Formación y metabolismo de acrilamida

Las acrilamidas se generan en alimentos ricos en carbohidratos a partir de precursores como azúcares reductores y residuos de aminoácidos; además es necesaria la aplicación de temperaturas sobre los 120 °C. Los azúcares reductores se caracterizan por tener la capacidad de reducir otros compuestos, a través de su grupo carbonilo debido a la alta reactividad del doble enlace del oxígeno. Además, el alimento debe contener un residuo aminoacídico, preferentemente la asparragina. Uno de los mecanismos de formación es a través de la reacción de Maillard^1,6 aunque existen diferentes vías de formación dependiendo de las condiciones y las temperaturas a la cual se prepara el alimento (Figura 1).

Figura 1: Reacciones químicas involucradas en la formación de acrilamida. 

Tras la ingesta, y debido a sus características fisicoquímicas, la acrilamida se absorbe rápida y extensamente a lo largo del tracto gastrointestinal, debido a que es un compuesto altamente biodisponible⁷. Luego, debido a su polaridad, solubilidad en agua y bajo peso molecular, se distribuye rápidamente en todo el cuerpo vía circulación sanguínea y puede ser detectada en timo, hígado, riñones y leche materna^8,9.

El metabolismo de la acrilamida ocurre principalmente en el hígado a través de dos reacciones la epoxidación que ocurren como consecuencia de una primera reacción a nivel hepático, donde se transforma, por acción de citocromo P450, en glicidamida^10,11. Otra reacción es la conjugación con glutatión, catalizada por glutatión-S-transferasa^12,13. Tanto la acrilamida como su metabolito glicidamida forman aductos estables con la hemoglobina, los que se pueden utilizar como marcadores de exposición a acrilamida. Por otra parte, la glicidamida forma aductos con el ADN, lo que explica su efecto genotóxico^14,15. Finalmente, se excreta por la orina debido a su conjugación con glutatión mediante una reacción de glutationización para formar derivados del ácido mercaptúrico; esta reacción es importante en la detoxificación de epóxidos y peróxidos¹⁵.

Fuentes de exposición alimentaria, métodos de análisis y niveles detectados en alimentos

Las principales fuentes de exposición alimentaria en los distintos grupos etarios, se encuentran determinadas según patrones alimentarios propios. Los lactantes se encuentran expuestos a acrilamida por el consumo de productos derivados de papas y cereales^16,17. En el caso de los escolares, el elevado consumo de cereales para el desayuno además de galletas, pan, papas fritas y snacks, son una fuente importante de exposición a acrilamida. En adultos, los principales alimentos que determinan su exposición alimentaria son las papas fritas, snacks, café, cerveza, galletas, pan y empanadas fritas u horneadas^18,19.

Se han detectado elevados niveles de acrilamida (>400 µg/Kg) en alimentos con alto contenido de carbohidratos como papas fritas, productos de panadería y pastelería, cereales para el desayuno, cerveza e incluso café²⁰. Estos alimentos tienen en común la presencia de precursores y el uso de altas temperaturas en su procesamiento. Cabe destacar que la formación de acrilamida también aparece durante el procesamiento de alimentos en el hogar, por esta razón es fundamental educar a los consumidores sobre el riesgo de formación de acrilamidas al cocinar alimentos con altos niveles de azúcares y proteínas a temperaturas por sobre los 120 °C.

A nivel internacional, se ha realizado una estimación de la exposición a acrilamida a través de la contribución de cada grupo de alimentos, considerando por una parte, los datos de consumo per cápita de los distintos grupos alimentarios y el valor promedio de acrilamida en los alimentos²¹. En un informe retrospectivo (2012 - 2016) de los resultados de análisis de acrilamida en distintos alimentos realizado en España, se encontró que la mayor parte de los valores promedio son inferiores a los valores de referencia²².

Por otra parte, la OMS realizó estimaciones de la exposición de la población a acrilamida, determinando que la población general consume entre 0,2 a 1 µg de acrilamida/kg peso al día. La EFSA, por su parte, realizó sus estimaciones según distintos grupos de edad, siendo los niños entre 1 y 3 años los mayormente expuestos, con una media de exposición entre 1,2 y 2,4 µg/kg peso al día⁵.

