Toxicologia de Alimentos

Apresentação em tema: "Toxicologia de Alimentos"— Transcrição da apresentação:

1 Toxicologia de Alimentos
Avaliação de contaminação por metais pesados em amostras de siris azuis Toxicologia de Alimentos

2 Metais Pesados Cádmio (Cd) Chumbo (Pb) Cobre (Cu) Cromo (Cr)
Zinco (Zn) Mas para entender:

3 Metais pesados Decorrentes de indústrias metalúrgicas, petroquímicas, fertilizantes, entre outras Bioacumulação na cadeia alimentar Acumulam no solo, ar, água e alimentos Toxicidade: geralmente envolve neurotoxicidade, hepatoxicidade e nefrotoxicidade Os metais pesados são eliminados no ambiente decorrente da falta de programas de tratamento de emissões de resíduos. No ambiente, esses metais podem residir nos sedimentos, por longos períodos. A toxicidade produzida por metais de transição, geralmente envolve neurotoxicidade, hepatotoxicidade e nefrotoxicidade (Stohs e Bagchi, 1995)

4 Cádmio Fontes artificiais:
galvanoplastia, estabilizadores de plástico (PVC), pigmentos e baterias (Ni – Cd) Fontes naturais: Vulcões e incêndios florestais Pode estar presente: Alimentos (plantas e animais) Tabaco (folhas – cigarro) Sais e complexos Alta solubilidade em água Atmosfera: volatilização O cádmio é um elemento que afeta negativamente o crescimento e desenvolvimento das plantas. Ele é liberado para o meio ambiente, estações de energia, sistemas de aquecimento, indústrias metalúrgicas ou de tráfego urbano. É amplamente utilizado na galvanoplastia, pigmentos, estabilizadores de plástico e baterias de níquel-cádmio (Sanità di Toppi e Gabrielli, 1999). É reconhecido como um poluente extremamente significativo, devido à sua alta toxicidade e alta solubilidade em água (BENAVIDES et al., 2005). Através de alimentos contaminados (leguminosas e cereais) por água de irrigação, deposição originária da poluição atmosférica e adubação com fertilizante fosfatado ou de origem de esgoto. O cádmio é amplamente distribuído no organismo, armazenando-se principalmente no fígado e nos rins (GONÇALVES et al., 2010). CETESB (2013)

5 Cádmio Sinais e Sintomas
Gastrointestinais (náuseas, vômitos, diarreia e dores abdominais) Dano renal Fragilidade óssea Pneumonite química e edema pulmonar (inalação) A exposição aguda ao Cd pode ocorrer por ingestão de bebidas e alimentos contendo concentrações relativamente altas do metal. causou sinais e sintomas gastrintestinais, como náuseas, vômitos, diarreias e dores abdominais. A contaminação da água de irrigação de plantações de arroz por cádmio, oriundo de efluentes de uma mineração instalada às margens do rio Jinzu (Japão), causou uma doença caracterizada por extrema dor, dano renal e fragilidade óssea, que afetou primeiramente as mulheres. A inalação de fumos ou de material aquecido contendo Cd pode levar à pneumonite química e ao edema pulmonar. A inalação de 5 mg de Cd/m3 por curto prazo causa destruição das células epiteliais do pulmão, ocasionando edema, traqueobronquite e pneumonite em seres humanos e animais. CETESB (2013)

6 Cobre Fontes artificiais:
mineração, fundição, queima de carvão (energia) e incineração de resíduos Pode estar presente: Ar (óxidos, sulfatos e carbonatos) Água - Cu+2, Cu(HCO3) e Cu(OH)2 Alimentos (plantas e animais) Principal fonte de contaminação: Via oral (alimentos e água) O cobre é abundante na natureza na forma de sulfetos, arsenitos, cloretos e carbonatos. Está naturalmente presente na atmosfera por dispersão pelo vento e erupções vulcânicas. O cobre elementar não se degrada no ambiente. As principais fontes antropogênicas do metal são: mineração, fundição, queima de carvão como fonte de energia e incineração de resíduos municipais. No ar, o cobre geralmente é encontrado na forma de óxidos, sulfatos e carbonatos. As principais formas solúveis de cobre encontradas na água são Cu2+, Cu(HCO3) e Cu(OH)2, sendo que a maior parte do cobre(II). A população geral pode ser exposta por inalação, ingestão de alimentos e água ou contato dérmico, porém a principal via de exposição não ocupacional é a oral.

