PROPUESTA DE UN MODELO PARA PREDECIR LA CONCENTRACIÓN FINAL DE DIOXINAS EN LA CARNE DE CERDO FRANCISCA SAMSING PEDRALS

“PROPUESTA DE UN MODELO PARA

PREDECIR LA CONCENTRACIÓN

FINAL DE DIOXINAS EN LA CARNE DE

CERDO”

Contexto

“Dioxinas” :

Dioxinas (PCDDs)

Furanos (PCDFs)

Bifenilos policlorinados similares a dioxinas

(DL-PCBs)

(DL-PCBs)

Xenobióticos

de naturaleza lipídica

Subproductos de procesos industriales

Bioacumulación

Biomagnificación

ALIMENTOS

> 90% VÍA EXPOSICIÓN

Contexto

COPs

Gran toxicidad (“docena sucia”)

Persistentes en el ambiente

Capacidad de bioacumularse

Traslado a grandes distancias

Categorías

Categorías

Plaguicidas

Productos químicos industriales (PCBs)

Subproductos industriales (PCDD/F)

Convenio de Estocolmo (2001)

Chile ratifica 2005

Estructura Química

1 2 3 4 9 8 7 Clx Cly O O _{6 OO} 1 2 3 4 6 7 8 9 Cly Clx 7 dioxinas 10 furanos 12 DL-PCBs 2 3 4 5 6 2' 3' 4' 5' 6' Cly Clx 0<x+y<11 PCB 2,3,7,8 - TCDD = Más tóxica Cloro en posiciones 2,3,7 y 8 Ausencia o 1 cloro en

Concepto de Equivalencia Tóxica (TEQ)

Concentración se expresa en EQUIVALENTES TÓXICOS (TEQ)

+ + = k k k j j j i i

iTEF PCDF TEF PCB TEF

PCDD

TEQ [ ]· [ ] · [ ] ·

TEF: Factor de Equivalencia Tóxica

Mezclas complejas de dioxinas, furanos y DL-PCBs en diferentes matrices

Valor único (concentración de WHO-TEQ)

Propiedades Fisiológicas y Toxicológicas

Mecanismo de acción:

Receptor Aryl Hidrocarburo (AhR)

Síntesis de enzima Citocromo P450 1A1 P450 1A1 Síntesis de otras 20 proteínas (Adaptado de Kulkarni et al., 2008)

Propiedades Fisiológicas y Toxicológicas

Efectos Nocivos

Toxicidad aguda

Cloracné Hepatotoxicidad Malformaciones Viktor Yushchenko (Dic, 2004) Malformaciones

Toxicidad crónica

Cáncer Inmunodeficiencia Anormalidades reproductivas Disrupción endocrina Alteraciones tiroideas

Aumento del colesterol sérico

Origen y Fuentes de Dioxinas

PCDD y PCDF

Subproductos procesos

industriales

PCBs Producción para _industrialesusos

Procesos térmicos (200 – 650ºC)

(Rappe et al, 1987; Brambilla et al, 2004; CONAMA, 2005) Formación de

PCDD/PCDF

Procesos térmicos (200 – 650ºC) Materia Orgánica (Carbono)

CLORO

Principal Fuente: Procesos de combustión incontrolados ¿Metales?

Análisis de Dioxinas

HRGC/HRMS

Especificidad de congéneres y perfiles

Bioensayos de toxicidad in vitro en líneas celulares Inducción citocromo P450

Métodos Analíticos

(Confirmatorios)

Métodos de Cribado

(

Screening)

y perfiles Cálculo de TEQ (pg WHO-TEQ/g) Estandarización Internacional Elevado costo Inducción citocromo P450 Bioensayo EROD/H4IIE (pg TCDD-EQ/g) Bioensayo DR-CALUX (pg CALUX-TEQ/g) Celeridad, confiabilidad, bajo costo

Casos Relevantes

Fukuoka, Japón Aceite de arroz contaminado 1960 2010 EEUU Pollos y huevos, arcillas contaminadas España -Alemania Altos niveles dioxinas, premezcla con cloruro de colina (carrier aserrín de pino con PCF) Irlanda Carnes de cerdo, piensos contaminados más de 25 países afectados Seveso, Italia Explosión fábrica productos químicos 1960 2010 Bélgica Aves de corral y huevos, grasa contaminada con PCBs en la dieta Chile – Corea Carnes de cerdo, óxido de zinc

Problema

Riesgo de contaminación por DIOXINAS

de las carnes de cerdo a través de los

insumos que conforman su

alimentación

MATERIA

Solución

Modelo Multiplicativo de Captación y

Transferencia

Modelo adaptado de

Fries 1996 y Huwe 2006

.

