal. La cantidad de Cd en el aire es muy baja y lo que se inhala por esta vía es insignificante. El agua de beber puede contener pequeña cantidad de cadmio y no constituye una fuente importante; de esta manera los alimentos constituyen los principales contribuyentes a la exposición de cadmio para la población promedio, sin embargo, el tabaco de los cigarrillos contiene una cantidad apreciable, el cual al quemarse pasa al humo y contribuye grandemente a una carga corporal de cadmio superior en los fumadores. Los trabajadores de las industrias donde el cadmio se utiliza o es emitido están además expuestos a grandes cantidades de este elemento. Niveles y límites. La mayoría de 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, los moluscos y las vísceras (especialmente hígado y riñones). Según análisis de 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. Debido a que el consumo total de alimentos para los grandes consumidores se estima en el doble de la media, advierte el Comité de Expertos, la ingestión de cadmio total podría estar excediendo los límites tolerables en algunos individuos. El hígado, riñones y algunos productos marinos contienen cantidades de cadmio en el orden de los 10 mg/kg o más. Los alimentos básicos como el arroz y trigo pueden además acumular gran cantidad de Cd cuando se cultiva en suelos irrigados con agua contaminada. Las dietas ricas en hígado, riñón, moluscos y crustáceos pueden aumentar considerablemente la ingestión de Cd. En resumen, entre 50 y 80 % de la ingestión de Cd se realiza a través de alimentos de origen vegetal, entre 10 y 30 % por el consumo de carnes y vísceras, y solo entre 5 y 10 % a través de los productos del mar. Los fumadores están expuestos a una importante cantidad adicional de Cd; se estima que un cigarrillo contiene entre 1,5 y 2 mg de Cd, de los cuales aproximadamente el 70 % pasa al organismo a través del humo. Los LMR de Cd en productos pesqueros, cárnicos, de frutas y vegetales suelen ser entre 0,05 y 0,1 mg/kg, mientras que para vísceras es de 0,5 mg/kg, y 1 mg/kg específicamente en el caso de riñones. Se ha estimado que la ingestión diaria de Cd en un área no contaminada oscila entre 25 y 60 ìg para una persona con 70 kg de peso corporal. Esto corrobora los estudios realizados en el Reino Unido (10 y 30 µg/día) y en los Estados Unidos (26-61 µg/día). Los estudios realizados recientemente indican que los estimados de las ingestiones diarias de Cd son inferiores. Una ingestión promedia diaria de 10 µg de Cd fue encontrada en Suecia, y un valor muy similar fue obtenido en Bélgica (15 µg /día). En un estudio realizado en Canadá se encontraron valores muy parecidos en adultos (13,8 µg/día). Un valor similar fue encontrado en el Reino 171

Unido (15 µg /día). En los EE.UU. (32 µg/día), Austria (67 µg/día), Holanda (35 µg/día) y Japón (40 µg/día), se han informado ingestiones superiores. En todos los casos estas cifras están por debajo de la ingestión semanal tolerable de 7 µg/ kg de peso corporal para adultos, establecida provisionalmente para este elemento por el Comité Mixto FAO/OMS de Experto en Aditivos Alimentarios en la 41ª Reunión efectuada en Génova en febrero de 1993. Toxicocinética. Las principales características del metabolismo del Cd son: − La ausencia de mecanismos de control homeostático. − Su retención en el cuerpo con larga vida media biológica de tal manera, que la acumulación activa de este metal prevalece casi toda la vida. − Su acumulación en los tejidos blandos (principalmente en riñones e hígado). − Su interacción con otros nutrientes esenciales fundamentalmente con metales divalentes (tanto en el nivel absortivo como en los tejidos). En el nacimiento la cantidad total de Cd en el organismo humano es menor que 1 ìg, pero esto gradualmente se incrementa con la edad hasta alcanzar en el adulto el nivel de 15 y 30 µg. La única protección que tienen los mamíferos contra el Cd y otros metales pesados es a través de la síntesis de la metalotioneína, proteína intracelular que se enlaza con los metales. Pero esta proteína es además responsable de la acumulación selectiva del Cd en los riñones y puede de forma indirecta ser causa de su elevado efecto nefrotóxico. Las rutas principales de entrada de Cd en el organismo son el tracto gastrointestinal y los pulmones. De manera virtual, la cantidad total de cadmio presente en el cuerpo penetra a través de estos 2 órganos. La absorción gastrointestinal de Cd es muy lenta, casi siempre se interpreta entre 3 y 8 % de la ingestión dietética. Los experimentos en animales indican que el Cd es absorbido por un proceso de difusión pasiva en el duodeno, yeyuno e íleon; además el Cd se encuentra en las paredes del intestino y se piensa que las células epiteliales ejercen efecto regulatorio sobre su absorción. La enteropatía observada en pacientes con la enfermedad Itai-Itai y además en experimentos con animales, sugiere que cuando la concentración de Cd en las células de la mucosa alcanza un nivel crítico, los daños estructurales se producen con transporte de Cd significativamente alterado. De esta forma, aunque en dosis baja de Cd la absorción es regulada, en dosis superiores esto no ocurre y una cantidad sustancial de Cd puede ser absorbida. Otros constituyentes dietéticos como proteína, calcio, hierro y cinc también influyen en la absorción gastrointestinal de este elemento. La sangre es la responsable de la distribución de Cd en el cuerpo. El nivel de Cd en la sangre en la exposición normal y no industrial del hombre es usualmente menor que 1 µg/100 mL. Los experimentos en animales sugieren que el Cd se transporta en plasma enlazado a una proteína de bajo peso molecular. En el interior de las células 172

sanguíneas el Cd está unido con la hemoglobina y otras proteínas de bajo peso molecular raramente separables de la hemoglobina. El Cd presente en las células de la sangre no es intercambiable con el Cd libre en el plasma, pero los riñones tienen una capacidad única para extraer este elemento unido a la sangre. Después de la absorción el Cd es transportado en la sangre y depositado en diferentes tejidos del cuerpo, pero este se concentra principalmente en el hígado y riñones. Estos 2 órganos representan el 50 % de la carga corporal total. Otros órganos como los pulmones, páncreas, intestino, testículos, cerebro, bazo, corazón, músculo y tejido adiposo también acumulan cantidades significativas de Cd. El Cd es excretado en muy pequeñas cantidades, la principal ruta de eliminación es la orina. En el hombre normal la proporción de excreción de este metal es muy baja (menos de 5 µg/día). Normalmente la excreción urinaria de cadmio es proporcional a todo el cuerpo y de esta forma se incrementa con la edad hasta 50-60 años; sin embargo, esta relación no ocurre cuando los daños renales se presentan debido a una carga muy elevada de cadmio en los riñones, en tal situación, la eliminación de cadmio se incrementa dramáticamente y puede alcanzar valores por encima de varios cientos de microgramos por día. Basado en modelos matemáticos, según datos de la ingestión y de la concentración en órganos con la edad, la vida media ha sido estimada entre 5 y 10 años en el hígado y entre 16 y 33 años en los riñones. En los riñones de personas el gradiente de Cd se presenta con una concentración en la corteza alrededor de 1,5 veces superior más que en todo el órgano, y en la corteza externa es 2 veces superior que en la médula. La concentración en el hígado es casi siempre muy pobre, pero debido a su gran tamaño este órgano contiene una fracción significativa comparada con todo el cuerpo. La metalotioneína actúa como una defensa contra el ion de cadmio tóxico. Además se ha propuesto que la metalotioneína tiene un papel en el transporte de cadmio desde el hígado a los riñones. El complejo cadmio-metalotioneína es probablemente separado del hígado y transportado a los riñones, donde se filtra libremente a través del glomérulo debido a su pequeño tamaño y la reabsorción subsecuente por las células tubulares. Este mecanismo contribuye probablemente a la concentración inusualmente elevada de Cd presente en la corteza renal. El riñón es un órgano crítico para el almacenamiento del cadmio y la toxicidad en el hombre. Se ha postulado que cuando la concentración de cadmio en la corteza renal excede el nivel crítico de 200 mg/g de peso fresco húmedo, se presentan daños tubulares renales caracterizados por la presencia de proteinuria (proteínas de bajo peso molecular). Efectos biológicos. La ingestión de Cd puede causar problemas gastrointestinales agudos. Tales hechos se observaron en el siglo pasado debido al uso de Cd en utensilios de cocina y el almacenamiento de sustancias ácidas en cerámicas que contienen cadmio; sin embargo, intoxicaciones recientes han sido reportadas como resultado de la contaminación del agua con Cd proveniente de las soldaduras en pipas de agua, tapas o refrigerantes inventados. 173

