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Devemos nos preocupar com o arsênio presente no arroz?

By | A Química e a vida | One Comment

Como já dizia o médico alquimista Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493-1541), mais conhecido como Paracelso: “Todas as substâncias são venenos; não há nenhuma que não seja um veneno. A dose correta distingue o veneno do remédio”. Classificamos frequentemente algumas substâncias como perigosas ou venenosas quando sua dose letal média (dose capaz de matar 50% de um grupo de indivíduos – DL50) é muito baixa. Por exemplo, a estricnina, utilizada em pesticidas para matar ratos, possui um valor de DL50 de aproximadamente 2 mg/kg de massa corporal, um valor significativamente pequeno quando comparado ao do cloreto de sódio, principal componente do sal de cozinha, que é de 4.000 mg/kg de massa corporal (KLAASSEN e WATKINS, 2012). Veja na tabela a seguir os valores de DL50 de outros compostos.

É importante ressaltar, contudo, que alguns compostos com baixa toxicidade aguda podem ter efeitos cancerígenos ou teratogênicos* em doses menores que a DL50. Portanto, este é apenas um parâmetro que não descreve adequadamente todo espectro de toxicidade ou perigo associado a uma substância.

Teratogênicos: espécies que causam anomalias e malformações ligadas a uma perturbação do desenvolvimento embrionário ou fetal.

Arsênio: perigo para o consumo de arroz?

Todos os dias consumimos diariamente átomos de boa parte dos elementos naturais da tabela periódica – dos abundantes hidrogênio e oxigênio presentes na água que bebemos, até elementos menos abundantes, como ouro, manganês, entre muitos outros, presentes em baixíssimas concentrações nos alimentos. Neste contexto de ingestão de elementos químicos por meio da alimentação, consideremos o arroz, um alimento que chega à mesa de mais de 50% da população mun­dial, sendo uma das maiores culturas, após o milho e o trigo. Na Ásia, o arroz e seus subprodutos são responsáveis por até 70% do consumo calórico de mais de 2 bilhões de pessoas (CONAB, 2015). Em 2012, a média anual per capta de consumo dos brasileiros foi de 40,2 kg de arroz, valor um pouco abaixo da média mundial (57,2 kg) e menos que a metade da média dos países da Ásia (84,9 kg) (OECD, 2015). O Brasil é o maior produtor mundial não asiático, com 8,2 milhões de toneladas produzidas em 2014 – o maior produtor mundial é a China, com 141,5 milhões de toneladas (FAO, 2016).

A maneira tradicional de se cozinhar o arroz é adicioná-lo em uma panela juntamente com os temperos desejados, adicionar água (geralmente duas xícaras de água para uma de arroz) e aguardar que boa parte da água vaporize com o aquecimento. Durante esse processo, a água quente irá cozinhar o arroz e, ao final, sobrará praticamente só o alimento cozido e temperado na panela.

Além de ser cozido na água, parte do cultivo do arroz ocorre em solo inundado (cultivo irrigado), sendo que esta planta possui mecanismos que favorecem a absorção de arsênio (As) pelas suas raízes, principalmente na forma dos cátions As3+ e As5+, as formas mais tóxicas deste elemento. Considerado por muitos autores como um semimetal do grupo 15 da tabela periódica, o arsênio é um elemento muito tóxico ao ser humano e para a grande maioria dos seres vivos. Ele atua como substituto instável do fósforo numa ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, impedindo o funcionamento normal do organismo e causando danos à saúde (DANI, 2014). A exposição ao arsênio vem sendo associada a muitas desordens cardiovasculares, dentre elas hipertensão e arritmias, além de câncer de pele, pulmão, bexiga e rim (SOUZA et al, 2015). Como o arroz é amplamente consumido em todo mundo e possui essa capacidade de acumular arsênio, a regulação e a fiscalização do teor de arsênio neste alimento são muito importantes.

Há basicamente três tipos de arroz disponíveis no Brasil. O arroz integral, ao contrário do arroz polido ou branco, não passa pelo processo de polimento que retira a parte que recobre o grão, conhecida como farelo. Além destes dois, há também o arroz parboilizado (do inglês “partial boiled”), que é parcialmente cozido, e que pode ser comercializado na versão integral ou branco. Veja abaixo uma ilustração das principais partes de um grão de arroz.

Principais partes de um grão de arroz.

Como o arsênio pode se tornar perigoso?

O Comitê Conjunto de Especialistas sobre Aditivos em Alimentos da Organização Mundial da Saúde/Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (JECFA/FAO/WHO) recomenda através do Codex Alimentarius que o limite máximo de arsênio no arroz para adultos seja de 0,3 mg/kg de massa corporal (arsênio total ou inorgânico), valor também adotado pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA (SILVA, 2014). Já para crianças, este limite é menor: a agência de controle dos alimentos dos Estados Unidos, Food and Drug Administration (FDA), propôs em 2016 um limite de 100 partes por bilhão (ppb) de arsênio inorgânico em cereal infantil de arroz. Essa ação foi motivada por pesquisas que relacionam o consumo da substância a desempenhos ruins em alguns testes de desenvolvimento infantil. (FDA, 2016).

