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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES

CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE INGENIERA AMBIENTAL

DETERMINACIÓN DE CADMIO Y PLOMO EN PRODUCTOS DERIVADOS DE LA CAÑA: AZÚCAR BLANCA, MORENA Y PANELA, COMERCIALIZADOS EN

ECUADOR

AUTORA

MARÍA FERNANDA ALCÍVAR FLORES

TUTORA

LIC. BEATRIZ PERNÍA SANTOS, Ph.D

FECHA

SEPTIEMBRE, 2018

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD CIENCIAS NATURALES

CARRERA INGENIERIA AMBIENTAL

UNIDAD DE TITULACIÓN

ANEXO 10




DETERMINACIÓN DE CADMIO Y PLOMO EN PRODUCTOS DERIVADOS DE LA CAÑA: AZÚCAR BLANCA, MORENA Y PANELA, COMERCIALIZADOS

EN ECUADOR

Autor: María Fernanda Alcívar Flores

Tutor: Lic. Beatriz Pernía Santos, Ph.D

Resumen

El plomo y el cadmio son elementos tóxicos que afectan la salud de las personas,

principalmente cuando se ingieren en alimentos contaminados. Existen evidencias de

contaminación por metales pesados en cultivos de caña y el jugo de caña. Por lo tanto, el

objetivo del presente estudio fue determinar las concentraciones de Pb y Cd en caña de azúcar

y sus productos derivados, comercializadas en Ecuador. Se analizaron muestras de caña para

verificar el origen de la contaminación de los derivados. Se eligieron tres marcas de panela,

azúcar blanco y morena de mayor consumo en el país. Se tomaron muestras por triplicado

(n=3) de cada producto, de diferentes lotes y ciudades (Quito y Guayaquil). Se realizó el análisis

por espectrofotometría de absorción atómica. Todas las marcas presentaron concentraciones

de Cd por debajo del límite de detección (>0,1 mg/kg), a diferencia de la caña donde se

encontraron concentraciones inferiores al límite permisible. Se detectó concentraciones de Pb

en la caña (4,32±0,37 mg/Kg) y en la marca M1, evidenciando mayor concentración en la

panela (2,3±1,04 mg/kg) y azúcar blanca (1,6±0,74 mg/kg) las cuales superaron los límites

máximos de la normativa nacional e internacional. Por el contrario del azúcar morena (0,3±0,08

mg/kg) no superó los límites permisibles. Se determinó que la contaminación por Pb está

directamente relacionada al uso de caña contaminada como materia prima y probablemente por

el uso de aditivos químicos con Pb en el proceso de obtención del azúcar. Se planteó una

propuesta para reducir la incidencia de metales pesados en el cultivo y proceso de productos de

la caña de azúcar.

Palabras claves: cadmio, plomo, azúcar, contaminación, seguridad alimentaria, Ecuador

ANEXO 13




DETERMINATION OF CADMIUM AND LEAD IN PRODUCTS DERIVED

FROM CANE: WHITE SUGAR, BROWN SUGAR AND RAW CANE SUGAR,

COMMERCIALIZED IN ECUADOR

Author: María Fernanda Alcívar Flores

Advisor: Lic. Beatriz Pernía Santos, Ph.D

Abstract

Lead and cadmium are toxic elements that affect the health of people, especially when ingested

in contaminated food. There is evidence of contamination by heavy metals in cane crops and

cane juice. Therefore, the objective of the present study was to determine the concentrations of

Pb and Cd in sugarcane and its derivative products, commercialized in Ecuador. Cane samples

were analyzed to verify the origin of the contamination of derivatives. Three brands of raw cane

sugar, white and brown sugar with the highest consumption in the country were chosen.

Samples were taken in triplicate (n = 3) of each product, from different lots and cities (Quito and

Guayaquil). The analysis was performed by atomic absorption spectrophotometry. All brands

showed Cd concentrations below the limit of detection (> 0.1 mg / kg), unlike sugarcane where

concentrations below the permissible limit were found. Pb concentrations were detected in cane

(4.32 ± 0.37 mg / kg) and in the M1 brand, evidencing a higher concentration in raw cane sugar

(2.3 ± 1.04 mg / kg) and white sugar (1, 6 ± 0.74 mg / kg) which exceeded the maximum limits of

national and international regulations. On the other hand, brown sugar (0.3 ± 0.08 mg / kg) did

not exceed the permissible limits. It was determined that Pb contamination is directly related to

the use of contaminated cane as a raw material and probably due to the use of chemical

additives with Pb in the process of obtaining sugar. A proposal was made to reduce the

incidence of heavy metals in the cultivation and processing of sugarcane products.

Keywords: cadmium, lead, sugar, pollution, food safety, Ecuador

ANEXO 14




RÚBRICA PARA LA EVALUACIÓN DE LA SUSTENTACIÓN DEL TRABAJO DE

TITULACIÓN*

Título del Trabajo: DETERMINACIÓN DE CADMIO Y PLOMO EN PRODUCTOS DERIVADOS DE LA CAÑA:

AZÚCAR BLANCA, MORENA Y PANELA, COMERCIALIZADOS EN ECUADOR Autor(s): MARÍA FERNANDA ALCÍVAR FLORES

Nombre del miembro del Tribunal de Sustentación: Biól. Williams Xavier Sánchez Arízaga

Fecha de Sustentación: 5 de septiembre de 2018

EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN ORAL PUNTAJE MÁXIMO

CALF. COMENTARIOS

El alumno realiza una presentación con seguridad, dirigiéndose hacia el tribunal, manteniendo su atención y manejando las transparencias o cualquier otro medio con soltura.

2

Capacidad de análisis y síntesis, Capacidad de organización, planificación y habilidad en la gestión de la información, administrando el tiempo de la exposición de manera adecuada.

2

Las ideas se presentan de manera clara y comprensible, dominando el tema y utilizando recursos visuales y ejemplos. La presentación es original y creativa, sin uso excesivo de animaciones. Los elementos visuales son adecuados

2

Los contenidos que se exponen son adecuados, ajustados a la memoria escrita y en un lenguaje científico.

2

Responde adecuadamente a las preguntas del tribunal, su actitud es respetuosa hacia los miembros del tribunal

2

CALIFICACIÓN TOTAL* * 10

* Cada miembro del tribunal utilizará una rúbrica para la evaluación de la sustentación y registrará su firma en el documento individualmente. **El resultado será promediado con la calificación de la memoria escrita para la obtención de la Nota Final de Sustentación del Trabajo de Titulación

FIRMA DEL MIEMBRO DEL TRIBUNAL

FIRMA Y SELLO SECRETARIA DE LA CARRERA

_________________________ C.I. No. 0925010696

_________________________ Abg. Jorge Solórzano Cabezas

C.I. No. 1201485594

ANEXO 15





TITULACIÓN*



Nombre del miembro del Tribunal de Sustentación: Ing. Olga Raquel Arévalo Castro



CALF. COMENTARIOS


2


2


2


2


2





_________________________ C.I. No. 0913807830


C.I. No. 1201485594

ANEXO 15





TITULACIÓN*



Nombre del miembro del Tribunal de Sustentación: Ing. Clelia Isabel Naranjo Freire



CALF. COMENTARIOS


2


2


2


2


2





_________________________ C.I. No. 0923860803


C.I. No. 1201485594

ANEXO 15




ACTA DE CALIFICACIÓN FINAL DE TITULACIÓN (MODALIDAD TRABAJO DE

TITULACIÓN)

NOMBRE DEL ESTUDIANTE: MARÍA FERNANDA ALCÍVAR FLORES TITULO DEL TRABAJO DE TITULACIÓN: DETERMINACIÓN DE CADMIO Y PLOMO EN PRODUCTOS DERIVADOS DE LA CAÑA: AZÚCAR BLANCA, MORENA Y PANELA, COMERCIALIZADOS EN ECUADOR

CALIFICACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

EVALUACIÓN DE LA MEMORIA

ESCRITA

Calificación del Tutor del Trabajo de

Titulación

NOTA PARCIAL 1:

Calificación del Tutor Revisor del Trabajo final de Titulación

NOTA PARCIAL 2:

EVALUACIÓN DE LA SUSTENTACIÓN ORAL Calificación de la sustentación del Trabajo de Titulación el Tribunal

NOTA PARCIAL 3:

Biól. Williams Xavier Sánchez Arízaga Presidente (Miembro 1)

Promedio

Ing. Olga Raquel Arévalo Castro Revisor (Miembro 2)

Ing. Clelia Isabel Naranjo Freire Docente área de conocimiento (Miembro 3)

NOTA FINAL DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

(promediar NOTA PARCIAL 1 ,2 y 3)

Firma del Tribunal Miembro 1 (Presidente)

_________________________

Biól. Williams Xavier Sánchez Arízaga

C.I. No. 0925010696

Firma del Tribunal Miembro 2

_________________________

Ing. Olga Raquel Arévalo Castro

C.I. No. 0913807830

Firma del Tribunal Miembro 3

_________________________ Ing. Clelia Isabel Naranjo Freire

C.I. No. 0923860803

Firma de Estudiante María Fernanda Alcívar Flores

_________________________ María Fernanda Alcívar Flores

C.I. No. 0954190138

Firma de la Secretaria


C.I. No. 1201485594

FECHA :

Guayaquil, 5 de septiembre de 2018.

ANEXO 16-A

I

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a mi todo: Amanda, Elisa y Oscar.

A mi abuelita Oralia Elisa.

A mi querida Miss Beatriz.

II

AGRADECIMIENTO

A Dios.

A mi Madre del cielo.

