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martes 8 de noviembre de 2005
TOXICOLOGIA de
ALIMENTOS
PUC. Química y Farmacia. Toxicología. Prof. María Fernanda Cavieres. 2º semestre 2005.
PUC. Química y Farmacia. Toxicología. Prof. María Fernanda Cavieres. 2º semestre 2005.
Cl
O
Cl
O
Cl
Cl
PUC. Química y Farmacia. Toxicología. Prof. María Fernanda Cavieres. 2º semestre 2005.
¿los alimentos
son inocuos o
tóxicos ?
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Toxicología alimentaria
* los alimentos están constituídos por sustancias químicas
* algunas de estas
ocasionar toxicidad
sustancias
químicas
pueden
* otras de estas sustancias pueden aumentar o disminuír
los efectos de las sustancias tóxicas
* las sustancias tóxicas alimentarias pueden ser
intrínsecas de los alimentos o pueden ser agregadas en
forma
voluntaria
(aditivos)
o
involuntarias
(contaminantes)
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sustancias tóxicas en alimentos
A. Intrínsecos
1. de origen vegetal
2. de origen animal
B. Extrínsecos
1. Contaminantes
a. Biológicos
b. Químicos
2. Aditivos:
c.1. Aditivos directos
c.2. Aditivos indirectos
3. Generados durante el procesamiento
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tóxicos naturales de origen vegetal
- Los tóxicos intrínsecos de origen vegetal se clasifican
según su naturaleza química y/o actividad en :
alcaloides, glicósidos cianogénicos, fitoestrógenos,
lectinas, lípidos, oxalatos, fenoles, proteínas y péptidos
venenosos, saponinas, amino ácidos, sustancias vaso y
psicoactivas, vitaminas y antivitaminas, etc.
- Muchos alimentos de origen vegetal también
contienen sustancias denominadas antitoxinas, las
cuales pueden reducir la producción de cáncer.
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glicósidos
- Favismo: enfermedad hemolítica en personas con
deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa,
enzima que controla la producción de estrés oxidativo
en el eritrocito (mantiene al GSH reducido).
- Ocurre al consumir habas (Vicia faba), las que
contienen los glicósidos vicina y convicina.
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β-glicosidasa
vicina
divicina
β-glicosidasa
convicina
isouramilo
- Luego de la hidrólisis, las aglíconas pueden actuar
directamente sobre los glóbulos rojos o pueden inducir
estrés oxidativo que lleva a la lisis del eritrocito.
- Ejemplo de toxicidad idiosincrática (personas de la
zona Mediterranea, hombres, raza negra).
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lectinas
(fitoaglutininas)
- Proteínas, lipoproteínas o glicoproteínas de alto peso
molecular presentes en más de 600 especies de
leguminosas. Interactúan con glicoproteínas de
membrana, por ejemplo con las de los glóbulos rojos. En
este caso causan hemólisis y se les llama fitoaglutininas.
- La lectina más tóxica es el ricino presente en las
semillas de Ricinus communis con el cual se produce el
aceite de ricino (o aceite de castor). LD50 0,05 mg/kg
ip, ratón.
- Las lectinas de Phaseolus vulgaris, se conocen como
faseolotoxina. Se unen a las células de la mucosa
intestinal inhibiendo la absorción de muchos nutrientes.
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- Los efectos tóxicos varían en intensidad, según la
lectina e incluyen inflamación de la mucuosa intestinal,
con destrucción del epitelio y edema, lo que interfiere
con la absorción de nutrientes. También se sugiere que
la lesión intestinal puede favorecer la proliferación
bacteriana disminuyendo la absorción de nutrientes.
- Las lectinas se degradan con el calor.
- Las lectinas del garbanzo (Cicer arietinum) se
degradan además por las enzimas proteolíticas
digestivas por lo que no son tóxicas.
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O
derivado de amino ácido
H2N
C
CH
H2C
-
+
O Na
CH 2
C
HO
- MSG: glutamato monosódico.
intensificar el sabor de las comidas.
O
Utilizado
para
- Por muchos años se creyó que era el causante del
"síndrome del restaurant chino", pero se ha demostrado
que tal síndrome no existe.
- Sin embargo, existen personas hipersensibles al efecto
del glutamato y en este caso los efectos aparecen
entre 15 a 45 minutos después de la ingesta e incluyen
mareos, bochornos, palpitaciones, dolor de cabeza,
nauseas, entre otros.
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alcaloides
- Compuestos de origen natural que contienen
nitrógeno en su estructura, como parte de un
heterociclo. Poseen características básicas y marcada
actividad biológica.
