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Los adsorbentes de micotoxinas como estrategia de control de micotoxinas en las raciones: tipos, eficacia e interacciones

Publicado el: 11/5/2020
Autor/es: S. Calsamiglia y A. Kihal, Departamento de Ciencia Animal y de los Alimentos. Servicio de Nutrición y Bienestar Animal. Universitat Autònoma de Barcelona. España
1.- INTRODUCCIÓN

Las micotoxinas son metabolitos secundarios de los hongos que se producen en condiciones climáticas desfavorables o durante el almacenamiento y transporte de las materias primas, y suponen un riesgo potencial para la salud animal y humana (Yannikouris and Jouany 2002; Jouany et al., 2005). El desarrollo de los hongos y la posterior contaminación con micotoxinas requiere, en la mayor parte de los casos, un cierto grado de humedad, temperaturas elevadas (25-30ºC), la presencia de oxígeno (1-2%) y la disponibilidad de nutrientes. Esta disponibilidad depende, en buena medida, de la integridad de los granos de cereales o leguminosas, de tal manera que la presencia de granos rotos o afectados por insectos u otras plagas permite el acceso de los hongos al interior de éstos para la obtención de nutrientes. De la misma manera, las harinas, donde el acceso de los hongos a los nutrientes es mucho más fácil, incrementan el riesgo de infestación por hongos y la posterior presencia de micotoxinas (CAST, 2003). Los efectos de las micotoxinas son muy diversos y con frecuencia difusos y comunes entre las diversas micotoxinas. Por ejemplo, reducen la ingestión y consecuentemente la producción (sea la producción de leche o la ganancia de peso), afectan a la reproducción (reducción de la fertilidad y una mayor incidencia de abortos), y afectan a la capacidad de la respuesta inmunitaria que conduce a una mayor incidencia de patologías (Lubulwa and Davis, 1994; Akande et al., 2006). En conjunto, tienen consecuencias importantes en la salud del animal, una reducción de la productividad y un aumento en el riesgo de transferencia de las micotoxinas a la cadena alimentaria humana, reduciendo en su conjunto la rentabilidad de la industria (CAST 2003; Yannicouris and Jouanny, 2002).
Las micotoxinas están presentes en la mayoría de las materias primas, con más del 25% de los productos agrícolas contaminados (Eshetuet al., 2016; Lawlor and Lynch, 2005). De los alimentos de uso frecuente, los cereales son los que más contribuyen a la presencia de micotoxinas, no sólo porque son susceptibles a contener micotoxinas, sino por su contribución a la ingesta total tanto de animales como humanos. Entre ellos, el maíz es el más contaminado, seguido por la cebada, el trigo, el sorgo y el arroz. Los subproductos de cereales son también de riesgo, ya que suelen concentrar las micotoxinas y pueden contaminarse durante el procesado o posterior almacenamiento. Las leguminosas, aunque en un grado algo inferior, son también fuentes frecuentes de contaminación. Por último, y relevante en muchos casos, la presencia de micotoxinas en forrajes conservados (silos, henos y pajas) constituye una fuente importante de contaminación en la dieta de los rumiantes.
Cuando se consideran las pérdidas ocasionadas en cultivos, los costes asociados con el control y la prevención, y el impacto en la producción animal y la cadena alimentaria, el coste económico se ha estimado en 932 millones de dólares anuales en EEUU. Además, hay que considerar las implicaciones de la presencia de contaminantes en huevos, leche y carne que afectan a la salud humana (CAST, 2003).