III

TABLA DE CONTENIDO

DEDICATORIA -------------------------------------------------------------------------------- I

AGRADECIMIENTO ------------------------------------------------------------------------ II

INTRODUCCIÓN ---------------------------------------------------------------------------- 1

CAPÍTULO I ----------------------------------------------------------------------------------- 5

1.1.Justificación-------------------------------------------------------------------- 5

1.2.Planteamiento del problema ---------------------------------------------- 5

1.3.Objetivos ------------------------------------------------------------------------ 6

1.3.1. Objetivo general ------------------------------------------------------------ 6

1.3.2. Objetivos específicos ---------------------------------------------------- 6

CAPÍTULO II ---------------------------------------------------------------------------------- 7

2.1.Antecedentes ------------------------------------------------------------------ 7

2.2.Marco teórico ------------------------------------------------------------------ 9

2.2.1. Metales pesados ----------------------------------------------------------- 9

2.2.2. Cadmio ----------------------------------------------------------------------- 10

2.2.3. Plomo ------------------------------------------------------------------------- 13

2.2.4. Proceso para la elaboración de azúcar de caña---------------- 16

2.3.Marco legal -------------------------------------------------------------------- 17

CAPÍTULO III -------------------------------------------------------------------------------- 19

3.1.Materiales y métodos ------------------------------------------------------ 19

3.1.1. Área de estudio --------------------------------------------------------- 19

3.1.2. Colecta y número de muestras ------------------------------------ 23

3.1.3. Diseño Experimental -------------------------------------------------- 23

3.1.4. Metodología -------------------------------------------------------------- 24

3.1.5. Manejo de muestras ----------------------------------------------------- 25

3.1.6. Equipos e insumos ------------------------------------------------------- 25

3.1.7. Condiciones ambientales ---------------------------------------------- 27

3.1.8. Preparación de las muestras ----------------------------------------- 27

IV

3.1.9. Análisis de metales pesados ----------------------------------------- 28

CAPÍTULO IV -------------------------------------------------------------------------------- 30

4.1.Resultados --------------------------------------------------------------------- 30

4.1.1. Concentración de cadmio y plomo en los derivados de la

caña de azúcar -------------------------------------------------------------------- 30

4.2. Comparación de las concentraciones obtenidas en caña y sus

derivados, con la normativa nacional e internacional en relación

con los límites permisibles de cadmio y plomo en alimentos.---- 32

4.3.Discusión----------------------------------------------------------------------- 33

4.4. Propuesta para reducir la incidencia de metales pesados en el

proceso de obtención de productos de la caña de azúcar --------- 36

CONCLUSIONES --------------------------------------------------------------------------- 38

RECOMENDACIONES -------------------------------------------------------------------- 39

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS --------------------------------------------------- 40

ANEXOS ---------------------------------------------------------------------------------------- i

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Coordenadas de los puntos de muestreo en la ciudad de Quito ....23

Tabla 2. Coordenadas de los puntos de muestreo en la ciudad de Guayaquil

....................................................................................................................23

Tabla 3. Muestras analizadas. .....................................................................24

Tabla 4. Concentración de cadmio en la caña de azúcar, panela, azúcar

blanca y morena. .........................................................................................30

Tabla 5. Concentración de plomo en la caña de azúcar, panela, azúcar

blanca y morena. .........................................................................................30

Tabla 6. Comparación de las concentraciones de plomo en la caña de

azúcar y en los productos de la marca M1: panela, azúcar blanca y morena

con la normativa nacional ............................................................................32

Tabla 7. Comparación de las concentraciones de plomo en la caña de

azúcar y en los productos de la marca M1: panela, azúcar blanca y morena

con la normativa internacional .....................................................................32

V

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Puntos de muestreo en la Cuidad de Quito ..................................21

Figura 2. Puntos de muestreo en la Cuidad de Guayaquil...........................22

Figura 3. Concentración de plomo en la caña de azúcar, panela, azúcar

blanca y morena de la marca M1. ................................................................31

Figura 4. Gráfico de probabilidad de Pb-Normal. ........................................... i

Figura 5. Prueba de varianzas iguales. .......................................................... i

Figura 6. ANOVA .......................................................................................... ii

Figura 7. Método de Tukey ........................................................................... ii

Figura 8. Análisis de las muestras en el espectrofotómetro.......................... iii

Figura 9. Inducción con el personal técnico del laboratorio .......................... iii

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1.Gráfico prueba de normalidad Anderson-Darling ..................................i

Anexo 2. Gráfica prueba de igualdad de varianza Test Levene. ......................i

Anexo 3. Análisis de varianza (ANOVA). .............................................................. ii

Anexo 4. Método de Tukey ...................................................................................... ii

Anexo 5. Análisis en el laboratorio. ....................................................................... iii

Anexo 6. Resultados de los análisis de plomo en la caña de azúcar y en sus

productos. ................................................................................................................... iv

Anexo 7. Resultados de los análisis de cadmio en la caña de azúcar y en

sus productos. ............................................................................................................ v

Anexo 8. Resultados de los análisis de cadmio y plomo en la caña de azúcar

y en sus productos. ................................................................................................... vi

1

INTRODUCCIÓN

La seguridad e inocuidad alimentaria y la salud de las personas están

directamente relacionados a la creciente problemática global y nacional de la

contaminación por metales pesados en los alimentos (Reyes, Vergara, Torres,

Díaz, & González, 2016). Los metales pesados tienen efectos tóxicos para los

humanos, plantas y animales, pueden causar problemas fisiológicos,

morfológicos, genéticos y aumento de la mortalidad (Khan, Khan, Khan, Qamar, &

Waqas, 2015). La importancia del estudio de estos metales pesados en alimentos

es de gran relevancia para asegurar la calidad e inocuidad de los mismos en toda

la cadena alimentaria, desde el cultivo, la transformación, su transporte, hasta el

consumo del producto.

Los metales pesados son elementos que están presentes en el ambiente de

forma natural y antropogénica (Bosch, O’Neill, Sigge, Kerwath, & Hoffman, 2015),

se deriva de actividades industriales y sus descargas, como la industria de

fundición de metales, las cuales provocan el aumento de las concentraciones de

estos metales en los suelos agrícolas; otra fuente significativa de estos metales

están ligadas a las actividades agrícolas como el uso de agua contaminada para

riego, uso de fertilizantes fosfatados y plaguicidas (Cui et al., 2016; Kim et al.,

2015).

Así mismo, los metales pesados no son esenciales en los humanos y son

considerados altamente tóxicos (Bosch et al., 2015); a causa su toxicidad y su

persistencia prolongada el ambiente, estos metales tienen efectos nocivos en el

ambiente y la salud de las personas (Jaishankar, Tseten, Anbalagan, Mathew, &

Beeregowda, 2014). El cadmio y el plomo, son metales pesados considerados

tóxicos (Bosch et al., 2015), en los seres humanos estos metales se acumulan en

diferentes tejidos del cuerpo, lo cual provoca enfermedades como hipertensión y

cáncer, afectan a los riñones, hígado, cerebro y al sistema reproductivo

(Szczygłowska, Bodnar, Namieśnik, & Konieczka, 2014).

2

El cadmio es un metal pesado que se produce a bajas concentraciones de

manera natural y en altas concentraciones a partir fuentes industriales; es uno de

los metales más tóxicos debido a los efectos que causa en el ambiente y en la

salud de las personas (Flora & Agrawal, 2017). El cadmio se acumula en los

diferentes tejidos y órganos del cuerpo, lo cual genera efectos teratogénicos,

nefrotóxicos, hepatotóxicos y carcinogénicos (Flora & Agrawal, 2017).

El plomo es el segundo elemento más peligroso y tóxico para el ambiente y la

salud de las personas, además de sus características de persistencia y

distribución en el ambiente (Ashraf et al., 2015). El aumento de los estudios

realizados de este metal en relación a la calidad e inocuidad de los alimentos se

debe a su capacidad de bioacumulación y transferencia desde el suelo, los

cultivos, hasta llegar al ser humano (Ashraf et al., 2015). De forma antropogénica,

las principales fuentes de plomo son los insumos agrícolas, las descargas

industriales y municipales (Malar, Shivendra, Favas, & Perumal, 2014).

Los efectos del plomo en la salud de las personas incluyen daños del sistema

nervioso y sistema digestivo, aumentando el riesgo de hipertensión e insuficiencia

renal; produce trastornos hematopoyéticos, reticulocitosis y anemia; en los niños

afecta las funciones del riñón, el sistema vascular y la composición química de la

sangre, además causa el retraso del desarrollo mental, provoca deficiencias de

concentración y degradación de la audición (Mason, Harp, & Han, 2014;

Mirosławski & Paukszto, 2017; Rahimi, 2013). Los más vulnerables a desarrollar

enfermedades a causa de los efectos tóxicos del plomo, inclusive a bajas

concentraciones, son los fetos y los niños; el plomo afecta el sistema nervioso

central del feto y en los niños produce deficiencia de hierro y vitamina D

(Szczygłowska et al., 2014).

En cuanto al origen de exposición a metales pesados en los humanos, los

alimentos son una fuente significativa. Se ha demostrado que la exposición de las

personas a los metales mediante la ingesta es mayor que la exposición mediante

la inhalación; por lo tanto es de gran importancia realizar el control en los

alimentos (Elder, Nordberg, & Kleinman, 2015; Sapunar-Postružnik, Bažulić, &

Kubala, 1996). En este sentido, se ha generado preocupación mundial debido al

creciente uso en la agricultura de aguas contaminadas y fertilizantes fosfatados

3

que contienen metales pesados, los cuales contaminan los cultivos (Elder et al.,

2015).

La absorción del cadmio está directamente relacionada con la dieta específica

de una población, es decir con lo que consume diariamente cada persona

(Asagba, 2013). Los cultivos de alimentos son de gran importancia en la dieta de

las personas y estos pueden contener una cantidad de metales tóxicos (Khan et

al., 2015) que pueden tener efectos nocivos para la salud.

La caña de azúcar es uno de los cultivos más importantes a nivel industrial, se

cultiva en aproximadamente 109 países en una superficie total aproximada de 20

millones de hectáreas (Ha), con una cosecha mundial de 1,91 billones de

toneladas (Dotaniya et al., 2016; Yadav, Jain, & Rai, 2010). Este cultivo crece en

zonas tropicales y subtropicales, es el más importante para la obtención del

azúcar y de biocombustibles (Dotaniya et al., 2016; Zhao & Li, 2015).

Los productos derivados que se producen a partir de este cultivo son azúcar

morena, blanco, panela, jarabes, melaza; también se obtienen fibras,

combustibles con los residuos y productos químicos como el alcohol (Dotaniya et

al., 2016). Aproximadamente el 80% del azúcar producido en el mundo proviene

del cultivo de la caña azúcar y los países en desarrollo consumen el 77% de la

oferta mundial de este producto (International Sugar Organization, 2018).

El consumo de azúcar en el mundo en los últimos 50 años se ha triplicado y se

espera que siga en aumento (British Dental Association, 2017), por lo tanto es de

importancia económica y social a nivel global, ya que se utiliza como materia

prima de la mayoría de productos que consume la población mundial. Por lo tanto,

el estudio de la concentración de metales pesados en el azúcar de caña y sus

derivados es de vital importancia a nivel nacional e internacional (Morales, 2015).

Como se mencionó anteriormente, el azúcar morena, panela y el azúcar blanca

son subproductos que se obtiene a partir del cultivo de caña, estos son los

productos de más alto consumo mundial (Morales, 2015).

En Ecuador el cultivo de caña es uno de los más importantes y los

subproductos que se obtienen a partir de este cultivo son la base fundamental

para la preparación de alimentos que se consumen a nivel nacional (Castillo &

Silva, 2004; Centro de Investigación de la Caña de Azúcar del Ecuador, 2013).

4

Estudios realizados en Ecuador indican que existe contaminación en cultivos y

productos comercializados en Ecuador, cabe mencionar que los cultivos y

productos analizados fueron la soya, arroz, café, banano, cacao, entre otros

(López, 2017; Muñoz, 2017; Pernía et al., 2016).

Por lo tanto, la información sobre las concentraciones de metales pesados en

los productos alimenticios y su ingesta alimentaria es muy importante para evaluar

su riesgo para la salud humana.

