MYC-CONF/99/6b

Prevención y descontaminación de micotoxinasEstudio monográfico : El maíz 1

Índice

Párrafos/páginas

Sumario. … ..........................................................................................................2Introducción/naturaleza. …................................................................................... 1Efectos en la salud y en el comercio. … ................................................................ 2Estrategias de prevención. ….......................................................................... 3 -11Estrategias de descontaminación. … ................................................................... 12Recomendaciones. …. ........................................................................................ 13Cuadro 1. Estrategias para la prevención de micotoxinas en el maíz ......................7Cuadro 2. Estrategias para la descontaminación de micotoxinas en el maíz............7Bibliografía ..........................................................................................................9

1Documento preparado por Ronald T. Riley y William P. Norred, Unidad de Investigación sobre Toxicología yMicotoxinas, Departamento estadounidense de Agricultura/Servicio de Investigaciones Agrarias, Atenas, Georgia.Los puntos de vista y opiniones que se expresan en este documento son de sus autores y no representan necesariamentelos de la FAO, OMS o PNUMA.

TERCERA CONFERENCIA INTERNACIONAL MIXTA

FAO/OMS/PNUMA SOBRE MICOTOXINAS

Túnez, Túnez, 3-6 de marzo de 1999

INTRODUCCIÓN/NATURALEZA

1. Son muchas las revistas y publicaciones en que se vienen resumiendo los enfoquesempleados y que se están desarrollando para reducir al mínimo la contaminación del maíz pormicotoxinas. Al maíz son por lo general aplicables muchas de las estrategias empleadas para otrosproductos. En esta panorámica, la “prevención” de la producción de micotoxinas en el maízcomprende la prevención de la biosíntesis y metabolismo de las toxinas en el terreno (precosecha) oen los almacenes (poscosecha). Por “descontaminación” de micotoxinas se entienden únicamentelos tratamiento poscosecha destinados a eliminar, destruir o reducir los efectos tóxicos de lasmicotoxinas. La capacidad virtual de la planta para descontaminar las micotoxinas in situ seconsidera como una estrategia de prevención.

EFECTOS EN LA SALUD Y EN EL COMERCIO

2. Naturalmente, la prevención de la contaminación por micotoxinas antes de la cosecha odespués de ella es la estrategia preferida para reducir al mínimo las micotoxinas en los alimentos ylos piensos. El no impedir la invasión fúngica y la formación de toxinas sobre el terreno o enalmacén dará lugar forzosamente a un mayor riesgo de consecuencias desfavorables para la salud yde pérdida económica. Ahora bien, si se consigue una buena vigilancia química, el consumo demaíz no debe constituir una fuente importante de aumento del riesgo para la salud provocada por lasmicotoxinas. Una pronta identificación de los granos contaminados con micotoxinas ofrecen laoportunidad de destinar la mayoría de los granos muy contaminados para usos que reducen almínimo el consumo por especies sensibles. Ello no obstante, la pérdida de valor del maízcontaminado puede dar lugar a grandes pérdidas económicas para el agricultor. Además, los límites

SUMARIO

La prevención de las micotoxinas en el maíz comprende la prevención de la biosíntesis detoxinas y su metabolismo sobre el terreno o en almacén. La descontaminación de micotoxinas serefiere a los tratamientos poscosecha para eliminar, destruir o reducir los efectos tóxicos. El noevitar la formación de micotoxinas en el campo o en el almacén conducirá inevitablemente a unaumento del riesgo para la salud y a una pérdida económica. Sin embargo, un buen seguimientoimpedirá que las micotoxinas se conviertan en causa importante de aumento del riesgo para lasalud. La estrategia preferida para controlar la contaminación por micotoxinas es un enfoquepolifacético integrado. La estrategia de precosecha o poscosecha en que haya de insistirsedependerá de las condiciones climáticas de ese determinado año. El conocer los factoresmedioambientales que fomentan la infección, el desarrollo y la producción de toxinas es elprimer paso para un plan eficaz encaminado a reducir al mínimo las micotoxinas en los alimentosy los piensos. El Fusarium moniliforme es el patógeno más conocido del maíz. Dado que es unendofito asintomático transportado por la semilla en el maíz, será difícil su eliminación. Lasprácticas de labranza, la rotación de cultivos, el control de malezas, la pluviosidad en latemporada tardía, el viento y los vectores de plagas son factores todos ellos que influyen en lacantidad y origen del inóculo fúngico que mantiene el ciclo de la enfermedad en el maíz. Sonmuchas las estrategias nuevas y prometedoras de precosecha para la prevención que se estánexplorando y que consisten en la producción de maíz resistente a base de ingeniería genética.Otra estrategia que puede resultar útil en el maíz es la de los controles biológicos a base deemplear agentes no toxígenos y competitivos biológicamente. La prevención poscosecha de laproducción de micotoxinas depende fundamentalmente de unas buenas prácticas de gestión antesde la cosecha y después de ella. Con las estrategias de descontaminación, que pueden ser físicas,químicas o microbiológicas, puede descontaminarse el maíz destruyendo, modificando oabsorbiendo la micotoxina de suerte que se reduzcan o se eliminen sus efectos tóxicos.

