CONTAMINANTES PRIORITARIOS EN TRUCHAS ARCOIRIS (Oncorhynchus mykiss) DEL MUNICIPIO DE MUTISCUA, NORTE DE SANTANDER, COLOMBIA
PRIORITY CONTAMINANTS IN RAINBOW TROUTS (Oncorhynchus mykiss) FROM THE TOWNSHIP OF MUTISCUA, NORTE DE SANTANDER, COLOMBIA
Alfonso Quijano*[1], Javier Navia,[2]
Recibido para publicación: Diciembre 7 de 2013 - Aceptado para publicación: Abril 24 de 2014
Los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP) son compuestos importantes en la determinación de la contaminación atmosférica, producida por la combustión de fuentes móviles, contaminación industrial y la industria petrolera. Los HAP son considerados contaminantes prioritarios por La Agencia de Protección Ambiental de EE.UU (USEPA), debido a sus propiedades carcinogénicas y mutagénicas. Los HAP presentes en los alimentos, representan un riesgo potencial a los consumidores, se asocian fácilmente con la materia particulada y finalmente se depositan en el sedimento y en el agua. En los ecosistemas acuáticos los HAP se incorporan a la biota del entorno y los peces resultan excelentes biomarcadores de su presencia. La región de Mutiscua está influenciada por la contaminación atmosférica producida por las fuentes móviles a gasolina y diésel que circulan por una vía nacional aledaña al municipio. El creciente interés existente en la actualidad por la investigación en el campo de los compuestos orgánicos como los Contaminantes Prioritarios (CP), se debe a la identificación de efectos adversos de estos contaminantes sobre la salud y los ecosistemas. La presente investigación, es una evaluación de la presencia de los CP, en músculo y piel de trucha arco iris. La determinación de los HAP (CP) se realizó por Cromatografía de gases utilizando detector FID (FlameIonization Detector). Se logró identificar la presencia de una mezcla de Benzofluorantenos, considerados como posibles carcinógenos en humanos y a nivel de trazas la posible presencia del Benzo(a) pireno, también clasificado como carcinógeno.
PALABRAS CLAVES:cromatografía de gases, benzo(a)pireno, benzofluorantenos, Oncorhynchus mykiss, peces.
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are important compounds in determining atmospheric pollution produced by combustion from mobile sources, industrial pollution and oil industry. PAHs are considered priority pollutants by the US Environmental Protection Agency US (USEPA), due to its carcinogenic and mutagenic properties. PAHs in food, represent a potential risk to consumers, are easily associated with the particulate matter and finally settle into the sediment and water. In aquatic ecosystems PAHs join the biota of the environment and the fish are excellent biomarkers of his presence. Mutiscua region is influenced by atmospheric pollution from mobile to petrol and diesel driven on a nearby national road to the municipality. The growing interest today in research in the field of organic compounds such as Priority Pollutants (PP), is due to the identification of adverse effects of these pollutants on health and ecosystems. This research is an assessment of the presence of PP in muscle and skin of rainbow trout. The determination of PAHs (PP) was performed by gas chromatography using FID (FlameIonization Detector). It was possible to identify the presence of a mixture of Benzofluorantenos considered as possible carcinogenic to humans, and trace level the possible presence of Benzo(a) pyrene, also classified as a carcinogen.
KEY WORDS:gas chromatography, benzo(a) pyrene, benzofluorantenos, Oncorhynchus mykiss, fish.