2.- PRINCIPALES MICOTOXINAS Y SUS EFECTOS

Se han identificado más de 300 micotoxinas distintas. Sin embargo, sólo unas 20 tienen alguna afectación en alimentación animal. De estas 20, la mayor parte pertenecen a las familias de las aflatoxinas, las ocratoxinas, las fumonisinas y los tricotecenos (Figura 1).
Las aflatoxinas son producidas por especies del género Aspergillus. Hay cuatro tipos de aflatoxinas: La aflatoxina B1, B2, G1 y G2. Además, estas micotoxinas se hidroxilan durante el proceso de digestión y metabolismo en la vaca lechera y se excretan en la leche como derivados, llamados aflatoxina M1 y M2 (Allcroft y Carnaghan, 1963). Las aflatoxinas son carcinogénicas, hepatotóxicas, teratogénicas e inmunosupresoras (Ciegler, 1975; Thaxton et al., 1974). Las aflatoxinas son probablemente las más estudiadas, posiblemente porque tienen efectos más tóxicos en humanos. A modo orientativo, la Tabla 1 muestra la relación entre la concentración de aflatoxinas en la dieta y las consecuencias productivas. Las ocratoxinas son un conjunto de micotoxinas producidas por especies del género Aspergillus y Penicillium. En la actualidad, sólo la ocratoxina A (OTA) y B (OTB) son relevantes en la alimentación de los rumiantes. La ocratoxina A es la más frecuente y tóxica, y contaminan principalmente cereales. Una vez absorbidas, causan nefrotoxicidad, hepatotoxicidad e inmunosupresión (Bennett y Klich, 2003; Surai y Dvorska, 2005). Sin embargo, debido al metabolismo bacteriano ruminal, las ocratoxinas son menos tóxicas en los rumiantes, aunque pueden generar problemas (Eshetu et al., 2016).
Las fumonisinas son una familia de micotoxinas producidas por especies del género Fusarium. Estas micotoxinas se clasifican en 2 series: La Serie A, que son amidas (fumonisina A1, fumonisina A2) y la Serie B, que son aminas (fumonisinas B1, B2, B3 y B4) (Gelderblom et al., 1992). La fumonisina B1 y B2 son las más frecuentes en condiciones de campo y afectan a la funcionalidad del hígado y los riñones(Sydenham et al., 1996).

Figura 1: Estructura química de algunas micotoxinas.
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La zearalenona es una micotoxina no esteroidal producida por especies del género Fusarium, y tiene efectos similares a los estrógenos femeninos. Como consecuencia, se producen alteraciones de la función reproductiva reduciendo la fertilidad e incrementando el riesgo de abortos (Guevel y Pakdel, 2001). Finalmente, los Tricotecenos son una familia de micotoxinas producidas por especies del género Fusarium que afectan a la salud del animal y su productividad. Aunque se han descrito más de 40 derivados, la T-2 y el deoxinivalenol (DON o vomitoxina) son las más importantes. Estas micotoxinas producen lesiones en la mucosa intestinal y tienen un importante efecto inmunosupresor (Devegowda y Murthy, 2005).
Tabla 1. Relación entre la concentración de aflatoxinas y las pérdidas de leche respecto a una dieta control.
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Además de las consecuencias derivadas de la presencia de micotoxinas en las materias primas, el mismo crecimiento de los hongos deteriora la calidad nutritiva de la materia prima y las micotoxinas pueden afectar a los procesos de digestión, reduciendo la digestibilidad y/o absorción de nutrientes. Estos efectos pueden reducir el valor nutritivo de la dita y generar pérdidas adicionales sutiles, pero económicamente relevantes (Schaeffer y Hamilton, 1991; Wyatt, 2005). Por último, es importante recordar que la mera presencia de hongos no implica la presencia de micotoxinas, ni su ausencia no garantiza que no exista contaminación con micotoxinas (Maurice, 1996).

3.- DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LAS MICOTOXINAS

Las micotoxinas están presentes en la mayoría de las materias primas, y pueden encontrarse en la mayor parte del mundo, aunque son más frecuentes en latitudes entre 26° y 35° norte y sur (CAST, 2003). Sin embargo, hay diferencia en la frecuencia y el tipo de toxina según la zona geográfica y cambiante de año en año. Por ejemplo, actualmente la aflatoxina no es la más importante, mientras que deoxinivalenol (DON o vomitoxina), zearalonona y fumonisina son en la actualidad las más prevalentes. En el 2013, el 100% de las muestras de la cosecha de trigo en la Unión Europea dio positivo a la presencia de micotoxinas, el 78% contenía entre 3 y 11 micotoxinas distintas y el deoxinivalenol (DON o vomitoxina) estaba presente en el 78% de las muestras positivas. En el caso de la cosecha de maíz, también dieron positivas el 100% de las muestras analizadas, y el 93% contenían entre 6 y 12 micotoxinas distintas. El reciente informe Biomin (Biomin, 2019) analizó 985 muestras de cereales de diferentes países, y el 98% estaban contaminadas con más de 10 micotoxinas, y el 97% contenían micotoxinas producidas por toxinas de fusarium.
En la Tabla 2 se muestra la distribución geográfica de las principales micotoxinas. Los niveles de riesgo son altos en Asia y bajo en Oriente Medio. En América del norte, las fumonisinas son más importantes en el maíz, y en Europa el deoxinivalenol (DON o vomitoxina) es más importante. En términos generales, el riesgo de micotoxicosis en Europa es alto. La prevalencia de fumonisinas es del 64%, y de deoxinivalenol (DON o vomitoxina) del 63%. Sin embargo, la prevalencia de zearalonona ha cobrado importancia creciente, presente en la actualidad en un 56% de las muestras con una contaminación media de 78 ppb y un máximo que alcanza las 9900 ppb.