DISTRIBUCIÓN uniforme en el tejido graso. ELIMINACIÓN

despreciable

en tiempo de vida cerdo en producción (

180

MATERIA

PRIMA

CARNE

días

).

_B

t

= A D RM I

W

t

B_t : Carga corporal (pg) A : Absorción (%) (5 – 100) D : Insumo en la dieta (%) RM: Contaminación del insumo (pg/g de muestra) I_W : Consumo alimento (kg) t : tiempo exposición (días)

Concentración en

Tejido (pg/g grasa)

C

_t

= B

_t

/ F

_t,

pg/g de grasa

B

_t

= A D RM I

_W

t

Solución: Modelo Multiplicativo

ABSORCIÓN

Aproximadamente un 20% (Iben

et al

_{., 2003,}

C

_t

= B

_t

/ F

_t,

pg/g de grasa

B

_t

= A D RM I

_W

t

Solución: Modelo Multiplicativo

PORCENTAJE INSUMO EN LA DIETA

DIETAS TIPO

Recría

Crianza

C

_t

= B

_t

/ F

_t,

pg/g de grasa

B

_t

= A D RM I

_W

t

Solución: Modelo Multiplicativo

CONSUMO DE ALIMENTO

(Fries 1996)

I

_W

= 4,003 (1 – e

-0,01768

W

)

Peso Corporal (

W

₎

(Huwe 2006)

C

_t

= B

_t

/ F

_t,

pg/g de grasa

B

_t

= A D RM I

_W

t

Solución: Modelo Multiplicativo

CONTAMINACIÓN DEL INSUMO

Promedio:

Elaboración

base de datos

Insumos

Distribución de

probabilidad:

Simulación de

Monte Carlo

¿Cómo lo aplicamos?

Elaboración de las bases de datos

Base de datos

EROD/H4IIE

Base de datos

HRGC/HRMS

1. Materias primas origen vegetal 2. Materias primas origen mineral 3. Aceites Vegetales

4. Ácidos grasos de origen animal 5. Mezclas de ácidos grasos *

6. Harinas de origen animal

7. Harina de pescado 8. Aceite de pescado 9. Aglutinantes/Antiaglomerantes 10. Productos lácteos 11. Premezclas Categorías de Insumos

¿Cómo lo aplicamos?

Determinación de las dietas en cerdos

Dietas 1 y 2 NACIONALES PORCENTAJESinsumos en dietas

Análisis estadístico de las bases de datos Estadística Descriptiva

Pruebas de Bondad de Ajuste

PROMEDIO

contaminación de cada categoría

Resultados

60 70 80 90 EROD HRGC/HRMS

Promedio contaminación PCDD/Fs y

DL-PCBs de las Materias Primas

0 10 20 30 40 50 pg/g

Vegetales Minerales Harina Pescado Ácidos Grasos Aglomerantes y Antiaglutinantes

Materias Primas

Resultados

Materias primas de origen vegetal (media =

0,57 pg TCDD/g de muestra, conjunto de

datos “EROD/H4IIE”)

Ácidos grasos origen animal (media =

1,56 pg TCDD/g de muestra, conjunto de

Resultados

Concentraciones estimadas de PCDD/FS y DL-PCBs en carne de cerdo (pg/g de grasa) para las dietas D1 y D2 al finalizar cada etapa del ciclo productivo, considerando las medias de contaminación de todas las categorías de materias primas que conforman ambas dietas y con diferentes porcentajes de absorción.

Resultados

Fuente: Valdovinos et al., 2012. En evaluación

MPOV: Materias primas origen vegetal (µ=0,54 pg/g muestra)

MPOM: Materias primas de origen mineral (µ=13,02 pg/g muestra)

AGM: Mezclas de ácidos grasos (µ=2,0 pg/g muestra)

AA: Aglomerantes y

antiaglutinantes (µ=1,14 pg/g muestra)

Resultados Simulación Monte Carlo

Gráfico de Frecuencia de la contaminación por dioxinas a los 180 días (faena) cuando todos los insumos pueden

aportar contaminación, asumiendo un 20% absorción

Por último… INDICE DE RIESGO

Índice de Riesgo

Niveles de Riesgo Índices por categoría

Sólo i-ésimo insumo presenta Según normativas

Sólo i-ésimo insumo presenta contaminación promedio, los restantes Q1.

