Fronteras en Farmacología

Introducción

La frase contaminación química es una clara indicación de la presencia de sustancias químicas donde no deberían estar o están presentes en una cantidad superior a la que se atribuye como segura. Los peligros químicos son una de las principales causas de contaminación de los alimentos que se asocian a los brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos (Faille et al., en prensa). Los orígenes de los contaminantes químicos son diversos desde el campo hasta el plato, a saber, el suelo, el medio ambiente, los subproductos de la desinfección, los productos de cuidado personal, el aire, el agua y el material de envasado. Los contaminantes químicos inhiben casi todos los productos de uso cotidiano producidos en masa, como desinfectantes, plásticos, detergentes, desodorantes, pesticidas, etc. Incluso los alimentos que se consumen y el agua que se toma no están a salvo de la invasión de sustancias químicas en concentraciones inseguras. La contaminación de los alimentos, ya sea accidental o intencionada, es un acto desafortunado que conlleva numerosas consecuencias graves para la salud humana. La contaminación de los alimentos se registra en la historia desde hace 8.000 años; sin embargo, el crecimiento de la agroindustria y la globalización han contribuido a que el problema se extienda por todo el planeta (Robertson et al., 2014). El Centro de Control y Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos confirmó más de 11.000 infecciones transmitidas por los alimentos en el año 2013 (Salter, 2014), con varios agentes como virus, bacterias, toxinas, parásitos, metales y otras sustancias químicas que causan la contaminación de los alimentos (Callejón et al., 2015). Los síntomas de las enfermedades de origen alimentario debidas a la contaminación química van desde una gastroenteritis leve hasta casos mortales de síndromes hepáticos, renales y neurológicos. En este contexto, la contaminación alimentaria suele ser noticia por sus consecuencias nocivas. Entre 2009 y 2010 se produjeron en Estados Unidos un total de 1527 brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos, que dieron lugar a 29.444 casos de enfermedad y 23 muertes (CDC, 2013). Además, la contaminación de los alimentos se ha agravado en los últimos años debido al desarrollo de la industria y la consiguiente contaminación ambiental (Song et al., 2017). Además de eso, la ingestión de alimentos contaminados con pesticidas y metales pesados podría causar infecciones gastrointestinales (Song et al., 2017). Por ejemplo, se calcula que entre 400 y 500 niños murieron de intoxicación aguda por plomo debido a la ingestión de alimentos contaminados con tierra y polvo con plomo en Nigeria (Tirima et al., en prensa). Teniendo en cuenta estos incidentes y las implicaciones perjudiciales para la salud en general, esta revisión examina las razones y los tipos de contaminantes químicos en los alimentos, junto con la exposición de los individuos a estos alimentos contaminados a diario, y profundiza en las repercusiones para la salud de estas impurezas alimentarias.

Las razones de la contaminación de los alimentos

Los alimentos contribuyen de forma crucial al bienestar de la salud humana y son una fuente importante de preocupaciones, placeres y estrés (Wilcock et al., 2004), y una de las razones que están detrás del estrés y la preocupación, son las enfermedades causadas como resultado de los alimentos contaminados. Las razones de la contaminación de los alimentos son múltiples (Ingelfinger, 2008). La preparación de los alimentos pasa por una larga cadena de procesamiento, donde cada etapa es una fuente potencial de invasión de contaminantes químicos en los alimentos. El transporte de los alimentos también puede sentar las bases de la contaminación de los mismos, concretamente en condiciones sanitarias deficientes (Unnevehr, 2000). Asimismo, algunas sustancias químicas se mezclan deliberadamente durante el proceso de preparación de los alimentos para mejorar su vida útil. Los contaminantes pueden incluir impurezas en los alimentos cuando se cocinan en la cocina; sin embargo, la transmisión depende principalmente de la eficacia de la higiene de la cocina aunque (Gorman et al., 2002). Los contaminantes químicos entran en la cadena alimentaria de forma natural, así como los patógenos que están presentes en el medio ambiente y muestran un alto número de bacterias en algunos alimentos crudos clave, como la carne de aves de corral (Humphrey et al., 2007).