El contenido de acrilamida en los alimentos habitualmente consumidos por la población se ha determinado a través de varias técnicas, siendo la cromatografía de gases asociada a espectrometría de masa (GC-MS) y la cromatografía de líquidos con espectrometría de masa en tándem (LC-MS/MS) las más utilizadas para este fin^23,24. El método de GC-MS utiliza muestras preparadas por derivatización, y puede medir desde los 5 µg/kg. El método de LC-MS/MS es un análisis directo sin derivar, y requiere menos procesos, pero puede detectar niveles desde los 20 µg/kg, por tanto, es menos sensible.

Otros métodos utilizados con menor frecuencia son la cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) con detector UV, electroforesis capilar acoplada a espectrometría de masas y los bioanálisis como los ensayos inmunoenzimáticos, anticuerpos específicos, biosensores electroquímicos, ópticos, térmicos, piezoeléctricos, magnéticos y micromecánicos^24,25.

Los niveles detectados en alimentos reportados por las distintas organizaciones internacionales se muestran en la tabla 1 donde se observa que la mayor cantidad de acrilamida está en las papas fritas, aunque sus niveles se han visto reducidos a lo largo de los años en mediciones realizadas por distintas entidades. Los productos de panadería requieren especial atención debido a su alto consumo, a pesar de que existen acciones de mitigación específicas, las que han resultado ser efectivas.

Efectos en la salud

Estudios realizados en modelos animales e in vitro han mostrado que la acrilamida tiene efectos cancerígenos y no cancerígenos, que incluyen diversos efectos reproductivos^26,27,28, genotóxicos, neurotóxicos, e inmunológicos y más recientemente se han evidenciado alteraciones en el metabolismo de lípidos²⁹.

El Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC) ha clasificado a la acrilamida en el grupo 2A: “probablemente carcinógeno para el ser humano” es decir, se han observado efectos cancerígenos en animales de experimentación, lo que demuestra que probablemente puede causar cáncer en humanos³⁰. Diversos estudios en ratas muestran un aumento en la incidencia de tumores malignos en diversos órganos como testículos, glándulas mamarias, tiroides y adrenales. Estudios de cohortes realizados en humanos relacionan la exposición a acrilamida con cáncer renal, cáncer pulmonar, cáncer endometrial, cáncer de ovarios y cáncer de la cavidad oral^31,32,33.

En cuanto a los efectos no cancerígenos, se observa genotoxicidad debido a que su metabolito epóxido, la glicidamida, es capaz de formar aductos con el material genético³⁴. Dentro de los efectos genotóxicos, induce aberraciones cromosómicas micronúcleos, aneuploidías y poliploidías en células de mamíferos^34,35. Por otra parte, tanto la acrilamida como la glicidamida reaccionan con la hemoglobina produciendo aductos estables medibles, que se han relacionado con neurotoxicidad; estos aductos se utilizan como marcadores para evaluar la exposición^14,36. Se ha observado neurotoxicidad tanto en humanos como en modelos experimentales, afectando el sistema nervioso periférico y central, debido a la obstaculización de funciones motoras y sensitivas³⁶. En relación a los efectos reproductivos, los ratones expuestos mostraron una disminución en la fertilidad, menor motilidad y menor concentración de espermatozoides²⁷. También la inmunidad se veía afectada debido a que los linfocitos humanos tienen citocromo P450, y esto permitiría una mayor formación de glicidamida, la cual por su genotoxicidad impediría la correcta reparación del ADN en estas células.

Los grupos con mayor vulnerabilidad a la exposición de acrilamida son las embarazadas, fetos, niños, adultos mayores y personas con patologías crónicas. Se debe prestar especial atención a las embarazadas ya que existe evidencia de que los metabolitos de la acrilamida producidos por la madre, serían traspasados al feto a través de la placenta por lo que el desarrollo fetal podría verse afectado a corto y a largo plazo principalmente por la exposición a glicidamida, la cual formará aductos con el material genético del feto¹⁶. Debido a esto podemos decir que existe una magnificación del efecto adverso, ya que este metabolito es más reactivo que la misma acrilamida.

