Pasteurized Milk Quality Evaluation and Health Risk Assessment of Heavy Metals Using Monte Carlo Simulation and Sensitivity Analysis in Iran Market

Resumo Técnico: Avaliação da Qualidade do Leite Pasteurizado e Avaliação de Risco à Saúde de Metais Pesados Usando Simulação de Monte Carlo e Análise de Sensibilidade no Mercado Iraniano

Problema
A segurança alimentar é um determinante crítico para a saúde pública, particularmente no que diz respeito ao controle de poluentes químicos em componentes dietéticos essenciais como o leite. Embora o leite seja uma fonte primária de nutrientes, ele atua como um potencial transportador de metais pesados tóxicos e metaloides (como o arsênio) originados da poluição ambiental, atividades industriais e equipamentos de processamento. Apesar da importância do consumo de leite no Irã (aproximadamente 25,05 kg per capita anualmente), existe uma lacuna notável em pesquisas abrangentes que avaliem os níveis de metais pesados e seus riscos associados à saúde em marcas comerciais de leite pasteurizado disponíveis no mercado iraniano. A literatura existente concentrou-se amplamente no leite cru ou em tipos limitados de metais, deixando insuficientemente caracterizados os riscos específicos de exposição carcinogênica e não carcinogênica de produtos pasteurizados comerciais.

Metodologia
O estudo empregou uma abordagem quantitativa rigorosa para avaliar a contaminação por metais pesados e os riscos à saúde associados:

• Amostragem: Um total de 216 amostras de leite pasteurizado foram coletadas de nove marcas comerciais proeminentes no Irã. O delineamento da amostragem cobriu quatro estações (inverno, primavera, verão, outono) de inverno de 2021 a outono de 2022. As amostras incluíram duas variações de gordura: baixo teor de gordura (1%) e gordura total (3%), com 108 amostras de cada tipo.
• Técnicas Analíticas: Metais pesados (Fe, Al, Ni, Cu, Pb, Zn, Hg, Cd, Co, Cr e As) foram quantificados por Espectrometria de Emissão Óptica de Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES) após digestão ácida. A validação do método incluiu o uso de Materiais de Referência Certificados (CRMs) e verificações de taxa de recuperação (80–120%).
• Modelos de Avaliação de Risco:
  • Risco Não Carcinogênico: Calculado usando a Ingestão Diária Estimada (EDI), o Quociente de Perigo (THQ) e o Índice de Perigo (HI) com base nas diretrizes da US EPA.
  • Risco Carcinogênico: Avaliado para Arsênio (As), Chumbo (Pb) e Mercúrio (Hg) usando fatores de inclinação de câncer (OSF).
  • Modelagem Probabilística: Para abordar as incertezas inerentes às estimativas pontuais, o estudo utilizou simulação de Monte Carlo (10.000 iterações via software Crystal Ball) para modelar distribuições de risco.
  • Análise de Sensibilidade: Realizada para determinar a influência relativa das variáveis de entrada (concentração de metal, taxa de consumo, peso corporal, duração da exposição) nos resultados finais de risco.

Principais Resultados

• Níveis de Contaminação:
  • Cádmio (Cd): Detectado abaixo do limite de detecção em todas as amostras.
  • Excesso de Padrões: As concentrações médias de Chumbo (Pb), Mercúrio (Hg) e Cobre (Cu) excederam os padrões estabelecidos pela Organização Mundial da Saúde (OMS) e pela Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) em todas as estações. Especificamente, os níveis de Cu excederam o limite de 0,2 mg/L no outono e inverno; o Pb excedeu o limite de 0,02 mg/L em 19 amostras; e o Hg excedeu o limite de 0,01 mg/L em 100% das amostras detectadas.
  • Variações Sazonais: Diferenças significativas ($p < 0,05$) foram observadas para Al, As, Cr, Cu, Fe e Zn. Concentrações mais altas da maioria dos metais (Al, Cr, Cu, Fe, Zn) foram registradas nas estações frias (inverno/outono), enquanto os níveis de Arsênio atingiram o pico na primavera.
  • Teor de Gordura: Nenhuma diferença significativa ($p > 0,05$) na concentração de metais pesados foi encontrada entre os tipos de leite de baixo teor de gordura e de gordura total.
• Avaliação de Risco à Saúde:
  • Risco Não Carcinogênico: O Índice de Perigo (HI) tanto para crianças quanto para adultos ficou abaixo do limiar de 1 ($HI < 1$) em todas as estações, indicando que não há risco não carcinogênico significativo proveniente do consumo destas amostras de leite pasteurizado.
  • Risco Carcinogênico: O Risco Carcinogênico Total (TCR) situou-se na faixa "moderada" ($10^{-4}$ a $10^{-6}$). O risco de probabilidade média foi de $1,41 \times 10^{-4}$ para crianças e $6,7 \times 10^{-5}$ para adultos. Isso sugere um risco potencial onde aproximadamente 1 em cada 10.000 crianças e 7 em cada 100.000 adultos poderiam desenvolver câncer devido à exposição a metais pesados pelo consumo de leite.
• Análise de Sensibilidade: O Arsênio (As) foi identificado como a variável mais influente no desenvolvimento do risco carcinogênico, contribuindo com aproximadamente 89% para o risco em ambos os grupos etários. Outros parâmetros tiveram um impacto inferior a 15%.

Significância e Alegações
O artigo afirma que, embora o leite pasteurizado no mercado iraniano não represente uma ameação não carcinogênica imediata, existe um potencial risco moderado de câncer associado ao consumo destes produtos devido à contaminação por metais pesados. O estudo destaca que a presença de metais como Chumbo, Mercúrio e Cobre, juntamente com o altamente influente Arsênio, torna as amostras inseguras em relação aos potenciais riscos de câncer.

Os autores concluem que os achados atuais reforçam a necessidade de monitoramento contínuo do leite e de produtos lácteos quanto ao conteúdo de metais pesados. Eles enfatizam que tal monitoramento é essencial não apenas para manter a segurança alimentar, mas também para fornecer evidências baseadas em dados para apoiar a tomada de decisões visando promover a saúde humana. O estudo posiciona-se como um passo crítico para compreender as implicações específicas para a saúde do consumo de leite comercial no Irã, preenchendo uma lacuna na literatura regional em relação às avaliações de risco carcinogênico usando modelagem probabilística.