O teor de arsênio no arroz é dependente da concentração de arsênio no solo e na água de irrigação, de fatores genéticos das plantas, além de aspectos ambientais (alguns fertilizantes e pesticidas podem contaminar a água e o solo). Em diversas pesquisas realizadas com diferentes tipos de arroz vendidos no Brasil (polido, parboilizado e integral) e com produtos derivados de arroz sem glúten, a maior parte das amostras analisadas apresentou concentrações de arsênio inferiores ao limite máximo estabelecido – porém algumas amostras ultrapassaram um pouco o valor de arsênio total máximo. Vale ressaltar que, nestas pesquisas, o arroz do tipo integral foi o que apresentou maior concentração de arsênio (PIVETTI, 2013; SILVA, 2014; CERVEIRA, 2015; PINHEIRO, 2016). Estes resultados devem-se ao fato do farelo ter de 10 a 20 vezes mais arsênio que o endosperma (maior parte do grão) (SOUZA, 2015).

arsênio

No Brasil, 72% da produção de arroz ocorre no Rio Grande do Sul. O Instituto Rio Grandense de Arroz (IRGA) afirma que o produto originado no estado contém arsênio com concentração inferior ao limite máximo estabelecido pelos órgãos reguladores (TIPA, 2017). Além disso, o instituto ressalta que as notícias sobre os perigos do arroz que surgiram nos últimos tempos são de casos em que a produção é realizada em solos vulcânicos, contaminados naturalmente com arsênio, o que não é o caso do solo brasileiro. Em Bangladesh, um país da Ásia Meridional, tanto a água quanto o solo estão muito contaminados com arsênio. Estima-se que 43 mil pessoas morrem todos os anos neste país devido a contaminação da água por arsênio (HRV, 2016).

Como não consta nas embalagens de arroz e derivados a concentração de arsênio, talvez você deva estar se perguntando: há algo que o consumidor possa fazer para diminuir o eventual elevado teor de arsênio no arroz? Andrew Meharg, cientista de plantas e solos na Universidade Queen’s em Belfast, no Reino Unido, fez-se a mesma pergunta; ele ponderou se seria possível, por exemplo, cozinhar o arroz de outro jeito para reduzir os riscos à saúde. (SOHN, 2015). O método de preparo padrão, que consiste em cozinhar o arroz com água, facilita a fixação do arsênio no alimento. Porém, Meharg e sua equipe descobriram que os teores de arsênio diminuem consideravelmente quando o arroz é deixado de molho em água por horas antes do consumo, e também quando cozido em uma quantidade excessiva de água (algo parecido com o cozimento de massa, em que a água de cozimento é descartada), chegando a uma redução de até 57% no teor de arsênio usando uma proporção de 12 partes de água para uma de arroz (SOHN, 2015). Então, para não correr o risco de envenenamento por arsênio, a solução é parecida com a letra da música “Feijoada Completa” de Chico Buarque: “… e vamos botar água”… no arroz!

Perguntas

1-) A partir das informações fornecidas no texto, calcule quantas vezes o teor de arsênio presente no cereal infantil de arroz deve ser menor que teor máximo permitido aos produtos destinados a adultos.

2-) A sustância tóxica tetrodotoxina é encontrada nas vísceras (especialmente gônadas, fígado e baço) e na pele do Baiacu, uma espécie de peixe típica do Japão. O nível da toxina é sazonal, e as maiores concentrações são encontradas nas fêmeas no pico da época reprodutiva. Em razão disso, o baiacu é considerado um dos peixes mais perigosos do mundo – no Japão, os cozinheiros precisam ter uma licença especial para prepará-lo – saber retirar as partes que contém a toxina pode determinar se o cliente terá uma refeição saudável ou uma sentença de morte.

Suponha que uma amostra de 100 g baiacu esteja contaminada com 10 mg de tetradotoxina. Calcule qual a massa mínima de peixe que deve ser consumida para atingir o valor de DL50 desta substância por um consumidor com massa corpórea de 70 kg.

3-) Explique qual a relação entre as posições dos elementos fósforo e arsênio na tabela periódica e a toxicidade do arsênio.

Respostas

1-)

Teor de arsênio no arroz e derivados destinado ao público infantil = 100 ppb

100 mg arsênio—————- 109 mg arroz

X ———————— 106 mg (1 kg) arroz

X = 0,1 mg/kg

Como para adultos o limite é de 0,3 mg/kg, o teor de arsênio será 3 vezes menor.

2-)

Resolução

DL50 tetradotoxina: 0,1 mg/kg

0,1 mg tetradotoxina ————– 1 kg massa corporal

X —————————————- 70 kg

X = 7 mg

100 g baiacu ——————– 10 mg

Y ———————————– 7 mg

Y = 70 g

3-) O fósforo e o arsênio estão localizados no grupo 15 da tabela periódica e, em razão disso, possuem o mesmo número de elétrons na camada de valência, o que faz com eles façam o mesmo número de ligações químicas com outros átomos. Assim, o arsênio, conforme o texto destaca, pode ser um substituto instável do fósforo em uma ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, impedindo o funcionamento normal do organismo e causando danos à saúde.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CERVEIRA, C. Especiação química de arsênio inorgânico em arroz por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2015.

DANI, S. U. A mineração dos ossos. Revista Ciência Hoje, nº 321, vol 54, dezembro 2014.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. IBGE; Aquisição alimentar domiciliar per capita anual, por Grandes Regiões, segundo os produtos, período 2008-2009, 2013.

PIVETTI, F. Estudo detecta nível expressivo de arsênio em arroz. Agência USP de Notícias, Maio 2013. Disponível em: http://www.usp.br/agen/?p=136979 – acesso em 14/03/2017.

SILVA, J. Especiação química do arsênio por HPLC/ICP/MS em alimentos sem glúten derivados do arroz. Dissertação de Mestrado. Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde, 2014. Disponível em: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/8831.

TIPA, N. Pesquisas desmentem relação do arroz com incidência de câncer. IRGA – Instituto Rio Grandense de Arroz. Publicado em 23/02/2017. Disponível em: http://www.irga.rs.gov.br/conteudo/6876/pesquisas-desmentem-relacao-do-arroz-com-incidencia-de-cancer – acesso em 19/03/2017.

Human Rights Watch. Bangladesh: 20 Milion Drink Arsenic-Laced Water. – HRV, April 6, 2016. Disponível em: https://www.hrw.org/news/2016/04/06/bangladesh-20-million-drink-arsenic-laced-water – acesso em 19/03/2017.

KLAASSEN, C. D., WATKINS, J. B. Fundamentos em toxicologia de Casarett e Doull. 2ª Edição – Porto Alegre: McGrawHill, 2012.

NETO, A. A. O. A cultura do arroz. Companhia Nacional de Abastecimento – Brasília: Conab, 2015, p. 14.

OECD (2015), Table A.6.2.  Rice projections: Consumption, per capita, in OECD-FAO Agricultural Outlook 2015, OECD Publishing, Paris.

PINHEIRO, F. C. Determinação de arsênio total e inorgânico em sucos de frutas e arroz por ICP-MS. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de São Carlos, 2016.

SOHN, E. Como preparar um arroz não tóxico. Scientific American, Julho de 2015. Disponível em: http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/como_preparar_um_arroz_nao_toxico.html – acesso em 14/03/2017. .

FDA proposes limit for inorganic arsenic in infant rice cereal. Abril 2016. Disponível em: https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm493740.htm – acesso em 14/03/2017.

Data de validade: quando podemos confiar?

By | A Química e a vida | No Comments

É quase meio-dia e o garoto João Luís chega da escola faminto! Como está quase na hora do almoço, ele decide apenas tomar um iogurte. Só tem um problema: o único iogurte da geladeira aponta vencimento em poucas horas! E agora? Faltam poucas horas, mas está dentro do prazo de validade – então não tem problema ingeri-lo. Será? Será que um alimento só começa a estragar no minuto seguinte ao vencimento da data de validade? Para complicar, João Luís sabe que seu pai, semana passada, esqueceu a sacola de iogurtes no carro por um dia antes de levá-los à geladeira. E agora, João Luís?

Alimentos, claro, não duram para sempre, mesmo quando armazenados na geladeira e/ou isolados do gás oxigênio presente no ar. Eventualmente, todo alimento estraga. Afinal, com o tempo as moléculas responsáveis pelos sabores, cheiros, texturas e cores eventualmente irão se decompor, ou reagir com outras ali presentes, alterando a composição do alimento e suas características, o que poderá até mesmo torná-lo impróprio para o consumo.

Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, Vol. 1 – Química. 1ª Edição. Editora Moderna, 2015, p. 16.

FIQUE DE OLHO!

As bactérias que vivem naturalmente no leite o estragarão em poucas horas se ele for aberto e armazenado à temperatura ambiente. Ao colocar o leite na geladeira, as bactérias que existem não são eliminadas, mas sua taxa de reprodução é reduzida.

Mas como saber se um alimento estragou? Alguns dão sinais claros, como o pão mofado que fica verde e o cheiro do leite azedo. O cheiro, João Luís, preste atenção!

