PRESERVACIÓN DE PIENSOS Y EL CONTROL DE MICOTOXINAS: ¿ESTAMOS HABLANDO DE LO MISMO?
Dr. Rui Alexandre Gonçalves Experto en acuicultura y micotoxinas Desarrollador de Negocios de Acuicultura - Lucta S.A. División de Innovación - Aditivos para piensos Parque de Investigación de la UAB, Bellaterra, Barcelona, España
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¡La importancia de los hongos para el ecosistema es inconmensurable! Los hongos están presentes en todos los hábitats terrestres, desde la Antártida hasta los desiertos cálidos de Namibia, y en la mayoría de los entornos acuáticos. Los hongos son heterótrofos oportunistas capaces de penetrar en sustratos sólidos (por ejemplo, roca, corteza, ramas muertas, tierra desnuda o granos), aprovechando nutricionalmente casi cualquier
Por lo tanto, no es sorprendente encontrar hongos en los granos o incluso ¡en la harina de pescado!
sustrato alimenticio del mundo.
¡No todos los hongos son malos! Varias especies de hongos, particularmente del género
Penicillium, desempeñan un papel importante en varias industrias.
Por ejemplo, la penicilina, producida por P.
chrysogenum (antes P. notatum), descubierta por Alexander Fleming en 1929, fue probablemente el descubrimiento más importante del siglo pasado, ya que cambió el curso de la medicina.
Los hongos también desempeñan un papel esencial en la industria alimentaria (queso y diversos productos cárnicos) y están adquiriendo cada vez más
Industria alimentaria
importancia en el campo de la biotecnología, especialmente en la producción de enzimas (por ejemplo, ácidos glucónico, cítrico y tartárico, varias pectinasas, lipasa, amilasas, celulasas y proteasas).
Queso Productos cárnicos
Campo de la biotecnología (enzimas) Ácidos glucónico, cítrico y tartárico Pectinasas Lipasa Amilasas y celulasas Proteasas
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Algunos hongos pueden tener un
Los hongos atacan a casi todos los grupos
comportamiento parasitario y en ciertos
taxonómicos conocidos de plantas y
casos pueden ser patógenos, ya que su
animales, incluidos los camarones (por
capacidad para penetrar casi cualquier
ejemplo, Fusarium spp. en los penéidos) y
superficie puede ser utilizada para
los peces (por ejemplo, Saprolegniasis).
invadir organismos hospedadores.
Si nos centramos en los hongos como patógenos para las plantas, éstos atacan todas las partes y en todas las fases de desarollo de las plantas cultivables (desde pelos radiculares hasta los brotes apicales, los granos o los frutos). Las infecciones fúngicas pueden limitarse a pequeñas manchas en las hojas, o pueden ser sistémicas, matando a su huésped muy rápidamente o permaneciendo imperceptibles hasta que llega el momento de aprovecharse de los recursos energéticos cruciales, como los que se encuentran concentrados por en anteras, bulbos o semillas.
¡No todos los metabolitos secundarios son micotoxinas! El metabolismo fúngico produce una
Tóxicos para las bacterias: antibióticos
diversidad aparentemente infinita de compuestos orgánicos que no
Tóxicos para las plantas: fitotoxinas
son claramente indispensables para el crecimiento y el metabolismo
Tóxicos para los animales: micotoxinas
normales. Estos son los llamados metabolitos secundarios. No todos los metabolitos
El proceso mediante el cual los hongos producen micotoxinas
secundarios son micotoxinas.
no está bien establecido. Sin embargo, se hipotetiza que
Simplificando, podríamos dividirlos
la producción de micotoxinas puede ser una estrategia
en tres grandes grupos:
de competencia frente a otros microorganismos en la obtención de nutrientes vegetales (Rankin y Grau, 2002).