reglamentarios que se fijan impropiamente bajos pueden hacer retirar del mercado realmentegrandes cantidades de maíz. Por ejemplo, en un año de elevado índice de contaminación porfumonisina en países productores de maíz (de no existir una atenta vigilancia), un límite de acciónfijado en 1 ppm puede dar lugar a una pérdida del 3 al 8% de la harina de maíz que quedaría fueradel mercado. En tiempos de merma de los suministros alimentarios, se trata desde luego de unapérdida inadmisible.

ESTRATEGIAS DE PREVENCION

3. En el Cuadro 1 se resumen algunas estrategias de prevención que actualmente se utilizan oestán en desarrollo. La estrategia preferida es un enfoque multifrontal integrado. Sin embargo,algunas estrategias específicas son de carácter más práctico y oportuno que otras. Por ejemplo, lasestrategias que se consideran como “de eficacia comprobada” son de empleo intensivo de mano deobra y de un costo relativamente bajo. Estos enfoques varían en sus características específicas de unhongo a otro y de una micotoxina a otra. La estrategia precosecha o poscosecha que habrá depreferirse en un año dado dependerá de la situación climática de ese determinado año. Pordesgracia, el limitar las malas condiciones atmosféricas que favorecen la infección fúngica es algoque puede estar fuera del control humano y la combinación de unas elevadas temperaturas con lasequía influye a menudo en el aumento del riesgo y por lo tanto en una deficiente nutrición mineral.A la inversa, reducir el nivel de humedad en el campo en períodos críticos es también imposible. Noobstante, el conocer los factores medioambientales que fomentan la infección, el desarrollo y lainfección de toxinas es el primer paso para organizar un plan eficaz con el fin de reducir al mínimolas micotoxinas en los alimentos y los piensos.

4. La prevención o reducción de la incidencia de la infección en el campo y después de lacosecha es desde luego un elemento de importancia decisiva para reducir la acumulación demicotoxinas pues se ha demostrado que las concentraciones de aflatoxina, deoxinivalenol ofumonisinas son mayores en las espigas o granos sintomáticos que en los que no lo son. Entre losfactores ambientales que favorecen la infección por A.flavus figuran una temperatura elevada delsuelo o del aire, la fatiga por sequía, la deficiencia de nitrógeno, la densidad de la siembra y lascondiciones que ayudan a la dispersión de los conidios durante la formación de las sedas. Eldesarrollo de A. flavus y de A.parasiticus y la producción de aflatoxinas en almacén resultan favorecidas por una humedad elevada (>85%), una alta temperatura (>25°C), y la actividaddesarrollada por insectos o roedores.

5. Lo normal es que las infecciones con Fusarium graminearum sean localizadas, esporádicas,y que resulten favorecidas por unas condiciones frías y húmedas durante la formación de las sedas,son muy comunes en los veranos más húmedos. Las epidemias suelen ir asociadas a unascondiciones de humedad tardías en la temporada del crecimiento. El almacenamiento del maízhúmedo y en frío para moderar las temperaturas se ha asociado a brotes de síndromes estrogénicos ya rechazos de piensos debido a la presencia de zearalenona y deoxinivalenol, respectivamente.

