El impacto de los metales en la Biología y el Medio Ambiente

Agilent Technologies y la Universidad de Cincinati anunciaron la apertura de un centro en el cual diversos equipos de investigadores del Continente Americano estudiarán el impacto de los metales en los sistemas biológicos. El Centro Metalonómico de América de la Universidad de Cincinati y Agilent Technologies investigará tanto las aplicaciones como el rol de los componentes metálicos como pronosticadores de daño profundo así como nuevos métodos de detección para agentes de guerras químicas.

El objetivo del centro es el de apoyar la investigación en todos los campos relacionados con el análisis de metales y especies de metales así como su interacción alrededor de sistemas biológicos y ecológicos. Las solicitudes incluyen investigación neurológica, metaloproteómica, etiquetas metálicas para niveles ultra rastreables en la determinación de componentes orgánicos así como monitoreo medioambiental, entre muchos otros, a través del uso de la cromatografía de líquidos (LC) a la par tanto de espectometría de masas acoplada a plasma inductivo (LC-ICP-MS) y la espectometría de masas (LC-MS).

“Estamos muy entusiasmados de anunciar esta colaboración internacional, la cual promete traer tecnología de punta a nuestros laboratorios de investigación, lo cual beneficiará tanto a nuestros estudiantes como a nuestra plantilla de profesores”, aseguró Nancy L. Zimpher, Rectora de la Universidad de Cincinati.

“Este importante Centro encaja de manera perfecta con nuestra visión estratégica, lo que nos posiciona como una universidad urbana de investigación que trabaja para poner a los estudiantes en el centro de todo lo que hacemos y para construir asociaciones académicas y comunitarias basadas en la excelencia de Agilent en investigación”.

Agilent ha trabajado con la Universidad de Cincinati desde los últimos 5 años proporcionándoles el equipo de espectometría de masas e instrumentos relacionados con el fin de que el campus pudiera empezar a orientarse a la investigación metalonómica”, agregó Chris Toney, Vicepresidente y Gerente General de sistemas de análisis químicos y espectometría de masas en Agilent. “La apertura de hoy marca un precedente clave en la investigación continua para ayudar en la orientación de enfermedades críticas así como en las diferentes preocupaciones medioambientales”.

El professor de Química y Director del Centro, Joe Caruso enfatizó, “El Centro Metalonómico de América es el primero en su tipo en el mundo. El establecimiento de este Centro presagia excelentes cosas para un amplio espectro de colegas en la universidad así como para muchos colaboradores del centro alrededor del continente”.

La lista de socios, la cual se espera se expanda globalmente en el futuro, actualmente incluye a:

• Comisión Argentina de Energía Atómica
• Universidad de Indiana (EU)
• Consejo Nacional para la investigación técnica y científica de Argentina
• Consejo Nacional de Investigación (Canadá)
• Centro de Investigación y desarrollo para la Industria de la Fermentación (Argentina)
• Laboratorio de servicios e investigación medioambiental (Argentina)
• Universidad de Guanajuato (México)
• Universidad de San Luis (Argentina)
• Centro de Energía nuclear de la Universidad de Sao Paulo (Brasil)

“Mi equipo ha estado colaborando con el Dr. Caruso desde 2001, con un énfasis en varios enfoques metalonómicos en una enorme variedad de materiales biológicos”, aseguró Kasia Wrobel, investigadora de la Universidad de Guanajuato. “Formar parte del Centro Metalonómico nos ayudará a ampliar nuestros recursos y conocimiento regionalmente para acelerar el camino del entendimiento y el descubrimiento científico”.

La Universidad de Cincinati ha tenido una larga historia así como una importante reputación a nivel mundial en investigación de metales iniciando en 1930 cuando el laboratorio Kettering (ahora el Departamento de Salud medioambiental) fue establecido para realizar investigaciones en el análisis del plomo. El establecimeinto del Centro Metalonómico de América ha sido liderado por Sandra Degen, vicepresidenta de investigación de la universidad y por el decano del Colegio de Artes y Ciencias McMicken , Karen Gould.

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Tecnologías para la preservación de los Alimentos

Los procesos que retardan el deterioro de los alimentos y prolongan su vida en los estantes contribuyen de manera importante a la seguridad alimentaria mundial al proveerles a los consumidores alimentos cuya innocuidad y calidad nutritiva son incuestionables, dice Timothy Willard, vicepresidente de comunicaciones de la Asociación Nacional de Elaboradores de Alimentos. Willard se refiere a tecnologías como el empaque aséptico, la irradiación de alimentos, el proceso de ultrapresurización, los impulsos del luz, la luz ultravioleta y varios sistemas de manejo seguro de los alimentos.

