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Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
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ALUMINIO EN BEBIDAS CARBONATADAS NO ALCOHÓLICAS O
REFRESCOS: EL Al3+ EN EL DESARROLLO VEGETAL /
SOFT DRINKS AND ALUMINIUM: AL3+ IN PLANTS DEVELOPMENT
Frida H. Belmont-Flores, Amalia Panizza-de-León, Ciro Márquez-Herrera,
Carmen Durán-de-Bazúa
Laboratorios de Ingeniería Química Ambiental y de Química Ambiental. Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Química. Universidad Nacional
Autónoma de México
Correos-e: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Resumen El objetivo de esta investigación es conocer si los refrescos envasados en las diferentes
presentaciones (lata o PET) realizan un aporte diferencial de aluminio a la ingesta diaria,
dado que México es el segundo consumidor de refrescos a nivel internacional. Se conoce
que el ácido cítrico, aditivo empleado por las empresas refresqueras, es uno de los
principales quelantes del aluminio, un pH ácido y dicho quelante son factores importantes
que favorecen la lixiviación del aluminio presente en el envase de refresco. Por otra parte
hay muchas evidencias sobre los efectos negativos que el aluminio presenta en los seres
humanos. Los resultados obtenidos en relación al pH de los refrescos fue de 2.478, 2.473,
2.849 y 2.839 para Coca-cola, Pepsi, Fanta y Mirinda, respectivamente. En cuanto al
contenido de aluminio se detectó que los refrescos envasados en PET tienen un
contenido de aluminio que va desde las 7 ppb hasta un máximo de 39 y los refrescos
enlatados se tiene un intervalo que va desde 33 hasta 140 ppb. Los resultados sobre la
fitotoxicidad que tiene el aluminio sobre Lactuca sativa no fueron concluyentes;
aparentemente no existe tal toxicidad. Sin embargo, estudios previos demuestran que el
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aluminio es un factor que afecta negativamente sobre el desarrollo de plantas durante el
periodo de germinación.
Introducción
México es la segunda economía
latinoamericana y es también el
segundo consumidor de bebidas
gaseosas no alcohólicas (conocidos
como refrescos) del mundo. El primer
lugar lo ocupa Estados Unidos como
mayor consumidor mundial de Coca
Cola per capita con 527 botellas de
ocho onzas (227 gramos), lo que
significa en promedio casi una botella
y media diaria. Al cierre del año 2004,
la industria de refrescos y aguas
carbonatadas en México alcanzó un
volumen de ventas de 15,601
millones de litros equivalentes a
2,748 millones de cajas unidad, y el
consumo per capita se elevó a 148.1
litros anuales (Iglesias, 2005). Un
estudio publicado por la revista The
Science of the Total Environment
demostró que los refrescos de
España tienen cantidades apreciables
de aluminio (44.6 a 1053.3 ppb) y
dichas cantidades varían
dependiendo del tipo de contenedor;
las mayores cantidades corresponden
a los refrescos enlatados (López et
al., 2002).
La ingesta de aluminio está
relacionada con desórdenes
neurológicos, tales como la
enfermedad de Alzheimer, ya que
induce los efectos oxidativos y
también afecta los huesos porque
interfiere en el metabolismo de
fósforo y calcio, generando
osteomalacia (Becaria et al., 2006).
Además de lo antes mencionado
también se ha relacionado con la
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anemia y la disminución de la
resistencia osmótica de las células de
la sangre (Osinska et al., 2004). Un
estudio canadiense pone en
evidencia el hecho de que las
mujeres adolescentes sustituyen la
leche por refrescos, con lo cual la
ingesta de calcio disminuye. En dos
estudios realizados sobre el efecto de
los refrescos en la acumulación de
masa ósea en adolescentes, las
mujeres mostraron tener menor
acumulación ósea cuando la ingesta
de éstos era mayor (Vatanparast et
al., 2006). La realización de este
estudio tuvo como objetivo determinar
la cantidad de aluminio presente en
los refrescos mexicanos (de lata y
otras presentaciones) y,
posteriormente, evaluar el efecto que
tiene el aluminio sobre algunas
especies macrofitas, con la finalidad
de dejar la puerta abierta a otros
investigadores interesados en la
salud pública y que deseen estudiar
en profundidad los efectos del
aluminio sobre los humanos y el
grado de absorción intestinal que éste
pueda tener.
Objetivos
Objetivos generales
Determinar la cantidad de
aluminio presente en algunas
marcas de refrescos que se
venden en México y confirmar si
existe diferencia significativa
entre la cantidad de aluminio
presente en refresco de lata y
otras presentaciones.
Evaluar el efecto que el aluminio
presenta sobre el desarrollo
vegetal usando una planta de
rápido crecimiento como modelo.
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Objetivos específicos
Cuantificar el contenido de
aluminio y el pH de los refrescos
enlatados y embotellados
mediante análisis físico-químicos.
Observar el efecto que presenta
el aluminio sobre el desarrollo
vegetal: largo de radícula y largo
de hipocótilo.
Antecedentes
¿Qué es el aluminio?
