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Geral


O diacetil é um pó ou líquido verde-amarelado que é encontrado em uma grande variedade de comidas e bebidas, atuando na produção da cerveja e vinho e possuindo aspecto escorregadio em níveis baixos e sabor de caramelo em concentrações elevadas. É um co-produto natural da conversão da glicose para etanol em leveduras durante a fermentação de cerveja, e é também encontrada naturalmente em baixas concentrações no café, vinagre, laticínios, mel e frutas. É usado principalmente como aditivo em comidas artificiais como farinhas, chocolate, óleos de cozimento, doces, batatas chips, glacês e outros. Mais notoriamente, é responsável pelo aroma de manteiga bem como seu sabor em pipocas de micro-ondas.

Fatos Gerais


 

Informações físicas

Nome: Diacetil

Uso: Aditivo de comidas artificiais

Fonte: Fermentação do álcool

Ingestão diária recomendada: Nenhuma

Absorção: Ingestão, inalação

Toxicidade/sintomas: Dificuldade para respirar

Estrutura do diacetil


Figura 1.2- Representação dimensional do diacetil

Toxicidade e Efeitos na saúde


Uma propriedade do diacetil que impacta em sua toxicidade é a facilidade de inalação de sua forma em vapor. Químicos aromatizantes no geral, incluindo o diacetil, podem ser facilmente inalados porque são substâncias muito voláteis que evaporam rapidamente em sua forma sólida ou líquida, uma característica que é potencializada pelo aumento de temperatura.

Outra propriedade que o diacetil pode inibir é o transporte de íons através do epitélio respiratório (Fedan et al. 2006). O efeito adverso mais proeminente associado com a exposição ao diacetil é o que vem sendo referido como doença do “pulmão de pipoca” que, mais especificamente, leva a outras raras e irreversíveis bronquiolites obliterantes constritivas (cicatrizes crônicas e estreitamento severo das vias aéreas dos bronquíolos) (Hubbs et al. 2008). Essa obstrução com inflamação, se severa o suficiente, requer em último caso transplante de pulmão para se evitar potencial sufocação.

Os sintomas primários associados com a inalação do diacetil são: tosse seca persistente, falta de ar, respiração chiada, produção de fleuma, fadiga, sonolência, dor de cabeça, febre, dores e náuseas. Os vapores podem também irritar os olhos, pele, nariz e garganta e podem gerar dor, sensação de queimação, vermelhidão, erupção cutânea e dor de garganta. Muitas análises médicas podem ajudar o diagnóstico, tal como espirometria ou biópsia do pulmão para mostrar restrições fixas das vias aéreas ou obstrução completa; uma avaliação de volume pulmonar ou raio-X do tórax; ambos dos quais diagnosticam hiperinflação (ar excessivo preso além de uma obstrução); ou uma tomografia de alta resolução de escaneamento de tórax, que pode revelar ar preso nas vias aéreas, irritabilidade pulmonar ou engrossamento da parede das vias aéreas.

Exposições e Estudos de caso


Eventos primários de exposição ao diacetil existem em locais de trabalho, onde trabalhadores industriais, quando em serviço no setor de aromatizantes, respiram o vapor durante processos de produção de comidas e bebidas. Parte do problema é que a FDA (Food and Drug Administration, agência reguladora dos Estados Unidos) avalia tais químicos aromatizantes como geralmente assumidos como seguros (GRAS) para serem ingeridos, pois os mesmos são aditivos alimentares, porém a maior parte dessas substâncias não foram especificamente testadas para intoxicação respiratória via inalação. Os primeiros casos nos quais a exposição ao diacetil começou a ser associada com os efeitos adversos mencionados acima tiveram início em 1985, quando investigadores do Centro para Controle de Doenças (CDC), Instituto Nacional para Segurança e Saúde de Locais de Trabalho (NIOSH), observaram que dois jovens e saudáveis empregados haviam sido diagnosticados com doença pulmonar obstrutiva crônica em um setor de aromatização de uma padaria em Indiana, EUA (que cotidianamente utiliza diacetil). 