6. El Fusarium monil i forme es el patógeno más común del maíz. Dado que este patógeno es unendofito asintomático transportado por la semilla en el maíz, su eliminación será dificilísima. Lapodredumbre de la espiga del maíz asociada con F.monil i forme y F.prol i feratum va acompañada de abundante fumonisina. En los EE.UU., los años cálidos y secos han propiciado una mayoracumulación de fumonisina que en los años más fríos, mientras que el maíz cultivado en zonas másfrías suele contener cantidades bajas de fumonisina. En cambio, el tiempo seco a principios de latemporada de crecimiento seguido por tiempo húmedo durante la formación de las sedas yposteriormente se ha asociado con la necrosis grave de la espiga. La humedad en las sedas fomenta

claramente la infección. La podredumbre del grano de maíz por F.monil i forme y F.prol i feratumconstituye también una importante enfermedad de la espiga en las zonas cálidas de cultivo de maízy está asociada con años cálidos y secos y/o ataques de insectos. La alta incidencia de daños queprovoca en Europa el barrenillo del maíz aumenta la enfermedad causada por F.monil i forme y las concentraciones de fumonisina y las fuerte infestación por Frankl iniel la occidental is guardacorrelación con un aumento de la incidencia de la enfermedad. La podredumbre de la espiga sereduce en el maíz que está tratado genéticamente para resistir al taladrador europeo del maíz. Loshíbridos con un delgado pericarpio de grano y una mayor incidencia de la apertura del grano(agravada por la sequía) están más expuestos a la podredumbre. La fatiga medioambiental juega unpapel importante en la producción de fumonisina puesto que los híbridos de maíz cultivados fuerade su ámbito de adaptación o en condiciones frías pero con fatiga por la sequía mostraban unasconcentraciones mayores de fumonisina.

7. Las prácticas de labranza, la rotación de cultivos, la lucha contra las malezas, unapluviosidad estacional tardía, los vientos y los vectores de plagas son factores todos ellos queinfluyen en la cantidad y origen del inóculo fúngico que mantiene el ciclo de las enfermedades delmaíz. Cualquier medida que interrumpa este ciclo reducirá forzosamente la probabilidad de lainfección de las sedas y del grano. Por ejemplo, la eliminación de los depósitos de maíz de desechoreducirá la incidencia de A.f lavus en el grano y en el suelo por debajo de las pilas. Nada sorprende que los coleópteros mitidúlidos (que son vectores de A. f lavus ) que viven debajo o cerca de losdepósitos de maíz de desecho resulten contaminados en grado elevado por A.f lavus. En el mismoestudio se señalaba que el A.f lavus transmitido por el suelo aumentaba considerablemente cuando las temperaturas de éste iban de 35 a 40°C. Así pues, en años secos con altas temperaturas, cuandono es viable un aumento del riego, las medidas encaminadas a reducir el inóculo pueden ser una delas pocas estrategias prácticas para reducir la probabilidad de una epidemia de aflatoxina.

8. La genética a fines de resistencia a la producción de toxinas ha tenido sólo un éxito limitado.Se han señalado cultivares de maíz resistentes a la producción de aflatoxina. Sin embargo, elmejoramiento genético para controlar la producción de aflatoxina, fumonisinas, deoxinivalenol,ocratoxina y zearalenona en la planta no ha tenido todavía éxito real ya que la aparición de estastoxinas, que son las micotoxinas más comunes del maíz, es desde luego totalmente imprevisible y amenudo muy alta. Si se dispusiera fácilmente de variedades resistentes y productivas de maíz, seevitaría así la preocupación de la descontaminación, y de las enfermedades animales y humanasconsiguientes, pero claramente no es ese el caso.

9. La aplicación de productos químicos es una estrategia muy interesante para evitar laproducción de micotoxinas. Hay tratamientos químicos que impedirían el desarrollo de moho yvirtualmente reduciría la producción de micotoxinas en el terreno y en el almacén. Sin embargo, porlo que respecta al maíz y las micotoxinas, las vallas que de orden económico y ecológico se puedenponer son probablemente muy altas como lo demuestra el hecho de que se estén comercializandopor lo general pocas de esas soluciones.

10. Para la prevención antes de la cosecha hay muchas estrategias nuevas y prometedoras que seestán explorando y que hacen entrar en juego nuevas biotecnologías. Estas nuevas solucionescomprenden el diseño y producción de plantas de maíz que reducen la incidencia de la infecciónfúngica, limitan el desarrollo de hongos toxígenos o impiden la acumulación de toxinas.Constituyen también una estrategia virtualmente útil en el maíz los controles biológicos en que seemplean agentes biocompetitivos no toxígenos. Sin embargo, la posibilidad de recombinación concepas toxígenas constituye una preocupación. En el caso de F.monil i forme en el maíz, se estádesarrollando el empleo de agentes biocompetitivos bacterianos y de aislados de F. monil i forme notoxígeno. Una solución interesante sería aplicar la ingeniería genética a plantas de maíz para

catabolizar las fumonicinas in situ . Normalmente tales soluciones exigen no poca investigación ydesarrollo aunque encierran la posibilidad de producir a la postre unas soluciones baratas y eficacesal problema de las micotoxinas en el maíz.