Riesgo Muy Alto (MA): > 2 pg/g de grasa Riesgo Alto (A): 1,50 – 1,99 pg/g de grasa Riesgo Medio (M): 0,75 – 1,49 pg/g de grasa

Resultados

Niveles de riesgo para la suma de PCDD/Fs y DL-PCBs establecidos para las materias primas que conforman D1 y D2, si cada por separado presenta contaminación media y las restantes una contaminación equivalente a Q1, con un porcentaje de absorción de 20% y beneficio a los 180 y 220 días.

Consideraciones Finales

Otras variables a considerar en el modelo:

Perfil de congéneres

Menor absorción en congéneres con mayor grado de clorinación. Deficiencias analítica con método de cribado.

La absorción va a depender de la matriz a la cual se encuentran asociados:

Afectando su biodisponibilidad (> en matrices lipídicas).

Distribución en el tejido es diferente:

Spitaler et al., (2004) que alimentaron a cerdos con alimentos contaminados,

detectaron importantes diferencias de concentraciones de PCDD/Fs en cortes de lomo, panceta y miembro anterior.

Fórmulas de crecimiento

Varían según raza (actualizar por plantel).

Excreción es casi insignificante (tiempo de vida

animal en producción).

Consideraciones Finales

Disminución o eliminación de dioxinas en el tejido graso Dilución en pool graso

Concentración en tejido 120 días>180 días>220 días

Hoogenboom et al.(2004) proponen que: 12 semanas con alimento “limpio” logra niveles aceptables de contaminación en tejido

Animales más magros tendrían estos contaminantes orgánicos persistentes más concentrados en el tejido graso (Ct = Bt/Ft). Índice de Riesgo

Materias primas de origen vegetal presentan un nivel de riesgo muy alto, incluso hasta los 220 días.

Materias primas de origen mineral también presentan un nivel de

riesgo muy alto, considerando que su concentración promedio excede al resto de las categorías de insumos que conforman las dietas tipo. Iben et al. (2003) determinan que con una ración con 0,4 pg/g se logra una concentración en el tejido < 2pg/g grasa

Disminuir Riesgo

Buenas Prácticas (Ganaderas, de Operación y de Manufactura) HACCP

En Resumen

Dioxinas son un riesgo en la alimentación

animal.

Se puede predecir su presencia en la carne

utilizando métodos estadísticos y

softwares

de

simulación.

simulación.

Aún así, hay variables que falta incorporar en el

modelo que harían de éste una herramienta de

mayor precisión.

MUCHAS GRACIAS

PCDDs y PCDFs WHO-TEFs PCB no-ortho WHO-TEFs 2,3,7,8-TCDD 1 [77] 3,3',4, 4'-TCB 0,0001 1,2,3,7,8-PeCDD 1 [81] 3,4,4',5-TCB 0,0001 1,2,3,4,7,8-HxCDD 0,1 [126] 3,3',4,4',5-PeCB 0,1 1,2,3,6,7,8-HxCDD 0,1 [169] 3,3',4,4',5,5'-HxCB 0,01 1,2,3,7,8,9-HxCDD 0,1 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD 0,01 OCDD 0,0001 2,3,7,8-TCDF 0,1 PCB mono-ortho 2,3,7,8-TCDF 0,1 PCB mono-ortho 1,2,3,7,8-PeCDF 0,05 [105] 2,3,3',4,4'-PeCB 0,0001 2,3,4,7,8-PeCDF 0,5 [114] 2,3,4,4',5-PeCB 0,0005 1,2,3,4,7,8-HxCDF 0,1 [118] 2,3',4,4',5-PeCB 0,0001 1,2,3,6,7,8-HxCDF 0,1 [123] 2',3,4,4',5-PeCB 0,0001 1,2,3,7,8,9-HxCDF 0,1 [156] 2,3,3',4,4',5-HxCB 0,0005 2,3,4,6,7,8-HxCDF 0,1 [157] 2,3,3',4,4',5'-HxCB 0,0005 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0,01 [167] 3,3',4,4',5,5'-HxCB 0,00001 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0,01 [189] 2,3,3',4,4',5,5'-HpCB 0,0001 OCDF 0,0001