Tipos de contaminantes de los alimentos

Los contaminantes de los alimentos suelen incluir contaminantes ambientales, contaminantes del procesamiento de alimentos, adulterantes y aditivos alimentarios no aprobados, y migrantes de los materiales de embalaje (Mastovska, 2013). Los contaminantes ambientales son impurezas introducidas por el hombre o que se producen de forma natural en el agua, el aire o el suelo. Los contaminantes del procesamiento de alimentos incluyen aquellos compuestos indeseables que se forman en los alimentos durante el horneado, el asado, el enlatado, el calentamiento, la fermentación o la hidrólisis (Schrenk, 2004). El contacto directo de los alimentos con los materiales de envasado puede provocar una contaminación química debido a la migración de algunas sustancias nocivas a los alimentos. Además, el uso de aditivos no aprobados o erróneos puede provocar la contaminación de los alimentos.

Contaminantes de origen natural en los alimentos

Varias bacterias, virus y parásitos habitan de forma natural en las superficies de los alimentos crudos. La contaminación de los alimentos crudos también puede ocurrir debido a las aguas residuales, el suelo, las superficies externas, los animales vivos, los órganos internos de los animales de carne. Una fuente adicional de alimentos contaminados son los que proceden de animales enfermos, aunque el avance sanitario casi ha eliminado esta fuente de contaminación alimentaria (Marriott y Gravani, 2006). La contaminación de los alimentos a partir de fuentes químicas incluye la mezcla accidental de suministros químicos en los alimentos o los productos químicos en los piensos o las inyecciones de antibióticos administrados a los animales de corral (Martin y Beutin, 2011). Varios parásitos también están presentes en los alimentos mediante relaciones simbióticas entre el organismo y el parásito. Muchos de ellos causan infecciones y brotes de origen alimentario. En la Tabla 1A se presenta una amplia clasificación de estos parásitos (Newell et al., 2010).

Tabla 1A. Parásitos en diferentes alimentos (modificado y se utiliza con permiso de Newell et al., 2010).

Las infecciones entéricas debidas a parásitos pueden transmitirse por la vía fecal-oral al consumir intrínsecamente los alimentos contaminados o a través de la absorción de parásitos de vida libre de los entornos. La contaminación de los productos alimenticios como la carne, las verduras y las frutas es posible a través de la introducción del parásito en las aguas residuales, el agua de riego, las heces, el suelo, la manipulación humana o el proceso inadecuado de la carne infectada. Los propios animales productores de alimentos pueden transferir los parásitos, ya que ellos mismos están infectados (Pozio, 1998).

Contaminación durante las fases de producción, procesamiento, almacenamiento y preparación de los alimentos

Los contaminantes pueden estar presentes en los alimentos en sus etapas crudas como resultado de fuentes ambientales de contaminantes. Durante el transporte de los alimentos, las fuentes comunes de contaminación incluyen los escapes de los vehículos de gasóleo y gasolina o la contaminación cruzada en el vehículo que se utiliza para el transporte de alimentos. Los barcos de larga distancia para el transporte también suelen sufrir contaminación cruzada con productos químicos utilizados para la desinfección u otras fuentes (Nerín et al., 2007a). Las barreras altas que se utilizan para proteger los alimentos envolviéndolos durante el transporte de larga distancia no siempre se comprueban en cuanto a sus propiedades de barrera, lo que las convierte en una causa de contaminación. En la fase de limpieza de la producción y preparación de alimentos, los contaminantes pueden invadir debido a los residuos que dejan los desinfectantes y agentes de limpieza en la superficie de los equipos de manipulación de alimentos (Nageli y Kupper, 2006; Villanueva et al., 2017). El tratamiento térmico en el proceso de producción es otra fuente de contaminantes. El uso de alta temperatura de cocción en los hogares y las industrias es el método ampliamente utilizado para el proceso de los alimentos. El uso de altas temperaturas para la cocción junto con factores externos conduce potencialmente a la formación de compuestos tóxicos que dejan un impacto en la seguridad y calidad de los alimentos. Los compuestos tóxicos como las nitrosaminas, los cloropropanoles, la acrilamida, los furanos o los HAP se forman durante los métodos de procesamiento de alimentos como el calentamiento, el asado, la parrilla, el horneado, el enlatado, la fermentación o la hidrólisis (Nerín et al., 2016). La fritura es una de las principales fuentes de generación de una serie de compuestos tóxicos en los procesos de preparación de alimentos (Roccato et al., 2015). Además, el calentamiento por microondas también puede dar lugar a la aparición de contaminantes en los alimentos, ya que la característica común de la cocción por microondas es que los alimentos se cocinan en el recipiente o película de envasado (material de embalaje) en el horno de microondas (Nerín et al., 2003). Los materiales de envasado aptos para microondas incluyen el cartón, los compuestos y los plásticos, y durante la cocción los componentes de estos materiales pueden transferirse del envase al alimento, lo que provoca una disminución de la seguridad y la calidad de los alimentos (Ehlert et al., 2008).