El aluminio es un metal que se
encuentra en el grupo IIIA de la tabla
periódica, su número atómico es 13 y
su masa atómica es de 26.9815
u.m.a. La configuración electrónica es
de 1s22s22p63s23p1 y la máxima
valencia que presenta es de + 3 que
corresponde a su forma más estable,
a altas temperaturas puede presentar
valencias +2 y +1 pero, en
situaciones excepcionales, porque
estos estados son muy inestables. El
elemento aluminio es el tercero más
abundante en la corteza terrestre y se
encuentra como aluminosilicatos
formando parte de las arcillas, micas
y feldespatos representando el 8.8%
de la litosfera (Tikhonov, 1973;
Russell y Larena, 1994). El aluminio
tiene características anfóteras, esto
significa que se disuelve tanto en
ácidos (formando sales de aluminio)
como en bases fuertes (formando
aluminatos con el anión [Al(OH)4]-)
liberando hidrógeno.
Absorción del aluminio a nivel
intestinal
En la ausencia de factores exógenos
(de la dieta), hay varios determinante
para la absorción intestinal, entre los
cuales se encuentra el grado de
solubilidad de éstos, el transporte a
través de la capa mucosa y otros. Los
factores externos pueden alterar la
interacción de la mucosa con el metal
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de forma que se asimile en mayor o
menor grado (Powell et al., 1994).
Cuando los metales, normalmente
ingeridos con la dieta, llegan al
intestino delgado comienza un
proceso de hidrólisis formándose
polímeros de hidroxiiones. En el
intestino delgado no existen especies
quelantes como tales pero existen
otras moléculas que actúan de forma
similar interfiriendo en la absorción de
los metales; tales compuestos son la
albúmina, citrato, lactato, fosfato,
piruvato, y la misma mucosa del
intestino. Dentro de los factores
exógenos está el ácido cítrico, el cual
interfiere directamente sobre la
absorción del aluminio, aumentándola
y, por el otro lado disminuyendo la del
calcio. Se ha encontrado que los
polifenoles son potentes quelantes de
metales trivalentes (Al3+, Fe3+) y
disminuyen la absorción de éstos
(Powell et al., 1994). Zhou et al.
(2008) recientemente publicaron en la
revista “Journal of Inorganic
Biochemistry” el efecto que tienen
algunos compuestos orgánicos como
el citrato, malonato y los fluoruros
sobre la absorción del aluminio. En
dicha investigación se plantearon dos
hipótesis: (a) el citrato, el malonato y
el fluoruro no modifican la
biodisponibilidad del aluminio, a una
concentración de aluminio común en
el agua potable de humanos (65 µM)
y (b) el complejo formado entre el
citrato y malonato con el aluminio no
se disocia en el tracto gastrointestinal
y se absorbe de manera intacta.
Como organismo modelo para el
estudio se utilizaron ratas a las cuales
se les suministraron de forma oral las
siguientes mezclas: (1) aluminio en
disolución sin quelante, (2) aluminio
en disolución con citrato, (3) aluminio
en disolución con malonato y (4)
aluminio en disolución con fluoruro.
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Los resultados obtenidos sugieren
que el aluminio se disoció de su
quelante al pH del estómago (pH~2);
si embargo, cuando llega al intestino
delgado (pH~7) forma nuevamente el
complejo pero no de forma
cuantitativa. Por otra parte los
investigadores demostraron que tanto
el citrato como el malonato y los
fluoruros no interfieren de forma
significativa sobre la biodisponibilidad
del aluminio en solución cuando la
relación de Al:quelante es 1:1; sin
embargo, cuando la relación Al:citrato
fue 1:40,000 la absorción aumentó en
un 5% (Zhou et al., 2008).
El efecto del aluminio en el
organismo
De acuerdo con la Organización
Mundial de la Salud (2006), la ingesta
oral de aditivos con aluminio es la
principal forma de exposición a éste.
Las sales de aluminio son añadidas a
una amplia gama de alimentos
procesados y bebidas. También se
emplea como clarificante del agua
potable, bebidas libres de sales, y
como colorantes, entre otros usos.
Como ya se ha mencionado antes, el
consumo de aluminio está asociado
al Alzheimer; sin embargo, no se
conoce el mecanismo exacto a través
del cual actúa (Gupta et al., 2005;
Becaria et al., 2002). Walton (2007)
mostró el efecto que tiene el aluminio
sobre ratas, expuestas a dosis de
0.01 - 1.4 mg Al/kg peso corporal/
día. Estas dosis son las mismas a las
cuales los seres humanos estáns
expuestos permanentemente ya que
el aluminio ingerido puede provenir
de frutas, vegetales, carne, aditivos y
otros. Para llevar a cabo el estudio
emplearon 6 ratas macho destetadas
Wistar, las cuales fueron alimentadas
por 4 meses con comida sin aluminio
evidente con la finalidad de que
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alcanzaran su máximo desarrollo. A
los 5 meses de vida se les modificó
su alimentación, siendo entonces
alimentadas con una dieta de
mantenimiento que contenía 9 ppm
de Al. Cuando las ratas tuvieron 16
meses de edad se les fue
suministrada una cantidad adicional
de aluminio (20 ppm de Al). El
consumo promedio de aluminio por
las ratas, de los 5 a 16 meses de
edad, fue de 0.36mg/kg/día. De los
16 meses en adelante ingirieron
aluminio en una cantidad de 1.52
mg/kg/día lo que equivale al consumo
humano promedio de aluminio. Los
resultados obtenidos fueron los
siguientes: en la mayoría de las ratas
el aluminio no modificó su
comportamiento ante la prueba de
memoria, no obstante fue realizada
con mayor lentitud. Dos de las seis
ratas empleadas se vieron
notablemente afectadas,
aparentemente por el aluminio, ya
que con el tiempo les iba costando
más trabajo realizar las pruebas;
parecían algo extraviadas. Además
se observó la acumulación del
aluminio en el cerebro con
microscopía electrónica (Walton,
2007). Este estudio, a pesar de no
contar con un número representativo
de ratas, permite entender que así
como hay ratas más sensibles al
aluminio que otras, también los
humanos se comportan igual y si toda
la población ingiriera la misma
concentración de aluminio,
diariamente, sólo una pequeña parte
se vería afectada ya que parece ser
que la absorción del aluminio está
relacionada con factores genéticos.
Se ha comprobado que las personas
con síndrome de Down absorben 6
veces más aluminio que un individuo
control (Moore et al., 1997). Golub et
al. (1999) experimentaron con ratas
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recién entradas en la pubertad,
periodo de desarrollo celular muy
importante, y hasta que entran a la
“adultez” o como se llama para los
humanos adolescencia. Dicho artículo
reporta la relación que existe entre el
consumo de aluminio, el bajo peso
del cerebro y la concentración de
aluminio en el mismo relacionándose
todos esos factores de forma positiva.
Determinaron que a mayor consumo
de aluminio, menor peso de cerebro y
mayor concentración del metal.
Además de verse afectado el cerebro,
ellos notaron que otros minerales se
ven comprometidos, tal es el caso del
manganeso, el cual disminuye su
concentración cerebral de forma
directa a la concentración de
aluminio. De igual forma observaron
una marcada interferencia por parte
del ácido cítrico con la absorción del
aluminio, siendo mayor cuando el
ácido estuvo presente.
El aluminio y los alimentos
De acuerdo a datos de la World
Health Organization (WHO, 1986), el
consumo medio diario de aluminio era
de 30 mg/día, procedente de agua,
alimentos y medicamentos. Karbouj
(2007) evaluó el efecto que los
agentes quelantes presentan sobre la
lixiviación del aluminio. Se emplearon
tres agentes quelantes comúnmente
encontrados en los alimentos y
bebidas: ácido láctico, ácido oxálico y
ácido cítrico. Se probaron 4 formas
químicas de cada uno de los
quelantes: ácido, sal de sodio, de
potasio y de litio. Los resultados
obtenidos confirman que de las sales
del ácido láctico, la de potasio es la
que más lixivia el aluminio; a una
concentración mínima de 46.6 mM/L
logra lixiviar al menos 78 ppm de
aluminio, mientras que de las sales
del ácido oxálico, la que mejor lo
hace es la de litio, seguida por la de
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sodio; a una concentración mínima de
2.68 mM/L logra lixiviar 81 ppm de
aluminio. Para el caso del ácido
cítrico, la sal que más efecto tiene fue
la de sodio. Los ácidos presentes en
los alimentos además de servir como
quelantes de aluminio sirven para
acidificar los alimentos. Los procesos
de lixiviación pueden ser explicados
por la siguiente reacción química que
ocurre en la superficie de los
utensilios de aluminio al contacto con
el agua:
Al2O3 +6H+ = 2Al3+ +3H2O.
El aluminio en solución reacciona con
los ácidos orgánicos ya mencionados
y otros ligantes tales como fluoruro e
hidroxilo. Estas reacciones ocurren
simultáneamente y se promueven las
unas a las otras (Veríssimo, 2006).
El aluminio y su relación con los
refrescos
López et al. (2002) reportan que la
cantidad de aluminio en bebidas varía
dependiendo del contenedor. Los
investigadores partieron del hecho de
que está demostrado que cuando el
aluminio está en contacto con
soluciones acuosas ácidas es
lixiviado quedando en solución. Otro
de los motivos que los impulsaron a
realizarlo fue el hecho de que parece
existir una relación directa entre el
aumento de problemas tales como la
osteomalacia y desórdenes
neurodegenerativos y la ingesta de
aluminio. Para llevar a cabo el
experimento ellos recolectaron 176
muestras de agua potable
(incluyendo agua del grifo, agua
mineral y agua mineral carbonatada),
jugos de fruta y refrescos de distintos
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sabores. Después de la recolección
las muestras fueron tratadas con
ácido nítrico y posteriormente
analizadas por el método de
absorción atómica con horno de
grafito. Los resultados obtenidos
mostraron que el aluminio estuvo
presente en todas las muestras
analizadas. El agua del grifo presentó
concentraciones de Al desde 4 hasta
134 ppb. El agua mineral presentó un
rango de concentraciones desde 16
hasta 153 ppb para los contenedores
de vidrio, y un rango desde 74 hasta
165 ppb para los contenedores de
plástico. En cuanto a refrescos, se
encontró que para todos los sabores
la cantidad de aluminio presente fue
mayor en los refrescos enlatados,
comparados con los de vidrio y
plástico, dando una media de 536,
286 y 211 ppb respectivamente. Con
los datos anteriores ellos concluyeron
que los refrescos tienen un nivel más
alto de aluminio, en comparación con
los jugos de frutas y el agua para
beber y además que los refrescos
enlatados tuvieron la mayor
concentración. La ingesta diaria de
aluminio no debe sobrepasar los 6
mg/día para evitar efectos tóxicos.
Considerando dicho valor, y los
obtenidos en este estudio, los autores
realizaron el cálculo de la ingesta
diaria de aluminio por una persona
debida al consumo de agua
(1.5L/día), jugos de frutas (0.036
L/día), y refrescos (0.04 L/día)
(Ministerio de Agricultura, Pesca y
Alimentación, 1997, España) dando
como resultado la ingesta de 156 μg/
día (López et al., 2002).
Proceso de elaboración de las
latas
Dado la problemática planteada es
necesario realizar una breve
descripción del proceso de
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elaboración de latas. Después del
proceso de cortado, formado e
impresión de los logotipos sigue el
proceso que más importancia tiene
para esta investigación ya que de
éste dependerá el contacto que tenga
el refresco con el aluminio:
Atomizado interior
Se aplica por medio de aspersión un
barniz en el interior de la lata para
darle protección total del producto
que se va a envasar (el refresco).
Esta capa impide que el refresco esté
en contacto con el aluminio y se
presente una reacción liberando
aluminio. El material debe ser
resistente al ataque químico del
producto a envasar.
Horno de curado
Seca (cura) el barniz interior y los
demás materiales aplicados
anteriormente, el tiempo de
residencia en el horno y el ciclo de
temperaturas es importante, ya que
tanto una falta o un exceso de ello
puede resultar en alteraciones del
producto que afecten la funcionalidad.
Normalización de refrescos
Lamentablemente no existen normas
mexicanas u oficiales para cada
producto alimenticio y los refrescos
son de los alimentos que no cuentan
con normas de calidad. Lo más
cercano que se tiene, en cuanto a
contenido de metales pesados, es la
norma oficial mexicana NOM-127-
SSA1-1994, en la cual se establece
que el límite máximo permisible de
aluminio en el agua potable es de 0.2
ppm (200 ppb).
Demanda nacional de refrescos
De acuerdo con datos
proporcionados por una empresa de
renombre en la mercadotecnia, del
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total de bebidas carbonatadas
(refrescos + agua mineral), en el
periodo de marzo de 2007 a abril de
2008, The Coca-Cola Company tiene
el 67.1% de las ventas en litros
(50.3% de Coca-Cola y 4.1% de
Fanta). En cuanto a Grupo Pepsico,
tiene el 12.5% del total de ventas en
litros (6.5% Pepsi y 1.5% Mirinda). En
cuanto a la demanda de refrescos en
función de su envase se tiene que del
100% de los litros producidos, 2.6%
son refrescos enlatados, 6.3% vidrio
retornable, 0.5% vidrio no retornable,
15.2% PET retornable, 65.8% PET no
retornable,
Ensayo de toxicidad aguda con
semillas de lechuga
Para evaluar la toxicidad de una
especie química, compuestos puros o
mezclas complejas, es frecuente
realizar un bioensayo de toxicidad
con semillas de lechuga (Lactuca
sativa). Esta especie vegetal se
emplea como modelo ya que su
fisiología es muy similar a la de
muchas otras semillas así que de
cierta forma los datos obtenidos en
dicho bioensayo pueden extrapolarse
a otras plantas. El bioensayo es una
prueba estática de toxicidad aguda
(120 h de exposición) en la que se
pueden evaluar los efectos fitotóxicos
de los compuestos antes
mencionados en el proceso de
germinación y en el desarrollo de las
plántulas durante los primeros días
de crecimiento. Es importante
destacar que durante el periodo de
germinación y los primeros días de
desarrollo de la plántula ocurren
numerosos procesos fisiológicos en
los que la presencia de una sustancia
tóxica puede interferir alterando la
supervivencia y el desarrollo normal
de la planta, siendo por lo tanto una
etapa de gran sensibilidad frente a
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factores externos adversos. Para le
evaluación de los efectos fototóxicos
se toma en cuenta el desarrollo que
presenta el hipocótilo y la radícula al
finalizar las 120 horas. A diferencia
de la prueba tradicional de
germinación de semillas, la
evaluación del efecto en la
elongación de la radícula y del
hipocótilo de las plántulas permite
ponderar el efecto tóxico de
compuestos solubles presentes en
niveles de concentración tan bajos
que no son suficientes para inhibir la
germinación, pero que sin embargo
pueden retardar o inhibir
completamente los procesos de
elongación de la radícula o del
hipocótilo, dependiendo ello del modo
y sitio de acción del compuesto. De
esta manera, la inhibición en la
elongación de la radícula e hipocótilo
constituyen indicadores subletales
muy sensibles para la evaluación de
efectos biológicos en vegetales,
aportando información
complementaria a la proporcionada al
estudiar el efecto en la germinación
(Sobrero et al., 2004). En relación con
la toxicidad del aluminio sobre las
plantas en etapas primarias del
desarrollo hay varios estudios pero 2
de los principales muestran que el
meristemo es el sitio primario de
toxicidad al aluminio en las plantas,
inhibiendo el crecimiento radicular.
Para ello estudiaron la aplicación de
Al en tres zonas de la raíz: punta de
la raíz, meristemo (tejido embrionario
formado por células indiferenciadas,
capaces de originar mediante
divisiones continuas, otros tejidos y
órganos especializados) y zona de
elongación (Ryan et al., 1993). El otro
estudio expone que el mayor síntoma
a la toxicidad del Al es una rápida
inhibición del crecimiento de la raíz.
Ello lo concluyeron después de
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examinar los mecanismos celulares
de toxicidad y resistencia al aluminio.
Plantean que la toxicidad se puede
deber a varios mecanismos: a las
interacciones del Al dentro de la
célula, a la membrana plasmática o al
citoplasma de la raíz (Kochian, 1995).
Metodología Para poder cumplir con el objetivo principal se tomaron muestras de refrescos enlatados y otras
presentaciones, ambas de la misma marca para poder compararlas. La metodología se dividió en varias etapas (ver Figura 1).
Muestreo selectivo de refrescos
Para esta investigación se realizó un
muestreo selectivo de 4 marcas
comerciales de refrescos (Coca Cola,
Fanta, Pepsi y Mirinida), de las cuales
se tomaron 9 ejemplares en la
presentación de lata y otros tantos en
la presentación de botella de plástico.
De cada marca se ubicaron 3 lotes de
los cuales se extrajeron 3 muestras
en la presentación lata y el mismo
procedimiento se realizó para la
presentación botellas de plástico.
Figura 1 Diagrama detallado de los pasos a seguir para cuantificar el aluminio en refrescos
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Se propuso un diseño experimental
factorial con 3 factores:
Factor 1: marca de refresco, con 4
niveles: Coca-cola, Pepsi, Mirinda y
Fanta.
Factor 2: tipo de presentación; con
dos niveles: lata y PET
Factor 3: lote con tres niveles, lote 1,
2, y 3.
Limpieza del material de vidrio
Todo el material de vidrio empleado
fue lavado con detergente libre de
fosfatos (marca HYCLEAN-PLUS,
pH=7, Lote 160706, caducidad:
5/2010), enjuagado con abundante
agua y sumergido en una solución de
ácido nítrico al 10% en volumen
partiendo del ácido nítrico grado
analítico (JT. Baker) con un 65.3% de
pureza al ensayo y con calidad
aceptable de trazas de impurezas
metálicas. El material permaneció en
contacto con el ácido al menos 24
horas para asegurar la lixiviación
completa de las trazas del metal;
posteriormente, se enjuagó de 3 a 6
veces con agua desionizada.
Desgasificación de refrescos
Los refrescos fueron desgasificados
mediante agitación. Como primer
paso se vertió todo el líquido de un
refresco en un matraz Erlenmeyer
con capacidad suficiente (500 mL
para los refrescos enlatados y 1000
mL para los envasados en PET), se
introdujo un agitador magnético y se
colocó en la parrilla magnética marca
Barnstead/Tremolina, modelo 526C
(la cual contiene 6 parrillas con
control de temperatura y agitación
independiente. Ver Foto 1), en la cual
se agitó por un lapso de 10 minutos
para asegurar que quede
completamente desgasificado. El
tratamiento anterior se aplicó a cada
refresco analizado.
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Foto 1. Parrilla eléctrica empleada para desgasificar y digerir la muestra
Determinación de pH Se tomaron los valores de pH de los refrescos utilizando un potenciómetro marca
Orión, modelo 720a (Foto 2), de acuerdo con el instructivo del fabricante.
Foto 2. Potenciómetro
Digestión de refrescos
La digestión de los refrescos se
realizó en una parrilla eléctrica marca
Barnstead/Tremolina, modelo 526C
que contiene 6 parrillas con controles
de temperatura y agitación
independientes. El termostato de
cada parrilla se ajustó de modo que la
temperatura promedio para digerir
fuera de 80°C. Para digerir las
muestras se colocaron 25 mL de
refresco en un vaso de precipitado de
50 ó 100 mL, indistintamente, y se les
añadieron 10 mL de HNO3 al 69–
70%. Las muestras se trataron por
triplicado. La digestión fue
considerada completa cuando el
líquido quedó claro y se alcanzó un
volumen de alrededor 20 mL. Una
vez que la digestión se completó se
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aforaron todas las muestras a 25 mL
con agua desionizada. Las muestras
fueron almacenadas en contenedores
plásticos marca Nalgene con
capacidad de 60 mL a temperatura
ambiente, a la espera de ser
analizadas.
Determinación del contenido de
aluminio
Las muestras previamente digeridas y
en volúmenes específicos se
analizaron en un espectrofotómetro
de emisión atómica, con la modalidad
de plasma, marca: Perkin Elmer,
modelo: Optima 4300 DV(foto 3), de
acuerdo con las especificaciones del
fabricante. Antes del análisis se
realizó una curva patrón de aluminio,
Foto 3. Espectrofotómetro de emisión atómica
Determinación del efecto tóxico del
aluminio sobre las plantas
Bioensayo con semillas de lechuga
(Lactuca sativa)
Se realizó un estudio con semillas de
lechuga con la finalidad de conocer el
efecto que tiene el aluminio sobre la
germinación y desarrollo de la planta
tomando como parámetros la
elongación de la radícula (futura raíz)
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e hipocótilo (futuro tallo y hojas). Para
la realización de este estudio se
prepararon soluciones de Al de
concentraciones 0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4
y 0.5 mM ajustando el pH entre 4.6 y
4.8 (una vez elegido un pH todas las
soluciones deben tener el mismo). Se
emplearon cajas Petri de plástico con
un diámetro de 5 cm. Al interior de
éstas se colocó algodón y encima de
éste un círculo de papel filtro del
mismo diámetro de que la caja. En
cada una de éstas se colocaron 5
semillas. En cada caja Petri se
colocaron 5 mL de la solución de
aluminio, se realizaron por triplicado.
