Tornando a comida para bebês mais segura: níveis de contaminação por arsênio e cádmio no arroz

Em particular, metais pesados ​​como cádmio, chumbo, mercúrio e arsênio metaloide podem atrasar o desenvolvimento cerebral em bebês e crianças pequenas.

Em nova pesquisa publicada na revista acadêmica Geoquímica Ambiental e Saúde, Cientistas da Universidade de Delaware descobriram que campos de arroz inundados tendem a conter maiores quantidades de arsênio e menores quantidades de cádmio. Quanto mais secos esses campos de arroz são, menores as quantidades de arsênio e maiores as quantidades de cádmio. No entanto, o cádmio mais alto é menor do que o limite existente para efeitos adversos à saúde.

As descobertas podem ajudar a estabelecer um curso de ação para diminuir os níveis desses contaminantes em alimentos tipicamente consumidos por bebês e crianças. No início deste ano, a Food and Drug Administration dos EUA emitiu um rascunho de orientação para a quantidade de chumbo permitida em alimentos para bebês. Ela está prestes a definir novos regulamentos para o limite de arsênio, cádmio e mercúrio que podem ser permitidos em alimentos infantis como parte de seu Plano de Ação Closer to Zero.

Campos de arroz inundados

Culturas como milho, soja e trigo são cultivadas em solos que não são muito úmidos. Então, os fazendeiros os regam para garantir que as plantas recebam os nutrientes de que precisam para crescer, mas nunca o suficiente para inundá-las completamente.

Em contraste, o arroz é frequentemente cultivado em solos muito úmidos e inundados. O oxigênio que normalmente residiria em pequenos poros no solo se perde muito rapidamente e é substituído por água. O oxigênio limitado desloca os microrganismos no solo, e esses microrganismos começam a respirar com minerais de óxido de ferro que dão ao solo uma cor laranja enferrujada.

“O arsênio gosta de grudar bem forte nesses óxidos de ferro”, disse Angelia Seyfferth, biogeoquímica de solos da UD e professora do Departamento de Ciências de Plantas e Solos, e coautora da pesquisa. “Quando os óxidos de ferro são usados ​​por esses organismos para respirar, eles passam de um mineral sólido para uma fase de solução. Você essencialmente os dissolve, e quando os dissolve, o arsênio que está grudado neles vai para a água.”

Seyfferth disse que, uma vez que o arsênico esteja na água, ele pode ser facilmente absorvido pelas raízes do arroz e transportado para o grão.

Seyfferth e o pesquisador associado Matt Limmer cultivaram arroz em 18 pequenos campos na Fazenda UD Newark, expondo os arrozais a diferentes condições de inundação e umidade.

“Esperávamos encontrar um manejo de irrigação ideal que minimizasse o arsênio e o cádmio simultaneamente”, disse Limmer, “mas não encontramos nada neste solo”.

Depois que colheram o grão e analisaram a quantidade de arsênio e cádmio nele, os pesquisadores descobriram que quanto mais inundado o campo, mais arsênio e menos cádmio se acumulavam no arroz. Em contraste, quanto mais seco o campo, mais cádmio e menos arsênio se acumulavam.

“Mas, mesmo sob essas condições mais secas, quando havia mais cádmio, as concentrações de cádmio no grão não eram preocupantes para a saúde humana”, disse Seyfferth.

Quando os campos de arroz foram inundados e o arsênio foi absorvido, os pesquisadores notaram a metanogênese acontecendo, que é quando organismos no solo produzem o potente gás de efeito estufa metano e o emitem na atmosfera. Enquanto isso, o excesso de água reduziu o sulfato no solo para sulfeto, fazendo com que o cádmio precipitasse com o sulfeto.

Quando secaram o solo, os pesquisadores diminuíram os níveis de arsênio e metano. O sulfeto no solo foi oxidado e se tornou sulfato, que não é mais uma fase sólida, permitindo que o cádmio se filtrasse facilmente e escapasse para dentro da planta facilmente.

“Ao secar o solo, estamos meio que colocando freios nos microrganismos que respiram com óxidos de ferro e com arsênio”, disse Seyfferth. “Então, na verdade, aumentamos a quantidade de cádmio porque oxidamos o sulfeto para sulfato. Quando ele se torna sulfato, não é mais uma fase sólida com o cádmio, e o cádmio pode então ficar livre.”

Secar o solo introduziu oxigênio nos poros do solo, disse Seyfferth, o que desacelerou os microrganismos que dissolvem óxidos de ferro e criam metano, alterando a química.

“Depois que você introduz oxigênio, os óxidos de ferro dissolvidos ficam sólidos novamente”, disse Seyfferth. “Eles são como um filtro Brita. O arsênico gruda nos óxidos de ferro e não fica na água, então as raízes das plantas não conseguem realmente pegá-lo.”

O que eles descobriram — um metal ou metaloide aumentando e o outro diminuindo dependendo do nível de umidade no solo — é um pouco intrigante.