Inevitáveis alterações na composição química dos alimentos

Você já deve ter percebido como um suco de laranja tem seu sabor alterado se levar algum tempo entre o preparo e seu consumo, não? Isso ocorre, ao menos em parte, porque a vitamina C reage rapidamente com o gás oxigênio do ar (sempre ele!). A vitamina C (ácido ascórbico) oxida-se a ácido deidroascórbico que, em solução aquosa, sofre hidrólise, transformando-se em ácido 2,3-dicetogulônico; este, por sua vez, pode sofrer reações – oxidações e decomposições – que produzem materiais com outros sabores, não necessariamente prejudiciais à saúde, mas certamente sem o valor nutricional original do suco! Acompanhe a representação simplificada da transformação da vitamina C em ácido 2,3-dicetogulônico

Outra reação frequentemente responsável pela deterioração de alimentos é a oxidação de ácidos graxos presentes em alimentos gordurosos, como a maionese e a margarina. Expostos à luz e à ação do gás oxigênio (ele de novo!), dão origem a substâncias de odor e sabor desagradáveis por meio de reações que envolvem espécies reativas de oxigênio, isto é, compostos que contêm átomos do elemento oxigênio capazes de remover elétrons das moléculas vizinhas de modo bastante eficaz.

Quando um ácido graxo insaturado, como o oleico (1), por exemplo, reage com uma espécie reativa de oxigênio como o OH▪, forma-se um radical de ácido oleico (2). Este, por sua vez, reage com o gás oxigênio, formando um novo radical do tipo peróxido (3). Por fim, o radical peróxido reage com a molécula original do ácido graxo formando as substâncias responsáveis pelos cheiros e sabores rançosos. A essas espécies que possuem um elétron desemparelhado, dá-se o nome de radicais livres. São altamente reativas, justamente por causa do elétron não emparelhado.

(1)

(2)

(3)

O radical peróxido ainda pode formar outros radicais que, uma vez decompostos, liberam substâncias voláteis como hidrocarbonetos, alcoóis, cetonas e aldeídos. Os aldeídos voláteis são especialmente importantes nessa questão, sendo o hexanal, inclusive, frequentemente monitorado como indicador do grau de oxidação do alimento. Dependendo do teor de hexanal encontrado, o consumo do alimento não é aconselhável.

Além dos aromas rançosos, essa deterioração oxidativa pode causar branqueamento do alimento por conta de reações de pigmentos, como os carotenoides, com os radicais livres. Pode haver também perda na qualidade nutricional, resultado da reação dos radicais livres com vitaminas, especialmente a vitamina E, que tem seu teor significativamente diminuído nesse processo.

Por sua vez, as frutas, como a maçã, a banana e a pêra, assim como alguns legumes e tubérculos como a batata, escurecem quando descascadas e expostas ao ar. Isso ocorre, pois nesses vegetais há moléculas pertencentes à classe dos fenóis, e também as enzimas necessárias para sua oxidação — as fenóis oxidases. No tecido intacto do alimento, fenóis e enzimas não interagem, mas quando o alimento é cortado, amassado ou triturado, os fenóis e as enzimas que estavam compartimentados entram em contato e são expostos à ação do gás oxigênio (mais uma vez!) do ar. Estes três componentes – alimento, enzima e gás oxigênio – possibilitam as reações que causam o escurecimento. Veja a equação que representa uma dessas reações:

Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, Vol. 3 – Química Orgânica. 1ª Edição. 
Editora Moderna, 2015, p. 313.

A orto-benzoquinona então participa de reações que acabam por formar pigmentos escuros insolúveis de melanina, a mesma substância responsável pelo bronzeamento de nossa pele. Resultado: alimento escurecido.

De volta à data de validade

Como pudemos estudar – e vimos poucos exemplos! – a gama de reações que levam a alterações nos componentes dos alimentos é enorme! Assim, como saber quais alterações indicam formação de produtos prejudiciais à saúde? Aí é que está: nem sempre é possível!

A recomendação é: quando se notam alterações na cor, na textura, no sabor e/ou no aroma de um alimento, ele não deve ser consumido, pois, apesar da incerteza, há boas chances de que ele esteja deteriorado. Essas modificações indicam que ali ocorreram e ainda estão ocorrendo transformações químicas!

A ação indesejável de alguns microrganismos patogênicos (que podem causar doenças) produz materiais que alteram as características originais do alimento, podendo conferir-lhe um aspecto desagradável (mas, cuidado: nem sempre um alimento deteriorado tem aparência ruim…), forte indicativo de que não deve ser consumido. Embora a aparência e o odor sejam os critérios mais utilizados para avaliar se o alimento está adequado ao consumo, devem ser observadas também algumas características das embalagens. Elas não devem, por exemplo, estar estufadas, uma vez que certos microrganismos patogênicos produzem gases que se expandem, aumentando a pressão interna da embalagem.

E a data de validade? Bem, a data de validade só pode ser levada em consideração se, obviamente, o alimento tiver sido conservado de modo adequado, conforme instruções que costumam vir nas embalagens.

Se você quiser saber se um alimento realmente já expirou sua vida útil, aja como um cientista! Faça observações: a cor está alterada? O aroma é o esperado? Alguma pequena dúvida quanto ao sabor? Verifique a embalagem! Qualquer dúvida, por menor que seja, não se arrisque!

