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Toxicologia de Alimentos UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE http://www.irdeb.ba.gov.br/multicultura/?tag=alimentacao-saudavel http://www.ruadireita.com/alimentacao/info/pressupostos-e-alimentos-errados/ http://oglobo.globo.com/vivermelhor/mat/2010/06/16/alimentos- comuns-do-dia-dia-podem-acabar-com-sua-dieta-916894483.asp Alimento: Mistura de substâncias capaz de fornecer nutrientes plásticos, energéticos e biorreguladores para a manutenção da vida. Nutriente: Composto contido no alimento com efetivo valor energético, plástico e biorregulador. Não-nutrientes: Substâncias que frequentemente estão presentes nos alimentos como resultado do processamento, armazenamento ou naturalmente presentes. Toxicologia de Alimentos - Conceitos Conceito É a área da Toxicologia que estuda as condições em que alimentos podem ser ingeridos sem causar danos ao organismo. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/digestao6. php Toxicologia de Alimentos - Conceitos O que são alimentos? São misturas complexas de nutrientes e não-nutrientes. Nutrientes Macronutrientes: carboidratos, proteínas e lipídeos. Micronutrientes: vitaminas e minerais. Não-nutrientes: - Substâncias que ocorrem naturalmente: HCN = Mandioca. - Contaminantes: Aflatoxinas. - Aditivos alimentares: Corantes, conservantes, outros. Podem ser agentes tóxicos!!! http://dealgumaredacao.blogspot.com/2007/12/corantes-difceis-de- evitar.html http://musclemassablog.site.br.com/?p=484 Objetivo da Toxicologia de Alimentos Definir limites (LMP) e condições de exposição seguras à agentes tóxicos na ingestão de alimentos (IDA). Toxicologia de Alimentos - Conceitos Limite máximo permitido (LMP): É a máxima concentração de um não-nutriente presente em um alimento, que pode ser consumido por um indivíduo, durante toda a sua vida, sem que este agente tóxico possa causar efeitos nocivos. Ingestão diária aceitável (IDA): É a quantidade de um agente químico presente no alimento que pode ser ingerido através da dieta, diariamente, durante toda a sua vida, sem provocar risco de intoxicação. http://www.felipex.com.br/ms_mal_habito.htm NOEL = Nível de Efeito Não Observável Dose experimental na qual não tenham sido observados efeitos adversos da substância avaliada sobre a espécie animal mais sensível, expressa em mg/Kg de peso corpóreo. Obtemos: IDE = Ingestão Diária Estimada = concentração do AT no alimento x quantidade ingerida em um dia Ex: Um alimento contem 10 mg de um composto/grama. Uma pessoa (70 kg) ingere 140 g/dia do alimento. Sua ingestão diária será de 1400 mg/dia. Se a IDA deste composto for de 1 mg/Kg peso /dia, indica que esta pessoa pode desenvolver intoxicação (1400/70 = 20mg/kg peso dia). Toxicologia de Alimentos - Conceitos IDA = Dose Extrapolada para o homem = uso de fatores (100, 1000). www.google.com.br Fatores que promovem o risco de intoxicações por alimentos: Natureza e concentração do não-nutriente presente no alimento; Freqüência em que o alimento é ingerido; Tempo no qual o alimento vem sendo ingerido; Susceptibilidade do organismo. Toxicologia de Alimentos - Conceitos www.google.com.br www.google.com.br www.google.com.br Disposição cinética dos agentes tóxicos presentes em alimentos Via oral Ingestão do alimento Absorção TGI Fígado Sangue Bile Fluido extracelular Glands. secretoras Órgãos Tec. adiposo Rins Pulmões fezes urina ar expirado