Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos por diversas especies de hongos filamentosos, principalmente los géneros Aspergillus, Penicillium y Fusarium. Aunque se pensaba inicialmente que eran productos de desecho, ahora se reconoce que desempeñan un papel importante en sus entornos ecológicos. Estas sustancias representan una grave amenaza para la seguridad alimentaria y la salud pública a escala mundial, ya que pueden contaminar alimentos, piensos y productos agrícolas. Además de sus efectos negativos en la salud humana y animal, las micotoxinas generan pérdidas económicas considerables debido a la reducción de la productividad de los cultivos, la disminución del valor de los productos y los costos de los programas de control y regulación. Conoce en este artículo cuales son las más importantes, los efectos que tienen sobre nuestra salud y como controlarlas.
Hongos filamentosos y micotoxinas
Los hongos filamentosos son organismos microscópicos eucariotas, que pueden crecer sobre casi cualquier tipo de superficie donde tenga alguna fuente de carbono. Pueden crecer a temperaturas entre 10 – 35º C; pH 2 – 9, y eso sí, requieren de alta humedad.
Estos microorganismos producen muchos metabolitos secundarios, entre ellos las micotoxinas, siendo una de las más conocidas, la penicilina.
Algunos de estos metabolitos tienen diversas aplicaciones biotecnológicas en la agricultura, la medicina y la biorremediación. Pueden utilizarse para promover el crecimiento vegetal, como agentes de biocontrol contra malezas y para prolongar la vida útil de los cultivos cosechados. En medicina, las micotoxinas o sus derivados pueden actuar como agentes anticancerígenos, inmunosupresores y antibióticos. Además, se está investigando el potencial de ciertas micotoxinas en la biorremediación de contaminantes ambientales. Sin embargo, hoy nos vamos a centrar en las micotoxinas de importancia en alimentos. En un próximo artículo trataremos las aplicaciones biotecnológicas y los beneficios que podemos sacar de estas sustancias. La contaminación de alimentos con micotoxinas, es reconocida como un riesgo inevitable debido a que es imposible prevenir su formación. La FAO calcula que más del 25 % de la producción agrícola mundial está contaminada con micotoxinas, con pérdidas por $ 923 millones anuales en la industria de granos en USA. En el caso de Venezuela, todo el maíz que se produce está contaminado con alguna micotoxina, especialmente aflatoxina o fumonisina.
¿De dónde vienen las micotoxinas y cómo llegan a nuestros alimentos?
Las micotoxinas son producidas por hongos filamentosos que pueden colonizar los productos alimenticios. Estos hongos prosperan en una amplia gama de cultivos alimentarios, especialmente bajo condiciones cálidas y húmedas. La contaminación puede ocurrir en diversas etapas: en el campo (pre-cosecha), durante la cosecha e incluso durante el almacenamiento y procesamiento de los alimentos (post-cosecha).
Las condiciones ambientales que influyen significativamente en la formación de micotoxinas son la temperatura, la humedad, la actividad acuosa (aw) y la composición del sustrato, todos factores cruciales para el crecimiento de los mohos toxigénicos y la producción de micotoxinas. En este contexto, podemos citar varios ejemplos:
Las especies de Aspergillus prosperan en climas cálidos y húmedos, contaminando cultivos como cacahuetes, maíz y frutos secos. Las especies de Fusarium se asocian frecuentemente con cereales como el trigo, la cebada y el maíz. Las especies de Alternaria son comunes en frutas y verduras después de la cosecha. Las prácticas de cosecha, el momento de la misma y el uso de equipos adecuados también influyen en la contaminación. Una cosecha tardía, por ejemplo, puede dar más tiempo para el crecimiento fúngico.
Las condiciones del suelo y los factores de estrés ambiental, como la sequía y las deficiencias de nutrientes, pueden debilitar los cultivos, haciéndolos más susceptibles a la infección fúngica y la producción de micotoxinas. Además, los insectos, como los escarabajos y gorgojos, pueden dañar los cultivos, creando puntos de entrada para los hongos productores de micotoxinas y ayudando a dispersar las esporas. Finalmente, las condiciones de almacenamiento inadecuadas, como alta humedad, poca ventilación y control de temperatura deficiente, contribuyen a la contaminación post-cosecha.
