TOXICOLOGIA DE ALIMENTOSBIOTOXINAS NATURALESI. INTRODUCCIN Hay diversas definiciones relacionadas a la toxicologa de alimentos, no obstante que su objetivo sea bien definido, el cual consiste en evaluar la inocuidad, seguridad y calidad de los alimentos al ser humano. Lo anterior se presenta, ya que en esta rea inciden muchas disciplinas, por las cuales se llegan al mismo objetivo, pero por diferente camino. Si bien, etimolgicamente Toxicologa de Alimentos indica la ciencia que estudia los venenos presentes en los alimentos. Una definicin ms explcita y a la vez breve, es la siguiente: rea del conocimiento cientfico que evala la presencia de factores txicos y anti nutricionales presentes en los alimentos, ya sea en forma natural o procesada, con la finalidad de que estos sean inocuos o de bajo riesgo al hombre, de acuerdo a la ingesta diettica.

La toxicologa de los alimentos requiere de conocimiento de disciplinas cientficas muy variadas; desde qumica estructural, biologa molecular, biofsica, agronoma, estadstica, entre otras y pasando obligatoriamente por disciplinas propias de los alimentos como nutricin, qumica y anlisis de los alimentos.

Es conveniente diferenciar las sustancias xenobticas que causan dao cuando son ingeridas a travs de los alimentos (aquellas que producen un dao directo sobre un rgano o tejido), de las que interfieren con la biodisponibilidad de algn nutrimento, ya que muchos autores las engloban en un slo trmino, conocido como factor txico . Sin embargo, se puede distinguir dos tipos de sustancias dainas que pueden ser ingeridas a travs de los alimentos, que son: agente txico y agente antinutricional como se observa del cuadro 2.1, en donde se da su respectiva definicin (Liener, 1980; Lucas, 1995).

II. MARCO TEORICO

TXICOS NATURALES DE LOS ALIMENTOS. Txicos naturales de los alimentos de origen animal- Txicos naturales de los alimentos de origen vegetal- Compuestos txicos que se originan durante el almacenamiento, procesado y preparacin de los alimentos- Alergias alimentarias. CONCEPTOS GENERALES: Alimentos El alimento es una materia de origen agrcola o industrial (tecnolgico) cuyo consumo sirve para cubrir las necesidades nutritivas humanas. Los alimentos se clasifican segn su funcin en tres grupos: Energticos: grasas e hidratos de carbono (caloras) Plsticos: protenas Reguladores: vitaminas y minerales

Por otro lado, podemos dividir a los alimentos en dos grupos: No transformados: agrcolas y ganaderos. Transformados: de origen industrial, modificados por operaciones de fraccionamiento, de sntesis o de mezclas con componentes variados.

El consumo de los alimentos se puede hacer a partir de alimentos calentados, aplicacin de calor, o de alimentos no calentados, refrigeracin. Nutrientes Los nutrientes son elementos simples y absorbibles de la racin alimentaria que deben cubrir las necesidades nutricionales del organismo. Los nutrientes son generalmente de carcter exgeno. Su carencia produce un sndrome especifico resuelto en estadios iniciales al suministrar de nuevo dicha sustancia. Podemos diferenciar hasta 3 tipos de nutrientes: Esenciales: indispensables y no sintetizados por nuestro organismo. A este grupo pertenecen aminocidos como: ile, leu, lys, met, phe, try, tyr, val, tambin cidos grasos como el linoleico, linolenico y araquidnico. Tambin son esenciales vitaminas excepto las vitaminas D y K. Secundarios: accesorios, sintetizados insuficientemente como por ejemplo: arg, his y las vitaminas D y K Banales: sintetizados por el organismo.