secreções Láctica, sudorípara, salivar, lacrimal 1 2 3 1 = introdução 2 = distribuição 3 = eliminação Tecidos moles e ósseo excreção Toxicologia de Alimentos - Conceitos Absorção É o transporte do agente tóxico, através de membranas, do meio externo (TGI) para o meio interno (sangue). Toxicologia de Alimentos - Absorção Via oral Ingestão do alimento Absorção TGI Fígado Sangue Bile Fluido extracelular Glands. secretoras Órgãos Tec. adiposo Rins Pulmões fezes urina ar expirado secreções Láctica, sudorípara, salivar, lacrimal 1 2 3 1 = absorção 2 = distribuição 3 = eliminação Tecidos moles e ósseo excreção Agente tóxico TGI sangue Agente tóxico Toxicologia de Alimentos - Absorção www.google.com.br A lipossolubilidade e o tamanho da molécula do toxicante são fundamentais para que ocorra absorção do agente tóxico. Mecânismos de transporte através da membrana: Toxicologia de Alimentos - Absorção http://www.google.com.br/search?hl=pt-BR&biw=1600&bih=710&q=transporte+ativo+e+transporte+passivo&aq=4&aqi=g10&aql=&oq=transporte+ativo&gs_rfai= http://clientes.netvisao.pt/freiremj/img/pinocitose.jpg Pinocitose A lipossolubilidade de ácidos e bases fracas é diferente no estômago e intestino (é dependente do pKa da substância e do pH da solução). Equação de Henderson e Hasselbach: Para ácidos fracos: pKa – pH = log ND/D Para bases fracas: pKa – pH = log D/ND ND = não dissociada D = dissociada No estômago: pH ~ 2 4 – 2 = log D/ND 2 = log D/ND 102 = D/ND 100/1 = D/ND No intestino: pH ~ 6 4 – 6 = log D/ND -2 = log D/ND 10-2 = D/ND 1/100 = D/ND Anilina base fraca (pKa = 4) Toxicologia de Alimentos - Absorção Fatores que afetam a absorção por via oral: 1) Lipossolubilidade da fração não dissociada; 2) Estado de plenitude/vacuidade gástrica; 3) Tempo de permanência com as diferentes regiões; 4) Dissolução no suco gastrointestinal e tamanho da molécula; 5) Alteração da molécula nos sucos gástrico e intestinal. Toxicologia de Alimentos - Absorção http://yg-schmitt.zip.net/ Toxicologia de Alimentos - Distribuição Via oral Ingestão do alimento Absorção TGI Fígado Sangue Bile Fluido extracelular Glands. secretoras Órgãos Tec. adiposo Rins Pulmões fezes urina ar expirado secreções Láctica, sudorípara, salivar, lacrimal 1 2 3 1 = introdução 2 = distribuição 3 = eliminação Tecidos moles e ósseo excreção Distribuição A distribuição depende: do fluxo sanguíneo, do tamanho da molécula, da lipossolubilidade da molécula, da afinidade à células alvo. Absorção nas células alvo ocorrerá por: difusão simples, transporte facilitado, transporte ativo ou pinocitose. Agente tóxico Agente tóxico sangue Sítio alvo Toxicologia de Alimentos - Distribuição www.google.com.br Toxicologia de Alimentos - Eliminação Os agentes tóxicos podem ser removidos do organismo por duas formas: 1) Excreção (fezes, urina, ar expirado) 2) Secreção (láctica*, sudorípara, salivar, lacrimal) Via oral Ingestão do alimento Absorção TGI Fígado Sangue Bile Fluido extracelular Glands. secretoras Órgãos Tec. adiposo Rins Pulmões fezes urina ar expirado secreções Láctica, sudorípara, salivar, lacrimal 1 2 3 1 = introdução 2 = distribuição 3 = eliminação Tecidos moles e ósseo excreção Classificação dos NÃO NUTRIENTES: Naturalmente presentes nos alimentos Contaminantes diretos Devido a processos naturais (ambientais) Adicionados nos alimentos Contaminantes indiretos Não permitidos, mas utilizados. Toxicologia de Alimentos –Não nutrientes tóxicos