Mediante este estudio se determina las concentraciones de cadmio y plomo en

los derivados de la caña: azúcar blanca, morena y panela, comercializadas en

Ecuador y se realiza una propuesta para asegurar la inocuidad alimentaria.

5

CAPÍTULO I

1.1. Justificación

En Ecuador no existe información sobre la contaminación por cadmio y plomo

en productos de la caña de azúcar, además cabe recalcar que no existen

regulaciones nacionales en cuanto a cadmio en azúcar o en sus derivados que

son expendidos en el país, por lo tanto es necesario realizar investigaciones más

exhaustivas en el tema de la salud y seguridad alimentaria y en el campo de la

toxicología de metales pesados en alimentos y sus efectos en la salud de las

personas.

Este estudio servirá como base para investigaciones futuras en el campo de

toxicología de metales pesados en Ecuador, especialmente en el campo de la

cañicultura y los productos derivados de la misma. Será de utilidad para relacionar

la ingesta de estos productos con las enfermedades que se desarrollan.

Cabe recalcar que en Ecuador el cáncer, diabetes, hipertensión, enfermedades

cerebrovasculares, entre otras, son las causas principales de mortalidad en la

población (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2015; Ministerio de Salud

Pública, 2017); por lo tanto, se justifica este estudio para obtener información

acerca de si estas enfermedades podrían estar relacionadas con los efectos del

cadmio y plomo en la salud de las personas.

1.2. Planteamiento del problema

El Ecuador siendo un país agrícola y el cultivo de caña de azúcar el más

relevante en la provincia del Guayas, es de suma importancia contar con los

estándares de calidad nacionales e internacionales para cumplir con los límites

máximos permisibles de cadmio y plomo en los alimentos, para evitar el deterioro

de la salud de la población, la cual está directamente relacionada con el consumo

de alimentos contaminados con metales pesados.

En el cultivo y en el proceso de refinación de la caña y sus derivados se utilizan

diferentes agroquímicos y aditivos respectivamente, los cuales pueden ser fuente

de contaminación por contener metales pesados que podrían afectar al producto

final y llegar al consumidor afectando su salud a largo plazo. ¿Existirá

6

contaminación por cadmio y plomo en los productos derivados de la caña de

azúcar en Ecuador?

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo general

Determinar la concentración de cadmio y plomo en los derivados de la caña:

azúcar blanca, morena y panela, comercializadas en Ecuador y realizar una

propuesta para asegurar la inocuidad alimentaria.

1.3.2. Objetivos específicos

-Determinar la concentración de cadmio y plomo en los derivados de la caña de

azúcar por el método de espectrofotometría de absorción atómica.

-Comparar las concentraciones obtenidas con la normativa nacional e

internacional en relación con los límites permisibles de cadmio y plomo en

alimentos.

-Proponer medidas para reducir la incidencia de metales pesados en el proceso

de obtención de productos de la caña de azúcar.

7

CAPÍTULO II

2.1. Antecedentes

Una de las actividades agrícolas con mayor importancia socioeconómica del

mundo es el cultivo de la caña de azúcar (Osorio, 2007). La caña de azúcar

(Saccharum spp.) es el cultivo con mayor producción y con una demanda

creciente a nivel mundial, además se obtienen varios productos derivados de la

misma, como el azúcar, panela, alcohol, entre otros (Silva et al., 2016). Para

aumentar la productividad de este producto, se realizan investigaciones para

determinar el uso de variedades de caña de alto rendimiento; además el

incremento en el uso de agroquímicos y lodos residuales los cuales son una

fuente de metales pesados para el suelo y los cultivos (Yadav et al., 2010).

Un estudio realizado en fincas de caña de azúcar en Kenia, determinó el

impacto causado por los fertilizantes en las concentraciones de metales pesados

en los suelos de los cultivos, las concentraciones de metales pesados excedían

los límites máximos permisibles de las normativas internacionales (Omwoma,

Lalah, Ongeri, & Wanyonyi, 2010). Así mismo, en México, Irán, Australia y Brasil

se realizaron estudios en suelos y caña de azúcar, los cuales analizaron las

concentraciones de metales pesados en los mismos; además se relacionó estas

concentraciones con estudios anteriormente realizados en caña y se determinó

que las concentraciones detectadas eran mayores en comparación con las otras

investigaciones (Barzegar, Koochekzadeh, Xing, & Herbert, 2005; De la Cruz et

al., 2012; Yadav et al., 2010), así mismo las concentraciones de cadmio fueron

detectadas en mayor concentración en el tallo de la planta (Yadav et al., 2010).

Por otro lado, Rodrigues et al. (2013) determinó que la aplicación de lodos

residuales aumenta las concentraciones de metales pesados como el cadmio y

plomo, en la planta y en el jugo de la caña de azúcar. Además se encontró que

las concentraciones de cadmio en la planta de caña de azúcar tuvieron una

variación de 0.002 a 0.074 mg/kg, así mismo la acumulación de este metal se

evidenció en el tallo de la planta, el cual se usa como materia prima para la

producción del azúcar (Rodrigues et al., 2013).

Otros autores también analizaron las concentraciones de plomo y cadmio en el

jugo y en la caña de azúcar. Como se mencionó anteriormente, el uso de lodos

8

residuales y de compost orgánico en la agricultura generan contaminación con

metales pesados en el suelo, hoja y el jugo de la caña de azúcar (Leite,

Bertoncini, Vitti, Ferracciú, & Abreu, 2016). De la misma forma, en un estudio

realizado en Zambia, se analizaron los contenidos de metales pesados en el jugo

de caña obtenido de cultivos donde se usaban aguas residuales para el riego y se

encontraron concentraciones de plomo que superaron los límites máximos

permisibles (Yadav et al., 2010).

En Ecuador la caña de azúcar, banano y palma africana son los cultivos

permanentes de mayor producción a nivel nacional (Instituto Nacional de

Estadísticas y Censos, 2016). Datos del INEC indican que en el 2016 la superficie

cosechada de caña de azúcar en Ecuador se mantiene en aumento (Instituto

Nacional de Estadísticas y Censos, 2016). La región donde principalmente se

encuentran cultivos de este producto, es la Región Costa; en la misma región, en

la provincia del Guayas se concentra la mayor producción de caña para azúcar

con el 80,37% del total nacional y su producción representa el 8.7% del PIB

agrícola (Centro de Investigación de la Caña de Azúcar del Ecuador, 2017;

Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2016).

Por otro lado, en el proceso para la obtención del azúcar, para la clarificación y

remoción del color en el azúcar, se utilizan diferentes procesos y sustancias

(Centro de Investigación de la Caña de Azúcar del Ecuador, 2009), las cuales en

su composición pueden tener presencia de metales pesados como el subacetato

de plomo.

Estudios realizados en Ecuador indican que el origen de la contaminación por

metales pesados en los suelos agrícolas de la provincia del Guayas está

relacionado con la naturaleza geogénica de estos metales y por actividades

antropogénicas realizadas en el área y los residuos de las mismas, destacando

también al uso excesivo de agroquímicos como otra fuente significativa (Pozo,

Sanfeliu, & Carrera, 2011).

Pernía et al. (2016) afirma que estudios realizados en Ecuador demuestran la

evidencia de contaminación por cadmio en suelos agrícolas, los cuales se

mencionan con sus respectivas concentraciones: cultivos de café (0,020-0,303

mg/kg Cd), palma africana (0,02-0,68 mg/kg Cd), banano (0,09-0,38 mg/kg Cd),

9

cacao 0,06-2,59 mg/kg Cd, arroz 0,04-0,39 mg/kg Cd y plátano (0,06-0,096 mg/kg

Cd). También se han realizado estudios en arroz, cacao, soya, y fertilizantes

encontrando contaminación por cadmio (Chavez et al., 2015; López, 2017;

Muñoz, 2017).

Por estos antecedentes mencionados, se cree que la caña podría estar

contaminada con cadmio y plomo; los mismos que pudieran llegar al producto

final. Otra fuente de estos metales en los productos derivados de la caña podría

ser la contaminación por aditivos que se utilizan en el proceso para la obtención

del azúcar.

2.2. Marco teórico

2.2.1. Metales pesados

Los metales pesados son los elementos químicos que en su estado elemental

su densidad es igual o superior a 5 g/cm3 y su número atómico es superior a 20;

se encuentran en la corteza terrestre y su presencia es menor al 1% (Navarro,

Aguilar, & López, 2007).

Los metales pesados son una de las problemáticas actuales en la seguridad

alimentaria, por el impacto de los mismos en la salud humana, su absorción,

transformación y bioacumulación en las plantas (Tóth, Hermann, Da Silva, &

Montanarella, 2016).

Una de las características de los metales pesados es su persistencia en el

cuerpo humano y por consiguiente tienen efectos tóxicos, son carcinogénicos,

mutagénicos y teratogénicos (García, Lima, Ruiz, Santana, & Calderón, 2016).

La contaminación del suelo por metales pesados está relacionada con las

diferentes fuentes antropogénicas, como el uso de aguas residuales para riego,

deposición de desechos sólidos y las actividades industriales (Khan, Cao, Zheng,

Huang, & Zhu, 2008). La disponibilidad y acumulación de estos metales en los

suelos agrícolas aumenta la incidencia de absorción de metales pesados en los

cultivos y como consecuencia afecta la calidad de los alimentos y a la salud

humana (Khan et al., 2008). La exposición oral a estos metales tienen efectos

negativos en los seres humanos, entre los efectos que se les atribuyen, se

10

mencionan: la deficiencia del sistema inmune, retraso del crecimiento intrauterino,

desnutrición y cáncer (Khan et al., 2008)

Los metales tóxicos como el plomo y el cadmio son componentes naturales de

la corteza terrestre; por otro lado también se encuentran estos metales derivados

de procesos industriales y sus productos finales, los cuales son otra fuente de

exposición para el ser humano (Bjermo et al., 2013). Como se mencionó

anteriormente, estos metales se pueden liberar al ambiente a través de diversas

actividades humanas, en el caso del cadmio, este puede ser liberado mediante

uso de fertilizantes fosfatados que contienen este metal (Devesa & Vélez, 2016).

2.2.2. Cadmio

El cadmio es un metal de transición, no esencial, de apariencia blanquecina, de

característica maleable, soluble en ácidos, posee una densidad de 8.65 g/cm3 y su

punto de fusión y ebullición es 321°C y 765°C respectivamente (Devesa & Vélez,

2016; Wang & Du, 2013). Los vapores de la ebullición del cadmio son de aspecto

amarillo y son altamente tóxicos; pertenece al grupo 12 de la tabla periódica, su

número atómico es 48 y su masa atómica es de 112 (Devesa & Vélez, 2016).

Generalmente su presencia en el ambiente no es como metal puro, este se

combina con otros elementos y puede formar óxido de cadmio, cloruro de cadmio

o sulfato de cadmio (Devesa & Vélez, 2016).