Tabla 2. Distribución geográfica de micotoxinas por continentes (adaptado de Biomin,2019).
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4.- IDENTIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO DE LA PRESENCIA DE MICOTOXINAS EN LAS MATERIAS PRIMAS

La identificación del tipo de micotoxina causante de problemas productivos es muy importante, entre otras cosas, porque la afinidad y eficacia de los diferentes tratamientos varía en función del tratamiento y la micotoxina. No todos los tratamientos son igualmente efectivos frente a todas las micotoxinas.

El diagnóstico de una contaminación por micotoxinas es difícil. En primer lugar, porque los niveles de contaminación necesarios para causar efectos aparentes en los animales no se han determinado con precisión (Galvano et al., 2005). En segundo lugar, porque los efectos son muy variables dependiendo del tipo de micotoxina, el órgano afectado, el tiempo de exposición, la dosis, el estado fisiológico del animal y el estado sanitario e inmunitario del animal. Además, con frecuencia la afección es subclínica o crónica, y la mayoría de los síntomas que se aprecian son inespecíficos. Entre los síntomas destacan la pérdida de apetito, la reducción de la producción, alteraciones de la función reproductiva que afectan a la fertilidad y a la incidencia de abortos, y una inmunosupresión cuyas consecuencias dependerán de las condiciones sanitarias del animal y de la explotación. Todo ello dificulta el diagnóstico de la micotoxicosis en general y, aún más, la identificación de agente causal.
Existen dos problemas principales. Por una parte, la dificultad de realizar un buen muestreo. Con frecuencia, el crecimiento de hongos y la producción de micotoxinas pueden ser muy elevados, pero en una zona puntual del silo, sea de materias primas o de forrajes.

Whitaker et al. (1974) mostraron que el 88% de los errores asociados a los resultados de un estudio de micotoxinas estaba asociado a errores de muestreo, un 10% a la constitución de la submuestra y sólo un 2% estaban relacionados con errores analíticos. En un estudio de 10 muestras de 5 kg cada una de una materia prima (concentrado), los valores de aflatoxinas variaron entre 0 y 69 ppb. Acosta y Rodrigues (2009) hicieron un estudio similar para llegar a la conclusión que la concentración de micotoxinas en un silo de maíz es muy variable dependiendo de la zona del silo muestreada, variando entre 2 y 1200 ppb. En vista de esta variabilidad, el muestreo de un silo o la ración unifeed a nivel de granja debe considerar los siguientes pasos:
• Tomar al menos 30 muestras distintas (100 g cada una) representativas de toda la cara del silo o de toda la dieta unifeed.
• Mezclar bien todas las submuestras y seleccionar 1 kg de muestra final para mandar al laboratorio.
• Si la muestra es húmeda, hay que intentar eliminar en la medida de lo posible todo el aire de la muestra y enviarlo para análisis con la mayor celeridad posible.
Desde el punto de vista analítico, existen dos tipos de metodologías.
• El test de ELISA: Es un test relativamente rápido y barato que da una idea semicuantitativa y de fiabilidad limitada. Puede ser útil para eliminar la posibilidad de una micotoxicosis, pero es menos adecuada para cuantificar la concentración de micotoxinas y su posible responsabilidad cuando aparecen problemas. Debido a que la presencia de micotoxinas es muy frecuente y la estrategia de prevención está supeditada a la dosis y el tipo de micotoxina presente en la materia prima o la dieta, su utilidad en condiciones de campo es limitada, aunque con frecuencia la única alternativa.
• Otras técnicas analíticas como la cromatografía líquida o de gases son mucho más precisas. Cuando estas se combinan con espectrofotometría de masas, la capacidad de detección es muy buena. Sin embargo, estas metodologías son caras y lentas.