Los principales síntomas son: náuseas, vómitos, diarreas, calambres abdominales, jaqueca y salivación. En el caso de intoxicaciones fatales estos síntomas son seguidos por shock debido a la disminución del fluido, y la muerte ocurre dentro de 24 h, o por fallas cardiorrespiratorias y renal agudas, ocurriendo la muerte en un período de 7 a 14 días. El riñón es el órgano que muestra el primer efecto adverso a la exposición excesiva al Cd, a través de la inhalación o ingestión. El catión se acumula en la corteza renal donde produce cambios morfológicos y funcionales. Las lesiones en los huesos es una manifestación de la exposición crónica al Cd que se caracteriza por osteomalacia, osteoporosis y fracturas espontáneas. Las personas que presenten esta lesión padecen de dolores en la espalda y en las extremidades, además dificultades al caminar. Se ha sugerido que los cambios en los huesos son secundarios a la disfunción renal tubular (incremento urinario de calcio y fósforo), la cual está asociada posiblemente con el metabolismo alterado de la vitamina D. El papel mostrado por el Cd en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares no está esclarecido, sin embargo, algunos estudios sugieren que el catión presenta acción hipertensiva breve. En 1976 la Agencia Internacional de Investigaciones del Cáncer (IARC) constituyó un grupo de trabajo para evaluar los riesgos carcinogénicos del cadmio para el hombre, y llegaron a la conclusión de que: los estudios indican que la exposición ocupacional al cadmio en alguna forma (posiblemente óxido) incrementa el riesgo de cáncer prostático en el hombre. El Cd con afinidad a las bases modifica el metabolismo de ácidos nucleicos por reacción directa y actuando sobre su síntesis. Algunos factores además del Cd, pueden ser responsables de la elevada frecuencia de aberraciones de cromosomas en algunos de estos estudios. En el 2003 investigadores de Estados Unidos hallaron nuevas evidencias de los efectos estrogénicos del cadmio sobre el organismo de ratas y su descendencia, en el caso de exposición intrauterina. Aunque no hay estudios detallados de las dosis, los investigadores destacaron la existencia de una fuerte respuesta estrogénica en los animales con dosis consideradas bajas: entre 5 y 10 µg semanales por kilogramo de peso. La cifra es preocupante porque coincide con el límite considerado tolerable en humanos (7 µg/kg de peso corporal). El estudio además añadió pruebas sobre un mecanismo que puede estar relacionado con la aparición de cáncer, así como con la disrupción endocrina en los seres expuestos, lo que implica la feminización de los organismos y compromete el equilibrio demográfico (el hallazgo de peces “transexuales” en ríos de Europa es una señal de que los contaminantes estrógenicos, a los que ahora parece que se suma el cadmio, están afectando el ecosistema). Uno de los problemas para valorar los riesgos es que la absorción y acumulación del cadmio varía mucho entre diferentes personas, y depende de factores como el sexo, la edad o la dieta. Se sabe, por ejemplo, que una dieta escasa en minerales básicos como calcio, hierro, cinc y cobre, incrementa la absorción de 174

cadmio. Al contrario, el incremento de estos minerales básicos reduce sus niveles de absorción y retención. Otro problema es que el cadmio tiene una vida media muy prolongada y se acumula durante largo tiempo en el organismo hasta provocar trastornos observables. No menos importante, tampoco se han determinado los biomarcadores más adecuados para evaluar en el ser humano la relación entre el nivel de cadmio y el trastorno físico a largo plazo -hay estudios epidemiológicos, pero “falta consistencia” entre ellos, según indica el informe del Comité de Expertos FAO/OMS. A falta de mejores datos, lo que queda es la vía de la prevención: evaluar el contenido de cadmio en los alimentos, en las dietas, así como cuantificar y controlar el nivel de metales pesados en el ecosistema y su desplazamiento en la cadena trófica. Análisis. Diversidad de metodologías analíticas de aplicabilidad y complejidad variada se emplean en la determinación de matrices ambientales orgánicas e inorgánicas: espectrofotometría de absorción atómica, análisis de activación de neutrones, espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente, análisis de fluorescencia de rayos X, métodos electroquímicos, espectrometría de masa por dilución isotópica, espectrometría de masa con chispa eléctrica, método colorimétrico usando ditizona y método cromatográfico. En la actualidad es posible bajo algunas circunstancias determinar concentraciones alrededor de 0,1 µg/L en orina y en sangre, y entre 1-10 µg/kg en muestras de alimentos y tejidos. El método analítico más utilizado es la espectrofotometría de absorción atómica (EAA), cuyos límites de detección varían desde 0,008 hasta 1 p.p.b. La EAA es el método más comúnmente usado en la actualidad para la determinación de cadmio, debido a que el procedimiento es relativamente simple y rápido, los límites de detección son suficientes para la mayoría de las muestras ambientales y los materiales biológicos. Otros métodos utilizados son análisis de activación de neutrones (LD=1 ppb) y el que utiliza fluorescencia de rayos X (LD desde 5 hasta 50 ppm). Estos métodos son caros, ya que las muestras tienen que ser irradiadas en un reactor, como en el caso de la activación de neutrones. Se emplean como métodos de referencia para ensayos de exactitud de otros métodos. La espectrometría de masa con chispa eléctrica posee un límite de detección de 0,3 ng, mientras que el método de dilución isotópica alcanza límites de 10 ppb, estos métodos son excesivamente caros y se utilizan principalmente para control de calidad de otros métodos y para materiales de referencias certificados.