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Entendiendo el crecimiento de los hongos y la producción de micotoxinas Para desarrollar estrategias efectivas
Además de los factores mencionados
para controlar el impacto de los
anteriormente que contribuyen
hongos y/o micotoxinas en la
a la presencia o producción de
producción animal es esencial
micotoxinas, es decir, las condiciones
entender el crecimiento de los
ambientales (temperatura, humedad),
hongos y el comportamiento de la
las condiciones ecológicas (por
producción de micotoxinas.
ejemplo, ataques de insectos, daños físicos a las plantas y estrés general)
El crecimiento de los hongos
también son clave y a menudo
y, en consecuencia, la
están fuera del control humano.
aparición de micotoxinas concretas es el resultado de
Por ejemplo, Ramírez et al.
la compleja interacción de varios
(2004) observaron que el tipo de
factores, siendo las condiciones
estrés hídrico, ya sea causado por
ambientales -factores geográficos y
fuerzas osmóticas o matriciales,
climáticos- las más relevantes (Kuiper-
puede afectar a la actividad y
Goodman, 2004; Miraglia et al., 2009; Paterson y Lima, 2010; Paterson y Lima, 2011; Ramírez et al., 2006).
la colonización de los sustratos a base de cereales por cepas de F. graminearum (el principal productor de deoxinivalenol).
Detrás de estos dos factores principales (factores geográficos y climáticos)
Varios estudios sobre
los requisitos biológicos, como la
F. graminearum procedente de muestras de raíz y del tallo de los cereales afectados por podredumbre han demostrado que el contenido de agua y la temperatura óptimos para su crecimiento eran de 0,99-0,98 aw a 20-30°C, cambiando a 0,95-0,96 aw a 35°C.
temperatura y la actividad de agua (aw), desempeñan un papel fundamental en el crecimiento de los hongos y la consiguiente producción de micotoxinas (CAST, 2003; FAO,
2004; Marth, 1992; Ramírez y otros, 2006; Sweeney y Dobson, 1998). Sin embargo, el crecimiento
CONTENIDO DE AGUA Y TEMPERATURA ÓPTIMA PARA EL CRECIMIENTO DE F. GRAMINEARUM
20–30°C 0,99–0,98 aw 35°C 0,95–0,96 aw
fúngico y la producción de micotoxinas no son simples combinaciones de temperatura óptima y actividad de agua.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO FÚNGICO & LA PRODUCCIÓN DE MICOTOXINAS Condiciones ambientales (factores geográficos y climáticos): Temperatura y actividad de agua Condiciones ecológicas: ataques de insectos, daños físicos a las plantas y estrés
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Sin embargo, las condiciones para el crecimiento óptimo de los hongos y la máxima producción de toxinas no son las mismas (Ramírez et al., 2006). Por ejemplo, la Tabla 1 muestra: Dos especies de hongos de almacenamiento: Aspergillus
flavus y Penicillium verrucosum Dos representantes de los hongos de campo: Fusarium
verticillioides y F. graminearum Observando la tabla se puede entender claramente por qué
Aspergillus spp. y Penicillium spp. están en ventaja competitiva para el crecimiento en condiciones de almacenamiento, ya que pueden crecer a temperaturas extremas y con una menor actividad del agua que Fusarium spp. En el caso del Aspergillus flavus, se da en climas más cálidos, mientras que el Penicillium
verrucosum se adapta a crecer en regiones templadas, pudiendo crecer a cerca de 0°C.
Tabla 1. Temperaturas preferidas y valores de actividad de agua para el crecimiento fúngico. Especie fúngica
Aspergillus flavus
Rango de temperatura para el crecimiento fúngico (°C)
Actividad de agua (aw) para el crecimiento fúngico
Mínima
Óptima
Máxima
Mínima
Óptima
Máxima
10-12
25-35
42-43
0,80
0,95-0,99
-
Penicillium verrucosum
0
20
31-35
0,80
0,95
-
Fusarium verticillioides
2-5
22,5-30
32-37
0,87-0,9
-
0,99
-
24-26
-
0,9
-
0,99
F. graminearum
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Hongos productores de micotoxinas
PRODUCCIÓN DE MICOTOXINAS
Las aflatoxinas (AF), la ocratoxina A (OTA), el deoxinivalenol (DON), la zearalenona (ZEN), las fumonisinas (FUM) y los alcaloides ergóticos están entre las micotoxinas más
FUSARIUM & CLAVICEPS
ASPERGILLUS & PENICILLIUM
PRE-COSECHA
POST-COSECHA
comunes que se encuentran en los productos agrícolas y son responsables de millones de dólares en pérdidas
En cambio, las especies importantes
anuales en todo el mundo.
de Fusarium y Claviceps infectan los cultivos antes de la cosecha.
