Aminas y toxicidad

Introducción

Se pueden considerar a las aminas como compuestos nitrogenados derivados de amoníaco (NH3) en el que uno o más grupos alquilos o arilos están unidos al nitrógeno. Las aminas se pueden clasificar según el número de grupos alquilos que pueden estar unidos al nitrógeno, en primaria, secundaria o terciaria (Domanska y Kowalski, 2003)

Las aminas comprenden algunos de los compuestos biológicos mas importantes que se conocen, funcionan en los organismos vivos como biorreguladores, neurotransmisores, en mecanismos de defensa y en muchas otras funciones, debido a su alto grado de actividad biológica se emplean como medicamentos; la propiedad mas característica de las aminas es su olor a pescado descompuesto. Estas aminas pueden ser constituyentes de los alimentos como ciertos aminoácidos y aminas biógenas, mientras que otras derivan de la adición de especies o incluso pueden proceder de los materiales empleados para el embalaje de dicho productos (Donato, 2006).

El proceso de elaboración de productos cárnicos con un mayor empleo de nitratos y nitrito es el curado o salazón. Este procedimiento empleado desde la antigüedad para conservar la carne sigue siendo utilizado hoy en día aunque con algunas diferencias respecto al método original. El curado consiste en la incorporación de sal junto con diversos aditivos, como los nitratos o/y nitritos, a los productos que serán sometidos a este proceso (Cameán y Repetto, 2007).

La reacción tiene lugar entre los nitritos, añadidos como conservantes y los compuestos aminados constituyentes del músculo. La toxicidad de estos compuestos es el resultado de su conversión en nitritos que actúan como agentes nitrosantes en la formación de las N-nitrosaminas. Los vegetales, el agua de bebida y los productos cárnicos son las principales fuentes de exposición de nitratos en humanos (Ellis et al, 1998)

Desarrollo

Los agentes nitrosantes formados a partir de las sales nitrificantes reaccionan con sustratos nitrosables, constituidos esencialmente por aminas presentes en los alimentos, estas aminas pueden ser constituyentes del alimento como ciertos aminoácidos y aminas biógenas (Shenoy et al, 1992).

Las Proteínas son componentes esenciales para la vida al degradarse producen aminoácidos:

Dichos aminoácidos toman diferentes vías (Desaminación, transaminación y descarboxilación)

Producto a la descarboxilación:

Las aminas biógenas se generan en los alimentos debido a la acción de microorganismos capaces de descarboxilar los aminoácidos por lo que son frecuentes en aquellos alimentos de origen fermentativo en los que intervienen bacterias lácticas (queso, cerveza, embutidos, vino, etc.) Esta descarboxilación es llevada a cabo por enzimas específicas, biosintetizadas y secretados al medio extracelular por dichos microorganismos. Entre estos enzimas destacaremos la histidín-descarboxilasa (que genera histamina, a partir de histidina), lisina-descarboxilasa (que genera cadaverina, a partir de lisina), ornitina-descarboxilasa (que genera putrescina, a partir de ornitina), tirosina-descarboxilasa (que genera tiramina, a partir de tirosina), triptófano-descarboxilasa (que genera triptamina, a partir de triptófano), etc.

Estas aminas biogénas pueden ser toxicas siendo la histamina la que presenta un mayor potencial tóxico, aunque otras como la putrescina o la cadaverina, pueden potenciar el efecto tóxico de la misma.

Como posible explicación se ha apuntado el efecto potenciador de la toxicidad histamínica que ejercerían estas aminas que muy frecuentemente acompañan a la histamina en los alimentos contaminados con esta amina. A este respecto, se ha comprobado que los enzimas diaminooxidasa (DAO) e histamina-metil-transferasa (HMT), presentes en el tracto gastrointestinal e hígado, e involucradas en la metabolización de la histamina, pueden ser inhibidos por putrescina o cadaverina, lo que explicaría que la histamina presente en los alimentos indique un umbral de toxicidad menor con respecto a la histamina pura. De este modo, ciertas aminas biógenas actuarían como potenciadores de la toxicidad de la histamina, al inhibir la conversión de histamina en otros metabolitos menos tóxicos.

