El carbamato de etilo (también llamado uretano ) es un compuesto orgánico con la fórmula CH 3 CH 2 OC (O) NH 2 . 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 usa, pero se forma naturalmente en bajas cantidades en muchos tipos de alimentos y bebidas fermentados.
Se produce industrialmente calentando urea y alcohol etílico . [4] Surge también por la acción del amoníaco sobre el cloroformiato de etilo . [5]
El carbamato de etilo se ha utilizado como agente antineoplásico y para otros fines medicinales, pero esta aplicación terminó después de que se descubrió que era cancerígeno en 1943. Sin embargo, el uso japonés en inyecciones médicas continuó y entre 1950 y 1975 se estima que se fabricaron 100 millones de ampollas de 2 ml de Se inyectaron a los pacientes soluciones de carbamato de etilo del 7 al 15% como cosolvente en agua para disolver los analgésicos insolubles en agua utilizados para el dolor posoperatorio. Se estimó que estas dosis estaban en niveles cancerígenos en ratones. [6] Esta práctica fue detenida en 1975. "Esta lamentable situación médica parece haber implicado al mayor número (millones) de seres humanos expuestos a las mayores dosis de un carcinógeno puro que se haya registrado". [7] El autor, el investigador del cáncer estadounidense James A. Miller, pidió que se realizaran estudios para determinar los efectos sobre las tasas de cáncer en Japón, pero aparentemente ninguno se realizó. [ cita necesaria ]
Antes de la Segunda Guerra Mundial, el carbamato de etilo tuvo un uso relativamente intenso en el tratamiento del mieloma múltiple antes de que se descubriera que era tóxico, cancerígeno y en gran medida ineficaz. [8] Según las regulaciones de la FDA de EE. UU., el carbamato de etilo ha sido retirado del uso farmacéutico. Sin embargo, en los laboratorios también se utilizan pequeñas cantidades de carbamato de etilo como anestésico para los animales. [9]
El carbamato de etilo fue reclasificado como carcinógeno del Grupo 2A por la IARC en 2007.
El carbamato de etilo se utiliza con frecuencia como anestésico en experimentos con animales , y cada año se publican más de 100 estudios en animales que utilizan carbamato de etilo. [10] Una ventaja del uso de 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 reticulantes para tratamientos textiles de prensado permanente para crear tejidos de "lavado y uso". Otros usos incluyen 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 tema, el Centro para la Ciencia en el Interés Público de EE. UU. publicó, en 1987, Tainted Booze: The Consumer's Guide to Uretano en bebidas alcohólicas . Los estudios han demostrado que la mayoría, si no todas, las bebidas alcohólicas fermentadas con levadura contienen trazas de carbamato de etilo (15 ppb a 12 ppm). [14] Otros alimentos y bebidas preparados mediante 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 de carbamato de etilo y 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 concentraciones más altas 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 durante la preparación, hará que los niveles de carbamato de etilo aumenten aún más.
La urea en los vinos resulta del metabolismo de la arginina o la citrulina por levaduras u otros organismos. El producto de desecho de la urea se metaboliza inicialmente dentro de la célula de levadura hasta que se acumula hasta un cierto nivel. En ese momento, se excreta externamente, donde puede reaccionar con el alcohol para crear carbamato de etilo.
En 1988, los fabricantes de vino y otras bebidas alcohólicas de Estados Unidos acordaron controlar el nivel de carbamato de etilo en el vino a menos de 15 ppb (partes por mil millones) y en 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 provoca niveles comparablemente altos en bebidas espirituosas derivadas de plantas cianogénicas, como el ron agrícola . [20]
El carbamato de etilo no es extremadamente tóxico para los seres humanos, como lo refleja su uso como medicamento. Los estudios de toxicidad aguda muestran que la dosis mortal más baja en ratas, ratones y conejos equivale a 1,2 g/kg o más. Cuando el carbamato de etilo se usó 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 refrescante, salino y amargo. [22]
Los estudios con ratas, ratones y hámsteres 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 informado estudios adecuados del 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 del Cáncer elevó el carbamato de etilo a un carcinógeno del Grupo 2A que es "probablemente cancerígeno para los humanos", un nivel por debajo del totalmente cancerígeno para los humanos. La IARC ha declarado que "se puede anticipar 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 Bebidas Alcohólicas de Ontario en Canadá rechazó casos importados de jerez debido a 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, las galletas saladas y el tofu, junto con el vino, el sake y el vino de ciruela, eran los alimentos con los niveles más altos de carbamato de etilo en las dietas asiáticas tradicionales.
En 2005, la evaluación de riesgos del JECFA (Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios) del carbamato de etilo [27] concluyó que la ingesta del MOE de carbamato de etilo proveniente de los alimentos diarios y de las bebidas alcohólicas combinadas es motivo de preocupación, y que se deben adoptar medidas de mitigación para reducirla. El carbamato de etilo en algunas bebidas alcohólicas debe continuar. 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 acumulativa en la dieta típica también es un tema de creciente preocupación que merece una observación más cercana. El estudio coreano concluyó: "Sería deseable controlar de cerca los niveles de carbamato de etilo en los alimentos coreanos y encontrar formas de reducir la ingesta diaria".
La evaluación de la IARC ha dado lugar a las siguientes acciones regulatorias en EE. UU.: [ cita necesaria ]
La preocupación suscitada por los aspectos toxicológicos del 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 determinarlo en los vinos. Se han utilizado varias técnicas de extracción y cromatografía, incluida la extracción líquida-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. junto con la 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) antes de la cuantificación por GC-MS. Otros métodos también utilizan 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 la CE utilizan cromatografía de gases, utilizando LLE y SPE como técnicas de extracción. Sin embargo, también se han realizado varios esfuerzos para desarrollar nuevas metodologías para determinar la CE sin utilizar procedimientos largos y análisis laboriosos, combinando precisión con una alta sensibilidad. En este sentido, la microextracción en fase sólida en espacio de cabeza (HS-SPME) ha ido cobrando gran protagonismo y se han propuesto metodologías alternativas utilizando las más recientes tecnologías de identificación y cuantificación, como la cromatografía de gases con detección por espectrometría de masas en tándem (GC-MS/MS) y cromatografía de gases bidimensional con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (GC × GC – ToFMS).
También es factible la microextracción mediante sorbente envasado (MEPS). Se ha aplicado la metodología MEPS/GC–MS 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 y amoníaco correspondientes . Estos ésteres son sólidos cristalinos blancos a temperatura ambiente. A excepción del carbamato de fenilo, se subliman a temperaturas moderadas; El carbamato de metilo se 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) sólo se utilizan en pequeñas cantidades con fines de investigación.
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ) Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )