Nuevos retos en seguridad alimentaria: Contaminantes...

Nuevos retos en seguridad alimentaria: Contaminantes emergentes de procesado

Marta Mesías García Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN, CSIC)

[email protected]

Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición

mailto:[email protected]

Positivas Negativas

Color

Aroma

Sabor

Valor nutritivo

Aspectos toxicológicos


O

H C + R R NH 2

Grupo carbonilo Grupo amino

Tratamiento térmico Productos de la

reacción de

Maillard (PRM)

REACCIÓN DE MAILLARD

Biodisponibilidad mineral

Consecuencias


Agentes quelantes

PRM Minerales Excreción

Disponibilidad


¿Adolescentes?


ADOLESCENCIA

Estirón puberal Pico de máximo crecimiento


ADOLESCENCIA

Pico máximo de masa ósea

Masa esquelética

Demandas de Fósforo

Osteoporosis

-

FÓSFORO

Pico máximo de masa ósea

Masa esquelética

Demandas de Calcio

Osteoporosis

-

CALCIO


Crecimiento

Demandas de Zn y Cu

Desarrollo sexual e intelectual

Anemia

Osteoporosis

-

ADOLESCENCIA

COBRE y ZINC

Volumen sanguíneo

Demandas de Fe

Anemia

Sistema nervioso

Función cognitiva

-

HIERRO


Dieta Mediterránea Alimentos procesados (PRM)

ADOLESCENCIA


¿Cómo afecta el consumo de una dieta

rica en PRM a la biodisponibilidad

mineral en adolescentes?

OBJETIVO


Sujetos

Adolescentes varones sanos de la provincia de Granada, 11-14 años

Sin consumo de medicación, drogas (tabaco o alcohol)

Valoración del estado de salud:

Anamnesis: historia clínica

Encuesta de hábitos de vida y actividad física

Valoración antropométrica y analítica

Encuesta nutricional (recordatorio de 24h)

Selección: 20 sujetos (12,9 ± 1,1 años) Grupo A (n = 10)

Grupo B (n = 10)

METODOLOGÍA

http://images.google.es/imgres?imgurl=www.cirugest.com/Instituciones/HAndalucia-Logo01.gif&imgrefurl=http://www.cirugest.com/Instituciones/Hospitales_de_Andalucia.htm&h=171&w=262&sz=5&tbnid=hAGJr6GDNdMJ:&tbnh=69&tbnw=105&start=5&prev=/images%3Fq%3Dhospital%2Buniversitario%2Bsan%2BCecilio%26hl%3Des%26lr%3D%26ie%3DUTF-8


Diseño de las dietas

DH + ingestas recomendadas Dietas experimentales

Acercamiento a la dieta Mediterránea

Similares en energía y nutrientes

(programa informático “Alimentación y salud”)

Diferentes en la preparación culinaria de los alimentos

Habitual (DH): Recordatorio de 24 horas + frecuencia de consumo

METODOLOGÍA


Exenta en lo posible de PRM

Dieta Blanca (DB)

Rica en PRM

Dieta Marrón (DM)

METODOLOGÍA


Diseño experimental: Longitudinal cruzado

To T1 T2

DM Limpieza DB

A

To T1 T2

DM DB Limpieza

B

DH

DH

Etapa Basal Intervención Nutricional

14 días 14 días 40 días Grupo 3 días

METODOLOGÍA


1. Control de ingesta

PROYECTO PRM Recomendaciones y registro

Etapa blanca

Nombre: Antonio Rubio Nº: 1

Lee este cuadernillo detenidamente, en compañía de tus padres

2. Recogida de excretas (últimos días de cada etapa)

METODOLOGÍA

Ingesta mineral Excreción mineral


Ingesta – Excreción heces → Absorción

Absorción

Ingesta = Digestibilidad

Retención

Ingesta = Biodisponibilidad

– Excreción orina → Retención

METODOLOGÍA


Balance de Calcio

Dietas

0

10

20

30

40

50

DH DB DM

Digestibilidad

35,8 ± 5,1

46,7 ± 4,9* 43,3 ± 3,6*

24,7 ± 4,8

40,4 ± 5,1* 38,2 ± 3,6*

Dietas

DH DB DM

Biodisponibilidad

% A/I % R/I

RESULTADOS

Mesías y col. (2009)


