Analisis de compuestos toxicos by Karina Paltin

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

ANÁLISIS DE COMPUESTOS TÓXICOS ANALYSIS OF TOXIC COMPOUNDS 1

García Carlos , Paltín Karina . Universidad Técnica de Machala. Unidad de Ciencias Químicas y de la Salud. Carrera de Bioquímica y Farmacia.

Resumen La contaminación humana por compuestos tóxicos es una determinante que pone en riesgo la salud sin embargo es ignorada por la sociedad. La exposición a estos elementos tóxicos inicia desde el vientre materno y se prolonga toda una vida, teniendo en cuenta que todos nos exponemos a estos compuestos involuntariamente y con gran facilidad. En el estudio de la toxicología es indispensable la identificación y determinación de los tóxicos, ya que pueden ingresar a nuestro organismo por diferentes vías: oral, respiratoria, dérmica; originando daños externos e internos en el individuo, es decir cumple con un proceso de toxicocinética y toxicodinámica dentro del cuerpo logrando destruir diversos órganos lo cual conlleva a la muerte (1). Los alimentos proporcionan nutrientes al organismo sin embargo en el transcurso de su preparación y almacenamiento se pueden contaminar con un gran número de sustancias toxicas como plaguicidas, antibióticos y toxinas de orígenes naturales o sintéticos proporcionando de esta manera niveles de toxicidad para la salud humana. Debido a estos agentes contaminantes esta revisión bibliográfica tiene como objeto conocer las metodologías analíticas apropiadas que permitan la correcta identificación y cuantificación de estos compuestos (1), (2). Palabras claves: contaminantes.

salud,

organismo,

alimentos,

toxinas,

agentes

Abstract Human contamination by toxic compounds is a determinant that endangers health but is ignored by society. The exposure of these initial toxic elements from the womb and extends a lifetime, taking into account that all exposed to these compounds involuntarily and with great ease. In the study of toxicology it is indispensable to determine and determine the toxic, since they can enter our organism by different routes: oral, respiratory, dermal; Originating external and internal damages in the individual, ie it complies with a toxicokinetic and toxicodynamic process within the body. Foods provide nutrients to the body however in the course of their preparation and storage they can be contaminated with a large number of toxic substances such as pesticides, antibiotics and toxins of natural or synthetic origin, thus providing levels of toxicity to human health. Due to these pollutants this bibliographic review aims to know the appropriate analytical methodologies that allow the correct identification and quantification of these compounds. Key words: health, organism, food, toxins, pollutants. 1

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Análisis de compuestos tóxicos

La contaminación alimentaria se define como la presencia de cualquier materia anormal en el alimento que comprometa su calidad para el consumo humano. A la presencia de determinados productos químicos en los alimentos se denomina contaminación química, la cual puede resultar nociva o tóxica a corto, medio o largo plazo (1). Existen diversos tipos de contaminantes:  Contaminantes tóxicos naturales: como los mariscos y vegetales capaces de producir toxinas que son dañinas para las personas.  Contaminantes tóxicos ambientales: se encuentran en el medio ambiente y que pueden pasar a los alimentos por unas malas prácticas de manipulación como las dioxinas, mercurio, cadmio, arsénico.  Contaminantes tóxicos agrícolas: como los plaguicidas, fertilizantes con nitrógeno, biosidas. Debido a este tipo de contaminaciones es necesario realizar un análisis de los alimentos asegurando que sean aptos para el consumo y teniendo en cuenta que cumplan con las características y composición que se espera de ellos (1). TÉCNICAS PARA EL ANÁLISIS DE COMPUESTOS TOXICOS Actualmente correcta

para realizar identificación

la y

cuantificación de los compuestos tóxicos en los alimentos se aplican técnicas analíticas, moleculares e inmunoenzimáticas (1), (2). Las técnicas analíticas se fundamentan por lo general en la separación de partículas moleculares o atómicas por su diferente masa, entre ellas tenemos a la espectrometría de masas, Espectroscopia de RMN, Electroforesis, Cromatografía (3). Las técnicas moleculares sirven para la detección de microorganismos presentes en diferentes productos alimentarios. Se fundamentan en técnicas de microbiología que implica el aislamiento e identificación fisiológica y bioquímica de las bacterias. Por ejemplo: Reacción en cadena de polimerasa (PCR), amplificación de fragmentos polimorfitos (RAPD), southern, ELISA, Western blot (1), (4). Las técnicas inmunológicas permiten la identificación de la especie animal en cárnicos crudos y procesados. TÉCNICAS ANALÍTICAS  Espectrometría de masas (MS): Por este medio se identifican sustancias químicas al separar los iones gaseosos en campos eléctricos y magnéticos. La espectrometría de masas brinda información cualitativa y cuantitativa acerca de la composición atómica y molecular 2

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

de los materiales orgánicos e inorgánicos. El objetivo del analizador de masas es separar los iones que se producen en la fuente de acuerdo con las diferentes relaciones de masacarga (1). APLICACIONES Los compuestos químicos pueden llegar a los productos alimenticios por diferentes vías. Dentro de estos productos se encuentran los plaguicidas, organofosforados, carbamatos, medicamentos veterinarios, micotoxinas (manzanas), aflatoxinas (frutos secos), ocractoxina A (cereales, vion,cerveza), acrilamida (frituras, pan y tostadas.) (1). El empleo de la MS ha posibilitado una detección rápida y fiable de estos compuestos, que permite determinar su presencia por debajo de los límites regulados por organismos oficiales en un tiempo de análisis relativamente corto (1). VENTAJAS Y DESVENTAJAS Entre las ventajas de la MS se encuentra la capacidad para medir relaciones isotópicas atomicas, espectros mucho más sencillos que suelen interpretarse con facilidad y los límites de detección son para muchos elementos. Como desventajas se encuentra que el precio del instrumento es más costoso que los instrumentos

ópticos y interferencias 

presenta

ciertas

(1), (5).

Espectrometría de resonancia magnética nuclear: Es un método fisicoquímico que se basa en las propiedades magnéticas de los núcleos atómicos. Esta técnica se utiliza para estudiar núcleos atómicos con un número impar de protones o neutrones. Esto se presenta en los atomos H, C, F, y P; también se utiliza para mezclar analitos y comprender efectos dinámicos como el cambio de temperatura y los mecanismos de reacción (6).

 Espectrometría multidimensional: La posibilidad de excitar la muestra con uno o más pulsos de radiofrecuencia (RF), cada uno de ellos aplicado con una potencia, duración, frecuencia, forma y fase particulares, e introducirlos en momentos específicos de tiempo durante el experimento de RMN, generalmente antes de que el sistema haya regresado al equilibrio por relajación, permite diseñar toda una gama de secuencias de pulsos de las que se puede extraer información molecular muy variada (1). Los avances logrados han expandido la RMN a la bioquímica, en particular a la determinación de la estructura en disolución de biopolímeros como proteinas e incluso acidos nucleicos de tamaño pequeño (7). 3

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

 Electroforesis

capilar: Es una técnica analítica que permite la separación y cuantificación de una amplia gama de analitos (iones, péptidos, proteínas, carbohidratos, esteroides, ácidos nucleicos, vitaminas, fármacos, células, etcétera) provenientes de las diferentes áreas de la biotecnología, la industria farmacéutica, la clínica, la alimentaria y la ambiental, entre otras (8). Estos capilares permiten la aplicación de altos campos eléctricos (100-500 V/cm) con una alta eficiencia para la disipación del calor, evitando los efectos adversos del calentamiento de Joule, y permiten la detección in situ, debido a la baja absorción de la radiación UV/vis y a la baja fluorescencia. Estos capilares están recubiertos de un polímero (poliamidas) que les confiere alta flexibilidad facilitando su manipulación (1). APLICACIONES La electroforesis capilar se ha extendido en el área biomédica campo de proteínas, péptidos, ADN, análisis de líquidos de perfusión, xenobioticos, drogas, marcadores genéticos tumorales y pericias forenses (1). En el área de alimentos se aplica al fraccionamiento y cuantificación de aminoácidos, hidratos de carbono, ácidos orgánicos, aditivos y contaminantes. En el área de control ambiental permite la identificación de contaminantes y

Análisis de compuestos tóxicos

sus metabolitos, pesticidas, metales pesados e hidrocarburos (1). Con respecto a los análisis de biopolímeros en alimentos se realiza para la determinación de proteínas de la leche (caseínas), proteínas de trigo, determinación de carbohidratos, determinación de colorantes sintéticos (alimentos sólidos: budines, golosinas), determinación de la vitamina C (zumos de naranja), análisis cualitativo de aniones en la cerveza, salsa de soya y café, determinación semicuantitativa de calcio, sodio, cloruros, fosfatos entre otros (1).  Cromatografía de gases: La cromatografía de gases es una técnica cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. Se utiliza para la separación de sustancias gaseosas. La fase móvil es un gas y la fase estacionaria puede ser un sólido o una película de líquido de alto punto de ebullición que recubre a un sólido inerte (8).  Cromatografía en capa fina: se basa en la preparación de una capa, uniforme, de un adsorbente mantenido sobre una placa de vidrio u otro soporte. Los requisitos esenciales son, pues, un adsorbente, placas de vidrio, un dispositivo que mantenga las placas durante la extensión, otro para aplicar la capa de adsorbente,

y una cámara en la que se desarrollen las placas cubiertas. Es preciso también poder guardar con 4

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

facilidad las placas preparadas y una estufa para activarlas (1). La fase móvil es líquida y la fase estacionaria consiste en un sólido. La fase estacionaria será un componente polar y el eluyente será por lo general menos polar que la fase estacionaria, de forma que los componentes que se desplacen con mayor velocidad serán los menos polares. Por este método se pueden analizar mezclas de aminoácidos (9).  TÉCNICAS MOLECULARES INMUNOENZIMATICAS

 Reacción de cadena de la polimerasa (PCR): Esta técnica sirve para amplificar un fragmento de ADN; su utilidad es que tras la amplificación resulta mucho más fácil identificar con una muy alta probabilidad, virus o bacterias causantes de una enfermedad, identificar personas (cadáveres) o hacer investigación científica sobre el ADN amplificado (1). Durante la reacción de PCR, el ADN purificado de la muestra de alimento junto con diferentes componentes de la reacción como enzima polimerasa y los iniciadores se someten a ciclos de incubación a diferentes temperaturas, en donde el número de copias asciende, siendo posible visualizar bandas en un gel de agarosa que concuerda con la secuencia amplificada (1).