5.- ESTRATEGIAS DE CONTROL DE MICOTOXINAS EN LAS MATERIAS PRIMAS
Las estrategias de prevención de la contaminación con micotoxinas pueden ser medidas pre-cosecha o post-cosecha. Las medidas de control previas a la cosecha incluyen:
• Medidas preventivas durante el cultivo: incluyen la reducción de los factores estresantes en campo, el control de plagas, la prevención de la sequía, la humedad excesiva, temperaturas extremas o enfermedades.
• Medidas preventivas durante la cosecha: evitar la cosecha tardía, evitar la cosecha con un exceso de humedad (y en su caso, realizar un secado previo al almacenamiento) y evitar la producción de silos de forrajes con poca humedad, un llenado del silo lento y/o un prensado inadecuado. El uso de coberturas impermeables al oxígeno y aditivos conservantes son opciones adecuadas en función de las condiciones de producción y climáticas.
• Medidas preventivas durante la utilización de la ración: hay que evitar comederos sucios, consumo lento de materias primas húmedas, y el almacenamiento inadecuado de materias primas (incluidos los forrajes secos).
En esta sección, sin embargo, se presentan y discuten las estrategias de prevención de las intoxicaciones una vez las micotoxinas ya están presentes en la dieta (prevención postcosecha).
Cuando las micotoxinas ya están presentes en los alimentos, es necesario implementar estrategias de control para minimizar los efectos negativos. Como el diagnóstico no es fácil, es útil conocer la incidencia en función de zona geográfica, las condiciones climáticas y el alimento sospechoso, ya que pueden orientar el proceso de decisión de cómo proceder en la prevención. Existen dos aproximaciones:
• Tratar las materias primas previa a la ingestión por parte del animal.
• Utilizar secuestrantes de micotoxinas que actuarán una vez el animal haya ingerido el alimento contaminado.
Para tratar las materias primas, se pueden utilizar métodos físicos, químicos o biológicos. La mayor parte de ellos pueden destruir o inactivar parcialmente las micotoxinas, pero raras veces las eliminan en su totalidad (Galvano et al., 2001). Además, la mayoría de estos métodos tienen efectos colaterales en la calidad de la materia prima, lo que con frecuencia puede limitar su uso.
5.1. Tratamientos físicos
Dentro de los tratamientos físicos, pueden utilizarse los térmicos o radiaciones. El tratamiento térmico es una estrategia efectiva, pero requiere temperaturas superiores a los 160ºC (Karlovzky, 2016). Lee (1989) redujo la carga de micotoxinas entre un 45 y 83%.
Raters y Matissek (2008) redujeron la carga de la aflatoxina B1 después de un tratamiento con temperaturas de 160°C. El tratamiento térmico a temperaturas elevados también fue efectivo frente a la ocratoxina (Oliveira et al., 2013). Sin embargo, la mayor parte de las micotoxinas son bastante estables a los tratamientos a temperatura elevada, su inactivación es frecuentemente parcial, y las condiciones de tratamiento afectan a la calidad nutritiva de los alimentos tratados.
Los tratamientos con ondas también han mostrado una eficacia relativa. Las microondas aplicadas durante 10 minutos puede reducir en un 32% la carga de aflatoxinas, y el efecto es mayor cuando se utilizan radiaciones gamma (reducción de entre el 11 y el 43%;
Di Stefano et al., 2014). Por otra parte, los tratamientos con rayos ultravioleta redujeron el contenido de patulina entre el 5 y el 73% (Assatarakul et al., 2012). La fotodegradación por exposición al sol también reduce los niveles de micotoxinas alrededor del 40% en 3 h, y 75% en 30 h. De hecho, la luz solar es más efectiva que otras radiaciones (Herzallah et al. 2008).
5.2. Tratamientos químicos
Los tratamientos químicos son otra alternativa efectiva para la destrucción de micotoxinas. La amonización es el proceso más estudiado y particularmente efectivo cuando se utiliza simultáneamente con altas temperaturas y presión, especialmente frente a la aflatoxina B1. Sin embargo, no es efectivo frente a otras micotoxinas. A pesar de la eficacia técnica del proceso, el coste es elevado, durante el procesado se produce un deterioro importante de la calidad nutritiva de las materias primas, y al final aparecen residuos químicos que, en conjunto, limitan su utilización en condiciones de campo (Huwig et al., 2001).
Los agentes oxidantes como el ozono, el peróxido de hidrógeno o el bisulfito sódico también son eficaces en la detoxificación de alimentos contaminados con micotoxinas (Kabak et al., 2006; Huwig et al., 2001). Sin embargo, estos métodos no están autorizados para su uso en la UE cuando los alimentos están destinados al consumo humano, ya que deteriora las cualidades nutricionales del alimento y generan residuos potencialmente mutagénicos.

5.3. Tratamientos biológicos
Finalmente, existe la posibilidad de utilizar métodos biológicos. Algunas plantas medicinales, especias, hierbas o enzimas pueden contribuir a la detoxificación de micotoxinas en los alimentos, aunque su aplicación en condiciones de campo es aún compleja, cara e inactiva sólo parcialmente las micotoxinas (Velazahan et al., 2010; Panda y Mehta, 2013; Heinl et al., 2010; Pitout, 1969). Alternativamente, se han identificado algunos microorganismos que son capaces de reducir el contenido de micotoxinas durante los procesos de fermentación. Por ejemplo, algunas bacterias lácticas detoxifican la aflatoxina M1 durante la fermentación de la leche (Karlovzky, 2016). Pero, una vez más, su aplicación como medida preventiva en la alimentación animal es limitada. A efectos prácticos, las estrategias de reducción de la carga de micotoxinas en las materias primas destinadas al consumo animal son de difícil aplicación por su efectividad relativa, su complejidad, su coste y/o sus efectos colaterales (deterioro del valor nutritivo y aparición de residuos tóxicos post-tratamiento).

