Saludos estimados stemeans y compañeros stem-espanol, bienvenido a este nuevo post en el que comparto consideraciones y perspectivas sobre otro tipo de contaminación de fuentes fósiles que posiblemente no hayas escuchado hablar de ella y está presente en nuestros hogares y alimentos.

Introducción

Cuando mi profesora de ambiente, desarrollo y salud en una de sus magistrales clases empezó a introducir el tema de los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (PAH por sus siglas en inglés), capturó mi atención referir que entre las fuentes pirogénicas que originan estas sustancias carcinógenas se encuentra la típica parrillada.

_{[Banco de imágenes pxhere - CC0 1.0].}

En un compartir familiar donde se esté asando carne, pollo y sus ricos derivados, se puede llegar a producir millones de biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno (en menor proporción), al ser liberados hollín y alquitrán por la combustión de madera seca y carbón. Mi preferencia por la cocción de carne a la brasa me llevó a interesarme por conocer esta novedosa (para entonces) información.

Dirigiendo mi atención a fuentes fidedignas, encuentro mi primera pista en Bloch y Dreifuss quienes en Zurich (1921), descubren sustancias con trazas de alquitrán responsables de generar tumores malignos en personas que habían estado expuestos por lapsos de tiempo considerable a estos compuestos característicos del grupo de los hidrocarburos policíclicos. Años después, el británico pesos pesados en patología, Sir Ernest Laurence Kennaway, quien luego fuera ganador de la Medalla Real, validaría su teoría de obtención de compuestos cancerígenos a partir de la exposición de petróleo, isopreno, acetileno, levadura, colesterol e incluso tejido y piel de animales a procesos de descomposición térmica (pirolisis) y altas temperaturas.

La pirolisis de la materia orgánica es un proceso termoquímico muy extendido, que se da por falta de oxígeno, lo que implica una combustión incompleta. Esta anomalía ocasiona la formación de subproductos perjudiciales como monóxido de carbono (CO) y los denominados PAH; concretado el proceso de pirólisis, entra en juego una amplia distribución de los PAH en todos los componentes y elementos ambientales: aire, suelo, agua, sedimentos, tejidos biológicos, incluyendo algunos alimentos. En este punto, es preocupante para la diversidad biológica y salud humana.

Estudios subsiguientes concluirían y servirían de brújula para responsabilizar al benzo[a]pireno (3, 4-benzopireno en la nomenclatura antigua) como potente agente tumorígeno del alquitrán y de otras características de fluorescencia que se venían investigando en determinadas fracciones.

Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos (PAH)

Resulta que esta familia de compuestos diariamente se esparce por todo el ambiente; se caracterizan por ser estructuras polinucleares que manifiestan desestabilización fotoquímica, mejor dicho, son susceptibles de degradación con la luz (fotooxidación). Se originan a partir de la mala combustión de cualquier materia orgánica bien sea por proceso natural, industrial, doméstico, transporte, tabaco, ahumado de carnes y pescado, entre otros, tal como lo declara la Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades:

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) son un grupo de más de 100 sustancias químicas diferentes que se forman durante la combustión incompleta del carbón, petróleo y gasolina, basuras y otras sustancias orgánicas como tabaco y carne preparada en la parrilla. Los HAPs se encuentran generalmente como una mezcla de dos o más de estos compuestos, tal como el hollín. Fuente

Compuestos y estructura química de los principales PAH

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son compuestos con una estructura de varios anillos bencénicos que se han unificado mediante un complejo proceso bioquímico. Cada vértice de la estructura molecular corresponde a un átomo de carbono, este tiene 4 enlaces representados por los segmentos que se interconectan a cada vértice; en la mayoría de ellos se visualizan 3 enlaces, lo que significa que el enlace restante está ocupado por un átomo de hidrógeno. Como verá en la ilustración animada, el encadenamiento de anillos bencénicos fundamentan su condición policíclica.

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_{[Elaboración propia] Molécula de benceno}

Ahora bien, el benceno es un hidrocarburo cuya fórmula molecular es C₆ H₆ con una característica apariencia de anillo, complementa su nombre de anillo bencénico o aromático, su olor a benceno. Otro aspecto interesante es que en este compuesto molecular cada átomo de carbono ocupa el vértice de un hexágono regular, tal como se observa en la imagen tridimensional, el color cian representa el carbono, mientras el color blanco identifica el hidrógeno. A continuación, se muestran los principales hidrocarburos aromáticos policíclicos con una descripción de sus propiedades químicas.

Fórmula molecular: C₁₄ H₁₀ Densidad: 1280 kg/m³; 1,28 g/cm³ Punto de fusión: 488,8 K (216 °C) Punto de ebullición: 613 K (340 °C)

Fórmula molecular: C₂₀ H₁₂ Densidad:1240 kg/m³; 1,24 g/cm³ Punto de fusión: 179 K (452 °C) Punto de ebullición: 495 K (768 °C)

Fórmula molecular: C₁₈ H₁₂ Densidad: 1274 kg/m³; 1,274 g/cm³ Punto de fusión: 527 K (254 °C) Punto de ebullición: 721K (448 °C)

Fórmula molecular: C₂₄ H₁₂ Densidad: 1.371 g/cm³ Punto de fusión: 437.3 °C (819.1 °F; 710.5 K) Punto de ebullición: 525 ° C (977 ° F; 798 K)