7 Cobre Sinais e sintomas Vômitos, náusea, dor abdominal e diarréia
Letargia Anemia hemolítica aguda Dano renal e hepático Morte (alguns casos) A ingestão de sais de cobre causou vômito, letargia, anemia hemolítica aguda, dano renal e hepático e, em alguns casos, morte. A ingestão de água contendo altas concentrações do metal pode produzir náusea, vômito, dor abdominal e diarréia. As crianças são mais sensíveis aos efeitos da exposição ao cobre. A exposição prolongada a concentrações elevadas do metal em alimentos ou água pode causar dano ao fígado de crianças. Trabalhadores expostos a fumos e poeiras de cobre podem apresentar irritação no nariz, boca e olhos, cefaléia, náusea, vertigem e diarréia CETESB (2013)

8 Chumbo Fonte natural: abundante na crosta terrestre
Minério galena (PbS) Fontes artificiais: Indústrias de construção (cerâmica), siderúrgicas, de baterias elétricas e tintas/ pigmentos Pode estar presente: Alimentos (plantas e animais) – Pb inorgânico Ar – Pb tetraetila e tetrametila Principal fonte de contaminação: Via oral e inalatória O sulfeto de chumbo (galena) é a mais importante fonte primária de chumbo e a principal fonte comercial. O Pb pode ser utilizado na forma de metal, puro ou ligado a outros metais, ou como compostos químicos, principalmente na forma de óxidos. O chumbo metálico é empregado em indústrias químicas e de construção, como ingrediente em soldas, lâminas de proteção contra raios X, material de revestimento na indústria automotiva, revestimento de cabos e está presente em várias ligas. Os óxidos de chumbo são usados em placas de baterias elétricas e acumuladores, vitrificados, esmaltes, vidros e componentes para borracha. Os sais de chumbo formam a base de tintas e pigmentos. As principais vias de exposição da população geral ao chumbo são oral e inalatória.

9 Chumbo Sinais e sintomas Saturnismo (linha azul de Burton)
Neurotoxicidade (distúrios de personalidade, memória e psicomotores) Anemia (deficiência em hemoglobina – inibe ferroquelatase) Fraqueza Irritabilidade Distúrbios renais Os principais efeitos da exposição ao chumbo inorgânico são: fraqueza, irritabilidade, astenia, náusea, dor abdominal com constipação e anemia. Desde a década de 1980 os estudos têm relacionado concentrações menores que 10 µg/dL de Pb no sangue de crianças entre 1 e 5 anos com diminuição cognitiva e no QI, com efeitos evidentes em concentrações ao redor de 2 µg/dL. Outros estudos associam a exposição ao chumbo com agressão e delinqüência. NEUROTOXICIDADE -Interfere no transporte do cálcio, por bloqueio de canais, Alteração da permeabilidade de capilares cerebrais e Interfere com neurotransmissores (GABA, Ach, dopamina, NMDA)

10 Cromo Fontes naturais:
Nas formas de óxidos, sulfatos, cromatos, sais básicos Presentes em rochas, solo, água, animais e plantas (ex: minério cromita) Fontes artificiais Siderúrgicas, tintas/ pigmentos, preservante de madeira e galvanolastia (forma metálica) Fontes de contaminação: Via oral, inalatória e dérmica A forma metálica não é encontrada livre na natureza, mas obtida após o processamento industrial do minério de crômio. O crômio é usado principalmente na fabricação de ligas metálicas e estruturas da construção civil, pois confere resistência à oxidação, ao desgaste e ao atrito. Os compostos de crômio possuem diversos usos industriais, como tratamento de couro (curtume), fabricação de tintas e pigmentos, preservante de madeira e galvanoplastia. A população geral pode estar exposta ao crômio por alimentação ou contato com produtos fabricados com o metal. A ingestão diária de crômio por alimentos varia de país para país, ficando entre 50 e 200 µg/dia. A toxicidade do crômio depende de seu estado de oxidação, sendo o crômio (VI) mais tóxico que o crômio (III). A exposição ocupacional ocorre por inalação de ar contaminado com partículas de poeira contendo as formas tri e hexavalente, principalmente em atividades de mineração, soldagem, galvanização e fabricação de cimento.

