Revisión de las estrategias de detoxificación de micotoxinas

26/07/2018

Aditivos Micotoxinas

Aditivos Micotoxinas

get_the_title

Olmix

Escrito por: Julia Laurain
For Feed Product Specialist, Olmix Francia
Revista: NutriNews Septiembre 2018

Las micotoxinas son sustancias estables desde el punto de vista químico y térmico, por lo que los procesos más habituales utilizados en la elaboración de piensos no consiguen eliminarlas.

La primera manera de controlar la contaminación por micotoxinas en el alimento es evitando su aparición antes de llegar a la fábrica de piensos (Lopez-Garcia y Park, 1998), aunque esta estrategia ofrece una eficacia limitada.

De hecho, las micotoxinas son sustancias estables desde el punto de vista químico y térmico, por lo que los procesos más habituales utilizados en la elaboración de piensos no consiguen eliminarlas.

Una vez que el pienso está contaminado por micotoxinas, deshacerse de ellas se vuelve prácticamente imposible.

Por ejemplo, la extrusión realizada a una temperatura superior a 150 °C logra reducir, de forma adecuada el nivel de zearalenonas y fumonisinas, consigue una disminución moderada de las aflatoxinas, pero una reducción de variable a escasa del deoxinivalenol (Bullerman et al., 2007).

CRIBA DEL GRANO CONTAMINADO CON MICOTOXINAS

Descartar los granos rotos o con un gran crecimiento fúngico y separar el material fino realizando la limpieza con tamices reduce de forma significativa la contaminación total por micotoxinas; sin embargo, es posible que se acabe rechazando una cantidad considerable (Trenholm et al., 1991), lo que se traduce en cuantiosas pérdidas económicas.

REDUCIR LA BIODISPONIBILIDAD DE LAS MICOTOXINAS

La estrategia más habitual para mitigar la exposición de los animales a las micotoxinas es reducir la biodisponibilidad de estas toxinas incorporando varios agentes detoxificadores en el pienso con el objetivo de disminuir su absorción y distribución por el torrente sanguíneo a los órganos vulnerables.

En función de su mecanismo de acción, estos aditivos para piensos pueden:

  • Alterar la biodisponibilidad de las micotoxinas (en ese caso reciben el nombre de agentes adsorbentes o secuestrantes de micotoxinas)
  • O transformarlas en metabolitos menos tóxicos (son los llamados agentes biotransformadores)

 

Los agentes adsorbentes de micotoxinas son compuestos de gran peso molecular que el animal no digiere y que se excretan en las heces.

Vías de eliminación de micotoxinas: heces y orina

Estos adsorbentes deben poder unirse a las micotoxinas presentes en el pienso contaminado sin disociarse de ellas durante su recorrido por el tracto gastrointestinal del animal, de forma que el complejo micotoxinaagente adsorbente pueda eliminarse a través de las heces minimizando así la exposición de los animales a las micotoxinas (EFSA, 2009).

Los agentes adsorbentes pueden ser compuestos minerales u orgánicos. Su mecanismo de acción se basa en las interacciones intermoleculares que se producen entre la micotoxina y el adsorbente, que dependen de interacciones electroestáticas/hidrofóbicas (enlace de hidrógeno o iónico y fuerzas de Van der Waals) y de efectos conformacionales (geometría plana y no plana) que varían en función de la naturaleza del agente, así como del tipo de micotoxina.

En este sentido, conviene recordar que el pienso puede estar contaminado al mismo tiempo por numerosas micotoxinas con distintas propiedades químicas y físicas, y grandes diferencias en cuanto a su hidrofobicidad/polaridad y tipos de enlace (número y naturaleza).

Asimismo, el tamaño de las micotoxinas de distintas familias puede ser similar, pero no así su conformación tridimensional y volumen. Por ejemplo, aunque todas presentan un tamaño comparable, las aflatoxinas son moléculas planas, las zearalenonas tienen una estructura flexible y los tricotecenos son moléculas globulares y rígidas.

