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Investigación
Formación hidrocarburos aromáticos policíclicos en ahumados y métodos de reducción
1. Introducción: origen y actualidad de los HAP
Para conocer el origen de estos compuestos hay que remontarse a 1775, cuando se relacionó estrechamente la aparición de tumores con la exposición prolongada a compuestos químicos derivados del carbón y petróleo. No fue hasta años más tarde, cuando pudo demostrarse dicha teoría, aislando estas sustancias y demostrando las propiedades cancerígenas experimentalmente. Desde entonces, han sido numerosos los estudios realizados, y si hay algo en lo que coinciden la mayoría de ellos, es que, a dosis elevadas, son compuestos que presentan actividad carcinogénica, mutagénica y teratógena. He ahí, que un gran número de estos se encuentran incluidos dentro de la clasificación establecida por la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (IARC).
En la actualidad, se dispone de unos conocimientos mucho más amplios sobre estos compuestos, de hecho, se conoce que estas sustancias también pueden estar presentes en los alimentos, y que su formación se ve favorecida cuando estos son sometidos a tratamientos culinarios que requieren elevadas temperaturas (Ruber & Huamán, 2002) (Zhang, Chen & Zhang, 2021).
La exposición humana a estos compuestos resulta inevitable. De hecho, su presencia en la dieta no solo es favorecida a raíz de los tratamientos térmicos a elevadas temperaturas, si no que su amplia distribución en el medio ambiente también favorece la contaminación de otros productos no sometidos a estos tratamientos (Pérez-Morales López, Morales Gómez & Haza Duaso, 2016).
Es por todo ello, y por su inclusión dentro de la clasificación establecida por la IARC, que ha supuesto un tema de gran interés y preocupación. De hecho, recientemente y tras años de estudios, se ha publicado el Reglamento (EU) 1255/2020, que junto al “Código de prácticas para reducir la contaminación por HAP en los alimentos producidos por procedimientos de ahumado y secado” publicado por la FAO en 2009, proponen una serie de pautas para mitigar la formación de estos compuestos en los alimentos.
2. Objetivos
Tomando como referencia lo anteriormente expuesto y teniendo en cuenta la importancia que supone la formación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos en los alimentos y sus posibles efectos negativos en la salud, en este trabajo se plantean los siguientes objetivos:
- Conocer el mecanismo de formación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos durante el procesado de alimentos, además de analizar los factores que influyen en su formación.
- Conocer los riesgos que puede suponer para los consumidores la presencia de estos compuestos en los alimentos.
- Realizar un análisis de las estrategias y medidas recomendadas para limitar su presencia en los alimentos.
3. Metodología
Para la realización de esta revisión bibliográfica, se realizó una búsqueda en las bases de datos (PubMed, Google Schoolar y Science Direct). Así como en las páginas web de la FAO, EFSA y AECOSAN.
Las palabras clave empleadas, fueron: hidrocarburos aromáticos policíclicos en alimentos, pirólisis o combustión incompleta, mecanismos de formación, toxicidad, estimación de la ingesta, mecanismos de determinación y estrategias de reducción.
En esta búsqueda se excluyeron artículos anteriores al 2000, los trabajos de fin de grado y los documentos basados en una legislación distinta a la europea.
4. Desarrollo
4.1. ¿Qué son los hidrocarburos aromáticos policíclicos?
Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se definen como una agrupación de compuestos formados por más de 100 clases diferentes.
Generalmente, estos se encuentran como mezclas complejas de varios, por lo que su exposición raramente se produce de forma individual, sino a una mezcla compleja de los mismos.
Se hallan de forma natural en la atmósfera, suelo, sedimentos, plantas y animales, por lo que hace que la exposición del hombre a estos compuestos sea inevitable.
4.2. Exposición a HAP
Resulta evidente que la exposición dietética de cada individuo a estas sustancias no sea la misma y que estos valores varíen considerablemente en función del tipo, cantidad y contenido de HAP presentes en los productos ingeridos. Sumado a ello, ha de considerarse también la exposición a través de las vías inhalatorias y dérmicas, las cuales también contribuyen en mayor o menor medida al aumento de los niveles de exposición (Scientific Committee on Food, 2002).
Es por ello, que la exposición total a estos compuestos a través de las diferentes vías de exposición resulta complicada de determinar y de hecho resulta uno de los motivos por los que a día de hoy la EFSA no ha podido determinar la ingesta diaria tolerable (TDI), simplemente ha indicado el valor del margen de exposición (MOE), el cual aporta una indicación del nivel de peligro al que está expuesto el consumidor, pero sin cuantificar el riesgo.