La putrescina y la cadaverina emiten un olor desagradable, Es por ello que la carne de aves, pescado y res debe preservarse adecuadamente mediante refrigeración, porque de lo contrario los microorganismos que se encuentran en ella degradan a las proteínas en dichas aminas adquieren ese mal olor.

Además de estas aminas biogenas agrupadas dentro de las ptomainas que tienen efecto toxico producidas durante la putrefacción de proteínas alimenticias al descarboxilarse los aminoácidos se encuentra también la agmalina (derivada de la arginina)

La tiramina es una amina dietética contenida en el queso, chocolate, mermelada y vino tinto que si no son oxidados entran en la circulación general y causan la liberación de adrenalina y noradrenalina. Esto produce una vasoconstricción periférica y aumento del gasto cardíaco, lo que causa una hipertensión grave y puede provocar dolor de cabeza, palpitaciones, hemorragia subdural, apoplejía o infarto de miocardio.

De todos los alimentos, la carne y el pescado constituyen dos de los sustratos en los que más fácilmente se desarrollan microorganismos capaces de producir aminas biógenas. En el caso de los alimentos madurados (embutidos crudos) y fermentados (quesos y bebidas alcohólicas fermentadas) el origen de la formación de esta sustancia puede ser doble:

• 1- Bien por un mal estado higiénico de las materias primas

• 2- o por la actividad de microorganismos implicados en los procesos de maduración o fermentación.

En vegetales

Los vegetales también sufren la presencia de aminas biógenas, como tiramina (una de las aminas) en piel de plátano, naranjas, manzanas, patatas, tomates y espinacas. También la histamina puede encontrarse en tomates, y la serotonina en nueces, plátanos y tomates.

Las aminas biógenas pueden acumularse en alimentos hasta llegar a alcanzar concentraciones elevadas, de hasta 5.000 ppm, aunque el nivel umbral de histamina, que provoca el desencadenamiento de toxicidad varía dependiendo del alimento. Los productos marinos son los alimentos que exhiben un mayor riesgo de formación de histamina y otras aminas biógenas; no obstante, otros alimentos como los derivados cárnicos (salchichas, salami, jamón, etc.), lácteos (fundamentalmente quesos), vino, cerveza, vegetales y frutas, frutos secos, chocolate, etc., pueden asimismo presentar cierto riesgo.

También las triptamina obtenidas por la descarboxilación del triptófano por la triptófano descarboxilasa es usada para la síntesis del AIA una fitohormona muy importante.

Estas aminas biogénas pueden reaccionar con los nitritos presentes en conservantes empleados en la alimentación y en plantas, procedentes del uso de fertilizantes, originando N-nitrosoaminas secundarias, que son carcinógenas.

Daños en la salud que puede provocar el uso excesivo de sales de nitro (nitrito de sodio) en la conservación de carnes o en la preparación de jamones.

Estas aminas pueden reaccionar con los nitritos presentes en conservantes empleados en la alimentación y en plantas, procedentes del uso de fertilizantes, originando N-nitrosoaminas secundarias, que son carcinógenas.

Nitratos (NO3-)