La distribución total de las cargas y el tamaño de los poros o de la superficie accesible de los adsorbentes también son factores que determinan la eficacia de adsorción frente a distintas micotoxinas.

MÉTODOS PARA TESTAR AGENTES DETOXIFICANTES

Dada la gran variedad de posibles agentes detoxificantes, los métodos para testarlos son fundamentales para poder evaluar la eficacia de cada uno de ellos y seleccionar los candidatos más apropiados.

MÉTODO IN VITRO

Las pruebas in vitro son una herramienta valiosa para detectar posibles agentes detoxificadores de micotoxinas.

  • Si un agente no es eficaz in vitro, son pocas las probabilidades de que lo haga in vivo (EFSA 2009).
  • Esta eficacia in vitro puede analizarse tanto en condiciones estáticas como dinámicas.
  • El modelo estático in vitro más utilizado es el método de concentración única mientras que las isotermas de adsorción suelen emplearse para describir el comportamiento de los adsorbentes.
  • Sin embargo, los modelos estáticos presentan limitaciones y pueden sobreestimar la eficacia del agente estudiado (Versantvoort et al., 2005).

 

Vekiru et al.(2007) probaron que, cuando las condiciones gastrointestinales se simulan en un modelo dinámico, la eficacia medida de los agentes detoxificantes suele ser menor.

EFICACIA DE LOS PRINCIPALES AGENTES ADSORBENTES

CARBÓN ACTIVO

El carbón activo es una forma procesada de carbón que presenta una gran cantidad de microporos y, por tanto, una mayor superficie disponible para la adsorción o las reacciones químicas.

La eficacia del carbón activo como secuestrante de distintos tipos de micotoxinas ha quedado demostrada tanto en modelos estáticos como dinámicos (Avantaggiato et al., 2003 & 2004).

Sin embargo, este adsorbente no es selectivo, lo que significa que también se une a moléculas pequeñas como las vitaminas (Vekiru et al., 2007). Este es el motivo por el cual el carbón activo ya no se utiliza de forma habitual en el alimento, aunque sigue siendo un material de referencia utilizado en varios estudios.

SILICATOS

Los minerales del grupo de los silicatos son los adsorbentes de micotoxinas más frecuentes en el mercado.

Pueden pertenecer al subgrupo de los filosilicatos (esmectitas) o de los tectosilicatos (zeolitas), aunque estos segundos presentan una eficacia mucho menor en comparación con los filosilicatos y, en especial, las esmectitas (Lemke et al., 2001; Vekiru et al., 2015).

Esmectita (©Atlas de Petrología Sedimentaria)

El espacio interlaminar (distancia interplanar) entre las láminas que forman las esmectitas posibilita la entrada y la unión eficaz de moléculas planas como las aflatoxinas (Diaz et al., 2003), con una eficacia que varía en función de la calidad de la esmectita (Vekiru et al., 2007).

No obstante, la capacidad de las esmectitas para secuestrar otras micotoxinas distintas a las aflatoxinas es escasa o nula (Döll et al., 2004; Avantaggiato et al., 2005).

Una manera de aumentar su espectro de adsorción es incrementando el espacio interlaminar (distancia interplanar), como demostraron De Mil et al. (2015), a diferencia de las estrategias que buscan aumentar la capacidad de intercambio catiónico de las arcillas (esmectitas modificadas enriquecidas en cationes) que han resultado ser poco eficaces.

Asociación entre las esmectitas y los extractos de algas

Este tipo de agente adsorbente permite incrementar el espacio interlaminar de la esmectita hasta 5 nm, por lo que el material adsorbente consigue atrapar moléculas más grandes y complejas como el deoxinivalenol y las fumonisinas (Demais y Havenaar, 2006).

Este material ha demostrado su eficacia frente a una gran variedad de micotoxinas en un modelo dinámico (TNO, Holanda), así como en multitud de modelos in vivo (p. ej., en Samitec, Brasil) sin que la disponibilidad de nutrientes se haya visto afectada.

