QUÍMICA ORGÁNICA EN LA INDUSTRIA

La química orgánica es una ciencia que aporta una incuestionable contribución a la mejora de la calidad de vida y al bienestar del hombre, ideando soluciones en campos tan diferentes como la salud, la higiene, o la preparación de nuevos materiales.

Según el código de conducta de la American Chemical Society

"Los químicos tienen la responsabilidad profesional servir el interés publico, al bienestar y al avance del conocimiento científico, preocuparse de la salud y el bienestar de sus compañeros, consumidores y la comunidad, comprender y anticiparse a las consecuencias medioambientales de su trabajo, evitar la polución y de proteger el medio ambiente".

Esta preocupación por las cuestiones medio ambientales ha hecho que en los últimos años surja todo un enfoque dentro de la Química, en general, y de la Química Orgánica, en particular que tiene por objetivo prevenir o minimizar la contaminación desde su origen, tanto a escala industrial como en los laboratorios de investigación o de carácter docente. Es lo que se denomina Química Verde. Esto supone un paso mucho mas allá de lo que seria el mero hecho de un correcto tratamiento de los residuos potencialmente contaminantes que puedan generarse si no algo mucho mas importante: evitar la formación de desechos contaminantes y propiciar la economía de tiempo y recursos.

QUÍMICA VERDE

La Química Verde o Química beneficiosa para el medio ambiente se ocupa del diseño de productos y procesos químicos que reducen o eliminan el uso y producción de sustancias peligrosas.

VIDEO: PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE

1.- POLÍMEROS SINTÉTICOS 

Los polímeros sintéticos son macromoléculas conformadas por la unión de monómeros, obtenidos en forma artificial. Ejemplos de este tipo de compuestos son el polietileno, el nailon y la baquelita.

 Los materiales poliméricos en general (plástico, hule, micas, recubrimientos, etcétera) han venido a mejorar las condiciones de vida de todas las personas. La cuestión es qué tanto conocemos de ellos, cómo es su producción y cuál su impacto ambiental; si existe alguna manera de disminuir, e inclusive evitar la catástrofe ambiental producida por estos materiales, y qué se ha investigado de ellos hasta nuestros días.

La síntesis de polímeros es considerada como un proceso poco amigable con el medio ambiente, pues es una fuente altamente contaminante. Este hecho provocó que algunos investigadores involucrados en el área de la química diseñaran técnicas alternativas de síntesis mediante las metodologías verdes, o bien, métodos basados en la aplicación de los principios de la química verde.

Un dato interesante es que los materiales poliméricos sintetizados a partir del petróleo tardan más de 100 años en degradarse, por lo que su desecho se ha convertido en un grave problema ecológico debido a su acumulación en los suelos y mantos acuíferos.

2.- SUSTANCIAS TOXICAS PRESENTES EN ALIMENTOS

Se considera que la alimentación es la vía de exposición a sustancias tóxicas de la población en general.

La contaminación de los alimentos consiste en la presencia en éstos y otros productos relacionados, de sustancias de origen biológico o químico y riesgoso o tóxico para la salud del consumidor.

Alimentación:

Es un fenómeno que se presenta por la invasión de microbios patógenos

(patos = enfermedad; geno = que da origen)

durante la elaboración, la manipulación, el transporte y la distribución al público de los alimentos, u originada por el mismo consumidor. La contaminación biológica alimentaria es por animales enfermos, algunos casos las sustancias químicas llegan a los alimentos por:

• Contaminación de agua, suelo y aire de zonas de producción

Uso de sustancias tóxicas durante la elaboración y transformación de los alimentos que dan origen a productos contaminados. Tal es el caso de vacas lecheras con tuberculosis; la leche y el queso que producen la fiebre de Malta; la carne de cerdo infectada con triquina.

Portadores de enfermedades que manipulan alimentos y los contaminan. Los casos más patéticos son los enfermos de TBC, de cólera, de tifoidea, y de enfermedades gastrointestinales, entre otros.

Contaminación de alimentos:elaboración, manipulación, transporte de distribución al público, por falta de las previsiones sanitarias requeridas frecuentes los casos de verduras contaminadas por riego y lavado con aguas servidas.

El contacto de los mismos con animales como los perros.

El transporte en forma no higiénica (sin refrigeración, sin cobertura, etc.)

Deterioro por almacenamiento prolongado sin las medidas necesarias (refrigeración).

Y la manipulación de alimentos en lugares sucios (suelo, polvo, etc.)