Estas toxinas son producidas por unas pocas especies de los géneros comunes Aspergillus, Penicillium,
Fusarium y Claviceps.
Penicillium son o bien comensales, que crecen en los cultivos sin signos evidentes de patogenicidad, o bien invaden los cultivos después de la cosecha, produciendo toxinas durante el secado y el almacenamiento.
FUSARIUM & CLAVICEPS
ASPERGILLUS & PENICILLIUM
Todas las especies de Aspergillus y
Las especies de Aspergillus más importantes, que se dan
F. verticillioides es muy común en el maíz, de naturaleza endofítica, y produce fumonisinas, que suelen ser más frecuentes cuando los cultivos están sometidos a estrés por sequía o sufren daños excesivos por los insectos. Recientemente, se ha demostrado que el
Aspergillus niger también produce fumonisinas, pudiendo verse afectados varios commodities.
en climas más cálidos, son
A. flavus y A. parasiticus, los cuales producen aflatoxinas en el maíz, los cacahuetes, las nueces de árbol, etc.
F. graminearum, el principal productor de deoxinivalenol y zearalenona, es patógeno para el maíz, el trigo y la cebada, y produce estas toxinas siempre que infecta a los granos antes de la cosecha.
Penicillium verrucosum también produce ocratoxina A, pero sólo se produce en climas templados frescos, donde infecta a los granos pequeños.
Tabla 2. Temperaturas preferidas y valores de actividad del agua para la producción de micotoxinas. Especie fúngica
Aspergillus flavus
La actividad de agua (aw) para la formación de micotoxinas
Rango de temperatura para la formación de micotoxinas (°C)
Mínima
Óptima
Máxima
Mínima
Óptima
Máxima
0,82
0,99-0,99
0,99
12-15
30-33
37-40
Penicillium verrucosum
0,83-0,86
0,90-0,95
-
4
20-25
-
Fusarium verticillioides
0,92-0,93
-
-
10
15-30
37
F. graminearum
0,9-0,91
0,98
-
11
29-30
-
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Preservación del alimento y manejo de micotoxinas: ¡Complementario pero no igual! La presencia de moho en los cultivos, en las materias primas o en los piensos acabados puede ser el primer indicio de que algo no va bien con su higiene/conservación. Sin embargo, será difícil correlacionar la presencia de hongos con la presencia potencial de la micotoxina y viceversa (Alinezhad et al., 2011; Greco et al., 2015).
Ampliando los conocimientos sobre el crecimiento de los hongos en los cultivos Hay varias razones por las
Por ejemplo, Fusarium oxysporum
Por ejemplo, las especies
que la materia prima o los
y Fusarium solani, se consideran
de Fusarium son hongos de
alimentos terminados pueden
patógenos oportunistas para peces
campo que generalmente no
enmohecerse, desde condiciones
y camarones (Hatai y otros, 1986;
pueden crecer con pienso
de almacenamiento inadecuadas
Lightner, 1996; Ostland V.E. y otros, 1987; Souheil y otros, 1999).
seco. Sin embargo, las toxinas
(alta humedad, altas variaciones
producidas por estas especies de hongos (por ejemplo, DON)
de temperatura que conducen a la condensación, etc.) hasta
Además, la presencia de hongos
permanecerán estables en
un proceso de fabricación
en el pienso también puede reducir
las materias primas vegetales
deficiente (por ejemplo, tiempo
su palatabilidad y, por tanto, la
utilizadas para la fabricación
de secado insuficiente, falta de
ingestión del mismo, lo que provoca
de piensos acuáticos y, en
conservantes/antimoho, etc.).
