AFLATOXINAS : Ocurrencia y riesgos para la salud

Las aflatoxinas son metabolitos tóxicos producidos por ciertos hongos en los alimentos y los piensos. Son probablemente las micotoxinas más conocidas y más investigadas del mundo. Las aflatoxinas se han asociado a diversas enfermedades, como la aflatoxicosis, en el ganado, los animales domésticos y los seres humanos de todo el mundo. La aparición de aflatoxinas está influenciada por ciertos factores ambientales; por lo tanto, el grado de contaminación variará en función de la ubicación geográfica, las prácticas agrícolas y agronómicas, y la susceptibilidad de los productos básicos a la invasión de hongos durante la precosecha, el almacenamiento y/o los períodos de procesamiento. Las aflatoxinas han recibido mayor atención que cualquier otra micotoxina debido a su demostrado efecto potencialmente cancerígeno en animales de laboratorio susceptibles y sus efectos toxicológicos agudos en los seres humanos. Como se sabe que nunca se alcanza la seguridad absoluta, muchos países han intentado limitar la exposición a las aflatoxinas mediante la imposición de límites reglamentarios a los productos destinados a ser utilizados como alimentos y piensos.

Introducción

En 1960, más de 100.000 pavos jóvenes de las granjas avícolas de Inglaterra murieron en el transcurso de unos meses a causa de una enfermedad aparentemente nueva que se denominó “enfermedad del pavo X”. Pronto se descubrió que el problema no se limitaba a los pavos. Los patos y los faisanes jóvenes también se vieron afectados y se experimentó una gran mortalidad.

Un estudio cuidadoso de los primeros brotes mostró que todos estaban asociados con los alimentos, en concreto con la harina de cacahuete brasileña. Se llevó a cabo una investigación intensiva de la harina de cacahuete sospechosa y se descubrió rápidamente que esta harina de cacahuete era altamente tóxica para las aves de corral y los patos, con síntomas típicos de la enfermedad del pavo X.

Las especulaciones realizadas durante 1960 sobre la naturaleza de la toxina sugerían que podría ser de origen fúngico. De hecho, el hongo productor de la toxina fue identificado como Aspergillus flavus (1961) y la toxina recibió el nombre de aflatoxina en virtud de su origen (A.flavis–>Afla).

Este descubrimiento ha llevado a una creciente concienciación de los peligros potenciales de estas sustancias como contaminantes de alimentos y piensos que causan enfermedades e incluso la muerte en humanos y otros mamíferos. Los estudios que se resumen en las siguientes secciones revelaron que las aflatoxinas son producidas principalmente por algunas cepas de A. Flavus y por la mayoría, si no todas, las cepas de A. parasiticus , además de las especies relacionadas, A. nomius y A.niger. Además, estos estudios también revelaron que hay cuatro aflatoxinas principales: B1, B2, G1, G2 y dos productos metabólicos adicionales, M1 y M2, que son importantes como contaminantes directos de alimentos y piensos. Las aflatoxinas M1 y M2 se aislaron por primera vez en la leche de animales lactantes alimentados con preparados de aflatoxina; de ahí la denominación M. La designación B de las aflatoxinas B1 y B2 se debe a la fluorescencia azul bajo luz ultravioleta, mientras que la designación G se refiere a la fluorescencia amarillo-verde de las estructuras correspondientes bajo luz ultravioleta. Estas toxinas tienen estructuras muy similares y forman un grupo único de compuestos heterocíclicos altamente oxigenados de origen natural. Sus fórmulas moleculares establecidas a partir de análisis elementales y determinaciones por espectrometría de masas son:

• B1 : C17 H12 O6
• B2 : C17 H14 O6
• G1 : C17 H12 O7
• G2 : C17 H14 O7

Las aflatoxinas B2 y G2 se establecieron como los derivados dihidroxilados de B1 y G1, respectivamente. Por su parte, la aflatoxina M1 es la aflatoxina B1 4-hidroxi y la aflatoxina M2 es la aflatoxina B2 4-hidroxi.

Ocurrencia

En productos agrícolas crudos :

Las aflatoxinas suelen aparecer en los cultivos en el campo antes de la cosecha. La contaminación posterior a la cosecha puede producirse si se retrasa el secado del cultivo y durante el almacenamiento del mismo si se permite que el agua supere los valores críticos para el crecimiento del moho. Las infestaciones por insectos o roedores facilitan la invasión de moho en algunos productos almacenados.

Las aflatoxinas se detectan ocasionalmente en la leche, el queso, el maíz, los cacahuetes, las semillas de algodón, las nueces, las almendras, los higos, las especias y una variedad de otros alimentos y piensos. La leche, los huevos y los productos cárnicos están a veces contaminados debido a que los animales consumen piensos contaminados con aflatoxinas. Sin embargo, los productos con mayor riesgo de contaminación por aflatoxinas son el maíz, los cacahuetes y las semillas de algodón.

En los alimentos procesados :

El maíz es probablemente el producto que más preocupa en todo el mundo, ya que se cultiva en climas en los que es probable que haya una contaminación perenne por aflatoxinas y el maíz es el alimento básico de muchos países. Sin embargo, los procedimientos utilizados en el procesamiento del maíz ayudan a reducir la contaminación del producto alimenticio resultante. Esto se debe a que, aunque las aflatoxinas son estables o moderadamente estables en la mayoría de los procesos alimentarios, son inestables en procesos como los utilizados en la elaboración de tortillas que emplean condiciones alcalinas o pasos de oxidación. Las harinas de maíz y de semillas de algodón contaminadas con aflatoxinas en las raciones lácteas han dado lugar a leche y productos lácteos contaminados con aflatoxina M1, incluida la leche en polvo desgrasada, el queso y el yogur.

Factores que favorecen la producción de aflatoxinas

El crecimiento de los hongos y la contaminación por aflatoxinas son consecuencia de las interacciones entre el hongo, el huésped y el medio ambiente. La combinación adecuada de estos factores determina la infestación y colonización del sustrato, así como el tipo y la cantidad de aflatoxina producida. Sin embargo, se requiere un sustrato adecuado para el crecimiento del hongo y la posterior producción de toxinas, aunque no se conoce bien el factor o factores precisos que inician la formación de toxinas. El estrés hídrico, el estrés por altas temperaturas y los daños causados por los insectos en la planta huésped son los principales factores que determinan la infestación de moho y la producción de toxinas. Del mismo modo, las fases de crecimiento específicas de los cultivos, la escasa fertilidad, las altas densidades de cultivo y la competencia de las malas hierbas se han asociado a un mayor crecimiento del moho y a la producción de toxinas. La formación de aflatoxinas también se ve afectada por el crecimiento asociado de otros mohos o microbios. Por ejemplo, la contaminación por aflatoxinas de los cacahuetes y el maíz antes de la cosecha se ve favorecida por las altas temperaturas, las condiciones de sequía prolongada y la elevada actividad de los insectos; mientras que la producción de aflatoxinas después de la cosecha en el maíz y los cacahuetes se ve favorecida por las temperaturas cálidas y la elevada humedad.

Aflatoxicosis y salud animal

La aflatoxicosis es principalmente una enfermedad hepática. La susceptibilidad de los animales individuales a las aflatoxinas varía considerablemente dependiendo de la especie, la edad, el sexo y la nutrición. De hecho, las aflatoxinas causan daños en el hígado, disminución de la producción de leche y huevos, infecciones recurrentes como resultado de la supresión de la inmunidad (por ejemplo, salmonelosis), además de embriotoxicidad en los animales que consumen bajas concentraciones en la dieta. Aunque los jóvenes de una especie son los más susceptibles, todas las edades se ven afectadas, pero en diferentes grados según la especie. Los signos clínicos de la aflatoxicosis en los animales incluyen la disfunción gastrointestinal, la reducción de la reproductividad, la reducción de la utilización y la eficiencia del alimento, la anemia y la ictericia. Los animales lactantes pueden verse afectados como resultado de la conversión de la aflatoxina B1 en el metabolitoaflatoxina M1 excretado en la leche del ganado lechero.

La inducción del cáncer por las aflatoxinas ha sido ampliamente estudiada. Se ha demostrado que la aflatoxina B1, la aflatoxina M1 y la aflatoxina G1 causan varios tipos de cáncer en diferentes especies animales. Sin embargo, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) considera que sólo la aflatoxina B1 ha producido suficientes pruebas de carcinogenicidad en animales de experimentación para ser identificada como carcinógeno.