- Algunos son medicamentos:
quinina, vincristina.
atropina,
morfina,
- Algunos son muy tóxicos: algunas micotoxinas
(alcaloides del ergot), curare (tubocurarina), cicuta
(coniina).
- Algunos son sustancias
cafeína, nicotina.
psicotrópicas:
cocaína,
- Muchos son producidos por plantas pero hongos y
animales también los pueden producir.
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Cicuta (Conium maculatum)
coniína
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La coniína actúa primero estimulando al sistema
nervioso periférico y posteriormente deprimiéndolo.
De media a dos horas después de haber ingerido una
dosis tóxica de coniína, se produce ardor en la boca,
dificultad para tragar, náuseas, dilatación de las pupilas
y debilidad en las piernas. Si la dosis es mayor se
produce parálisis muscular y muerte por paro respiratorio
y asfixia.
A pesar de todo, la conciencia no se pierde, y se
mantiene la lucidez mental hasta el último momento. De
ahí que los griegos eligieran este método para quitar la
vida
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xantinas: cafeína, teobromina, teofilina
cacao
café
té
son estimulantes del sistema nervioso central,
diuréticos,
estimulan
la
contractibilidad
cardíaca y relajan el músculo liso (sobre todo
el bronquial).
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O
H3C
N
N
N
O
cafeína
CH3
CH3
Producida por distintas plantas:
Coffea arabica (café),
Cola nitida (kola),
Paullinia cupana Kunth (guarana),
Ilex paraguariensis St Hil (mate),
Camellia sinensis (Linné) O. Kuntze (té)
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bebida
1 taza de café-café
1 taza de café en polvo
1 taza de café descafeínado
concentración de cafeína
60 -150 mg
60 - 80 mg
1 - 5 mg
1 taza de té hojas
1 taza de té en bolsitas
1 taza de chocolate
10 - 30 mg
30 - 40 mg
5 - 40 mg
1 tarro bebida cola
1 tarro de bebida energizante
40 - 60 mg
80 -120 mg
Estas cantidades son muy variables y dependen de
muchos factores (características de las plantas, de los
hábitos de consumo, de los métodos de análisis, etc).
Fuente: Mandel H. Fd Chem Toxicol. 40:1231-1234, 2002
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Cafeína
* la mayoría de los adultos la ingieren a través del té o
café, pero otras fuentes son el chocolate, bebidas de
fantasía y algunos medicamentos.
* la cafeína del té debiera ser menos biodisponible
dada la presencia de polifenoles.
* sin embargo, en estudios clínicos no se han
encontrado diferencias entre las respuestas de
personas que han bebido café y aquellas que han
bebido té.
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el consumo exagerado de cafeína puede:
aumentar el estado de alerta
inducir dolores de cabeza
provocar temblores, estados de agitación, delirios
palpitaciones y taquicardias
producir irritación estomacal, incluyendo vómitos y
dolor abdominal
+
+
MALO
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Pesticidas y metales
•Toda sustancia química utilizada para prevenir,
destruír o repeler una plaga bacteriana, fúngica,
animal o vegetal.
•En general, se asume que el riesgo de toxicidad por
pesticidas y metales ingeridos a través de los
alimentos es de tipo crónico.
•Legislación chilena sobre contenido de metales y
pesticidas en alimentos
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Código sanitario de Chile
Título IV: De los contaminantes
Con respecto a metales:
Artículo 160 establece niveles máximos de metales en
distintos alimentos
Con respecto a pesticidas:
Artículo 162: El Ministerio de salud mediante la
dictación de la correspondiente norma técnica
determinará las tolerancias de residuos plaguicidas
permitidas en alimentos.
Resolución exenta Nº 581/1999. Fija las tolerancias
máximas de residuos de plaguicidas en los alimentos
de consumo interno (última actualización, Junio 2001)
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artículo 160
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TOLERANCIA
Las tolerancias de residuos o límite máximo de residuos
(LMR) son fijadas como la cantidad máxima de residuos
tóxicos de un plaguicida, expresadas en partes por
millón, que equivale a la cantidad de residuos en
milígramos de producto químico por kilo de producto
fresco o procesado, de origen vegetal o animal, que es
toxicológicamente aceptable para que no produzca
problemas en la salud del consumidor.
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CARENCIA
Corresponde al período de tiempo (días) que debe
transcurrir entre la última aplicación y la cosecha, para
que los residuos finales no sobrepasen las respectivas
tolerancias.
La degradación del producto fitosanitario se reduce
notoriamente una vez cosechado el producto y
sometido a frío. Si el producto es congelado, la
degradación del producto fitosanitario se detiene.
La carencia varía según el producto fitosanitario, dosis,
número de aplicaciones, características del vegetal y
condiciones ambientales, entre otros factores.