[1]*Ph.D. Química. Profesor Asociado. Director Laboratorio Control de Calidad. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad de Pamplona, Colombia. Km 1 vía Bucaramanga, sector el Buque. cel 3166949582, fax 5685303 x 156. alfonsoquijanoparra@gmail.com
[2]Microbiólogo. Investigador Maestría en Alimentos. Facultad de Ingenierías. Departamento de Alimentos. Universidad de Pamplona, Colombia
[3]Ingeniera Alimentos. MsC en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Facultad de Ingenierías. Departamento de Alimentos. Universidad de Pamplona, Colombia
Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son un grupo de carcinógenos ambientales ampliamente distribuidos en el aire, en el suelo y en los alimentos. Los HAP se han convertido en contaminantes ambientales generalizados debido a su aparición en el petróleo, el carbón, el hollín, los contaminantes del aire y los aceites de corte (Hardin et al. 1992; Mudzinski 1993). Los HAP se encuentran en los gases de los vehículos, en el humo de la madera, en el humo del cigarrillo y también en altas concentraciones en los alimentos a la plancha y parrilla (IARC 1983; ATSDR 1995; Guillén et al. 1997; Bostrom et al. 2002). Los HAP también han contaminado los sistemas de agua dulce (Couch y Harchbarger 1985; Weeks et al. 1990). Los HAP son potencialmente cancerígenos ( Shailaja y D'Silva 2003). Algunos HAP son considerados agentes causantes de cáncer de pulmón, de esófago, gástrico, colorrectal, vejiga, piel y próstata y cánceres de cuello uterino en los seres humanos y modelos animales (ATSDR 1995). Debido a su potencial cancerígeno y mutagénico, los HAP tienen, desde un punto de vista toxicológico, considerable interés (Armstrong et al. 2004). Los seres humanos están expuestos a los HAP a través de múltiples vías, incluyendo la inhalación de aire contaminado y la ingestión de alimentos que contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos (Ramesh et al. 2004). Algunos autores han demostrado que los escapes de los motores de los vehículos son probablemente la fuente más importante de HAP actualmente detectada (Fang et al. 2004; Culotta et al. 2005). Una vez producidos, los HAP se pueden dispersar ampliamente a través del medio ambiente en el aire, agua, pueden acumularse en los suelos y sedimentos (Bartos et al. 2009; Danyi et al. 2009; Zhang et al. 2009). Después de entrar en el cuerpo humano, los HAP se someten a una serie de procesos de biotransformación. Durante el metabolismo de fase I, los HAP se oxidan por las enzimas del citocromo P450 para formar intermedios epóxidos altamente reactivos (Grover 1986). En las células mamarias, los HAP sufren activación metabólica hasta epóxidos diolicos que se enlazan covalentemente a macromoléculas celulares incluido el ADN, causando errores en la replicación del ADN y mutación (USEPA 2002; Yoon et al. 2007), que constituyen la etapa inicial de los procesos carcinogénicos (Janoszka et al. 2004). Los HAP pueden crear toxicidad en organismos, al interferir con la función de la membrana celular y los sistemas de acoplamiento de enzimas; los metabolitos de HAP se pueden unir al ADN que causa interrupciones bioquímicas y daño celular a los organismos (Kap et al. 2004; Gozgit et al. 2009; Jung et al. 2011). Muchos de los HAP individuales son citotóxicos, mutagénicos y potencialmente carcinogénicos para los seres humanos (WHO 1998). Los peces recolectados de aguas contaminadas por HAP presentan anormalidades externas y se piensa que estas están relacionadas con la inmunosupresión, incluyendo lesiones de las branquias, piel y aletas causadas por diferentes infecciones (Seeley y Week 1991). Sin embargo, es poco lo que se conoce sobre el mecanismo por el cual los HAP inducen inmunotoxicidad en los peces.
el mecanismo de la inmunotoxicidad inducida por los HAP (Faisal y Huggett 1993; Carlson et al. 2004; Reynaud y Deschaux 2005). Los mecanismos de defensa inmune adquirido de pescado son los mismos que los de los mamíferos (Zelikoff 1998). Las células inmunes que producen anticuerpos, se cree son análogas a los linfocitos B de mamíferos, se encuentran en el bazo y el riñón de los peces ( Zelikoff 1998). Sin embargo, a diferencia de las cinco clases de inmonoglobulina (Ig) que se encuentran en los mamíferos, los anticuerpos producidos por los peces parecen estar restringidos a dos clases de Ig muy parecidas mammalian IgM e IgD (Zelikoff 1998; Srisapoome et al. 2004). Recientemente, un nuevo tipo de anticuerpo llamado IgT ha sido identificado en la trucha arco iris ( Oncorhynchus mykiss) (Hansen et al. 2005). Los HAP pueden inducir un efecto inmunológico en la apoptosis de las células del sistema de los peces (Buchiel y Luster 2001; Weber y Janz 2001); Weyts et al. (1997) han demostrado que la apoptosis como un mecanismo regulador inmune se conserva en el pescado que demuestra su importancia en el mantenimiento de la homeostasis inmunológica. En los mamíferos, una parte de la inmunotoxicidad puede estar mediado por la inducción de la muerte celular programada en los linfocitos (Hardin et al. 1992; Hinoshita et al. 1992; Yamaguchi et al. 1996). En los peces, un menor número de estudios se han realizado para definir el papel de la apoptosis en la inmunotóxicidad mediada por los HAP. In vivo la exposición a HAP inducida por la apoptosis en los eritrocitos de anguila (Nigro et al. 2002) y el bagre de canal (Ictalurus punctatus), que viven en agua contaminada por HAP, muestran un aumento de eritrocitos apoptósicos (Frenzilli et al. 2004).
