y por qué los hongos producen micotoxinas?

Quienes estén familiarizados con el tema, sabrán que no se conoce del todo bien el proceso exacto de producción de micotoxinas por los hongos.

Existe la hipótesis de que la producción de micotoxinas puede ser una estrategia para competir con otros microorganismos por el acceso a los nutrientes de las plantas (Rankin y Grau, 2002)

Otra explicación dada por Khaneghal et al. (2018), que estudiaron los efectos del DON en la planta huésped, plantea que la producción de DON impide la formación de una pared celular gruesa, lo que facilita la infección fúngica.

Las micotoxinas más estudiadas (deoxinivalenol -DON-, aflatoxinas -AFs-, fumonisinas -FUM-, zearalenona -ZEN- y ocratoxina A -OTA-) son producidas por unas pocas especies de los géneros comunes Aspergillus, Penicillium y Fusarium

Los hongos de campo, como Fusarium spp., suelen requerir mayores niveles de humedad (>0,9 de actividad de agua) para crecer y producir micotoxinas. Por lo tanto, infectan principalmente semillas y plantas en el campo.

HONGOS DE CAMPO

Estas especies pueden clasificarse de forma simplista en hongos de campo (Fusarium), que infectan los cultivos como parásitos, y hongos de almacenamiento (Aspergillus y Penicillium), que crecen en los piensos almacenados en condiciones subóptimas.

El principal factor que determina esta sencilla clasificación son los niveles de humedad del hospedador. Comprender este punto es fundamental para estimar los posibles impactos futuros del Cambio Climático.

Los hongos de almacenamiento, como Aspergillus spp. y Penicillium spp., tienen menores necesidades de actividad de agua (aw) y son, por tanto, más predominantes después de la cosecha y durante el almacenamiento.

HONGOS DE ALMACENAMIENTO

Es importante saber que todas las especies de Aspergillus spp. y Penicillium spp. son comensales, lo que significa que pueden crecer en los cultivos sin signos evidentes de patogenicidad, pero también pueden invadir los cultivos después de la cosecha, produciendo toxinas durante las fases de secado y almacenamiento.

En la actualidad, las especies de Aspergillus más importantes, que se dan en climas más cálidos, son A. flavus y A. parasiticus

Algunas excepciones comunes a esta regla simplista son:

Penicillium verrucosum también produce OTA, pero solo en climas templados fríos donde infecta granos pequeños.

Fusarium verticillioides, omnipresente en el maíz con carácter endofítico, produce FUM y suele ser más frecuente cuando los cultivos están sometidos a estrés por sequía o sufren daños excesivos por insectos.

Profundizando en cómo se producen las micotoxinas, es importante comprender las características biológicas de los hongos.

El crecimiento de hongos y la aparición de micotoxinas individuales, es el resultado de una compleja interacción de varios factores entre los que las condiciones ambientales (geografía y factores climáticos) son los más relevantes (Kuiper-Goodman, 2004; Miraglia et al., 2009; Paterson y Lima, 2010; Paterson y Lima, 2011; Ramírez et al., 2006).

Estrechamente relacionados con estos dos factores principales (geografía y factores climáticos), los requisitos biológicos, concretamente, la 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 et al., 2006; Sweeney y Dobson, 1998).

Sin embargo, el crecimiento de los hongos y la producción de micotoxinas no son solo el resultado de simples combinaciones de temperatura óptima y actividad del agua. El estado sanitario del huésped (es decir, la planta) es un factor muy influyente que se verá muy afectado por el Cambio Climático.

Por ejemplo, Ramírez et al. (2004) observaron que el tipo de estrés hídrico, ya sea por fuerzas osmóticas o matriciales, también influye en la actividad y colonización de sustratos de cereales por cepas de F. graminearum (principal productor de DON), sin embargo, dejaremos este tema para otro artículo.

Volviendo a los requerimientos biológicos de los hongos y tomando como ejemplo F. graminearum, varios estudios de podredumbre de raíz y tallo de cereales, han demostrado que el contenido óptimo de agua y temperatura para el crecimiento del hongo es de 0,99-0,98 aw a 20-30°C cambiando a 0,95-0,96 aw a 35°C (Ramirez et al., 2004).

Curiosamente, en 2006, el mismo autor (Ramírez et al., 2006) observó que, mientras que el crecimiento era óptimo a 25°C, la producción de micotoxinas era óptima a 30°C

Está claro que las altas temperaturas y las condiciones estresantes para los cultivos contaminados con F. graminearum aumentan la producción de micotoxinas y sería muy interesante entender cómo, por ejemplo, el aumento de las temperaturas en Europa y EE.UU. puede afectar a la producción de Fusarium spp. y sus micotoxinas.