Calidad bromatolgica En la calidad bromatolgica se tienen en cuenta diversos aspectos: las caractersticas organolpticas, la inocuidad, el valor nutritivo y valor comercial. Alimentos nocivos: (CAE 1.02.12) Estos alimentos normalmente tienen efectos perjudiciales o tienen efectos perjudiciales debido a su ingestin repetida. Pueden tener 1 contaminantes biticos o abiticos. O por otro lado, pueden ser perjudiciales para un determinado grupo de consumidores. Alimentos impropios: (CAE 1.02.07) Son alimentos que no han completado su proceso normal de maduracin o elaboracin. O puede que haya completado su proceso de maduracin o elaboracin por procedimientos no autorizados. Peligros y riesgos alimentarios: Del total de los peligros y los riesgos alimentarios el 90% causa enfermedades de origen microbiano y el 10% trastornos nutricionales debidos a contaminacin ambiental, txicos naturales, aditivos y colorantes alimentarios. Criterios de toxicidad de una sustancia: Los criterios son los siguientes, presencia en los alimentos de la sustancia, deteccin de la sustancia mediante anlisis qumico y que la sustancia tenga un efecto independiente de la dosis.

ALIMENTOS1. Evolucin en la disponibilidad de los alimentosSe considera generalmente que nuestros antepasados en un principio dependieron para subsistir de solamente frutas, semillas, y nueces silvestres; as como de races, insectos, miel y animales pequeos capturados con sus propias manos. A su vez, fueron capaces de ir seleccionando y desechando especies vegetales por el mtodo emprico de ensayo y error , el cual fue definitivamente muy drstico y desde el punto de vista toxicolgico solo puede evidenciar el efecto agudo o a corto plazo; no obstante, con esa metodologa se pudieron establecer la mayora de los alimentos actuales (Leopold and Ardrey, 1972; Liener, 1980).

En los cuadros 1.1 y 1.2, se muestran las primeras especies vegetales y animales de que se tienen registros arqueolgicos de su uso como alimentos para el gnero humano; no obstante, hay que tomar la serie cronolgica que se presenta con ciertas reservas, ya que los nuevos hallazgos arqueolgicos pueden modificar dicha secuencia.PLANTA RESTOS

REGIONGEOGRAFICA

En los ltimos siglos la tendencia de seleccin de plantas para el suministro de vveres se ha acelerado y por consiguiente la variedad de alimentos ha disminuido, a tal nivel, que en la actualidad el gnero humano depende de aproximadamente 20 especies vegetales que proporcionan el 90% de los suministros alimenticios. Con la domesticacin de las plantas y animales seleccionadas, se ha llegado al extremo que estas especies no pueden sobrevivir sin el cuidado del hombre, pero a su vez l las necesita para poder subsistir; o sea, que el hombre y las especies domesticadas han quedado ntimamente relacionadas en lo que algunos investigadores denominan como evolucin adaptativa conjunta (Harlan, 1976; Ferrando, 1980; Bermejo y Len, 1992). La anterior situacin ha propiciado que en las diferentes fases de la produccin de los alimentos se tenga que recurrir a los agentes fsicos y qumicos que ayudan a poder controlar los organismos uni y pluricelulares que atacan a estas especies seleccionadas y que son los plaguicidas. Los plaguicidas son biocidas por naturaleza, y por consiguiente su uso es delicado, ya que su grado de toxicidad tanto aguda como crnica es significativa. No obstante, hasta el momento se tiene que hacer uso de este tipo de compuestos qumicos, para abatir las prdidas que se presentan por accin de plagas en las diferentes fases de la cadena de produccin de alimentos (Derache, 1990; Hayes and Laws, 1991).ANIMAL RESTOSPrecisamente, debido a la complejidad de un alimento y a la dieta humana, se puede presentar tanto el fenmeno de antagonismo o sinergismo en el proceso de toxicidad de ciertos agentes txicos o antinutricionales cuando estos estn presentes en la dieta humana. Por qu se presentan los casos ms representativos de disminucin o aumento de la toxicidad con relacin al consumo de alimentos:

a). Concentracin pequea del txico; as, varias sustancias potencialmente dainas por su alto grado de toxicidad se pueden encontrar presentes en los alimentos en concentraciones sumamente bajas, por lo que a un consumo racional, es poco probable que presente un problema de intoxicacin. Lo anterior es vlido para aquellas molculas que sufren el proceso de biotransformacin, ya que en un determinado tiempo, el agente xenobitico ser eliminado del organismo, y por consiguiente no hay una accin aditiva. Los humanos son capaces de tolerar con relativa facilidad la ingesta de pequeas cantidades de una gran diversidad de agentes xenobiticos.