6.- LOS ADSORBENTES DE MICOTOXINAS


La alternativa a estos tratamientos pre-ingestión es el uso de adsorbentes o secuestrantes de micotoxinas (Ramos et al., 1996a). Estos secuestrantes están considerados como una de las estrategias de control de micotoxinas más efectiva (Devegowda y Murthy,
2005). Los secuestrantes adsorben las micotoxinas en el tracto gastrointestinal y evitan su absorción, siendo finalmente eliminadas por las heces (Gimeno y Martins, 2007). Existen dos tipos de secuestrantes: los “simples”, que contienen un solo componente, y los “complejos” que contienen otros elementos. Un buen secuestrante de micotoxinas debe cumplir una serie de requisitos:
• Demostrar una buena eficacia de adsorción de micotoxinas in vitro e in vivo. Aunque los estudios in vitro son muy útiles en las primeras etapas de desarrollo de los adsorbentes de micotoxinas, es importante que los estudios de eficacia consideren las posibles interacciones que pueden ocurrir in vivo.
• Tener un nivel de inclusión en piensos relativamente bajo (1-2 Kg/Tn).
• Formar complejos estables con las micotoxinas en un abanico de pH amplio que represente las condiciones fisiológicas de tal manera que pueda mantener la micotoxina adsorbida a lo largo de todo el tracto gastrointestinal.
• Tener una afinidad alta para permitir un buen grado de adsorción a concentraciones bajas de micotoxinas y evitar interacciones con otros nutrientes.
• Tener una capacidad de adsorción alta que permita utilizar dosis relativamente bajas del adsorbente.
• Ser capaces de establecer la adsorción de forma rápida, antes de que la micotoxina se absorba en el tracto gastrointestinal.
• Idealmente, deberían ser de amplio espectro, aunque esta característica no es frecuente.
Los adsorbentes de micotoxinas tienen una naturaleza muy diversa y son difíciles de clasificar en una estructura rígida. Una clasificación general los dividiría en los adsorbentes en inorgánicos (silicatos y carbón activo) y orgánicos (paredes celulares de levaduras, fibras y bacterias).
6.1.- Adsorbentes minerales
Los silicatos son minerales que combinan el dióxido de sílice con otros óxidos de metal. Suelen clasificarse en función de su estructura: los filosilicatos (con estructura laminar) y los tectosilicatos (con estructuras más complejas). Las arcillas son un subgrupo de filosilicatos con estructuras laminares o tubulares menores de 2 micras con unas características fisicoquímicas especiales. Las arcillas se clasifican en función del mineral dominantes (aluminio, magnesio, sílice, etc.) y la organización dentro de las láminas (con láminas tetraédricas o con láminas octaédricas; Whitlow, 2006). Las láminas tetraédricas de se forman por la coordinación de silicatos con oxígeno. El sílice se localiza en el centro de la lámina tetraédrica y se rodea de cuatro átomos de oxígeno. Como esta estructura esta eléctricamente descompensada (SiO4)4-, un oxígeno debe enlazarse con un catión (Figura 2; Theng, 1974). El catión (aluminio, calcio o magnesio) se localiza en el centro de la lámina octaédrica y se rodea de ocho átomos hidroxilo (Figura 2).
El mineral se forma por la superposición de láminas tetraédricas y octaédricas. Según la organización estructural de las diferentes capas, las 2:1 tienen dos láminas tetraédricas y una octaédrica en el medio. Las estructuras 1:1 se forma por una lámina tetraédrica y otra octaédrica (Figura 3). En estas láminas, las valencias libres, generalmente negativas, del espacio inter-laminar atraen cationes. Estos cationes son intercambiables y determinan la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) de la arcilla.
Figura 2. Estructura molecular de las láminas tetraédricas y octaédricas
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Los mecanismos de adsorción de las arcillas están relacionados con iones dipolares de los grupos carbonilos de las micotoxinas y los cationes (Na+, Ca+2, K+, Al2+, etc.). Los cationes están presentes en tres lugares de las arcillas: en el espacio inter-laminar, en las mismas láminas y en la periferia de las arcillas como iones descoordinados. En condiciones de baja humedad las micotoxinas se unen a los cationes a través de los grupos carbonilos por intercambio del ion-dipolo. En condiciones de mayor humedad-hidratación, el espacio interlaminar tiende a aumentar su espacio en un 10%, donde las moléculas de hidrógeno del agua se unen a las micotoxinas a través del intercambio ion-dipolo para forma un complejo Hcarbonil oxigeno-catión (Deng et al., 2010; Deng y Szczerba, 2011). Las principales arcillas utilizadas por su capacidad de adsorción son las bentonitas, la montmorillonita y otras arcillas que no están bien caracterizadas.
Figura 3. Estructura tetraédrica y octaédrica de las láminas en forma 2:1 (izquierda) y 1:1 (derecha).
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La bentonita (nombre mineralógico de la smectita) está formada por láminas de silicato 2:1 y una arcilla formada principalmente por montmorillonita. Una de las propiedades relevantes de las bentonitas es su capacidad de expandir el espacio inter-laminar, debido a que la baja carga aniónica hace que las fuerza que mantienen a las láminas unidas sea débil. Así, el espacio inter-laminar varía en función de catión introducido y el grado de hidratación.
En condiciones de deshidratación, los espacios inter-laminares son pequeños (0.95-1.0 nm), y en condiciones de hidratación máxima pueden incrementar el espacio inter-laminar en decenas de nanómetros. Estas condiciones permiten a las bentonitas secuestrar micotoxinas (Sánchez et al., 2012). Las bentonitas a dosis elevadas son efectivas frente a la toxina T-2 (Smith, 2005). También son efectivas en el secuestro de la aflatoxina B1, especialmente las bentonitas sódicas, ya que el espacio inter-laminar es grande, en contraste con las bentonitas de calcio, donde el espacio inter-laminar es más pequeño y no permite el secuestro de aflatoxina B1. Sin embargo, Díaz (2004) y Ramos et al. (1996b) demostraron que las bentonitas eran algo menos eficientes en la adsorción de zearalonona o deoxinivalenol o vomitoxina (DON).
La montmorillonita, que es el constituyente principal de las bentonitas, es una hidroxisilicato de sodio-calcio-aluminio-magnesio hidratado (Whitlow, 2006). La Montmorillonita no cristaliza, ya que las láminas se mantienen unidas por fuerzas de Van der Waals. La penetración del agua y los cationes en el espacio inter-laminar es, entonces, relativamente fácil, lo que favorece su expansión, y le dotan de un coeficiente de intercambio iónico elevado (80-120 meq/100 g). Estas características le confieren la capacidad de absorber micotoxinas.