PLOMO El plomo (Pb) pertenece al subgrupo IV-B de la tabla periódica. Tiene 4 isótopos naturales (208, 206, 207 y 204 por orden de abundancia), pero las proporciones isotópicas en minerales de distinto origen son a veces muy distintas. Su 175

configuración electrónica en su último nivel es ns2np2, pero aunque posee 4e- en su órbita de valencia, solo 2 se ionizan fácilmente, por lo que su estado habitual de oxidación en los compuestos inorgánicos es +2, y no +4. El plomo es un elemento que existe en forma natural en la corteza terrestre de la cual ha sido extraído por el hombre desde épocas remotas para aprovechar su maleabilidad y ductibilidad en la fabricación de objetos múltiples desde tuberías para la conducción de agua, monedas, productos de cerámica vidriada, hasta objetos de arte. El plomo es un elemento conocido y utilizado desde la antigüedad y su comportamiento como tóxico ha sido ampliamente estudiado. Se han constatado sus efectos nocivos para las funciones renal y hepática y los sistemas hematopoyéticos, nervioso central y periférico. La amplia utilización del plomo y sus derivados en las actividades industriales le ha convertido en un contaminante muy importante en el ámbito de la prevención de enfermedades profesionales. Fuentes de contaminación. Así como otros metales, el Pb en su forma natural tiene poca importancia como fuente de contaminación del ambiente. Con el crecimiento de las actividades industriales las fuentes contaminantes del medio con este y otros metales han aumentado de forma considerable y de una manera importante. Lo más frecuente es que la contaminación del medio con plomo sea producido por actividades humanas. Las actividades de la minería del Pb son la fuente de exposición más evidente, aún cuando las concentraciones más elevadas estén bajo la forma de sulfuros de plomo, los cuales son insolubles en agua y presentan una absorción digestiva moderada. El Pb está presente en muy diversas actividades industriales, ya sea como componentes de la materia prima o como parte de los subproductos del proceso. Las industrias que presentan mayor riesgo a la presencia del Pb son: − Alfarería. − Antidetonantes para gasolina. − Baterías (acumuladores). − Cobertura de cables. − Construcción (cañerías). − Imprenta. − Municiones. − Pigmento para pinturas. − Productos de acero. − Elementos para protección contra radiaciones. − Tuberías de plomo. El uso de tuberías que contienen Pb y de utensilios con alto contenido de este para preservar y servir los alimentos, podían añadir cantidades adicionales de este metal a los mismos. 176

Fuentes muy importantes de contaminación de alimentos con Pb son los utensilios metálicos de cocina que tengan soldadura de Pb y los utensilios de cerámica y barro usados para servir y almacenar alimentos, agua y bebidas, pero la fuente fundamental es el envase de hojalata con costura lateral soldada (98 % de Pb) que se emplea para la conservación de alimentos. Las pinturas usadas hoy en los interiores de las casas, los envases para los alimentos enlatados y la gasolina, prácticamente ya no contienen plomo; no obstante, los científicos afirman que por lo menos de 3 a 4 millones de niños menores de 6 años tienen demasiado plomo en sus cuerpos. Para reducir el riesgo del envenenamiento causado por el plomo de algunos servicios de mesa hechos de cerámica, los expertos aconsejan: − Abstenerse de almacenar o servir alimentos en platos y tazas de cerámica en cuya manufactura se haya añadido plomo; en su lugar deben usarse recipientes de plástico o de vidrio, especialmente cuando se almacenan jugos de frutas, salsas condimentadas, vinos o vinagres que puedan aumentar la cantidad de plomo disuelto por los ácidos naturales de las frutas. − No comprar alimentos importados empacados en latas soldadas con plomo. − Cuidarse de comprar piezas de cerámica comunes en otros países, usarlas solo como adornos y no almacenar alimentos en ellas porque pueden contener cantidades excesivas de plomo. − No consumir bebidas en copas de cristal emplomado (especialmente si las mujeres embarazadas), ni almacenar bebidas en objetos de cristal emplomado, ni alimentar a los bebés de una botella de cristal emplomado. − No permitir que los niños lleven a sus bocas escamas de pintura desprendidas de las paredes. Niveles y límites. La Administración de Drogas y Alimentos (FDA) trabaja diligentemente regulando la presencia de plomo en los pesticidas, los envases de alimentos y toda clase de recipientes manufacturados con el metal. A su vez, otras agencias federales inspeccionan el aire, el agua, la tierra, las pinturas de los juguetes de los niños, y hasta los lugares de trabajo; para lograrlo, la FDA ha fijado límites específicos relacionados con el nivel de plomo que es permitido filtrarse de piezas de cerámica y cristalería. La mayoría de los productos cerámicos vendidos en los Estados Unidos son seguros y libres de plomo, debido a las regulaciones impuestas a los manufactureros. Con frecuencia algunas piezas de cerámica de otros países contienen niveles de plomo demasiado altos y, por lo tanto, no deben ser usados con alimentos sino como adornos. Recientemente la FDA aprobó una droga llamada Chemet que rebaja los niveles de plomo en la sangre de los niños. La exposición al plomo a través del agua es mínima debido a que forma esencialmente compuestos insolubles de tipo carbonatos y sulfatos; además, el agua potable tiende a tener menor contenido de Pb (el LMR establecido internacionalmente es de 50 µg/L) que el agua no tratada de la fuente, debido a que el Pb es parcialmente removido por las plantas de tratamiento de agua 177

potable. Cuando se detectan niveles elevados de Pb en la red y en los estanques de almacenamiento, son resultado de la corrosión sobre estas estructuras cuando han sido elaboradas con Pb. El suelo es contaminado principalmente por depósito de partículas del aire y por aguas contaminadas por actividades industriales. Los suelos pueden contener cantidades variables de Pb, en los no cultivados el Pb está presente en concentraciones de 5 a 25 mg/kg, lo que indica una presencia permanente en el ambiente; en los suelos cultivados se han encontrado concentraciones de hasta 360 mg/kg. El hecho de que existan carreteras con gran circulación de vehículos e industrias cercanas, eleva estos valores significativamente. La presencia de plomo en el agua y el suelo influye obviamente en la contaminación de los alimentos. Los niveles de Pb en los alimentos varían según el tipo de producto y si son conservados en envases de hojalata o no. Se han encontrado concentraciones de plomo en alimentos enlatados desde 0,1 a 8 mg/kg. Los LMR en alimentos varían desde 0,1 mg/kg en fórmulas lácteas para niños y aceites y grasas comestibles, 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, mientras que en salsas y pastas de tomate así como la sal común se admiten 2 mg/kg. En conservas de pescado y crustáceos suele aceptarse 1 mg/kg, mientras que en moluscos se admiten hasta 5 mg/kg. Los valores medios de ingestión total de plomo al día en la ración de alimentos varían de acuerdo con los contenidos en los alimentos y los hábitos alimentarios. Se han informado valores desde 17,8 hasta 518 µg/día. Un promedio general estimado es del orden de 200 µg/día para adultos. La ingestión semanal tolerable (IST) aceptada es de 25 µg/kg de peso corporal. La disminución de la ingestión de plomo puede favorecerse al reducir el aporte del metal a través de los alimentos y el agua de beber, para lo cual se debe: − Laquear la costura de los envases metálicos interiormente. − Utilizar soldaduras libres de Pb (soldadura eléctrica) o bajas en Pb (buena limpieza de la costura). − No emplear recipientes que contengan Pb para la conservación de alimentos. − Controlar el tiempo de almacenamiento y tener en cuenta la durabilidad del producto conservado en envase metálico para su distribución y consumo. − Reducir la contaminación con Pb del agua de beber, a través del empleo de tuberías adecuadas y del control de la contaminación ambiental. Toxicocinética. El Pb y sus compuestos penetran en el organismo por inhalación e ingestión. La absorción por la piel tiene importancia solo en el caso de los compuestos orgánicos. La vía de ingreso, el tamaño de la partícula y el tipo de compuesto de plomo (orgánico o inorgánico) determinan la concentración y la posibilidad de difusión del plomo hacia el organismo. Entre 5 y 10 % del Pb ingerido se absorbe por el tracto gastrointestinal. Factores dietéticos como la baja ingestión de calcio, vitamina D, hierro y proteínas incrementan la absorción de Pb. 178