b). Otro factor que puede incidir en la disminucin de la toxicidad de un agente txico es que se presente un efecto antagnico entre los diferentes componentes de los alimentos. Como ejemplo de lo anterior, el efecto del cadmio es reducido por la ingesta de zinc; o el caso de la disminucin de la toxicidad del plomo, por consumo de calcio; y por ltimo el efecto del yodo en la disminucin del problema biognico de aquellas plantas que contienen glucosinolatos que son bociognicos naturales.

c). El caso contrario es que se presenta un efecto sinergista del agente txico al interaccionar con otros componentes del alimento. Como ejemplo, una alimentacin deficiente en protenas y con una ingesta de productos con inhibidores de tripsina, como podran ser productos de soya mal procesados; ejemplo ms drstico, es el caso de alimentos con glucsidos cianognicos y la simultnea ingesta de un material que posea actividad de b-glucosidasa.

d). Otro factor que puede exaltar el efecto txico de sustancias presentes en un alimento. El consumo exagerado puede rebasar la cantidad de txico o agente antinutricional, que en condiciones normales no producira ningn tipo de efecto daino. Un ejemplo clsico, es el consumo exagerado de ciertas especies de hortalizas del gnero Brassica, ya que se ha observado que su alta ingesta eleva sustancialmente la incidencia de hipertrofia de la glndula tiroidea (bocio); o el caso del consumo fuera de lo normal de semillas del genero Lathyrus, que tienen presentes aminocidos latirognicos de carcter neurotxico; por lo que al consumirse en altas concentraciones y por un tiempo relativamente prolongado, pueden causar problemas bastante severos sobre el sistema nervioso central, conocido como Neurolatirismo, que incluso pueden poner en riesgo la vida de quien los consume.

e). Una condicin que puede incrementar el efecto txico de un determinado agente xenobitico, es el caso de los individuos hipersensibles. Sobre lo anterior, se sabe que hay componentes naturales en ciertos alimentos, en especial de origen proteico, que no obstante que se ingieran en cantidades normales, pueden producir un efecto daino en individuos sensibles quienes tienen incrementada su respuesta inmunolgica. A su vez, hay otras situaciones patolgicas similares, como es el caso de errores congnitos del metabolismo, que incluso se llega a confundir con una alergia alimentaria verdadera, como son los casos de la ingesta de leche en individuos que presentan intolerancia a la lactosa o el caso de aquellas personas, con deficiencia en la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (GGPD), que presentan un problema hemoltico por la ingestin de habas (Vicia faba) y que se conoce como favismo (Watson, 1987; Taylor and Scalan, 1989)

De acuerdo a la anterior distincin entre agente txico y antinutricional, algunos autores no marcan esa diferencia, ya que asumen que ambos causan un dao fisiolgico o anatmico; sin embargo, hay una distincin en cuanto al tiempo de presentarse el dao; adems, un factor muy importante, es el hecho de que un agente antinutricional puede ser corregido en un principio, por una suplementacin o fortificacin del alimento implicado en este efecto. A travs del texto, se manejar el trmino txico indistintamente, slo cuando sea necesario se har la distincin entre agente txico y factor antinutricional