La PCR tiene varias ventajas: es rápida, sensible, especifica, barata y automatizada (1). En lo que respecta a alimentos es de utilidad para estudiar la biodiversidad microbiana, identificar microbios a nivel de especie y cepa. Capacidad para rastrear un alimento desde su origen hasta su consumidor, identifica organismos patógenos en el alimento (10). Técnica ELISA: Es una técnica de inmunoensayo en la cual un antígeno inmovilizado se detecta mediante un anticuerpo enlazado a una enzima capaz de generar un producto detectable, como cambio de color o algún otro tipo; en ocasiones, con el fin de reducir los costes del ensayo, nos encontramos con que existe un anticuerpo primario que reconoce al antígeno y que a su vez es reconocido por un anticuerpo secundario que lleva enlazado la enzima anteriormente mencionada. La aparición de colorantes permite medir indirectamente mediante espectrofotometría el antígeno en la muestra (1). Se usa en muchos laboratorios para determinar si un anticuerpo particular está presente en la muestra de sangre de un paciente. Aunque el procedimiento es rutinario y sencillo, involucra a un gran número de variables, tales como selección de reactivo, temperatura, medición de volumen 5

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

y tiempo, que si no se ajustan correctamente, puede afectar los pasos sucesivos y el resultado de la prueba (10). CONCLUSIÓN

Los alimentos nos proporcionan nutrientes para nuestro organismo, sin embargo presentan una gran facilidad de contaminación por compuestos tóxicos lo cual afecta de manera aguda o crónica la salud humana, por ende es necesario analizar el alimento para evitar problemas en nuestro organismo, todo esto se logra con la ayuda de técnicas modernas las cuales nos permiten conocer qué tipo de toxico se encuentra presente en el alimento. Actualmente es de gran utilidad las técnicas analíticas, moleculares e inmunoenzimáticas. Las técnicas analíticas generalmente separan partículas moleculares o atómicas por su diferente masa, presentan gran eficacia y exactitud al momento de realizar los respectivos análisis sin embargo existen desventajas ya que el precia de su instrumento es costoso. Las técnicas moleculares son indispensables para la detección de microorganismos presentes en diferentes productos alimentarios una de las técnicas más utilizada es la reacción en cadena de polimerasa (PCR) la cual nos ayuda a la detección de modificaciones

Análisis de compuestos tóxicos

genéticas por lo general en los alimentos transgénicos. En lo que respecta a las técnicas inmunoenzimáticas permiten la identificación de la especie animal en cárnicos crudos y procesados siendo el método más utilizado el de ELISA. Cabe recalcar que estas técnicas actuales son seguras y proporcionan resultados eficaces por ende para evitar errores al momento de analizar una muestra se de aplicar las medidas de seguridad correspondientes y la muestra debe estar en condiciones óptimas para su análisis respectivo, de esta manera se obtendrá una respuesta confiable y el individuo podrá evitar cualquier riesgo en su salud. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Calvo M; Mendoza E. (2012). Toxicología de los alimentos: Análisis de los compuestos tóxicos, Capitulo 26. (pag 419-435).

Doroteo MC. capilar : técnica analítica de separación de analitos. 2012;(ecuación 1):14.

Soediono B. Fundamentos de quimica analitica bom. J Chem Inf Model. 1989;53:160.

M. F. Alimentos transgénicos : ¿ Qué tan seguro es su consumo ? ARTICULO. 2009;10:15. 6

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Delange CDM, Antonio E, Leyes R, Luis CV, Canavaciolo G, Yuliamny T, et al. Determinación de alcoholes grasos en el ingrediente activo D004 por cromatografía de gases-espectrometría de masas Determination of fatty alcohols in D-004 active ingredient by using gas chromatography-mass spectrometry. 2012;17(1):219.

Castagnino JM, De A, Cubra C. Electroforesis capilar. 1999;

A DGF, Mancipe LC, Diana G. INTOXICACIÓN POR ORGANOFOSFORADOS Introducción Plaguicidas. 2010;18(49):84-92.

Javier F, Sánchez A, Químicas C. La espectrofotometría UVVIS aplicada al estudio del color y estabilidad en morteros coloreados The UVVIS spectrophotometry applied to colour and stability study in coloured mortars. 1999;49(c).

Mexico UNA de. Técnicas Cromatográficas. 2007;

10.

Soca A. Uti li za ción de la Reac ción en Ca de na de la Po li me ra sa para el diag nós ti co de in fec cio nes del Sis te ma Ner vio so Cen tral . 2006;47(1):337-47.