Detección de contaminantes: Herramientas para garantizar la seguridad alimentaria

Garantizar la seguridad de los alimentos y productos agrícolas es fundamental para proteger la salud del ser humano y mantener la viabilidad económica de la industria agrícola y la estabilidad de las cadenas de suministro alimentarias mundial. También desempeña un papel importante a la hora de prevenir enfermedades transmitidas por los alimentos1. Además, garantizar la seguridad alimentaria es clave para alcanzar los objetivos de desarrollo sostenible, sobre todo para reducir el hambre y mejorar la nutrición1. Para los agricultores y agrónomos, la seguridad de los productos agrícolas no es simplemente una prioridad para mantener sus negocios sino una responsabilidad importante. Detectar contaminantes en los cultivos y el ganado es fundamental para garantizar la salud de los consumidores y mantener la confianza en sus productos agrícolas y alimentarios2. Garantizar la seguridad alimentaria es la práctica de prevenir enfermedades transmitidas por los alimentos al aplicar los procedimientos de manipulación de alimentos durante la cadena de suministro alimentaria2. Los procedimientos de seguridad alimentaria consisten en limitar la presencia de peligros como bacterias, toxinas o sustancias químicas que sean perjudiciales para la salud de los consumidores. Este artículo explora las herramientas y tecnologías más modernas para detectar la contaminación, destacando el papel que desempeñan para hacer frente a los problemas y avanzar en las normas de seguridad en el sector agroalimentario.

Tipos de contaminantes en la agricultura

Los agricultores y agrónomos deben conocer los contaminantes específicos que puedan afectar a sus cultivos y a su ganado. Estos contaminantes pueden proceder de varias fuentes y suponer una amenaza seria a la seguridad alimentaria y la producción agrícola3. Son los siguientes:

Pesticidas: Los pesticidas se utilizan mucho en la agricultura para controlar las plagas y mejorar la producción de los cultivos. Sin embargo, utilizarlos mal o en exceso puede provocar que los residuos de estos productos químicos se acumulen en las cosechas, poniendo en riesgo la salud de los consumidores y del medioambiente3.

Metales pesados: Los metales pesados como el el arsénico, el cadmio, el plomo, el cromo, el cobre, el zinc, el níquel y el mercurio pueden contaminar el suelo y los cultivos4. Estos metales pueden proceder de fuentes geogénicas naturales o de actividades humanas como los procesos industriales y la eliminación de residuos además de fuentes agrícolas como el agua de riego, los fertilizantes minerales, el estiércol orgánico y el uso de combustibles fósiles5.

Patógenos: Los patógenos, como bacterias, virus y hongos, pueden causar enfermedades en los cultivos y el ganado. Estos patógenos se pueden encontar en el suelo, el agua o el aire y se propagan a través de insectos, animales o equipos agrícolas6.

Micotoxina: Producidas por el metabolismo secundario de varios hongos, en particular las especies Aspergillus, Penicillium y Fusarium7. Estos hongos pueden contaminar cultivos como cereales, frutos secos y frutas cuando se dan unas condiciones determinadas, sobre con mucha humedad y el almacenamiento es inadecuado. Si se ingieren, las micotoxinas pueden tener efectos perjudiciales en los seres humanos y animales y provocar problemas de salud que pueden ir desde una intoxicación aguda a enfermedades crónicas8.

Reconocer las fuentes de contaminación permite a los agricultores implementar las medidas de detección adecuadas, asegurar la seguridad alimentaria y mantener la productividad agrícola.

Métodos para detectar los contaminantes:

Los agricultores y agrónomos pueden detectar estos peligros utilizando varios métodos:

Pesticidas: Para detectar pesticidas, los agricultores pueden utilizar métodos biosensores avanzados de pesticidas, como matrices de detección basadas en nanomateriales y sensores portátiles9. Estos sensores pueden detectar los niveles de pesticidas en el aire. Otro método consiste en utilizar un dispositivo portátil que mide la identidad y la cantidad de plaguicidas en los productos. Para comprobar la presencia de pesticidas es suficiente con pasar un bastoncillo por la fruta o verdura, introducirlo en el detector (por ejemplo un espectrómetro) y esperar alrededor de 30 segundos10.

