Introducción
Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos por hongos filamentosos, siendo los géneros más importantes Aspergillus, Penicillium, Fusarium y Aternaria. Estas toxinas están presentes en diversos cultivos, tienen un fuerte impacto en la calidad y la seguridad de los alimentos y piensos en todo el mundo.
| Entre las micotoxinas de importancia en las aves se destacan las aflatoxinas (siendo la B1 la más importante), las ocratoxinas (A es la más importante), los tricotecenos (en especial, deoxinivalenol-DON-, toxina T-2), la zearalenona (ZEA) y las fumonisinas (siendo la B1 la más importante). |
Durante décadas de lucha contra el problema de las micotoxinas, se han probado muchos tratamientos: desde físicos hasta químicos y biológicos. El control de las micotoxinas se puede hacer a nivel precosecha, cosecha y postcosecha. Si bien la infestación por hongos toxicogénicos y la síntesis de micotoxinas son inevitables en ciertas circunstancias ambientales, su prevención es el objetivo principal.
Cuando la planta de balanceados adquiere granos de buena calidad, el objetivo es el mantenimiento de esa calidad durante el almacenamiento y procesamiento hasta la distribución del producto. Sin embargo, cuando, por algún motivo, se adquiere grano de baja calidad, el objetivo de la planta de balanceados será minimizar los riesgos y daños a la industria animal.
Se han implementado diversos métodos para garantizar la descontaminación de productos afectados o para disminuir la exposición a micotoxinas, pero no todas las estrategias son adecuadas para diferentes propósitos.
El enfoque basado en agentes biológicos es muy prometedor en términos de eficiencia y especificidad, con un impacto positivo en el ambiente y la seguridad alimentaria. Los principales métodos biológicos están basados en el uso de agentes microbiológicos y enzimas en alimentos y piensos (Zhang et al., 2024).
Por ello, en este artículo se abordará las estrategias que pueden ser utilizadas en el control biológico de las micotoxinas, en especial, en el alimento de las aves.
Uso de microorganismos
La biodesintoxicación es un enfoque reciente que utiliza microorganismos no patógenos o sus enzimas, a través de procesos catabólicos, para disminuir la cantidad de micotoxinas. Estos microorganismos, además de reducir o eliminar las toxinas para convertirlas en compuestos menos nocivos o inofensivos, se consideran en general seguros, porque generan productos finales útiles a través de procesos de bioadsorción o biodegradación.
La competencia por el espacio vital y los nutrientes requeridos para el crecimiento, la función parasitaria, el metabolismo y el parasitismo de los hongos patógenos dan lugar al efecto antagónico de los probióticos sobre estos últimos (Nešic et al., 2021, Zhang et al., 2024).
Por otro lado, el conjunto disponible de microorganismos degradadores de micotoxinas es limitado y su rendimiento suele ser dudoso cuando se considera la degradación de múltiples micotoxinas.
| Se recomienda comparar las cepas funcionales con la lista de agentes generalmente reconocidos como seguros (GRAS) de la Administración de Alimentos y Medicamentos (del inglés Food and Drug Administration, FDA) de los Estados Unidos y la lista de Presunción Cualificada de Seguridad (del inglés Qualified Presumption of Safety, QPS) de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (del inglés European Food Safety Authority, EFSA). |
Los agentes biológicos pertenecientes a la lista GRAS están exentos de la revisión previa a la comercialización y de la aprobación de la FDA. Asimismo, los agentes biológicos incluidos en la lista QPS suelen someterse a una evaluación simplificada por parte de la EFSA.
Los microorganismos que no se encuentran bien definidos, que presentan problemas de seguridad conocidos o sobre los cuales no es factible determinar si representan un riesgo para los seres humanos, la fauna o el ambiente, no son aptos para obtener el estatus de QPS y deben ser sometidos a una evaluación exhaustiva de seguridad (FDA, 2018, EFSA, 2025).
Bacterias
La capacidad de las bacterias para reducir el contenido de micotoxinas depende de la selección de cepas (Tabla 1). Las cepas que reducen el contenido de una micotoxina no necesariamente tienen que ser eficaces en la degradación de otro grupo de micotoxinas.
Así también, la concentración bacteriana y de micotoxinas, la temperatura, el pH, el tiempo de incubación, la preparación de la biomasa celular y las condiciones gastrointestinales afectan la eficiencia de la unión de las micotoxinas por las bacterias (Lach et al., 2024).
Numerosos estudios han demostrado que diversas bacterias ácido lácticas y bacterias del género Bifidobacterium, ambos probióticos generalmente reconocidos como GRAS y/o con QPS, se comportan como inhibidores del crecimiento de hongos, previniendo la producción de micotoxinas, y también pueden desintoxicar micotoxinas a través de mecanismos como la unión física (bioadsorción a los peptidoglicanos y polisacáridos de la pared celular de la bacteria) y/o la biodegradación (Lach et al., 2024).
Entre las bacterias ácido lácticas existe un grupo central compuesto por cuatro géneros: Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus y Lactobacillus (Figura 1).
Figura 1. Fotografía de microscopio electrónico de barrido de un Lactobacillus acidophilus. 10.000X
Los siguientes géneros conforman el grupo restante tras cambios taxonómicos recientes que impulsaron la adición de varios nuevos: Aerococcus, Alloiococcus, Carnobacterium, Dolosigranulum, Enterococcus, Globicatella, Lactococcus, Oenococcus, Tetragenococcus, Vagococcus y Weissella.
Tabla 1. Porcentaje de aflatoxina B1 (AFB1) eliminada por diferentes bacterias viables luego de 1 hora de incubación a 37ºC. Cada valor corresponde a la media ± desvío estándar en ensayos por duplicado (Bueno et al., 2007).
Entre los puntos fuertes de la bioadsorción de las bacterias ácido lácticas y del género Bifidobacterium a las micotoxinas se destacan que el tipo de unión es independiente de la viabilidad bacteriana y que la unión es instantánea (Tabla 2). Sin embargo, la unión puede ser reversible, en especial con células viables (Bueno et al., 2007).
Además, se conoce que el mucus intestinal disminuye la adsorción de las aflatoxinas a las bacterias ácido lácticas y que la co-incubación de diversas toxinas afecta el porcentaje de toxina unida por las bacterias antes nombradas, lo que indica que estas toxinas pueden compartir el mismo sitio de unión en la superficie bacteriana.
A su vez, este tipo de bacterias producen varios compuestos antifúngicos como ácido láctico, peróxido de hidrógeno y otros péptidos bioactivos, que pueden inhibir el crecimiento de hongos y la producción de micotoxinas.
| Por ejemplo, a partir de experimentos in vitro y un modelo de alimentación, se observó que Lactobacillus acidophilus CIP 76.13T y Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CIP 101027T son candidatos en la industria alimentaria para disminuir la contaminación por las micotoxinas ocratoxina A, aflatoxina B1, ZEA, y DON. |
Se sugiere que un mecanismo de unión es responsable de la eliminación de las dos primeras, mientras que la biodegradación puede ser responsable de las reducciones de DON y ZEA (Ragoubi et al., 2021).
Por otro lado, la bacteria Eubacterium BBSH 797, que proviene del líquido ruminal de vacas, reduce el DON, por medio de su epoxidasa al metabolito menos tóxico conocido como de- epoxi-deoxinivalenol (DOM-1).
Se trató del primer microorganismo que se usó como aditivo para inactivar micotoxinas en piensos. La EFSA emitió un dictamen positivo en relación con la seguridad del producto con esta bacteria para aves y cerdos, el usuario, el ambiente y el consumidor, bajo las condiciones sugeridas (Nešic et al., 2021).
a,b Medias con diferentes letras en la misma columna difieren significativamente (P<0,05). SD: sin datos.
Tabla 2. Porcentaje de aflatoxina B1 (AFB1) eliminada por diferentes bacterias viables luego de 1 hora de incubación a 37ºC. Cada valor corresponde a la media ± desvío estándar en ensayos por duplicado (Bueno et al., 2007).
La bacteria Sphingopyxis sp. MTA 144, aislada de tierra compostada, degrada la fumonisina B1 a un metabolito no tóxico 2-ceto-HFB1, mediante la acción consecutiva de dos enzimas, una carboxilesterasa y una aminotransferasa (Nešic et al., 2021). La carboxilesterasa FumD está codificada como parte de un grupo de genes de Sphingopyxis sp. MTA 144 y permite que la cepa bacteriana degrade la fumonisina B1 a un metabolito no tóxico FB1 hidrolizado (HFB1).
La bacteria genéticamente modificada Escherichia coli DSM 32731 produce una enzima hidrolasa que degrada la ZEA de forma rápida, específica e irreversible en metabolitos no tóxicos y no estrogénicos. Esta enzima desintoxica a la ZEA por hidrólisis, abriendo el anillo de lactona de la misma.
Sin embargo, dado que esta bacteria alberga un gen de resistencia a la kanamicina y persisten incertidumbres sobre la posible presencia de su ADN recombinante en el producto final, la EFSA no puede concluir sobre la seguridad del aditivo para distintas especies animales, incluidas las aves, el consumidor, el usuario y el ambiente (EFSA FEEDAP Panel et al., 2022).
Hongos
En cuanto a los hongos filamentosos y su capacidad desintoxicante, se ha demostrado que las especies capaces de sintetizar micotoxinas también pueden degradarlas. Por lo tanto, la aplicación de cepas no toxigénicas de Aspergillus parasiticus y A. flavus en plantas (maíz, entre otros) ha logrado buenos resultados en la eliminación de aflatoxinas.
Esto se debe a que estos hongos suelen tener la capacidad de degradar y, probablemente, de convertir y utilizar los productos de degradación (Zhang et al., 2024). Su uso está más restringido a nivel precosecha, que no es objetivo de este manuscrito.
Las levaduras probióticas o productos con pared celular de levadura se han utilizado como método de control biológico para luchar contra las micotoxinas. Varias cepas de levadura han probado ser efectivas en convertir toxinas en productos no tóxicos o menos tóxicos. Por otro lado, ciertas cepas evitan el crecimiento de hongos filamentosos.
La utilización de levaduras en diversos tratamientos tecnológicos puede ejercer un efecto inhibitorio directo sobre la producción de toxinas por algunos hongos, mientras que ciertas especies son capaces de concentrar micotoxinas provenientes de productos agrícolas, logrando así desintoxicarlos con éxito (Nešic et al., 2021).
La ventaja de las levaduras es que solo tienen necesidades nutricionales y pueden asentarse en superficies secas durante períodos más largos, además de tolerar diversos pesticidas utilizados en las condiciones de postcosecha.
A diferencia de muchos hongos miceliales, las levaduras en su mayoría no producen esporas alergénicas ni micotoxinas, y tampoco son capaces de sintetizar metabolitos antibióticos, que sí pueden ser producidos por antagonistas bacterianos.
Además, pueden proliferar rápidamente en fermentadores empleando sustratos asequibles, por lo que son convenientes para la producción en grandes cantidades.
El uso de levaduras es inocuo para los humanos, los animales, las plantas hospedantes o el ambiente, y es improbable que los organismos objetivos generen resistencia (Nešic et al., 2021).
La efectividad de Saccharomyces cerevisiae en disminuir las toxinas fúngicas que se encuentran en forrajes y materias primas ha sido verificada por diferentes experimentos. Se ha comprobado que la combinación de las micotoxinas ocurre a los 10 minutos después de mezclarlas con el producto.
El mecanismo de eliminación de toxinas, como las bacterias ácido lácticas, también incluye la adhesión a la superficie celular. La habilidad para eliminar micotoxinas no depende de la clase de toxina.
La presencia de β-D-glucano en las paredes celulares de las células de levadura, sobre todo en su forma esterificada, es la responsable del potencial de unión a toxinas por parte de estas.
| Las moléculas de β-D-glucano se unen con los grupos de lactosa, cetona e hidroxilo de las toxinas a través de las interacciones de Van der Waals y los enlaces de hidrógeno que se crean (Lach y Kotarska, 2024; Mirseyed et al., 2024). El hecho de que las células de levadura puedan formar complejos con toxinas posibilita el empleo de preparaciones de levadura como aditivos para la alimentación. |
La cepa de levadura Trichosporon mycotoxinivorans MTV (MTV), aislada del intestino de una termita, desintoxica tanto la ocratoxina A como la ZEA. Dado que la MTV puede fermentarse, concentrarse, liofilizarse y estabilizarse sin perder su capacidad desactivadora, se usa como aditivo alimentario.
El MTV desintoxica la ocratoxina A mediante la ruptura de su enlace amida, lo que resulta en el aminoácido fenilalanina y la fracción ocratoxina α, que es significativamente menos tóxica que su compuesto original. A su vez, esta levadura transforma ZEA en un metabolito no estrogénico (ZOM-1).
Además, estudios in vitro demuestran que la pared celular del MTV se puede utilizar para unir diferencialmente cepas de E. coli y Salmonella spp., con el consiguiente uso en el control de esos patógenos.
Una cepa genéticamente modificada de Komagataella phaffi (anteriormente Komagataella pastoris) degrada la fumonisina B1 (FB1) y otras fumonisinas contaminantes relacionadas en el tracto digestivo animal. La sustancia activa, la enzima fumonisina esterasa, rompe los enlaces diéster, libera ácido tricarbalílico y está diseñada para reducir la toxicidad del alimento contaminado.
La EFSA considera a esta enzima segura para aves y cerdos, el usuario, el ambiente y el consumidor, bajo las condiciones sugeridas (EFSA FEEDAP Panel et al., 2016).
Conclusiones
Los agentes de control biológico tienen que ser asequibles para los que producen alimentos y piensos, y estar estructurados de tal manera que su manipulación sea segura y sencilla.
A pesar de que el biocontrol de las micotoxinas es una estrategia con un futuro alentador, es importante que se aplique junto con buenas prácticas agrícolas y una adecuada gestión postcosecha, particularmente la clasificación y el almacenamiento apropiado. Para considerar que un método de descontaminación particular o un consorcio de microorganismos es seguro y eficaz, se debe determinar la toxicidad de los productos de degradación de micotoxinas resultantes.
A su vez, se deben realizar numerosas pruebas y evaluar los resultados con el objetivo de eliminar cualquier sospecha sobre posibles efectos adversos de los microorganismos ensayados y/o sus enzimas para la salud vegetal, animal y humana, así como para el ambiente.