El pescado es un producto de consumo masivo en la canasta familiar; perecedero, además es considerado una fuente sana de alimentación, que puede presentar niveles de toxicidad, debido a la influencia de la contaminación acuática y el daño alimentario que puede causar a largo, mediano y corto plazo. Como no se han encontrado estudios colombianos sobre la identificación de HAP en los alimentos, se hace necesario investigar en la identificación de HAP en la matriz alimentaria de productos de consumo masivo en el país y de esta manera, establecer elementos de seguimiento que permitan garantizar aspectos de seguridad alimentaria. El objetivo de la presente investigación fue adelantar una investigación preliminar sobre la presencia y naturaleza de hidrocarburos aromáticos policíclicos considerados como contaminantes prioritarios, en el músculo y piel de truchas arco iris provenientes de un sistema de cultivo intensivo ubicado en el municipio de Mutiscua (Departamento de Norte de Santander, Colombia).
Mutiscua está ubicada en el departamento de Norte de Santander, con las siguientes coordenadas geográficas: longitud Oeste 71°
45' 02", latitud Norte 07° 18' 07". Altitud 2600 m.s.n.m. y temperatura media de 14 °C.
La trucha es la principal especie que se cría en el municipio y se ha convertido en una alternativa importante para la zona.
Debido a las condiciones topográficas y climatológicas, y a la oferta hídrica se han consolidado diversas estaciones truchícolas;
para la producción se cultiva la trucha Arcoíris, tipo Kam-Loop procedente de Estados Unidos. Mensualmente, se siembran 60.000
truchas con un período de cosecha de 10 meses.
Mutiscua se posiciona como uno de los principales comercializadores de trucha arcoíris en el mercado nacional y departamental con
una producción de 25 toneladas al mes consolidándose como el principal productor en el departamento Norte de Santander.
Mutiscua está ubicada a dos km de la vía nacional que comunica a Pamplona con Bucaramanga, caracterizada por una alta influencia
de vehículos pesados-tractomulas que funcionan con diésel y vehículos a gasolina. La trucha arco iris se adquirió en los estanques
de la zona de Mutiscua.
Para obtener la muestra se aplicó muestreo no probabilístico con tamaño de muestra intencional, de tres peces por estanque, se
seleccionaron tres estanques para un total de 18 ejemplares, el promedio de los ejemplares tenía un peso de 450 g y una longitud
de 45 cm.
Extracción y concentración de la materia orgánica
La materia orgánica presente en músculo y piel de los ejemplares se extrajo mediante ultrasonido; se utilizó el diclorometano
como solvente de extracción. La piel y músculo de la trucha por separado (2 g), se colocaron en un vaso de precipitado con 50
mL del solvente durante una hora a una temperatura de 23 °C - 24 °C.
Una vez obtenido el extracto orgánico, se filtra y se concentra en un rota evaporador hasta aproximadamente 5 mL (extracto
global). Posteriormente el extracto global se utilizó, para la determinación de Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP)
por Cromatografía de Gases.
Las muestras de HAP (músculo y piel de la trucha) se secaron con Na2SO4, con el fin de eliminar el agua residual y preparar la
muestra para el análisis cromatográfico.
Identificación de Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP)
Para identificar los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP), se utilizó un equipo de Cromatografía de Gases Agilent
Technologies 6890A Plus Series II Hewlet-Packard Plus con detector FID (FlameIonization Detector). La columna utilizada fue Restek
Rxi-17 Sil MS, 30 m de longitud, 0,25 mm de diámetro, 0,25 μm de diámetro interno (silarylene similar a 50% phenyl /50%
dimethylpolysiloxane). Para la identificación de los HAP se utilizó el patrón de 16 hidrocarburos de Restek (catalogo # 31841 EPA
Method 8310 PAH Mixture). La identificación cualitativa de los HAP presentes en el extracto global se realizó de acuerdo a las
siguientes condiciones: temperatura del inyector 250 °C; detector FID a 320 °C Mezcla (mL/min): aire 400 – H2 30 –N2 45. Se
inyectó 1 µ µ L, modo splitless. Condiciones del horno: Temperatura inicial 65 °C por 0,5 min y se incrementa de la siguiente
manera: 15 °C/min hasta 200 °C, 4 °C/min hasta 330 °C durante 15 °C/min. Gas de arrastre Helio, flujo 20 mL/min. Tiempo de
análisis por muestra 53,33 min.
Para la identificación de los diferentes HAP presentes en el extracto global tanto en piel como en músculo de truchas destinadas a consumo, se tomó como referencia el cromatógrama de la muestra patrón de 18 Hidrocarburos aromáticos policíclicos ( EPA Method 8310 PAH Mix.).
En la figura 1se muestra el cromatógrama del estándar de los 18 HAP (Restek EPA method 8310 PAH Mix), que corresponden al:1. Naftaleno
2. 1-Metilnaftaleno
3. 2-Metilnaftaleno
4. Acenaftileno
5. Acenafteno
6. Fluoreno
7. Fenantreno
8. Antraceno
9. Fluoranteno
10. Pireno
11. Benzo(a)antraceno
12. Criseno
13. Benzo(b)fluoranteno
14. Benzo(k) fluoranteno
15. Benzo(a) pireno
16. Indeno(1,2,3-cd) pireno
17. Dbenzo(a,h) antraceno
18. Benzo(ghi) perileno
En este caso el cromatógrama que se muestra en la figura 1 se obtuvo con la columna RESTEK Rxi®-17Sil MS.