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CLORPIRIFOS: insecticida organofosforado, indicado
para el control de insectos del suelo y follaje
(masticadores y chupadores) en frutales, cultivos y
hortalizas.
PERIODOS DE CARENCIAS
Maíz, remolacha: 30 días; espárrago y alfalfa: 1 día;
tomate y cebolla: 7 días; frejol: 14 días; praderas: 3 días
para animales lecheros y 20 días para faenamiento; uva
de mesa: 20 días; frutales de hoja caduca: 45 días;
Cítricos 25 días; trigo, avena y raps: 30 días.
Para exportación a Estados Unidos en manzanas,
respete carencia de 75 días y en uva, aplicar sólo hasta
fines de floración. Para cultivos de exportación a otros
países, atenerse a las exigencias del país de destino.
Fuente:
Bayer online
PUC. Química
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TOLERANCIAS (para el extranjero, expresadas en ppm)
Uva de mesa: EEUU 0,01; Canadá 0,1; México 1.0; UE 0,5;
Codex 1,0
Manzanas: EEUU 0,01; Canadá 1,5; México 1,5; UE 0,5;
Codex 1,0
Duraznos: EEUU 0,05; Canadá 0,1; U. Europea 0,2
Nectarines: Canadá 0,1; U. Europea 0,2
Peras: EEUU 0,05; Canadá 0,1; México 0,5(*); U. Europea
0,5; Codex 0,5
Limones: EEUU 1,0; Canadá 1,0; U.Europea 0,2; Codex
0,3
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Tolerancias en Chile
Resolución exenta Nº 581/1999.
tolerancia en mg de residuos / kg de alimento
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Fuente: ISP-MINSAL
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Sustancias antitóxicas
Son compuestos que forman parte del alimento y
- limitan el acceso de las sustancias tóxicas a su sitio
de acción.
- bloquean directa o indirectamente los efectos de las
sustancias tóxicas.
cuando se habla de sustancias antitóxicas
en la dieta, se habla fundamentalmente de
agentes que evitan el cáncer.
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Riesgo de carcinogenicidad por factores dietarios
riesgo posible (%)
exposición humana diaria en dieta
0,001
agua de la llave cloroformo
0,0002
PCBs
0,0003
DDE/DDT
0,003
tocino, dimetilnitrosamina,
0,03
mantequilla de maní, 1 sandwich, aflatoxina
0,06
cola diet, 1 lata, sacarina
0,1
callampas, 1 cruda, hidrazinas
0,1
albahaca, 1 g, estragol, 3,8 mg
2,8
cerveza, 1 lata, etanol
4,7
vino, 1 copa, etanol,
Fuente: Ames y col, Science, 236:271-280, 1987
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Anti tóxicos secuestradores y/o diluyentes
Fibra dietaria
disminuye
la
absorción
de
compuestos
carcinogénicos como aminas heterocíclicas, nitritos,
aflatoxina B1 y b[a]p.
Ejemplo:
la administración de salvado de trigo a ratas macho
entre las 3 y 16 sem de edad, disminuyó la absorción
de aflatoxina B1 en más de un 20 % y la aparición de
cáncer y/o hepatotoxicidad a las 109 sem.
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Antitóxicos que alteran la biotransformación y
suprimen la fase de inicio de la carcinogénesis
- Sustancias químicas que inducen enzimas de
biotransformación que evitan la acción del
carcinogéno sobre sus moléculas blancos.
- Sustancias químicas que aportan sitios nucleofílicos
que ligan electrófilos reactivos.
- Aflatoxina B1 y b[a]p son detoxificados
reacciones de conjugación con glutatión.
CH
H2C
S
CH2
CH
CH2
CH2
por
dialilsúlfuro induce
glutatión-S-transferasa
UDPglucuronosiltransferasa
epóxido hidrolasa
NAD(P)H-quinona reductasa.
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Sustancias antitóxicas que actúan como antioxidantes
- limitan el estrés oxidativo
- flavonoides, o isoflavonoides
Ejemplo: turmeric/cúrcuma
se administró turmeric a ratas
luego de 10 semanas, se vió
incrementada la actividad de las
enzimas catalasa, superóxido
dismutasa, y glutatión peroxidasa
se inhibe también el estrés oxidativo
causado por hierro.
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sustancias antitóxicas antagonistas de hormonas
- Sustancias que pueden antagonizar el efecto
promotor de crecimiento de factores internos como las
hormonas.
- Genisteína (soya), lignano (granos), son estrogénicos,
se unen al receptor de estrógenos y evitan la acción
del estrógeno.