Casos similares foram reportados ao decorrer do ano 2000, 2002 e 2003. No ano 2000, dez trabalhadores de uma fábrica de pipocas em Missouri, EUA, foram diagnosticados com bronquiolite obliterante, e o Departamento de Saúde de Missouri (MDH) notificou a Administração de Saúde e Segurança do Ambiente de Trabalho (OSHA) e pediu para que a fábrica fosse inspecionada. A OSHA não tinha autorização para analisar as amostras, logo a NIOSH interveio na investigação. Os achados indicavam um alto risco de contaminação, mas as fábricas que foram examinadas também continham outras substâncias tóxicas que poderiam ter contribuído para a bronquiolite obliterante, então nenhuma conclusão definitiva pode ser tirada a partir do diacetil. Todavia, eles emitiram protocolos de recomendações e precauções, mas a saúde dos trabalhadores continuou a decair. Em seguida, MDH e NIOSH publicaram um artigo que descreve suas investigações em 2002 em seu informe semanal de morbidade e mortalidade e concluíram que "trabalhadores expostos a aromatizantes em fábricas de produção de pipoca de micro-ondas estão correndo risco de desenvolverem doença pulmonar obstrutiva crônica.”

Não foram diagnosticados relatos de casos de intoxicação por ingestão de diacetil nem quanto a seu manuseio em fábricas produtoras de pipoca no Brasil. A agência que está encarregada de regular o uso do diacetil no Brasil é a ANVISA, que até agora apenas publicou um informe técnico acerca da segurança do uso do mesmo, mas recomendando que se utilize proteção nas operações de fábricas que envolvam a substância.

Figura 5. "Histopatologia pulmonar de ratos no grupo de exposição de alta pulsação (A-D) e dos ratos de controle (E-H). As seções de controle representam o tecido normal que foi danificado no grupo de exposição. (A) Epitélio bronquiolar necrosado se sobressaindo da membrana basal de um rato que foi exposto a vapores aromatizantes com aroma de manteiga. (B) Necrose completa do epitélio bronquiolar em um rato exposto a vapores aromatizantes com aroma de manteiga. (C) Necrose se estendendo abaixo do epitélio e adentrando no tecido de um linfonodo associado ao brônquio de um rato exposto. (D) Necrose e perda de células do epitélio de uma via aérea individual em um bronquíolo pequeno. [Hubbs et al.2002]."


Mais tarde em 2002, como resultado do informe das condições dos trabalhadores em fábricas de pipoca, #Hubbs et al., 2002 examinou a hipótese de que a lesão nas vias aéreas em ratos seria resultante da exposição ao vapor de diacetil usado em pipoca de micro-ondas e outros alimentos. Eles concluíram que "concentrações de vapores aromatizantes de manteiga que participam do processo de manufatura de alimentos estão associados com lesão epitelial nas vias nasais e vias aéreas dos pulmões de ratos."

Em 2003, a EPA reportou que completaria um projeto de avaliação dos compostos emitidos durante a produção de pipoca de micro-ondas. Ultimamente, vem sido mostrado que o diacetil é apenas um  dos vários agentes que causam doenças pulmonares relacionadas à aromatizantes em ratos:

"A indústria de aromatizantes estimou que mais de mil  ingredientes aromatizantes possuem o potencial de serem danosos ao aparato respiratório devido a sua possível volatilidade e propriedades que causam irritação (aldeídos insaturados e cetonas tipo alfa e beta, aldeídos alifáticos, ácidos carboxílicos alifáticos, aminas alifáticas, tióis aromáticos alifáticos e sulfetos)."

Investigações Científicas


É difícil dizer exatamente quais propriedades bioquímicas específicas do diacetil induzem as respostas adversas fisiológicas iniciais. Como  #Hubbs et al., 2002  noticiou no fim do estudo,
"Os vapores emitidos a partir de aromatizantes da manteiga são misturas complexas que produzem necroses que não podem ser explicadas pelas propriedades toxicológicas conhecidas de nenhum dos componentes."

Além disso, eles noticiaram que apesar da lesão no rato sugerir que a necrose pode ser um efeito adverso inicial (visto também em trabalhadores de fábrica que foram expostos ao diacetil), não haviam relatos publicados de patologias em humanos para se comparar.  Porém, pesquisas foram conduzidas para se examinar qual resposta patológica inicial ocorre no sistema respiratório que leva ao desenvolvimento dos sintomas e efeitos adversos gerados pela exposição ao diacetil e propor alguns mecanismos.