El cadmio es un elemento no esencial, considerado tóxico por sus

características químicas y físicas que afectan al ambiente y los seres vivos, este

elemento incluyendo a otros elementos tóxicos son motivo de preocupación para

los entes reguladores de la inocuidad y la salud de los alimentos (Devesa & Vélez,

2016). Una de las características del cadmio es su permanencia prolongada en el

agua y suelo, debido a que no se descompone en el ambiente y este puede ser

absorbido por las plantas y la fauna del lugar, es decir, se bioacumula a través de

toda la cadena alimentaria (Zang, 2016).

El Cd se caracteriza por sus efectos tóxicos y por su persistencia biológica, la

cual es aproximadamente en los humanos de 20-30 años, su baja tasa de

eliminación del cuerpo y almacenamiento en tejidos blandos son otros de los

efectos en los humanos (Cuatrecasas, Arbor, Ganten, Herken, & Melmon, 1995).

11

En 1960, se comenzaron a desarrollar más investigaciones en relación a la

toxicología del cadmio, debido al suceso de contaminación en alimentos y

consecuente enfermedad de itai-itai en Japón; por sus características y efectos

anteriormente mencionados, el cadmio es considerado un tema de interés

mundial, a esto se debe añadir que los niveles ambientales de este metal se han

incrementado como consecuencia del aumento de las fuentes antropogénicas y la

movilización del mismo (Cuatrecasas et al., 1995).

2.2.2.1. Exposición y mecanismo de acción del cadmio en el

cuerpo.

La principal fuente de cadmio en las personas, es la ingesta oral a través de los

alimentos, esto se debe al uso de fertilizantes a base de roca fosfatada

contaminada con Cd en los cultivos y al uso de agua contaminada (Thévenod &

Lee, 2013).

A largo plazo, la exposición por ingesta oral de alimentos que contiene trazas

de cadmio altera el metabolismo del calcio, lo que conduce a la osteoporosis y la

osteomalacia, en las mujeres posmenopáusicas (Nordberg, Nogawa, & Nordberg,

2014). En pruebas de laboratorio realizadas en animales se ha comprobado que

el cadmio está relacionado al cáncer de pulmón, próstata y otros órganos

(Nordberg et al., 2014).

La exposición de los humanos a estos metales a través de la ingesta de

productos de cultivos contaminados está relacionada con los efectos sobre la

salud humana (Smolders & Mertens, 2013). La ingesta de cadmio en la dieta

alimenticia constituye más del 90% de la exposición a este metal, las

concentraciones de ingesta de este metal también dependen de los hábitos

dietéticos de cada persona, los vegetarianos y consumidores de mariscos estarán

más expuestos al cadmio en su dieta (Järup & Åkesson, 2009; Smolders &

Mertens, 2013).

De origen natural el cadmio está presente en todos los suelos, se produce

como un catión divalente en concentraciones que oscilan entre 0,1-1,0 mg/kg; a

pesar de que este metal se encuentra de forma natural en los suelos, el uso de

agroquímicos ha aumentado las concentraciones del mismo en los suelos

(Smolders & Mertens, 2013). Por otro lado, la persistencia del cadmio en el suelo

12

es prolongada y su biodisponibilidad a través del tiempo no se ve afectada ni

disminuida (Smolders & Mertens, 2013).

El cadmio se une a la albúmina y se absorbe en las células sanguíneas,

posteriormente se une a una proteína; luego de unirse a la albúmina este llega al

hígado y se induce la síntesis de la metalotioneína, esta se une con el cadmio y

llega a los riñones para su posterior excreción (Flora & Agrawal, 2017). El cadmio

unido a la metalotioneína se absorbe mediante los túbulos renales y se libera

cadmio en los lisosomas de los túbulos, donde permanece en el riñón

aproximadamente de 10 a 40 años (Flora & Agrawal, 2017).

La ingesta promedio mundial de este metal en adultos es de 150 μg/día, con un

rango de 25-200 μg Cd, para evitar que el cadmio cause efectos tóxicos en las

personas su ingesta semanal y diaria respectivamente deberá ser de 0.4-0.5 mg

Cd y 60-70 µg Cd (Szczygłowska et al., 2014).

2.2.2.2. Efectos del cadmio en la salud.

Según la IARC, el cadmio es considerado carcinógeno para los humanos

(International Agency for Research on Cancer, 2012). Al estar presente este metal

en toda la cadena alimentaria, afecta consecuentemente a los seres humanos; la

toxicidad aguda y crónica de dicho metal conlleva una serie de efectos a la salud

de las personas, los cuales desencadenan en enfermedades como daño renal,

diabetes, hipertensión osteoporosis y cáncer (Pernía et al., 2016). Otros efectos

asociados al cadmio y su toxicidad en humanos son: deformidades esqueléticas y

pérdida ósea (Abarikwu, 2013). Cuando ocurre la ingesta oral de este metal en la

dieta de las personas provoca daños en los tejidos, tales como los testículos,

corazón, huesos, ojos y cerebro (Asagba, 2013).

Los efectos de la toxicidad del cadmio dependen de diferentes factores como

la ruta o mecanismo, cantidad y la tasa de exposición al metal; la principal ruta de

absorción del cadmio en el cuerpo es el tracto gastrointestinal (Bernhoft, 2013;

Klaassen, Liu, & Diwan, 2009). En los humanos, el órgano diana en la toxicidad

de este elemento es el riñón, donde se deposita aproximadamente el 30% de

cadmio que ingresa al cuerpo; por consiguiente se produce un daño oxidativo y se

obstruye el transporte de proteínas y mitocondrias que inducen a la apoptosis de

13

células tubulares (Bernhoft, 2013). Por otro lado, el cadmio puede alterar el

metabolismo de la vitamina D en el riñón, teniendo un impacto negativo sobre el

hueso, lo que conlleva a aumentar el riesgo de desarrollar osteomalacia y

osteoporosis (Bernhoft, 2013).

Como se mencionó anteriormente, el cadmio desarrolla diferentes

enfermedades en los humanos, como la hipertensión y diabetes, además tiene un

efecto en la transcripción génica en el endotelio vascular; también se vincula a

este metal con otros efectos como la muerte súbita cardíaca, la enfermedad

arterial periférica, infarto de miocardio, enfermedades neurodegenerativas como

la enfermedad de Parkinson, Alzheimer y la enfermedad de Huntington (Bernhoft,

2013; Wang & Du, 2013). El cadmio se deposita y acumula, además del riñón en

diferentes partes del cuerpo como en la pared de la aorta, en las células del

músculo liso vascular y produce apoptosis de las células endoteliales (Bernhoft,

2013). Estudios realizados en animales demuestran que causa infertilidad

masculina y además se produce la vasoconstricción cavernosa y se suprime la

testosterona (Bernhoft, 2013).

2.2.3. Plomo

El plomo es un metal pesado natural, presente en pequeñas cantidades en

todos los suelos, agua y alimentos; es un metal blando, de apariencia azul

grisácea; su punto de fusión y ebullición respectivamente es 327.4 °C y 1.750-

1.755 °C y lo más relevante, es el segundo compuesto más tóxico y persistente

(Gupta & Lu, 2013; Stacchiotti, Corsetti, & Rezzani, 2013).

Está presente en el ambiente de manera natural y antropogénica, de manera

natural el plomo se encuentra en todo el mundo en pequeñas cantidades, su

concentración en los suelos es aproximadamente entre 2-200 mg/kg (Reilly,

2002). Por otra parte, las fuentes antropogénicas incluyen la industria y sus

productos; la toxicidad de este elemento es un importante riesgo para la salud del

ambiente y los seres vivos (Gupta & Lu, 2013). Cuando este metal llega al suelo,

su persistencia en el mismo es muy larga y está biodisponible para las plantas;

consecuentemente el plomo se bioacumula a través de la cadena alimentaria

hasta llegar a afectar a los humanos (Gupta & Lu, 2013; Patočka & Černý, 2003).

14

La agricultura es considerada otra fuente de este metal, especialmente en el uso

de fertilizantes y plaguicidas, la eliminación de desechos, las baterías, la

deposición de lodos de aguas residuales en tierras de cultivo, entre otros (Gupta

& Lu, 2013).

2.2.3.1. Exposición y mecanismo de acción del plomo en el

cuerpo.

La absorción de los metales luego de la ingesta comienza cuando el metal se

transfiere al tracto gastrointestinal, luego al tracto respiratorio y se transporta por

aclaramiento mucociliar a la faringe (Elder et al., 2015). El tamaño de las

partículas a veces puede afectar su solubilidad y absorción; las concentraciones

absorbidas del metal en el tracto gastrointestinal dependen de la edad del

individuo, esta será mayor en recién nacidos o jóvenes, es decir, ellos serán más

susceptibles al metal cuando este se ingiere (Elder et al., 2015).

Una de las principales vías de contaminación por plomo en los seres humanos,

es mediante la absorción por medio del sistema gastrointestinal; cuando este es

absorbido se retiene en la sangre aproximadamente por un mes para luego

dispersarse y posteriormente acumularse y permanecer en los diferentes tejidos

del cuerpo como en el hígado, cerebro (dos años), pulmones, bazo, huesos y

dientes (25 años aproximadamente) (Gillis, Arbieva, & Gavin, 2012). El tejido

donde se deposita las mayores concentraciones de plomo es el hepático (Gillis et

al., 2012).

2.2.3.2. Efectos del plomo en la salud.

Según el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer , el plomo es

considerado probablemente carcinógeno para los humanos (International Agency

for Research on Cancer, 2006). El plomo no es un elemento esencial en el cuerpo

por lo que no cumple ninguna función biológica, cuando este ingresa al cuerpo

causa efectos irreversibles, genera daños en el sistema nervioso central,

inmunitario, cardiovascular, hematopoyético, sistema reproductivo y renal; tiene

efectos adversos conductuales, fisiológicos y bioquímicos (Abarikwu, 2013; Flora,

Gupta, & Tiwari, 2012). Por otra parte, causa la generación de una especie

reactiva de oxígeno (ROS) que causa daños en el ADN, las enzimas, las

15

proteínas, los lípidos y deteriora el sistema de defensa antioxidante (Abarikwu,

2013; Flora et al., 2012; Gillis et al., 2012).

Otros de los efectos del plomo en las personas, es la interrupción de la síntesis

de la hemoglobina provocando la anemia, pero cabe recalcar que cuando se

producen efectos neurológicos en los niños, no es necesario desarrollar anemia

para que los infantes mueran (Abarikwu, 2013). Las enfermedades relacionadas

a los efectos del plomo en la salud incluyen la hipertensión, daños

gastrointestinales, efectos neuropsicológicos, déficits cognitivos y

neuroconductuales en niños y adultos, además está relacionado con la

neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer (Abarikwu, 2013; Cardozo &

Lyda, 2013).