11. La prevención poscosecha de la producción de micotoxinas depende fundamentalmente deunas buenas prácticas de cultivo antes de la cosecha y después de ella (Cuadro 1). Las aflatoxinasson virtualmente problemas graves después de la cosecha, mientras que las fumonicinas no lo sonpues el F.moniliforme, al igual que otros fusarios, no se desarrolla en el maíz a una humedadinferior al 18-20%. En última instancia, el tratamiento químico con agentes antifúngicos constituyeuna posibilidad. No obstante, es discutible la eficacia de esta solución si se tiene en cuenta su costo.Entre algunos tratamientos químicos que impedirán el desarrollo de moho y/o la producción detoxinas figura el tratamiento del maíz almacenado con ácido propiónico o acético.

ESTRATEGIAS DE CONTAMINACIÓN

12. En el Cuadro 2 se resumen las estrategias actualmente en uso y en desarrollo paradescontaminar el maíz contaminado con micotoxinas. Nada sorprende que las micotoxinas del maízque preocupan al máximo (aflatoxina, deoxinivalenol, zearalenona, acroatoxina A, fumonisina) seantambién muy estables y por lo tanto de muy difícil degradación. En cambio, la fusarina C (unamicotoxina fusárica detectada en el maíz enmohecido) es muy inestable, reacciona fácilmente a lasmacromoléculas y es mutágena. En cambio, por su propia reactividad se descompone rápidamente,por lo que sería fácil proceder a una descontaminación si constituyera un problema para lainocuidad del alimento. En cambio, las fumonicinas son moléculas muy estables que no reaccionancon las macromoléculas (aunque ligan muy específicamente con la sintaxis de la enzima ceramida)y no son mutágenas. Su falta de reactividad crea un problema mucho mayor para los interesados enla descontaminación del maíz. Las estrategias de descontaminación se han dividido arbitrariamenteen estrategias que dependen fundamentalmente de procesos físicos, químicos o microbiológicospara descontaminar destruyendo, modificando o absorbiendo la micotoxina con objeto de reducir oeliminar los efectos tóxicos. Un método que promete mucho es el empleo de aluminosilicatoscalcio-sódicos hidratados selectivos y de alta afinidad para fijar la aflatoxina en piensos yalimentos. No obstante, algunos silicoaluminatos no selectivos que se suelen emplear no protegendel todo y pueden incluso potenciar la toxicidad de la aflatoxina. Como estrategia dedescontaminación se incluyen también las intervenciones alimentarias destinadas a reducir latoxicidad luego de absorbida la micotoxina.

RECOMENDACIONES

13.1. Antes de emplear el maíz cultivado para consumo humano en zonas donde las condicionessuelen ser favorables para la invasión fúngica y la producción de micotoxinas sobre el terreno, debeser sometido a prueba para ver si está contaminado por micotoxinas.

13.2. Hace falta seguir investigando para potenciar la capacidad de predecir cuándo y dónde lascondiciones medioambientales pueden hacer probable la contaminación por micotoxinas.

13.3. Cuando es probable la invasión del terreno y las condiciones ecológicas son favorables a laproducción de micotoxinas en el campo, habrá entonces que poner cuidado en reducir las fuentes deinóculo y minimizar la fatiga de las plantas y los daños por insectos.

13.4. Una vez determinada la probabilidad de la contaminación del terreno, hay que ponerempeño en reducir al mínimo el desarrollo de los hongos después de la cosecha y durante elalmacenamiento. Tendrán que ponerse en marcha planes para la descontaminación, entre ellos ladesviación del maíz contaminado apartándolo del consumo por seres humanos o por especiessensibles.

13.5. Hay que desarrollar cultivares de maíz resistentes a la fatiga por sequía, a los daños porinsectos y a la infección fúngica.