La montmorillonita tiene la capacidad de adsorber aflatoxina B1 y reducir los niveles de aflatoxina M1 en leche sin afectar a su calidad (Maki et al., 2016). Abdel-Wahhab et al. (2005) observaron que la montmorillonita también es eficaz en la adsorción de la sterigmatocistina, una micotoxina similar a la aflatoxina. Por el contrario, su capacidad de secuestrar zearalonona y deoxinivalenol (DON o vomitoxina) es algo menor.
Los tectosilicatos están formados por cantidades variables de sepiolita, zeolita y clinoptiolita. Estructuralmente, son un conjunto de múltiples cadenas organizadas tridimensionalmente que generan poros. Los tectosilicatos se forman por la unión de láminas tetraédricas de óxido de sílice (SiO4) y aluminio (AlO4) entre las cuales se intercalan iones de calcio y sodio. El silicato de sodio-silicato-aluminio-calcio hidratado (HSCAS) adquiere la capacidad de adsorción de micotoxinas. La elevada capacidad de intercambio de cationes de las HSCAS permite un elevado potencial de secuestro. Las HSCAS son selectivas para las aflatoxinas y fumonisinas, pero no para otras micotoxinas (Phillips et al., 1988). Smith (2005) confirmó estos resultados al observar una reducción de los efectos negativos de la intoxicación con micotoxinas posterior a la administración de HSCAS, pero la capacidad de adsorber otras micotoxinas como las ocratoxinas, la T-2 y el deoxinivalenol (DON o vomitoxina) fue mucho menor (Huff et al., 1992; Kubena et al., 1990; Watts et al., 2003).