11 Cromo Sinais e sintomas Dermatites (trabalhadores)
Ulcerações crônicas (pele) e perfurações no septo nasal (compostos) Insuficiência renal aguda (Cr 6+) O crômio, especialmente na forma de cromato, é um importante agente causador de dermatites de contato em trabalhadores. Por ser corrosivo, pode causar ulcerações crônicas na pele e perfurações no septo nasal. A ingestão acidental de altas doses de compostos de crômio hexavalente pode causar falência renal aguda caracterizada por perda de proteínas e sangue na urina. A forma trivalente do metal é um nutriente essencial para o ser humano, atuando na manutenção do metabolismo da glicose, lipídeos e proteínas, e a deficiência do cátion acarreta prejuízo na ação da insulina.

12 Zinco Fontes naturais: Encontrado na forma metálica e compostos
Presente no solo, água, frutas e animais marinhos Fontes artificiais Mineração, siderúrgicas, ind. Farmacêutica, cerâmicas, borracha e tintas Fontes de contaminação: Via oral e inalatória O zinco é um metal brilhante encontrado na crosta terrestre e que pode se combinar com outros elementos formando compostos de zinco. O zinco e seus compostos têm muitos usos na indústria automobilística, de construção civil e de eletrodomésticos. É usado na fabricação de ligas resistentes à corrosão e na galvanização de produtos de ferro e aço. Os principais compostos de zinco são os óxidos (ZnO), utilizados nas indústrias de cerâmica, borracha e tintas; o sulfato de zinco (ZnSO4) com aplicação na indústria têxtil e no enriquecimento de solos pobres em zinco; e o cloreto de zinco usado para preservar madeiras e em pilhas secas e tintas. Outros compostos são empregados na indústria farmacêutica para fabricação de bloqueadores solares, desodorantes, preparações para tratamento de micoses, acne e xampu anticaspa. A principal emissão natural de zinco é por erosão. As fontes antropogênicas são: mineração, produção de zinco, produção de ferro e aço, corrosão de estruturas galvanizadas, combustão de carvão e outros combustíveis, eliminação e incineração de resíduos e uso de fertilizantes e agrotóxicos contendo zinco. A população geral pode ser exposta ao zinco por vias inalatória e oral

13 Zinco Sinais e sintomas Desconforto pulmonar Calafrios Gastroenterite
Febre do fumo metálico Cólicas estomacais Náuseas e vômitos Anemia É um elemento necessário para o organismo A inalação de grandes quantidades de zinco, na forma de poeiras ou fumos, pode causar uma enfermidade de curta duração denominada febre do fumo metálico, que geralmente é reversível uma vez cessada a exposição. Trabalhadores expostos a fumos e poeiras de zinco apresentaram desconforto pulmonar, febre, calafrios e gastroenterite, no entanto, pouco se sabe sobre os efeitos da exposição crônica. O zinco é um elemento necessário para o organismo em pequenas quantidades. A deficiência em zinco pode causar falta de apetite, diminuição do paladar e olfato, doenças imunológicas, cicatrização lenta, retardo no crescimento e dermatite. O metal é essencial para o adequado desenvolvimento de crianças. Estes efeitos geralmente são reversíveis quando a deficiência em zinco é corrigida. No entanto, o consumo de grandes quantidades do metal, seja por água, alimentos ou suplementos nutricionais, pode afetar a saúde. A ingestão aguda de altas doses pode provocar cólicas estomacais, náuseas e vômitos. A ingestão de altas doses por vários meses pode causar anemia, dano ao pâncreas e diminuição do colesterol HDL. O órgão regulador de alimentos e medicamentos dos Estados Unidos (Food and Drug Administration - FDA) não recomenda o uso de nenhum composto de zinco para adição direta ao alimento.

