¿Qué debe analizar para elegir un buen adsorbente de micotoxinas?

Los cereales, como el maíz y la soja, son los principales ingredientes que se utilizan en la alimentación de las aves de corral. Para la producción de un kilo de carne se requiere un promedio de 1.8 kg de pienso, el cual está compuesto por aproximadamente 70% de maíz y 20% de harina de soja. Así, una gran parte de los costes de producción están en los cereales destinados a la alimentación, cuya calidad es de fundamental importancia para el comportamiento de las aves y sobre los que la acción de los hongos puede resultar sumamente comprometida.

Esta contaminación por hongos y el consecuente deterioro de los granos aún puede ocurrir en el campo y empeorar durante las operaciones de cosecha, transporte, secado, procesamiento y almacenamiento. Por lo tanto, todas las medidas que vienen a controlar el crecimiento de hongos y la producción de sus metabolitos son importantes para evitar pérdidas en la calidad del pienso y la salud de las aves.

El crecimiento de hongos depende de varios factores como la humedad, la temperatura, la presencia de oxígeno, la contaminación por microorganismos, entre otros. Algunas especies de hongos producen metabolitos secundarios tóxicos que son micotoxinas y uno de los principales problemas relacionados con estas sustancias es el peligro para la salud que presentan. Incluso en concentraciones bajas, las micotoxinas pueden causar enfermedades, convirtiéndose en un factor de riesgo importante para la seguridad alimentaria, el bienestar y el rendimiento de los animales.

La ingestión de piensos contaminados con micotoxinas puede producir toxicidades agudas (a corto plazo; muerte y varios efectos clínicos) o crónicas (a medio / largo plazo; niveles bajos de micotoxinas que provocan una variedad de síntomas que pueden ser muy inespecíficos). Los efectos dependen de la dosis y duración de la exposición, la edad y el estado de salud de los animales, además de la interacción con otros factores estresantes. Incluso los síntomas secundarios, como las enfermedades oportunistas, pueden ocurrir debido a la supresión de la inmunidad.

El control debe estar compuesto por la prevención de la contaminación y el crecimiento de hongos. Las prácticas destinadas a mejorar la conservación de los granos durante el almacenamiento son capaces de eliminar hongos, pero no pueden eliminar micotoxinas. Por tanto, el uso de adsorbentes de micotoxinas como protección frente a efectos adversos para las aves se convierte en la actualidad en una herramienta indispensable.

Los adsorbentes son sustancias de alto peso molecular que, al llegar al sistema gastrointestinal (medio acuoso), son capaces de unirse a las micotoxinas, impidiendo su absorción y permitiendo la excreción fecal de este complejo adsorbente-micotoxinas (Tapia-Salazar et al., 2010) . De esta forma, el proceso de adsorción de micotoxinas reduce el efecto tóxico para el ave, además de evitar la deposición en productos consumibles (carne y huevos).

 Existen varios tipos de adsorbentes de micotoxinas en el mercado, que van desde productos a base de rocas volcánicas hasta el uso de enzimas. Sin embargo, incluso entre adsorbentes de composición similar, existen diferencias en la eficiencia de adsorción de las micotoxinas.

La adsorción es esencialmente un fenómeno de superficie, su efectividad está influenciada por varias características físicas, como el tamaño y distribución de los poros, la carga total y la distribución. Por otro lado, las propiedades relacionadas con las micotoxinas también influyen en el proceso de adsorción, como la polaridad, forma, tamaño, baja superficie y solubilidad, así como el desacoplamiento y distribución de carga (Huwig et al., 2000).

Varios estudios indican que las arcillas y sus derivados (sepiolita hidratada, silicato de sodio, aluminio y calcio, bentonitas y diatomitas) son los adsorbentes de micotoxinas más versátiles y potentes. Por otro lado, las arcillas con una composición química similar a veces muestran actividades de unión a toxinas completamente diferentes. Esta variación observada está en la "activación de la estructura" del material. Por tanto, son necesarios algunos procesos químicos, físicos y térmicos para cambiar las propiedades físico-químicas y, así, cambiar la capacidad de unión a diferentes micotoxinas (Van Dyck et al., 2004).

El proceso de activación de minerales arcillosos consta de varios pasos, que incluyen trituración, secado y activación química. En la práctica, las capas de sílice de la arcilla se reducen a partículas más pequeñas, aumentando la superficie, cambiando el tamaño de los poros entre las placas y afectando la distribución de las cargas (Figura 1). Este proceso se puede controlar para proporcionar un producto con la máxima adsorción de micotoxinas (Van Dyck et al., 2004).