Una investigación realizada en España, clasificó los alimentos más consumidos y con mayor exposición por la población en 11 grupos (Tabla 1). Tomando en consideración la clasificación realizada, se determinó la concentración de 16 HAP y se concluyó que los niveles más altos de exposición pertenecían al grupo de los cereales. Asimismo, también se determinó que los mayores valores de ingesta promedio diaria pertenecían a los hombres adultos, quienes alcanzaban valores de 8,4 μg/día en contraposición de las mujeres adultas, quienes los valores no superaban los 6,28 μg/día (Tabla 2). (Falco et al., 2003).
4.3. Toxicidad: efectos adversos en la salud
El hecho de que estos compuestos se encuentran ampliamente distribuidos en el medio ambiente no implica que estos compuestos supongan un problema de salud para el ser humano.
La actividad biológica de estos compuestos viene desencadenada por su metabolismo, es decir, las transformaciones que sufren desde su absorción hasta su eliminación del organismo. Por tanto, su potencial tóxico está condicionado por aspectos como la susceptibilidad individual, la capacidad de bioacumulación en tejidos u otros factores.
En cuanto a los principales efectos perjudiciales para la salud que pueden desencadenar estas sustancias, se conoce su potencial carcinogénico, mutagénico, genotóxico y teratogénico. De hecho, es en base a las evidencias científicas carcinogénicas existentes por los que la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) ha incluido 12 hidrocarburos aromáticos policíclicos dentro de su clasificación Tabla 3 (IARC, 1994)
Tabla 3: Clasificación de la IARC de los 12 HAP más relevantes
*Nota. Fuente: Adaptado de AECOSAN (2020).
4.3.1 Carcinogénesis
Durante su metabolismo en el organismo puede darse lugar a la formación de intermediarios altamente reactivos, los cuales carecen de la suficiente polaridad como para ser excretados.
Esta acumulación en el organismo origina los complejos denominados aductos, los cuales se caracterizan por la unión de compuestos químicos (HAP) y moléculas biológicas (ADN).
4.3.2.Genotoxicidad y Mutagenicidad
Hablamos de genotoxicidad cuando el daño producido por estos aductos no solo afecta al ADN, sino al funcionamiento de los cromosomas celulares.
En el caso del potencial mutagénico, este es provocado cuando los aductos generados provocan cambios que conducen a la alteración de la estructura del ADN.
4.3.3.Otros efectos adversos en la salud
Estudios realizados, han manifestado que los hidrocarburos aromáticos policíclicos también pueden ocasionar efectos perjudiciales en el sistema reproductivo y en el sistema inmunitario.
Estos potenciales se conocen como teratogenicidad e inmunotoxicidad respectivamente.
4.4. Mecanismos de formación
A pesar de los avances, a día de hoy y dada la complejidad del proceso, aún se presentan ciertas dificultades relacionadas con la comprensión de los mecanismos de formación.
En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo introducir las diferentes vías de formación, que además del pirólisis, también se destaca el mecanismo de Diel- Alder o el mecanismo de adición de etileno por abstracción de hidrógeno (Reizer, Csizmadia, Palotás, Viskolcz & Fiser, 2019).
4.4.1. Pirólisis
La pirólisis o descomposición química de la materia orgánica, es la principal vía de formación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Este proceso está controlado por una serie de parámetros operacionales, tales como: la temperatura de combustión, la concentración de oxígeno y la presencia de materia orgánica.
La comprensión del mecanismo de formación de los HAP presenta ciertas dificultades debido a la variabilidad de dichos parámetros (Connell,2005).
4.4.2. Mecanismo de Diels-Alder
La formación de HAP puede darse en menor medida a través de la reacción de Diels-Alder.
Este mecanismo se basa en la ciclación de alquenos a partir de su degradación térmica, dando lugar a la formación de anillos aromáticos, los cuales tras un proceso de eliminación de oxígeno originan los HAP (Fort, Donovan & Scott, 2009).
4.4.3. Mecanismo de Adición de Etileno por Abstracción de Hidrógeno
Si bien este mecanismo era considerado una vía alternativa minoritaria de formación de HAP, en la actualidad se ha postulado como una de las principales rutas de formación de estos compuestos.