Los compuestos aadidos en forma intencional son ajenos al alimento, agregados en cantidades conocidas para lograr un fin particular, como son los aditivos. Estos compuestos no son absolutamente inocuos, sino que incluso son considerados como txicos por diferentes investigadores, lo que ha generado una gran controversia, ya que pruebas toxicolgicas han demostrado ser inocuas para la mayora de los consumidores a los niveles de uso sugerido (Crampton, 1977; Ferncola y Jauge, 1985); sin embargo, queda la duda cuando se presentan malestares en personas hipersensibles. En contraparte, si no se usaran aditivos sera muy difcil el poder disponer de una gran variedad y cantidad de alimentos en las reas urbanas, donde el mayor porcentaje de la poblacin se ha concentrado en los ltimos aos y que demanda consumir alimentos para su subsistencia. Adems, muchos de estos productos representan una mejora en proceso o bien una proteccin a las caractersticas de los alimentos, como son los antioxidantes.Los txicos accidentales, representan por lo general el mayor riesgo para la salud, ya que a diferencia de los naturales o intencionales, no se conoce la cantidad, ni la fecha en que se ingirieron, mucho menos su frecuencia de ingesta o el tipo de alimento asociado al txico; tampoco se puede determinar de inmediato cmo lleg al alimento. Es decir, que en trminos de una emergencia, se tiene un mayor riesgo a la salud por desconocimiento del compuesto asociado a los malestares que se presenten. Otro caso es cuando se presentan malestares asociados a un txico poco conocido, sin posibilidades de diagnosis adecuada, por ejemplo la Ipomeomarona asociada a los "camotes" o batatas (Ipomea batata). Otras veces resulta difcil el diagnstico entre causa y efecto por la falta de medios analticos (Boyd y Wilson, 1971), as como de sistemas para determinar la identidad y concentracin de estos compuestos, o bien al presentarse casos clnicos, los sntomas son confundidos generalmente con una intoxicacin producida por microorganismos, reconociendo tambin que las bacterias y virus son un riesgo real y comn en varias partes del mundo (Keferstein, 1983), probablemente por esto sean confundidos muchos de los diagnsticos de intoxicaciones con los de infecciones.Los txicos generados por procesos, son el resultado de su transformacin a travs de diferentes estados de elaboracin; desde su cocimiento, estabilizacin, formulacin, mezclado, esterilizacin, transporte, etc. Estos txicos muchas veces pueden originarse por procesos tan simples como es el asado de carnes, durante el cual se generan diferentes hidrocarburos aromticos policclicos, muchos de ellos con propiedades cancergenas (Criterios de SaludAmbiental, 1980; Shibamoto, 1980).Este documento estar orientada a discutir los txicos naturales, intencionales y accidentales, se mencionar algunos de los metabolitos de los microorganismos (como las protenas y pptidos) desde el punto de vista toxicolgico. Finalmente se dar un bosquejo de los txicos que son generados por procesos de alimentos (Cuadro 2.2). Se pretende resaltar los temas de mayor importancia de los txicos presentes en los alimentos, as como el de revisar diferentes conceptos tanto bsicos como especficos, asociados con problemas cotidianos. Tambin se trata de fomentar la discusin, crtica y aplicacin de los temas tratados. Por lo tanto, se espera que el lector reflexione sobre la manera en que algunas intoxicaciones podran evitarse o de que proponga un medio por el cual se podra eliminar o disminuir hasta niveles aceptables a los agentes txicos. Finalmente se discute brevemente el papel que juegan algunos txicos que se generan durante un proceso. Respecto a estos compuestos, se puede predecir su origen y a veces sus mecanismos de formacin as como la concentracin, frecuencia y tipo de alimento asociado.Debido a que se conocen las concentraciones en las cuales se forman, es posible entonces controlar su presencia para que sta sea mnima, o bien proponer lmites de ingesta diaria admisible.

TXICOS NATURALES EN ALIMENTOS DE ORIGEN VEGETAL.

Principio activo Alimentos Efectos

Inhibidores de las proteasas (tripsina) Semillas de soja, cacahuete, avena, garbanzos, judas, cebada, batata, lentejas, arroz, guisantes, habas, trigo, maz... Retraso en el crecimiento. No obstante este efecto desaparece con el calor.

Fitohemaglutininas o lectinas Semillas, hojas, corteza, races, tubrculos de muchos vegetales (ricino) Destruida gran parte de la actividad txica en el intestino. Efectos a nivel de mitosis con manifestacin de inflamaciones hemorrgicas

Saponinas. Empleadas en tecnologa de alimentos por su capacidad emulsionante. 400 especies de vegetales distintas (soja y alfalfa, espinacas y esprragos) Inhibidoras de las protenas. Efectos hemolticos.

Oxalildiamino-propionico? Especies del gnero lathyrus: almorta y altramuz amargo Latirismo: enfermedad que cursa con parlisis muscular por lesiones en las vas piramidales laterales.