Se deben a la presencia de elementos o sustancias quimicas provenientes de desechos de actividades humanas, de la adicion  deliberada de sustancias a alimentos, o sustancias toxicas de origen natural, que convierten a un alimento en peligroso para la salud.

• La contaminación química alimentaria

La presencia de metales pesados, por lo general tóxicos, en bajas concentraciones.

Los principales son plomo, arsénico, mercurio, cadmio, cobalto, estaño y manganeso.

Pesticidas

(plaguicidas, biocidas o agrotóxicos), que son diversas sustancias químicas usadas para el control de plagas

Restos de medicamentos y sustancias de crecimiento aplicados a los animales, como antibióticos y hormonas.

Aditivos para preservar y colorear los alimentos, hoy usados intensamente en la industria alimentaria

Sustancias tóxicas naturales como mico toxinas, biotoxinas y alérgenos.

Sustancias químicas peligrosas en los alimentos

• Arsénico

Hace poco, un estudio encontró que 10% de los jugos de manzana tenían altos niveles de arsénico. Pero este elemento acecha también en otros alimentos:

“El arsénico es especialmente común en las hojas de los vegetales y en el germen de los granos”

• Mercurio

El mercurio es un metal que suele encontrarse principalmente en los pescados grandes, como el salmón o el atún. Los principales riesgos son para los bebés no nacidos y la para los niños pequeños, ya que el mercurio puede afectar el desarrollo del cerebro y del sistema nervioso.

• Dioxinas

Las dioxinas son parte de los desechos industriales, que contaminan el agua y los suelos. Estas sustancias llegan a los animales de ganado y se depositan en sus cuerpos, por lo que es común encontrarlas en lácteos y carne, aunque también en aves y huevos, informa la OMS.

Estas sustancias son conservadores añadidos a la comida con aceites, son especialmente comunes en comida frita empacada, repostería y cereales.

3.-COMPONENTES TÓXICOS NATURALES 

Los alimentos tienen cuatro fuentes principales constitutivas de elementos tóxicos: naturales, intencionales, accidentales, y/o generadas en el proceso; en algunos casos pueden llegar a ser mortales.

Los tóxicos naturales son inherentes al producto con concentraciones mayores o menores a lo normal, que puede llegar a confundir especies tóxicas con las inocuas, como sucede con algunos hongos, estos se conocen como xenobióticos. Los tóxicos intencionales son los agregados artificialmente, como por ejemplo los aditivos, que pueden generar en algunos consumidores efectos secundarios. Los tóxicos accidentales son los de mayor peligrosidad para la salud humana, dado que se desconocen las condiciones en que llegó el factor contaminante al alimento y sus características. Los tóxicos generados durante el proceso se presentan en alguna de las etapas de elaboración del mismo, como puede ser en el asado.

En los alimentos se presentan dos tipos de sustancias dañinas, las primeras son las denominadas como agentes tóxicos, aquellos que tienen la capacidad de producir anormalidad fisiológica o anatómica a corto plazo en el organismo. El otro tipo es el agente antinutricional, cuya sustancia está presente en los alimentos con la capacidad de reaccionar o interferir con las propiedades nutricionales de los alimentos, que pueden ser: antienzimas, antivitaminas o secuestrantes de minerales.

Algunos tóxicos presentes de manera endógena en los alimentos son:

Los glúcosidos cianogenados, (cianuro), se encuentra en las semillas del albaricoque, manzanas, cerezas, almendras, papaya y nectarinas.

El arsénico se activa en la sandía en su proceso de oxidación (contacto con el medio ambiente), por lo que se recomienda comer inmediatamente, una vez pelada.

La solanina es un toxico natural en los alimentos  que puede causar alteraciones estomacales, en algunos casos alucinaciones o puede llegar a ser fatal, si se consume en proporción mayor a 6 gramos por kilo de peso. Esta  sustancia presenta, por ejemplo, en la papa, cuando por efectos de la luz solar la cascara se torna verde.

Varios alimentos, por sus componentes, aumentan los gases estomacales, generando la molesta flatulencia, entre ellos están: los alimentos ricos en hidratos de carbono de absorción lenta: lentejas, garbanzos, fríjol, maíz y pastas. En la leche de vaca y sus derivados. En vegetales y verduras, como coliflor, repollo, cebolla, alcachofa, pepino, rábano, espárragos, pimentón verde. En las frutas como la pera, uvas, ciruelas. Y en las setas como champiñones.