Cualquier planteamiento del tema del abastecimiento de alimentos en el mundo -- y de la provisión de alimentos sanos y nutritivos a los consumidores de todas las naciones -- deberá subrayar la importancia de la seguridad alimentaria, así como la función crucial de las tecnologías de elaboración de alimentos que garantizan la seguridad y la innocuidad de los alimentos para aquellos que padecen de desnutrición crónica en el mundo.

Un objetivo prioritario de la actividad elaboradora de alimentos es retrasar el deterioro de los alimentos y prolongar su vida en los estantes. Muchos procesos de elaboración, como el envasado, transforman los productos perecederos en productos estables, nutritivos e innocuos durante años.

La industria elaboradora de alimentos comparte con los organismos de gobierno y las organizaciones internacionales tales como el Codex Alimentarius (Código Alimentario) el objetivo común de garantizar la provisión a los consumidores de alimentos innocuos y nutritivos, y de que las leyes y regulaciones que gobiernan los alimentos se basen en principios científicos. La ciencia, aplicada a la producción, elaboración, envasado y distribución de alimentos, hace posible la producción de alimentos innocuos, íntegros y nutritivos. Un sistema basado en principios científicos para la seguridad alimentaria mundial deberá incluir toda la cadena alimenticia, desde la granja hasta la mesa, y la educación eficaz del consumidor sobre la seguridad alimentaria.

Los esfuerzos de cooperación realizados entre la industria alimentaria y los organismos normativos nacionales e internacionales son fundamentales. Interesa a todos que acreciente el prestigio y la credibilidad de esos organismos. Además, se debe educar a los consumidores sobre las actividades de rigurosa seguridad que llevan a cabo la industria elaboradora de alimentos y los organismos normativos para ganar su confianza en la seguridad del abastecimiento de alimentos.

Con demasiada frecuencia, la innocuidad de los alimentos no se incluye en la agenda de temas de la seguridad alimentaria mundial. En los países industrializados, los consumidores suelen dar por sentadas la suficiencia y la innocuidad del abastecimiento de alimentos. Sin embargo, en los países en desarrollo la existencia de un abastecimiento suficiente e innocuo, particularmente para los niños, es una cuestión crítica.

La elaboración de alimentos en todas sus diversas formas reporta beneficios incalculables en términos de disponibilidad, vida en estantes e innocuidad. Es fundamental para la alimentación innocua de naciones en las que el deterioro y otros daños a los alimentos significan problemas muy serios. Además, ya que los productos elaborados de todo tipo retienen sus características nutritivas por un tiempo prolongado, son a menudo la única manera de proporcionar un abastecimiento adecuado de productos nutritivos a países que experimentan escasez crónica de alimentos.

Las tecnologias de elaboracion de alimentos

Las nuevas tecnologías de elaboración de alimentos pueden desempeñar una función importante ya que ayudan a mejorar la seguridad e innocuidad de los alimentos. Algunos ejemplos de las tecnologías ya en uso y de las que se van desplazando de la etapa de investigación hacia el terreno de la práctica son las siguientes:

La seleccion de tecnologias adecuadas

Si bien las ventajas obtenidas de estas nuevas tecnologías son impresionantes, es importante subrayar que las tecnologías o métodos que durante más tiempo se han utilizado en la elaboración de alimentos pueden ser sumamente beneficiosos para mejorar la innocuidad y seguridad de los alimentos en los países en desarrollo. La introducción de procedimientos tradicionales como el envasado en lata podría mejorar notablemente la seguridad de los alimentos en países donde el uso de estas tecnologías o prácticas no es extendido. Por ejemplo, la mayoría del atún enlatado que se vende en Estados Unidos se elabora y envasa en Tailandia, donde la industria de alimentos y la economía nacional se han beneficiado considerablemente del establecimiento de operaciones comerciales de enlatado a gran escala. En los países en desarrollo, la atención no se debe centrar en la búsqueda de tecnologías nuevas para mejorar la seguridad alimentaria, sino en adoptar aquéllas más adecuadas a los requerimientos y recursos del país.

Así también, puede resultar difícil establecer y usar tecnologías innovadoras de elaboración de alimentos en países en desarrollo debido a que hay necesidad de agua potable para la manufactura higiénica de los alimentos, de procesos que garanticen la innocuidad de los ingredientes crudos utilizados y de educación sobre seguridad alimentaria para los empleados de las plantas elaboradoras. Estas consideraciones suponen cambios de gran envergadura en las sociedades de los países en desarrollo, como pueden ser, por ejemplo, en el sistema de educación del país o en la infraestructura de abastecimiento de agua.