A nivel intestinal el Pb utiliza los mismos mecanismos de absorción del calcio, por tanto las cantidades de calcio en la dieta influyen en la absorción del Pb en el sentido de que, dietas ricas en calcio restringen la absorción intestinal del plomo y viceversa. El Pb absorbido es transportado por la sangre, se establece un rápido equilibrio entre eritrocitos y plasma, llegando a diversos órganos y tejidos. Debido a que el Pb se distribuye rápidamente hacia otros tejidos, el aumento en la concentración sanguínea indica una exposición reciente, por lo tanto, en los casos de exposiciones intermitentes y variables el dato sobre la concentración de Pb en sangre tiene un uso limitado. A partir de autopsias se sabe que el Pb tiene una fuerte tendencia a acumularse en los huesos, los cuales reflejan exposición a largo plazo, representando aproximadamente 90 % del contenido total corporal del metal, estimado entre 100-400 mg por algunos autores. Este Pb acumulado mantiene los niveles sanguíneos elevados, aún después de cesar la exposición. Una fracción del Pb del plasma se difunde hacia dos tipos de tejitos: los duros (huesos, pelo, uñas y dientes) y los tejidos blandos (médula ósea, sistema nervioso, riñones, hígado). Se considera que solo el Pb presente en los tejidos blandos es directamente tóxico. El Pb en los tejidos duros permanece estrechamente fijado y solo es tóxico cuando la acumulación sirve como fuente del metal para los tejidos blandos. El tiempo de vida media del Pb resulta difícil de determinar, sin embargo, no hay duda de que se necesitan alrededor de 5 años para eliminar la mitad de la carga corporal de Pb. Luego de ser absorbido el Pb pasa principalmente a la sangre y los huesos. La porción de este que no es absorbido pasa a través del tracto gastrointestinal y es eliminado por las heces. El Pb que penetra en el flujo sanguíneo, pero que no es retenido, es excretado por el sistema renal; la vía fundamental de excreción en el organismo humano es la orina (75-80 %), además se excreta por las heces (aproximadamente 15 %) y por cabellos, uñas y sudor (8 %), también se excreta por la leche. El proceso de eliminación renal del plomo es esencialmente una filtración glomerular. Al parecer el organismo alcanza un equilibrio entre la absorción y la excreción, en el que la cantidad de Pb eliminado se corresponde con la cantidad absorbida. Los lactantes y niños de edad preescolar constituyen un grupo muy expuesto en lo que concierne a la absorción y toxicidad del Pb; comparativamente con los adultos, los factores influyentes pueden ser: − Metabolismo más activo. − Crecimiento corporal más rápido. − Composición corporal diferente. − Inmadurez del sistema nervioso y del sistema inmunitario. − Desarrollo incompleto de ciertos órganos y tejidos (como los huesos y el cerebro). 179

Los lactantes absorben entre 40 y 53 % del Pb ingerido y retienen el 30 % aproximadamente. En los niños el sistema esquelético crece de manera exponencial; en la primera infancia el esqueleto aumenta 40 veces su masa original y durante este período tiene mayor capacidad para acumular Pb. Los daños causados por el plomo en los niños son permanentes. El metal se acumula en los huesos lentamente, impidiendo el crecimiento y deteriorando el cerebro. El envenenamiento debe ser diagnosticado por un médico, pero los padres pueden también darse cuenta de ciertas señales indicativas como: sueño intranquilo, comportamiento errático y dificultades en las matemáticas, la lectura, la escritura y otras fases del aprendizaje en la escuela. Si el nivel del plomo en la sangre es suficientemente alto, el niño puede morir. Efectos biológicos. El daño en el ser humano se centra en varios sistemas, los más importantes son: el nervioso, hematopoyético y renal. En general la toxicidad del Pb se debe a: − Su competencia con iones esenciales, como el calcio y el cinc en sus sitios de inserción. − Su afinidad por los grupos sulfhidrilos de las proteinas, lo cual trae alteraciones de la formación y función de ellas y de diferentes enzimas que poseen dichos grupos. Uno de los primeros y más importantes efectos del Pb en el organismo humano es la alteración de la síntesis del grupo HEMO. Esta alteración se caracteriza por concentraciones anormales de sus precursores en la sangre y la orina, y desde el punto de vista clínico por anemia y palidez facial (fascies saturnina), especialmente peribucal. La inhibición se produce principalmente sobre las enzimas ácido amino levulínico dehidratasa (AAL-D), encargadas de transformar el AAL en porfobilinógeno, la coproporfirinógeno oxidasa, que transforma la coproporfirina en protoporfirina, y también la ferroquelatasa que transforma la transferina en ferritina. El hierro transportado a la membrana de la mitocondria forma un complejo que se utiliza en la biosíntesis del HEMO. Como resultado ocurre alteración en la producción de la Hb, y se acumulan AAL, coproporfirina III y protoporfirina IX lo cual provoca anemia normocítica hipocrómica aguda. En el laboratorio la combinación de actividad disminuida de AAL-D, aumento del AAL, coproporfirina III y de la protoporfirina IX en sangre y orina son indicadores de intoxicación por Pb. Los efectos tóxicos más graves son el resultado de la acción del Pb sobre el encéfalo y sistema nervioso periférico. Los efectos del Pb sobre el encéfalo están más relacionados con el saturnismo infantil que con la intoxicación en adultos. Actualmente existe intensa preocupación por evaluar en los niños el daño neuropsicológico producido por concentraciones bajas denominadas subtóxicas, de Pb en el organismo. 180

Se ha observado en animales de laboratorio, que habían ingerido acetato de plomo, una disminución del 50 % en la velocidad de la conducción de las fibras motoras del nervio ciático. Esta se asocia con la mielinización (acumulación de la mielina en la reparación de los nervios) de la fibra nerviosa, por lo que se concluyó que el Pb tiene un efecto tóxico en el metabolismo de las células de Schawnn (células que rodean a los axones nerviosos periféricos), para formarlas en una vaina, también tiene efecto sobre las células capsulares. En una exposición prolongada al Pb pueden observarse efectos importantes sobre el sistema nervioso central, causando cuadro de encefalopatía saturnina, cuyos síntomas varían desde cambios psicológicos o conductuales sutiles hasta alteraciones neurológicas graves. En niños pequeños, que han tenido intoxicación aguda por Pb, la capacidad de aprendizaje está seriamente disminuida por incoordinación motriz o incapacidad para concentrarse. También se plantea la posibilidad de que una baja exposición al Pb en niños de edad preescolar afecta el desarrollo cognoscitivo y el rendimiento escolar, que implica problemas en el lenguaje. El Pb inorgánico produce efectos adversos en el sistema nervioso periférico, tanto en la estructura como en la actividad colinérgica del nervio. El hecho más característico es el daño de los nervios motores, que se expresa clínicamente con la parálisis saturnina, cuya manifestación principal es la debilidad de los músculos extensores (falta de fuerza en las manos). Los efectos del Pb sobre el riñón han sido estudiados con detenimiento y se observan lesión tubular renal caracterizada por aminoaciduria generalizada, hipofosfatemia y glucosuria, puede llegar a fibrosis peritubular, por lo que estos signos denominados como nefropatía crónica pueden culminar en insuficiencia renal. No se sabe con certeza si los efectos vasculares del Pb en el hombre son el resultado de una acción directa sobre los vasos sanguíneos, o si son consecutivos a los efectos renales a largo plazo, donde se han observado cambios ateroscleróticos en el riñón. La IARC plantea evidencia de carcinogénesis inducida por el Pb en roedores, pero desde el punto de vista epidemiológico no está suficientemente establecida su carcinogenicidad para el hombre. Análisis. Los métodos más antiguos y conocidos de amplio uso son los que se basan en la formación de un complejo rojo de Pb con la ditizona, este se mide mediante el espectrofotómetro. El método de determinación de Pb que se ha ganado rápida aceptación en los años recientes es la espectroscopia de absorción atómica. En la espectroscopia clásica de absorción atómica la fuente de calor es una llama dentro de la cual se aspira la solución muestra, pero, más recientemente se ha elaborado un recipiente donde la muestra se calienta eléctricamente, denominándose esta variante espectroscopia de absorción atómica sin llama; tiene la ventaja de que se reduce el volumen de muestra a microlitros sin pérdida de sensibilidad. Los límites de detección de estos métodos pueden alcanzar valores hasta 0,005 ng. 181