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15 Objetivo Determinar o teor de metais pesados, Cádmio, chumbo, cromo, cobre e zinco em siris azuis, do gênero Callnectes sp., coletados ao longo do rio Cubatão, utilizando a técnica da Espectrometria de Absorção Atômica por Chama (FAAS), a fim de avaliar os níveis de contaminação nesta importante fonte de alimento para a população em geral determinação do teor de metais pesados, Cádmio, Chumbo, Cromo, Cobre e Zinco em siris azuis, do gênero Callnectes sp., coletados ao longo do rio Cubatão, utilizando a técnica da Espectrometria de Absorção Atômica por Chama (FAAS), a fim de avaliar os níveis de contaminação nesta importante fonte de alimento para a população em geral.

16 Materiais e Métodos O rio Cubatão recebe:
Resíduos industriais da região Águas contaminadas do alto-Tietê Amostragem Coletas em 40 pontos diferentes do rio Distanciados em 200 m cada Entre o pólo industrial de Cubatão e o estuário de Santos Cubatão: grande receptore de efluentes industriais do município e das águas contaminadas do Sistema Alto Tietê- por meio do canal de fuga da Usina Hidrelétrica Henry Borden Foram coletados em 40 pontos diferentes do rio, distanciados em 200 metros, entre o o Pólo Industrial de Cubatão e o estuário de Santos

17 Materiais e Métodos Amostras (Siris azuis) 150 animais
Gênero Callnectes sp. Coletados trimestralmente por dois anos (2002 e 2003) Por pescadores (armadilhas) Após a coleta Acondicionados em caixa de isopor (transporte) Armazenamento em sacos plásticos, em freezer à -20 °C Fig 01. Siri azul (Callnectes sp.) Siris: 150 animais, coletados trimestralmente por dois anos à 2003 Por pescadores com armadilhas do tipo puçá Após a coleta: acondicionados em caixas de isopor durante o transporte ao laboratório Armazenamento: em sacos plásticos, em freezer à -20°C

18 Materiais e Métodos Vidraria utilizada:
Previamente imersa em HNO3 a 2% (24 h) Extração de impurezas metálicas Análise das amostras Descongeladas Identificadas as espécies Manual de identificação dos Brachyura (carangueijos e siris) do litoral Brasileiro (MELLO, 1996) Vidraria utilizada: previamente imersa em HNO3 a 2%, por 24 horas para extrair impurezas metálicas Siris descongelados, identificados até a espécie de acordo com ‘’Manual de Identificação dos Brachyura (caranguejos e siris) do Litoral Brasileiro’’; de MELLO, G. A. S. , 1996

19 Materiais e Métodos Tratamento das amostras: Retirada a carapaça
Pesagem das partes moles (peso úmido) Homogeneização em placa de Petri Estufa a 150°C (mín. 1h até peso constante) Razão entre peso úmido e peso seco Tratamento: dos siris foi retirada a carapaça, e as partes moles foram pesadas (peso úmido total) e homogeneizadas em placa de Petry; em seguida foram colocadas em estufa

20 Fig 02. Tratamento das amostras de siris azuis
Materiais e Métodos Fluxograma Fig 02. Tratamento das amostras de siris azuis

21 Materiais e Métodos Preparo das amostras:
Metodologia similar a SAWIDIS et al. (2001) Pesagem em torno de 0,5 a 2 g de material seco Colocou-se em becker de 50 mL, com HNO3 concentrada (5mL/ g de amostra) Selado com papel filme por 24 hrs Transferência para bloco digestor, equipado com condensador de refluxo (ti= 50ºC e tf=125 ºC) até quase secagem total Preparo das amostras: metodologia similar àquela recomendada por SAWIDIS et al. massas em torno de 0,5 a 2,0 g de material seco pesadas em balança digital marca QUIMIS (0,0001 g) , colocadas em béqueres de 50 mL, adição de HNO3 concentrado de 5mL/g de amostra fechado com papel filme de PVC, por 24 horas Em seguida foi feita a tranferência para o bloco digestor (Digesdahl da Jundilab), equipado com um condensador de refluxo, com temperatura inical de 50°C e lentamente elevada até uma temperatura de 125°C, até quase secagem total.