Figura 6. "Microscopia eletrônica de varredura mostrando a morfologia da superfície da bifurcação traqueal de ratos expostos a (A) ar (controle) (B) 294.6 ppm de diacetil durante seis horas contínuas de exposição. O epitélio exposto ao diacetil é caracterizado pelo achatamento das células, perda de microvilosidades e cílios, e formação de fissuras [Hubbs et al. 2008]."


Em 2008, #Hubbs et al., 2002 expandiu o estudo realizado em 2002 e examinou como e porque a exposição ao diacetil causa bronquiolite obliterante e compara danos de uma concentração máxima de exposição vs. uma taxa de exposição medida ao longo do tempo. Os experimentos envolviam uma combinação de exposições baixa, média e alta que foram contínuas ou intermitentes.

Eles observaram que ratos no grupo de alta exposição tiveram mudanças consistentes na morfologia superficial da bifurcação da traqueia, como é mostrado na figura 6, independente do padrão contínuo vs. intermitente. Em todos, os experimentos mostraram numerosos efeitos que são eventualmente responsáveis pelos sintomas associados com a exposição ao diacetil, como "degeneração e morte celular no epitélio revestindo a via aérea nasal, laringe, traqueia e vias intrapulmonares" junto com "bronquite multifocal, moderada e necrose supressora" e "bronquite supurativa" dos pulmões (#Hubbs et al. 2008)."Com respeito a primeira hipótese estimada, as evidências confirmam uma necrose concentração-dependente induzida por diacetil no epitélio das vias aéreas, que se acredita ser a injúria inicial que acarreta a bronquiolite obliterante; Deste modo, o alvo inicial dos tecidos epiteliais é um mecanismo geral do diacetil que induz efeitos adversos na saúde pulmonar. Com respeito a segunda hipótese estimada, não se acredita que o pico de concentração de exposição de diacetil não é mais danoso que o pico da taxa de exposição medida ao longo do tempo.

Eles também notaram como a área epitelial primária afetada em ratos difere daquela encontrada em exposição humana, fato que pode ser explicado pelas diferenças na anatomia do trato respiratório dos ratos e dos humanos. Especificamente, "Espera-se que até o menor diâmetro da via aérea nasal, traqueia e brônquios de ratos desenvolveram crescente resistência, decréscimo no fluxo de ar e aumento da deposição de vapores na mucosa quando comparados às mesmas estruturas do trato respiratório humano. Estima-se que isso iria modificar o sítio de absorção de vapores da mucosa para cima do trato respiratório em comparação com humanos." (#Hubbs et al. 2008). 

Em um estudo de 2006, cujo objetivo foi estudar os efeitos do diacetil na traqueia de porcos de guiné in vitro para que os efeitos da cetona pudessem ser estudados sem a interrupção da inflamação celular que poderia vir a se localizar nas vias aéreas de animais em experimentos in vivo#Fedan et al descobriu que a exposição ao diacetil "altera características farmacológicas e bioelétricas de vias aéreas largas por degradar a função epitelial de barreira protetora levando a uma hiper-reatividade da metacolina (um receptor no sistema nervoso) com a mucosa." 

Em outras palavras, a exposição ao diacetil causa o relaxamento e contração da traqueia, despolarizando e danificando o epitélio, potencialmente aumentando a permeabilidade da membrana e a reatividade com a metacolina, e potencialmente inibindo o transporte de íons através do epitélio (todos os mecanismos que potencialmente contribuem para a toxicidade e saúde deteriorada). Apesar disso, como na maior parte dos experimentos in vitro, é difícil aplicar totalmente essas conclusões nas situações de trabalhadores do setor de aromatização de fábricas.

Risco e Gestão de risco


Claramente, riscos vêm sido observados em trabalhadores de sítios de aromatização, mas o aspecto interessante de todos os casos é examinar a possibilidade de exposição ao público em geral via consumo de produtos que contém diacetil (ou seja, em suas dietas). Além disso, quais são os efeitos do estouro de pipocas de micro-ondas? Isso é um aspecto mais recente e menos documentado, mas em 5 de setembro de 2007, o New York Times reportou algumas das primeiras evidências de que consumidores não-afiliados com exposição ocupacional de diacetil podem ter desenvolvido bronquiolite obliterante como resultado de consumo em larga escala de pipoca. Dr. Cecile Rose, diretor dos programas clínicos de doenças ocupacionais do Centro Nacional Judeu de Medicina e Pesquisa em Denver, diagnosticando o homem de 53 anos de Colorado depois que o mesmo tomou conhecimento de que ele havia consumido pelo menos 2 sacos de pipoca diariamente por mais de 10 anos.

"Quando ele abria o pacote e depois que o vapor saia, ele frequentemente inalava as fragrâncias porque ele gostava muito delas. Tal fragrância é diacetil aquecido, que nós conhecemos dos estudos feitos em trabalhadores pelo seu alto risco." 

Embora seja salientado que não existe link causal definitivo, depois de se descobrir que as medidas de diacetil na casa do homem eram similares aos níveis em sítios de produção de pipoca de micro-ondas, é difícil não deduzir tal conclusão. Grandes manufatureiros de pipoca como Weaver Popcorn Co., ConAgra Foods Inc., General Mills Inc., e o American Popcorn Co. vem sentindo pressão suficiente para voluntariamente remover o diacetil do preparo de seus produtos.

Dada a extensão da pesquisa, o risco para a saúde humana pode ser evitado. Na fábrica, exposição pode ser limitada tendo-se um sistema de ventilação adequado e proteção respiratória, roupas e óculos protetores e evitando ingestão de qualquer comida ou bebida durante o trabalho. NIOSH também insiste para que patrões substituam o diacetil por materiais menos danosos quando possível, educar suficientemente os trabalhadores para que eles tomem conhecimento de quando usar e de utilizar a quantidade mínima necessária, estabelecer procedimentos de rotulagem e limpeza e monitorar exposições bem como o estado de saúde dos trabalhadores incluindo a administração de testes de respiração para que os casos possam ser reportados para os departamentos de saúde estaduais, quando ocorrerem. Consumidores podem limitar o risco evitando a ingestão de quantidades excessivas de produtos que contenham diacetil, especialmente aqueles que passam por aquecimento. Além disso, usando a pipoca como exemplo, consumidores podem abrir o pacote embaixo de sistemas de ventilação da cozinha para se capturar os vapores emitidos, ou trocar de forma definitiva a pipoca de micro-ondas por alternativas caseiras preparadas no fogão, as quais não possuem aromatizantes artificiais. Considerando a anatomia do sistema respiratório, ambos os trabalhadores de fábricas e os consumidores devem evitar ações que causam danos ao trato respiratório, como fumar, porque isso inibe a habilidade do corpo de efetivamente capturar e eliminar substâncias tóxicas e indesejadas via inalação.

Referências


O globo de Boston. 2007."Firmas de pipoca removendo químicos aromatizantes". acessado 16 de março de 2008. 

Centro de controle e prevenção de doenças 2006. Uso de diacetil (Químico aromatizante com cheiro de manteiga) em fábricas manufatureiras que utilizam aromatizantes. Disponibilidade: acessado em 6 de março de 2008. 

Centro de prevenção e controle de doenças. 1994. ICSC: NENG 1168 Cartões internacionais de segurança em química]. Acessado em 25 de março de 2008. 

Centro de prevenção e controle de doenças. 2008.Doenças de pulmão relacionadas com aromatizantes. Acessado em 6 de março de 2008. 

 Centro de prevenção e controle de doenças. 2003.Prevenindo doenças de pulmão em trabalhadores que fazem uso ou fabricam aromatizantes. Acessado em 6 de março de 2008. 

Fedan JS, Dowdy JA, Fedan KB, Hubbs AF. 2006. O pulmão do trabalhador fabricante de pipoca: Exposição in vitro ao diacetil, um ingredient em aromatização de pipoca de micro-ondas aumenta a reatividade a metacolina. Toxicologia e farmacologia. 215: 17-22.

Hubbs AF, Battelli LA, Goldsmith WT, Porter DW, Frazer D, Friend S, et al. 2002. Necrose do epitélio das vias nasais em ratos que inalaram vapor de aromatizantes artificiais com cheiro de manteiga. Toxicologia e farmacologia aplicada. 185(2): 128-135.

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Tradução realizada por: Thales Viana Labourdette Costa
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Link para a página em inglês: Diacetyl
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