Micotoxinas de importancia clave en alimentos
Aunque se han identificado más de 400 tipos de micotoxinas, y algunas fuentes mencionan más de 500, solo unas pocas docenas se consideran amenazas importantes para la salud humana o animal. Las más relevantes por su prevalencia y toxicidad en los alimentos son:
Aflatoxinas (AFs):
- Incluyen AFB1, AFB2, AFG1, AFG2, AFM1 y AFM2.
- Producidas principalmente Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius y A. niger. Afectan: cereales (maíz, trigo, arroz, sorgo), legumbres (cacahuetes, soja, judías), frutos secos (pistachos, almendras, nueces de árbol), higos, semillas de algodón y especias.
- La AFM1 es un metabolito de la AFB1 que se encuentra en la leche y productos lácteos de mamíferos que se alimentan con piensos contaminados.
- Producidas por especies de Aspergillus flavus, A. parasiticus y A. nomius).
- Son muy estudiadas debido a los graves daños que causan en la salud humana y animal, siendo potentes hepato – carcinógenos.
- Los niveles en la dieta son constantemente revisados y se han establecido límites máximos permitidos: ganado 300 ppb, cerdo 200 ppb, humanos 20 ppb, 0,5 ppb en leche.
Ochratoxina (OTA):
- La más prevalente en productos cárnicos curados.
- Producida por Penicillium verrucosum, P. nordicum, Aspergillus ochraceus, A. carbonarius y A. niger.
- Afecta: Cereales, frutos secos, café, cacao, queso, especias, uvas, vino y productos cárnicos curados.
- Más comunes: A, B y C; A es la más importante
- Puede causar cáncer en humanos y ser acumulada en carne de animales, se ha asociado a la nefropatía endémica Balkanica.
- Existen límites regulatorios en muchos países, siendo el nivel de consumo semanal provisionalmente tolerable según OMS: 100 ng / Kg de peso de cuerpo.
Fumonisinas (FBs):
- Las fumonisinas FB1, FB2 y FB3 son las más comunes.
- Producidas principalmentepor Fusarium verticillioides, F. moniliforme y F. proliferatum, aunque también se ha reportado en Aspergillus awamori y A. niger.
- Afectan: Maíz y productos de maíz, espárragos, sorgo, cerveza, arroz, soja y judías.
- Causan edema pulmonar, leucoencefalomalacia equina, hepatotoxicidad, enfermedad misteriosa del cerdo y la han asociado a cáncer esofágico en humanos.
- Niveles permitidos según FDA: 2-4 ppm para maíz; 20 ppm para caballos; 30 ppm para cerdos y gallinas ponedoras; 100 ppm para aves.
Tricotecenos:
- Producidos por varias especies de Fusarium (graminearum, sporotrichioides, poae, equiseti).
- Presentes en trigo, avena, maíz, entre otros alimentos
- Poseen efectos inmunosupresivos e inducen el vómito.
- Tipo A (T-2, HT-2, etc) más tóxicos que Tipo B (Deoxynivalenol, etc.).
- Más afectado el cerdo, poco efecto agudo, ya que su presencia induce el vómito.
- Pocos países poseen niveles recomendados para estas micotoxinas en alimentos.
Deoxinivalenol (DON):
- Es un tricoteceno también conocido como vomitoxina.
- Producido por varias especies de Fusarium, incluyendo F. graminearum y F. culmorum.
- Afecta: Cereales (maíz, trigo, cebada, avena, centeno).
- Puede encontrarse en productos animales como huevos, leche, hígado y riñones.
T-2 Toxina:
- Parte de la familia de los tricotecenos tipo A.
- Producida por especies de Fusarium.
- Afecta: Granos de cereales como el maíz, trigo, cebada, avena y centeno.
Zearalenona (ZEN):
- Producida por: especies de Fusarium como F. graminearum y F. verticillioides.
- Afecta: Cereales (maíz, trigo, cebada).
- No causa efectos agudos pero posee efectos estrogénicos en mamíferos.