Metales pesados: Los metales pesados del suelo y los cultivos se pueden detectar utilizando técnicas como la espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS, por sus siglas en inglés) y la fluorescencia de rayos X (XRF, por sus siglas en inglés)11. Estas técnicas se utilizan para detectar metales pesados en el suelo. Los agricultores y ganaderos que sospechen que el suelo de su terreno puede contener metales pesados también pueden mejorar el suelo o utilizar técnicas de cultivo que reduzcan los riesgos12.

Patógenos: Los patógenos se pueden detectar utilizando modernos kits de diagnóstico basados en el análisis de ADN y proteínas. Estos kits están diseñados para detectar de forma precoz las enfermedades de las plantas, bien sea identificando la presencia del patógeno en ella (analizando la presencia de ADN del patógeno) o las moléculas (proteínas) que produce o por la planta durante la infección13.

 Micotoxinas: Los agricultores cuentan con varios métodos para detectar si existen micotoxinas en sus terrenos. Por ejemplo, las técnicas inmunoquímicas que emplean anticuerpos, ofrecen sensibilidad y son fáciles de usar14. Además, existen métodos cromatográficos como la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y la cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS) que permiten la detección y cuantificación de micotoxinas. Las técnicas espectrométricas como la detección ultravioleta (UV) y de fluorescencia (FL), junto con la espectrometría de masas (EM), ofrecen opciones adicionales, en particular para las micotoxinas fluorescentes. En conjunto, estos métodos dotan a los agricultores de herramientas eficaces para la detección y el seguimiento exhaustivos de las micotoxinas en la agricultura14.

Estos métodos ayudan a los agricultores y agrónomos a adoptar medidas de detección específicas, garantizando la seguridad alimentaria y manteniendo la productividad agrícola. No obstante, es importante destacar que estos métodos requieren un equipo específico y, en algunos casos, una formación especializada así como una inversión de capital importante15. Por lo tanto, una formación continua e invertir en tecnología son dos aspectos fundamentales para detectar de forma eficaz los riesgos de contaminación en la agricultura. Sin embargo, estos requisitos pueden suponer un reto para los pequeños agricultores. De ahí que sea esencial aplicar diversas medidas para prevenir estos riesgos, como las siguientes:

Prevenir la contaminación:

Para reducir la contaminación por metales pesados, los agricultores emplean estrategias como mantener un pH neutro del suelo por encima de 6,5. Esta práctica reduce la absorción de metales pesados por las plantas4. Además, añadir fósforo en función de los resultados de los análisis del suelo ayuda a formar compuestos insolubles con el plomo, reduciendo así su toxicidad y reduciendo aún más el riesgo de contaminación por metales pesados. Respecto a los riesgos de contaminación por pesticidas, los agricultores los hacen frente al cumplir estrictamente las instrucciones de uso que se especifican en las etiquetas de los productos. Para garantizar el uso adecuado de los plaguicidas y evitar la contaminación, evalúan las características del suelo, como la textura, la pendiente y la materia orgánica antes de aplicarlos. Conocer la geología local y la profundidad de las aguas subterráneas es fundamental para seleccionar los pesticidas y los métodos de aplicación adecuados. Llevar a cabo las mejores prácticas como el uso de gotas de mayor tamaño, consultar las previsiones meteorológicas y limpiar el equipo lejos de los ríos o canales de agua, ayuda a reducir las probabilidades de contaminación16.

Por último, las prácticas agrícolas desempeñan un papel muy importante para prevenir la contaminación cruzada. La práctica más importante de todas es garantizar la calidad del agua de riego ya que es la fuente principal de contaminaciones microbiológicas y metales pesados. Además, aplicar los fertilizantes adecuadamente, realizar análisis del suelo, la gestión integrada de plagas y utilizar bioplaguicidas son otros factores fundamentales para mantener la calidad y la seguridad de la agricultura.