Las aflatoxinas y la salud humana

Los humanos están expuestos a las aflatoxinas al consumir alimentos contaminados con productos de crecimiento fúngico. Esta exposición es difícil de evitar porque el crecimiento de los hongos en los alimentos no es fácil de prevenir. Aunque en los países desarrollados no se permiten suministros de alimentos muy contaminados en el mercado, sigue existiendo preocupación por los posibles efectos adversos derivados de la exposición prolongada a bajos niveles de aflatoxinas en el suministro de alimentos.
Se han notificado casos de aflatoxicosis aguda en humanos en muchas partes del mundo, concretamente en países del Tercer Mundo, como Taiwán, Ouganda, India y muchos otros. El síndrome se caracteriza por vómitos, dolor abdominal, edema pulmonar, convulsiones, coma y muerte con edema cerebral y afectación grasa del hígado, los riñones y el corazón.

Las condiciones que aumentan la probabilidad de que se produzca una aflatoxicosis aguda en los seres humanos incluyen la disponibilidad limitada de alimentos, las condiciones ambientales que favorecen el desarrollo de los hongos en los cultivos y los productos básicos, y la falta de sistemas de regulación para la vigilancia y el control de las aflatoxinas.

Debido a que las aflatoxinas, especialmente la aflatoxina B1, son potentes carcinógenos en algunos animales, existe interés en los efectos de la exposición a largo plazo a bajos niveles de estas importantes micotoxinas en los seres humanos. En 1988, el IARC incluyó la aflatoxina B1 en la lista de carcinógenos humanos. Esto está respaldado por una serie de estudios epidemiológicos realizados en Asia y África que han demostrado una asociación positiva entre las aflatoxinas alimentarias y el cáncer de hígado (LCC). Además, la expresión de las enfermedades relacionadas con las aflatoxinas en los seres humanos puede verse influida por factores como la edad, el sexo, el estado nutricional y/o la exposición simultánea a otros agentes causantes, como la hepatitis viral (VHB) o la infestación por parásitos.

Métodos recientes de análisis de aflatoxinas en alimentos y piensos

Muestreo y preparación de muestras :

El muestreo y la preparación de muestras siguen siendo una fuente considerable de errores en la identificación analítica de aflatoxinas. Por lo tanto, es absolutamente necesario un enfoque sistemático del muestreo, la preparación de la muestra y el análisis para determinar las aflatoxinas a nivel de partes por billón. A este respecto, se han desarrollado y probado rigurosamente planes específicos para algunos productos básicos, como el maíz, los cacahuetes y las nueces de árbol; los planes de muestreo para otros productos básicos se han basado en ellos. Una característica común a todos los planes de muestreo es que toda la muestra primaria debe molerse y mezclarse para que la porción de prueba analítica tenga la misma concentración de toxina que la muestra original.

Extracción en fase sólida :

Todos los procedimientos analíticos incluyen tres pasos: extracción, purificación y determinación. La mejora reciente más significativa en el paso de purificación es el uso de la extracción en fase sólida.
Los extractos de prueba se limpian antes del análisis instrumental (cromatografía en capa fina o líquida) para eliminar los materiales coextruidos que suelen interferir en la determinación de los analitos objetivo.

Cromatografía en capa fina :

La cromatografía en capa fina (TLC), también conocida como cromatografía de lecho plano o cromatografía planar, es una de las técnicas de separación más utilizadas en el análisis de aflatoxinas. Desde 1990, se considera el método oficial de la AOAC y el método de elección para identificar y cuantificar las aflatoxinas a niveles tan bajos como 1 ng/g. El método TLC también se utiliza para verificar los resultados mediante técnicas más nuevas y rápidas.

Cromatografía de líquidos :

La cromatografía de líquidos (LC) es similar a la TLC en muchos aspectos, incluyendo la aplicación del analito, la fase estacionaria y la fase móvil. La cromatografía de líquidos y la TLC se complementan. No es inusual que un analista utilice la TLC como trabajo preliminar para optimizar las condiciones de separación de la LC.
Los métodos de cromatografía líquida para la determinación de aflatoxinas en alimentos incluyen la LC de fase normal (NPLC), la LC de fase inversa (RPLC) con derivatización previa o antes de la columna (BCD), la RPLC seguida de derivatización posterior a la columna (PCD) y la RPLC con detección electroquímica.