Vicina y otros glicosidos: 2-4 diamino-6- hidroxipirimidina-B-D-glucopiranosa. Polen de las habas o vicias, judas crudas o cocidas Favismo: hemlisis de glbulos rojos viejos en individuos sensibles (mediterrneos, asiticos)

Alcaloides txicos y micotoxinas Plantas del gnero Senecio, que accidentalmente se utilizan en infusiones Hepatotoxinas y cncer en aparato digestivo

Tioglucosidos Plantas del gnero Brassica: coles, nabos, Bocio : hipertiroidismo e hipertrofia de tiroides

repollos, grelos, rbanos., semillas de soja y cacahuete

Nitratos y nitritos: sustrato base de nitrosaminas Tallos y hojas exceso de abonado Importancia en lactantes fundamentalmente NO3->NO2

Solanina y chaconina Papas crudas verdes y o germinadas Intoxicacin (inhibicin de la colinesterasa, desordenes neurolgicos, hemorragias trato intestinal), en casos graves puede producir edema cerebral y muerte

Gosipol amarillo-anaranjado Semillas de algodn Intoxicacin

Oxalatos Vegetales Clculos biliares y renales

Glucsidos ciangenos Pipas de frutas, sorgo, mandioca y lima Intoxicacin por cianuro

TOXICOS NATURALES EN ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMALPrincipio activo Alimentos Efecto

Saxitoxinas y otras toxinas algales Mariscos Mitilotoxismos y otras intoxicaciones diversas

Aminas biogenas Varios: pescado y productos lcteos En individuos con tratamiento imao: crisis hipertensivas Otros sntomas en individuos especialmente sensibilizados

Diversos principios activos Diversos peces Ictiosarcotoxismos e ictioovotoxismos: intoxicaciones diversas.

Bayas con alcaloides txicos: cicuta y beleo Codornices Coturnismo

Melitotoxinas y otros alcaloides txicos Diversos tipos de mieles y mielatos Melitotoxismos

Vitamina A Hgado de oso polar Hipervitaminosis A

ANTINUTRIENTESPrincipio activo Efecto

Inhibidores enzimticos: -anticarbohidrasas -antivitaminas Asimilacin de minerales Variacin requerimientos de vitaminas Carencias especificas Diversas sustancias que disminuyen la disponibilidad o provocan una perdida suplementaria de nutrientes esenciales

TOXICOS QUE SE ORIGINAN POR MANIPULACIN, PREPARACIN O CONSERVACIN INADECUADA DE LOS ALIMENTOSProceso Efecto

Calentamiento y almacenamiento de grasas y aceites Diversas sustancias con actividad toxica Se incrementan con el nmero de frituras

Tueste y caramelizacin Sustancias diversas con actividad cancergena

Alimentos altamente braseados y/o ahumados Uso de barbacoas de carbn en la preparacin Hidrocarburos aromticos aminas heterocclicas

Envasado Diversos productos que migran desde el envase al alimento: dioxina en envases de leche UHT metales en conservas...

HIDROCARBUROS AROMTICOS POLICICLICOS (HAP):Principio activo Formacin Control

3-4 benzopireno benzoantraceno benzofluoreno Ahumado Tratamientos trmicos (fuente de calor, tipo de contacto calor alimento y temperatura) Derivados del petrleo utilizados en tecnologa alimentaria. Contaminacin ambiental -Reducir contaminacin. -Control tratamientos tecnolgicos -Informacin y legislacin.

AMINAS HETEROCCLICASPrincipio activo Formacin Control

Aminas heterocclicas (AHC) Condensados de humos Partes carbonizadas - Tratamiento trmico adecuado

CANCERIGENOS Y ANTICANCERGENOS EN LA DIETA: SUSTANCIAS IDENTIFICADAS COMO CANCERIGENASGrupo Alimento

Safrol Pimienta negra

Hidrazinas En hongos comestibles

Furocumarinas Activadas por la luz solar. Apio, perejil e higos

Solaninas y chaconinas Patatas verdes y florecidas. Teratogenicas

Teobromina Cacao y te. Dao a nivel de DNA?

Vicina Personas con dficit de 6-P-deshidrogenasa

Gosipol Semillas de algodn. Carcinognesis a nivel de piel y testculos

Alcaloides pirrolicidinicos (pirrolicidina) Plantas utilizadas como infusiones

CANCERIGENOS QUE FORMAN PARTE DE LA DIETAPrincipio activo Efecto

Alcohol Cantidades no moderadas + tabaquismo = cncer de vas digestivas superiores

Protenas y grasas Exceso en la dieta. Depsitos grasos que incrementan niveles de hormonas que indirectamente favorecen la aparicin y crecimiento de tumores.

