Preservación de piensos y el control de micotoxinas: ¿Estamos hablando de lo mismo?

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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