Modelo intestinal del TNO utilizado para analizar la eficacia de los detoxificantes de micotoxinas en condiciones dinámicas.

PAREDES CELULARES DE LEVADURAS

Los agentes adsorbentes orgánicos como las paredes celulares de las levaduras son también una opción habitual en el mercado de piensos por su capacidad de secuestrar ciertas micotoxinas sin reducir la disponibilidad de los nutrientes.

Suelen ser polisacáridos (beta-glucanos y manano-oligosacáridos (MOS)) implicados en la formación de enlaces de hidrógeno e interacciones de Van der Waals con las micotoxinas (Yiannikouris et al., 2006).

La capacidad de las paredes celulares de levadura para secuestrar micotoxinas flexibles como la zearalenona y las ocratoxinas ha sido ampliamente demostrada en modelos estáticos in vitro (Joannis-Cassan et al., 2011; Yiannikouris et al., 2013).

Su eficacia de adsorción es muy variable y depende del contenido en beta-glucanos, MOS y quitina de la pared celular (Fruhauf et al., 2012; Yiannikouris et al., 2004), aunque no se ha encontrado ninguna correlación directa entre la composición de la levadura y su capacidad de adsorción (Joannis-Cassan et al., 2011).

Sin embargo, las paredes celulares de las levaduras muestran una eficacia muy reducida frente al deoxinivalenol y las fumonisinas (Döll et al., 2004, Avantaggiato et al., 2005 & 2006) e, incluso, las aflatoxinas (Joannis-Cassan et al., 2011).

 

ESTRATEGIAS DE BIOTRANSFORMACIÓN

  • Existe una gran variedad de microorganismos y enzimas producidas por ellos que pueden degradar o detoxificar algunas micotoxinas transformándolas en metabolitos no tóxicos (Abrunhosa et al., 2009).
  • Constituyen la base de muchos productos comerciales, aunque pocos son los que han demostrado su eficacia (Hahn et al., 2015).

Entre los candidatos más contrastados cabe mencionar una bacteria anaerobia gram positiva, aislada del líquido ruminal, que puede sintetizar una enzima, la epoxidasa, capaz de detoxificar el deoxinivalenol.

Este microorganismo está disponible para su uso en el pienso, pero la reacción solo se produce en condiciones anaerobias estrictas (King et al., 1984; Kollarczik et al., 1994) y requiere 24 horas para completarse (Hahn et al., 2015). Esto puede explicar por qué distintos estudios no han logrado evidenciar la actividad de-epoxidasa del producto (Karlovsky, 1999; Döll et al., 2004; Avantaggiato et al., 2004).

Por otro lado, los estudios in vivo han probado que este agente no es capaz de contrarrestar los efectos tóxicos del deoxinivalenol en varias especies animales (Danicke et al., 2010).

Otra enzima, la carboxilesterasa, ha sido identificada en la bacteria aislada del suelo Sphingopyxis sp. como sustancia capaz de detoxificar las fumonisinas, aunque son pocos los datos disponibles sobre su eficacia.

Si bien las estrategias de biotransformación muestran resultados prometedores en condiciones específicas in vitro, su eficacia in vivo todavía no ha sido esclarecida.

CONCLUSIÓN

El carbón activo solía ser la única solución eficaz frente a varias micotoxinas como el deoxinivalenol y las fumonisinas (Sabater- Vilar, 2003), aunque no fuera la más adecuada debido a sus efectos negativos sobre la biodisponibilidad de los nutrientes.

Las arcillas del grupo de las esmectitas y las paredes celulares de levadura han demostrado ser eficaces frente a las aflatoxinas y la zearalenona, respectivamente.

En la actualidad, una esmectita modificada con algas desarrollada por Olmix está atrayendo todas las miradas tras probar su eficacia frente al deoxinivalenol y las fumonisinas en un modelo dinámico in vitro sin que la biodisponibilidad de los nutrientes se viera afectada.

Dejar un comentario