Enfim, João Luís abriu o frasco, cheirou o iogurte e sentiu um aroma um pouco azedo. O que ele fez? Descartou o iogurte, decidiu segurar a fome e esperar pelo almoço. Parabéns, João Luís, você é um garoto esperto!

Perguntas

1-) Com relação ao que foi exposto no texto, pode-se afirmar corretamente que:

a) o esquecimento do pai do João Luís, que deixou a sacola de iogurtes por um dia no carro antes de levá-los à geladeira, não deve ter tido influência no fato do iogurte ter estragado antes da data de validade.
b) um alimento está sempre exposto a possíveis transformações químicas, desde o primeiro momento. Bem conservado, porém, ele poderá até mesmo ter uma vida útil maior do que aquela indicada pela data de validade.
c) um copo de suco de laranja não deve ser consumido meia hora depois de ter sido extraído da fruta, pois já não mais estará propício ao consumo. Até mesmo seu sabor já estará alterado, o que funciona como um aviso sobre sua certa deterioração e consumo impróprio.
d) alterações nas embalagens do produto não são indicativos da qualidade do alimento ali guardado. Apenas as características do próprio alimento podem dizer alguma coisa sobre sua condição de consumo.
e) a data de validade que consta da embalagem, por si só, é um indicativo seguro para saber se determinado alimento está ou não próprio ao consumo.

2-) De que modo embalagens a vácuo atuam no sentido de preservar os alimentos?

3-) A vitamina C é muito usada como aditivo na conservação dos alimentos. Em função de tudo que foi exposto no texto, explique de que modo ela age sobre o alimento prevenindo sua deterioração, ao menos por algum tempo.

Respostas

1-) Alternativa B. A data de validade é apenas um indicativo de uma data até a qual, com frequência, o consumo do alimento é seguro. No entanto, se mal conservado, o alimento poderá estragar antes mesmo de “vencer”, sendo o oposto também verdadeiro.

2-) A embalagem a vácuo diminui sensivelmente o contato do alimento com o gás oxigênio do ar que, conforme se pode perceber pelo texto, é um agente bastante ativo na ação de deterioração dos alimentos.

3-) A vitamina C reage rapidamente com o gás oxigênio do ar de modo a diminuir a ação desse último sobre o alimento, o que aumenta sua vida útil.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Os autores

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

  • Revista Chemmaters – American Association of Chemistry teachers. “Expiration dates: what do they mean?” – October/November, 2016. p. 13.

Napoleão: morto por um papel de parede?

By | A Química e a vida | 2 Comments

Com este artigo, estreamos nossa coluna quinzenal A Química e a vida de 2017. Para este ano, apresentaremos uma série de textos sobre temas bastante pertinentes e interessantes, que mostrarão aos professores e alunos o quanto a Química permeia e sempre permeou nossas vidas. Neles, trataremos de aplicações dessa ciência e/ou de sua onipresença na história da Humanidade. A proposta é que o professor use esses artigos para trabalhar em sala de aula e que os alunos possam ser avaliados quanto à capacidade de leitura e interpretação com as questões que fecham os artigos. Esperamos, assim, colaborar para um estudo mais agradável e eficaz dessa ciência.

Obrigado por nos deixar entrar em sua aula, estimado colega.
Emiliano Chemello | Luís Fernando Pereira | Patrícia Proti

Napoleão: morto por um papel de parede?

Enfim, Napoleão Bonaparte havia sido derrotado. Corria o ano de 1815 quando, subjugado pelos ingleses, Napoleão foi exilado na nebulosa Ilha de Santa Helena, no meio do Oceano Atlântico, onde costumava passar boa parte dos dias dentro de casa, por conta de um clima bastante úmido. Menos mau, provavelmente pensara ele – melhor que voltar para a França, onde teria que enfrentar a ira da oposição. Napoleão, porém, ficou doente durante seu exílio. Inchado e acima do peso, apresentava tremores incomuns e, apesar de estar com apenas 50 anos, estranhamente havia perdido o controle das pernas. Sentia também intensas e frequentes cólicas abdominais. Desconfiado, achava que os ingleses o estavam envenenando e matando-o aos poucos.

Em 1821, aos 52 anos, morreu. A autópsia revelou uma úlcera perfurada no estômago canceroso do outrora imperador francês. Seria esse o problema causador de sua morte? Alguns acreditam que sim, mas havia outra suspeita… Afinal, vítimas de câncer estomacal normalmente emagrecem, e Napoleão havia ganhado bastante peso… Um século depois, os cientistas relacionaram os sintomas de Napoleão, meticulosamente registrados em um diário, a envenenamento por arsênio. Teriam os ingleses o envenenado de fato?

No corpo humano, o arsênio é cruel. Ele substitui o fósforo em moléculas essenciais ao funcionamento harmônico do organismo criando estruturas semelhantes, mas com arsênio no lugar do fósforo. Por exemplo, a molécula 1,3-difosfoglicerato, importantíssima no uso da glicose como fonte de energia, é convertida em 1-arseno-3-fosfoglicerato – uma estrutura muito parecida, porém, inútil do ponto de vista metabólico. Pode-ser dizer que “o organismo confunde o arsênio com o fósforo”, e esse é o início do fim. Quanto mais arsênio, mais a morte se aproxima.

Mas como comprovar esse envenenamento? Seria possível? Por incrível que possa parecer, graças à ciência, a resposta é sim! Graças mais especificamente ao Teste de Marsh. Como alguns fios de cabelo de Napoleão haviam sido guardados, um costume à época, o teste descrito abaixo, com os fios de cabelo no lugar do óxido de arsênio, pôde ser realizado.

Montagem experimental para o teste de Marsh. Ácido sulfúrico é adicionado a zinco metálico 
e uma solução de óxido de arsênio (III). O hidrogênio produzido reage com As2O3, produzindo 
arsina (AsH3). Por aquecimento, a arsina decompõe-se em arsênio elementar, 
de aspecto metálico, e hidrogênio gasoso. (CHANG e GOLDSBY, 2013).

Havendo arsênio nos fios de cabelo de Napoleão, também ocorreria a formação de arsina e posteriormente surgiria um anel metálico como visto na ilustração acima. E foi exatamente o que aconteceu. O teor de arsênio encontrado era de aproximadamente 30 ppm – alto demais (valores de segurança não ultrapassam 3 ppm e o normal é que se encontre apenas 1 ppm)! Mas quem matou Napoleão? Teria sido uma das pessoas que o acompanharam no exílio? Na verdade, o maior suspeito era um papel de parede!

Nos anos de 1980, químicos ingleses retomaram o caso. Um deles, Dr. David Jones, sabia que muitos casos de envenenamento por arsênio do século XIX eram meros acasos. Nessa época, as tintas verdes continham um pigmento chamado “verde de Scheele” que tinha como ingrediente principal o arseniato de cobre (CuHAsO3), uma substância inofensiva, a menos que se forme mofo sobre ela (lembre-se do clima úmido da ilha). Ocorre que os fungos do mofo se alimentam do que estiver ao seu alcance: nesse caso, o material do papel de parede. Mas, em sua luta pela sobrevivência, podem produzir substâncias nocivas a outros seres vivos, como o gás trimetilarsênio ((CH3)3As), altamente tóxico!

Como saber se o papel de parede do quarto de Napoleão continha o tal pigmento venenoso? Muito difícil, não é? Pois bem, ao comentar o caso em um programa de rádio, o Dr. Jones alcançou um ouvinte que, de modo quase inacreditável, tinha um pedaço do tal papel de parede guardado em um álbum de família por um de seus ancestrais, como recordação de viagem à ilha de Santa Helena feita há mais de um século! E qual a sua cor? Verde! E mais: seu desenho coincidia com os dos retratos do quarto de Napoleão feitos à época! De fato, experimentos posteriores revelaram altíssimos índices de arsênio na composição do papel! Era o verde de Scheele! Impressionante, não?

Mistério resolvido, certo? Mais ou menos… O Dr. Jones e outros especialistas acreditam que Napoleão morreu mesmo de câncer no estômago, mas que essa doença pode muito bem ter se iniciado pela ação do arsênio, ou que, no mínimo, o arsênio intensificou seus efeitos, matando Napoleão Bonaparte de modo lento e sofrido. Morto por um papel de parede.

Perguntas

1-) Segundo as informações do texto acima e seus conhecimentos de Química fundamental, a única afirmação verdadeira é:

a) Não há dúvidas, Napoleão morreu única e exclusivamente pela ação do arsênio em seu organismo.
b) A ação tóxica do arsênio é advinda, basicamente, da sua forma metálica.
c) Parece evidente que o clima da ilha de Santa Helena foi um fator fundamental para a morte de Napoleão nos 6 anos em que ali morou.
d) No teste de Marsh, pode-se afirmar que o arsênio passa por um processo de oxidação na reação que leva à formação do anel metálico.

2-) Em uma das análises dos fios de cabelo de Napoleão feita em 1990, determinaram-se diferentes valores de concentração para o arsênio de 51 ppm, 3 ppm e 24 ppm, em um período de 6 meses de seu exílio em Santa Helena. Explique de que modo essas variações podem se relacionar aos dados do gráfico abaixo.

Gráfico: Dados sobre umidade e índices de pluviosidade médios na Ilha de Santa Helena durante um ano.
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3-) O perigo da ação do arsênio está na sua capacidade de mimetizar o fósforo. Explique essa capacidade em função das características atômicas desses elementos químicos. Além dos cabelos, em que outra parte do corpo humano o arsênio provavelmente deve se acumular? Explique.

Respostas

1-) Alternativa C. A umidade da Ilha de Santa Helena favoreceu a formação do mofo que levou à formação do composto trimetil arsênio, de alta toxicidade, que foi inalado por Napoleão durante praticamente toda sua estada no exílio, até sua morte.

