El carbamato de etilo (también llamado uretano ) es un compuesto orgánico con la fórmula CH3CH2OC (O)NH2 . Es un éster de ácido carbámico y un sólido blanco. A pesar de su nombre, no es un componente de los poliuretanos . Debido a que es un carcinógeno , rara vez se utiliza, pero se forma naturalmente en pequeñas cantidades en muchos tipos de alimentos y bebidas fermentadas.
Se produce calentando orgánicamente urea y alcohol etílico . [4] También surge por la acción del amoniaco sobre el cloroformiato de etilo . [5]
El carbamato de etilo se ha utilizado como agente antineoplásico y con otros fines medicinales, pero esta aplicación finalizó después de que se descubriera que era cancerígeno en 1943. Sin embargo, el uso japonés en inyecciones médicas continuó y desde 1950 a 1975 se estima que se inyectaron a pacientes 100 millones de ampollas de 2 ml de soluciones de carbamato de etilo al 7-15% como codisolvente en agua para disolver analgésicos insolubles en agua utilizados para el dolor posoperatorio. Se estimó que estas dosis estaban en niveles que son cancerígenos en ratones. [6] Esta práctica se detuvo en 1975. "Esta lamentable situación médica parece haber involucrado al mayor número (millones) de humanos expuestos a las mayores dosis de un carcinógeno puro que se haya registrado". [7] El autor, el investigador estadounidense del cáncer James A. Miller, pidió que se realizaran estudios para determinar los efectos sobre las tasas de cáncer en Japón, pero aparentemente nunca se hizo ninguno. [ cita requerida ]
Antes de la Segunda Guerra Mundial, el carbamato de etilo se utilizaba de forma relativamente intensa en el tratamiento del mieloma múltiple , antes de que se descubriera que era tóxico, cancerígeno y en gran medida ineficaz. [8] Según las normas de la FDA de Estados Unidos, el carbamato de etilo se ha retirado del uso farmacéutico. Sin embargo, también se utilizan pequeñas cantidades de carbamato de etilo en laboratorios como anestésico para animales. [9]
El carbamato de etilo fue reclasificado como carcinógeno del Grupo 2A por el IARC en 2007.
El carbamato de etilo se utiliza como anestésico en experimentos con animales , y cada año se publican más de 100 estudios en animales en los que se utiliza carbamato de etilo. [10] Una ventaja de utilizar carbamato de etilo es que tiene una duración de acción muy prolongada, y algunas ratas adultas permanecen anestesiadas 24 horas después de la administración del fármaco. [11] Tampoco deprime la actividad neuronal en la corteza en la misma medida que el isoflurano . [12]
Anteriormente, el carbamato de etilo se utilizaba como intermediario químico en la preparación de resinas amínicas, que a su vez se utilizaban como agentes de reticulación para tratamientos textiles de planchado permanente para crear telas "lavables y resistentes". Otros usos incluían como disolvente o intermediario en la fabricación de pesticidas, cosméticos y productos farmacéuticos. [13]
La presencia generalizada de carbamato de etilo en bebidas alcohólicas se descubrió a mediados de la década de 1980. Para aumentar la conciencia pública sobre este problema, el Centro para la Ciencia en el Interés Público de los Estados Unidos publicó, en 1987, Tainted Booze: The Consumer's Guide to Urethane in Alcoholic Beverages (Alcohol contaminado: guía del consumidor sobre el uretano en las bebidas alcohólicas ). Los estudios han demostrado que la mayoría, si no todas, las bebidas alcohólicas fermentadas con levadura contienen trazas de carbamato de etilo (entre 15 ppb y 12 ppm). [14] Otros alimentos y bebidas preparados por medio de la fermentación también contienen carbamato de etilo. Por ejemplo, se ha descubierto que el pan contiene 2 ppb; [15] se han encontrado hasta 20 ppb en algunas muestras de salsa de soja. [16] También se han encontrado cantidades tanto de carbamato de etilo como de carbamato de metilo en vinos, sake, cerveza, brandy, whisky y otras bebidas alcohólicas fermentadas.
Se ha demostrado que el carbamato de etilo se forma a partir de la reacción del etanol con urea :
Esta reacción ocurre mucho más rápido a temperaturas más altas y, por lo tanto, se encuentran mayores concentraciones de carbamato de etilo en las bebidas que se calientan durante el procesamiento, como el brandy, el whisky y otras bebidas destiladas . Además, el calentamiento después del embotellado, ya sea durante el envío o en la preparación, hará que los niveles de carbamato de etilo aumenten aún más.
La urea presente en los vinos es el resultado del metabolismo de la arginina o la citrulina por parte de las levaduras u otros organismos. El producto de desecho de la urea se metaboliza inicialmente dentro de la célula de la levadura hasta que se acumula hasta un determinado nivel. En ese momento, se excreta al exterior, donde puede reaccionar con el alcohol para crear carbamato de etilo.