A pesar de los esfuerzos por controlar la contaminación fúngica, tanto en el campo como en el almacenamiento, se ha registrado una amplia contaminación por micotoxinas en cultivos, harinas vegetales y piensos acabados.

El tipo y prevalencia de la contaminación por micotoxinas del tipo de sustrato (tipo de harina vegetal y características del pienso acabado) y están muy asociados a determinadas zonas geográficas y a las condiciones climáticas locales durante las fases críticas de crecimiento o almacenamiento de las plantas.

Como hemos visto anteriormente, entre los factores que contribuyen a la presencia o producción de micotoxinas se incluyen:

Condiciones ambientales (temperatura, humedad).

Condiciones ecológicas relacionadas con la salud de las plantas (ataques de insectos, daños físicos a las plantas y estrés general, fuera del ámbito de este artículo).

Para complicar aún más las cosas, las micotoxinas más frecuentes en los productos vegetales no se destruyen durante la mayoría de las operaciones de transformación (por ejemplo, peletización o extrusión).

Más bien al contrario, el procesado afecta a la distribución de las micotoxinas y puede incluso concentrarlas en fracciones que se utilizan habitualmente en el pienso (subproductos vegetales, como la harina de gluten de maíz, los DDGS, etc.).

Varios autores han estudiado el destino de las micotoxinas durante el procesado de los cereales, como la selección, la limpieza, la molienda y los procesos térmicos. Sin embargo, su concentración final en los piensos es variable y se ve afectada por diversos factores, como:

El tipo de micotoxinas

El nivel y el alcance de la contaminación fúngica

La complejidad de la tecnología de transformación de los cereales

Teniendo en cuenta la complejidad de la cadena de valor de los piensos, desde los cultivos hasta los piensos acabados, es fácil comprender que el control de todos los factores que pueden provocar la contaminación por micotoxinas, escapa a menudo al control humano.

Es por ello que la industria depende, sobre todo, de los MÉTODOS DE MITIGACIÓN.

No es objetivo de este artículo discutir los métodos de mitigación. Sin embargo, es importante destacar que no todos los mohos producen micotoxinas e incluso los que tienen capacidad de hacerlo pueden estar presentes sin producir ninguna micotoxina, porque las condiciones para su producción podrían no cumplirse.

Por lo tanto, la confirmación de la contaminación por mohos no es lo mismo que la demostración de la contaminación por micotoxinas.

En consecuencia, el uso de inhibidores del crecimiento de los mohos en granos y piensos no garantiza que los piensos estén libres de micotoxinas, ya que éstas también se producen en los cultivos y no se destruyen durante el procesado.

Por ello, se recomienda encarecidamente realizar controles regulares para detectar la contaminación por micotoxinas.

Como hemos aprendido, el crecimiento de los mohos y la posterior producción de micotoxinas dependen, en gran medida, de factores ambientales o extrínsecos, como el estrés relativo general de la planta, la humedad, la temperatura y los niveles de oxígeno/CO2

Por tanto, es fácil comprender que el Cambio Climático podría tener un impacto relevante en la aparición de peligros para la seguridad de los piensos/alimentos a lo largo de toda la cadena agroalimentaria.

En consecuencia, es urgente comprender los factores de impacto abiótico relacionados con el cambio climático (por ejemplo, temperatura, CO2 y extremos en la disponibilidad de agua).

Los fenómenos climáticos extremos, como inundaciones y sequías, serán factores importantes a tener en cuenta, no solo por la contaminación de los cultivos, sino también por sus consecuencias en toda la cadena de valor.

Para hacer frente a un reto tan tremendo, parece que el enfoque actual del sector de la producción animal, centrado únicamente en métodos de mitigación, puede quedarse corto.

Debe considerarse un enfoque holístico que tenga en cuenta los pasos de la gestión de riesgos, la estimación de riesgos, la identificación de riesgos, el análisis de riesgos y la evaluación de riesgos, no solo para los piensos, sino para toda la cadena agroalimentaria.

Estas complejas interacciones que implican a toda la cadena agroalimentaria, supondrán una gestión compleja, pero también aumentará la eficiencia y transparencia del sector.

Para que su aplicación sea exitosa, deben tenerse en cuenta varios factores importantes en un macroescenario de este tipo, por ejemplo:

El contexto legislativo.

Modelos que permitan la interacción y el intercambio de datos entre agricultores, procesadores de cereales y fabricantes de piensos.

Implementación de modelos predictivos que abarquen desde los cultivos hasta el almacenamiento (de los cereales a los piensos).

Desarrollo de nuevas estrategias de detoxificación de micotoxinas (del cultivo al pienso).