Existen además otros métodos analíticos en los cuales no es necesario destrucción de la materia orgánica presente en las muestras: activación neutrónica y fluorescencia de rayos X. Estos métodos tienen la desventaja de que la determinación de Pb tiene costo elevado, sin embargo, posee la ventaja de que se pueden determinar varios elementos de manera simultánea.

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CAPÍTULO 13

Tóxicos originados por el tratamiento térmico Miguel O. García Roché

Los procesos que involucran la preparación de carnes, pescados y en especial aquellos alimentos ricos en aceites insaturados, muchos de los cuales son realizados a altas temperaturas, como por ejemplo la cocción, pueden aportar un conjunto de tóxicos que pasan a formar parte de dichos alimentos. Por tal motivo, es conveniente analizar diversos aspectos relacionados con las fuentes de contaminación, niveles de exposición, toxicocinética, toxicodinámica y prevención de algunos de los más importantes tóxicos alimentarios originados por el procesamiento térmico, como aminas heterocíclicas, hidrocarburos policíclicos aromáticos, productos de la peroxidación lipídica y archilamida.

AMINAS HETEROCÍCLICAS Las aminas heterocíclicas (AH) se producen como resultado de la cocción de las carnes y pescado a altas temperaturas, debido a la pirólisis de los aminoácidos y proteínas. La cocción en aceite o freído, donde se alcanzan temperaturas muy superiores a la cocción en agua o cocido, así como el asado a las brasas o a la parrilla, son los procesamientos fundamentales que producen estos compuestos. Las cantidades de AH formadas durante la cocción aumentan con el tiempo de aplicación del tratamiento térmico y el contenido de agua del producto. Las aminas heterocíclicas se clasifican según si el grupo amino es o no modificado por el anión nitrito, en: − Compuestos de tipo IQ. El grupo amino no es modificable. − Compuestos de tipo no IQ. El grupo amino es modificable por el nitrito. − − − − − − −

Algunos representantes de estas aminas se indican a continuación: 2-amino-3-metilimidazo [4,5-] quinolina (IQ). 2-amino-3,4-dimetilimidazo [4,5-] quinolina (MeIQ). 2-amino-3-metilimidazo [4,5-] quinoxalina (IQx). 2-amino-3,8-dimetilimidazo [4,5-] quinoxalina (MeIQx). 2-amino-3,4,8-trimetilimidazo [4,5-] quinoxalina (4,8-DiMeIQx). 2-amino-3,7,8-trimetilimidazo [4,5-] quinoxalina (7,8- DiMelQx). 2-amino-1metil-6-fenilimidazo[4,5-b] piridina (PhIP).

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− − − − − − − − − − − −

2-amino-n,n,n-trimetilimidazopiridina (TMIP). 2-amino-n,n-dimetilimidazopiridina (DIMP). 2-amino-(1ó 3), 6- dimetilfuro [2,3 (ó 3,2)-e] imidazo [4,5-b]piridina (MeIFP). 4-amino-1,6-dimetil-2-metilamino-H,6H-pirrolo [3,4-] benzimidazol-5,7-diona (Cre-P-1). 3-amino-1,4-dimetil-5H-pirido [4,3-b] indol (Trp-P-1). 3-amino-1-metil-5H-pirido [4,3-b] indol (Trp-P-2). 2-amino-6-metildipirido [1,2-a:3‘,2‘-b] imidazol (Glu-P-1). 2-aminodipirido [1,2-a:3‘,2‘-imidazol (Glu-P-2). 2-amino-5-fenilpiridina (Phe-P-1). 4-amino-6- metil- 1H- 2,5,10,10b- tetraazofluoroanteno (Orn-P-1). 2-amino-9H-pirido [2,3-b] indol (AC). 2-amino-3-metil-9H-pirido [2,3-b] indol (MeAC).

Se ha determinado que 1 kg de carne de vacuno frito a 250 °C (6 min por cada lado), puede contener cerca de 3 µg de AH, e incluso al freír pescado se producen AH, aunque en menor concentración que la carne de vacuno. El PhI es una AH presente en relativa abundancia en los alimentos consumidos postratamiento térmico. Se estima que la ingestión promedio de AH es entre 0,4 y 16 µg/individuo/día. Las AH se activan metabólicamente por las enzimas oxidasas de función mixta en el hígado, particularmente del complejo citocromo P-450. Primeramente el grupo amino se convierte en un grupo hidroxiamino, luego se forman ésteres, como el sulfato del derivado N-hidroxi, los que finalmente producen aductos del DNA. Las AH presentan elevada actividad mutagénica en sistemas bacterianos y cultivos de células de mamíferos. En los sistemas bacterianos, particularmente la Salmonella typhimurium TA 98, estos compuestos son mutágenos más potentes que otros muy reconocidos, como la aflatoxina B1 y el benzo(a)pireno, los cuales muestran relativamente baja mutagenicidad en la citada cepa en comparación con la de Salmonella. tiphimurium TA100. Las AH han probado ser mutagénicas como resultado de otras pruebas utilizando cultivo de células y de Drosophila melanogaster, en las cuales inducen aberraciones cromosómicas e intercambio de cromátidas hermanas. Por vía oral la mayoría de las AH son cancerígenos hepáticos y producen hepatomas, en cambio otras son cancerígenos para el colon y las glándulas mamarias. Los efectos carcinogénicos de las AH se obtienen con bajas dosis, bastante mayores que las que se ingieren diariamente a través de los alimentos y mediante la administración simultánea de 5 AH. En dosis de 1/5 y 1/25 de la dosis carcinógenica se observaron efectos en experimentos de duración media, lo que sugiere un efecto aditivo o sinergista en su carcinogenicidad. 187

Estos hechos significan que si bien no se puede asegurar que la ingestión de AH a través de los alimentos sea suficiente para producir cáncer humano, es conveniente reducir este riesgo. Algunas medidas tendientes a reducir la exposición a estas sustancias consisten en no solo la reducción del consumo de alimentos calentados drásticamente, sino además: se debe evitar la carbonización de las carnes durante la cocción y eliminar las partes carbonizadas si esto ocurriera. No es recomendable el contacto directo de la carne o pescado con la llama de gas o carbón. Utilizar las cacerolas de aluminio, ya que reducen la carbonización. En el caso de los alimentos a partir de carne molida, la presencia de soya en la mezcla reduce la formación de estos y otros compuestos tóxicos. Análisis. La extracción, purificación, identificación y detección de las AH presentan dificultades, por ello se ha empleado mucho la evaluación indirecta mediante la determinación de la capacidad mutagénica. Los métodos de análisis químicos más reconocidos se basan en la extracción de AH con diclorometano y separación por HPLC equipado con un detector electroquímico. Sin embargo, aún se carece de métodos de rutina precisos y sensibles que permitan su detección y cuantificación, de manera para llegar a un control de los alimentos.