0

5

10

15

20

25

30

35

DH DB DM

Digestibilidad

% A/I

Dietas

7,8 ± 4,5

31,1 ± 3,8*a

11,0 ± 5,6b

Biodisponibilidad

Dietas

DH DB DM

% R/I

7,2 ± 4,5

30,7 ± 3,8*a

10,8 ± 5,6b

RESULTADOS

Mesías y col. (2009) Balance de Hierro


FÓSFORO

Delgado-Andrade y col. (2011)

Digestibilidad

% A/I

Dietas

Biodisponibilidad

Dietas

DB DM

% R/I

20.5 ± 3.7 %

11.0 ± 4.7 %

DB DM

65 ± 2.9 %

55.4 ± 3.9 %*

Balance de Fósforo


ZINC

ZINC - COBRE

% % * *

DB DM

COBRE

Mesías y col. (2012) Balance de Zinc y Cobre


El consumo de una dieta rica en

alimentos procesados NO afecta a la

biodisponibilidad del Calcio y del Zinc

en adolescentes varones

CONCLUSIONES


El consumo de una dieta rica en alimentos

procesados afecta negativamente a la

digestibilidad del Fósforo y a la

biodisponibilidad del Hierro y del Cobre

en adolescentes varones

CONCLUSIONES

Positivas Negativas

Color

Aroma

Sabor

Valor nutritivo



O

H C + R R NH 2



reacción de

Maillard (PRM)


Consecuencias

FURANO ACRILAMIDA


FURANO

PUFAs Carotenoides Ácido ascórbico Azúcares Aminoácidos

Oxidación térmica Maillard Reaction

FURANO

Reactantes

Reacciones

(Yaylayan, 2006)


FURANO

Carcinogenicidad y citotoxicidad (Animales de experimentación)

TOXICIDAD

Aroma + Volátil Características organolépticas

-

Posible carcinógeno para los humanos (Grupo 2B) IARC (1995)

Fórmula: C4H4O Peso molecular: 68 g/mol Punto de ebullición: 31°C

(EFSA, 2010; FAO/WHO, 2010; US FDA, 2004)


FURANO

Según informe de la EFSA 2010

45 – 7000 µg/kg

0 – 250 µg/kg


FURANO

Volátil

Fórmula: C4H4O

Peso molecular: 68 g/mol

Punto de ebullición: 31°C

~ 0 µg/kg

7000 µg/kg

Tostado


FURANO

Molienda

Empaquetado/almacenamiento

Preparación de la bebida

Taza


FURANO

Tiempo de consumo

Agitación

Condiciones de almacenamiento

?


5 minutos

180 ng/mL

14.24 µg/taza 3.68 µg/taza

t = 5 t = 0

45 ng/mL

Ensayo 1. ¿Cuánto tardo en beberlo?


Ensayo 1. ¿Cuánto tardo en beberlo?

180 ng/mL

3.5 min 5 min

42% 75%

105 ng/mL

45 ng/mL Café recién preparado

Si esperamos… El furano se reduce…

3.5 minutos un 42%

5 minutos un 75%


180 ng/mL


10 ng/mL

Ensayo 2. ¿Cuánto se agita?

65 ng/mL

4.48 µg/taza

5 minutos

t = 0 t = 0.5 min t = 5

0.5 min


Ensayo 2. ¿Cuánto se agita?