- En poblaciones asiáticas la incidencia de cáncer de
mamas es más baja que en otras etnias (consumo de
soya).
- Otro mecanismo involucra la inhibición de la
aromatasa (diminuye activación de estrógenos).
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seguridad de los alimentos
De acuerdo a la OMS:
Riesgos microbiológicos
Riesgos químicos: pesticidas, acrilamida, semicarbazida,
PCBs y dioxinas.
Riesgos de la biotecnología: alimentos genéticamente
modificados
http://www.who.int/foodsafety/en/
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alimentos genéticamente modificados
Posición oficial de la Society of Toxicology
Society of Toxicology. The safety of genetically
modified foods produced through biotechnology.
Toxicol Sci 71: 2-8, 2003.
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Fuente: Jones, 1999.
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riesgos toxicológicos
efectos sobre el medio ambiente
efectos ecológicos
efectos sobre la salud humana
toxicidad inherente de genes y sus productos
efectos de la introducción de genes en un
organismo:
sobre expresión de productos tóxicos
silenciamiento de genes
alteraciones de vías metabólicas
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¿ es el transgen tóxico para el consumidor ?
* Los humanos consumen diariamente 0.1 a 1.0 g de
ADN en su dieta.
* En el choclo transgénico los transgenes son un 0.0001
% del ADN total.
alternativas:
1. que el transgen como tal sea tóxico
2. que los nucleótidos sean tóxicos
la investigación señala que 1 no es probable por la
degradación del ADN en TGI y en cuanto a 2, el efecto
de nucleótidos externos ha sido positivo
(además, actividad farmacológica a dosis más altas)
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¿ puede el transgen ser transferido al consumidor
humano ?
Mínima debido a:
1. degradación en TGI
2. mecanismos epigenéticos como metilación que
media el silenciamiento de genes
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¿ es el producto del transgen tóxico para el consumidor o
manipulador de alimento ?
dos alternativas
1. el transgen codifica para una toxina. Por ejemplo: Bt
2. el transgen codifica para un alergeno:
- inducción de alergias en individuos sensibles
- alteración en niveles de expresión de alergenos
ya presentes en las plantas
- inducción de alergias de novo
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* ¿lleva la inserción del transgen a aumentar el riesgo de
toxicidad de otras sustancias presentes en el huesped?
La inserción al azar de genes en el huesped (organismo
trangénico) puede llevar a:
1. efectos pleiotrópicos: un sólo gen puede causar
múltiples cambios en el fenotipo del huesped.
pueden surgir reacciones metabólicas inesperadas
que surgen con la actividad del nuevo producto
génico sobre sustratos existentes
2. efectos mutagénicos por inserción: se afecta la
expresión de otros genes del huesped.
como resultado puede haber silenciamiento de
genes, cambios en su nivel de expresión o
expresión de genes que antes no se expresaban
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¿ existen posibilidades de transferencia de genes
resistentes a antibióticos desde el alimento a la
microbiota humana?
otros
transgen
genes plasmidio
gen resistencia a
antibióticos
Si los genes se insertan, se
le confiere a la bacteria la
capacidad de sobrevivir
en un medio con
antibiótico.
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No se ha documentado ninguna contribución a la
resistencia a antibióticos en humanos, debido a
alimentos transgénicos.
* Destrucción eficiente del gen de resistencia en TGI.
* Muy baja tasa de transferencia planta-bacteria.
* Genes de resistencia a la kanamicina existen
naturalmente en el medio ambiente, incluyendo en
la microbiota intestinal.
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¿la transformación genética afectará adversamente el
valor nutricional del organismo huesped?
* Comparación de la composición nutricional del
alimento no-modificado con el alimento transgénico,
en términos de nutrientes, vitaminas y minerales.
* Hasta el momento, sólo un estudio ha revelado una
diferencia menor en el contenido de inhibidores de
tripsina entre la soya transgénica y la no-modificada.
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¿el transgen afectará negativamente a organismos no
blanco?
Principal consideración para endotoxina Bt
Bacillus thuringiensis
Los cristales son
agregados de una
protoxina insoluble.
Sólo se solubiliza en
condiciones
reductoras a pH 9.5,
como la del TGI de
lepidópteros,
coleópteros y dípteros.
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* Una vez solubilizado, la protoxina se hidroliza a una
proteasa llamada delta-endotoxina, la cual se una a las
células epiteliales del insecto creando poros en las
membranas celulares. Ocurre invasión bacteriana.
* Sólo un reporte de una asociación entre ingesta de
polen de maíz transgénico y muerte de mariposas en el
laboratorio. Sin embargo, los niveles de toxina Bt en el
campo son menores y por lo mismo probablemente no
tóxicos.
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