Estudios realizados verifican otros efectos en los humanos, el déficit cognitivo y

conductual en niños y adultos es generado por la exposición a este metal

(Cardozo & Lyda, 2013). De igual manera, el sistema inmune en los humanos

también se ve afectado por el plomo, disminuyendo su resistencia a las

infecciones por diversos patógenos, incluidas bacterias y virus, aumenta las

reacciones alérgicas y promueve enfermedades autoinmunes (Kasten &

Lawrence, 2013).

Cuando el ser humano es intoxicado por la exposición a fuentes comunes de

plomo como el polvo, agua, aire, alimentos, o cosméticos pueden presentar

diferentes síntomas y estarán directamente relacionados con las concentraciones

de plomo en la sangre; estos síntomas pueden incluir: anemia microcítica e

hipocrómica, además puede ocasionar envenenamiento (plumbemia) o hasta la

muerte (Castaño et al., 2012; D. Gupta & Lu, 2013). Otro de los sistemas

afectados en el ser humano son el sistema nervioso central, el tracto

gastrointestinal y los riñones; cuando ocurre la intoxicación por plomo también

existirán efectos sobre el SNC y la hematopoyesis (Castaño et al., 2012; Gupta &

Lu, 2013).

Los efectos del plomo, especialmente en los niños, son la hiperactividad, el

deterioro mental, problemas de desarrollo y disminución del coeficiente intelectual;

en los adultos los efectos son la anorexia, debilidad de articulaciones, pérdida de

memoria, entre otros (Gupta & Lu, 2013). En las mujeres embarazadas, este

16

metal atraviesa la placenta y está relacionado con los partos prematuros, bajo

peso del niño en el nacimiento y la muerte intrauterina (Gupta & Lu, 2013).

2.2.4. Proceso para la elaboración de azúcar de caña

El proceso de elaboración del azúcar de caña se realiza en dos etapas: campo

y planta (San Carlos, 2013). En el campo se realiza la cosecha en los cultivos de

caña, también conocida como zafra, esta se realiza doce meses después de la

siembra; puede ser manual en quemado o en verde y también se la puede realizar

de forma mecanizada (Díaz & Portocarrero, 2002).

Por otro lado, la etapa de planta está compuesta por diferentes procesos:

recepción de la materia prima, lavado y preparación de la caña, molienda,

tamizado y pesado del jugo; sulfatación, encalamiento y calentamiento,

clarificación, evaporación, cristalización, centrifugación, secado, envasado y

almacenamiento (Ministerio del Ambiente, 2011).

En la recepción de la materia prima se procede al pesaje de la caña,

posteriormente se realiza el muestreo y el lavado (Díaz & Portocarrero, 2002). En

el lavado se utiliza agua para retirar impurezas como lodo, tierra o arena

(Ministerio del Ambiente, 2011), luego del lavado, la caña es transportada hacia

las picadoras para ser desmenuzada y a los molinos para extraer el jugo (San

Carlos, 2013). El jugo obtenido es pesado, tamizado, desinfectado y clarificado;

en el tamizado se producirá el bagazo o caña deshidratada, el cual es utilizado

para elaborar abono orgánico y para la cogeneración eléctrica (Díaz &

Portocarrero, 2002; Ministerio del Ambiente, 2011).

De la misma forma, en la desinfección se procede a la sulfatación,

encalamiento y calentamiento; los gases del azufre se mezclan con el jugo de

caña y se añade sacarato de calcio para mantener el pH neutro, posteriormente

se procede a calentar y decantar el jugo, así mismo se adiciona cal para la

precipitación de las impurezas (Ministerio del Ambiente, 2011; San Carlos, 2013).

Luego se procede clarificación, se utiliza la técnica de sedimentación y

floculación para luego ser llevado el jugo a los clarificadores, cabe mencionar que

para el proceso de sedimentación es necesario que el jugo se caliente a

temperaturas >230 ° F para mantener la eficiencia del proceso (San Carlos,

17

2013) . El residuo en esta etapa se conoce como cachaza, la cual es filtrada y se

obtiene un residuo sólido o torta de cachaza y un residuo líquido o jugo filtrado el

cual es recirculado en el proceso (San Carlos, 2013).

Posteriormente el jugo clarificado es evaporado para reducir el contenido de

agua, el concentrado que se obtiene se conoce como meladura, luego se procede

a la cristalización en equipos de vaporación al vacío o tachos para luego llevar a

cabo la centrifugación y separación de la melaza. Por lo tanto, luego de estos

procesos se obtiene el azúcar, la cual es secada y enfriada para luego ser

empacada, almacenada y distribuida (Díaz & Portocarrero, 2002; Ministerio del

Ambiente, 2011; San Carlos, 2013). En estos últimos procesos se utilizan aditivos

para la remoción del color final en el azúcar (Centro de Investigación de la Caña

de Azúcar del Ecuador, 2009).

2.3. Marco legal

La Constitución de la República del Ecuador establece en el artículo 66, inciso

2: ―El derecho a una vida digna, que asegure la salud, alimentación y nutrición,

agua potable, vivienda, saneamiento ambiental, educación, trabajo, empleo,

descanso y ocio, cultura física, vestido, seguridad social y otros servicios sociales

necesarios‖ (Asamblea Nacional Constituyente, 2008, pg. 50).

El artículo 13 menciona que todas las personas tiene el derecho al acceso a

alimentos sanos y en el artículo 281, sobre la soberanía alimentaria, en el inciso

13 se recalca que se deberá prevenir y proteger a las personas sobre el consumo

de alimentos contaminados los cuales ponen en riesgo la salud o que la ciencia

tenga incertidumbre sobre sus efectos (Asamblea Nacional Constituyente, 2008).

La Norma del Codex para los Azucares, CODEX STAN 212-1999, establece

diferentes límites de aditivos y contaminantes para los azúcares destinados al

consumo humano (Food and Agriculture Organization, 2001).

La Ley Orgánica del Régimen de la Soberanía Alimentaria establece los

mecanismos para garantizar a las personas el acceso de alimentos sanos y

nutritivos, se constituye por normas conexas para establecer políticas públicas

agroalimentarias para promover el consumo de alimentos sanos a través de toda

18

la cadena alimentaria (Asamblea Nacional del Ecuador, 2010). Además establece

en el Art. 3 uno de los deberes del Estado será:

Incentivar el consumo de alimentos sanos, nutritivos de origen

agroecológico y orgánico, evitando en lo posible la expansión del

monocultivo y la utilización de cultivos agroalimentarios en la producción de

biocombustibles, priorizando siempre el consumo alimenticio nacional.

(Asamblea Nacional del Ecuador, 2010, pg.5)

Por otro lado, sobre la investigación, asistencia técnica y diálogo de saberes, en el

extracto del Art. 10 de esta ley se menciona:

El Estado fomentará la participación de las universidades y colegios

técnicos agropecuarios en la investigación acorde a las demandas de los

sectores campesinos, así como la promoción y difusión de la misma.

(Asamblea Nacional del Ecuador, 2010, pg.8)

Las Normas Técnicas INEN que establecen los requisitos que debe cumplir el

azúcar crudo, blanco, y panela granulada son las siguientes respectivamente:

NTE INEN 258:2000, NTE INEN 259:2000 y NTE INEN 2332:2002. En estas

normas regulan la concentración máxima permitida de contaminantes en el

producto (Insitituto Ecuatoriano de Normalización, 2000a, 2000b, Instituto

Ecuatoriano de Normalización, 2000, 2002).

19

CAPÍTULO III

3.1. Materiales y métodos

3.1.1. Área de estudio

El área de estudio fue delimitada en las ciudades principales del Ecuador,

donde se concentra la mayor población ecuatoriana. Las ciudades escogidas

fueron Guayaquil y Quito.

El Distrito Metropolitano de Quito, es uno de los ocho cantones que se

encuentran localizados en la provincia de Pichincha, se ubica en la cordillera

occidental de los Andes (Programa de las Naciones Unidas para el Medio

Ambiente & Facultad Latinoamericana de Ciencias Sociales, 2011).

Quito es una de las ciudades más pobladas del Ecuador y será el cantón

más poblado para el año 2020 (CAF, FLACSO, & ONU HABITAT, 2016;

Instituto Nacional de Estadística y Censos, 2010, 2013). Cuenta con

aproximadamente 2.239.191 de habitantes, de acuerdo al último censo de

población y vivienda realizado en el Ecuador (CAF et al., 2016; Instituto

Nacional de Estadística y Censos, 2010, 2013). El distrito Metropolitano de

Quito, capital del Ecuador, está constituido por 65 distritos geográficos

administrativos y posee una extensión de 423 mil hectáreas (Carrera,

Bustamante, & Sáenz, 2016; Roldos, Hopenhayn, Sacoto, & Bustamante,

2017).

En datos de mortalidad, las principales causas de la misma en la población

quiteña son las enfermedades cerebrovasculares, la diabetes, enfermedades

circulatorias, infecciones del sistema respiratorio y digestivo (Roldos et al.,

2017). Así mismo, las causas de mortalidad en los niños de 10-19 años son las

enfermedades del sistema nervioso. Por otro lado, las enfermedades que más

afectan a los adultos mayores de 60 años son las enfermedades crónicas.

Cabe destacar que las enfermedades que se han incrementado en la

población, son las enfermedades crónicas como diabetes e hipertensión

(Roldos et al., 2017).

20

Con respecto a los puntos de muestreo, se seleccionaron panaderías o

tiendas de abastos y supermercados, los cuales son lugares a los que acude la

mayoría de población para satisfacer su demanda de alimentos. El primer

punto escogido fue el Supermercado X1. El segundo punto escogido fue una

panadería X2 en un sector popular de la ciudad; como último punto se escogió

el Supermercado X3.

En cuanto a la ciudad de Guayaquil, es la ciudad más poblada del país, en la

cual se concentra la mayor parte de la población ecuatoriana con

aproximadamente 2.350.915 de habitantes, esto se debe a su ubicación

comercio, puerto marítimo y demás factores que han contribuido en el

incremento de su población y la migración a la cuidad (Gobierno Provincial del

Guayas, 2013; Instituto Nacional de Estadística y Censos, 2010; Núñez, 2016).

Ocupa 6.027,05 km2 del territorio de la provincia del Guayas y se localiza en la

parte central de la provincia del Guayas, en la Región Litoral del Ecuador

(Gobierno Provincial del Guayas, 2013).

Los datos de mortalidad, en estudios demuestran que existe un incremento

en la incidencia de cáncer en la ciudad de Guayaquil, el mismo autor menciona

que los hábitos alimenticios son un factor determinante en que esta

enfermedad siga en aumento (Tanca & Arreaga, 2010).

En relación a los puntos de muestreo se escogió el Mercado Municipal X4 y

el Supermercado X5. A continuación se detallan los puntos de muestreo donde

se realizó las compras de los diferentes productos para su posterior análisis. En

cada cuidad se recolectó 24 muestras respectivamente. El mapa y las

coordenadas de Quito se muestran en la Figura 1 y Tabla 1. Los puntos de

muestreo en Guayaquil se observan en la Figura 2 y Tabla 2.