El envasado de alimentos conlleva varias ventajas, como la protección física y la mejora de la protección de los alimentos; sin embargo, todavía puede suponer una amenaza (Marsh y Bugusu, 2007). Los procesos de envasado utilizan varios aditivos como estabilizadores, antioxidantes, plastificantes y agentes deslizantes para mejorar las propiedades del material de envasado. Sin embargo, cualquier contacto directo o indirecto del alimento con el material de envasado puede dar lugar a la transferencia de estas sustancias del envase al alimento. Este fenómeno se denomina migración. Cuando se utilizan latas metálicas en los envases, la corrosión se erige como una fuente de contaminación alimentaria debido a la migración de iones metálicos a los alimentos (Buculei et al., 2012). Para evitarlo, la cara interior de las latas se suele recubrir con barnices como las resinas epoxi para evitar la corrosión, pero incluso los subproductos menores de la fabricación de resinas epoxi, como el ciclo-di BADGE, el bisfenol A o el éter diglicidílico de bisfenol A (BADGE), pueden migrar a los alimentos. Estos compuestos se conocen como disruptores endocrinos (Cabado et al., 2008). También existe el riesgo de que sustancias no añadidas intencionadamente migren del material de envasado a los alimentos produciendo efectos adversos (Nerin et al., 2013). El almacenamiento de los alimentos es otro paso que puede dar lugar a la presencia de toxinas en los alimentos. Algunos de los factores contaminantes son la luz solar directa, que acelera el deterioro de los alimentos y los envases, y la adsorción de olores indeseados. Los alimentos con una vida útil más larga contienen sabores y colores que comprometen el valor nutritivo de los alimentos. Además, los alimentos con alto contenido en grasa son propensos a la contaminación por olores (Nerín et al., 2007a). La contaminación de los alimentos debida a todas las etapas de procesamiento de los alimentos hasta el envasado se resume en la Figura 1.

Figura 1. Contaminación de los alimentos. (A) Contaminación en la producción y procesamiento de alimentos. (B) Contaminación debida a influencias ambientales.

Contaminación debida a influencias ambientales

El formato de ensayo con biosensores ayuda a determinar los numerosos contaminantes ambientales que causan la contaminación de los alimentos (Baeumner, 2003). Varios metales, principalmente los metales pesados tóxicos como el cadmio, el mercurio, el plomo y los bifenilos policlorados (PCB) entran a través del entorno industrial para contaminar los alimentos. Es el caso de la zona industrial de Huludao, en el noreste de China, que está gravemente contaminada por metales pesados como el mercurio, el plomo, el cadmio, el zinc y el cobre debido a la fundición de metales pesados en la zona (Zheng et al., 2007). Las plantas constituyen la base de la cadena alimentaria y pueden absorber fácilmente las sustancias tóxicas del suelo, contaminando no sólo las frutas y verduras sino también el marisco (Peralta-Videa et al., 2009). El entorno del suelo es otra fuente de contaminación de los alimentos. Los metales pesados procedentes de zonas industriales pueden filtrarse en el suelo y entrar en la cadena alimentaria para infectar las fuentes de alimentación en bruto (Krishna y Govil, 2006). Los plaguicidas utilizados como agentes fitosanitarios también entran en la cadena alimentaria y la exposición humana a estas sustancias químicas muestra una amplia gama de problemas de salud como la supresión inmunológica, la disminución de la inteligencia, la alteración hormonal, el cáncer y las anomalías reproductivas (Abhilash y Singh, 2009). Cada año se aplican unos 3.000 millones de kg de plaguicidas en todo el mundo (Pimentel, 2005), lo que supone una grave amenaza, ya que las sustancias químicas contaminan las fuentes de alimentación. Sin embargo, en el caso de los plaguicidas, el límite máximo de residuos (LMR) es un determinante importante del riesgo que supone para la salud humana. Los niveles de residuos de plaguicidas en los alimentos están regulados por la legislación para minimizar su exposición al consumidor (Nasreddine y Parent-Massin, 2002). Sin embargo, en numerosos países subdesarrollados, esta legislación no existe o está mal promulgada. Similar a los plaguicidas son los residuos de medicamentos veterinarios en los animales de granja que pueden permanecer en la carne y amenazar al individuo a través de la exposición a estos residuos de medicamentos, la transferencia de la resistencia a los antibióticos, y el riesgo de alergias (Reig y Toldrá, 2008).

Contaminantes químicos en el agua potable

La cuestión del consumo de alimentos ha pasado de ser una corta cadena comercial entre el productor y el consumidor a una compleja cadena de varias partes (Pongratz et al., 2011). Al igual que los alimentos, el agua potable también corre el riesgo de contener contaminantes con graves consecuencias para la salud, no solo para la vida humana, sino también para la vida marina y otros organismos que consumen el agua impura. Las fuentes de estos contaminantes son múltiples, incluyendo los vertidos industriales y municipales, las formaciones geológicas naturales, la escorrentía urbana y rural, el proceso de tratamiento del agua potable y los materiales de distribución del agua (Calderón, 2000). Las actividades humanas, como la fracturación hidráulica y la perforación horizontal, han aumentado la producción de energía, pero también la incidencia de la contaminación del agua potable. El agua potable procedente de las aguas subterráneas también puede estar contaminada con metales pesados (por ejemplo, níquel, mercurio, cobre y cromo), lo que podría dar lugar a un aumento de los casos de defectos de salud de naturaleza cancerígena y no cancerígena (Wongsasuluk et al., 2013), incluida la contaminación fecal (Kostyla et al., 2015). Esta fuente de contaminación del agua potable es especialmente frecuente en los países de ingresos bajos y medios (Bain et al., 2014). Los subproductos de los productos farmacéuticos también son tóxicos y otra fuente identificada de contaminación del agua por sustancias químicas (Shen y Andrews, 2011).

Los contaminantes del agua potable incluyen varias sustancias químicas como el arsénico, el aluminio, el plomo, el flúor, los subproductos de la desinfección, el radón y los pesticidas (Tabla 1B). Sus efectos sobre la salud van desde numerosos cánceres, enfermedades cardiovasculares, resultados reproductivos adversos y enfermedades neurológicas. Currie et al. (2013) también han identificado que el consumo de agua contaminada químicamente por parte de las madres, específicamente las que tienen menos educación, muestra efectos significativos en la gestación de los bebés y en el peso del bebé al nacer.

Tabla 1B. Contaminantes químicos comunes en el agua potable reportados en la literatura reciente.

Implicaciones para la salud de los contaminantes de los alimentos

Las enfermedades transmitidas por los alimentos suman unos 48 millones de enfermedades al año en Estados Unidos. (Gould et al., 2013) Los alimentos contaminados químicamente tienen graves implicaciones en la salud de las personas. Los efectos nocivos van desde problemas gástricos leves hasta importantes consecuencias mortales para la salud. Los contaminantes químicos están fuertemente relacionados con consecuencias graves, falta de control personal y efectos a largo plazo (Kher et al., 2011). El consumo de alimentos es la fuente más probable de exposición humana a los metales. Metales como el cadmio y el plomo pueden entrar fácilmente en la cadena alimentaria. Los metales pesados pueden agotar seriamente nutrientes específicos en el cuerpo que pueden disminuir las defensas inmunológicas, deteriorar las instalaciones psicosociales y causar un retraso en el crecimiento intrauterino. El consumo de metales pesados también se asocia a la malnutrición y aumenta las tasas de enfermedades gastrointestinales (Khan et al., 2008). Los contaminantes alimentarios son también una de las principales causas de cáncer (Abnet, 2007) La exposición a los bifenilos policlorados (PCB) debido a la contaminación de los alimentos puede afectar negativamente al desarrollo neurológico de los niños y a la respuesta inmunitaria (Schantz et al., 2004). Los plaguicidas presentes en los alimentos como contaminantes también muestran graves implicaciones para la salud. Los niveles excesivos de estas sustancias químicas en los alimentos provocan daños neuronales y renales, discapacidades congénitas, problemas reproductivos y pueden resultar cancerígenos (Bassil et al., 2007). La acumulación de plaguicidas en los tejidos del organismo también puede provocar una degradación metabólica (Androutsopoulos et al., 2013). También existe el riesgo de que se produzcan trastornos del neurodesarrollo, como trastornos por déficit de atención, autismo, parálisis cerebral y retraso mental, causados por sustancias químicas industriales como el arsénico, los PCB y el plomo, tanto en los alimentos como en el agua. La exposición a estas sustancias químicas en las etapas fetales del desarrollo puede causar lesiones cerebrales y estas discapacidades de por vida a dosis mucho más bajas que las que pueden afectar a la función cerebral de los adultos (Grandjean y Landrigan, 2006).