El carbón activo es un polvo insoluble formado por la pirolisis de compuestos orgánicos y producidos mediante un proceso de activación que permite el desarrollo de estructuras muy porosas (Figura 4). La estructura de poros permite aumentar la superficie total del carbono activo para alcanzar niveles por encima de los 500 m2/g (Galvano et al., 2001). También existe el carbón súper-activado, que tiene una superficie mucho mayor (3500 m2/g, Ramos et al., 1996a). Las propiedades del carbón activo dependen de la materia prima y el proceso de activación utilizado. El mecanismo de adsorción del carbón activo se basa en interacciones débiles entre grupos aromáticos de las micotoxinas y el entrono hidrofóbico en el interior de los poros del carbón activo. La elevada superficie de intercambio disponible en el carbón activo permite una capacidad de adsorción elevada (Ramos y Hernández, 1996). Sin embargo, las interacciones son poco específicas, lo que puede resultar en la retención o secuestro de otros nutrientes esenciales (vitaminas, ácidos orgánicos, proteínas, etc.; Galvano et al., 2005). La capacidad de secuestrar depende del tamaño de los poros, del área disponible de interacción, de la dosis y de la estructura de la micotoxina. El carbón activo se ha estudiado principalmente como secuestrante de zearalonona y deoxinivalenol (DON o vomitoxina), aunque también puede adsorber aflatoxinas a niveles de inclusión altos (Hatch et al., 1982; Döll et al., 2004). El carbón activo también tiene una capacidad elevada de secuestrar ocratoxinas, zearalonona, fumonisina y deoxinivalenol (DON o vomitoxina).
Sin embargo, estudios posteriores han cuestionado la capacidad del carbón activo de secuestrar aflatoxinas. Díaz et al. (2004) observaron que la adsorción de aflatoxinas era menor cuando las dosis de carbón activo eran bajas. Otros estudios en pollos y pavos sugieren que la eficacia del carbón activo para el secuestro de aflatoxinas es mucho menor que el de las arcillas (Edrington et al., 1996; 1997).

Figura 4. Estructura de los microporos del carbón activo (Sánchez et al., 2012).
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6.2.- Adsorbentes orgánicos.
Existen tres tipos principales de adsorbentes orgánicos: Las paredes celulares de levaduras, las microfibras ionizadas, y las bacterias.
Las paredes de las levaduras como S. cerevisiae están compuestas por β-D-glucanos, glucomananos y mananoproteínas (Figura 5; Kogan y Kocher, 2007). Las paredes celulares de las levaduras tienen dos láminas: la interior que aporta rigidez y determina la morfología de la levadura; y la exterior, que determina las propiedades superficiales de la pared. La capa interior está constituida principalmente por D-glucanos formando complejos con quitinas. La lámina exterior está formada por fibras de mananoproteínas (Osumi, 1998). Los β-D-glucanos adsorben micotoxinas a través de varios mecanismos, entre los que destacan los enlaces de hidrógeno e interacciones iónicas o hidrofóbicas (Huwig et al., 2001; Yiannikouris et al.,2005). Su eficacia depende de la relación glucanos/mananos de la cepa de levadura utilizada (Yiannikouris et al., 2004). El mecanismo de adsorción de la pared celular de las levaduras implica a los β-D-glucanos localizados en la lámina interna. La capacidad de adsorción está relacionada con la forma geométrica, la capacidad de establecer enlaces entre los grupos aromáticos y las unidades de glucosa y enlaces de hidrógeno con los grupos hidroxilos (Jouany et al., 2005).
Figura 5. Estructura de la pared celular de las levaduras (Talavera et al., 2013).
Las paredes de levaduras pueden adsorber diferentes tipos de micotoxinas (Devegowda et al., 1998). Yiannikouris et al. (2004) demostró la capacidad de los β-Dglucanos de secuestrar zearalenona. Aravind et al. (2003) también observó que las paredes de levaduras reducían los efectos negativos de las aflatoxinas, la ocratoxina, zearalenona y T-2 en alimentos contaminados para pollos. Su capacidad para adsorber micotoxinas es moderada y menor que en las arcillas.

Las microfibras ionizadas se obtienen de diferentes plantas como cereales (trigo, cebada, centeno,…), manzanas y bambú, entre otras. Estas fibras contienen principalmente celulosa, hemicelulosa y lignina. Así, la fibra de alfalfa redujo los efectos negativos de la zearalonona en ratas a un nivel de inclusión del 25%, y del 15% en cerdos sin afectar a la productividad (James y Smith, 1982). Las fibras de alfalfa también has sido capaces de reducir los efectos de la contaminación con T-2 en ratas y cerdos (Carson y Smith, 1983). Las fibras dietarias no degradable extraídas de subproductos como los restos de la uva, las alcachofas o la almendra, redujeron los efectos negativos de la aflatoxina B1, zearalonona y ocratoxina A, mostrando un mejor comportamiento en materias primas ricas en fibras no degradables como la lignina y la celulosa, y con flavonoides (Greco et al., 2018).