La investigación sobre la seguridad alimentaria debería ser un proceso de colaboración entre los países desarrollados y los países en desarrollo. Asimismo debemos involucrar varias organizaciones científicas y diversas perspectivas para abordar las cuestiones sobre seguridad alimentaria, y los métodos de investigación que aumentan la innocuidad de los alimentos y la seguridad alimentaria en todo el mundo.

Obviamente, los programas de educación del consumidor son parte integrante de los nuevos procesos de base científica. Es imprescindible que los consumidores comprendan los beneficios de los plaguicidas, la biotecnología y la irradiación para lograr los objetivos de seguridad alimentaria en el mundo.

La elaboración de alimentos y sus beneficios concomitantes de la innocuidad de los alimentos es una tecnología que puede exportarse. A medida que esta tecnología se transfiere, y más países del mundo toman parte en la elaboración de alimentos, se podrá proveer productos más innocuos y de más larga vida de estante para los ciudadanos de esos países, los que, por consiguiente, contribuirán a su seguridad alimentaria. Con el tiempo, estos países podrán exportar sus propios productos elaborados con lo que no sólo mejorará su situación económica y su participación en el mercado internacional, sino que contribuirán a la seguridad alimentaria de todo el mundo.

La industria elaboradora de alimentos de Estados Unidos está dispuesta a ayudar a educar a consumidores y funcionarios de gobierno de todo el mundo sobre nuevas y actuales tecnologías de elaboración de alimentos, y proporcionar asistencia técnica y operacional a los países que están dispuestos a apoyar los objetivos de seguridad alimentaria del mundo.

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Referencia: usinfo.state.gov

Los residuos de las tenerías pueden causar efectos negativos sobre el medioambiente. La disposición de los residuos líquidos y sólidos, así como las emisiones gaseosas sobre cuerpos de agua, suelo y aire degradan la calidad ambiental de estos últimos y ocasionan daños muchas veces irreversibles.

También son conocidos los efectos sobre la salud del contacto directo con los insumos químicos utilizados en el proceso productivo con los residuos peligrosos que se generan. Los efluentes que contienen alta carga orgánica, sulfuro y cromo merecen atención prioritaria dentro de un programa de minimización en curtiembres debido a su alta carga contaminante.

Efectos sobre los cuerpos de agua

Las aguas residuales cuando se descargan directamente a un cuerpo de agua ocasionan efectos negativos en la vida acuática y en los usos posteriores de estas aguas. Un cuerpo de agua contaminado disminuye el valor de su uso como agua para bebida o para fines agrícolas e industriales, afecta la vida acuática y los peces mueren por disminución del oxígeno disuelto. Por otra parte, si su uso es indispensable, los costos de tratamiento se tornan muy altos.

En las sistemas acuáticos, la toxicidad de los compuestos solubles del cromo, varía según la temperatura, dureza y acidez del agua y según las especies de organismos que hay.

Cuando el agua contaminada con cromo se evapora y choca con una corriente de diferente temperatura, completa el ciclo del agua y se producen precipitaciones ácidas que contienen cromo (lluvias ácidas).

En el caso de las aguas subterráneas, su contaminación es más problemática y persistente porque su autodepuración es lenta debido a que no presenta corrientes que le confieran una adecuada aireación. Esto se agrava cuando es la única fuente de abastecimiento de agua para una población. Los efluentes no tratados de las curtiembres ocasionan salinidad en las aguas subterráneas debido a la alta concentración de cloruros.

Una evaluación sobre el potencial de contaminación de cuerpos de agua causada por efluentes de curtiembre en función de sus características principales muestra lo siguiente:

DBO y DQO. Son los parámetros utilizados para medir la materia orgánica presente en el efluente. Cuando se presenta concentraciones altas de DBO y DQO en los ríos puede ocurrir desoxigenación del mismo.

El pH es un parámetro de importancia que indica la intensidad de la acidez o alcalinidad del efluente. Generalmente los efluentes de las curtiembres presentan variaciones entre 2,5 y 12,0. Las variaciones de pH afectan considerablemente la vida acuática de las corrientes receptoras.

Sulfuro. Presenta riesgo de formación de gas sulfhídrico, el que en baja concentración genera olor desagradable y en alta concentración puede ser muy tóxico.

Amonio. Es tóxico para los peces. Es un nutriente que puede causar proliferación de plantas acuáticas.