- Pocos países poseen regulación de los niveles de esta toxina, algunos investigadores recomiendan 0,1 mg / Kg de peso de cuerpo diario, como dosis tolerable para humanos.
Patulina (PAT):
- Producida por varias especies de mohos, incluyendo Penicillium (especialmente P. expansum), Byssochlamys sp. y Aspergillus sp.
- Presentes en frutas dañadas (manzanas, peras, duraznos, uvas melocotones, albaricoques, verduras y cereales), por lo que puede estar presente en algunos jugos.
- Límites regulatorios en algunos países en alimentos usados para bebés (50 ppb).
- Es carcinogénica cuando se inyecta intradérmicamente en ratón, oralmente no.
Ácido Ciclopiazónico (CPA):
- Producido por especies de Penicillium y Aspergillus, como A. flavus, A. oryzae, A. versicolor, P. patulum y P. griseofulvum.
- Se ha reportado ocasionalmente en productos cárnicos curados, y se encuentra en cacahuetes, maíz y queso.
Esterigmatocistina (STC):
- Precursora de la AFB1.
- Producida por varias especies de Aspergillus (A. parasiticus, A. versicolor, A. flavus, A. nidulans) y Penicillium (P. camembertii, P. griseofulvum).
- Se ha reportado ocasionalmente en productos cárnicos curados.
Citrinin (CIT):
- Producida por: Penicillium viridicatum, P. roseus y Monascus.
- Se ha reportado ocasionalmente en productos cárnicos curados.
- Cacao y granos de café.
- La han asociado a la nefropatía porcina en Dinamarca.
- No hay regulación.
Más datos sobre los efectos de las micotoxinas en nuestra salud
La exposición a micotoxinas a través de los alimentos contaminados puede provocar micotoxicosis, que abarca una amplia gama de efectos agudos y crónicos, incluyendo el cáncer y, en casos graves, la muerte. Sus propiedades tóxicas son diversas, incluyendo efectos mutagénicos, teratogénicos, neurotóxicos, genotóxicos, inmunotóxicos, nefrotóxicos, hepatotóxicos y carcinogénicos. Las micotoxinas a menudo coexisten en un mismo alimento, lo que puede amplificar sus efectos negativos. Los niños son particularmente vulnerables debido a su mayor sensibilidad y una exposición general más alta en relación con su masa corporal.
Límites y Regulación de micotoxinas en alimentos
Para proteger la salud de los consumidores, las agencias reguladoras de muchos países han establecido niveles máximos permitidos para las micotoxinas en alimentos y piensos. La Unión Europea (UE) y la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) son ejemplos de organismos que han establecido niveles máximos permitidos para aflatoxinas, ochratoxina A, deoxinivalenol, fumonisinas y zearalenona en diversos alimentos. Por ejemplo, en Italia, el nivel máximo de OTA en productos porcinos está limitado a 1 μg/kg.
A pesar de estos esfuerzos, existen desafíos significativos en la legislación. Se han reportado grandes diferencias en la incidencia y cantidad de OTA en productos cárnicos curados, lo que puede deberse a variaciones en el procesamiento, las condiciones climáticas, las poblaciones de mohos y los métodos de detección. Aún no se ha implementado una legislación uniforme sobre los niveles máximos permitidos de OTA u otras micotoxinas en la carne y los productos cárnicos en la Unión Europea. Las micotoxinas emergentes, por ejemplo, no suelen ser rutinariamente determinadas ni reguladas por ley. Además, países en regiones como Sudamérica enfrentan importantes brechas en la vigilancia y la regulación interna, a menudo careciendo de regulaciones o teniendo solo regulaciones parciales para los alimentos.
Estrategias de control de micotoxinas: De la granja a la mesa
El control de la contaminación por micotoxinas abarca medidas preventivas antes y después de la cosecha.
1. Prevención en el Campo (Pre-cosecha):
Las medidas pre-cosecha buscan evitar el desarrollo de hongos toxigénicos y, por ende, la producción de micotoxinas. Entre estas medidas están:
Buenas Prácticas Agrícolas (BPA):
Incluyen una irrigación adecuada, el uso de semillas sanas, la gestión de la fertilización, la rotación de cultivos, el uso de variedades de cultivos resistentes a hongos y micotoxinas, evitar el daño por insectos, la prevención de la hibernación de hongos, aumento de la biodiversidad de microorganismos benéficos del suelo, la cosecha temprana, el mantenimiento de una humedad adecuada y la eliminación de los restos de cosechas anteriores.
Agentes de Biocontrol:
El uso de hongos antagonistas y bacterias promotoras del crecimiento vegetal, como Trichoderma spp y Pseudescherichia sp., puede inhibir el crecimiento de hongos toxigénicos y la producción de micotoxinas en el trigo. También se han usado cepas no toxigénicas de las mismas especies que las producen
Vacunación:
En el ganado, se ha estudiado la vacunación contra la AFB1 para reducir la transferencia de AFM1 a la leche.
2. Control y Detoxificación en los Alimentos (Post-cosecha):
Una vez producidas las micotoxinas, las estrategias post-cosecha son cruciales para detoxificar los alimentos o evitar que se formen en condiciones de almacenamiento, aunque no son métodos totalmente eficientes.
Métodos Físicos:
Incluyen el lavado, la aplicación de calor, la radiación (como la irradiación gamma para reducir aflatoxinas, ZEN y OTA en cereales), y el uso de adsorbentes como arcillas (ej. montmorillonita cálcica), carbón activado o células microbianas que pueden unirse a las micotoxinas sin disociarse en el tracto digestivo.
Métodos Químicos:
Implican el uso de sustancias como el amoníaco, el ozono, el quitosano (que reduce el crecimiento de F. graminearum y la producción de DON y FBs), ácidos orgánicos débiles (propiónico, benzoico, sórbico), antioxidantes (resveratrol, propilparabeno, BHA, BHT), extractos de plantas y aceites esenciales. Los aceites esenciales como el orégano, tomillo, hierbabuena y romero, y sus componentes (carvacrol, timol), han mostrado actividad antifúngica contra mohos toxigénicos y pueden reducir la producción de micotoxinas como la OTA.
Métodos Biológicos (Bioconservación):
Son considerados los más apropiados para productos cárnicos curados.
Microorganismos: Se utilizan microorganismos nativos solos o en combinación con extractos de plantas. Bacterias (como las bacterias lácticas y Bacillus subtilis), levaduras (como Debaryomyces hansenii y Saccharomyces cerevisiae), y otros microorganismos han demostrado la capacidad de degradar o adsorber micotoxinas, incluyendo aflatoxinas, OTA, patulina y ZEN.
Enzimas Microbianas: Muchas enzimas microbianas son capaces de transformar las micotoxinas en compuestos menos tóxicos. Un ejemplo es la carboxilesterasa de Sphingopyxis macrogoltabida, que hidroliza la FB.
Diversificación Dietética:
En humanos, aumentar la diversidad de la dieta puede reducir la exposición a micotoxinas y mitigar los efectos de las exposiciones crónicas.
Existen desafíos en la implementación de estas estrategias, como la posibilidad de dejar residuos químicos, el impacto en la calidad nutricional, los costos, la consistencia de la eficacia y la necesidad de asegurar que los productos de degradación no sean tóxicos.
Micotoxinas y nuestro futuro alimentario
Las micotoxinas son una preocupación creciente para la seguridad alimentaria mundial. La relevancia de comprender sus mecanismos toxicológicos, su impacto en la salud y las estrategias de mitigación es fundamental. La investigación continua en la identificación precisa y confiable de micotoxinas, el desarrollo de herramientas analíticas innovadoras y la aplicación de estrategias de control integradas (que combinan métodos de prevención pre y post-cosecha) son esenciales para reducir los riesgos para la salud pública. La colaboración global y el intercambio de datos entre países son vitales para abordar este desafío de manera efectiva y construir un futuro alimentario más seguro.
Domenico Pavone es biólogo y especialista en protección vegetal. 20 años como profesor universitario y autor de artículos científicos en microbiología, biotecnología, biocontrol de plagas y enfermedades agrícolas.