Micotoxinas

Alternativas para la descontaminación de micotoxinas en la industria avícola

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Dr. Carlos López Coello

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)
Dr. Carlos López Coello

Guillermo Tellez-Isaias

Departamento de Ciencia Avícola, Universidad de Arkansas, EE.UU.
Guillermo Tellez-Isaias

María de Jesús Nava-Ramírez

Professora en Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)
María de Jesús Nava-Ramírez

Una deficiencia en el área de alimentación animal como la presencia de las micotoxinas en la ración, puede provocar pérdidas económicas importantes en el sistema de producción animal y, por tanto, considerando que dentro de este está la industria avícola puede ser perjudicada de igual forma por estas toxinas.

defensa-adsorbentesPor este motivo, en los últimos años, se ha mostrado un gran interés en el estudio de los adsorbentes orgánicos que sean seguros, rentables y efectivos.

Existen numerosos adsorbentes orgánicos (fibras de plantas, extractos de paredes celulares de levadura y bacterias) que han sido prometedores en su eficacia de adsorción de micotoxinas (in vitro e in vivo), aunque pocos han sido investigados en modelos in vivo.

Ya que además de adsorber micotoxinas, simultáneamente adsorben indiscriminadamente micronutrientes de la dieta, teniendo la posibilidad de liberar componentes tóxicos, como ciertos metales pesados o dioxinas.

La tecnología de la bioadsorción se ha considerado una alternativa óptima y sostenible ya que se pueden llegar a utilizar diversos materiales, las cuales son considerados como:

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flechas Desechos agrícolas: paja, cáscaras de nueces, avellanas, almendras y coco, semillas y pulpa de frutas, olotes de maíz, guisantes, etc.

flechas Fibras micronizadas que se pueden obtener de diversos materiales vegetales como el trigo, la cebada, la alfalfa, la avena, y cáscaras de guisantes, entre otros.

Estos materiales se caracterizan por presentar una alta eficiencia para la remoción de ciertas micotoxinas, bajos costos, niveles mínimos de inclusión, además, evitan la reducción del valor nutricional de la ración.

 

INVESTIGACIÓN ORUJO DE UVA COMO BIOADSORBENTE

Es así como Avantaggiato et al. (2014), utilizaron el orujo de uva (cáscara y pulpa) como un bioadsorbente multimicotoxinas en un modelo in vitro.

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orujo-uva-descontaminacion-micotoxinas

aflatoxina-zearalenona-octratoxina-fumonisina-deoxinivalenol-micotoxinasEn esta investigación, se realizó una mezcla de micotoxinas compuesta de:

flechas Aflatoxina B1 (AFB1)
flechas Zearalenona (ZEA)
flechas Ocratoxina A (OTA)
flechas Fumonisina B1 (FB1)
flechas Deoxinivalenol (DON)

*A una concentración de 1 μg/mL de cada toxina.

Los experimentos de adsorción de micotoxinas se realizaron a una temperatura de 37 °C y se evaluaron diversos parámetros como:

el efecto del tamaño de partícula,
el tiempo de contacto entre el bioadsorbente y las micotoxinas,
el pH del medio y
la dosis del bioadsorbente.

 

RESULTADOS

Se reportó que la adsorción de micotoxinas aumentó gradualmente al disminuir el tamaño de las partículas (<500 um);

flechas Sin embargo, los cinco diferentes tamaños de partículas evaluados, adsorbieron cantidades significativas de AFB1, ZEA, OTA y FB1, mientras que, la adsorción de DON, fue insignificante.

flechas Los valores máximos de adsorción registrados para AFB1, ZEN, OTA y FB1 fueron de 82%, 70%, 61% y 28%, respectivamente.

El estudio del efecto del tiempo de contacto entre el bioadsorbente y las micotoxinas se realizó durante un periodo de tiempo de 2 h.

flechas La adsorción de AFB1, ZEA, OTA y FB1, fue rápida en las etapas iniciales de contacto, posteriormente, fue más lento cuando se acercó al equilibrio.

flechas El 50% de la adsorción ocurrió durante los primeros 3 minutos y el máximo de la adsorción se logró a los 15 minutos.

flechas La adsorción de micotoxinas resultó sumamente dependiente del pH; en cuanto a la adsorción de AFB1 y ZEA, se observó que el potencial de adsorción del bioadsorbente fue estable a pesar de la variación del pH (de 3 a 9);

flechas Sin embargo, el cambio de pH afectó la adsorción en cuanto a OTA y FB1.

adsorcion-micotoxinas

 

ESTUDIO DE SUBPRODUCTOS AGRÍCOLAS COMO BIOADSORBENTES

Greco et al. (2019), realizaron un estudio in vitro con 51 subproductos agrícolas, con el fin de probarlos como bioadsorbentes de micotoxinas (AFB1, ZEA, OTA y FB1), a una concentración de 1 μg/mL de cada toxina.