4.- SUSTANCIAS ADICIONADAS INTENCIONALMENTE

     

Según el Codex alimentarius, el concepto de aditivo se refiere a cualquier sustancia que, independientemente de su valor nutricional, se añade intencionadamente a un alimento con fines tecnológicos en cantidades controladas.

El uso generalizado que la industria alimentaria actualmente hace de tipo de sustancias obliga a establecer unos mecanismos de control que regulen su correcta utilización y que verifiquen sus resultados. Para que una sustancia sea admitida como aditivo debe estar bien caracterizada químicamente y debe superar los controles toxicológicos establecidos por parte de los correspondientes organismos sanitarios. Asimismo, ha de demostrarse su necesidad de tal modo que su uso suponga ventajas tecnológicas y beneficios para el consumidor.

Los motivos por los que deberá establecerse dicha necesidad son:

• Conservar la calidad nutritiva de un alimento.

• Proporcionar alimentos con destino a un grupo de consumidores con necesidades dietéticas especiales.

• Aumentar la estabilidad de un alimento o mejorar sus propiedades organolépticas.

• Favorecer los procesos de fabricación, transformación o almacenado de un alimento, siempre que no se enmascare materias primas defectuosas o prácticas de fabricación inadecuadas.

Adictivos:

• Colorantes

La primera sensación percibida en un alimento, que incluso influye sobre el sabor y el olor, es el color. Pero los alimentos naturales poseen un color que varía tanto con la estacionalidad de la materia prima como con los tratamientos tecnológicos aplicados en su procesado. Para ello se pueden utilizar sustancias obtenidas de fuentes naturales o preparadas por métodos físicos o químicos. Actualmente, y en la medida de lo posible, se recurre a colorantes naturales en lugar de sintéticos, ya que existe una presión importante por parte de los consumidores. Salvo que se indique lo contrario, no pueden incorporarse colorantes (ni los legalmente aceptados) a los alimentos que no se someten a tratamiento para modificar su estado inicial. Este es el caso de la carne cruda (entera, troceada o picada).

• Conservantes

La principal causa de deterioro de los alimentos es la actividad de los microorganismos (bacterias, levaduras y mohos). A los métodos físicos, como el calentamiento, deshidratación, irradiación o congelación, pueden asociarse métodos químicos que causen la muerte de los microorganismos o que al menos eviten su crecimiento. Entre los conservantes más polémicos destacan las sales de nitrato y nitrito, ya que en alimentos sometidos al asado se pueden formar unos compuestos cancerígenos denominados “nitrosaminas”. Actualmente se intenta reducir en lo posible la adición de conservantes, sustituyéndolos por el empleo de medios físicos, como la esterilización, las atmósferas controladas en embalajes adecuados, o el mantenimiento de cadenas de frío entre la producción y el consumo. Sin embargo, esto no siempre es práctico, ya que algunos alimentos no pueden calentarse lo suficiente, algunas bacterias son muy resistentes al calor, no siempre se puede garantizar la continuidad de la refrigeración, y además ésta no frena del todo el crecimiento microbiano.

• Antioxidantes

La oxidación de las grasas es la forma de deterioro de los alimentos más importante después de las alteraciones producidas por microorganismos, y representa el factor limitante de la vida útil de muchos de ellos, desde las galletas de aperitivo hasta el pescado congelado. Las industrias alimentarias intentan evitar la oxidación de los alimentos utilizando diferentes técnicas, que van desde el envasado hermético al vacío hasta el uso de sustancias con propiedades antioxidantes. Los antioxidantes actúan deteniendo la oxidación de las grasas, los antioxidantes también retrasan la alteración oxidativa del alimento, pero no la evita de una forma definitiva. Es más, el uso de antioxidantes en cantidades o en condiciones inadecuadas puede incluso acelerar la oxidación.

• Gelificantes, Espesantes y Estabilizantes

Algunas sustancias, químicamente bastante complejas, insolubles en agua a concentraciones mayores del 5%, se destinan a la modificación de la textura de los alimentos. Se obtienen de fuentes vegetales o de microorganismos, nutricionalmente no se digieren y, por esta razón, no aportan nutrientes, son muy útiles en los alimentos precocinados congelados para mantener su estabilidad y evitar la pérdida de líquido al descongelarlos. Se utilizan, por su gran capacidad de retención de agua, para favorecer el hinchamiento de diversos productos alimentarios, para estabilizar suspensiones de pulpa de frutas en bebidas o postres, para estabilizar la espuma de cerveza o la nata montada, etc.