Fórmula molecular: C₂₀ H₁₀ Masa molar: 250.29 g/mol

Fórmula molecular: C₂₄ H₁₂ Densidad: 1.3 g/cm^-3 Punto de fusión: >300 °C/sublima 372 ºC Punto de ebullición: 40 - 43 ° C

Fórmula molecular: C₁₀ H₈ Densidad: 1.45 g/cm^-3 (15.5 ºC) Punto de fusión: 78.2 ° C (172.8 °F; 351.3 K) Punto de ebullición: 217.97 ° C (424.35 °F; 491.12 K)

Fórmula molecular: C₁₄ H₁₀ Densidad: 1180 kg/m³; 1,80 g/cm³ Punto de fusión: 374,15 K (101 °C) Punto de ebullición: 613,15 K (340 °C)

Fórmula molecular: C₁₆ H₁₀ Densidad: 1271g/cm³ Punto de fusión: 0.135 (a 25 ° C) Punto de ebullición: 393.5 ° C (666.65 K)

Fórmula molecular: C₁₈ H₁₂ Densidad: 1,302 g/cm³ Punto de fusión: 199 °C Punto de ebullición: 438 °C (1013 hPa)

Fórmula molecular: C₃₂ H₁₄ Densidad:1,302 g/cm³ Masa molar: 398.45 g/mol Escasamente soluble en solventes como benceno, tolueno y diclorometano.

Las imágenes animadas son

elaboración propia.

Atribución de información wikipedia.org

Los PAH como contaminantes ambientales

Son diversas las fuentes de emisiones de los PAH a escala global; aunque una significativa parte viene de los procesos naturales, las fuentes principales las constituyen los centros industrializados y dinámica urbana; en esta última cuenta las que están relacionadas al transporte, calefacción, quema de basura e incineración de residuos sintéticos. A pesar de existir indicadores ambientales, es difícil precisar y cuantificar los volúmenes de contaminantes de cada país, en naciones como EE.UU la mayor tributación proviene de los sistemas de calefacción fósil (quema de madera). Similar ocurría en la década de los 90 en Alemania, donde las bajas temperaturas venían acompañadas de importantes cantidades de benzo[a]pireno producto de la quema de carbón como mecanismo de calefacción, mientras otro considerable volumen se originaba por la actividad industrial y parque automotor.

Los PAH en los alimentos

_{[Imagen modificada, agradecimiento a banco de imágenes pixabay - CC0 ].}

Entre las principales fuentes exógenas de compuestos genotóxicos se encuentran los alimentos y el tabaco. En el caso del benzo[a]pireno llama la atención sus propiedades mutagénicas y su impacto directo en la salud a causa de la generación y reproducción de células carcinógenas. Son muchas las formas en que se pueden producir los PAH, retomando el desarrollo anecdótico de estas sustancias químicas mediante la parrillada, sucede que al someter carnes y sus derivados a cocción con leña, carbón vegetal e inclusive freír en sartén a altas temperaturas, hace que los alimentos liberen gran cantidad de grasas y jugos liposolubles que, al entrar en contacto con el fuego emanan vapores y humo cargados de PAH que se adhieren y acumulan parcialmente en los alimentos, los cuales generalmente son ingeridos sin retirarles estas sustancias con aspecto ahumado y quemado, sustancias como los aminoácidos, azúcares y creatinina serían los principales ingredientes que reaccionan a más de 120 ºC para sintetizar este cóctel mutagénico y cancerígeno.

Otros alimentos sometidos a procesamiento industrial como carnes y pescado ahumado poseen concentraciones de benzo[a]pireno y otros PAH que pueden ocasionar serios daños a la salud. Organismos como la Agencia Española de Consumo, Seguridad Alimentaria y Nutrición, alertan sobre la ingesta diaria tolerable de los PAH en ocasión que estos no representen riesgo para la salud. Muchos países han fijado medidas de protección mediante una avanzada legislación sobre los límites máximos permisibles en determinados productos alimenticios; de allí que se haga la advertencia sobre el consumo de productos ahumados y los que se someten a secamiento directo.

Conclusiones

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos no solo se generan por fuentes naturales e industria de los hidrocarburos y sus derivados, también, se producen en casa cuando preparamos algunos alimentos que son sometidos a cocción con carbón o leña a altas temperaturas y con exposición que produzca ahumado y quema.

El benzo[a]pireno es altamente carcinógeno y está presente en el humo de cigarrillo, alimentos sometidos a altas temperaturas para su preparación y otras fuentes cercanas.

Los PAH tienen efectos rápidos como irritación en los ojos, piel y síntomas digestivos; sin embargo, su mayor daño en la salud se manifiesta a largo plazo con trastornos mutagénicos y cancerígenos.

La cocción de alimentos ricos en proteinas y grasas bien sea con leña, brasa o fritura debe hacerse evitando la quema y generación de humos por exceso de exposición.

Referencias

AECOSAN - Agencia española de consumo, seguridad alimentaria y nutrición Enlace

Agudo, A. (2009). Los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP) Acercamiento a su problemática como riesgo laboral Enlace

Vives I, Grimalt JO, Guitart R. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos y la salud humana. Apuntes de Ciencia y Tecnología. Nº 3, septiembre 2001.

Wikipedia (2018). Hidrocarburo aromático policíclico Enlace

Recursos

Para la elaboración de las imágenes en formato gif. se utilizaron los softwares ChemOffice 2016, Chemsketch, Easy GIF Animator y photoshop cs 6.

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Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos en los Alimentos