Naturalmente presentes nos alimentos: glicosídeos cianogênicos; glicoalcalóides; glicosinolatos; oxalatos; nitratos; carcinógenos; agentes produtores de flatulência. Adicionados nos alimentos: Contaminantes diretos Contaminantes indiretos micotoxinas Promotores de crescimento N-nitrosos Antibióticos Metais tóxicos Praguicidas Aditivos intencionais >LMP Migrantes de embalagens Toxicologia de Alimentos –Não nutrientes tóxicos Não nutrientes tóxicos adicionados nos alimentos Origem de não-nutrientes tóxicos adicionados nos alimentos São substâncias ou misturas de substâncias adicionadas aos alimentos com a finalidade de conferir ou intensificar as propriedades organolépticas, como também, modificar o seu aspecto geral e prevenir alterações indesejáveis. São conhecidos como ADITIVOS. Contaminantes alimentares Toda substância que não seja um dos seus componentesnaturais, tornando-se parte do alimento durante a sua produção, processamento e armazenamento, e que pode trazer risco à saúde. Podem ser diretos ou indiretos. GLICOSÍDEOS CIANOGÊNICOS (Mandioca) Compostos por uma porção denominada Glicona (açúcar) e uma Aglicona (não-açúcar). Hidrólise açúcar e HCN. GLICOSINOLATOS (Alface, repolho, couve-flor, alho) Hidrólise SCN- Interferência do metabolismo do iodo. Redutor da captação do iodo pela tireoíde = Ação Bociogênica Não nutrientes tóxicos naturais dos alimentos GLICOALCALÓIDES (batata, berinjela, tomate) Solanum tuberosum L. > chaconina e solanina Alterações hemolíticas e hemorrágicas no TGI e retina. Possível atividade anticolinesterásica. NITRATOS (Espinafre, berinjela, aipo, beterraba) metemoglobinizantes compostos N-nitrosos Não nutrientes tóxicos naturais dos alimentos OXALATOS (Espinafre, cenoura, feijão, beterraba) [ ] Irritabilidade SNC - hipocalcemia Obstrução nos túbulos renais AGENTES PRODUTORES DE FLATULÊNCIA (feijão, soja) Oligossacarídeos rafinose e estaquiose COMPOSTOS QUÍMICOS CARCINOGÊNICOS NATURAIS (sassafráz, pimenta negra) Alcalóides pirrolizidínicos, cicasina, safrol, piperina. Glicosídeos cianogênicos O que são glicosídeos? São compostos constituídos por duas porções: uma porção “açúcar” constituída de carboidratos e outra porção “não açúcar” denominada aglicona. O que são glicosídeos cianogênicos? Apresentam cianidrinas na porção aglicona. glicona Uma característica química importante dos glicosídeos é a facilidade com que sofrem hidrólise em meio ácido. Glicosídeo cianogênico porção “açúcar” = carboidratos cianidrina ácido cianídrico Tóxico!! hidrólise pH ácido vegetais cianogênicos ingestão ácido cianídrico (HCN) estômago pH ácido Glicosídeos cianogênicos Glicosídeos cianogênicos As plantas cianogênicas consumidas pelo ser humano que apresentam mais de 20 mg de HCN por 100 g de peso são consideradas de alto risco de intoxicação. 0,5 a 3,5 mg de HCN / Kg peso corpóreo pode levar à morte em minutos. As folhas, caules e raízes de mandioca fresca contêm os glicosídeos linamarina e lotaustralina que, ao sofrer hidrólise, libera o ácido cianídrico. Duas enzimas estão envolvidas no processo de liberação do ácido cianídrico: •a ß-glicosidase: que hidrolisa a molécula para cianidrina e açúcar, •a hidroxinitrilase: que promove a dissociação da cianidrina em acetona e HCN. Esta reação ocorre quando o tecido vegetal é triturado, como no processamento ou na ingestão, permitindo o contato entre o substrato e a enzima. Glicosídeos cianogênicos C CN CH3 O-glicoseH3C H3C C O CH3 + glicose + HCNlinamarina (mandioca – Manihot esculenta) hidrólise C CN H O-gentobiose amigdalina (cereja, maçã, pêssego– Prunus sp.) C O H hidrólise + gentobiose + HCN Glicosídeos cianogênicos impede a transferência de elétrons da molécula de O2 pela cadeia respiratória; fosforilação oxidativa e metabolismo aeróbico são comprometidos, promovendo hipóxia citotóxica. Mecanismo de ação do cianeto cit. c cit. a1 cit. a3 HbO2 Hb (Fe 2+) O2 CN- cit a3 Fe++ + O2 cit a3 Fe +++ CN- Glicosídeos cianogênicos Exposição crônica à glicosídeos cianogênicos Promove consequências diversas: Neuropatia atáxica tropical (TAN): Mielopatia, atrofia óptica bilateral, surdez bilateral e polineuropatia. Pode estar acompanhada pela doença de Parkinson e por degeneração cerebelar, psicoses e demência. Fator de aparecimento do bócio: tiocianato provoca alterações no metabolismo da tireóide dificultando a retenção do iodo. danos neurológicos populações dos trópicos (hábitos alimentares – mandioca) + baixo nível sócio-econômico (deficiência protéica) CN- + S2O3 -2 SCN- + SO3 -2 rodanase www.google.com.br Glicosídeos cianogênicos Tratamento da intoxicação aguda (antídotos) 1) O Nitrito de Sódio converte a hemoglobina em metemoglobina. NO2 - + HbFe++ HbFe+++ O CN- apresenta maior afinidade ao íon Fe3+ da metemoglobina ao do citocromo a3. Ocorre formação de cianometemoglobina que lentamente é eliminado do organismo por ação da rodanase. HbFe+++ Competição CN- HbFe+++CN- Citocromo-Oxidase (Cit-Fe+++ ) + Cit. Fe+++ Glicosídeos cianogênicos Tratamento da intoxicação aguda (antídotos) 2) O tiossulfato de sódio (injetável) pode também ser empregado. Aumenta a atividade da rodanase que biotransforma CN- em SCN-, que lentamente é eliminado na urina. Na2S2O3 + CN - rodanase SCN- 3) Emprego de cobalaminas (Co++ ligado a vitamina B12): O CN- apresenta afinidade e se liga ao Co++. É o tratamento menos nocivo, porém só efetivo em intoxicações menos graves. http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CDMQFjAE&url=http%3A%2F%2Fltc.nutes.ufrj.br%2Ftoxicologia%2Fdown%2FmIX_Intoxicacao%2520por%2520produtos%2520q uimicos%2520industriais%2520e%2520metais%2520-%2520quimicos%2520industriais.ppt&ei=7w8LVd6dDYnCggTMy4GQBw&usg=AFQjCNH9b5N1ewBJA8b8Vo7ZDjMPKpX8Gg&bvm=bv.88528373,d.cWc Acesso em: 19 mar 2015 Glicosídeos cianogênicos Fatores que minimizam o risco das intoxicações cozimento detoxificação natural pela rodanase (tiossulfato sulfotransferase) detoxificação natural pela reação com hidroxicobalamina (Vitamina B12a) formando cianocobalamina (vitamina B12). CN- + S2O3 -2 SCN- + SO3 -2 rodanase Métodos analíticos Hidrólise enzimática (=autólise – para planta crua) ou hidrólise ácida das amostras seguidas de determinação colorimétrica com emprego do reagente de picrato alcalino. HO2N OH NO2 NO2 picrato alcalino + HCN + Na2CO3 + H2O O-Na+ NHOH CONH2 NO2 CN O2NO picrato alcalino reage com o NaCN produzindo um complexo de cor laranja detectável a 490 nm. + NaOH NaCN volátil estável Glicosídeos cianogênicos Glicosinolatos = glicosídeos tiocianogênicos = tioglicosídeos Compostos que oferecem o sabor picante a alimentos diversos (mostarda=sinigrina; nabo= pró-goitrina). Sintetizados a partir de aminoácidos: - triptofano: indolglicosinolatos - fenilalanina: benzilglicosinolato - tirosina: p-hidroxibenzilglicosinolato Vegetal + maceração/trituração/cozimento Glicose + aglicona HIDRÓLISE Aglicona - bissulfato