21

Figura 1. Puntos de muestreo en la Cuidad de Quito

Supermercado X1

Panadería X2

Supermercado X3

Establecimientos comerciales

22

Figura 2. Puntos de muestreo en la Cuidad de Guayaquil

Mercado Municipal X4

Supermercado X5

Mercado Municipal X4

Supermercado X5

23

Tabla 1. Coordenadas de los puntos de muestreo en la ciudad de Quito

Puntos Puntos de muestreo Coordenada x Coordenada y

Punto 1

Supermercado X1 786470,282 9977163

Punto 2

Panadería X2 788910,142 9976228,55

Punto 3

Supermercado X3 788687,773 9976096,79

Fuente: Elaboración propia

Tabla 2. Coordenadas de los puntos de muestreo en la ciudad de Guayaquil

Puntos Puntos de muestreo Coordenada x Coordenada y

1 Mercado Municipal X4 623161,381 9764565,07

1 Supermercado X5 625229,898 9772998,68


3.1.2. Colecta y número de muestras

Las muestras se adquirieron por triplicado en supermercados de la ciudad de

Guayaquil y el muestreo se realizó en base a la Normativa Ecuatoriana NTE INEN

262:2011. Además, se recolectó una muestra triplicada de la caña de azúcar para

determinar si la posible contaminación por cadmio y plomo proviene directamente

de la caña por el uso de fertilizantes y agroquímicos.

De las tres réplicas tomadas de cada marca y tipo de producto se obtuvieron

cuarenta y ocho muestras de azúcar y tres muestras de caña, fueron

transportadas para su análisis al Laboratorio Certificado por el SAE Analítica

Avanzada – Asesoría y Laboratorios ANAVANLAB de la ciudad de Quito.

3.1.3. Diseño Experimental

Se colectaron muestras de azúcar blanca, morena y panela de las marcas más

comercializadas de la ciudad de Guayaquil y Quito. Las marcas son: M1, M2 Y

M3. Se colectó 18 muestras de azúcar morena, 18 muestras de azúcar blanca y

12 muestras de panela granulada. Así mismo, se colectó para su análisis 3

muestras de caña de azúcar de la variedad Ragnar, provenientes del cantón La

Troncal para verificar si la contaminación proviene desde los cultivos o si es

contaminado en la fase de producción.

24

Las muestras se obtuvieron de supermercados y tienda de abastos, con

diferentes números de lote y fecha de caducidad vigente. Las muestras de los

productos fueron codificadas de tal forma que se diferencian los productos entre

sí. En total se analizaron 51 muestras para cadmio y plomo.

Tabla 3. Muestras analizadas.

Marcas Azúcar blanca Azúcar crudo Panela

Granulada

Caña de azúcar

(Saccharum spp.)

n= 3

M1 n= 3 n= 3 n= 3

M2 n= 3 n= 3 n= 3

M3 n= 3 n= 3 ---

Fuente: Elaboración propia Nota: n= número de muestras.

3.1.4. Metodología

La metodología escogida es el Método de Espectrofotometría de Absorción

Atómica, la cual es una de las técnicas analíticas más utilizadas para la

determinación de elementos inorgánicos, debido a su alta selectividad y

sensibilidad (Lorenzo, Reyes, Blanco, & Vasallo, 2010).

El método utilizado está basado en el método estándar de la EPA 7000 A:

―Métodos de Absorción Atómica‖ y en el método EPA 3051: ―Digestión Ácida

asistida por Microondas de sedimentos, lodos, suelos y aceites‖.

En espectrofotometría de absorción atómica se determina metales si se

encuentran en solución, por lo tanto la muestra y otros residuos sólidos requieren

ser digeridos para el análisis. La muestra en solución es aspirada a una llama y es

atomizada. Un haz de luz es dirigido a través de la llama, luego pasa al

monocromador, y llega al detector que mide la cantidad de luz absorbida por el

elemento atomizado en la llama.

25

La cantidad de energía a la longitud de onda característica que fue absorbida

en la llama es proporcional a la concentración del elemento en la muestra, dentro

de un rango de concentración predeterminado.

3.1.5. Manejo de muestras

3.1.5.1. Recolección, preservación y almacenamiento

Las muestras fueron recolectadas y luego refrigeradas aproximadamente a 4°C.

3.1.5.2. Tiempo máximo de análisis

Las muestras fueron digeridas en un tiempo máximo de 10 días.

3.1.6. Equipos e insumos

3.1.6.1. Equipos

Espectrofotómetro de absorción atómica Perkin-Elmer AAnalyst 400.

Compresor de aire de pistón seco.

Horno Microondas.

Estufa.

Balanza Analítica con resolución de 0.1 mg, calibrada.

Lámparas de cada metal, cátodo hueco o EDL.

Purificador de Agua tipo II.

Pipeta automática (1 – 5 mL), calibrada

3.1.6.2. Materiales

Cabeza de mechero para llama aire - acetileno

Cabeza de mechero para llama óxido nitroso

Viales de reacción

Pipeta volumétrica de 1 mL clase A, verificada.


26



Balón aforado de 25 mL clase A, verificado.



Vasos de precipitación varios volúmenes

Espátula metálica

Erlenmeyer de 250 mL

Embudos de vidrio

Cápsulas de porcelana

Desecador de vidrio

Viales de teflón para digestión por microondas

Probeta de 10mL

Papel filtro cualitativo

Embudos de vidrio

3.1.6.3. Reactivos y MRC

3.1.6.3.1. Reactivos

Aire limpio y seco, proviene de compresor

Acetileno extra puro de grado absorción atómica (2.7 o superior)

Óxido nitroso estándar de grado absorción atómica pureza > 99%

Agua libre de metales, desionizada tipo II

Ácido clorhídrico concentrado

Ácido nítrico concentrado

Ácido sulfúrico concentrado

Peróxido de hidrógeno 30%

Cloruro de Potasio

27

Oxido de Lantano

Sílica gel con indicador de humedad.

3.1.6.4. Patrones y MRC

Estándar grado absorción atómica o ICP de Cadmio y plomo

(aproximadamente 1000 μg/mL).

Material de Referencia Certificado de Metales en Suelo CRM033.

3.1.7. Condiciones ambientales

- Se mantuvo las condiciones ambientales generales durante la realización del

ensayo, entre 15 y 30°C y humedad relativa entre 20 y 80%.

3.1.8. Preparación de las muestras

Las muestras estuvieron a temperatura ambiente entre 15 a 30 °C, antes de

realizar el análisis, luego se trasladó el código de cada muestra asignado a cada

material volumétrico, de vidrio o auxiliar, en donde la muestra, sus diluciones o

sus preparaciones fueron colocadas, de manera que se mantuvo identificada a lo

largo de todo el proceso de análisis.

Se procedió a homogenizar previamente la muestra antes de ser analizada.

Para el análisis por espectrofotometría de absorción atómica, las muestras, fueron

tratadas previamente con una digestión ácida asistida por microondas con ácido

nítrico concentrado al %65 (Merck) según el método EPA 3051. Las muestras

deben ser digeridas para minimizar las interferencias de los residuos sólidos para

luego proceder al análisis.

3.1.8.1. Digestión ácida asistida por microondas

Se inició colocando los viales de digestión limpios y secos dentro de las

chaquetas numeradas y ordenar ascendentemente, se pesó 0.50 g de muestra en

un vial de digestión y se realizó el mismo tratamiento para duplicados. Se

procedió a añadir 10 mL de ácido nítrico concentrado a cada vial y se preparó un

blanco con ácido nítrico únicamente. Fue colocado el disco de liberación de

presión sobre los viales y se tapó los viales, de la misma forma se llevó la

28

manguera de ventilación a una campana de extracción y en el equipo se se

distribuyó las muestras. Por último se dejó enfriar hasta por lo menos 60°C, de la

misma forma se dejó que los viales se enfríen completamente al ambiente y se los

llevó a una campana de extracción. Se sacó el primer vial y se transfirió a un

embudo de vidrio con papel filtro, se recogió el filtrado en un balón aforado de 25

mL clase y se realizó un lavado con agua desionizada, sin sobrepasar el volumen

de 25 mL del balón aforado; por último se aforó con agua desionizada. Así mismo,

cada diez muestras se realizó la digestión por duplicado para los controles de

repetibilidad y reproducibilidad.

3.1.8.2. Digestión ácida asistida en plancha de calentamiento

Para las muestras de caña se procedió con una digestión ácida en plancha de

calentamiento con ácido clorhídrico concentrado (Merck). Se pesó

aproximadamente 3.0 g de muestra en un Erlenmeyer de 250 mL y se adicionó 10

mL de ácido clorhídrico concentrado a cada Erlenmeyer y 10 mL de agua

desionizada, añadiendo de uno a tres núcleos de ebullición. Posteriormente se

colocó el Erlenmeyer en la plancha de calentamiento bajo la campana de

extracción hasta observar que la muestra se aclare y el volumen sea de

aproximadamente unos 10 mL. Finalmente se dejó enfriar y filtrar en un balón

aforado de 25 mL clase A y se realizó un lavado con agua desionizada, sin

sobrepasar el volumen de 25 mL del balón aforado. Para concluir se aforó con

agua desionizada.

3.1.9. Análisis de metales pesados

3.1.9.1. Curva de calibración

Se realizó la cuantificación relacionando la concentración del metal en mg/L Pb o

Cd (Accustandard) con la señal producida y se construyó la curva de calibración.

- Se aspiró un blanco previamente digerido.

- Se realizó la lectura de cada uno de los estándares de calibración en forma

ascendente.

29

- Al finalizar la lectura del último estándar, apareció el resumen de la curva de

calibración, y se registró la curva en el formato de análisis del metal

correspondiente y se revisó el cumplimiento de los parámetros.

3.1.9.2. Cuantificación de muestras

- Se procedió a leer un blanco de ácido digerido como las muestras, el resultado

fue <LC del metal.

- Se aspiró las muestras previamente digeridas, para analizarlas, realizando una

sola replica.

- Se procedió a leer en el equipo un estándar de control cada 10 muestras, para

verificar que la recta de calibración se hubiese mantenido. Finalmente, para la

validación de los datos se midió un material de referencia (CRM033, Sigma-

Aldrich).

3.1.9.3. Expresión de Resultados

- Los resultados se reportaron en mg/Kg y se utilizó un decimal en el resultado.

- Si el valor fue menor al Límite de cuantificación, se reportó como ―<0.1‖.

30

CAPÍTULO IV

4.1. Resultados

Los resultados se encuentran en los Anexos del presente estudio (Anexo 6,7 y

8)

4.1.1. Concentración de cadmio y plomo en los derivados de la caña

de azúcar

La caña de azúcar de la variedad Ragnar ampliamente utilizada en Ecuador

presentó contaminación por cadmio y plomo (Tabla 4 y 5). Los valores mínimos y

máximos de Cd respectivamente fueron: 0,10 mg/kg y 0,20 mg/kg. El promedio de

concentración de cadmio en la caña de azúcar fue 0,15±0,05 mg/kg.