Normas, regulaciones, niveles de referencia y recomendaciones

Existen diversas organizaciones internacionales encargadas de la inocuidad alimentaria que han adoptado medidas regulatorias respecto a la acrilamida (Tabla 2). Hasta el momento, las organizaciones encargadas de definir marcos regulatorios y niveles máximos de residuos aceptables en los alimentos para el consumo humano, no han establecido límites obligatorios, sólo han entregado recomendaciones y aluden a que es necesario que existan más estudios científicos para establecerlos. En Chile, actualmente no existe ningún tipo de regulación en el Reglamento Sanitario de los Alimentos (RSA) sobre el contenido de acrilamidas en los alimentos³⁷. Situación compleja e irresponsable por parte de las autoridades, considerando el alto consumo de papas fritas y productos de panadería en todas las edades en la actualidad en nuestro país y que incluye uno de los grupos vulnerables que son los niños.

El CODEX Alimentarius publicó en 2009 el “Código de prácticas para la reducción de acrilamida en los alimentos (CAC/RCP 67-2009)” que incluía prácticas recomendadas para la industria y otras partes implicadas, en la elaboración de productos de patata y de productos a base de cereales³⁸. La Agencia de Medicamentos y Alimentación (Food and Drug Administration, USA) desarrolló, en 2016, una “Guía para la industria” que describe estrategias para ayudar a los productores, fabricantes y operadores de servicios de alimentos a reducir la formación de acrilamida³⁹ (Tabla 2) los que controla a través del Centro de Seguridad Alimentaria y Nutrición Aplicada (CFSAN). La Unión Europea el año 2017 formula el “REGLAMENTO (UE) 2017/2158 DE LA COMISIÓN” en el cual se establecen los niveles de referencia de acrilamida por alimento⁴⁰, con aplicación en la industria alimentaria (Tabla 3); cuando estos valores se exceden, se deben evaluar las medidas de mitigación y ajustar los procesos para asegurar que estos niveles se encuentren por debajo de los niveles de referencia para ese tipo de alimentos. La Agencia Española de Consumo, Seguridad Alimentaria y Nutrición (AECOSAN), en 2015, elaboró recomendaciones para el cocinado a nivel nacional destinadas a la reducción de acrilamida las que fueron revisadas y actualizadas en 2018⁴¹. Sugieren elegir horneado o uso de microondas frente a la fritura; reducir el tiempo y temperatura de las frituras (<175 ºC); preferir el color dorado por sobre el café oscuro y limitar la reutilización del aceite de fritura.

La confederación de la industria alimentaria en la Unión Europea FoodDrinkEurope, en 2019, actualizó su ‘toolbox’ de acrilamida en su 15ª edición⁴² que define diferentes pasos de intervención para prevenir y reducir la formación de acrilamida en productos específicos. Esta actualización proporciona orientaciones para aplicar correctamente el Reglamento (UE) 2017/2158 de la comisión⁴⁰.

Por su parte, la Organización Europea de Consumidores (BEUC-Bureau Européen des Unions de Consommateurs), da a conocer en el año 2019, resultados de diez organizaciones de consumidores que evidencian la insuficiencia en las medidas de protección establecidas por la Unión Europea para el control de acrilamida⁴³. Solicitan a la Comisión Europea que disminuya los valores de referencia actuales y que incorpore nuevos valores en alimentos no regulados. Dentro de las recomendaciones, se han descrito las acciones de mitigación focalizadas en reducir el contenido de acrilamida del producto alimenticio sin cambiar sus características organolépticas. Una medida de mitigación es un procedimiento basado en conocimientos científicos y técnicos actuales, que se aplica en la producción de alimentos a nivel industrial para mantener los valores de acrilamida por debajo de los niveles de referencia establecidos. Una de las formas de reducir la acrilamida de los alimentos es a través de cambios en los procedimientos industriales entre los que se encuentra la selección de materias primas con bajo contenido de asparragina y azúcares reductores, evitar la adición de azúcares reductores, el uso de aminoácidos competidores de asparragina (glicina,cisteína), el pretratamiento de materias primas, la modificación de técnicas de cocción, la reducción de pH, el uso de asparraginasa y la fermentación^44,45.

Estas nuevas tecnologías se enfrentan con el desafío de reducir el contenido de acrilamidas de los alimentos, manteniendo las propiedades organolépticas como: sabor, textura y color. Por otro lado, las medidas de mitigación no deben comprometer la calidad microbiológica ni el contenido de humedad del producto final (Tabla 4).