Figura 1. Modificación de la estructura de la arcilla durante un proceso de activación⁸

El mecanismo de adsorción que hace que las micotoxinas se unan a la superficie de los minerales depende de las cargas que se encuentran en la superficie de ambos. Este mecanismo es comparable a la atracción de imanes, en los que se atraen los polos opuestos. El material mineral mostrará un comportamiento similar: las áreas con carga positiva en la superficie atraerán las regiones con carga negativa de la molécula de micotoxina y viceversa. Cargas idénticas se repelen y, por lo tanto, no dan lugar a adsorción (Figura 2) (Van Dyck et al., 2004).

Figura 2. Adsorción de micotoxinas a nivel molecular⁸

El proceso de activación se puede controlar para mejorar las propiedades de unión entre las capas de sílice y la micotoxina. Los iones que se unen a las capas de sílice se pueden modificar, con separación completa de las capas para aumentar la superficie activa, haciendo disponible la superficie interior. Además, cambiar el tipo y la cantidad de iones entre capas puede crear el espacio para permitir una mejor adsorción de micotoxinas. Este proceso puede modificar las cargas en la superficie, lo que promueve la reactividad a un amplio espectro de micotoxinas. (Figura 3) (Van Dyck et al., 2004).  

 

Figura 3. Adsorción de micotoxinas en la capa media, bordes y superficies basales⁸

En esta polaridad se basa el principal modo de acción de los adsorbentes minerales. Es decir, el intercambio de cargas entre el agente secuestrante y la molécula de micotoxina. La inclusión en las dietas del adsorbente depende de la capacidad de unión del adsorbente, además de la concentración de micotoxina.

Para la elección del adsorbente de micotoxinas, es importante verificar la eficiencia de adsorción de micotoxinas, que tiene en cuenta el porcentaje de adsorción y desorción en los intestinos de las aves (Figura 4). Esta evaluación incluye la estabilidad del enlace adsorbente-micotoxina y su efectividad en diferentes rangos de pH, ya que se espera que el producto actúe en todo el tracto gastrointestinal (Binder, 2007).

Los valores de pH varían a lo largo del tracto digestivo, desde condiciones ácidas (pH 3 o 4) hasta condiciones básicas (pH 6 o 7). Por lo tanto, la capacidad de unión de los productos puede verse influenciada por cambios en el pH, lo que conlleva el riesgo de que las micotoxinas se adsorban en una parte y se liberen (desorben) en otra parte del tracto digestivo. En este contexto, son necesarias pruebas tanto in vitro como in vivo para demostrar la eficacia de los agentes desintoxicantes de micotoxinas.

Figura 4. Esquema de eficiencia de adsorción de micotoxinas⁹

Por lo tanto, se dispone de pruebas in vitro para comprender la eficacia de adsorción de micotoxinas. En un estudio realizado en Brasil (Instituto Samitec) con adsorbente de micotoxinas a base de minerales rocosos (bentonita y sepiolita), se determina el valor de adsorción de aflatoxinas y fumonisinas a pH 3 y 6, tal como se cambia en el Cuadro 1. Si se puede ver que hay un alto coeficiente de adsorción (> 90%) para ambas micotoxinas a ambos pH. Por tanto, este podría considerarse el factor cebador para elegir un tampón adsorbente de micotoxinas.

 

Cuadro 1. Coeficiente de adsorción in vitro para aflatoxina B1 y fumonisina B1.

Sin embargo, para determinar la efectividad real del adsorbente para aves, es necesario realizar algunos parámetros in vivo. Es importante señalar que en los experimentos con adsorbentes de micotoxinas se utilizan altas dosis, tanto del adsorbente como de las micotoxinas ensayadas, para que se produzca el desafío para las aves.

 Se evaluó el efecto de la inclusión de 0.5% de adsorbente a base de minerales arcillosos (bentonita y sepiolita) sobre la conversión alimenticia y el consumo de pienso de los pollos de engorde a los 21 días. Los resultados demuestran que la adición de minerales arcillosos en la dieta contaminada con 100 ppm de fumonisina fue eficiente en el control de micotoxinas (resultados descritos en la Figura 5). La conversión alimenticia del adsorbente más el grupo de micotoxinas fue similar a la del grupo de control, mostrando la efectividad en la adsorción. Cabe recordar que la fumonisina es una de las micotoxinas más comúnmente encontradas en Brasil y que su ingestión por períodos prolongados y con niveles bajos conduce a cambios en la morfología intestinal, caída en el rendimiento productivo y desnivel de las bandadas de aves. (DILKIN et al., 2004).