En la figura 2 se presenta el perfil cromatográfico en el músculo de las truchas y se observa que en el tiempo de retención de
los 35 min aparece la mezcla de dos HAP que corresponden a los Benzo (b), benzo(k) fluorantenos, los que están incluidos en la
lista de los HAP8.
En la figura 3 se tiene el perfil cromatográfico que corresponde al análisis de la piel en los ejemplares; se observa que en el
intervalo de 35 a 40 min, aparece el benzo (a) pireno, considerado como altamente carcinógeno por la IARC
Figura 2. Perfil cromatográfico en músculo de la pulpa de la trucha arco iris
La contaminación del agua y el potencial resultante de bioacumulación de los contaminantes en los organismos acuáticos presenta un riesgo creciente para la vida silvestre y los seres humanos. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos necesitan especial atención debido a su conocida toxicidad (Couillard, 2002) y que son potencialmente cancerígenos (Shailajay D'Silva, 2003); estos compuestos pueden inducir lesiones hepáticas, fisiológicas y trastornos bioquímicos en los peces. Se ha demostrado que en la trucha expuesta a HAP, se bioacumulan aumentando los niveles de contaminantes en los tejidos con el tiempo (Hellou et al. 2002; Hellou y Leonard 2004). La Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (USEPA) recomienda el monitoreo de ciertos HAP conocidos como contaminantes prioritarios (Shibamoto 1998; USEPA 1986) y ha propuesto una selección de HAP que se encuentran frecuentemente en monitoreos de muestras ambientales a saber, Naftaleno (Na), Acenafteno (Ac), Acenaftileno (Ace), Fluoreno (F), Antraceno (A), Fenantreno (Pa), Fluoranteno (Fl), Pireno (P), Benzo(a)antraceno (BaA), Criseno (Ch), Benzo(b)fluoranteno (BbF), Benzo (k) fluoranteno (BkF), Benzo(a)pireno (BaP), dibenzo(a,h)antraceno (DhA), Benzo(g,h,i)perileno (BgP), Indeno(1,2,3-cd)pireno (IP) ( USEPA 1984). El Benzo(a)pireno está clasificado en el grupo 1 como carcinógeno para humanos; la mezcla de Benzo(b)fluoranteno, Benzo(k)fluoranteno se clasifica en el grupo 2B como posiblemente carcinogénicos para humanos (USEPA 2002; IARC 2004; IARC 2010). De estos HAP conocidos como prioritarios, se recomienda el monitoreo de ocho HAP de elevado peso molecular (HAP8) como el BaA, Ch, BbF, BkF, BaP, IP, BgP, DhA (EC 2005).
Según la opinión del panel científico de contaminantes en la cadena alimentaria (EFSA 2008) el BaP no es el indicador más
conveniente de la presencia de HAP en los alimentos y considera que la presencia de los HAP8 son los más indicados en los
alimentos. El BaP es clasificado por la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC) como carcinógeno
para los humanos (IARC 2010), mientras que otros HAP se consideran probables y posibles carcinógenos en humanos (IARC 2002).
El Benzo [a] pireno es probablemente el HAP carcinógeno más conocido y en muchos estudios de estimación de riesgos de cáncer
humano, se utiliza a menudo como un sustituto de otros HAP cancerígenos. El análisis de HAP en peces es particularmente
difícil debido a la baja concentración de los compuestos individuales, ya que generalmente la determinación o la presencia de
estos son a nivel de trazas.
El creciente interés existente en la actualidad por la investigación en el campo de los compuestos orgánicos como los HAP, se
debe a la identificación de efectos adversos de estos contaminantes sobre la salud y los ecosistemas. Es de anotar que los
Hidrocarburos aromáticos policíclicos (BaP y la mezcla BbkF) detectados en la truchas, están considerados dentro del grupo de
los HAP8 como contaminantes prioritarios y como indicadores posibles de la potencia carcinogénica de los HAP en los alimentos;
provienen exclusivamente de la combustión de las fuentes móviles que circulan con diesel y gasolina.
Estos resultados nos indican la necesidad de establecer en Colombia un programa de vigilancia que incluya la determinación de
las concentraciones de los HAP en los productos alimenticios, ya que los HAP encontrados, pueden ocasionar a largo plazo un
riesgo para la salud humana.
De los HAP8 estudiados en músculo y piel de truchas cultivadas se encontraron los benzo-fluorantenos y el benzo(a)pireno clasificados como carcinógenos; se trata de contaminantes altamente peligrosos por presentar actividad mutagénica y genotóxica.
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