pérdidas económicas, posibles
algunos casos, incluso se
consecuencias para la salud e
redistribuirán y concentrarán
inevitables repercusiones ambientales.
en ciertas fracciones de la
En los piensos acabados, la
molienda (Cheli et al., 2013),
contaminación fúngica también puede tener su origen en una
Las micotoxinas producidas en los
por ejemplo, el maíz frente a
selección inapropiada de
cultivos, es decir, en el campo (como en
la harina de gluten de maíz
ingredientes que pueden transportar
el caso de DON y FUM) permanecerán
(Gonçalves et al., 2018b).
esporas de hongos resistentes a la
en las materias primas, incluso
extrusión/pelado, con capacidad para
después de su procesamiento, debido
germinar posteriormente (debido a
a su estabilidad térmica (Pitt, 2014).
un almacenamiento inadecuado o a procesos de fabricación deficientes). Sin embargo, es importante destacar que la presencia de hongos puede no representar una amenaza de micotoxinas, pero puede ser un riesgo directo para el huésped.
Mientras que los hongos serán probablemente destruidos debido a las altas temperaturas, las micotoxinas ciertamente permanecerán en esos materiales.
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La redistribución y transferencia
A veces se describe que la aparición
de micotoxinas de los cultivos a
de micotoxinas se limita a ciertas
los piensos acuícolas está bien
regiones, dependiendo del tipo de
identificada y se ha observado
micotoxina y está muy asociada,
y descrito (Cheli et al., 2013;
como se mencionó anteriormente, a
Gonçalves et al., 2018b).
las condiciones de crecimiento de los hongos y la producción de micotoxinas.
El destino de las micotoxinas durante el procesamiento de
Es cierto que las condiciones
cereales, como la clasificación,
ambientales restringirán
la limpieza, la molienda y los
geográficamente la producción de
procesos térmicos, ha sido
micotoxinas, sin embargo, el comercio
estudiado por varios autores.
globalizado de cereales para piensos
Sin embargo, su nivel en los
puede distribuir las micotoxinas
piensos es variable y se ve
fuera de sus zonas geográficas de
afectado por varios factores:
ocurrencia natural, lo que complica la estimación de la contaminación por
Tipo de micotoxinas
micotoxinas en los piensos compuestos.
(polares o apolares) Nivel y alcance de la contaminación fúngica
Por lo tanto, el único método seguro para evitar sorpresas desagradables es probar las materias
La complejidad de
primas para detectar la presencia de micotoxinas.
la tecnología de procesamiento de cereals Por lo tanto, el uso de los conservantes de piensos puede reducir la producción de micotoxinas desde el momento en que se añaden en adelante, sin embargo, no tendrán ningún impacto en las micotoxinas ya presentes en los ingredientes o los piensos producidos antes de su adición.
En consecuencia, las soluciones de control de micotoxinas serán complementarias a la preservación de los alimentos.
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Algunas ideas finales No todos los mohos producen micotoxinas e incluso los que tienen esa capacidad pueden estar presentes sin producir ninguna toxina. Por lo tanto, la confirmación de la contaminación por moho no es lo mismo que la demostración de la contaminación por micotoxinas. En consecuencia, el uso de inhibidores de hongos no garantiza que los piensos estén libres de micotoxinas, ya que también se producen en los cultivos y no se destruyen durante el procesamiento. Se recomienda que los productores de piensos y productos acuícolas monitoricen periódicamente las materias primas y los piensos acabados para detectar la contaminación por micotoxinas, ya sea mediante pruebas rápidas in situ o a través de un laboratorio externo que puede estar equipado con un sistema de detección más fiable.
En los casos en que la calidad del alimento se ha visto comprometida por la presencia de micotoxinas, se aconseja el uso de un desactivador de micotoxinas.
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