Algunos de los subproductos probados fueron:

flechas Lentejas
flechas Garbanzos
flechas Habas
flechas Hojas de cebolla y de coliflor
flechas Tallos de brócoli
flechas Espárrago y de apio
flechas Bulbos de cebolla e hinojo
flechas Piel de haba, Papa y tomate
flechas Cáscara de almendra
flechas Residuos de alcachofa
flechas Orujo de uva
flechas Residuos de naranja y limón
flechas Semillas de granada
flechas Cáscara de plátano, etc.

 

RESULTADOS DE LOS 51 SUBPRODUCTOS

alcachofa-descontaminacion-micotoxinasDe esos 51 subproductos se seleccionaron tres como bioadsorbentes prometedores de micotoxinas (orujo de uva, residuos de alcachofa y cáscaras de almendra), debido a que los bioadsorbentes registraron niveles altos de lignina y polifenoles.

De esos tres, se destacó su efectividad de adsorción para las siguientes micotoxinas:

flechas AFB1, ZEA y OTA, sin que se vieran afectadas por el pH del medio (7 y 3); sin embargo, la adsorción se vio afectada por el pH del medio para la FB1, la cual fue absorbida en menor medida.

flechas La micotoxina que no fue adsorbida por los subproductos probados fue el DON.

flechas El mayor porcentaje de adsorción fue a pH de 7 y para:

flecha Orujo de uva fue de: AFB1 (94%), ZEA (84%), OTA (80%) y FB1 (35%);
flecha Los residuos de alcachofa fueron de: AFB1 (55%), ZEA (89%), OTA (3%) y FB1 (1%) y;
flecha La cáscara de almendra fue de: AFB1 (87%), ZEA (76%), OTA (18%) y FB1 (20%).

 

residuos-agricolas-micotoxinas

 

ESTUDIO DEL ORUJO DE OLIVA Y TALLOS DE UVA

tallos-uvaFernandes et al. (2019), realizaron un estudio in vitro con el orujo de oliva y los tallos de uva (20 mg/mL) como bioadsorbentes de AFB1, OTA y ZEA.

Resultados

En todos los pH probados (2, 5, 7 y 8), se lograron porcentajes altos de adsorción para:

flechas AFB1 (orujo de oliva, 74%; tallos de uva, 96%)
flechas ZEA (orujo de oliva, 93 %; tallos de uva, 99%)

flechas Sin embargo, OTA fue la micotoxina que presentó el menor porcentaje de adsorción a pH alto, aunque se adsorbió bien a un pH de 2.

 

PESQUISA DE LA CÁSCARA DE PLÁTANO COMO BIOABSORBENTE

cascara-platano-descontaminacion-micotoxinasShar et al. (2016), utilizaron a la cáscara de plátano (60 mg/mL) como un novedoso bioadsorbente de micotoxinas: aflatoxinas (AFB1, AFB2, AFG1 y AFG2) y OTA a una concentración de 0,5 μg/mL de cada toxina.

flechas La capacidad de adsorción de la cáscara de plátano incrementó al aumentar el pH del medio.

flechas El menor porcentaje de adsorción de aflatoxinas fue a un pH de 3 con el 24,9% y el máximo fue a pH 9 con el 74,6% para AFB1.

flechas La OTA no fue adsorbida a ningún valor de pH.

 

EVALUACIÓN DE ADSORCIÓN DE LA CÁSCARA DE DURIAN

cascara-durian-descontaminacion-micotoxinasAdunphatcharaphon et al. (2020), evaluaron la capacidad de adsorción de la cáscara de durian (Durio zibthinus) al 0,5% (p/v).

 

Experimentación

flechas La cáscara de durian fue tratada con ácido para mejorar la adsorción contra las micotoxinas AFB1, OTA, ZEA, DON y FB1.

flechas Las cuales estaban en una solución con 1 μg/mL de cada toxina.

flechas Utilizando un modelo in vitro que simuló ciertas condiciones del TGI.

 

Resultados

flechas Los autores reportaron que la cáscara tratada con ácido exhibió la mayor capacidad de adsorción de micotoxinas: AFB1 (98,4%), ZEA (98,4%), OTA (97,3%), FB1 (86,1%) y; DON (2%).

 

DIETA CONTAMINADA CON AFB1: ACTUACIÓN DE 3 BIOADSORBENTES

Nuestro grupo de investigación realizó un estudio utilizando una dieta contaminada con AFB1 (100 μg de AFB1/kg), a la cual, se le agregó tres diferentes bioadsorbentes al 1,5% (p/p):

flecha La cáscara de plátano

flecha Las hojas del espino de fuego (Pyracantha koidzumii)

flecha El polvo de aloe vera

*Para adsorber AFB1 en un modelo in vitro, el cual simula las condiciones del TGI de las aves.

