Health Risk Assessment of Toxic Metal Accumulation in Pleurotus ostreatus Cultivated on Agricultural Residues Amended with Calcium Carbonate

Resumen Técnico: Evaluación de Riesgos para la Salud por la Acumulación de Metales Tóxicos en Pleurotus ostreatus Cultivado en Residuos Agrícolas Enmendados con Carbonato de Calcio

Planteamiento del Problema
El creciente volumen de residuos agrícolas presenta un desafío ambiental significativo, que a menudo conduce a la quema a campo abierto, lo cual contribera a la contaminación y al cambio climático. Si bien el cultivo de hongos, específicamente el uso de Pleurotus ostreatus (seta de ostra), ofrece un método sostenible para reciclar estos desechos lignocelulósicos en alimentos nutritivos, una preocupación crítica de seguridad permanece: la capacidad de los hongos para bioacumular metales pesados tóxicos de sus sustratos. Aunque los elementos esenciales son beneficiosos, los metales no esenciales como el Cadmio (Cd), Cromo (Cr), Níquel (Ni) y Plomo (Pb) plantean serios riesgos para la salud. Existe una falta de datos exhaustivos con respecto a los riesgos específicos para la salud asociados con el consumo de hongos cultivados en diversos sustratos de desechos agrícolas en Nigeria, y evidencia limitada sobre cómo los enmiendas del sustrato, tales como el carbonato de calcio, podrían mitigar la captación de metales.

Metodología
El estudio se llevó a cabo en la Estación de Investigación de Hongos de la Universidad Federal de Agricultura, Abeokuta, Nigeria, bajo condiciones ambientales controladas.

• Sustratos: Se utilizaron cuatro residuos agrícolas: paja de arroz (PS), tallo de algodón (CS), tallo de maíz (MS) y cáscara de yuca (CP). Estos fueron probados individualmente y como mezclas binarias (1:1 p/p).
• Diseño Experimental: Se empleó un diseño completamente aleatorizado (CRD) con 40 combinaciones de tratamientos. Cada formulación de sustrato fue enmendada con carbonato de calcio (CaCO₃) en cuatro niveles: 0, 5, 10 y 15 g por cada 600 g de sustrato húmedo.
• Cultivo: Los sustratos fueron pasteurizados a 100 °C durante 90 minutos, inoculados con semilla de P. ostreatus e incubados hasta la colonización completa. Los cuerpos fructíferos fueron cosechados durante siete semanas.
• Análisis: Las muestras de hongos secos fueron digeridas utilizando agua regia. Las concentraciones de Cd, Cr, Ni y Pb se cuantificaron mediante Espectrofotometría de Absorción Atómica.
• Evaluación de Riesgos: Los riesgos para la salud humana se evaluaron utilizando modelos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA). Esto incluyó el cálculo de la Ingesta Diaria Estimada (EDI), el Cociente de Peligro Objetivo (HQ), el Índice de Peligro (HI) para efectos no carcinogénicos y el Riesgo de Cáncer de por Vida (CR) para efectos carcinogénicos. Los parámetros incluyeron una tasa de ingestión de 17 g/día, un peso corporal de 60 kg y duraciones de exposición específicas.

Contribuciones Clave y Resultados
El estudio estableció que la composición del sustrato y la suplementación con carbonato de calcio son determinantes primarios de la acumulación de metales pesados en los hongos cultivados.

• Patrones de Acumulación de Metales:

  • Paja de Arroz (PS): Los sustratos basados en paja de arroz acumularon consistentemente las concentraciones más altas de Cr, Ni y Pb. La PS sin tratar mostró los niveles más altos de Ni (21.42 mg kg⁻¹) y niveles significativos de Pb.
  • Cáscara de Yuca (CP): Los sustratos que contenían cáscara de yuca generalmente exhibieron concentraciones más altas de Cadmio (Cd), encontrándose los niveles más altos en las mezclas de PS+CP sin tratar (0.90 mg kg⁻¹).
  • Tallos de Maíz y Algodón: Los sustratos basados en tallo de maíz, tallo de algodón y sus mezclas generalmente resultaron en una menor acumulación de metales, particularmente cuando fueron enmendados con CaCO₃.
  • Efecto del Carbonato de Calcio: El aumento de la suplementación con CaCO₃ (hasta 15 g) redujo consistentemente la acumulación de los cuatro metales en la mayoría de las combinaciones de sustratos. Esta reducción se atribuye al aumento del pH del sustrato, lo que promueve la inmovilización y la reducción de la biodisponibilidad de los metales tóxicos.

• Riesgo para la Salud No Carcinogénico:

  • Todos los tratamientos resultaron en valores de Cociente de Peligro (HQ) para metales individuales e índices de Peligro (HI) acumulados por debajo del umbral de seguridad de la USEPA de 1.0.
  • El Cd y el Ni fueron los principales contribuyentes al HI. En la mayoría de los sustratos (CP, MS, CS), el Cd fue el factor de riesgo dominante. Sin embargo, en los sustratos basados en paja de arroz, el Ni se convirtió en el principal contribtor.
  • El estudio concluye que el consumo de hongos de estos tratamientos plantea riesgos para la salud no carcinogénicos insignificantes.

• Riesgo de Cáncer de por Vida (CR):

  • El Riesgo de Cáncer de por Vida (CR) varió significamente según el sustrato. La paja de arroz sin tratar y sus mezclas (PS, PS+CP, PS+CS) exhibieron los mayores riesgos de cáncer acumulados, impulsados principalmente por los niveles elevados de Ni.
  • El Cd fue el contribuyente carcinogénico dominante en los sustratos basados en cáscara de yuca, tallo de maíz y tallo de algodón, debido a su alto factor de pendiente de cáncer, a pesar de tener concentraciones absolutas menores en comparación con el Ni en la paja.
  • Aunque algunos sustratos sin tratar (PS, CP, PS+CP, PS+CS) arrojaron valores de CR que exceden el límite aceptable de 1 × 10⁻⁴, la suplementación con 10–15 g de CaCO₃ redujo sustancialmente estos riesgos, situando muchos tratamientos dentro del rango aceptable (1 × 10⁻⁶ a 1 × 10⁻⁴).

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que los residuos agrícolas pueden utilizarse de forma segura para el cultivo de P. ostreatus, siempre que se seleccionen los sustratos adecuados y se enmenden con carbonato de calcio. El estudio demuestra que:

1. La Selección del Sustrato es Crítica: La elección del residuo agrícola dicta directamente el perfil de metales tóxicos del producto final. La paja de arroz plantea mayores riesgos respecto al Ni y Pb, mientras que la cáscara de yuca plantea mayores riesgos respecto al Cd.
2. El Carbonato de Calcio como Estrategia de Mitigación: La adición de CaCO₃ es una estrategia simple, rentable y respetuosa con el medio ambiente para reducir la biodisponibilidad de metales pesados. Reduce eficazmente tanto los riesgos no carcinogénicos como los carcinogénicos, particularmente con el nivel de suplementación de 15 g.
3. Seguridad Alimentaria: Cuando se gestionan correctamente mediante el encalado, el cultivo de hongos en residuos agrícolas no plantea riesgos significativos para la salud de los consumidores, lo que respalda la integración de esta práctica en sistemas alimentarios sostenibles y estrategias de valorización de residuos.

Los autores concluyen que, si bien los hallazgos actuales respaldan la utilización segura, la investigación futura debe investigar la efectividad a largo plazo del CaCO₃, los mecanismos específicos de inmovilización de metales y la bioaccesibilidad de los metales tras la cocción y la digestión.