Frontiers in Pharmacology

Introducción

La frase contaminación química es una indicación clara de la presencia de productos químicos en los que no deben estar o están presentes en una cantidad que esté en una concentración mayor que la cantidad que se atribuye como segura. Los peligros químicos son una de las principales causas de contaminación de los alimentos que se asocia con brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos (Faille et al., en imprenta). Los orígenes de los contaminantes químicos varían desde el campo hasta la placa, es decir, el suelo, el medio ambiente, los subproductos de desinfección, los productos de cuidado personal, el aire, el agua y el material de embalaje. Los contaminantes químicos inhiben casi todos los productos de uso diario 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 productos químicos en concentraciones inseguras. La contaminación de los alimentos, ya sea accidental o intencional, es un acto desafortunado que trae consigo numerosas y graves consecuencias para la salud humana. La contaminación de los alimentos se ha registrado en la historia desde hace 8.000 años; sin embargo, el crecimiento de la agroindustria y las globalizaciones han ayudado a que el problema se propague por todo el planeta (Robertson et al., 2014). El Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos confirmó más de 11.000 infecciones transmitidas por alimentos en el año 2013 (Salter, 2014), con varios agentes como virus, bacterias, toxinas, parásitos, metales y otros productos químicos que causan contaminación de los alimentos (Callejón et al., 2015). Los síntomas de la enfermedad transmitida por los alimentos debido a la contaminación química van desde gastroenteritis leve hasta casos mortales de síndromes hepáticos, renales y neurológicos. Es en este contexto que la contaminación de los alimentos a menudo aparece en los titulares como resultado de sus consecuencias perjudiciales. Entre 2009 y 2010 se presenciaron en los Estados Unidos un total de 1.527 brotes de enfermedades transmitidas por los alimentos, que provocaron 29.444 casos de enfermedad y 23 muertes (CDC, 2013). Además, la contaminación de los alimentos se ha vuelto más grave 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 estima que entre 400 y 500 niños murieron de intoxicación aguda por plomo debido a la ingestión de alimentos contaminados con tierra y polvo que contenían plomo en Nigeria (Tirima et al., en imprenta). 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 diaria de las personas a dichos alimentos contaminados, y profundiza en los impactos para la salud de dichas impurezas alimentarias.

Las razones de la contaminación de los alimentos

Los alimentos son un contribuyente crucial al bienestar de la salud humana y una fuente importante de preocupaciones, placeres y estrés (Wilcock et al., 2004), con una de las razones detrás del estrés y la preocupación, son las enfermedades causadas como resultado de alimentos contaminados. Hay múltiples razones para la contaminación de los alimentos (Ingelfinger, 2008). La preparación de alimentos pasa por una larga cadena de procesamiento, donde cada etapa es una fuente potencial de invasión de contaminantes químicos de los alimentos. El transporte de alimentos también puede sentar las bases para la contaminación de los alimentos, especialmente en condiciones sanitarias deficientes (Unnevehr, 2000). Del mismo modo, algunos productos químicos se mezclan deliberadamente durante el proceso de preparación de alimentos para mejorar la vida útil de un producto alimenticio. Los contaminantes pueden incluir alimentos contaminados cuando se cocinan en la cocina; sin embargo, la transmisión depende principalmente de la eficacia de la higiene de la cocina (Gorman et al., 2002). Los contaminantes químicos también entran en la cadena alimentaria de forma natural con 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).

Los tipos de contaminantes alimentarios

Los contaminantes alimentarios suelen incluir contaminantes ambientales, contaminantes de procesamiento de alimentos, adulterantes y aditivos alimentarios no aprobados y migrantes de materiales de embalaje (Mastovska, 2013). Los contaminantes ambientales son impurezas que son introducidas por el ser humano 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 la cocción, el tostado, el enlatado, el calentamiento, la fermentación o la hidrólisis (Schrenk, 2004). El contacto directo de los alimentos con los materiales de embalaje puede conducir a la 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 naturales en los alimentos

Varias bacterias, virus y parásitos habitan de forma natural en las superficies de los alimentos crudos. La contaminación de 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 es la comida que se originó de animales enfermos, aunque el avance en la salud casi ha eliminado esta fuente de contaminación de alimentos (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 para animales o las inyecciones de antibióticos que se administran a los animales de corral (Martin y Beutin, 2011). Varios parásitos también están presentes en el alimento por relaciones simbióticas entre el organismo y el parásito. Muchos de ellos causan infecciones y brotes transmitidos por los alimentos. En la Tabla 1A se presenta una clasificación amplia de estos parásitos (Newell et al., 2010).

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

Contaminación durante las fases de Producción, Procesamiento, Almacenamiento y Preparación de alimentos

Los contaminantes pueden estar presentes en los alimentos en sus etapas crudas como resultado de fuentes ambientales de contaminantes. Durante el transporte de alimentos, las fuentes comunes de contaminación incluyen los escapes de diesel y gasolina de los vehículos o la contaminación cruzada en el vehículo que se utiliza para el transporte de alimentos. Los buques de larga distancia para el transporte a menudo también están contaminados con productos químicos utilizados para la desinfección u otras fuentes (Nerín et al., 2007a). Las barreras altas utilizadas para proteger los alimentos al envolverlos durante el transporte de larga distancia no siempre se prueban por sus propiedades de barrera, lo que lo 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 dejados por 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 altas temperaturas de cocción en hogares e industrias es el método ampliamente utilizado para el proceso de alimentos. El uso de altas temperaturas para cocinar 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, la cocción, el enlatado, la fermentación o la hidrólisis (Nerín et al., 2016). La fritura es una fuente líder de generación de una gama de compuestos tóxicos en los procesos de preparación de alimentos (Roccato et al., 2015). Además, el calentamiento por microondas también puede dar a luz contaminantes en los alimentos, ya que la característica común de la cocción por microondas es que los alimentos se cocinan en el recipiente o en la película de envoltura (material de embalaje) en el horno de microondas (Nerín et al., 2003). Los materiales de envasado para microondas incluyen cartón, materiales compuestos y plásticos, y durante la cocción, los componentes de estos materiales pueden transferirse del envase a los alimentos, lo que resulta en una disminución de la seguridad y la calidad de los alimentos (Ehlert et al., 2008).

El envasado de alimentos tiene varias ventajas, como la protección física y la protección mejorada de los alimentos; sin embargo, todavía puede representar 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 con el material del envase puede dar lugar a la transferencia de estas sustancias del envase al alimento. Este fenómeno se denomina migración. Cuando se utilizan latas metálicas en el embalaje, la corrosión es una fuente de contaminación de los alimentos debido a la migración de iones metálicos a los alimentos (Buculei et al., 2012). Para evitar esto, el lado interior de las latas se recubre comúnmente con barnices como resinas epoxi para evitar la corrosión, pero incluso los subproductos menores de la fabricación de resinas epoxi, como el ciclodi-BADGE, el bisfenol A o el éter diglicídico 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 las sustancias añadidas de forma no intencionada migren del material de envasado a los alimentos y produzcan efectos adversos (Nerin et al., 2013). El almacenamiento de alimentos es otro paso que puede conducir a toxinas en los alimentos. Algunos de los factores contaminantes incluyen la luz solar directa que acelera el deterioro de los alimentos y los envases y la adsorción de olores no deseados. 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 graso son propensos a la contaminación por olores (Nerín et al., 2007a). La contaminación de los alimentos debida a la totalidad de las etapas de procesamiento de alimentos a envasado se resume en la Figura 1.FIGURA

Contaminación por Influencias ambientales

El formato de ensayo biosensor ayuda a determinar los numerosos contaminantes ambientales que causan la contaminación de los alimentos (Baeumner, 2003). Varios metales, principalmente metales pesados tóxicos cadmio, mercurio, plomo y bifenilo policlorado (PCB) entran a través del entorno industrial para contaminar los alimentos. El ejemplo de una zona industrial de Huludao en el noreste de China, que está gravemente contaminada por metales pesados como mercurio, plomo, cadmio, zinc y cobre debido a la fundición de metales pesados en la zona (Zheng et al., 2007). Las plantas forman la base de la cadena alimentaria, y pueden absorber fácilmente sustancias tóxicas del suelo, contaminando no solo las frutas y verduras, sino también los mariscos (Peralta-Videa et al., 2009). El ambiente del suelo es otra fuente de contaminación de los alimentos. Los metales pesados de las áreas industriales pueden filtrarse en el suelo y entrar en la cadena alimentaria para infectar las fuentes crudas de alimentos (Krishna y Govil, 2006). Los pesticidas utilizados como agentes fitosanitarios también entran en la cadena alimentaria y la exposición humana a estos productos químicos muestra una amplia gama de problemas de salud como la supresión inmunitaria, la disminución de la inteligencia, la interrupción hormonal, el cáncer y las anomalías reproductivas (Abhilash y Singh, 2009). Aproximadamente 3 mil millones de kg de pesticidas se aplican cada año en todo el mundo (Pimentel, 2005), lo que representa una grave amenaza, ya que los productos químicos contaminan las fuentes de alimentos crudos. Sin embargo, en el caso de los plaguicidas, el contenido máximo de residuos (LMR) es un determinante importante del riesgo que plantea 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 muchos países subdesarrollados, esa legislación no existe o está poco promulgada. Similares a los pesticidas 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 resistencia a los antibióticos y el riesgo de alergias (Reig y Toldrá, 2008).

Contaminantes químicos en el agua potable

El problema del consumo de alimentos ha evolucionado de una cadena comercial corta entre el productor y el consumidor a una cadena compleja de varias partes (Pongratz et al., 2011). Al igual que los alimentos, el agua potable también corre el riesgo de contaminarse con graves consecuencias para la salud, no sólo 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 descargas industriales y municipales, formaciones geológicas naturales, escorrentías urbanas y rurales, procesos de tratamiento de agua potable y materiales de distribución de 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 particularmente frecuente en los países de ingresos bajos y medianos (Bain et al., 2014). Los subproductos de los productos farmacéuticos también son tóxicos y otra fuente identificada de contaminación del agua por productos químicos (Shen y Andrews, 2011).

Los contaminantes del agua potable incluyen varios productos químicos como arsénico, aluminio, plomo, fluoruro, subproductos de desinfección, radón y pesticidas (Tabla 1B). Sus efectos en 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 las madres, específicamente las que tienen menos educación, muestra efectos significativos en la gestación de los bebés y el peso al nacer del bebé.

Las consecuencias para la salud de los contaminantes alimentarios

Las enfermedades transmitidas por los alimentos son aproximadamente 48 millones de enfermedades al año en los Estados Unidos. (Gould et al., 2013) Los alimentos contaminados químicamente tienen serias implicaciones en la salud de las personas. Los efectos nocivos van desde problemas gástricos menores hasta muertes graves para la salud. Los contaminantes químicos están fuertemente vinculados con consecuencias severas, 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 gravemente nutrientes específicos en el cuerpo que pueden disminuir las defensas inmunológicas, perjudicar las instalaciones psicosociales y causar retraso del crecimiento intrauterino. El consumo de metales pesados también está asociado con la malnutrición y aumenta las tasas de enfermedades gastrointestinales (Khan et al., 2008). Los contaminantes de los alimentos también son una de las principales causas de cáncer (Abnet, 2007) La exposición a bifenilos policlorados (PCB) debido a la contaminación de los alimentos puede afectar negativamente el desarrollo neurológico de los niños y la respuesta inmunitaria (Schantz et al., 2004). Los pesticidas en los alimentos como contaminantes también muestran graves implicaciones para la salud. Los niveles excesivos de estas sustancias químicas en los alimentos causan daño neural y renal, discapacidades congénitas, problemas reproductivos y pueden resultar cancerígenos (Bassil et al., 2007). La acumulación de pesticidas en los tejidos del cuerpo también puede provocar degradación metabólica (Androutsopoulos et al., 2013). También existe el riesgo de trastornos del desarrollo neurológico como trastornos de déficit de atención, autismo, parálisis cerebral y retraso mental causados por productos químicos industriales como arsénico, PCB y plomo en los alimentos y el agua. La exposición a estas sustancias químicas en las etapas de desarrollo fetal puede causar lesiones cerebrales y discapacidades de por vida a dosis mucho más bajas que las que pueden afectar la función cerebral de los adultos (Grandjean y Landrigan, 2006).

Exposición individual a Contaminantes alimentarios

El consumo de alimentos es una vía crucial para la exposición a contaminantes de diversas fuentes. La exposición de un individuo a estos contaminantes es alta, lo que explica el alto número de casos y enfermedades hospitalizados no solo en los Estados Unidos sino también en todo el mundo. Los contaminantes de los alimentos se encuentran en casi todos los alimentos, incluidas las frutas, los productos horneados, 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 de cinco toxinas químicas persistentes (Schafer, 2002). Un estudio examinó la exposición alimentaria de 37 contaminantes en los Estados Unidos y reveló que 20 de los contaminantes estudiados tenían concentraciones de referencia de cáncer disponibles. Estas concentraciones de referencia indicaron que la exposición diaria a los contaminantes tenía la probabilidad de mostrar efectos secundarios adversos (Dougherty et al., 2000). Otro estudio estimó la exposición de numerosos contaminantes alimentarios en los niños; los resultados encontraron que la referencia de cáncer de los contaminantes excedió 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 legislación para regular los niveles de varios productos químicos en los alimentos. Los aditivos y adulterantes no saludables no están permitidos legalmente para su uso. Sin embargo, se requieren sistemas eficaces de vigilancia y respuesta para evitar que los peligros químicos entren en el suministro de alimentos y causen daños al público. La FDA prescribe que los niveles mínimos de sustancias químicas permitidas en los alimentos, como la concentración de pesticidas, no deben superar el límite asignado (Bajwa y Sandhu, 2011). Sin embargo, todavía pueden ocurrir errores al seguir la concentración y las directrices determinadas. Particularmente en el caso de los países en desarrollo y subdesarrollados, la aplicación de la legislación sigue siendo deficiente en cuanto a la administración de la concentración de contaminantes nocivos en los alimentos. Algunos países dependen en gran medida de la agricultura, por lo que se filtran altos niveles de plaguicidas en las aguas subterráneas, contaminando tanto los alimentos como el agua. Los productos químicos no regulados son motivo de preocupación específica (Villanueva et al., 2013) y más investigación debe centrarse en los contaminantes que escapan a la detección humana. Además, las preocupaciones individuales de los consumidores son esenciales, ya que pueden desempeñar un papel fundamental en el manejo 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 con los incidentes de contaminación de alimentos. Los medios de comunicación y los periodistas tienen un papel importante en la información sobre los brotes, la amenaza y su causa, incluidos los comentarios de expertos sobre los contaminantes químicos de los alimentos. Además, el público debe mantener un grado saludable de escepticismo sobre los productos alimenticios contaminados reportados en las noticias y evitar consumir los productos alimenticios acusados hasta que la evidencia científica justifique una acción inmediata. Lo que es más importante, las industrias alimentarias deben aceptar la necesidad de ser más honestos y directos en la producción de productos alimenticios comerciales seguros, así como proteger al público de la contaminación de los alimentos.

Conclusión

La contaminación química de los alimentos se ha convertido en una grave preocupación con posibles peligros para la salud a su paso. La mayoría 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 tales contaminantes se hace más fácil. Sin embargo, hay varios contaminantes que aún se desconocen y la investigación continúa en este sentido. Aunque el Gobierno ha adoptado medidas adecuadas para reducir al mínimo la exposición individual a los contaminantes de los alimentos, todavía hay que adoptar 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 a escribir. WP y JL revisaron críticamente, editaron y finalizaron el manuscrito para su envío.

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 realizó en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un conflicto de intereses potencial.

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