cacau e cadmio; causas, consequências e possíveis soluções

UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMACURSO DE DOUTORADO DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIODIVERSIDADE E BIOTECNOLOGIA DA REDE BIONORTE

(PPG-BIONORTE)

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CONTAMINAÇÃO DO CACAU POR O CADMIO, ORIGEM, CAUSAS E POSSÍVEL MANEJO EM AMERICA

LATINA

Carlos Abanto RodriguezDoutorando

Boa Vista, Novembro-2016

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O cacau é um produto de exportação importante para muitas economias em desenvolvimiento de África, Asia, Oceanía, América Latina e o Caribe, e que tem um valor no mercado global de aproximadamente 12 mil milhões de dólares;

(International Cocoa Organization, 2010)

O cacau é maiormente exportado para os países de Espanha, Finlândia, Suécia, Suíça, Alemanha, França, Austrália, Estados Unidos (EE.UU), etc;

(Proexport, 2013)

O aumento das exportações de cacau e derivados da América Latina basicamente é devido a seu cultivo orgânico e a nova tendência de comércio Justo (Fair Trade).

(International Cocoa Organization, 2010)

INTRODUÇÃO

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• A pesar do futuro promissório do cacau e seus derivados para América Latina, se há evidenciado a presência de contaminantes no grão de cacau e no produto terminado proveniente de algumas regiões, um deles é o cadmio;

• O cadmio no organismo provoca doenças renais, pulmonares, digestivas, ósseas e cancerígenas.

• Quando é ingerido um alimento contaminado com cadmio ele acumula-se nos rins onde fica por um período de 18 a 30 anos.

International Agency for Research on Cancer - IARC. Agency classified by the IARC monographs. Vol. 1-111. 2012

INTRODUÇÃO

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• Nestes últimos anos a quantidade de cadmio admitido pela União Europeia era de: 0 – 2.5 mg/kg;

• Na Regulação 488 de 2014 da União Europeia (Comissão Europeia, 2014a, 4) legislaram on novos níveis máximos permitidos para cadmio em certos alimentos;

• Entre eles se encontram os chocolates e seus derivados, os quais começarão a ser exigidos a partir do ano 2019; os limites são:

INTRODUÇÃO

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• Chocolate com leite com um conteudo de matéria seca total de cacau < 30 % 0,10 mg/Kg de Cd;

• Chocolate com um conteudo de matéria seca total de cacau < 50 %, e chocolate com leite com um conteudo de matéria seca total de cacau ≥ 30 %, 0,30 mg/Kg de Cd;

• Chocolate com um conteudo de matéria seca total de cacau ˃ 50 %, 0,80 mg/kg de Cd;

• Cacau em pó vendido ao consumidor final (chocolate para beber), 0,60 mg/kg de Cd

INTRODUÇÃO

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• Em análises realizados a grãos de cacau e a alguns outros derivados, se há encontrado presença de cadmio en niveles que superam os máximos estabelecidos;

• A exportação de cacau como matéria prima é aproximadamente de 70% y 80%; nesse sentido as exportações se verão afetadas pela presença de cadmio nas sementes;

• Dito isso, existe uma preocupação em Latino américa, por o futuro das exportações de cacau, devido as exigências da Comunidade Europeia, FAO e OMS com respeito aos máximos níveis de cadmio permitidos.

INTRODUÇÃO

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OBJETIVO

CONHECER O PROCESSO DE CONTAMINAÇÃO NO CACAU POR O CADMIO, ORIGEM, CAUSAS E

POSSÍVEL MANEJO EM AMERICA LATINA

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Cacau-conceitos básicosA família Sterculiaceae é uma família difundida nas regiões tropicais, sobretudo na América e África, com cerca de 68 gêneros e 430 espécies.

São arbustos ou árvores, de flores coloridas e pequenas. Os frutos são cápsulas, alguns deles permanecem fechados ate a maturação e suas sementes são envolvidos em uma polpa adocicada.

Cola acuminata Theobroma grandiflorum Theobroma cacao

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CACAUFoi descrito com o nome de Cação Fructus. Já em 1737 foi classificado como Theobroma Fructus, modificando-se logo em 1753 para Theobroma cacau;

É uma árvore equatorial a tropical que se desenvolve melhor na sombra de outras árvores maiores. Ela é delicada e sensível a extremos climáticos e também é susceptível a pragas e a os fungos;

Sua altura chega a ser de 5 a 10 metros e os primeiros frutos ocorrem por volta de cinco anos do seu plantio.

Cacau-conceitos básicos

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• Se desenvolve em terreno plano ou ondulado;

• A precipitação deve ser de 1,300 a 2,800 mm por ano;

• O clima deve ser constantemente úmido, com temperatura media diária entre 20 e 30 ºC, com uma mínima de 16 ºC;

• Para seu pleno desenvolvimento exige solos profundos, férteis e bem drenados;

• Devem evitar-se solos argilosos, arenosos, mal drenados ou muito superficiais com presença de rochas e um nível freático pouco profundo.