• Potenciadores del sabor

Son sustancias que, a las concentraciones que se utilizan normalmente en los alimentos, no aportan un sabor propio, sino que refuerzan el de los otros compuestos presentes. Esto es especialmente importante en el caso de sopas y salsas deshidratadas, aunque también se utilizan en otros muchos productos.

• Edulcorantes

La obtención de edulcorantes no calóricos sintéticos tiene su origen en la búsqueda de edulcorantes para diabéticos. Actualmente está impulsado por el mercado de los productos bajos en calorías, sector que utiliza alrededor del 60% del total de edulcorantes sintéticos producidos, para que un edulcorante sea utilizable como aditivo, además de ser inocuo, su sabor dulce debe percibirse rápidamente, tiene que ser lo más parecido al de la sacarosa (azúcar común) y no dejar regustos extraños.

• Aromatizantes

Comúnmente se acepta que aroma es sinónimo de olor. De hecho, el diccionario de la R.A.E. admite como tercera acepción de este término la de “perfume, olor muy agradable”. Pero los científicos de los alimentos usan este concepto para referirse a la sensación olfativa que se experimenta cuando un alimento está en la boca. 

5.-SUSTANCIA TOXICA DE ORIGEN MICROBIANO

Las bacterias son sin duda el grupo más importantes de microorganismos asociados a los alimentos, tanto por lo que se refiere a la transmisión de enfermedades como a sus alteraciones.

El público no ingiere alimentos visiblemente descompuestos, pero en ocasiones, si el aspecto y el sabor son casi normales tienden a comer el artículo en lugar de tirarlo, la mayor parte de los microorganismos que descomponen los alimentos como saprófitos inofensivos.

Algunas de las intoxicaciones producidas por microrganismo:

Estafilococo es un tipo de intoxicación alimentaria que puede clasificarse como de origen estafilococido o estaf en donde se incrimina a Staphylococcus aureus

Botulismo es otro tipo de envenenamiento alimenticio producido por intoxicación de un agente anaerobio saprofito y esporulado conocido como clostridium botulinum.

Perifrienges es un tipo de intoxicación alimenticia producida por cepas de clostridiem perfringens.

Estreptocócico causado por streptococcus faecali.

6.- CONTAMINANTES Y ADICTIVOS NO INTENCIONALES

Fumigantes, solventes de extracción, cancerígenos de ahumado, pesticidas y herbicidas. Productos de oxidación lipídica. Metales pesados, bifenilos policlorados y polibromados, naftaletos,clorados.

• Aditivos alimentarios

Son sustancias que se vuelven parte de un producto alimenticio cuando son agregados a este (intencionalmente o no) durante su procesamiento o producción.

• Funciones de los adictivo

Preservar la frescura, mejorar la calidad nutricional, ayudar al procesamiento o preparación y hacer un alimento más atractivo para el consumidor. Están presentes en cantidades mínimas en el producto final.

• Fumigantes

Son plaguicidas gaseosas que estas compuestos de grupos químicos que actúan como gas o vapor y altamente penetrantes. Son de alta toxicidad y su uso está indicado exclusivamente en el control de plagas agrícolas y requieren equipos de protección especial y procedimientos técnico para su aplicación.

• Cancerígenos del ahumado

Los alimentos ahumados son aquellos que han sido expuestos a una fuente de humo, por lo general de madera; la técnica de ahumar los alimentos se utiliza para cocinar o conservar los alimentos.

El consumo de embutidos y ahumados provoca la formación de compuestos cancerígenos en respuesta a los ácidos en el estómago, y puede estar relacionado, en particular, con un mayor riesgo de padecer leucemia infantil. Los productos químicos utilizados en la curación de la carne y el ahumado, pueden aumentar el riesgo de sufrir otros tipos de cáncer.

• Pesticidas

La EPA define a los pesticidas como toda clase de sustancia o mezcla de sustancias utilizadas para evitar, destruir, repeler o mitigar cualquier tipo de plagas. Los pesticidas se describen también como todo tipo de agente físico, químico o biológico que elimina toda plaga vegetal o animal no deseada.

• Herbicidas

Sustancia o mezcla de sustancias utilizada para matar o inhibir el crecimiento de plantas consideradas como indeseables (malezas o malas hierbas).

 

• Metales pesados 

Los metales difieren de otras sustancias tóxicas dado que no son creados ni destruidos por los seres humanos.