Está presente de forma natural en el medio ambiente como consecuencia del ciclo del nitrógeno, que puede estar alterado por diversas actividades humanas. Entre estás cabe destacar la utilización de fertilizantes nitrogenados en la agricultura, los vertidos orgánico de origen doméstico e industrial no sometidos a tratamientos adecuados de depuración y, el uso de aditivos alimentarios. De esta forma el nitrato está ampliamente distribuido en los alimentos, siendo la principal fuente de exposición los vegetales, el agua de bebida y los productos cárnicos. Por otro lado aunque la presencia de nitritos en los alimentos es poco significativa (AIIC, 2006), en nitro puede transformarse en nitrito por reducción bacteriana tanto en los alimentos (durante el procesado y almacenamiento), como en el propio organismo (en la saliva y en el tracto gastrointestinal). Se estima que un 5% del nitrato ingerido se transforma en nitrito endógenamente, lo que supone la fracción mayoritaria de la exposición global a este compuesto. En lo referente al agua de bebida la Organización Mundial de la Salud (OMS, 1984) ha establecido 50mg/l como límite máximo permitido de nitratos, pero aún así puede contribuir de forma importante a la ingesta total de nitrato en algunas zonas, los nitratos (NO3) se presenta generalmente como trazas en el agua de superficie (cuando ésta no está contaminada). En cantidades excesivas, contribuye a una enfermedad infantil, la metahemoglobinemia de la cual abordaremos más adelante. Para evitarlo, se ha establecido un límite para el agua de bebida, en nuestro país se estable como límite admisible 45 mg/l.

Nitritos (NO2-)

Los nitritos son utilizados como aditivos alimentarios en combinación con otros compuestos (E-249) o nitrito de potasio utilizado principalmente en la conservación de carnes curadas, el cloruro de sodio solo es utilizado para disminuir la acción de la proteínas que desencadenas la putrefacción dando como resultado final la producción de metahemoglobina, al combinarse con nitritos o nitratos es utilizado en aumentar o marcar el color rojo oscuro de las carnes curadas.

Reacción de nitrosación (HNO2)

El ácido nitroso reacciona en forma diferente con cada clase de amina, permitiendo emplearse con ello su diferenciación.

La reacción de la amina primaria con el ácido nitroso forman sales de diazonio, este proceso se le conoce como diazoación o diazotación de la amina, culmianado el proceso con la formación de N-nitrosaminas.

FORMACIÓN DE NITROSOCOMPUESTOS

• ORÍGENES:

• 1. ENDÓGENAS (formación natural):

Se han identificado 2 mecanismos de nitrosación endógena, la primera es una nitrosación microbiológica, principalmente a través de bacterias denitrificadoras a partir de productos derivados del óxido nítrico bajo condiciones en las que el pH es demasiado elevado para que se de la nitrosación química, y la segunda es una nitrosación que se produce a bajo pH (De Kok y van Maanen, 2000)

Figura #1. Vias de formacion in vivo de las N-nitrosaminas

Agentes nitrosables: Aminas presentes en la dieta

• 2. EXÓGENAS: Estás pueden tener diferentes procedencias como pueden ser la dieta, el tabaco, el cosmético, los productos farmacéuticos, los compuestos químicos utilizados en la agricultura o ciertas ocupaciones laborales (industria del cuero, del metal o de la goma)(Straif et al, 2000)

Figura #2. Vía de ingestión de los nitratos y nitritos y sus posibles efectos tóxicos.

Embutidos

Los nitrosocompuestos han demostrado ser carcinógenos potentes y, recientemente, se ha tomado consideración en el uso de nitritos y nitratos como conservadores de alimentos. Las bacterias estomacales reducen los nitratos a nitritos y estos, en presencia del ácido clorhídrico estomacal, se convierten en ácido nitroso. Así, el ácido nitroso reacciona con ciertas aminas secundarias corporales formando nitrosoaminas.

En Cuba, la norma vigente de regulaciones sanitarias sobre aditivos alimentarios establece como límite máximo de residuo la cantidad de 125 mg de NaNO2 por kg de producto.

Tabla #1 Contribución de los alimentos a la ingesta de Nitratos (%)

* Ingesta total de nitratos y nitritos

Nitritos

El NaNO2, un producto químico natural y el preservativo común de la carne, se utiliza solo médicamente para tratar el envenenamiento de cianuro (CN-). Pero si los resultados de un nuevo estudio animal soportan bajo investigación adicional en la gente, el producto químico se puede un día utilizar para proteger y para preservar la función del tejido fino y del órgano después de ataque del corazón, de cirugía abdominal de riesgo elevado, y del trasplante del órgano.