En cuanto al Pb se apreciaron altas concentraciones en la caña con valores

mínimos de 3,99 mg/Kg y máximos de 4,72 mg/kg y valores promedio de

4,32±0,37 mg/Kg.

Tabla 4. Concentración de cadmio en la caña de azúcar, panela, azúcar blanca y morena.

Cd (mg/Kg)

M1 M2 M3

CAÑA 0,15±0,05 0,15±0,05 0,15±0,05

PANELA < 0,1 < 0,1 < 0,1

AZÚCAR BLANCA < 0,1 < 0,1 < 0,1

AZÚCAR MORENA < 0,1 < 0,1 < 0,1

Fuente: Elaboración propia Nota. M1: marca 1, M2: marca 2, M3: marca 3

Tabla 5. Concentración de plomo en la caña de azúcar, panela, azúcar blanca y morena.

Pb (mg/Kg)

M1 M2 M3

CAÑA 4,32±0,37 4,32±0,36 4,32±0,36

PANELA 2,3±1,04 < 0,1 < 0,1

AZÚCAR BLANCA 1,6±0,74 < 0,1 < 0,1

AZÚCAR MORENA 0,3±0,08 < 0,1 < 0,1


31

Sin embargo, en ninguno de los derivados de la caña de azúcar se evidenció

contaminación por Cd, siendo todos los valores menores al límite de detección

(<0,1 mg/Kg) en todas las marcas estudiadas. Por el contrario, se observó

contaminación por Pb en los derivados de la caña en la marca M1, donde se

evidenció una mayor concentración en la panela y el azúcar blanco, mayores a las

halladas en el azúcar morena (F=19,25; p= 0,001) (Figura 3).

Figura 3. Concentración de plomo en la caña de azúcar, panela, azúcar blanca y morena de la

marca M1. Los resultados se muestran como media±desviación estándar (n=3). Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según ANOVA de una vía y test a posteriori de Tukey (p>0,05).

Así mismo, en la marca M1, en el azúcar blanco, se detectaron

concentraciones mínimas de plomo de 1,04 mg/kg y valores máximos de 2,47

mg/kg. En la misma marca, en la panela granulada se apreciaron valores

mínimos y máximos de Pb respectivamente de 1,5 mg/kg y 3,5 mg/kg. Por último,

en el azúcar morena, se detectaron valores mínimos de Pb de 0,2 mg/kg y valores

máximos de 0,35 mg/kg.

a

b

b

c

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

CAÑA PANELA BLANCA MORENA

Pb

[m

g/k

g]

32

El promedio de concentraciones de plomo en la panela, azúcar blanca y

morena fue respectivamente de 2,3±1,4 mg/kg, 1,6±0,74 mg/kg y 0,3±0,08 mg/kg.

Cabe indicar que las muestras se tomaron de diferentes lotes y en diferentes

ciudades y aun así se evidenció contaminación significativa por Pb.

4.2. Comparación de las concentraciones obtenidas en caña y sus

derivados, con la normativa nacional e internacional en relación con

los límites permisibles de cadmio y plomo en alimentos.

Se realizó la comparación de las concentraciones con la normativa nacional

(Tabla 6) y con la normativa internacional (Tabla 7). Las normativas nacionales

empleadas para realizar las comparaciones fueron las Normas Técnicas

Ecuatorianas del Servicio Ecuatoriano de Normalización para el azúcar blanca,

morena y panela granulada.

Tabla 6. Comparación de las concentraciones de plomo en la caña de azúcar y en los productos de la marca M1: panela, azúcar blanca y morena con la normativa nacional

Parámetro Muestra

Normativa

Nacional

Aplicable

Límite máximo Permisible

(mg/kg)

Resultado

concentración

(mg/kg)

Plomo Panela NTE INEN

2332

(CODEX

ALIMENTARIO)Exento 2,3±1,04

Plomo Azúcar

blanca NTE INEN 259 0,5 1,6±0,74

Plomo Azúcar

morena NTE INEN 258 0,5 0,3±0,08


Tabla 7. Comparación de las concentraciones de plomo en la caña de azúcar y en los productos de la marca M1: panela, azúcar blanca y morena con la normativa internacional

Parámetro Muestra

Normativa

Internacional

Aplicable

Límite máximo

Permisible

(mg/kg)

Resultado

concentración

(mg/kg)

Plomo Panela CODEX

ALIMENTARIUS Exento 2,3±1,04

Plomo Azúcar CODEX 0,5 1,6±0,74

33

blanca ALIMENTARIUS

Plomo Azúcar

morena

CODEX

ALIMENTARIUS 0,5 0,3±0,08


Se observó que las concentraciones de plomo en la panela y el azúcar blanco de

la marca M1 excedieron los límites máximos permisibles establecidos por la

normativa nacional e internacional.

4.3. Discusión

Luego de realizar los análisis de los productos derivados de la caña: azúcar

blanca, morena y panela, comercializadas en Ecuador, se determinó que en las

muestras de las marcas M1, M2 y M3, los niveles de Cd no fueron detectables

(<0,1 mg/kg); sin embargo, se detectó concentraciones de cadmio en la caña de

azúcar inferiores a los límites máximos establecidos (0,5 mg/kg). Por el contrario,

se hallaron altas concentraciones de Pb en las muestras de la marca M1 y en la

caña de azúcar, sobrepasando los límites máximos permisibles establecidos por

las normas nacionales NTE INEN 2332, NTE INEN 259 y NTE INEN 258 y la

norma internacional Codex Alimentarius.

En la panela se encontró altos valores de Pb, en contraposición con la

normativa nacional e internacional que menciona que debe estar exenta de plomo

(Food and Agriculture Organization, 2001). Así mismo, en el azúcar blanco superó

3,2 veces el LPM de las normativas. Sin embargo, el azúcar morena se encuentra

por debajo de los límites máximos permisibles.

Por lo tanto, no existió contaminación por Cd en el azúcar en ninguna de las

marcas analizadas, a diferencia del plomo que se evidenció contaminación en la

panela y el azúcar blanco, evidenciando la contaminación de estos productos.

Por otro lado, la fuente de contaminación por Pb en los derivados de la caña

demostró ser la planta de caña de azúcar. Varios estudios han examinado las

concentraciones de Pb en la caña de azúcar y en el jugo. Se ha determinado que

en el tallo de la caña las concentraciones de Pb en India fueron de 0,01 – 1,11

mg/kg Pb (Pandey, Suthar, & Singh, 2016), menores a los niveles hallados en el

presente trabajo. Por el contrario, en China encontraron concentraciones

34

superiores de plomo en la caña 5,92 a 26,98 mg/kg (Xia, Chi, & Cheng, 2009),

cabe recalcar que estos fueron irrigados con aguas contaminadas. Así mismo, se

han analizado las concentraciones de Pb en el jugo de la caña en India

encontrándose valores medios de 0,04 mg/L Pb (Damodharan & Reddy, 2014) y

en Perú se halló una concentración media de 0,446 mg/L Pb (Huanri, 2014).

Por otra parte, la presencia de Pb en la caña implica que existe contaminación

en los suelos. Se ha determinado las concentraciones de Pb en suelos cultivados

con la caña de azúcar. Vieira et al., (2016) encontró 11,2 mg/kg Pb en los suelos

cultivados con caña en Brasil. Cabe mencionar, que en Ecuador se ha

evidenciado la contaminación por metales pesados en los suelos agrícolas

(Pernía et al., 2016), por lo cual se podría confirmar la relación que existe de los

suelos contaminados con la posterior contaminación de los cultivos y del producto

final.

Xia et al., 2009 menciona que la caña de azúcar puede ser utilizada para la

fitorremediación de suelos contaminados con Pb, por lo tanto tiene un potencial

para absorber este metal pesado y no debería ser cultivado en suelos

contaminados.

Una posible explicación de las altas concentraciones de plomo en los productos

analizados, es que comparando las concentraciones de Pb que se obtuvieron en

la caña, se puede determinar que la contaminación podría provenir desde los

cultivos y del uso de aditivos en la producción. La contaminación del suelo y

posteriormente en la caña podría provenir del uso de agua contaminada para

riego o del excesivo uso de agroquímicos como fertilizantes y pesticidas, se ha

demostrado la presencia de cadmio en fertilizantes con una concentración

máxima de 41,30±1,65 mg/Kg Cd (Muñoz, 2017; Omwoma et al., 2010; Reilly,

2002). Así pues, los metales pesados se bioacumulan en la planta, en este caso

se almacena en el tronco de la caña la cual es usada como materia prima para

extraer el azúcar (Rodrigues et al., 2013; Yadav et al., 2010).

Por otra parte, en el proceso para elaborar los productos derivados de la caña,

se utilizan aditivos que contienen métales pesados tales como el acetato básico

de plomo o subacetato de plomo (Sociedad Agrícola e Industrial San Carlos S.A,

35

2015). A pesar de que la Marca M1 según versiones emitidas a través de

informes anuales, se menciona que se ha sustituido el uso de compuestos

clarificantes con plomo al uso de otros aditivo como el Octapol (Sociedad Agrícola

e Industrial San Carlos S.A, 2015), este compuesto puede contener hasta 10 ppm

de metales pesados (Orozco, 2006). En contraposición a lo anteriormente

mencionado, mediante los resultados obtenidos en los productos finales

analizados se verifica la presencia de plomo en altas concentraciones,

contradiciendo las versiones establecidas en dicho informe.

Considerando los factores que podrían generar la contaminación por metales

pesados en los productos analizados, se podría apoyar la hipótesis de que la

contaminación podría estar asociada a los aditivos químicos añadidos además de

la contaminación proveniente desde el cultivo de la caña.

La contaminación de la panela, azúcar blanca y morena pone en riesgo a los

consumidores, considerando que el azúcar es uno de los productos mayormente

consumidos a nivel nacional, especialmente en niños y jóvenes (Freire et al.,

2013); además se utiliza en el hogar diariamente en todos los niveles sociales de

la población ecuatoriana, de igual manera se usa como materia prima para los

jugos, postres, entre otros (Freire et al., 2013).

Los consumidores más afectados por el Pb son los niños y mujeres

embarazadas, ya que se ha demostrado que es el responsable de causar el

deterioro mental, problemas de desarrollo y disminución del coeficiente intelectual,

hiperactividad, muerte intrauterina, partos prematuros, bajo peso del niño en el

nacimiento (Gupta & Lu, 2013). Así mismo, el plomo está clasificado como

probablemente carcinógeno para los humanos (International Agency for Research

on Cancer, 2006). En los adultos también causa efectos negativos en la salud,

tales como la hipertensión, daños en el sistema gastrointestinal y el sistema

nervioso central, daños en el sistema inmune, efectos neuropsicológicos,

neuroconductuales y provoca la neurodegeneración en la enfermedad de

Alzheimer (Abarikwu, 2013; Cardozo & Lyda, 2013; Castaño et al., 2012; Gupta &

Lu, 2013; Kasten & Lawrence, 2013).