En 1988, los fabricantes de vino y otras bebidas alcohólicas de los Estados Unidos acordaron controlar el nivel de carbamato de etilo en el vino a menos de 15 ppb (partes por mil millones) y en las bebidas alcohólicas más fuertes a menos de 125 ppb. [14]
Aunque la urea no se puede eliminar, se puede minimizar controlando la fertilización de las vides, minimizando su exposición al calor, utilizando levaduras autoclonantes [17] y otras acciones. [18] Además, se han desarrollado algunas cepas de levadura para ayudar a reducir el carbamato de etilo durante la producción comercial de bebidas alcohólicas. [19]
Otro mecanismo importante para la formación de carbamato de etilo en bebidas alcohólicas es la reacción del cianuro como precursor, que causa niveles comparativamente altos en bebidas espirituosas derivadas de plantas cianogénicas, como el ron agrícola . [20]
El carbamato de etilo no es tóxico de forma aguda para los seres humanos, como lo refleja su uso como medicamento. Los estudios de toxicidad aguda muestran que la dosis letal más baja en ratas, ratones y conejos es de 1,2 g/kg o más. Cuando se utilizó carbamato de etilo con fines medicinales, aproximadamente el 50% de los pacientes presentaron náuseas y vómitos, y el uso prolongado provocó hemorragias gastroentéricas. [21] El compuesto casi no tiene olor y tiene un sabor amargo, refrescante y salino. [22]
Estudios con ratas, ratones y hámsters han demostrado que el carbamato de etilo causa cáncer cuando se administra por vía oral, se inyecta o se aplica en la piel, pero no se han publicado estudios adecuados sobre el cáncer en humanos causado por el carbamato de etilo debido a las consideraciones éticas de dichos estudios. [23] Sin embargo, en 2007, la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer elevó el carbamato de etilo a un carcinógeno del Grupo 2A que es "probablemente cancerígeno para los humanos", un nivel por debajo de completamente cancerígeno para los humanos. El IARC ha declarado que se puede "prever razonablemente que el carbamato de etilo sea un carcinógeno humano basándose en pruebas suficientes de carcinogenicidad en animales de experimentación". [24] En 2006, la Junta de Control de Licores de Ontario en Canadá rechazó las cajas importadas de jerez debido a los niveles excesivos de carbamato de etilo.
Estudios realizados en Hong Kong (2009) [25] y Corea (2015) [26] describen el alcance de la exposición acumulativa al carbamato de etilo en la vida diaria. Se descubrió que los alimentos fermentados como la salsa de soja, el kimchi, la pasta de soja, los panes, los bollos, los bollos, las galletas y el requesón, junto con el vino, el sake y el vino de ciruelas, eran los alimentos con los niveles más altos de carbamato de etilo en las dietas asiáticas tradicionales.
En 2005, la evaluación de riesgos del carbamato de etilo realizada por el JECFA (Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios) [27] concluyó que la ingesta diaria de carbamato de etilo en alimentos y bebidas alcohólicas combinadas es motivo de preocupación y que deben continuar las medidas de mitigación para reducir el carbamato de etilo en algunas bebidas alcohólicas. No hay duda [28] de que el carbamato de etilo en las bebidas alcohólicas es muy importante para las autoridades sanitarias, mientras que la exposición diaria acumulada en la dieta típica también es un tema de creciente preocupación que merece una observación más atenta. El estudio coreano concluyó: "Sería deseable vigilar de cerca los niveles de carbamato de etilo en los alimentos coreanos y encontrar formas de reducir la ingesta diaria".
La evaluación del IARC ha dado lugar a las siguientes medidas regulatorias en Estados Unidos: [ cita requerida ]
Las preocupaciones planteadas por los aspectos toxicológicos de la CE junto con los bajos niveles de concentración (μg/L) encontrados en los vinos, así como la aparición de interferencias en la detección, ha motivado a varios investigadores a desarrollar nuevos métodos para determinarla en vinos. Se han utilizado varias técnicas de extracción y cromatografía, incluida la extracción líquido-líquido continua (LLE) con aparato Soxhlet, la derivatización con 9-xanthidrol seguida de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con detección de fluorescencia e incluso LLE después de la derivatización, seguida de cromatografía de gases acoplada a detección por espectrometría de masas (GC-MS). Por otro lado, el método de referencia establecido por la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV) utiliza la extracción en fase sólida (SPE) previa a la cuantificación por GC-MS. Otros métodos también hacen uso de SPE, pero utilizan cromatografía de gases con espectrometría de masas (MDGC/MS) y cromatografía líquida con espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) para la detección. La mayoría de las metodologías encontradas en la literatura para cuantificar CE emplean la cromatografía de gases, empleando LLE y SPE como técnicas de extracción. Sin embargo, también se han realizado varios esfuerzos para desarrollar nuevas metodologías para determinar CE sin utilizar procedimientos largos y análisis laboriosos, combinando precisión con alta sensibilidad. En este sentido, la microextracción en fase sólida en espacio de cabeza (HS-SPME) ha ido ganando gran protagonismo y se han propuesto metodologías alternativas que emplean la tecnología de identificación y cuantificación más reciente, como la cromatografía de gases con detección por espectrometría de masas en tándem (GC–MS/MS) y la cromatografía de gases bidimensional con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (GC × GC–ToFMS).
También es posible la microextracción mediante sorbentes empaquetados (MEPS). La metodología MEPS/GC-MS se ha aplicado para cuantificar la CE en vinos. [29] [30]
La extracción líquido-líquido miniaturizada (mLLE) seguida de LC-MS/MS se puede utilizar para determinar la CE en el vino, sin utilizar agentes derivatizantes. [31]
Otros carbamatos incluyen carbamato de metilo , [32] carbamato de butilo, [33] y carbamato de fenilo (p. f. 149–152 °C), [34] que también se pueden preparar a partir del cloroformiato correspondiente y amoníaco . Estos ésteres son sólidos cristalinos blancos a temperatura ambiente. A excepción del carbamato de fenilo, subliman a temperaturas moderadas; el carbamato de metilo sublima a temperatura ambiente. Los dos primeros y el carbamato de etilo son muy solubles en agua, benceno y éter. [22] [32] [33] Estos otros carbamatos ( metilo , butilo y fenilo) solo se utilizan en pequeñas cantidades para fines de investigación.
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