 

Figura 5. Resultados de la conversión de alimento y el consumo de pienso de pollos de engorde a los 21 días intoxicados con fumonisina y con la adición de adsorbente de micotoxinas.

La aparición simultánea de dos o más micotoxinas puede provocar un efecto sinérgico (la suma y / o potenciación de los efectos tóxicos en los animales). A menudo, cantidades no tóxicas de una micotoxina en particular pueden terminar volviéndose tóxicas si forman parte de una acción concomitante con otras micotoxinas (Sobrane Filho, 2014).

Pensando en este escenario, es importante comprobar la eficacia del adsorbente cuando hay contaminación por más de una micotoxina. En el estudio realizado con pollos de engorde alimentados con pienso contaminado con una mezcla de micotoxinas (aflatoxinas, ocratoxina A, toxina T-2 y citrinina) y un adsorbente a base de minerales arcillosos y hapatoprotectores (bentonita, sepiolita, betaína y silimarina), empeoramiento de La conversión alimenticia y el aumento de peso se observan a los 35 días en comparación con el tratamiento con la mezcla de micotoxinas sola. Este efecto se supera complementando el adsorbente (Cuadro 2). Los resultados también muestran que la adición del adsorbente no disminuyó el valor nutricional del pienso a través de un enlace no específico, que es un parámetro muy importante a analizar.

 

Cuadro 2. Resultados de ganancia de peso (g), conversión de alimento y mortalidad de aves a los 35 días de edad.

Otro indicador es el efecto de las micotoxinas en los órganos internos, con un cambio de tamaño, como un aumento en el hígado, bazo y riñones y una disminución en la bolsa y el timo. Además de los cambios de tamaño, se producen cambios en el color y la textura de los órganos. Por ejemplo, el hígado de las aves con aflatoxicosis tiene un color amarillento y friable, con marcada infiltración de grasa (Santurio, 2000).

En el estudio con la mezcla de micotoxinas y adición del adsorbente a base de minerales arcillosos y hepatoprotectores, se observó un aumento del 40% en el peso relativo del hígado en el grupo con micotoxinas en comparación con el grupo control (2,74 vs 1,96%). El grupo al que se le añadió el adsorbente tenía el mismo peso relativo que el hígado en relación con el grupo de control. También hubo una clara influencia negativa de las micotoxinas en los riñones. El tratamiento que incluyó solo micotoxinas presentó el 0,85% del peso del riñón, mientras que el peso del riñón para el control y el adsorbente fue del 0,62 y 0,63%, respectivamente. (Cuadro 3).

 

Cuadro 3. Pesos relativos en porcentaje de órganos de pollos de engorde a los 35 días de edad.

La evaluación visual del hígado (Figura 6) confirmó que el adsorbente eliminó exitosamente la micotoxicosis debido a la unión de las diferentes micotoxinas, lo que las hace no disponibles para su absorción a través de la pared intestinal.

 

Figura 6. Efecto del adsorbente sobre la salud del hígado¹. 

Una evaluación importante de los adsorbentes es el poder de unión con las micotoxinas. La información sobre la actividad del adsorbente con micotoxinas también debe incluir datos de excreción y, para ello, es necesario medir los niveles de micotoxinas en las heces de las aves.

Así, se realizó un estudio para pollos de engorde con inclusión de adsorbente a base de minerales arcillosos (bentonita y sepiolita) y contaminación del alimento con una mezcla de micotoxinas (aflatoxina AfB1 y fumonisina FB1). Como resultado, se encontraron diferentes excreciones de micotoxinas y, como se esperaba, no se encontraron micotoxinas en el grupo de control (Cuadro 4). Los resultados muestran que la concentración de AFB1 y FB1 en las excretas de aves alimentadas con alimento contaminado y tratadas con adsorbente fue mayor que en el grupo de micotoxinas. Por tanto, el adsorbente administrado con una mezcla de micotoxinas demostró adsorber AFB1 y FB1, limitando así su biodisponibilidad para los animales y aumentando la excreción de micotoxinas.

 

Cuadro 4. Concentración relativa de micotoxinas en heces después de 3 días de exposición a la dieta