Colesterol Papel importante en la incidencia de cncer de colon

CANCERIGENOS CONTAMINANTES DE LOS ALIMENTOSPrincipio activo Efecto

Micotoxinas Metabolismos fngicos muy txicos

Plaguicidas Dficit de probar

Cloruros de vinilo y residuos de monmeros plsticos. Envasados de alimentos. Cncer heptico

Aditivos Colorantes, edulcorantes, antioxidantes, fijadores del color...

Metales

Arsnico Pescado y crustceos. Cncer de piel e hgado

Cadmio Pescado y crustceos. Cncer testicular

ANTICANCERGENOS:

INTERVIENEN EN LOS MECANISMOS ANTIOXIDANTES O INACTIVANDO ENZIMASPrincipio activo Efecto

Vitamina E Proteccin de membranas del dao oxidativo. Inhibe la formacin de nitrosaminas proteccin frente a las radiaciones

Vitamina C Antioxidante ayuda a la absorcin del selenio

Selenio Activador de la glutatin peroxidasa que destruye perxidos libres lo que inhibe el desarrollo del cncer en los primeros estadios

Vitamina A y carotenos Antioxidante protectora de membranas

cido rico Niveles bajos en sangre puede ser factor riesgo?

Glutatin Antioxidante presente en la fraccin soluble de las clulas

REACCIONES ADVERSAS A LOS ALIMENTOS: Existen distintos tipos de reacciones alimentarias que explicaremos a continuacin: ALERGIA ALIMENTARIA: se define como una hipersensibilidad especfica a una sustancia que es inocua en cantidades semejantes para la mayora de las personas provocando una respuesta inmunolgica. Los elementos responsables de sta reaccin son el alergeno que suele ser una glicoprotena y el anticuerpo correspondiente que es del grupo de las IgE. SEUDOALERGIA ( reaccin anafilctica): se trata de una reaccin adversa no inmunolgica producida como respuesta a la ingestin de alimentos cuyos componentes se han degradado. Los elementos responsables son las aminas biogenas: histamina, tiramina, feniletilamina INTOLERANCIA: es una reaccin adversa por deficiencia enzimtica de tipo gentico. Un ejemplo de esto es la intolerancia a la lactosa producida por el dficit de lactasa intestinal. IDIOSINCRASIA: se trata de una reaccin adversa a un alimento / aditivo por un grupo especifico de individuo. OCUPACIONALES: son las reacciones adversas que se dan por el ambiente donde se desarrolla el trabajo. Los sntomas son diversos y las alteraciones se suelen padecer en el aparato respiratorio y tambin alteraciones dermatolgicas como las frecuentes.

Los sntomas que producen estas reacciones son muy diversos y dependen del sistema al que afecten. As, segn esto los sntomas de cada sistema son: Sistema generalizado: shock anafilctico Sistema gastrointestinal: nauseas, vmitos, diarreas, dolores abdominales y edema larngeno y faringeo Cutneo: urticaria y dermatitis Respiratorio: asma y rinitis Circulatorio: taquicardia y miocarditis Renal-urinario: nefritis y contraccin de urteres, inflamacin de vejiga. Articulaciones: inflamacin

En determinados alimentos hay sustancias que pueden participar en estas reacciones alimentarias. Podemos destacar algunos ejemplos: Leche: contiene protenas que participan en estas reacciones. El carcter antignico disminuye con los tratamientos higinicos y/o procesado Huevos: contienen antgenos termolbiles a excepcin de la yema. Potencian su accin al mezclarlos con las grasas(frituras) Pescados y mariscos: Antgenos especficos y termolbiles

6

Ctricos y otras frutas: sustancias antignicas no en la pulpa sino en la cscara que pueden pasar durante los procesados tecnolgicos. Generalmente producen sntomas drmicos y gastrointestinales. Soja y leguminosas: protenas termolbiles. Cereales: prisiones termolbiles. Chocolate: derivada de la alergia al cacao. El tratamiento trmico disminuye el carcter antignico. Hongos: utilizados en tecnologa alimentaria (penicillium)