El uso que hacen las personas de los metales pesados es importante para determinar el potencial que tienen éstos de producir efectos en la salud. Estos efectos en la salud podrían ocurrir, por lo menos, a través de dos mecanismos: en primer lugar, el aumento de las concentraciones de los metales pesados en el aire, el agua, el suelo y los alimentos y, en segundo lugar, la modificación de la estructura de la sustancia química. Por ejemplo, el cromo III se puede convertir en cromo VI o ser convertido a partir del cromo VI, la forma más tóxica del metal.

• Bifenilos Policlorados 

Los PCB han sido demostrado que causan cáncer, también se ha demostrado que causa una serie de graves efectos en la salud de los animales, incluidos los efectos del sistema inmunológico, sistema reproductor, sistema nervioso y otros efectos de la salud.

• Naftalenos

El naftaleno sirve como producto intermedio en la fabricación de colorantes, producción de plastificadores para PVC, aditivos para el hormigón, sustancias humectantes en la industria textil y para componentes de solventes para pesticidas.

CONCLUSIÓN

La química orgánica es una ciencia que aporta mucho en el ámbito del mejoramiento de la calidad de vida del hombre, ideando soluciones para los diferentes campos, así como en la industria. La química verde idea diferentes principios en lo que se encargan de la mejorar y mantener el ambiente en las mejores condiciones, utilizando la tecnología para modificar procesos químicos existentes haciéndolos más sustentables teniendo un menor impacto en la salud y el medio ambiente.

Glosario:

Adictivo: es aquella sustancia que, sin constituir por sí misma un alimento ni poseer valor nutritivo, se agrega intencionalmente a los alimentos y bebidas en cantidades mínimas con objetivo de modificar sus caracteres organolépticos o facilitar o mejorar su proceso de elaboración o conservación.

Bifenilos policlorados: son mezclas de productos químicos aromáticos, que se obtienen por cloración de bifenilos en presencia de un catalizador adecuado. Estos compuestos y sus contaminantes, dibenzofuranos y dibenzoparadioxinas, son altamente tóxicos tanto para el hombre como para el ambiente.

Contaminación: Acción de contaminar o contaminarse.

Naftaleno: Hidrocarburo aromático que se obtiene de la condensación de dos anillos de benceno.

Plaguicidas: Es una combinación de sustancias que se emplea para ahuyentar o eliminar las plagas.

Polución: Contaminación del medio ambiente, en especial del aire o del agua, producida por los residuos procedentes de la actividad humana o de procesos industriales o biológicos.
Sustancia toxica: Una sustancia tóxica es toda sustancia química que puede lesionar o matar a una persona, un animal o una planta; es un veneno. Se utiliza el término "tóxico" toda vez que se hace referencia a sustancias tóxicas que son producidas por las actividades humanas o son derivadas de éstas.

Tóxico: Es cualquier sustancia, artificial o natural, que posea toxicidad (es decir, cualquier sustancia que produzca un efecto dañino sobre los seres vivos al entrar en contacto con ellos).

BIBLIOGRAFÍA PARA CONSULTAR

•  A. S. Matlack, Introduction to Green Chemistry, Marcel Dekker, 2001Comisión de las
• Comunidades Europeas. 2000. Libro blanco sobre seguridad alimentaria. 
• CUBERO, N., MONTFERRER, A., Y VILLALTA, J. 2002. Aditivos alimentarios Editorial Mundi-Prensa Libros, S.A. Madrid
• Gandini, A. (2008). Polymers from renewable resources: a challenge for the future of macromolecular materials. ACS Macromoléculas, 
• Meléndez, P., y Camacho, A. (2008). Química verde, la química del milenio. SynthesiS, 45, 1-5.
• M. Lancaster, Green Chemistry: An Introductory Text, University of York, RSC, 2002
• P. T. Anastas, J. C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, 2000.
• Tobon Vallejo Lázaro.. (21-enero-2016). Tóxicos naturales en alimentos. 31-mayo-2017, de Gastronomía Sitio web: http://www.elmundo.com/portal/vida/gastronomía/tóxicos_naturales__en_los_alimentos.php#.WS-USmiGPIU
• Agustin Cinthia. (2015). toxicos naturales de origen vegetal. 31-mayo-2017, de ingenieria en alimentos Sitio web: https://alimentosusac.wordpress.com/2-toxicos-naturales/
• American Chemical Society. Química Verde: Experimentos de Laboratorio para un Curso Universitario de Química. M. Kirchoff and M.A. Ryan (Eds)
• Zapata, I. J. (2009). Ingeniería verde: la forma de prevenir los desastres ecológicos. CienciAcierta 18. Recuperado de http://www.postgradoeinvestigacion.uadec.mx/CienciaCierta/CC18/cc18ingenieriaverd.htm