isotiocianato pH ~ 7,0 isotiocianato pH ácido nitrila + sulfato inorgânico + enxofre elementar Fe++ R- C ≡ N Glicosinolatos tioglicosidase Sabor Agentes bociogênicos que podem ser liberados pela hidrólise dos glicosinolatos: -Goitrina: reduz captação de iodo pelas tiroxinas -Tiocianatos: SCN- inibe a captura de iodo pela tireóide -Isotiocianatos: convertidos a SCN- atuam inibindo a captura de iodo pela tireóide Hipotálamo Hipófise TRH Tireóide tiroxina triiodotironina TSH SCN- iodo Goitrina - - Mecanismo de ação tóxica de alguns agentes bociogênicos. Fonte: MIDIO, 2000. TRH=hormônio liberador de tireotropina TSH= hormônio estimulante da tireóide Glicosinolatos Hiperplasia = bócio Glicoalcalóides São metabólitos secundários de algumas plantas do gênero Solanum sp.: -a batata (S. tuberosum) é rica em solanina e chaconina Porção aglicona – solanidina. -a “fruta do lobo” (S. lycocarpum) é rica em solamargina e solasonina. Porção aglicona – solasodina. O CH2OH O O CH3 HO HO OH O O CH3 OH HO HO 1' 2' 3' HO 4' 5' 1" 2" 3" 4" 5" 6" 1''' 2''' 3''' 4''' 5''' 6''' 6' O 18 19 O 2 3 5 7 64 8 9 10 11 12 13 14 15 20 22 23 24 25 26 27 17 N 21 H 1 16 A O 18 19 O 2 3 5 7 64 8 9 10 11 12 13 14 15 20 22 23 24 25 26 27 17 N 21 H 1 16 O CH2OH O O HO HO OH O O CH3 OH HO HO 1' 2' 3' HO 4' 5' 1" 2" 3" 4" 5" 6" 1'''' 2'''' 3'''' 4'''' 5'''' 6'''' 6' CH2OH ' B a b d Cadeia de trioses - Solatriose a= glicose b= ramnose d= galactose Cadeia de trioses- Chacotriose a= glicose b= ramnose c= ramnose A= chaconina B= solasonina ab c Os glicoalcalóides são derivados biosintéticos do colesterol. Glicoalcalóides As batatas (S. tuberosum) adequadas para o consumo apresentam aproximadamente 2,5-15mg de glicoalcalóides por 100g de tubérculo fresco. Os glicoalcalóides α-solanina e α-chaconina compreendem 95% dos alcalóides presentes na batata. Esses glicoalcalóides são termoestáveis. Intoxicação (ingestão de solanina e chaconina): -Sintomas gastrointestinais e neurológicos - 38-45mg de solanina por 100g de batata provoca intoxicação fatal em seres-humanos. Apresentam atividade anticolinesterásica “Fruta do lobo” Foto do autor Alterações hemorrágicas no TGI Oxalatos O ácido oxálico está presente em diversos alimentos (espinafre, beterraba, feijão, alface, amendoim, cacau, chá, cenoura) na forma de oxalatos solúveis (de sódio e de potássio) ou insolúveis (de cálcio). C -C O HO O OH Ácido oxálico C -C O -O O OH C -C O -O O O- Oxalatos solúveis (Na+ e K+) Oxalatos insolúveis (Ca++) O cozimento elimina apenas os oxalatos solúveis. 2-6% dos oxalatos ingeridos são absorvidos. 98-94% eliminados nas fezes ou degradados por flora intestinal. Os absorvidos são eliminados inalterados na urina em até 24h. Oxalatos Hipótese de mecanismo de ação tóxica: Plantas com elevados teores de oxalatos prejudicam absorção de cálcio. Por que? Formação de oxalato de cálcio no TGI diminui a absorção de cálcio Irritação gástrica em exposição aguda. Hipocalcemia e raquitismo em exposição crônica pela combinação de oxalato com o cálcio sérico Irritabilidade do SNC com convulsões crônicas; Irritabilidade de músculos esqueléticos com fibrilação. O oxalato de cálcio provoca obstrução dos túbulos renais. Os cristais depositados causam hematúria e dores. Cronicamente pode provocar cálculos renais. Ardor, dores, náuseas e vômitos. NITRATOS (Espinafre, berinjela, aipo, beterraba) nitrosomonas 2NH4+ + 2OH- + 3 O2- 2NO2- + 2 H+ + 4H2O 2NO2- + O2 2 