La pared bacteriana de algunas cepas de Lactobacillus, Streptococcus, Propionibacterium y Bifidobacterium también puede tener la capacidad de adsorber micotoxinas, posiblemente mediada por los peptidoglicanos y polisacáridos (El-Nezami et al.,2000). El mecanismo de acción es a través de enlaces hidrofóbicos. Algunas cepas de Bifidobacterium puede secuestrar aflatoxina B1 por la naturaleza hidrofóbica de su superficie (Oatley et al., 2000). El-Nezami et al. (2000) demostraron la capacidad de las bacterias lácticas de captar hasta el 74% de la aflatoxina B1 in vivo.
Tabla 3: Eficacia de diferentes adsorbentes frente a diferentes micotoxinas. Se considera adsorción ALTA > 75%; MEDIA 50-75%; BAJA < 50%. En paréntesis se indica el número de estudios que conforman la media.
Los adsorbentes de micotoxinas como estrategia de control de micotoxinas en las raciones: tipos, eficacia e interacciones - Image 9
A pesar de esta información previa sobre la eficacia de los adsorbentes de micotoxinas, es difícil extraer conclusiones ya que hay variabilidad entre trabajos y metodologías. Una revisión extensiva de la bibliografía nos ha permitido desarrollar la Tabla 3, donde se exponen los diferentes adsorbentes, las diferentes micotoxinas, y una clasificación semicuantitativa de su eficacia de adsorción. Así, se ha considerado una eficacia alta cuando el valor medio es superior al 75%, media cuando la adsorción es entre 50 y 75%, y baja cuando es inferior al 50%. Los datos seleccionados proceden todos de artículos científicos en publicaciones de referencia. Aunque los datos pueden orientar sobre la selección de los adsorbentes más adecuados, es difícil concluir porque se han utilizado diferentes metodologías y. sobre todo, la relación de concentraciones adsorbente-micotoxina es variable, y esta relación tiene un impacto muy importante en la medida de la eficacia de adsorción. Además, es necesario considerar los posibles efectos colaterales de utilizar dosis elevadas. Todo ello hace difícil la selección.


7.- INTERACCIONES DE LOS ADSORBENTES DE MICOTOXINAS

La mayor parte de los mecanismos de adsorción de los diferentes secuestrantes se basan en principios físico-químicos poco específicos. Esta falta de especificidad genera la duda del impacto de estos secuestrantes en la biodisponibilidad de otros nutrientes (Huwig et al., 2001; Galvano et al., 2001; Whitlow, 2005). De hecho, la EFSA (2010) ha establecido recomendaciones para las pruebas de secuestrantes de micotoxinas, donde se recomienda la valoración de su impacto en la digestibilidad aparente de la proteína, la biodisponibilidad de algunas vitaminas y la posible interferencia con algunos fármacos. Algunos compuestos orgánicos como las grasas, los amino ácidos, las vitaminas y algunos compuestos aromáticos con estructura y peso molecular similar a las micotoxinas pueden verse afectadas por la presencia de secuestrantes de micotoxinas (Lagaly et al., 2013; Barrientos Velazquez et al., 2016: Mortland y Lawless, 1983; Vekiru et al., 2007; Ghanshyam et al., 2009). A pesar de ello, la mayoría de los estudios se han realizado en condiciones in vitro. Si bien la metodología in vitro genera algunas dudas, la evidencia requiere la evaluación cuidadosa de estas interacciones para valorar su posible impacto y establecer medidas correctoras. Al final, es posible que la mejor solución sea un equilibrio ponderado entre la necesidad de adsorber micotoxinas y evitar al máximo las interacciones con otros nutrientes de la ración.

8.- CONCLUSIONES

La presencia de micotoxinas en las materias primas es un problema relevante en la industria animal. Los efectos negativos sobre los rendimientos productivos y económicos son relevantes. Aunque existen medidas preventivas durante el proceso de cultivo, cosecha y almacenamiento, la presencia de estas micotoxinas en las materias primas es elevada y sólo puede tratarse a través de la identificación del agente causal y el uso de adsorbentes. Existe mucha variabilidad en la eficacia de los diferentes adsorbentes frente a diferentes micotoxinas. En general, cuando se utilizan de forma correctamente dirigida, son eficaces. Sin embargo, es difícil seleccionar el adsorbente adecuado a cada situación. La determinación de la dosis adecuada, su eficacia frente a las diferentes micotoxinas a esas dosis y las posibles interacciones, requieren todavía de investigación adicional.

Trabajo presentado en la V Jornada FEDNA-ANEMBE - XXXV Curso Especialización FEDNA (Madrid, Noviembre de 2019) y publicado en la web de la Fundación Española para el Desarrollo de la Nutrición Animal (FEDNA)

Referencias bibliográficas

 
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