Referencias

(1)  Background | Food safety and quality | Food and Agriculture Organization of the United Nations. https://www.fao.org/food-safety/background/en/ (accessed 2024-01-16).

(2)  Food contaminants. https://www.iaea.org/topics/food-contaminants (accessed 2024-01-16).

(3)  Sources of soil pollution and major contaminants in agricultural areas. https://doi.org/10.4060/cb4894en.

(4)  Eshagberi, G. Toxic Effects of Heavy Metals on Crop Plants. 2012.

(5)  Zhou, L.; Yang, B.; Xue, N.; Li, F.; Seip, H. M.; Cong, X.; Yan, Y.; Liu, B.; Han, B.; Li, H. Ecological Risks and Potential Sources of Heavy Metals in Agricultural Soils from Huanghuai Plain, China. Environ. Sci. Pollut. Res. 2014, 21 (2), 1360–1369. https://doi.org/10.1007/s11356-013-2023-0.

(6)  Livestock and Poultry Infectious Diseases: Pathogenesis and Immune Mechanisms. https://www.frontiersin.org/research-topics/47450/livestock-and-poultry-infectious-diseases-pathogenesis-and-immune-mechanisms/magazine (accessed 2024-01-16).

(7)  Sweeney, M. J.; Dobson, A. D. Mycotoxin Production by Aspergillus, Fusarium and Penicillium Species. Int. J. Food Microbiol. 1998, 43 (3), 141–158. https://doi.org/10.1016/s0168-1605(98)00112-3.

(8)  Mycotoxins. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins (accessed 2024-01-16).

(9)  Berkal, M. A.; Nardin, C. Pesticide Biosensors: Trends and Progresses. Anal. Bioanal. Chem. 2023, 415 (24), 5899–5924. https://doi.org/10.1007/s00216-023-04911-4.

(10)        Galon, L.; Bragagnolo, L.; Korf, E. P.; dos Santos, J. B.; Barroso, G. M.; Ribeiro, V. H. V. Mobility and Environmental Monitoring of Pesticides in the Atmosphere — a Review. Environ. Sci. Pollut. Res. 2021, 28 (25), 32236–32255. https://doi.org/10.1007/s11356-021-14258-x.

(11)        Yang, Z.; Ren, J.; Du, M.; Zhao, Y.; Yu, K. Enhanced Laser-Induced Breakdown Spectroscopy for Heavy Metal Detection in Agriculture: A Review. Sensors 2022, 22 (15), 5679. https://doi.org/10.3390/s22155679.

(12)        Alsafran, M.; Saleem, M. H.; Al Jabri, H.; Rizwan, M.; Usman, K. Principles and Applicability of Integrated Remediation Strategies for Heavy Metal Removal/Recovery from Contaminated Environments. J. Plant Growth Regul. 2023, 42 (6), 3419–3440. https://doi.org/10.1007/s00344-022-10803-1.

(13)        Yang, Y.; Saand, M. A.; Huang, L.; Abdelaal, W. B.; Zhang, J.; Wu, Y.; Li, J.; Sirohi, M. H.; Wang, F. Applications of Multi-Omics Technologies for Crop Improvement. Front. Plant Sci. 2021, 12.

(14)            Mycotoxin detection and analysis methods. MycotoxinSite. https://mycotoxinsite.com/mycotoxins-detection-and-analysis-methods/?lang=en (accessed 2024-01-16).

(15)        Collis, R. C., Stewart. Digital Agriculture for Small-Scale Producers: Challenges and Opportunities. https://cacm.acm.org/magazines/2021/12/256930-digital-agriculture-for-small-scale-producers/abstract (accessed 2024-01-16).

(16)        Sun, S.; Sidhu, V.; Rong, Y.; Zheng, Y. Pesticide Pollution in Agricultural Soils and Sustainable Remediation Methods: A Review. Curr. Pollut. Rep. 2018, 4 (3), 240–250. https://doi.org/10.1007/s40726-018-0092-x.

Para saber más 

Riesgos químicos en los alimentos