NO3- nitrobactérias Aditivo de alimentos – conservação, cor e sabor Nitrato na água – 50mg/L – OMS 10mg/L – Brasil Nitrato em alimentos IDA < 3,7 mg/kg/dia Cuidado pois os íons nitrato convertidos em nitrito são metemoglobinizantes e ainda podem formar compostos N-nitrosos ao reagirem com aminas/amidas presentes em alimentos em pH ácido. Nitratos Agentes produtores de flatulência Leguminosas + intestino = fermentação = gases (CO2 + H2 +CH4) Oligossacarídeos : rafinose e estaquiose flatulência Ex: feijões, soja. Sacarose α-D-Gli-(1→2)-ß-D-Fru Rafinose α -D-Gal-(1→6)-α-D-Gli-(1→2)-ß-D-Fru Estaquiose α-D-Gal-(1→6)-α-D-Gal-(1→6)-α-D-Gli-(1→2)-ß-D-Fru São α-galactosídeos da sacarose AGENTES PRODUTORES DE FLATULÊNCIA No intestino: enzimas hidrolisam os oligossacarídeos na posição α -D-Gal- (1→6). Partes finais do intestino: AUSÊNCIA de enzimas = acúmulo e fermentação dos oligossacarídeos = GASES Flatulência + dores abdominais + desconforto + náuseas + diarréia + rumores intestinais + ejeção de gases Agentes produtores de flatulência O cozimento dessas leguminosas parece reduzir significativamente o conteúdo de oligossacarídeos produtores de gases. http://www.edward.org/body.cfm?xyzpdqabc=0&id=553&action=detail&AEProductIDSRC=Adam2004_102&AE ArticleID=19608&AEProductID=Adam2004_102&AEProjectTypeIDURL=APT_6 Carcinógenos químicos naturais São não-nutrientes danosos para quem os ingere. Sintetizados pelas plantas para proteger contra ataques de pragas. Substâncias carcinógenas encontradas em vegetais usados na alimentação humana: Alcalóides (alcalóides pirrolizidínicos), Glicosídeos (cicasina), Fenóis (safrol, piperina). CARCINÓGENOS QUÍMICOS NATURAIS Alcalóides pirrolizídinicos: -são mais de 100 compostos diferentes conhecidos encontrados em diversas espécies de plantas; -produzem mutação e câncer hepático: ingestão da erva como alimento ingestão de chás feitos com suas folhas -sofrem bioativação hepática: epóxidos por oxidação de enzimas cit P450 Senécio sp. Crotalaria sp. Helotropium sp. Por estarem em pastagens são de maior interesse na pecuária (intoxicação de animais de criação). Symphytum sp.: Symphytum officinale = confrei Uso na medicina popular como chá parece ter causado câncer de bexiga e hepático. Carcinógenos químicos naturais Carcinógenos químicos naturais Cicasina (Cicadaceae sp.) É um pseudoglicosídeo cianogênico = ß-glicosídeo metilazoximetanol CH3-N=N-CH2-O-glicose ß-glicosidases intestino (pH alcalino) metilazoximetanol potente carcinógeno Safrol (3,4-metilenodioxialilbenzeno) Presente em óleos essenciais, principalmente do Sassafrás. Possível ação mutagênica e carcinogênica em roedores: banido da alimentação humana nos EUA em 1958. Piperina Presente na pimenta preta que contem pequena quantidade de safrol. A piperina possui a mesma ação mutagênica e carcinogênica do safrol. foi usado como aditivo intencional sensorial (saporífico) = adocicado UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Referências OGA, S. Fundamentos de Toxicologia. 4.ed. São Paulo: Atheneu Editora, 2014. MIDIO, A. F.; MARTINS, D. I. Toxicologia de Alimentos. Ed. Varela, São Paulo, 2000. D. MACHADO, R. M; F. TOLEDO, M.C.F. Determinação de glicoalcalóides em batatas in natura (Solamum Tuberosum L.) comercializadas na cidade de campinas, Estado de São Paulo. Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 24 (1): 047-052, jan-mar. 2004.
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