“Há um desafio”, disse Seyfferth. “Ele basicamente reside em qual é esse número mágico ou status mágico de água no solo para tentar minimizar ambos. Realmente não há um que seja universal em todos os solos.”

Por meio de uma bolsa de pesquisa do National Institute of Food and Agriculture do Departamento de Agricultura dos EUA, os pesquisadores estão estudando o arsênio no arroz por meio de algum trabalho de campo no Arkansas. Eles trabalharão diretamente com fazendeiros para desenvolver ferramentas para ajudá-los a gerenciar a água que inunda seus arrozais.

Enquanto isso, a FDA pode lançar novas regulamentações para arsênio e cádmio em alimentos infantis até o final deste ano, parte do seu já mencionado Plano de Ação Mais Perto do Zero. A agência passou algum tempo pesquisando os efeitos do arsênio e cádmio e de duas outras toxinas, mercúrio e chumbo, no desenvolvimento infantil. A FDA também tem avaliado novas tecnologias ou intervenções que podem impedir a exposição a essas toxinas.

“Esperamos que nosso trabalho ajude a moldar políticas”, disse Seyfferth.

Membros do Laboratório Seyfferth (Matt Limmer, Angelia Seyfferth e os alunos de pós-graduação Bekah Hanrahand e Frank Linam) colhem arroz nas instalações da UD RICE.

Envolvendo agricultores

Pesquisadores da UD também descobriram, por meio de um artigo de revisão no periódico acadêmico GeoHealth, que os produtores estão dispostos a tomar qualquer medida necessária para reduzir os níveis de metais em suas plantações, mas precisam de incentivos, testes e educação para fazer isso.

Esse foi o caso especificamente da indústria de espinafre em cinco estados — produtores, embaladores, processadores e comerciantes — que os pesquisadores entrevistaram. O espinafre pode conter quantidades de cádmio e chumbo que ele absorve pelo solo.

“É muito importante obter o feedback das partes interessadas para ver o que é viável para os agricultores”, disse Seyfferth, “e que não seria um grande fardo para algo que eles já fazem, ou mudar uma prática que eles estão fazendo, que eles têm que fazer para atender a algum outro padrão, como um padrão diferente de segurança alimentar.”

Os pesquisadores exploraram interações entre plantas com metais e metaloides, comparando e contrastando como o cádmio e o chumbo se movem pelos solos e afetam as folhas verdes. Eles também oferecem soluções para fazendeiros diminuírem a quantidade de metais e metaloides nos alimentos que cultivam.

“Os fazendeiros geralmente trabalham com margens muito estreitas para algo como espinafre”, disse Seyfferth. “Se os órgãos reguladores tornassem realmente difícil atingir um certo nível de cádmio ou chumbo, eles poderiam simplesmente mudar e cultivar outra coisa.”

Para complicar, um desafio com o cádmio no espinafre é que a água é clorada para desinfetar o espinafre. Mas adicionar cloreto na verdade torna mais fácil para o cádmio infiltrar nas raízes de uma planta, o que o transloca para os tecidos verdes folhosos.

“Podemos estar piorando o problema do cádmio ao usar água de irrigação clorada para vegetais folhosos”, disse Seyfferth. “Talvez devêssemos pensar em maneiras alternativas de desinfetar a água de irrigação que não envolvam cloreto.”

Seyfferth disse que uma solução para ajudar a diminuir os níveis de metais tóxicos e metaloides em alimentos é oferecer subsídios aos agricultores para que eles mesmos façam certas estratégias para reduzir esses níveis. O cádmio, que pode se acumular nas folhas de espinafre, pode ser reduzido tornando os solos menos ácidos e lavando as folhas de espinafre após a colheita. O chumbo é mais difícil de remover, mas lavar as folhas de espinafre com extrato de suco de limão pode remover até 26% do chumbo nas folhas, dizem os pesquisadores.

“As soluções não são uma solução geral”, disse Seyfferth. “Elas não são para todos os solos. Elas teriam que ser realmente específicas do local.”

Limmer e Seyfferth disseram que mais pesquisas são necessárias para encontrar uma estratégia de irrigação ideal que reduza os níveis de arsênio e cádmio no arroz.

“Experimentos semelhantes precisam ser feitos em uma variedade de solos”, disse Limmer, “idealmente sob diferentes condições de campo”.

Enquanto os EUA aguardam o rascunho das regulamentações do FDA sobre o limite permitido de arsênio, cádmio e mercúrio em alimentos para bebês, Seyfferth disse que gostaria de ver o governo federal refazer um estudo feito pela última vez na década de 1980. O FDA, o Departamento de Agricultura dos EUA e a Agência de Proteção Ambiental dos EUA analisaram solos e plantas pareados em campos agrícolas nos EUA para ter uma ideia da concentração de metais e metaloides nessas plantas e solos.

“Desde então, há muito mais espinafre sendo cultivado agora e sendo cultivado em áreas onde não era cultivado antes”, disse Seyfferth. “Alguns desses solos são muito mais ricos em cádmio. Meu incentivo seria refazer essa pesquisa.”