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Cacau-países produtores

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Principais países produtores de cacau

Wilbert Phillips-Mora y otros. 2012. Catálogo de clones de cacao seleccionados por el CATIE para siembras comerciales

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Cacau-países compradores

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Cacau-beneficios

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Cacau-beneficios

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• O cacau é bom para a saúde do ser humano, mas muita vezes ele pode ser prejudicial ao estar contaminado com metais pesados, que no caso do cacau parece ser por natureza mais altos que em outros cultivos;

• Os metais pesados são conhecidos faz muito tempo como contaminantes de difícil solução, que uma vez que ingressa a os solos agrícolas e a cadeia alimentícia, permanece por muito tempo no sistema.

Cacau- Contaminação

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• O cadmio (Cd) é talvez o metal pesado com mais atenção por sua relação com uma serie de transtornos incluído o câncer;

• No caso do cacau aparentemente tem maior predisposição para absorver Cd, pois;

• Os estudos e amostragem encontram maior concentração no chocolate terminado em comparação com outros alimentos e bebidas.

Cacau- Contaminação

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Cadmio (Cd)-conceitos

Friedrich Strohmeyer1817

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Cadmio• O cádmio é um elemento encontrado de forma natural na

crosta terrestre. Em geral, este metal é encontrado ligado a outros elementos, tais como zinco, oxigênio, cloro e enxofre, formando compostos;

• Todos estes compostos são sólidos estáveis que não se evaporam. Somente o óxido de cádmio é encontrado na atmosfera na forma de pequenas partículas;

• As reservas as vezes são difíceis de serem encontradas, e existem em pequenas quantidades. Nos minerais normalmente é substituído pelo zinco devido à semelhança química.

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• O cádmio é geralmente obtido como subproduto da obtenção do zinco. É separado pela precipitação com sulfatos ou mediante destilação;

• O cadmio é um metal pesado presente na natureza que é absorbido pelo água e solo, e acumulado nos animais e vegetais, transmitindo-se ao ser humano a través do consumo de alimentos de origem animal e vegetal;

• O cadmio é um elemento não essencial e pouco abundante na crosta terrestre e a baixas concentraçoes pode ser tóxico para todos os organismos vivos.

Cadmio

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• Emissões atmosféricas. Se originam a partir das minas metalúrgicas, já que o cadmio se extrai como subproduto do Pb, Zn, Cu e outros metais;

• Emissões industriais procedentes da produção de pigmentos para cristais, anticorrosivos, baterias de Ni/Cd, e inseticidas;

(McLaughlin e Singh, 1999)

• Depósitos diretos. O uso de fertilizantes fosfatados é a principal fonte de contaminação de Cd em solos agrícolas. Outra fonte de Cd são a lama procedentes de águas residuais que são utilizadas na agricultura.

(Alloway y Steinnes, 1999).

Origem do Cadmio

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• Contaminación accidental. Ocurre eventualmente debido a la contaminación de tierras por procesos industriales, residuos de la minería y corrosión de estructuras galvanizadas.

• Un ejemplo son los vertidos de Aznalcóllar que tuvieron lugar en 1998, en la provincia de Sevilla, como consecuencia de la rotura de una balsa que contenía concentraciones elevadas de metales pesados procedentes de una mina de esta localidad

(Aguilar et al., 2003).• La incorporación natural de cadmio procede, principalmente,

de la actividad volcánica, lixiviación de rocas e incendios forestales

Origem do cadmio

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21%

34%21%

12%

4%1%

7%

0%Fontes naturais

fertilizantes fosfa-tados

Combustião de fos-iles

produção de metal e aço

Produção de metal não ferrosos

produtos de Cd

Outros (Fabricação de cemento, etc)

Queima de lixo

Contribuição relativa das diferentes fontes de cadmio. (Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa-Contaminación Transfronteriza del Aire de Larga Distancia por metales pesados), 2005

Origem do Cadmio

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• As principais fontes de contaminação de cadmio no ser humano é a ingesta de vegetais contaminados e a inalação;

• O tabaquismo é a principal fonte de exposição ao cádmio. Os fumantes são os mais expostos ao cádmio porque os cigarros ou charutos contêm este elemento.

(Norvell et al. 2000).

Toxicidade do Cadmio nas pessoas

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• A biodisponibilidade do cadmio para a planta depende de numerosos fatores físicos, químicos e biológicos que modificam sua solubilidade e o estado do metal no solo;

• Os principais fatores saõ o pH do solo, o potencial redox, a temperatura, o de conteudo em argilas e a matéria orgânica

(Christensen y Haung 1999)

• Por último é importante destacar o tipo de cultivo que se trabalhe, já que, não todas as plantas acumulam cadmio em iguais proporções.