Nitrógeno-Kjeldahl. Es el total de nitrógeno orgánico y del amoniacal. Su presencia en altas concentraciones puede provocar el crecimiento acelerado de plantas acuáticas.

Nitratos. Su presencia en altas concentraciones en agua potable es riesgosa para la salud.

Fosfato. No es tóxico pero estimula el crecimiento de plantas acuáticas y algas.

Cromo. Metal pesado persistente que puede causar problemas a la salud humana en altas concentraciones.

Color. Proveniente de los taninos y tintes, perjudica la actividad fotosintética de las plantas acuáticas y provoca su muerte.

Sólidos sedimentables. Ocasionan la formación de bancos de lodos que producen olores desagradables.

Efectos sobre el alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas residuales

Los efluentes de curtiembres descargados a una red de alcantarillado provocan incrustaciones de carbonato de calcio y gran deposición de sólidos en las tuberías. La presencia de sulfuros y sulfatos también acelera el deterioro de materiales de concreto o cemento.

Si la carga contaminante presenta sustancias tóxicas y es lanzada a una planta de tratamiento, puede interferir con el proceso biológico de la planta. En lugares donde no existen plantas de tratamiento, estos contaminantes afectan la calidad del cuerpo receptor y causan su deterioro.

Efectos sobre el suelo

El suelo tiene cierta capacidad para neutralizar la carga contaminante recibida. Consecuentemente, la descarga de un efluente tratado puede ser beneficioso para la irrigación de un terreno agrícola. Sin embargo, los niveles de contaminación deben controlarse cuidadosamente para evitar el daño de la estructura del suelo, la consecuente disminución de la producción agrícola y la aceleración de la erosión. Por otra parte, debe tomarse en cuenta que la recuperación de un terreno deteriorado demanda un período largo de tiempo.

En las plantas provoca lesiones en el sistema radicular. Las distintas especies y partes internas difieren en el modo de asimilarlo y en el tipo de lesiones que provoca.

En la avena, se comprobó que las raíces no se desarrollan y que las hojas se mantenían angostas, se oscurecía su coloración con pequeñas manchas necróticas.

El suelo alrededor de estas industrias y de los sistemas de tratamiento de sus efluentes, así como el de las áreas de almacenamiento y disposición de sus residuos puede deteriorarse si no se toman medidas preventivas. De igual manera, el suelo contaminado podría interferir en futuros usos del mismo y contribuir a la contaminación de cursos de agua cercano

Efectos sobre la calidad del aire

Las "virutas de cromo" expuestas a altas temperaturas durante la incineración, emanan gases que se expanden por el aire contaminándolo con cromo hexavalente, la forma más tóxica de este metal.

La descomposición de la materia orgánica, así como la emisión de sulfuro de las aguas residuales causan el característico mal olor de una curtiembre. Por ello, la localización de este tipo de industria es motivo de controversias en muchos países, de ahí que se les deba destinar áreas específicas.

Las emisiones de sulfuro provenientes del pelambre y de las aguas residuales, las emisiones de amoníaco y vapores de solventes que provienen del desencalado y de la etapa de acabado, así como las carnazas y grasas del descarne, son fuentes importantes de producción de olores que pueden eliminarse mediante un buen control de las operaciones de la industria.

El impacto sobre la salud

El riesgo para la salud, en la planta, se presenta por el manejo descuidado de los insumos químicos que se emplean en el proceso de producción de cueros, así como por una inadecuada disposición de los residuos al interior y fuera de la planta industrial.

El riesgo de accidentes por derrames de insumos químicos empleados en el proceso productivo y que pueden causar daño a la salud de los trabajadores, demanda un especial cuidado en el transporte, almacenamiento y manipulación de estos productos. El sulfuro de sodio, las sales de cromo, las bases o álcalis, los ácidos, así como los solventes y pesticidas, son algunos de los insumos que requieren un manejo cuidadoso porque pueden causar intoxicaciones o accidentes a los empleados expuestos a ellos. El buen manejo de los insumos químicos al interior de la industria debe formar parte de un programa de control de la producción industrial. También existe el riesgo que algunos residuos dentro de la industria sean nocivos para la salud de los trabajadores, tal es el caso de aquellos que contienen sulfuro, potenciales formadores de gas sulfhídrico que muchas veces ha provocado desmayos y accidentes fatales durante la limpieza de canaletas y tanques recolectores de efluentes. Los gases o vapores de solventes de la etapa de acabado son también nocivos para la salud si son inhalados por largos periodos de tiempo.