Al final se tuvieron 3 cajas con 5
semillas cada una con 5 mL de la
concentración 0.0 mM, otras 3 con
concentración 0.1 mM y así
sucesivamente (ver Foto 4). Las cajas
se dejaron 5 días en total oscuridad y
al cabo de éstos se midió radícula e
hipocótilo de cada semilla germinada
(ver Foto 5 y Foto 6).
Foto 4.Cajas con semillas ya germinadas
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Foto 5. Plántula de lechuga en la cual se indica el hipocótilo y la radícula
Foto 6. Se muestra la forma en que fue medida la radícula y el hipocótilo
Resultados y discusión
Como se describe en la sección de
metodología se trabajó tanto con
refrescos de lata como embotellados
en PET. A continuación se muestran
los resultados de caracterización de
las bebidas. Nótese que no a todos
los refrescos se les midió el volumen,
ya que se supone que las compañías
refresqueras Coca-Cola Company y
grupo Pepsico deben tener un estricto
programa de calidad y eso incluye a
las máquinas llenadoras así que se
supuso que la variación en el
volumen de las botellas será similar
para todas las máquinas de la
empresa y por ello se extrapolaron
los valores de volúmenes calculados.
Volúmenes y valores de pH de los
refrescos
Cabe mencionar que, por
observaciones personales,, la fecha
de elaboración de los productos de
“The Coca-Cola Company” es igual a
la fecha de caducidad menos 1 año,
mientras que para los de “Grupo
Pepsico” es la fecha de caducidad
menos 6 meses.
En la Tabla 1 se presentan los
valores promedio de los volúmenes y
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
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pH medidos para las marcas Coca-
Cola y Pepsi, mientras que en la
Tabla 2 se presentan los valores de
pH para Mirinda y Fanta. En todos los
casos se trata de la presentación lata
y se indica el lote al que
corresponden y la fecha de caducidad
que aparecía en los envases. En las
Tablas 3 y 4 se presentan los valores
promedio del volumen y pH medidos
para las marcas Coca- Cola, Pepsi,
Mirinda y Fanta en presentación PET.
Tabla 1. Volúmenes y pH promedios por marca y lote para Coca- Cola y Pepsi
(lata)
Marca Nº de lote Fecha de
caducidad pH CV
Volumen (mL)*
CV
COCA-COLA
(compañía Coca-Cola)
2H1/19:15 683 19-Mar-09 2.503 0.21 358 0.8
30ª/21:57 683 8-Ene-09 2.463 0.66 355 0
2GH/05:56 683 14-Mar-09 2.468 0.26 355 1.4
PROMEDIO 2.478 0.85 356 0.93
PEPSI (Grupo
Pepsico)
2019ACX060386 06-Sept-08 2.473 0.85 352 0.82
1744ACX140186 14-Julio-08 2.473 0.68 357 1.6
1142ACX250286 25-Ago-08 2.475 0.91 352 0.82
PROMEDIO 2.473 0.71 353 1.22
Nota: CV: coeficiente de variación, * Sensibilidad= 5 mL
Tabla 2. Valores de pH promedios por marca y lote para Mirinda y Fanta (lata)
Marca Nº de lote Fecha de
caducidad pH
promedio CV
FANTA (compañía Coca-
Cola)
2GB/23:14 683 12-Marzo-09 2.837 1.6
2hm/04:45 683 0.2-Abr-09 2.823 0.71
2H6/09:00 683 25-Marzo-09 2.885 0.86
Promedio 2.849 1.4
MIRINDA (Gupo pepsico)
1001ACX040306 04-Sept-08 2.836 0.13
1427ACX280286 28-Agos-08 2.839 0.06
1002ACX040386 04-Sept-08 2.842 0.13
Promedio 2.839 0.13
Nota: CV: coeficiente de variación
Tabla 3. Volúmenes y pH promedios por marca y lote para Coca- Cola y Pepsi
(PET)
Marca Nº de lote Fecha de
caducidad pH CV
Volumen (mL)*
CV
COCA-COLA
01:01 2712RI 14-Mayo-08 2.475 0.90 592 0.49
02:50 5ª717 18-Mayo-08 2.467 0.47 597 1.3
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
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(compañía Coca-Cola)
16:03 2712RI 19-Mayo-08 2.486 1.5 588 0.98
Promedio 2.476 2.0 592 1.0
PEPSI (Grupo
pepsico)
0111IZC250381 24-Jun-08 2.490 0.62 590 0
2229IZC150381 14-Jun-08 2.475 0.42 590 0
2230IZC150381 14-Jun-08 2.486 0.34 590 0
Promedio 2.484 0.06 590 * 0
Nota: CV: coeficiente de variación, * Sensibilidad= 5 mL
Tabla 4. Valores de pH promedios por marca y lote para Mirinda y Fanta (PET)
Marca Nº de lote Fecha de
caducidad pH
promedio CV
FANTA (compañía Coca-
Cola)
18:49 3ARI717 10-Mayo-08 2.794 0.25
06:19 3ARI717 11-Mayo-08 2.813 0.53
22:16 3 ARI 717 10-Mayo-08 2.796 0.66
Promedio 2.801 0.54
MIRINDA (Grupo pepsico)
1617IZC190381 18-Jun-08 2.819 0.11
0251IZC030481 03-Julio-08 2.802 0.04
1330IZC140381 13-Junio-08 2.823 0.21
Promedio 2.814 0.36
Nota: CV: coeficiente de variación Contenido de aluminio El contenido de aluminio en promedio se presenta en la Tabla 5. Para saber si existe o no diferencia significativa en los resultados se analizaron los datos con un paquete matemático llamado STATGRAPHICS. Se realizó el análisis de varianza conforme al diseño planteado en la metodología: tres factores: Marca con cuatro niveles (Coca-Cola, Pepsi, Mirinda, Fanta), presentación con 2 niveles (lata y plástico) y lote con 3 niveles (1, 2 y 3). Los resultados fueron analizados al 95% de confianza (α=0.05) (Tabla 6).
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Tabla 5. Resumen del contenido de aluminio por marca y presentación
Compañía Marca Presentación Promedio
(ppb de Al)
Desviación estándar
(ppb de Al)
COCA-COLA COMPANY
Coca-Cola Lata 54 16
PET 9 6
Fanta Lata 47 8
PET 16 4
GRUPO PEPSICO
Pepsi Lata 33 44
PET 39 33
Mirinda Lata 140 83
PET 7 5
Como se puede apreciar en la Tabla
6 hay significancia para el tipo de
envase y marca, no así para el lote,
es decir que la variabilidad en el
contenido de aluminio está explicada
principalmente por el tipo de envase y
luego por la marca del mismo, siendo
el lote una variable que no parece
incidir en el contenido de aluminio
determinado.
En la Figura 2 se pueden visualizar la
diferencias que hay entre la media de
las presentaciones lata y PET, los
refrescos que se encuentran
contenido dentro de las latas
contienen mayor contenido de
aluminio que los refrescos que se
encuentran envasados en PET.
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
38
Tabla 6. Análisis de varianza para el contenido de aluminio.
Fuente Suma de
cuadrados Gl
Cuadrado medio
cociente F valor p
Efectos principales
a: marca 24276.3 3 8092.28 3.67 0.0176
b: tipo de envase 46370.3 1 46370.3 21.05 0.0000
c: lote 1144.69 2 572.344 0.26 0.7722
Interacciones
Ab 55423.4 3 18747.5 8.39 0.0001
Ac 19214.6 6 3202.43 1.45 0.2118
Bc 13559.5 2 6779.73 3.08 0.0543
Residuos 118976.0 54 2203.25
Total(corregido) 278965.0 71
gl; grados de libertad
En relación con la marca de refresco existieron diferencias significativas (α=0.05) para la marca Mirinda la cual presenta una contenido de aluminio superior a las otras tres marcas utilizadas. Entre Coca-cola, Pepsi y Fanta no hay diferencias significativas en relación con el contenido de aluminio (Figura 3). Efecto del aluminio sobre el crecimiento vegetal Los resultados obtenidos no son concluyentes ya que el análisis de varianza muestra que no existe diferencia significativa entre las variables manejadas (largo de radícula, hipocótilo y cantidad de aluminio) al 95 % de confianza. En la Figura 5 se muestran los valores promedio para largo de radícula e hipocótilo en función de la concentración de aluminio empleada.
Tipo de envase
Alu
min
io
Lata Pet
0
20
40
60
80
100
Marca
Alu
min
io
Coca-cola Fanta Mirinda Pepsi
0
20
40
60
80
100
Figura 2. Contenido de aluminio en el refresco en función del tipo de envase (menor diferencia significativa para α=0.05)
Figura 3. Contenido de aluminio en el refresco en función de la marca (menor diferencia significativa para α=0.05)
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
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Marca
Alu
min
ioTipo de envase
Lata
Pet
-20
20
60
100
140
180
Coca-cola Fanta Mirinda Pepsi
Figura 4. Interacciones entre marca y tipo de envase (menor diferencia significativa para α=0.05)
Figura 5. Valores promedio de largo de radícula e hipocótilo
Discusión final
Cantidad de aluminio en los
refrescos
Como ya se mencionó en la sección
de antecedentes, el aluminio es
lixiviado con mayor facilidad en
soluciones ácidas que en neutras y el
tiempo es un factor importante en la
lixiviación ya que a mayor tiempo de
exposición, mayor cantidad de
aluminio que pasa a solución. Cabe
hacer énfasis en que para eliminar la
interferencia de la variable tiempo en
la cantidad de aluminio en solución se
procuró que todas las muestras
recolectadas tuvieran fechas de
caducidad semejantes; se notó que la
compañía Coca-Cola le da a sus
productos enlatados una vida de
anaquel de 1 año aproximadamente,
mientras que Grupo Pepsico les da 6
meses. Contando con esta
información y con base en la fecha de
caducidad se podría establecer la
fecha de fabricación de los productos
enlatados con los que se trabajó,
habiendo una diferencia de 3 meses
como máximo entre los productos. La
fecha de elaboración de los refrescos
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
40
embotellados no es relevante ya que
el plástico no contiene aluminio y se
supone que la cantidad de éste en los
refrescos se mantendrá igual a través
del tiempo. El pH promedio de los
refrescos enlatados fue 2.478, 2.473,
2.849 y 2.839 para Coca Cola, Pepsi,
Fanta y Mirinda, respectivamente y
todos contienen ácido cítrico en su
fórmula (un muy buen quelante de
aluminio (Karbouj, 2007).