2-) Fica nítido pela avaliação do gráfico que a umidade na Ilha de Santa Helena é alta durante quase todo o ano, menos no período de outubro a dezembro, provavelmente um período de menor atividade dos fungos (mofo) e, por consequência, menor produção de trimetil arsênio, levando a índices menores (3 ppm) de intoxicação por arsênio. O período em questão pode ser de julho a dezembro, sendo o mês de julho o mês mais úmido o que levaria ao maior teor de arsênio encontrado (51 ppm).

3-) O arsênio e o fósforo são elementos representativos pertencentes ao mesmo grupo da Tabela Periódica (grupo 15). Assim, como os dois apresentam 5 elétrons em suas camadas de valência, possuem propriedades químicas semelhantes. Assim, é esperado que o organismo “confunda” esses dois elementos. É sabido que o fósforo é um elemento fundamental na formação dos nossos ossos; assim, é de se esperar que o arsênio apareça na composição dos ossos de uma pessoa por ele envenenada ao longo de tanto tempo, o que, como tudo indica, teria ocorrido com Napoleão.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Revista Chemmatters, American Chemical Society . Edições de dezembro de 1998 e dezembro de 2005.

EMSLEY, J. The elements of murder: a history of poison. Oxford University Press, 2005.

CHANG, R., GOLDSBY, K. Química. 11. Ed. – Porto Alegre: AMGH, 2013.

Devemos nos preocupar com os teores de sódio nas águas minerais?

By | A Química e a vida | 2 Comments

Com frequência são publicados artigos alertando para o teor de sódio nas águas minerais. Veja alguns exemplos:

HASEN, C. Saiba como escolher a água mineral mais saudável. Jornal Zero Hora, 27/12/2013.

CERON, L. P. A polêmica do sódio na água mineral. Revista TAE, 03/10/2014.

AL’HANATI, Y. Sódio na água atrapalha dieta. Gazeta do Povo, 27/04/2014.

Note que, segundo dados dos artigos, as diferenças entre os valores das concentrações de sódio ultrapassam 3000%! Mas será que essa enorme diferença é mesmo relevante no que diz respeito à nossa saúde? A seguir, sob esse interessante contexto, propomos uma atividade que tem como foco trabalhar o importante conceito da concentração do soluto em uma solução.

Construindo o conceito de “concentração” para o teor de sódio

A problematização pode ser iniciada com a leitura de uma das reportagens citadas. Nelas são informadas as concentrações de sódio em diferentes marcas de água mineral. Por uma questão de uniformização, praticamente todas as marcas indicam a concentração de sódio em mg/L. Esta informação pode ser utilizada para introduzir o conceito de concentração. Por exemplo, pode-se perguntar aos alunos:

“Em uma garrafa de 500 mL de água mineral consta que há 16 mg/L de sódio. É correto dizer que nesta garrafa há 16 mg de sódio? Justifique.”

Ao responder esta pergunta, o aluno poderá demonstrar se entendeu ou não o que de fato significa 16 mg/L: o valor da massa de sódio (soluto) presente em um certo volume de solução (água mineral). Espera-se que os alunos consigam perceber que, como 500 mL correspondem à metade de 1 L (1.000 mL), a massa de sódio presente na garrafa será também a metade, ou seja, 8 mg. Para reforçar as diversas relações possíveis, pode-se pedir para os alunos completarem a tabela ao lado que permitirá exercitar a visualização das proporções existentes entre massa de soluto (no caso, sódio) e volume de solução (no caso, água mineral) de uma água mineral com concentração de sódio igual a 16 mg/L. Os valores em rosa são as respostas desejadas.

Para finalizar esta etapa, peça aos alunos para completar a tabela abaixo com as concentrações de sódio presentes nas 5 amostras e indicar quais delas pertencem à mesma marca de água mineral. Novamente, os valores em rosa são as respostas desejadas.

volume sódio

Provavelmente os alunos terão dificuldades na conversão de unidades de medida de massa e volume. Você pode relembrá-los destas conversões utilizando os esquemas abaixo:

CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. QUÍMICA. Volume 1, Capítulo 1:
Introdução ao estudo da química, p. 36.

Após os cálculos, espera-se que os alunos cheguem à conclusão de que as amostras II e III são da mesma marca, pois os valores de concentração de sódio são iguais.

Analisando a magnitude da concentração de sódio nas diferentes águas minerais

Conforme se pode verificar nas reportagens citadas no início, há uma variação muito grande na concentração de sódio nas amostras de água mineral analisadas. Essas diferenças nas concentrações, contudo, serão relevantes no que diz respeito à quantidade de sódio que devemos ingerir diariamente, como inclusive muitas propagandas nos levam a pensar?