Si se lo somete a temperaturas elevadas se vuelve tóxico para los seres humanos. Pero el cromo que no ha sufrido ningún tipo de tratamiento industrial, no está comprobado que sea perjudicial para la salud del hombre.

El cromo trivalente, tal como se lo encuentra en la naturaleza, en principio no es peligroso para el hombre. Pero si es sometido a altas temperaturas se convierte en cromo hexavalente, una sustancia que ingresa en el cuerpo a través de las vías respiratorias el agua o los alimentos y puede provocar gastroenteritis aguda, hepatitis aguda, dermatitis alérgica, laringitis crónica, úlcera gastroduodenal, conjuntivitis crónica, rinofaringitis crónica, perforación del tabique nasal y cáncer pulmonar.

Los diversos compuestos del cromo hexavalente representan la mayor amenaza, especialmente debido a sus efectos genéticos. Los compuestos del Cr+6 actúan en casi todos los sistemas de ensayo diseñados para determinar sus efectos mutagénicos. El hecho de que atraviese la placenta significa un alto riesgo para los embriones y fetos.

El efecto carcinógeno de los compuestos del Cr+6 no sólo ha sido demostrado experimentalmente con animales, sino también ha sido confirmado por los resultados de estudios epidemiológicos realizados con grupos humanos expuestos a esta sustancia en su lugar de trabajo.

Las intoxicaciones agudas con compuestos del Cr+6 se manifiestan, por ejemplo, como lesiones renales. Las intoxicaciones crónicas pueden producir mutaciones en el tracto gastrointestinal y acumulaciones en el hígado, el riñón, la glándula tiroidea y la médula ósea. El índice de eliminación es lento.

Por su parte, el cromo trivalente es un mineral que se encuentra abundantemente en los productos procedentes de la tierra como la fruta, las verduras, los productos lácteos, las carnes y, en un menor grado, la cerveza y el vino. Los aportes realizados a través de estos productos varían según la riqueza de las tierras de cultivo y las técnicas agrícolas empleadas.

Al tratarse de un oligoelemento, su presencia es indispensable para el organismo debido a que regula el metabolismo de los azúcares y actúa sobre el control de la absorción de glúcidos y de la secreción de insulina, favoreciendo el paso de los glúcidos al interior de las células. El cromo trivalente tiene un importante papel en el metabolismo de los carbohidratos porque interviene específicamente en el metabolismo de la glucosa y en la acción de la insulina.

Un estudio demostró que este elemento es un componente esencial para metabolizar los carbohidratos. Actualmente, se sabe que el cromo trivalente actúa como un co-factor de la insulina a nivel celular, mediante la formación de un complejo entre receptores de membrana, insulina y cromo.

Debe intervenir también en el metabolismo de los lípidos, ya que cuando se lo agrega a dietas bajas en cromo reduce el nivel de colesterol en el suero. Además, colabora con el metabolismo de las proteínas, ya que las ratas alimentadas con dietas deficientes en cromo y proteínas tienen alterada la capacidad para incorporar ciertos aminoácidos como la metionina y la serina a la proteína de su corazón.

La ingesta de cromo recomendada por día es de 50 a 200 microgramos en personas mayores de 7 años y de 10 a 120 para niños menores. Necesitan un aporte extra de este elemento los ancianos, los diabéticos y las personas con problemas cardíacos y vasculares, ya que son grupos predispuestos a la carencia de cromo.

Es difícil reconocer este metal en los alimentos, pero se concentra mayoritariamente en la levadura de cerveza, las ostras, el hígado, las papas, el queso y las hierbas aromáticas. Una menor concentración tienen los pescados y mariscos, los granos enteros, los pollos, las carnes, el salvado, las frutas frescas y los vegetales.

Es muy difícil comprobar una deficiencia moderada de cromo debido a la falta de un indicador de su estado. Incluso, es probable que las mediciones seguras del cromo sérico en plasma no indiquen con exactitud las concentraciones o los depósitos corporales.

Una deficiencia de cromo provoca alteraciones en el metabolismo de los carbohidratos como deterioro de la tolerancia a la glucosa, hiperglucemia en ayuno, valores séricos elevados de insulina, de colesterol circulante y de triglicéridos sanguíneos, y disminución de la unión de insulina.

También se observa detención del crecimiento, disminución de la longevidad, formación de placas en la aorta, neuropatía periférica, disminución del poder fecundante del semen y equilibrio negativo del nitrógeno. Los investigadores también sospechan que la carencia de cromo puede ser un factor contribuyente a la arteriosclerosis, ya que se ha visto que los valores de cromo en la aorta de pacientes arterioscleróticos son muy bajos.

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