Micotoxinas

Residuos agrícolas como alternativa para la descontaminación de las micotoxinas

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

Dr. Carlos López Coello
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Basf

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.

En los últimos años, se ha mostrado un gran interés en el estudio de los adsorbentes orgánicos que sean seguros, rentables y efectivos.

adsorbentes-organicos-micotoxinas

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.

simbol-check Por 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.

 

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:

granos-micotoxinasDesechos agrícolas: paja, cáscaras de nueces, avellanas, almendras y coco, semillas y pulpa de frutas, olotes de maíz, guisantes, etc.,

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

balon-check

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.

 

bioadsorbente-micotoxinaINVESTIGACIÓN 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.

En esta investigación, se realizó una mezcla de micotoxinas compuesta de:

flechas-naranjas Aflatoxina B1 (AFB1)

flechas-naranjas Zearalenona (ZEA)

flechas-naranjas Ocratoxina A (OTA)

flechas-naranjas Fumonisina B1 (FB1)

flechas-naranjas Deoxinivalenol (DON)

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

 

orujo-uva

 

micotoxinas-accionLos 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-naranjas 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-naranjas 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-naranjas 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-naranjas El 50% de la adsorción ocurrió durante los primeros 3 min y el máximo de la adsorción se logró a los 15 min.

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

agenda-naranja En general, la adsorción de micotoxinas se vio significativamente afectada por la dosis del bioadsorbente, conforme la dosis del bioadsorbente aumentó, la adsorción de micotoxinas fue significativamente mayor en todos los casos.

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:

lentejas Lentejas,

garbanzos Garbanzos,

habas Habas,

hojas-cebolla Hojas de cebolla y de coliflor

tallos-brocoli Tallos de brócoli,

esparrago Espárrago y de apio,

bulbos-cebolla Bulbos de cebolla e hinojo

piel-haba Piel de haba, Papa y tomate,

cascara-almendra Cáscara de almendra,

residuos-alcachofa Residuos de alcachofa,

uva Orujo de uva,

residuos-naranja-limon Residuos de naranja y limón,

semillas-granada Semillas de granada,

cascara-platano Cáscara de plátano, etc.

 

RESULTADOS DE LOS 51 SUBPRODUCTOS

De 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.

alcachofa

 

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

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

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

uva Orujo de uva fue de: AFB1 (94%), ZEA (84%), OTA (80%) y FB1 (35%);

residuos-alcachofa Los residuos de alcachofa fueron de: AFB1 (55%), ZEA (89%), OTA (3%) y FB1 (1%) y;

cascara-almendra La cáscara de almendra fue de: AFB1 (87%), ZEA (76%), OTA (18%) y FB1 (20%).

 

almendras

agenda-naranjaEn general, la eficacia del orujo de uva se relacionó con la presencia de fibras micronizadas y compuestos fenólicos.

ESTUDIO DEL ORUJO DE OLIVA Y TALLOS DE UVA

Fernandes 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.

 

TALLOS DE UVAtallos-uva

 

Resultados

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

flechas-naranjas AFB1 (orujo de oliva, 74%; tallos de uva, 96%),

flechas-naranjas ZEA (orujo de oliva, 93 %; tallos de uva, 99%),

flechas-naranjas 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.

 

banana

PESQUISA DE LA CÁSCARA DE PLÁTANO COMO BIOABSORBENTE

Shar 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-naranjas La capacidad de adsorción de la cáscara de plátano incrementó al aumentar el pH del medio.

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

cascara-nueces

 

 

EVALUACIÓN DE ADSORCIÓN DE LA CÁSCARA DE DURIAN

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

 

Experimentación

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

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

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

 

Resultados

flechas-naranjas 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%).

 

cascara-durian

 

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):

foto-banana La cáscara de plátano

foto-espino-fuego Las hojas del espino de fuego (Pyracantha koidzumii)

foto-aloe-vera 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-naranjas 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.

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

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

 

agenda-naranja Se interpreta que la adsorción de AFB1 se realiza por la interacción entre la molécula de AFB1 y los grupos funcionales presentes en el bioadsorbente (hidroxilo, amino, carboxilo y carbonilo).

espino-fuego

 

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

Recientemente, 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.

 

gallinas-organos

 

Resultados

flechas-naranjas 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-naranjas 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

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

 

Resultados

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

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-naranjas 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-naranjas 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-naranjas 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-naranjas 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-naranjas 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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