Para responder a esta pergunta, você pode conduzir os alunos a pesquisarem sobre:

1. A massa diária de sódio que a OMS (Organização Mundial da Saúde) recomenda consumir.

A OMS sugere uma ingestão diária máxima de 2 g de sódio (WHO, 2012).

3. O volume mínimo de água mineral da marca com maior concentração de sódio que uma pessoa, teoricamente, deveria consumir para atingir a massa de sódio diária recomendada pela OMS.

Um simples cálculo de proporção pode estimar o volume. Considerando a marca cuja concentração de sódio é de aproximadamente 100 mg/L, temos:
100 mg sódio ————— 1 L
Água mineral 2.000 mg ——————— X
X = 20 L
Obviamente, é praticamente impossível, e nem é recomendado, que esse volume seja consumido por uma pessoa em um dia.

4. Admitindo um consumo diário de 2 L de água, qual percentual da massa de sódio diária recomendada pela OMS uma pessoa conseguiria obter se optasse exclusivamente pela marca com maior concentração de sódio?

Considerando novamente a marca cuja concentração de sódio é de, aproximadamente, 100 mg/L, temos:

2.000 mg sódio ————- 100 %

200 mg sódio —————- X

X = 10 %.

Após os alunos analisarem os resultados, peça para que eles se posicionem sobre a seguinte pergunta.

É preciso se preocupar com as altas variações de concentração de sódio nas marcas de água mineral analisadas?

Espera-se, em um debate mediado pelo professor, que os alunos concluam que, apesar da grande variação, o teor de sódio neste tipo de produto é sempre muito baixo em relação ao consumo indicado por dia, e pode representar, considerando-se a ingestão de 2 L de água mineral por dia, na pior das hipóteses, apenas 10 % da massa de sódio diária recomenda pela OMS.

O que o excesso de sódio causa em nosso corpo? Como saber o teor de sódio em outros alimentos?

É de conhecimento geral que não se deve exagerar no consumo de sal de cozinha, pois ele prejudica nossa saúde. Mas por quê? Para despertar a curiosidade dos alunos, recomenda-se o vídeo abaixo, em que o Dr. Dráuzio Varela expõe alguns fatos importantes:

Em seguida, pode-se pedir para que os alunos identifiquem em suas casas o teor de sódio presente nos alimentos. Além disso, solicite que eles façam uma tabela com todos os alimentos consumidos por eles num dia, a quantidade consumida e o teor de sódio presente em cada um. Veja um exemplo de tabela.

TACO - sódio

Provavelmente alguns alimentos consumidos não terão rótulo, pois não são industrializados, como uma maçã. Para estes, recomenda-se consultar a tabela TACO – Tabela Brasileira de Composição de Alimentos. O professor pode ajudar nas conversões de quantidade, pois esta tabela fornece as informações nutricionais de 100 g do alimento. Destaque aos alunos que a variação de sódio nos alimentos pode ser muito grande. Chame a atenção para a informação VD% (valor diário), conforme ilustração a seguir:

Esta informação indica qual porcentagem do valor diário daquele componente você está obtendo ao consumir uma porção do alimento. Somando-se os valores obtidos pode-se estimar se a pessoa está ingerindo sódio suficiente, ou se até mesmo está ingerindo sódio em excesso (problema mais comum no Brasil). Dados de pesquisas (SARNO et al, 2013) mostram que a quantidade diária de sódio consumida em média pelos brasileiros entre no período 05/2008 e 05/2009 foi de 4,7 g em uma dieta de 2.000 kcal, valor quase duas vezes e meia maior que o recomendado pela OMS.

Note os ganhos de uma atividade como essa:

química-icon-1
Ganho informativo sobre um importante fator que interfere diretamente em nossa saúde: o consumo de sódio
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Consciência cidadã para que o aluno possa interferir no meio, deixando de ser presa fácil de propagandas enganosas no que se refere ao comércio de águas minerais e sais de cozinha que, supostamente, são milagrosos e curam todos os tipos de doenças
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Ganho na questão do empoderamento do aluno, que deixa a posição de passividade e passa a ser agente ativo na construção do conhecimento; conhecimento esse, aliás, de importância indubitavelmente relevante em sua vida
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A compreensão do conceito de concentração, tão importante e frequentemente transformado em mera aplicação de fórmulas que, para o aluno, não fazem o menor sentido e não levam a um aprendizado significativo, além de não gerar nenhum ganho real na formação de um cidadão pleno.

Trabalhos como esse fazem toda a diferença! Teste e comprove!

Escrito pelos autores Emiliano Chemello Luís Fernando Pereira. Ambos são coautores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

SARNO, F. et al. Estimativa de consumo de sódio pela população brasileira, 2008-2009. Rev Saúde Pública 2013;47(3):571-8. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rsp/v47n3/0034-8910-rsp-47-03-0571.pdf

WHO. Guideline: Sodium intake for adults and children. Geneva, World Health Organization (WHO), 2012. Disponível em: http://www.who.int/nutrition/publications/guidelines/sodium_intake_printversion.pdf