22 Materiais e Métodos Preparo das amostras:
Filtração do resíduo líquido em papel filtro Transferência a balão volumétrico de 25 mL Volume completado com solução HNO3 a 2% Dissolução a quente Filtragem do resíduo líquido em papel filtro o (WHATTMAN cat. nº ) transferido a um balão volumétrico de 25 mL, e o volume completado com solução de ácido nítrico 2% e dissolução a quente.

23 Materiais e Métodos Espectrometria de Absorção Atômica por chama (FAAS) Marca Perkin Elmer – modelo A Analyst 100 Calibração do aparelho Padrões fornecidos (TecLab) Concentrações da ordem 1000 (± 0,3%) ppm Após esta dissolução ácida à quente: análise do teor de metais pesados em estudo por meio de um Espectrofotômetro de Absorção Atômica por Chama (FAAS) marca Perkin Elmer modelo A Analyst 100 Para a calibração do aparelho: as amostras padrão foram o foram produzidas a partir de soluções estoques fornecidas pela TecLab com concentrações da ordem de 1000 (±0,3%) ppm

24 Materiais e Métodos Leitura Triplicata (sempre que possível) Médias
Incerteza dos resultados Soma em quadratura Desvio padrão da média (4,5 – 20%) Erro de pesagem (o,o4%) Diluição volumétrica (1%) Calibração do espectrômetro (0,3%) Erro de reprodutibilidade (10,9%) Quando não possível duas ou mais amostras Leitura: sempre que possivel, foram feitas em triplicata Resultados: média das leituras Incerteza total para os resultados: determinada pela soma em quadratura, levando-se em consideração as seguintes fontes parciais de erro: desvio-padrão da média (4,5-20%), o erro de pesagem (0,04%), diluição volumétrica (1%) e calibração do espectrômetro (0,3%) Quando não foi possível a leitura de 2 ou mais amostras de um mesmo animal: a considerou-se o erro de reprodutibilidade do método de 10,9% além das outras fontes parciais já listadas

25 Análise dos resultados
Limites de detecção Cd  0,0148 ppm Pb  0,240 ppm Zn  0,010 ppm Cr  0,0348 ppm Cu  0,046 ppm Analisados 144 siris (Callnectes sp.) 42 % das amostras de Pb  abaixo do limite de detecção Mediana Os limites de detecção do espectrometro de absorção atomica foram determinados seguindo normas do fabricantes, foram analisados 144 siris, analisados todos os órgãos do animla ( musculo, branquias e hepato pancreas). teores médios de Chumbo, Cádmio, Cromo, Cobre e Zinco para as amostras de siri azul, estão listados na Tabela 1, juntamente com as respectivas medianas e os intervalos de variação dessas concentrações. Para o chumbo, cerca de 42% das amostras apresentaram resultados abaixo do limite de detecção do aparelho.

26 Análise dos resultados

27 Análise dos resultados

28 Análise dos resultados
Comparação com outros estudos Os autores retratam que resultados estão de acordo Há discrepâncias (mariscos da costa marroquina) – elevada concentração de Cr e Cd – MOUSTAID et al. (2005) Variabilidade intraespecífica (entre mesma espécie) – NENDZA et al. (1997) Função da localidade Exposição a contaminantes Resposta metabólica Na Tabela 2, os intervalos de concentrações (em ppm de peso seco) de metais pesados obtidos neste trabalho para as amostras de siris azuis são comparados com os resultados divulgados na literatura para animais similares. Embora exista uma certa variação com relação aos níveis de metais pesados entre os diferentes organismos aquáticos listados na Tabela 2, pode-se observar que, de uma maneira geral, os resultados deste trabalho estão em razoável acordo com a maioria dos dados divulgados pelos outros autores. No caso do marisco Mytilus galloprovincialis da costa marroquina25, os valores obtidos para o Cr e Cd, são extremamente altos. Estes resultados sugerem, de acordo com NENDZA et al.26, que a variabilidade intra-específica (entre indivíduos da mesma espécie) pode ocorrer em função da localidade, exposição aos contaminantes e resposta metabólica individual para a detoxificação.

29 Análise dos resultados
A presença de cobre, em crustáceos e moluscos Possuem hemocianina (pigmento) Principal carreador de oxigênio Variação peso úmido/peso seco Razão de 4,9 (± 1,7) Dados de outros autores similares Cromo em concentração elevada De acordo com WHO39, crustáceos e moluscos possuem hemocianina, pigmento que contém cobre como seu principal carregador de oxigênio e, portanto, concentrações mais elevadas de cobre podem ser resultantes, em parte, da capacidade desse metal de se ligar à hemocianina, presente em grandes quantidades nesses animais. A média das razões entre todos os pesos determinados experimentalmente para as amostras no estado fresco (úmido) com os respectivos pesos no estado seco foi de 4,9 ± 1,7. Os intervalos (em ppm de peso úmido) obtidos para os teores de cádmio, cromo, cobre, chumbo e zinco, são comparados, na parte inferior da Tabela 2, com os valores divulgados na literatura para siris azuis e camarões. Tanto os siris como os camarões são crustáceos decápodos e possuem comportamento alimentar similar, ou seja, ambos são detritívoros e consumidores de fundo. Como se pode observar na Tabela 2, exceto para o caso do cromo, onde o limite máximo obtido neste trabalho está acima daquele encontrado pela CETESB.

30 Análise dos resultados

31 Legislação Nacional e Internacional Dentro dos valores de referência
Exceto o cromo (legislação Nacional – 0,1 ppm) Chumbo (EPA – Environmental Protection Agency) – 1,17 ppm (*mediana) De acordo com a Tabela 3, pode-se observar que exceto para o cromo, os valores médios obtidos para todos os outros metais analisados neste trabalho estão, em geral, abaixo dos limites máximos recomendados pelas Agências de Saúde e, portanto, ao nível de consumo, os siris da região do manguezal do Rio Cubatão não estão contaminados. Apesar de ter sido obtido neste estudo um teor médio para o cromo total acima do limite estabelecido para qualquer tipo de alimento pela legislação brasileira, observa-se que o valor está dentro do intervalo considerado normal pela EPA, para animais do tipo crustáceos ou moluscos, e muito abaixo do limite máximo recomendado pela FAO/WHO. No caso do chumbo, a mediana excedeu aos valores considerados normais pela EPA para moluscos e crustáceos, mas mesmo assim, está abaixo dos limites estabelecidos pelas legislações nacional e internacional.

32 Ingestão diária tolerável
Levando em consideração todos estes fatos e os resultados de estudos nesta área em diversos laboratórios, algumas agências de saúde têm proposto limites máximos provisórios de ingestão diária destes metais para a população, como uma forma de orientação aos órgãos de vigilância sanitária. Os valores provisórios de ingestão diária tolerável PTDI (Provisional Tolerable Diary Intake), sugeridos pela Organização Mundial de Saúde38 para os metais analisados são apresentados na Tabela 4. Estes valores foram determinados considerando uma massa média para o corpo humano de 60 kg.

33 Conclusão Valores dentro dos limites aceitáveis pelas agências reguladoras Siris azuis n do rio Cubatão não estão contaminados Porém o IDT para Pb (56%), Cu (50%) e Cr (27%) Neste trabalho, foram realizadas medidas dos teores totais de Pb, Cd, Cr, Cu e Zn em amostras de siris azuis, utilizando a técnica da espectrometria de absorção atômica por chama. De uma forma geral, os valores obtidos estão abaixo dos limites recomendados pelas agências de saúde e, portanto, ao nível de consumo, e os siris da região do manguezal do Rio Cubatão podem ser considerados como não contaminados. Entretanto, observou-se que a contribuição ao valor provisório de ingestão diária tolerável (PTDI), sugerido pela Organização Mundial de Saúde, em virtude apenas do consumo de carne de siri pela população, é significante para o Cd (27%), Cu (50%) e Pb (56%).

34 Fernanda Holth Isadora Almeida Paulo Roberto R. M. de Carvalho
Obrigado! Fernanda Holth Isadora Almeida Paulo Roberto R. M. de Carvalho