180 ng/mL

0.5 min 5 min

64% 94%

Si removemos… El furano se reduce…

0.5 minutos un 64%

5 minutos un 94%

65 ng/mL

10 ng/mL

Café recién preparado


8 h

t = 0 t = 8


4 ng/mL

Tª ambiente

180 ng/mL

Ensayo 3. ¿Dónde se guarda?



16.80 µg/cup 10.56 µg/cup

135 ng/mL

2 días

t = 0 t = 2

T = 4°C

180 ng/mL



180 ng/mL

8 h 2 días

98% 25%

Si guardamos… El furano se reduce…

8 h en termo un 98%

2 días en frío un 25%

4 ng/mL

135 ng/mL

Café recién preparado


¿Cuánto puedo beber?

11 40

180

450

15

Margen de exposición

IDA: 2 µg/kg peso/día

Tazas/día

Positivas Negativas

Color

Aroma

Sabor

Valor nutritivo



O

H C + R R NH 2



reacción de

Maillard (PRM)


Consecuencias

ACRILAMIDA


Reacción de Maillard

Principal vía de formación de acrilamida

Mottram et al. (2002); Stadler et al. (2002)

+ O

H C R

Azúcar reductor (AR) Asparagina (ASN)

Tratamiento térmico

ACRILAMIDA

NH2

COOH NH2

O NH2

O

Tª > 120°C

Formación de acrilamida


Alimentos que contienen ACR suponen el 38% de calorías en la dieta

FORMACIÓN DE ACRILAMIDA EN LOS ALIMENTOS

Se genera de forma natural durante el cocinado de los alimentos

Industrial Restauración colectiva Ámbito doméstico


Informe final del Panel de Contaminantes de la Agencia Europea

de Seguridad Alimentaria (EFSA) (Junio 2015)

“acrilamida en los alimentos incrementa potencialmente el riesgo de

desarrollar determinados tipos de cáncer en todos los grupos de edad”

LA INGESTA DE ACRILAMIDA SUPONE UN

RIESGO PARA EL CONSUMIDOR


Cosmética

Agua de consumo

Tabaco y contaminación ambiental

Alimentos

REGULACIÓN SOBRE ACRILAMIDA

Cosméticos: 100 µg/Kg

Agua de consumo: 0.1 µg/L

Aire zona trabajo: 30 µg/m3

Migración del envase: 10 µg/kg

IARC (1994)

Probable carcinógeno para

los humanos (grupo 2A)


Valores indicativos (Comisión Europea, 2013)

No hay legislación


Estudios de toxicidad en animales

Daños en el ADN (efectos mutagénicos)

Altos niveles de exposición a través de la dieta

Preocupación por sus efectos carcinogénicos en humanos

Desde el 2002:

Centros de investigación

Organismos Internacionales

Agencias de Seguridad Alimentaria

Sector industrial

OBJETIVO FINAL

Reducir la exposición a acrilamida

Formación

Niveles

Exposición


A NIVEL INDUSTRIAL

“Caja de herramientas” (Food Drink Europe)

Azúcares reductores Asparagina

Levaduras Otros ingredientes (ej. cationes divalentes) pH Dilución / tamaño de partícula Fermentación

Entrada térmica & humedad Asparaginasa Pre-tratamiento Color del producto final Textura / sabor

Guía del consumidor


A NIVEL DE RESTAURACIÓN

? A NIVEL DOMÉSTICO

?

¿Exposición real a acrilamida?

A NIVEL INDUSTRIAL CONTROL

FUERA DEL HOGAR DENTRO DEL HOGAR


NIVELES DE ACRILAMIDA EN LOS ALIMENTOS

Café y derivados Café y derivados Patatas fritas

Cer

eale

s d

e d

esay

un

o

2500

2000

1500

1000

500

0

Acr

ilam

ida

(µg/

kg)

Sust

itu

tos

de

café

Pat

atas

ch

ips

Pan

de

gen

gib

re

Caf

é to

stad

o

Gal

leta

s d

ulc

es

Pal

om

itas

Pat

atas

fri

tas

Pan

cru

jien

te

Gal

leta

s

Ch

oco

late

Gal

leta

s in

fan

tile

s

Pan

Ch

oco

late

par

a u

nta

r

Stadler & Scholz (2004); IRMM (2006)

Café y derivados Patatas fritas Cereales


Acrilamida en cereales de desayuno en España

800

700

600

500

400

300

200

100

0

Acr

ilam

ida

(µg/

kg)

< 62 – 803 µg/kg

Rufián-Henares y col. (2006)

Valor indicativo

8 de 60 > 400 µg/kg (13%)


0

500

1000

1500

2000

2500

acry

lam

ide (

µg

/kg

)

Acrilamida en galletas en España

< 30 – 2085 µg/kg

Rufián-Henares y col. (2007)

Valor indicativo

16 de 62 > 500 µg/kg (26%)

Acr

ilam

ida

(µg

/kg)


¿Efectividad de las estrategias de mitigación?

Mesías M. & Morales F.J. Food and Chemical Toxicology 81 (2015) 104–110.

Arribas-Lorenzo G. & Morales F.J. Food Additives and Contaminants 26 (2009) 289–297.

Rufián-Henares J.A. & Morales F.J. Food Chemistry 97 (2006) 555–562.

Determinación del contenido de acrilamida en patatas fritas tipo chips comercializadas en España

2014 2008 2004


Patatas fritas tipo chips adquiridas en distintos supermercados

40 bolsas de patatas

Tradicionales (sin sabores o aromatizantes)

Mesías & Morales (2015)


RESULTADOS

0

500

1000

1500

2000

2500

Acr

ilam

ida

(µg

/kg)

*

*

2014 Media ± SD (n = 2)

Valor indicativo

Acrilamida en patatas fritas tipo chips


108 – 2180 µg/kg

7 de 40 > 1000 µg/kg


0

2000

4000

6000

2014 2008 2004

Acr

ilam

ida

(µg

/kg)

Menor contenido +

Menor variabilidad

Efectividad de las

estrategias de mitigación

a nivel industrial

630 µg/kg 1484 µg/kg 740 µg/kg

2180

2622

5492

57.6% (2004)

14.6% (2008)

Acrilamida en patatas fritas tipo chips



¿QUÉ FACTORES INFLUYEN EN LA

FORMACIÓN DE ACRILAMIDA EN UNA

PATATA FRITA?

↑ Precursores (AR + ASN) ↑ Temperaturas

↑ Acrilamida

Materia prima Manipulación Fritura Punto final


Materia prima

Manipulación

Fritura

Punto final

Nivel de precursores (Factor limitante)

- Variedad, fertilizantes, recolección

Almacenamiento

↓ Tª (< 8°C) ↑ azúcares reductores

500

400

300

200

100

0 0 200 400 600 800 1000

Acr

ilam

ida

(µg

/kg)

Glucosa + fructosa (mg/kg) Amrein et al. (2003)


Tipo de corte

Remojo en agua

Remojo en agua ↓ azúcares

Materia prima

Manipulación

Fritura

Punto final


Tiempo

Temperatura

6000

5000

4000

3000

1000

0

Acr

ilam

ida

(µg

/kg)

140

2000

150 160 170 180 190 200 210 220

Tiem

po

de

frit

ura

(min

)

7

6

5

4

3

2

1

Temperatura (°C)

Tª > 180°C ↑ acrilamida

Materia prima

Manipulación

Fritura

Punto final


Color

20 30 40 50 60 70 80

Valor L (Luminosidad)

0

1000

2000

3000

Acr

ilam

ida

(µg/

kg)

Materia prima

Manipulación

Fritura

Punto final


PATATAS ALIMENTOS EMPANADOS PAN/TOSTADAS

“ GO FOR GOLD”


“Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control”