Como se aprecia en la Tabla 5, los
valores del contenido de aluminio en
los refrescos analizados van desde 7
hasta 140 ppb. Si se analizan los
resultados por el tipo de envase se
tiene que, para los envases de
plástico, se tiene un contenido
mínimo de aluminio de 7 ppb hasta
un máximo de 39. Para los refrescos
enlatados se tiene un intervalo que va
desde 33 hasta 140 ppb.
Como ya se mencionó, en algunas
empresas se acostumbra recubrir el
interior de las latas con alguna laca
inerte para evitar que el aluminio
entre en contacto con la bebida; sin
embargo, si el proceso no está bien
implementado es probable que haya
zonas sin recubrimiento en las cuales
puede lixiviarse el aluminio. Esto
puede ser la explicación al mayor
contenido de aluminio en las bebidas
enlatadas que en las de plástico.
Lamentablemente, los valores de
desviación estándar para varias de
las muestras es demasiado elevado
así que los valores obtenidos no son
del todo confiables pero sí dan una
aproximación de la realidad. Los
valores tan grandes de desviación
estándar se pueden atribuir a errores
aleatorios provocados por el
instrumentista, así que se debe
perfeccionar la técnica y metodología
de trabajo para que obtener más
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
41
reproducibilidad en trabajos
posteriores. Para corroborar si existe
o no diferencia significativa entre los
refrescos de lata y plástico se realizó
un análisis estadístico con un 95% de
confianza en el cual se indica que sí
hay diferencia significativa entre las
marcas, como entre el tipo de
envase, más no en los lotes
intramarca. En la Figura 3 se aprecia
claramente que sí hay diferencia
significativa entre marcas pero
únicamente para Mirinda; mientas
que Fanta, Pepsi y Coca-Cola
parecen tener contenido de aluminio
semejante. En la Figura 4 se puede
observar que para Coca-Cola y
Mirinda sí hay diferencia significativa
entre el aluminio presente en la
bebida enlatada y la embotellada;
para Fanta y Pepsi no existe tal
diferencia. Los resultados obtenidos
en las pruebas de toxicidad del
aluminio en las plantas no se pudo
observar la influencia que tiene el
aluminio sobre la macrófita de estudio
y probablemente ello se deba errores
experimentales en las corridas
realizadas.
La Figura 5 muestra claramente los
promedios obtenidos para largo de
radícula e hipocótilo en las semillas
de Lactuca sativa y a pesar de que es
evidente la disminución de dichos
parámetros en las semillas expuestas
a concentraciones de aluminio, en
relación con los lotes control (0.0 mM
de aluminio), no se tiene una
diferencia estadísticamente
significativa para asegurar que la
concentración de aluminio sea una
variable importante en el desarrollo
de una especie vegetal. A pesar de
los resultados obtenidos para las
pruebas biológicas realizadas, hay
información que hace notoria la
relación negativa que el aluminio
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
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tiene con las plantas y su
germinación (Ryan et al., 1993;
Kochian, 1995).
Una vez más se hace énfasis en la
necesitad de implementar una norma
oficial que regule las característica de
los refrescos en cuanto al contenido
de metales pesados ya que en este
estudio hubo algunas muestras que
sobrepasaron el límite permisible de
aluminio para agua potable (200ppb)
y aunque el promedio máximo de
aluminio obtenido en los refrescos
enlatados fue de 140 ppb hay que
tomar en cuenta la desviación
estándar de 83 ppb lo que daría un
valor máximo de 223 ppb. Este
estudio es la primera parte de un
estudio más extenso en el cual se
considerará el factor tiempo
esperando así que la cantidad de
aluminio en el líquido aumente con el
tiempo y sobrepase
considerablemente el límite de 200
ppb para los refrescos que estén aún
dentro de la fecha de consumo. Dado
que México es el segundo
consumidor a nivel mundial de
refrescos (Iglesias, 2005) resulta
urgente que se normalice la
producción de refrescos.
Belmont – Flores et. al. /Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias, 2 (4): 16-44, 2011
43
Conclusiones El pH promedio de los refrescos enlatados fue de 2.478, 2.473, 2.849 y 2.839 para Coca Cola, Pepsi, Fanta y Mirinda, respectivamente. Los refrescos envasados en PET tienen un contenido de aluminio que va desde las 7 ppb hasta un máximo de 39. Para los refrescos enlatados se tiene un intervalo que va desde 33 hasta 140 ppb. Los resultados sobre la fitotoxicidad que tiene el aluminio sobre Lactuca sativa no fueron concluyentes; aparentemente no existe tal toxicidad. Sin embargo, estudios previos demuestran que el aluminio es un factor que afecta negativamente sobre el desarrollo de plantas durante el periodo de germinación (Ryan et al., 1993; Kochian, 1995.) Reconocimientos Los autores agradecen el apoyo logístico y técnico de los colegas de los Laboratorios 301, 302 y 303 del Edificio E-3, Alimentos y Química Ambiental, Conjunto E de la Facultad de Química de la UNAM. Esta contribución fue presentada en la Mesa Redonda de Sustancias y Residuos Peligrosos del V Minisimposium Internacional sobre Remoción de Contaminantes de Aguas, Atmósfera y Suelos / Fifth International Minisymposium on Removal of Contaminants from Wastewaters, Atmosphere, and Soils, realizado en la Ciudad de México, del 5 al 8 de noviembre de 2008. Referencias BECARIA, A., LAHIRI, D. K., BONDY, S. C., CHEN, D., HAMADEH, A., LI, H., TAYLOR, R.,
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