El nitrito fundamentalmente se emplea como aditivo alimentario (E-249 nitrito potásico, E-250 nitrito sódico), especialmente en carnes curadas. El nitrato es añadido en ocasiones junto con el nitrito como conservante (E-251 nitrato sódico, E-252 nitrato potásico), ya que sirve como reserva de éste al ir transformándose lentamente en nitrito.

Los nitratos se utilizan para tratar el dolor de pecho relacionado con la angina de pecho y para aliviar los síntomas de la insuficiencia cardíaca congestiva (ICC). Los nitratos son vasodilatadores. Los vasodilatadores ensanchan (dilatan) los vasos sanguíneos, lo cual mejora el flujo sanguíneo y permite un mayor suministro de sangre rica en oxígeno al músculo cardíaco. Los nitratos además relajan las venas. Si regresa al corazón una menor cantidad de sangre proveniente de los brazos y las piernas, se reduce el esfuerzo del corazón. 

Los nitratos como sustancias de origen natural pueden encontrarse en productos cárnicos frescos, leche y productos lácteos, cereales, frutas, bebidas alcohólicas y verduras. En la mayoría de estos alimentos se encuentran en bajas concentraciones, generalmente inferiores a 10 mg/kg y rara vez exceden los 100 mg/kg. Sin embargo, las verduras, principal aporte de estos compuestos en la dieta junto con los embutidos, presentan unos contenidos que oscilan entre 200 y 2.500 mg/kg, variando en función del procesado del alimento, uso de fertilizantes y condiciones de crecimiento.

El NaNO2 puede producir cáncer

El nitrito de sodio, un aditivo químico que se emplea muy frecuentemente para preservar carnes y fiambres, provoca cáncer en los animales de laboratorio y podría causarlo también a los seres humanos. El estudio indica que un alto porcentaje de los animales a los que se les suministró nitrito de sodio contrajeron cáncer en el sistema linfático que les provocó la muerte.

Los nitritos representan un riesgo para la salud de los consumidores, pues a determinados niveles de exposición pueden provocar metahemoglobinemia, disminución de la fosforilación oxidativa, inhibición de enzimas microsomales, formación de compuestos N-nitrosos y otros efectos tóxicos. De ahí que el Comité Mixto FAO-OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios recomiende una ingesta diaria admisible (IDA) menor que 0,09 mg de nitrito de sodio por kilogramo de peso corporal.

Aunque la adición de los nitritos y nitratos en la elaboración de productos cárnicos es necesaria por las funciones anteriormente mencionadas, desde 1945 existe una creciente preocupación por efectos derivados de su consumo (Comly, 1945). El nitrato en si mismo generalmente no es tóxico. La toxicidad es normalmente el resultado de la conversión de los nitratos en nitritos por bacterias reductoras. Los nitritos, sin embargo, pueden llegar tener efectos adversos importantes (Honikel, 2004). La toxicidad de estos puede ser directa, por su papel en la síntesis de la metahemoglobina.

Metahemoglobinemia

Es un trastorno sanguíneo en el cual el cuerpo no puede reciclar la hemoglobina después de que ésta resulta dañada. La hemoglobina es la molécula transportadora de O2 que se encuentra en los glóbulos rojos. En algunos casos de metahemoglobinemia, la hemoglobina es incapaz de transportar el oxígeno de manera efectiva a los tejidos corporales.