13.6. Deben arbitrarse procedimientos de descontaminación fáciles y económicos.

Cuadro 1. ESTRATEGIAS PARA LA PREVENCION DE MICOTOXINAS EN EL MAIZ

Estrategias precosecha:

De eficacia reconocidaReducción de la fatiga de las plantas mediante riego, nutrición mineral, protección contra losdaños de insectosEvitación de las condiciones medioambientales que favorecen la infección en el terrenoMinimización de los residuos agrícolas y otras fuentes puntuales de inóculo

De eficacia virtualMejoramiento genético de cultivares de maíz resistentes a la infección fúngicaEmpleo para la protección agrícola de productos químicos que sean agentes antifúngicos

En desarrolloDesarrollo de plantas de maíz transgénico resistentes a la infección fúngicaDesarrollo de cultivares de maíz transgénico capaces de catabolismo/interferencia con laproducción de toxinasDesarrollo de maíz tratado por ingeniería genética para resistir a los daños de insectosDesarrollo de semillas de maíz que contengan bacterias endofíticas que excluyan a loshongos toxígenosExclusión de hongos toxígenos por la preinfección de plantas con cepas fúngicasbiocompetitivas-no toxígenas

Estrategias poscosecha:

De reconocida eficaciaRecolección, cuando el contenido hídrico es óptimo, para evitar el desarrollo saprofítico dehongos toxígenosEliminación del maíz dañado y secar los granos hasta alcanzar el contenido de humedadóptimo antes del almacenamientoCombatir la actividad de los insectos y roedores y mantener unos niveles apropiados dehumedad y temperaturaUna limpieza frecuente de los sistemas de distribución de piensos y zonas dealmacenamiento breve

De eficacia virtualEmpleo de agentes antifúngicos como ácido propiónico y acético

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Cuadro 2. ESTRATEGIAS PARA LA DESCONTAMINACIÓN DE MICOTOXINASDEL MAÍZ

Métodos físicos

Limpieza - la selección de materiales menudos reduce las fumonicinas y otras micotoxinas: métodosencillo pero incompletoSegregación y selección - prueba de la “luz negra” para la aflatoxina: método sencillo peroengañosoLa tecnología de selección por colores: método no demostrado con el maíz, pero que promete.

Segregación por densidades y lavado – las fumonicinas, el deoxinivalenol, la zearalenona: métodono específico e incompleto, pero adecuado para moler en húmedo y para la elaboración alcalina delmaíz.Degradación térmica – método incompleto para la mayoría de las micotoxinas.Tratamiento de microondas – unos niveles altos destruyen las tricotecenas.Degradación solar – aflatoxina en aceite de maíz: resultados prometedores.Cocinado por extrusión – fumonicinas: la destrucción depende de la temperatura y velocidad delhusillo: método prometedorMolturación en húmedo – produce almidón exento o casi exento de zearalenona, fumonisinas yaflatoxinas. En cambio, la toxina T-2 aumenta en el germen de maíz.

Métodos químicos

Tratamiento térmico más azúcares reductores – fumonicinas: método prometedor pero inciertas latoxicología y la estabilidad.Nixtamalización/hidrólisis alcalina – degradación reversible de aflatoxina y degradación parcial defumonisinas, pero persiste la toxicidad: no es un método eficaz para la descontaminación defumonisinas o aflatoxinas. Reducción de la zearalenona y del deoxinivalenol.Bisulfito – destruye la aflatoxina B1, reduce el deoxinivalenol en el maíz: el bisulfito es un aditivoalimentario común (el sulfonato DON es inestable en alcalí).Amoniación – método aprobado en México, Sudáfrica y varios estados de los EE.UU. para laaflatoxina en el maíz: tal vez no sea eficaz para descontaminar las fumonicinas en el maíz.Peróxido de hidrógeno/bicarbonato sódico – destruyen la fumonicina en el maíz.Ozonización – degrada y descontamina las aflatoxinas en el maíz contaminado naturalmente:método prometedor.Aluminosilicatos sódicos-cálcicos hidrados – enlaza las aflatoxinas de gran afinidad y capacidad:eficacia demostrada in vivo cuando se agrega a las dietas. Los aluminosilicatos no selectivospueden crear fuertes riesgos y hay que evitarlos.Carbón activado - reduce la transformación alimentaria de la aflatoxina B1 en aflatoxina M1 en lasvacas

Métodos microbiológicos

Fermentación etanólica – no descompone la aflatoxina B1, la zearalenona o la fumonisina B1. Lastoxinas pueden resultar realmente aumentadas en el grano inservible empleado en piensos.Mezclas probióticas - El Lactobacillus y el Propionibacterium pueden reducir la biodisponibilidadde la aflatoxina alimentaria.

Intervenciones alimentarias

Colina, metionina, vitaminas, proteína, grasa alimentaria, antioxidantes e inductores de enzimasmetabolizantes.- su adición a los piensos puede reducir la toxicidad causada por las micotoxinas en el maíz.

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