 

Resultados

flechas Zavala-Franco et al. (2018) reportaron que, el valor más alto de adsorción de AFB1 fue a un pH de 7 con el 69%, 46% y 28% para el aloe, las hojas de Pyracantha y la cáscara de plátano, respectivamente.

flechas Se atribuye que la adsorción de la AFB1 se llevó a cabo debido a la presencia de numerosos grupos funcionales como los hidroxilo, carboxilo, amida, fosfato y cetona.

 

ESTUDIO SOBRE POTENCIAL DE ADSORCIÓN DEL ESPINO DE FUEGO

Otros trabajos realizados por nuestro equipo de investigación se enfocaron en estudiar el potencial de adsorción del espino de fuego (Pyracantha koidzumii), contra las aflatoxinas (AFB1 y AFB2) a una concentración de 100 ng/mL.

Ramales-Valderrama et al. (2016), utilizaron las hojas y las bayas de esta planta al 0,5% (p/v) y los resultados fueron:

flechas Los porcentajes de adsorción más altos fueron de 86% y 82% utilizando las hojas y las hojas + las bayas, respectivamente.

flechas Cuando se usaron las bayas, la adsorción de AFB1 fue significativamente menor (46%).

espino-fuego-descontaminacion-micotoxinas

 

adsorcion-afb1

 

TRABAJO DE ADSORCIÓN CON LECHUGA, COLA DE CABALLO Y HOJAS DEL ESPINO DE FUEGO

gallina-micotoxinasRecientemente, el grupo de trabajo realizó otros estudios in vitro usando lechuga (Lactuca sativa L.), cola de caballo (Equisetum arvense L.), y hojas del espino de fuego (Pyracantha koidzumii) a niveles bajos de inclusión (0,1% y 0,5% p/v), contra la adsorción de AFB1 (190 ng/mL), en un modelo que simuló ciertas condiciones del tracto gastrointestinal, TGI, de las aves.

 

Resultados

flechas Nava-Ramírez et al. (2021), reportaron que el bioadsorbente a base de lechuga a un nivel de inclusión de 0,1%, en un pH de 7 presentó el mejor porcentaje de adsorción de AFB1 (95%), en comparación con la cola de caballo (71%) y el espino de fuego (63%).

flechas Se atribuye que la adsorción de AFB1 por parte de la lechuga, se basa en un conjunto de interacciones entre la molécula de AFB1 y;

El bioadsorbente por medio de interacciones fisicoquímicas como las electrostáticas, las interacciones π–π, los puentes de hidrógeno y la formación de complejos AFB1-clorofila.

 

TRABAJO SOBRE BIOADSORBENTES PREPARADOS ECOLÓGICAMENTE

lechuga-descontaminacion-micotoxinasEl más reciente trabajo realizado por nuestro grupo de investigación, fue a partir de la utilización de dos bioadsorbentes preparados ecológicamente a partir de residuos de kale (Brassica oleracea L.) y de lechuga (Lactuca sativa L.).

Vázquez-Durán et al. (2021), utilizaron un modelo in vitro dinámico que simuló las condiciones del TGI de las aves;

flechas Los bioadsorbentes se usaron al 0,5% (p/p) en una dieta contaminada con AFB1 (100 μg AFB1/kg).

 

Resultados

lechuga-descontaminacion-micotoxinasflechas El bioadsorbente preparado a partir de kale tuvo un porcentaje de adsorción del 93,6% y el de la lechuga fue del 83,7%.

Se dilucidó que, si los bioadsorbentes contienen un alto número de grupos hidrófobos (metilo y aromáticos), como es el caso de kale, la eliminación de la AFB1 es más eficiente.

flechas Además, se demostró que, la clorofila tiene la capacidad de formar complejos AFB1-clorofila, por lo que, un alto contenido de clorofila en los bioadsorbentes, mejorarán significativamente la adsorción de AFB1.

 

CONCLUSIONES

flechas Tomando en cuenta estos resultados, se concluye que los subproductos agrícolas podrían actuar como alternativas de adsorbentes de micotoxinas eficaces y de bajo costo, en comparación con los adsorbentes inorgánicos.

flechas Los bioadsorbentes tienen un importante potencial de adsorción de micotoxinas en modelos in vitro que simulan las condiciones del TGI de las aves (efectividad en un amplio rango de pH y temperatura).

flechas Los bioadsorbentes están conformados principalmente de celulosa, lignina, hemicelulosa, pectina, lípidos, entre otros compuestos que son ricos en diferentes grupos funcionales responsables de la unión con las micotoxinas.

flechas La sobresaliente adsorción de micotoxinas por parte de los bioadsorbentes, se basa en un conjunto de interacciones entre las micotoxinas y los bioadsorbentes por medio de interacciones fisicoquímicas como las electrostáticas, las interacciones π–π, los puentes de hidrógeno y la formación de complejos AFB1-clorofila.

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