(Prince et al. 2002)

Ingresso, transporte e acumulação de cadmio

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Cocoa

Cocoa


Cocoa

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• Nos últimos anos foram publicados numerosos trabalhos, destinados a determinar a entrada do cadmio na planta;

• É conhecido que um excesso dos cátions essenciais como o Zn2+ e o Ca 2+ produz um efeito protetor frente a toxicidade do cadmio, o que sugere a existência de uma competência de estos cátions pela entrada à planta;

• há demostrado a implicação dos canais de ingresso do Ca+2 , na entrada do Cd+2 nas células guarda.

Perfus Barbeoch e Col (2002)


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• Uma vez dentro da célula o cadmio pode coordenar-se com ligandos ou compostos de S como glutation (GSH) ou fitoquelatinas (PCs) e ácidos orgânicos como o citrato

(Clemens 2006; Domínguez-Solís et al. 2004);

• Outras possíveis moléculas responsáveis da quelação do cadmio são pequenas proteínas ricas em cisteína denominadas metalotioneínas (MTs);

• De esta forma, os complexos Cd-ligando podem ser transportados al interior da vacúolo e a outras células.

(Shah e Nongkynrh, 2007).


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• Na planta, o cadmio se acumula preferentemente na raiz sequestrado no vacúolo das células, e só uma pequena parte é transportada até a parte aérea da planta concentrando-se em ordem decrescente em gallos, folhas, frutos e sementes;

(Chan e Hale, 2004)

• Uma vez na raiz, o cadmio pode passar ao xilema a través do apoplasto e/ou a través do simplasto formando complexos;

(Clemens et al., 2002)

• Outro possível mecanismo de entrada do Cd na vacuola é através de um SIMPORTE Cd+2/H+ a atravéz do tonoplasto;

(Salt e Wagner, 1993);

• Os intercambiadores de cátions CAX estão implicados no transporte de Cd2+ até o vacúolo, atuando como ANTIPORTE H+/Ca2+


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Ingresso, transporte e acumulação de cadmio na planta

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• Uma pesquisa em Equador (2014), menciona que o cadmio no fruto de cacau se distribui de maneira desigual, emcontraram maior quantidade de Cd no suco e na polpa (musilago). Logo este Cd pode-se movimentar até a testa e a fava.

Cacau e cadmio

Caso 1 Caso 2 Caso 30

1

2

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9

10

Con

teud

o de

Cd

(ppm

)

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• No caso de Equador e Peru, quando foram analisados os solos, determinaram que certos fatores estariam relacionados com o conteudo de Cd;

• Entre eles de origem parental, cacau semeado perto de áreas urbanas por ter contaminação de resíduos de combustíveis, asfalto e lixeiras.

Cacau e cadmio

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Cacau e cadmio

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• A pesquisa foi realizada por cientistas da Universidade de Campinas e publicado em Journal of Agricultural and Food Chemistry;

• A pesquisa analisou 30 diferentes marcas de chocolate ao leite, escuro e de chocolate branco, para os dois metais chumbo e cadmio;

• Eles descobriram que alguns deles continham preocupantes níveis de chumbo e cádmio, e possilvente a presença de Cd nos grãos foi através do solo contaminado.

Analises de cadmio em chocolates-do Brasil

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• O chocolate escuro, segundo a pesquisa, teve os níveis mais altos dos dois metais, enquanto os chocolates branco e ao leite, que contêm mais açúcar do que cacau, apresentaram os menores níveis;

• Verificaram que em aproximadamente em três chocolates tiveram os maiores níveis sobrepassando os limites estabelecidos pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA.


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• Ambos os níveis de chumbo e cádmio pareciam estar diretamente correlacionados com o conteúdo total de cacau;

• O que indica que os tipos de chocolate amplamente considerados mais saudáveis podem realmente ser mais ameaçadores em termos de contaminação por metais pesados;

• Isto parece correlacionar-se diretamente com as conclusões do site Natural News Forense Food Lab, que detectou altos níveis de cádmio em muitos produtos de cacau em pó.


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• Os analises foram feitos por médio da técnica de espectrofotometria de absorção atómica de chama (FAAS);

• Como critério de seleção das amostras foram escolhidos aqueles chocolates de consumo direto e com alto porcentagem de cacau;

• Para cumprir o objetivo escolheram dos tipos de chocolates. Uma marca comercial nacional e outras estrangeras.

Analises de cadmio em chocolates-Colômbia

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• O chocolate produzido em Colômbia é amargo tipo exportação com 65% de cacau e 70 gramas.