HIDROCARBUROS POLICÍCLICOS AROMÁTICOS Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPA) son un grupo de compuestos originados por la combustión incompleta de la materia orgánica a altas temperaturas, debido a un proceso de pirólisis seguido de pirosíntesis de las cadenas cortas formadas. Aparecen siempre en el humo ocasionado por la combustión del tabaco, los gases de escape de vehículos automotores y de industrias, así como por diversas tecnologías y formas de procesamiento de los alimentos, a los cuales se incorporan desde el ambiente. Desde el punto de vista de su fórmula química estructural los HPA derivan del naftaleno, y están conformados por varios anillos aromáticos; de ellos, algunos son extremadamente carcinogénicos, como el 3,4 benzopireno (b(a)p), el benzantraceno y el dibenzantraceno. Otros como el fluoranteno, pireno y antraceno no presentan potencial carcinogénico. En el siglo XVIII, Sir Percival Pott estableció correctamente la alta incidencia de cáncer escrotal entre los trabajadores que limpiaban chimeneas. El agente involucrado con la enfermedad, específicamente es el HPA benzo (a) pireno, el cual es considerado el carcinógeno ambiental más prevalente que es capaz de dañar al DNA. Desde un punto de vista analítico es común analizar el contenido de b(a)p en los alimentos como indicador de todos los HPA; este hecho se fundamenta en la alta frecuencia de aparición del b(a)p en los alimentos y su potente carcinogenicidad. 188

Resulta arbitrario considerar que el conocimiento del contenido de b(a)p garantiza la evaluación de la exposición a otros HPA mutágenos y carcinógenos, aunque permite ampliar el número y magnitud de las evaluaciones y en cierta medida el control rutinario. Se estima que en la dieta diaria, alrededor del 30 % de los HPA ingeridos son carcinogénicos y que la ingestión total de HPA puede alcanzar los 20 µg diarios, de los cuales aproximadamente 2 µg corresponden al b(a)p. Entre las diversas fuentes de contaminación de los alimentos con HPA incluyen el ahumado, secado, tostado, extracción con aceites, así como la contaminación ambiental. Ahumado. Las características organolépticas específicas (color, sabor y aroma) que confiere el ahumado a las carnes es lo que determina que el proceso continúe su uso preferencial en la elaboración de productos cárnicos, a pesar de sus desventajas desde el punto de vista toxicológico, particularmente debido a la contaminación de los productos con HPA. Los defensores del ahumado argumentan que los contenidos de b(a)p y otros HPA en los productos cárnicos, no es mayor que los que se detectan en vegetales contaminados por los gases residuales de industrias y vehículos motorizados, o de los que se encuentran en otros alimentos sometidos a distintas tecnologías, como por ejemplo el secado. Existen algunos métodos tradicionales y modernos de ahumado, algunos de los cuales reducen notablemente el contenido de benzo(a)pireno y otros HPA en los productos ahumados. Los métodos tradicionales de ahumado consisten en la combustión directa de la leña. Se conoce que maderas fibrosas aportan mayor contenido de b(a)p en el humo producido durante la combustión. La obtención del humo por fricción, en lugar de combustión, disminuye el contenido de HPA en los alimentos debido a que por una parte se alcanzan temperaturas inferiores, y por otro lado el humo se renueva al circular sobre el dispositivo utilizado generalmente de metal, para lograr la fricción. La obtención de humo por medio de vapor de agua sobrecalentado sobre la viruta, y el ahumado electrostático, también dan lugar a menor contenido de HPA en los productos. Adicionalmente existen otras alternativas para reducir aún más la presencia de los HPA en el ambiente; se trata de la precipitación del alquitrán por enfriamiento o lavado con agua, o lo que es tecnológicamente mejor el filtrado electrostático, ya que no afecta otros compuestos del humo deseables en el ahumado, lo cual sucede con el lavado. Hoy se cuenta con los denominados humos líquidos, obtenidos por condensación del humo de distintos sustratos aromáticos, entre ellos diversos tipos de madera. Su ventaja es que se puede predecir la concentración de b(a)p en los productos, a partir del conocimiento del contenido de b(a)p del humo líquido, el cual al ser menor que 10 µg/kg garantiza su contenido en los productos por debajo del LMR recomendado equivalente a 1 µg/kg. Secado. Los alimentos que se someten a un secado con gases provenientes de fuentes de petróleo pueden presentar contaminación con HPA, un ejemplo 189

es la formación de b(a)p durante el malteado de la cebada; los niveles que aparecen en la cerveza son superiores a 1 µg/kg. Esta situación se puede resolver con las nuevas tecnologías, las cuales no utilizan la llama directa para el secado de los cereales; de esta manera los niveles de b(a)p en la cerveza pueden reducirse a niveles de entre 0,01 y 0,02 µg/kg. Tostado. El proceso de tostado de algunos alimentos da lugar a la presencia de HPA en estos. El caso más representativo es el café. Si el tostado es eficiente, el contenido de b(a)p debe ser menor que 1 µg/kg, lo cual significa que con una taza de la infusión, no debiera ingerirse más de 0,010 µg de b(a)p. Por otra parte, el maní tostado puede contener niveles cercanos a 1 µg/kg de b(a)p. Extracción de aceites. Los aceites vegetales pueden contener HPA, debido a la contaminación de las semillas oleaginosas a partir del aire industrial contaminado durante el secado, o a veces cuando se procede tostado de estas semillas, sobre todo debido al uso de solventes no suficientemente puros en la tecnología de extracción de aceites. Métodos de cocción. Según la fuente de energía utilizada, la proximidad de esta con el alimento y el control de la temperatura influyen en el contenido de HPA de los alimentos. El empleo de cocinas eléctricas y microondas prácticamente no contribuye a la contaminación. El sistema de cocción “a la parrilla”, ocasiona una contaminación importante con HPA en los alimentos, especialmente si la fuente está cerca del alimento y además caen gotas de grasa procedente de las carnes o el pescado sobre la fuente de energía. Contaminación ambiental. La cercanía con industrias y el tránsito de vehículos motorizados provocan la contaminación con HPA en muchas especies de vegetales comestibles, especialmente las de grandes hojas como la lechuga, acelga, repollo y otras especies. El lavado del alimento antes de ser consumido, solo elimina el 25 % de los HPA presentes. Asimismo los peces, crustáceos y moluscos que habitan en zonas expuestas a vertederos de petróleo presentan importantes niveles de HPA, especialmente los últimos son grandes acumuladores de HPA y pueden servir de indicadores de contaminación ambiental por estos compuestos. Los HPA por formar parte de una variada familia de compuestos orgánicos no se metabolizan de idéntica manera, y son activados metabólicamente en el hígado, por ejemplo, el b(a)p presenta varias rutas metabólicas y una de las más importantes es catalizada por la citocromo P-450 monooxigenasa microsomal, dando lugar a óxidos y fenoles que producen quinonas y también diolepóxidos que se excretan en parte como conjugados del glutation. Aunque en ciertas dosis los HPA son hepatotóxicos, sus efectos agudos no son muy importantes. De hecho la DL50 de b(a) p en ratón, inyectada por vía intraperitoneal, es de 250 mg/kg, o sea, no es un tóxico muy potente. A través de ensayos de genotoxicidad, como por ejemplo el test de Ames en Salmonella tiphimurium, se ha podido comprobar la elevada capacidad mutagénica del b(a)p y otros HPA. 190

Los HPA son iniciadores de la formación de tumores en dosis no cancerígenas, hecho que se materializa por la acción de otros cancerígenos promotores. La administración oral de dosis relativamente bajas pero reiteradas, produce tumores especialmente del esófago y estómago y de acuerdo con la vía de administración, la magnitud de la dosis, el status fisiológico y nutricional y la presencia de inductores e inhibidores metabólicos se determinan el alcance y la localización de los efectos biológicos debidos a los HPA. Análisis. En general los métodos de análisis implican una extracción preferentemente mediante Soxhlet, donde el disolvente más empleado es el ciclohexano. En alimentos ricos en grasa es habitual previamente una saponificación. También se obtienen buenos resultados con el empleo de columnas para la «limpieza» de la muestra y en general los métodos de detección más utilizados son aquellos mediante cromatografía. La propiedad de fluorecer es muy importante en el análisis de HPA, en que el soporte idóneo es la celulosa acetilada, y la determinación in situ se realiza mediante densifluorometría. La cromatografía de gases con detección por irrigación de llama se ha empleado para el análisis de los HPA, utilizando columnas convencionales rellenas de OV-101. Existen algunas dificultades analíticas para separar algunos HPA de otros, como por ejemplo el b(a)p del criseno, las cuales pueden ser resueltas mediante el empleo de columnas capilares. Por último, el método de análisis más recomendado es la cromatografía líquida de alta presión (HPLC) con detector de fluorescencia, el cual se caracteriza por su elevada sensibilidad al permitir un límite de detección que fluctúa entre 4 y 5 ng/kg.

PRODUCTOS DE LA PEROXIDACIÓN LIPÍDICA Se entiende por peroxidación lipídica la conversión de estructuras lipídicas insaturadas en peróxidos mediante la incorporación de oxígeno; esta captación puede ocurrir en las moléculas de lípidos o en las de ácidos grasos libres. Los peróxidos que se forman son diferentes según el mecanismo involucrado en su formación y son capaces de sufrir cambios químicos posteriores como isomerizaciones, captación de otra molécula de oxígeno, fragmentación y otros, dando lugar entonces a productos secundarios de la peroxidación, los cuales se convierten en productos finales que son mucho menos reactivos y que suelen acumularse en la matriz o pasar al medio circundante. Muchos de estos productos finales son compuestos carbonílicos de peso molecular pequeño y que por estas características tienen olor desagradable, el cual se conoce como “rancio”, de ahí que todo el proceso completo inherente a la peroxidación se conozca como “enranciamiento”. Muchos de esos productos tienen carácter tóxico y por eso la ingestión de grasas que han sufrido peroxidación pueden constituir elevado riesgo para la 191

salud del consumidor. Entre esas sustancias dañinas están los peróxidos primarios y varios aldehídos, entre los cuales merece especial atención el aldehído malónico, el n-hexanal y algunos aldehídos insaturados conocidos como alquenales. Estos compuestos tóxicos se discutirán por separado, excepto en el acápite de sus fuentes, pues estas son semejantes o las mismas para todos ellos. En alimentos grasos como las carnes y productos cárnicos, la grasa se peroxida también, pero la presencia de ciertas sustancias en la matriz influye en algunos de los numerosos pasos del proceso y de esta manera cambia el espectro de los productos finales, dando un olor o bouquet peculiar, diferente del “rancio” y que se conoce como WOF, siglas de la expresión inglesa warmed-over flavor que se puede traducir como sabor a sobrecalentado. Los principales agentes responsables del WOF se presentan en la tabla 13.1. Tabla 13.1. Agentes responsables del WOF Agente Aldehídos saturados

Aldehídos insaturados

Otros

Forma química activa n-propanal n-pentanal n-hexanal n-nonanal 2-hexenal 2-heptenal 4 cis-heptenal 2-octenal 2,4 decadienal 3,6 nonadienal Octadiona Pentilfurano 1-hepten-3-ol 2-octen-1-ol

Las grasas utilizadas en frituras pueden encontrarse muy alteradas debido a que el calor acelera todos los procesos oxidativos, razón por la cual el nivel de peróxidos no suele ser tan alto como en el caso de los compuestos carbonílicos poco volátiles. Cabe mencionar que la formación de enlaces carbono-carbono conduce a la formación de dímeros y de compuestos cíclicos de alta y reconocida toxicidad. Las grasas tienen también elevados niveles de polímeros, los que incrementan notablemente su viscosidad y color. El calor por su parte acelera las reacciones de hidrólisis en combinación con el agua contenida en los alimentos que se fríen, y la acidez aumenta notable y progresivamente. 192

Aún en alimentos que no han sufrido calentamiento como en el pescado congelado, igualmente se manifiesta la peroxidación lipídica y la alteración suele ser notable debido a que el pescado contiene elevados niveles de ácidos poliinsaturados y lipooxigenasas. Estas enzimas logran que con el tiempo se vayan incrementando los distintos productos de la peroxidación lipídica. Independientemente del carácter tóxico de algunos productos finales, la reacción de estos con determinados componentes de la matriz, produce alteraciones en sus características organolépticas como: cambios en el olor, color, sabor y textura de los alimentos. También se alteran sus valores nutricionales, lo que implica una característica negativa desde el punto de vista alimentario, por ejemplo, ciertos aldehídos finales reaccionan con proteínas del alimento, produciendo alteraciones que disminuyen su valor alimenticio al transformarse los aminoácidos esenciales. Con la peroxidación también se afectan sustancias como los tocoferoles y carotenoides, las cuales tienen un importante rol como agentes antioxidantes y en la prevención de la formación de tumores. Entre los productos de la peroxidación lipídica que despierta un elevado interés desde el punto de vista toxicológico, se encuentran los peróxidos, alquenales, aldehído malónico y el colesterol oxidado.

PERÓXIDOS Los peróxidos se transforman en el tracto gastrointestinal dando productos secundarios o se reducen a hidroxiácidos que no son tóxicos. La reducción es catalizada por reductasas intestinales, a las que se atribuye la formación de alcoholes lipídicos que aparecen en distintos órganos después de la ingestión de peróxidos lipídicos, pero también puede deberse a la acción de peroxidasas que oxidan distintos sustratos usando los peróxidos como oxidantes. El método clásico de análisis de peróxidos es el yodométrico, en alguna de sus numerosas variantes, aunque también se emplean la medición espectrofotométrica, electroanalítica y la HPLC. En numerosos países se utiliza como valor máximo permisible en alimentos un nivel de peróxidos de 5 mEq/kg de muestra; sin embargo, debe usarse en el análisis o estudio de la muestra algún otro método complementario, pues si el período de almacenamiento ha sido muy largo o las condiciones no son adecuadas, los peróxidos se transforman y su nivel disminuye, entonces es posible que en una muestra alterada no sobrepasen el valor crítico antes señalado.