36

Como se ha mencionado, el plomo cuando es ingerido mediante los alimentos

casusa efectos negativos en la salud de las personas, así pues, se puede

relacionar que siendo las enfermedades cerebrovasculares, enfermedades del

sistema digestivo, infecciones, hipertensión, cáncer, enfermedades del sistema

nervioso en los niños la causas de mortalidad en los ecuatorianos (Instituto

Nacional de Estadísticas y Censos, 2015; Ministerio de Salud Pública, 2017;

Roldos et al., 2017; Tanca & Arreaga, 2010) y podrían estar relacionadas con el

consumo de azúcar contaminada por Pb.

A pesar que la Constitución ecuatoriana y la Ley Orgánica Del Régimen De La

Soberanía Alimentaria mencionan que se deberá garantizar la soberanía

alimentaria mediante el consumo de alimentos sanos y se prevendrá a las

personas sobre los alimentos contaminados (Asamblea Nacional Constituyente,

2008; Asamblea Nacional del Ecuador, 2010), no se realizan los respectivos

análisis o controles en los productos que son expendidos a nivel nacional.

4.4. Propuesta para reducir la incidencia de metales pesados en el

proceso de obtención de productos de la caña de azúcar

Se proponen las medidas para para prevenir la acumulación de metales

pesados en la caña de azúcar y sus productos:

1. Incentivar y capacitar a los agricultores sobre agricultura sostenible y

buenas prácticas agrícolas. Se debe capacitar a los agricultores sobre temas de

metales pesados en los suelos y cómo reducir su incidencia. Además, se deben

incluir temas como la agricultura sostenible con el apoyo de las autoridades para

incluirlos en programas internacionales como en los programas de la

Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.

2. Capacitar a los agricultores en las medidas que puedan tomar in situ

para remediación de suelos contaminados y la prevención de contaminación

por metales pesados. Las medidas podrían ser:

- Corrección del pH: Aplicar compuestos como hidróxido de calcio para

reducir la biodisponibilidad del plomo (Ortiz, Sanz, Dorado, & Villar,

2007). La solubilidad y por lo tanto la biodisponibilidad de los metales

pesados es mayor cuando el pH es ácido (Chuan, Shu, & Liy, 1995).

37

- Enmiendas orgánicas: Para la inmovilización del metal y reducir la

toxicidad en los suelos, usar enmiendas orgánicas o incrementar el

material orgánico del suelo, para disminuir su biodisponibilidad para las

plantas (Wuana & Okieimen, 2011).

- Composición de agua de riego: Controlar y analizar la composición del

agua que será utilizada para riego para prevenir la acumulación excesiva

de metales en la cadena alimentaria (Sarabia, Cisneros, Aceves,

Durán, & Castro, 2011).

3. No usar fertilizantes y pesticidas que no contengan o con bajos niveles

de metales pesados en su composición. Como se ha mencionado

anteriormente, la incidencia de los fertilizantes y pesticidas tienen un impacto

negativo en la concentración de metales pesados en la panta (Omwoma et al.,

2010; Reilly, 2002)

4. Realizar el control sobre los productos químicos aditivos que se utilizan

tanto en el proceso de cultivo de la caña como en la elaboración de los productos,

además se debe considerar productos alternativos que no tengan efectos letales

para la salud de las personas. Cada empresa debería elaborar un informe de

toxicidad de los productos utilizados en el proceso de fabricación de productos

alimenticios.

5. Verificar por parte de las autoridades de control que los pequeños

agricultores que venden la caña a los ingenios azucareros, utilicen productos que

no contengan metales pesados y que su nivel de toxicidad sea bajo. Por lo tanto,

asegurando la inocuidad del producto desde el inicio de la cadena alimentaria se

podrá asegurar el expendio responsable del mismo a los consumidores.

38

CONCLUSIONES

Mediante los resultados obtenidos a partir del presente se llegó a la conclusión de

los siguientes puntos:

- Se determinó la concentración de cadmio y plomo en los derivados de la caña:

azúcar blanca, morena y panela, comercializadas en Ecuador. La

concentración de cadmio no fue detectable (>0,1 mg/kg Cd) en los productos

pero si fue detectada en la caña de azúcar (0,15±0,05 mg/kg Cd).

- Se determinó que las concentraciones de plomo en caña de azúcar (4,32±0,37

mg/kg Pb) y en los derivados de la Marca M1: panela (2,3±1,04 mg/kg), azúcar

blanca (1,6±0,74 mg/kg), azúcar morena (0,3±0,08 mg/kg), superando los tres

primeros los límites máximos permisibles establecidos por la normativa

nacional e internacional.

- Las concentraciones de Pb en la caña y en los productos derivados de esta

fueron con el siguiente patrón de clasificación caña> panela> azúcar blanca>

azúcar morena.

- Se propuso medidas para reducir la incidencia de metales pesados en el

proceso de obtención de productos de la caña de azúcar para que sea

aplicada en el Ecuador y asegurar la inocuidad alimentaria.

39

RECOMENDACIONES

Este análisis permitió identificar cuáles serían las recomendaciones necesarias

para evitar la contaminación del producto a través de toda la cadena alimentaria.

- A pesar de existir la normativa legal, no se cumple sus funciones debido a la

falta de políticas gubernamentales para hacer cumplir las mismas. El estado

debería garantizar el buen uso que se dé a todos los productos utilizados en la

elaboración de productos alimenticios de consumo masivo.

- Se recomienda a las autoridades realizar controles periódicos a los productos

alimenticios, se debería crear nuevos organismos de control dedicados a la

inocuidad y seguridad alimentaria en el país.

- El Ministerio de Salud debería intervenir en los controles de productos

utilizados en toda la industria nacional, sobre todo en los productos

alimenticios y debería obligar a las empresas azucareras a cumplir con las

normas NTE INEN 2332, NTE INEN 259 y la NTE INEN 258.

.

40

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i

ANEXOS Anexo 1.Gráfico prueba de normalidad Anderson-Darling

Figura 4. Gráfico de probabilidad de Pb-Normal.

Anexo 2. Gráfica prueba de igualdad de varianza Test Levene.

Figura 5. Prueba de varianzas iguales.

P1

M1

CAÑA

B1

76543210

Valor p 0.012

Valor p 0.457

Comparaciones múltiples

Prueba de Levene

MU

ES

TR

A

Prueba de varianzas iguales: PLOMO mg/kg vs. MUESTRAMúltiples intervalos de comparación para la desviación estándar, α = 0.05

Si los intervalos no se sobreponen, las Desv.Est. correspondientes son significativamente diferentes.

ii

Anexo 3. Análisis de varianza (ANOVA).

Figura 6. ANOVA

Anexo 4. Análisis en el laboratorio

Anexo 4. Método de Tukey

Figura 7. Método de Tukey

iii

Anexo 5. Análisis en el laboratorio.

Figura 8. Análisis de las muestras en el espectrofotómetro

Figura 9. Inducción con el personal técnico del laboratorio

iv

Anexo 6. Resultados de los análisis de plomo en la caña de azúcar y en sus productos.

Muestra No. de Laboratorio Identificación Resultado Plomo mg/kg

8574-1 N1 - AB - 1 - PB

1,43

8574-2 N1 - AB - 2 - PB

2,47

8574-3 N1 - AB - 3 - PB

1,04

8574-4 N1 - AM - 1 - PB

0,35

8574-5 N1 - AM - 2 - PB

0,29

8574-6 N1 - AM - 3 - PB

0,2

8574-7 N1 - PG - 1 - PB

3,5

8574-8 N1 - PG - 2 - PB

2,01

8574-9 N1 - PG - 3 - PB

1,5

8574-10 N2 - AB - 1 - PB

< 0,1

8574-11 N2 - AB - 2 - PB

< 0,1

8574-12 N2 - AB - 3 - PB

< 0,1

8574-13 N2 - AM - 1 - PB

< 0,1

8574-14 N2 - AM - 2 - PB

< 0,1

8574-15 N2 - AM - 3 - PB

< 0,1

8574-16 N2 - PG - 1 - PB

< 0,1

8574-17 N2 - PG - 2 - PB

< 0,1

8574-18 N2 - PG - 3 - PB

< 0,1

8574-19 N3 - AB - 1 - PB

< 0,1

8574-20 N3 - AB - 2 - PB

< 0,1

8574-21 N3 - AB - 3 - PB

< 0,1

8574-22 N3 - AM - 1 - PB

< 0,1

8574-23 N3 - AM - 2 - PB

< 0,1

8574-24 N3 - AM - 3 - PB

< 0,1

8574-25 CAÑA 4,72

8574-26 CAÑA 4,26

8574-27 CAÑA 3,99

v

Anexo 7. Resultados de los análisis de cadmio en la caña de azúcar y en sus productos.

Muestra No. de Laboratorio Identificación Resultado Cadmio mg/kg

8574-28 N1 - AB - 1 - CD

< 0,1

8574-29 N1 - AB - 2 - CD

< 0,1

8574-30 N1 - AB - 3 - CD

< 0,1

8574-31 N1 - AM - 1 - CD

< 0,1

8574-32 N1 - AM - 2 - CD

< 0,1

8574-33 N1 - AM - 3 - CD

< 0,1

8574-34 N1 - PG - 1 - CD

< 0,1

8574-35 N1 - PG - 2 - CD

< 0,1

8574-36 N1 - PG - 3 - CD

< 0,1

8574-37 N2 - AB - 1 - CD

< 0,1

8574-38 N2 - AB - 2 - CD

< 0,1

8574-39 N2 - AB - 3 - CD

< 0,1

8574-40 N2 - AM - 1 - CD

< 0,1

8574-41 N2 - AM - 2 - CD

< 0,1

8574-42 N2 - AM - 3 - CD

< 0,1

8574-43 N2 - PG - 1 - CD

< 0,1

8574-44 N2 - PG - 2 - CD

< 0,1

8574-45 N2 - PG - 3 - CD

< 0,1

8574-46 N3 - AB - 1 - CD

< 0,1

8574-47 N3 - AB - 2 - CD

< 0,1

8574-48 N3 - AB - 3 - CD

< 0,1

8574-49 N3 - AM - 1 - CD

< 0,1

8574-50

N3 - AM - 2 - CD

< 0,1

8574-51 N3 - AM - 3 - CD

< 0,1

8574-52 CAÑA 0,20

8574-53 CAÑA 0,10 8574-54 CAÑA 0,15

vi

Anexo 8. Resultados de los análisis de cadmio y plomo en la caña de azúcar y en sus productos.

universidad de guayaquil - ugrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/34975/1/tesis... · la caÑa:...

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