Exposición individual a contaminantes alimentarios

El consumo de alimentos es una vía crucial de exposición a contaminantes de diversas fuentes. La exposición de un individuo a estos contaminantes es alta, lo que explica el elevado número de casos hospitalizados y de enfermedades no sólo en Estados Unidos sino también en todo el mundo. Los contaminantes alimentarios se encuentran en casi todos los productos alimenticios, como la fruta, los productos de panadería, las verduras, las aves de corral, la carne y los productos lácteos (Kantiani et al., 2010). No es raro que un solo alimento contenga residuos de cinco o más toxinas químicas persistentes (Schafer, 2002). Un estudio examinó la exposición dietética de 37 contaminantes en los Estados Unidos y reveló que 20 de los contaminantes estudiados tenían concentraciones de referencia disponibles para el cáncer. Estas concentraciones de referencia indicaban que la exposición diaria de los contaminantes tenía una probabilidad de mostrar efectos secundarios adversos (Dougherty et al., 2000). Otro estudio estimó la exposición de numerosos contaminantes en la dieta de los niños; los resultados encontraron que el punto de referencia para el cáncer de los contaminantes se superó en todos los niños para la dieldrina, el arsénico, el DDE y las dioxinas (Vogt et al., 2012).

Las medidas preventivas para controlar la contaminación de los alimentos

Existe una legislación que regula los niveles de varias sustancias químicas en los alimentos. La ley prohíbe el uso de aditivos y adulterantes insalubres. Sin embargo, se requieren sistemas eficaces de vigilancia y respuesta para evitar que los peligros químicos entren en el suministro de alimentos y supongan un daño para el público. La FDA prescribe los niveles mínimos de sustancias químicas que se permiten en los alimentos, por ejemplo, la concentración de plaguicidas no debe superar el límite asignado (Bajwa y Sandhu, 2011). Sin embargo, todavía pueden producirse errores al seguir la concentración y las directrices determinadas. Especialmente en el caso de los países en vías de desarrollo y subdesarrollados, la aplicación de la legislación sigue siendo débil en cuanto a la administración de la concentración de contaminantes nocivos en los alimentos. Algunos países dependen en gran medida de la agricultura, lo que hace que se filtren altos niveles de plaguicidas en las aguas subterráneas, contaminando tanto los alimentos como el agua. Las sustancias químicas no reguladas son motivo de especial preocupación (Villanueva et al., 2013) y es necesario investigar más sobre los contaminantes que escapan a la detección humana. Asimismo, las preocupaciones de los consumidores individuales son esenciales, ya que pueden desempeñar un papel fundamental en la gestión de su salud (Liang y Scammon, 2016). Además, la popularidad y el uso generalizado de Internet también permiten a los consumidores buscar información en línea y reducir los riesgos para la salud asociados a los incidentes de contaminación de los alimentos. Los medios de comunicación y los periodistas tienen un papel importante a la hora de informar sobre los brotes, la amenaza y su causa, incluidos los comentarios de los expertos sobre los contaminantes químicos de los alimentos. Además, el público debe mantener un saludable grado de escepticismo sobre los productos alimentarios contaminados de los que se informa en las noticias y evitar el consumo de los productos alimentarios acusados hasta que las pruebas científicas justifiquen una acción inmediata. Y lo que es más importante, las industrias alimentarias deben aceptar la necesidad de ser más honestas y francas a la hora de producir productos alimentarios comerciales seguros, así como de proteger al público de la contaminación de los alimentos.

Conclusión

La contaminación química de los alimentos se ha convertido en una grave preocupación que conlleva peligros potenciales para la salud. La mayor parte de la contaminación de los alimentos se produce a través de toxinas naturales y contaminantes ambientales o durante el procesamiento, envasado, preparación, almacenamiento y transporte de los alimentos. A medida que avanza la tecnología, la detección de estos contaminantes es más fácil. Sin embargo, hay varios contaminantes que aún se desconocen y se sigue investigando al respecto. Aunque el gobierno ha tomado medidas adecuadas para minimizar la exposición individual a los contaminantes de los alimentos, todavía hay que tomar medidas para reducir los riesgos para la salud y las enfermedades que conlleva la contaminación química de los alimentos.

Contribuciones de los autores

IR diseñó, concibió y escribió el manuscrito. WK ayudó en la redacción. WP y JL revisaron críticamente, editaron y finalizaron el manuscrito para su presentación.

Financiación

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Investigación de Corea (2013M3A9A504705 y 2017M3A9A5048999).

Declaración de conflicto de intereses

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un potencial conflicto de intereses.

El revisor AJ declaró una afiliación compartida, sin colaboración, con uno de los autores, IR, al editor de manejo.