ALQUENALES El carácter tóxico parece aumentar con la longitud de la cadena y con el número de enlaces dobles. Se ha demostrado que el 4-hidroxinonenal inactiva la glucosa-6-fosfatasa, así como también los 2-alquenales reaccionan fácilmente con grupos de importancia bioquímica como -SH, -NH2 y -OH. Quizás este hecho sea la causa de los efectos degenerativos en los tejidos linfoides como el 193

timo y el bazo, y de la inhibición de la división celular observada en cultivos de células de mamíferos. Parece que los 2-alquenales actúan como mensajeros tóxicos secundarios de los radicales libres, dañando a proteínas y al DNA. Es posible que el hidroxinonenal tenga efecto cancerígeno en el hígado y en el riñón. La 2,4 dinitrofenilhidrazina ha sido muy utilizada para la determinación de compuestos con grupo carbonilo, y en diversos estudios sobre lípidos peroxidados se han podido calcular los niveles de carbonilos totales o de algún grupo de ellos como monocarbonilos, alquenales y cetonas entre otros. Entre los métodos de análisis de alquenales más usados ha sido el espectrofotométrico que mide la intensidad del color amarillo resultante de la reacción. En la actualidad se han desarrollado métodos cromatográficos principalmente GC y HPLC, los cuales son más sensibles y permiten determinar cuantitativa y cualitativamente gran número de compuestos carbonílicos.

ALDEHÍDO MALÓNICO El malonaldehído (MDA), conocido también como propanodial, tiene singular importancia en la peroxidación lipídica; se forma durante el enranciamiento de ácidos poliénicos, debido a ruptura de un hidroperóxido bicíclico intermediario. El aldehído malónico de la dieta es fácilmente absorbido y en el organismo participa en numerosos procesos bioquímicos, reaccionando con grupos amino de proteínas o con grupos nitrogenados de fosfolípidos y de ácidos nucleicos, todo lo cual explica su cáracter tóxico. La LD50 oral para ratas es de 632 mg/kg de peso corporal. Administraciones crónicas diarias de cantidades entre 0,1 y 10 mg/kg de peso corporal en ratones produjeron daño hepático o cambios neoplásicos y efectos mutagénicos. El método de análisis de aldehído malónico más divulgado y utilizado es el colorimétrico en algunas de sus numerosas variantes, el cual se basa en la medición del color rojo que se forma por la reacción con el ácido tiobarbitúrico. Otros métodos miden la fluorescencia en lugar del color rojo, o en los cuales se mide directamente la concentración de MDA por métodos cromatográficos. En estos casos además de MDA pueden medirse en la misma prueba otros aldehídos presentes.

COLESTEROL OXIDADO Se da este nombre a las sustancias que resultan de la oxidación del colesterol, proceso que se acelera al calentar grasas de origen animal, como la manteca o la mantequillla. Se forman como productos secundarios de la peroxidación del colesterol, se destacan entre ellos el 5,6 epoxicolesterol, el 25-OH colesterol, dihidroxi 5,6 colesterol y los isómeros 7-hidroxicolesterol. Algunos alimentos ricos en colesterol oxidado son la manteca de cerdo, la cual ha sido muy usada en frituras, los huevos deshidratados, algunas leches en polvo, mantequillas envejecidas o parcialmente alteradas, chicharrones, etc. 194

Hay evidencias de que varios oxicolesteroles actúan como inhibidores de una enzima reductasa, clave en la biosíntesis del colesterol; al disminuir la formación de este, las células se afectarían por una alteración en las características de sus membranas, como su flexibilidad, permeabilidad y reactividad enzimática. Lógicamente esto conducirá a la alteración funcional de la célula afectada en primera etapa y a todo el organismo después. Estos efectos negativos se han observado en arterias, antes de transcurridas 24 h de la administración de colesterol oxidado a conejos, aún en cantidades pequeñísimas. Por medio de métodos cromatográficos se separan y cuantifican los oxiesteroles presentes en el colesterol oxidado. Desde un punto de vista analítico se ha empleado mucho la HPLC y GCMS, además de la cromatografía en capa fina, método más accesible a los laboratorios de control, los cuales muchas veces carecen de los recursos para adquirir equipos más sofisticados y costosos.

ARCHILAMIDA La archilamida es un monómero que se produce con fines comerciales para la fabricación y síntesis de poliacrilamida. Los polímeros de acrilamida tienen múltiples aplicaciones, entre ellas el tratamiento de aguas y suelos o la incorporación en cosméticos como aditivo. Asimismo, la acrilamida forma parte del humo del tabaco. Su fórmula química es: CH2 = CH-CO-NH2 La acrilamida es un compuesto químico utilizado en la producción de materiales plásticos y es un cancerígeno probado en animales de laboratorio. En abril del 2002 se descubrió la presencia de acrilamida en ciertos alimentos ricos en almidón cocinados a elevadas temperaturas (> 120 oC), tales como derivados de cereales (incluido el pan) y papas fritas. Una Reunión Consultiva de Expertos de la FAO/OMS (25-27 de junio del 2002) acerca de las implicaciones a la salud que tiene la presencia de acrilamida en alimentos, indicó que los niveles encontrados en esos alimentos son bastante más elevados que los límites máximos para el agua de beber recomendados por la OMS. Estado de conocimiento sobre la ingestión de acrilamida y su significación toxicológica de la archilamida (2002). La ingestión media de acrilamida estimada es de 70 µg/día para un hombre adulto, cifra significativamente menor que la que ha mostrado causar efectos adversos en animales de laboratorio, pero se ha indicado que aún no es posible determinar correctamente la ingestión media, ya que muchos otros alimentos que los investigados pudieran contener acrilamida y todavía no se han analizado. No se conoce totalmente la toxicocinética de la acrilamida y no hay evidencias epidemiológicas que asocien la ingestión de acrilamida y cáncer en el hombre. Los nuevos hallazgos sobre la presencia de acrilamida en alimentos constituyen un problema serio, pero los limitados conocimientos actuales no permiten 195

aún responder a las inquietudes de los consumidores y reguladores de alimentos. La reunión consultiva recomendó que se requiere: conocer los mecanismos de formación de la acrilamida durante la cocción de los alimentos, y desarrollar estudios epidemiológicos que asocien acrilamida y cáncer en el hombre. Determinar la presencia de acrilamida en otros grupos de alimentos. Estado de conocimiento sobre la formación de archilamida, la reducción de la contaminación y su significación toxicológica (2003-2004). La formación de acrilamida es más probable en los alimentos ricos en almidón cocinados (asados o fritos) con una temperatura superior a 120 oC aproximadamente. No se ha detectado la presencia de acrilamida en productos alimenticios hervidos. Posible ruta de formación incluye una reacción química entre el aminoácido asparagina y ciertos azúcares reductores. Otras posibles rutas de formación son: − Calentamiento a 180 °C de la asparagina o de la glutamina origina la formación de acrilamida por degradación térmica. − El amoníaco producido a partir de aminoácidos como la asparagina reacciona con el ácido acrílico formado a partir de la acroleína, que a su vez procede de la degradación de los lípidos. − Uno de los radicales del ácido acrílico procedente del calentamiento a elevadas temperatura de la acroleína reacciona con un radical amino formado a partir del calentamiento a elevadas temperatura de un aminoácido. Efectos biológicos. Como consecuencia de la acción metabólica da lugar a glicidamida, un epóxido químicamente reactivo que origina aductos de ADN y puede ser la sustancia directamente genotóxica. Causa tumores en los animales de experimentación, y se ha clasificado como probablemente cancerígena para el hombre. En los EE.UU. y Holanda la ingestión estimada es de 0,8 µg/kg de peso corporal/día para el consumidor medio. Las patatas, los cereales de desayuno, las tostadas, las galletas, el pan de molde y el café aportaban más de 80 % de la acrilamida ingerida por la población media, sin que ninguno de estos alimentos presentara contribución mayoritaria. La Comisión Europea analizó las concentraciones de acrilamida en los cosméticos y recomendó un contenido tolerable de acrilamida en la poliacrilamida de