La metahemoglobinemia se puede transmitir de padres a hijos (hereditaria) o puede resultar de la exposición a ciertas drogas, químicos o alimentos (adquirida). La metahemoglobinemia adquirida es más común que las formas hereditarias y ocurre después de la exposición a ciertos químicos y drogas como:

• Anestésicos como benzocaína y xilocaína

• Benceno

• Ciertos antibióticos (incluyendo dapsona y cloroquina)

El peligro del nitrato, una sustancia que en sí misma no es tóxica, reside en su transformación química en nitrito, hecho que sucede, en parte, durante el metabolismo humano. Este nitrito puede reaccionar en medio ácido del estómago con las aminas, sustancias obtenidas por el metabolismo de los alimentos proteicos (carnes, pescados, huevos, leche y derivados de estos alimentos) originando nitrosaminas, las cuales son agentes cancerígenos. 

La presencia de cantidades excesivas de nitratos en las aguas puede provocar en los lactantes efectos mortales (cianosis) por la formación de metahemoglobina, y en adultos, nitrosaminas, cancerígenas, por la reacción de nitratos con aminas y aminoácidos. Hay investigaciones que indican que un contenido de nitrato de más de 200 ppm aumenta el riesgo de cáncer de estómago, desarrollando la enfermedad a largo plazo. También disminuye la absorción de oxígeno por la sangre.

La afección también puede ocurrir en bebés muy enfermos o alimentados con demasiadas verduras que contengan nitratos, como las remolachas.

Los síntomas de la metahemoglobinemia adquirida abarcan:

• Coloración azulada de la piel y membranas mucosas

• Dolor de cabeza

• Fatiga

• Dificultad respiratoria

• Falta de energía

La Ingesta Diaria Aceptable (IDA) de nitratos recomendada por el Comité Conjunto de la FAO/OMS es de 0- 3.7 mg/kg peso corporal. Puesto que la toxicidad de los nitratos proviene de su conversión en nitritos y su posible formación endógena en N-nitrosocompuestos, deberá tenerse en cuenta también la IDA de nitritos, fijada en 0-0.06 mg/kg de peso corporal. El empleo de nitrito como aditivo en alimentos infantiles para niños menores de tres meses no está permitido.

Toxicidad de nitritos, nitratos y nitrosaminas en humanos

• 1. Aumento de metahemoglobinemia.

NO3- reabsorbido ejerce en el organismo la misma acción que sobre la carne conservada, es decir, transforma la hemoglobina en metahemoglobina, pudiendo producir cianosis.

Intoxicaciones debido a una cantidad excesiva de nitrito sódico en las carnes en conserva,principalmente debido a una mala homogeneización entre ingredientes y aditivos.

• Hemoglobina fetal (60-80% en recién nacidos), que se oxida más fácilmente a metahemoglobina.

• Desarrollo incompleto del sistema NADH-metahemoglobina reductasa en recién nacidos y pequeños, que salvo casos raros de deficiencia enzimática hereditaria, parece desaparecer al cabo de los 3-4 meses de vida.

• 2. Formación de nitrosaminas en adultos.

Efectos carcinógenos mediante este poder alquilante: la unión de los grupos alquilo (incluso los grupos metilo, de pequeño tamaño) es suficiente para interferir en el apareamiento de las bases en la doble hélice de ADN. Este daño conlleva mutaciones y, con éstas, una probabilidad mayor de carcinogénesis.

Conclusiones

Aunque la presencia de nitratos y nitritos en los alimentos puede constituir un riesgo para la salud por la formación de nitrosaminas, su eliminación de la lista de ingredientes puede constituir un peligro mayor por su efecto limitante de clostridios formadores de toxinas. Por este motivo, desde la UE se han fijado, tras numerosos estudios, las concentraciones máximas tolerables para cada producto de modo que garanticen su eficacia antimicrobiana. 

Bibliografía

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Cameán, A.M. y Repetto, R. Toxicología Alimentaria. Madrid, Díaz de Santos, 2007.

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Autor:

José L. Ledea Rodríguez

Mirtha Rodríguez Corales

Galina Morales Torres

UNIVERSIDAD DE GRANMA

FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICA

CENTRO DE ESTUDIO DE QUÍMICA APLICADA

"Año del 54 aniversario del triunfo de la Revolución"

2012