Este cambio de opinión se ha producido teniendo en cuenta la gran afluencia de reactivos presentes en las reacciones de combustión. A los radicales libres originados se unirán a las cadenas laterales del acetileno dando lugar finalmente a la formación de anillos (Zhang, Chen & Zhang, 2021).
4.5. Variables de Formación
La formación y por consecuencia la concentración de hidrocarburos aromáticos policíclicos en alimentos está condicionada tanto por diversos factores externos, como son el método de cocinado, grado de cocción y la temperatura y tiempo de tratamiento, así como factores internos como la composición nutricional de los mismos.
La formación en alimentos se produce principalmente en productos sometidos a procesos de ahumado y secado directo.
En el caso de las carnes y pescados, así como en sus respectivos derivados, la concentración de HAP además de los factores nombrados anteriormente también depende de factores como el tipo de maderas empleadas, la técnica de ahumado utilizada y el tipo de dispositivo generador de humo (AECOSAN, 2020).
4.6. Legislación actual y estrategias de mitigación
La legislación respecto a los hidrocarburos aromáticos policíclicos en alimentos ha sufrido numerosas modificaciones desde su descubrimiento.
Con la entrada en vigor del Reglamento 1255/2022, se establecen los niveles máximos de HAP para ciertos alimentos.
Además, con el objetivo de limitar su contenido por debajo de los valores establecidos, se aconseja el seguimiento de las recomendaciones recogidas en el “Código de prácticas” publicado por la Comisión del Codex Alimentarius.
Las recomendaciones pretenden orientar tanto a la industria como al propio consumidor. En él, se expone una serie de recomendaciones basadas en las variables que influyen en la formación de HAP durante el ahumado y el secado directo (Codex, 2009).
5. Conclusión
En relación con los efectos de los HAP en la salud, ha de destacarse que la exposición a estos compuestos no se produce de manera individual, sino en forma de mezclas complejas de estas sustancias.
Es por ello, que si bien se clasificó el benzo[a]pireno como cancerígeno, aún han de llevarse a cabo numerosas investigaciones que permitan conocer el potencial carcinogénico de estos compuestos de forma individual. Además, las futuras investigaciones serán de vital importancia teniendo en cuenta que, hasta la fecha, todos los estudios realizados se centran en HAP obtenidos a través del pirólisis y por otras vías alternativas de formación.
En cuanto a las estrategias de mitigación implantadas, si bien estas permiten reducir considerablemente los niveles de estos compuestos en los productos finales, también se ha comprobado que en ocasiones inducen a cambios organolépticos en los mismos.
Por ello, será necesario realizar un seguimiento de la efectividad de las nuevas medidas que se vayan proponiendo, teniendo en cuenta que las futuras investigaciones se centraran en las vías alternativas de formación y el potencial carcinogénico individual.
Referencias
AECOSAN - Agencia Española de Consumo, Seguridad Alimentaria y Nutrición. (2020). Disponible en: https://www.aesan.gob.es/AECOSAN/docs/documentos/seguridad_alimentaria/HAPs_fich a_SEPT_2020.pdf
Connell, D. (2005). Basic concepts of environmental chemistry. Boca Raton: CRC-Taylor & Francis.
Fort, E., Donovan, P., & Scott, L. (2009). Diels−Alder Reactivity of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Bay Regions: Implications for Metal-Free Growth of Single-Chirality Carbon Nanotubes. Journal Of The American Chemical Society, 131(44), 16006-16007. doi: 10.1021/ja907802g
IARC Some industrial chemicals. Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. (1994), 60, 1-560. Lyon: International Agency for Research on Cancer. Disponible en: https://monographs.iarc.fr/wp-content/uploads/2018/06/mono60-16.pdf
Reizer, E., Csizmadia, I., Palotás, Á., Viskolcz, B., & Fiser, B. (2019). Formation Mechanism of Benzo(a)pyrene: One of the Most Carcinogenic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH). Molecules, 24(6), 1040. doi: 10.3390/molecules24061040
Ruber, E., & Huamán, J. (2002). Formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos y del 3,4-benzopireno en aceites comestibles alterados por recalentamiento (Tesis Doctoral). Universidad Nacional Mayor San Marcos.
Zhang, Y., Chen, X., & Zhang, Y. (2021). Analytical chemistry, formation, mitigation, and risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons: From food processing to in vivo metabolic transformation. Comprehensive Reviews In Food Science And Food Safety, 20(2), 1422-1456. doi: 10.1111/1541-4337.12705