Analises de cadmio em chocolates-Colômbia

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Conteudo de cadmio no Chocolate colombiano

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Conteudo de cadmio no Chocolate Estrangeiro

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• Este resultado no chocolate colombiano é um valor muito alto já que esta por acima dos limites máximos estabelecidos pela Codex Alimentarius e da União Europeia os quais são de 0,8 mg/kg, para chocolates com más del 50% e 65% de cacau respectivamente;

• Estes resultados devem por em alerta a indústria chocolateira, devido a alta toxicidade do metal;

• De outro lado, para os chocolates estrangeiros a media da concentração de cadmio foi de 2,39 mg de cadmio/kg de chocolate.

Analises de cadmio em chocolates da Colômbia e outros países

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Conteudo de cadmio no Chocolate em Peru e Venezuela

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• Foram selecionados 10 agricultores em cada região.

Analise de solo:• Foram coletadas 10 amostras em cada agricultor• As amostras foram coletadas de 6 profundidades: 0-5cm,

5- 10 cm, 10-20 cm, 20-40cm, 40-60cm e 60-80 cm;

Coleta de amostras de cacau em grão:• Foram colhidos 2 frutos maduros de plantas onde foram

coletadas as amostras de solo;• As amostras foram preparadas com e sim a casaca da

semente.

Conteudo de cadmio no Chocolate em Peru e Venezuela

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Resultados

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Resultados

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Resultados

Conteudo de Cd em FRUTOS em Peru e Venezuela

Conteudo de Cd no SOLO em Peru e Venezuela

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Correlação dos resultados no solo• Foi constatado que o pH se correlaciona negativamente

com o conteudo total de Cd.• Não foi encontrado relação entre o Cd com argila e

matéria orgânica;• Neste caso não teve relação com o conteudo de fósforo

este é porque e a concentração de fósforo estava por abaixo do nível de detecção em todo o solo;

• Concentraçoes totais de Cd y Zn no solo mostraram uma forte relação positiva.

• As concentraçoes de Cd nos grãos teve uma correlação positiva débil com a concentração total de Cd no solo.

Correlação dos resultados no fruto

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Conclusões• A concentração de Cd não foi reduzida pela remoção da

casca sugerindo que Cd não se acumula no tegumento da semente;

• pH tem um efeito sobre a disponibilidade de Cd no solo, como o solo torna-se mais ácida a disponibilidade de Cd aumenta;

• Cd e Zn estão fortemente correlacionados no solo. Tem sido relatado que, quando o Zn é deficiente plantas podem absorção mais elevados níveis de Cd;

• Se encontraram favas com altas concentraçoes de Cd além, de haver crescido em solos com níveis baixos do elemento;

• A absorção de Cd e acumulação no cacao pode estar relacionado com as características genéticas do material.

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Recomendações

• Aumentar o pH do solo;• Aumento conteúdo MO no solo;• Evitar o uso de fertilizantes fosfatados;• Evite a irrigação com água contaminada;• Determinar a deficiência de macro e

micronutrientes;• Seleção de variedades de cacau com níveis

baixos de acumulação;• Evitar a contaminação na pós-colheita.

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• Atualmente o caso de metais pesados no cacau se vem estudando em toda América latina. Nesse sentido países como Colômbia já esta iniciando os trabalhos de seleção de genótipos com menos predisposição para absorver Cd;

• Outras das medidas a ser tomadas é a busqueda da melhor metodologia para quantificar o Cd no solo, na planta e no produto terminado;

• Outra das medidas que pode ser adotada é manejar fontes de fertilizantes com baixa disponibilidade do elemento, como fosforados solúveis, calcário solúvel tratado;

• Outro fator muito importante é evitar fazer o pomar de cacau em solos excessivamente ácidos.

Cacau e cadmio-ações

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• A remediação de terrenos contaminados poderia ser um alternativa para diminuir o conteudo de Cd;

• Universidade LIBRE-Bogota, 2015

Cacau e cadmio-Ações

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• Outra estratégia é a semeadura de plantas acumuladoras de Cd, como a mostaza da India (Brassica juncea), algumas espécies florestais e até banana;

Cacau e cadmio

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• O cadmio não se pode eliminar uma vez acumulado nos alimentos;

• O cadmio provoca a largo prazo afecções renais e respiratórias, assim como alterações ósseas e câncer;

• É importante aplicar boas práticas agrícolas e sistemas de controle em toda a cadeia produtiva.

Considerações finais

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• Conhecendo a toxicologia do cadmio é importante que a partir de estos resultados e outros estudos realizados nos países, posam iniciar a gerar normas relacionadas com a quantidade do metal presente nos chocolates produzidos em América Latina;

• Com o objetivo de controlar o risco na saúde dos consumidores, é o momento de começar a realizar câmbios a nível industrial com a finalidade de não perder os benefícios que gera o consumo de chocolate por seu alto conteudo de antioxidantes e outros compostos indispensáveis para a saúde.

Considerações finais

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MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO