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 do solo 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. Não há realmente 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 liberar 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 plantaçõ