A nivel industrial…


DISPONIBILIDAD

Distintas aplicaciones culinarias Almacenamiento - Manipulación

Condiciones de fritura - Punto final

Variedad

Almacenamiento

Composición


6 bolsas de patatas “especial freír” x 3 (Febrero, Marzo, Abril) = 18

Cadenas de supermercados Mayorista

#01 #02 #03 #04 #05 #06

OBJETIVO: ¿Exposición a acrilamida?



n = 3

0,8 x 0,8 x 6 cm

150°C 4 min + 180°C 2 min

Bastones Fritura en dos ciclos

Control de la manipulación y del proceso de fritura

Azúcares reductores

Acrilamida Color

Acrilamida ↔ Origen


Establecimientos Mes 1 Mes 2 Mes 3

#01 Caesar Caesar Caesar

#02 Monalisa Monalisa Monalisa

#03 Caesar Caesar Monalisa

#04 Caesar Caesar Caesar

#05 Milva Milva Caesar

#06 Agria Agria Agria

Variedades


~ 2800 µg/kg

25 µg/kg

600

Valor indicativo

Niveles de acrilamida en las patatas fritas


3 mg/g

FDE (2009)

Variedad Caesar Niveles de azúcares reductores


r = 0.732

3

600

Relación azúcares reductores - Acrilamida


Agria

Relación Color - Acrilamida


#01 #02 #03 #04 #05 #06

Acr

ilam

ida

(µg

/kg

pes

o/d

ía) 2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

Estimación de la exposición a acrilamida

0,02 – 2,50

µg/kg peso/día

ESTABLECIMIENTOS



Incidencia de las operaciones de fritura doméstica y de restauración colectiva en la exposición a nuevos

contaminantes químicos de procesado

SAFEFRYING

Programa Estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad


0

200

400

600

0 2 4 6 8

Relación ASN/AR

AC

R (

µg

/kg)

Acr

ilam

ida

(µg/

kg)

1 2 3 4 5 6

Formulaciones

Acrilamida en pan rallado

(cobertura de empanados)

Rebozados

Mesías y col. (2016) 180°C 3 min

Col. Socio Industrial


Rebozados

Obtención de pan rallado

(Casero / comercial)

(n = 35) (n = 23)


Acrilamida en pan rallado (Cobertura de empanados) A

crila

mid

a (µ

g/k

g)

Caseros Comerciales

46 – 822 µg/kg

180°C 3 min

Valores medios 111 ± 3.5 µg/kg 332 ± 177 µg/kg


Patatas fritas

OBJETIVO: ¿Exposición a acrilamida en los hogares?

BADAJOZ VALENCIA

MADRID

n = 73

Nov–Dic 2016


HÁBITOS DE FRITURA DE

PATATAS

Encuesta a nivel

doméstico ENCUESTA

Hábitos de fritura

Materia prima Manipulación Fritura Punto final

Composición Acrilamida Tipo de aceite

Patatas fritas


Niveles de acrilamida en patatas fritas a nivel doméstico

Badajoz Valencia Madrid Global

Acr

ilam

ida

(µg

/kg)

24 – 3640 µg/kg

28 de 73 > 600 µg/kg (40%)

RESULTADOS

PRELIMINARES

Feb 2017

Valor indicativo

Valor medio 645 µg/kg

Mediana 446 µg/kg


REDUCIR LA EXPOSICIÓN A ACRILAMIDA

Siguientes pasos…

Identificación de factores → DENTRO DEL HOGAR

Estudio en RESTAURACIÓN → FUERA DEL HOGAR

OBJETIVO FINAL → Elaboración de Guía de buenas prácticas

Cadenas de distribución → etiquetado adecuado

EDUCACIÓN → comunicación del riesgo


La alimentación no está exenta de riesgo, por lo que debe valorarse dentro de un contexto riesgo / riesgo, riesgo / beneficio


Marta Mesías Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN, CSIC)

[email protected]

MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN

mailto:[email protected]

Nuevos retos en seguridad alimentaria: Contaminantes...

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