Métodos inmunoquímicos :

La cromatografía en capa fina y los métodos de LC para determinar las aflatoxinas en los alimentos son laboriosos y requieren mucho tiempo. A menudo, estas técnicas requieren el conocimiento y la experiencia de las técnicas cromatográficas para resolver los problemas de separación e interferencia. Gracias a los avances de la biotecnología, ahora se dispone de pruebas basadas en anticuerpos altamente específicos que pueden identificar y medir las aflatoxinas en los alimentos en menos de 10 minutos. Estas pruebas se basan en la afinidad de los anticuerpos monoclonales o policlonales por las aflatoxinas. Los tres tipos de métodos inmunoquímicos son el radioinmunoanálisis (RIA), el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) y el ensayo de inmunoafinidad en columna (ICA).

Confirmación de las identidades de las aflatoxinas:

Aunque los métodos analíticos pueden consistir en diferentes pasos de extracción, limpieza y cuantificación, los resultados de los análisis por dichos métodos deberían ser similares cuando se aplican correctamente. Dado que la fiabilidad de los datos cuantitativos no se cuestiona, el problema que queda por resolver es la confirmación de la identidad de las aflatoxinas. Las técnicas de confirmación utilizadas implican la derivación química o la espectrometría de masas (EM).

Cuestiones de seguridad en la manipulación de granos mohosos y aflatoxinas :

La seguridad es una cuestión clave para los científicos que trabajan en el área de las aflatoxinas.Deben tomarse medidas para minimizar la exposición a las toxinas, así como a los microorganismos productores, Aspergillus flavus y Aspergillusparasiticus. Debe establecerse un programa de seguridad que cumpla con los requisitos de la Norma de Laboratorio de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (1990) y las directrices de los Institutos Nacionales de Salud (1981) que cubren el uso de carcinógenos químicos.

Técnicas de monitorización para evaluar la exposición humana a las aflatoxinas

En los últimos años, se han desarrollado nuevas tecnologías que monitorizan con mayor precisión la exposición individual a las aflatoxinas. Se ha prestado especial atención al análisis de los aductos de ADN de las aflatoxinas y de los aductos de albúmina como sustitutos de la genotoxicidad en las personas. Autrup y otros (1983) fueron pioneros en el uso de la espectroscopia de fluorescencia sincrónica para la medición de los aductos de ADN de las aflatoxinas en la orina. Se descubrió que las muestras de orina recogidas tras la exposición a las alfatoxinas contenían 2,3-dihidroxi-2-(N7-guanil)-3-hidroxiaflatoxinaB1, conocida trivialmente como AFB-Gual. Wild et al.(1986) utilizaron inmunoensayos altamente sensibles para cuantificar las aflatoxinas en fluidos corporales humanos. Se utilizó un ensayo inmunoabsorbente ligado a la enzima (ELISA) para cuantificar la aflatoxinaB1 en un rango de 0,01 ng /ml a 10 ng/ml, y se validó en muestras de orina humana. Utilizando este método, se descubrió que la excreción de aductos de aflatoxina-ADN en la orina estaba positivamente correlacionada con la ingesta dietética, y se demostró que el aducto mayor de aflatoxina B1-ADN excretado en la orina era un osímetro apropiado para monitorizar la exposición dietética a las aflatoxinas.

Control y gestión de las aflatoxinas

A- Control reglamentario :

Las aflatoxinas se consideran contaminantes inevitables de los alimentos y los piensos, incluso cuando se han seguido las buenas prácticas de fabricación. La FDA ha establecido directrices específicas sobre los niveles aceptables de aflatoxinas en los alimentos humanos y los piensos, estableciendo niveles de actuación que permiten la retirada del comercio de los lotes infractores. El nivel de actuación para los alimentos humanos es de 20 ppb de aflatoxinas totales, con la excepción de la leche, que tiene un nivel de actuación de 0,5 ppb para la aflatoxina M1. El nivel de acción para la mayoría de los piensos también es de 20 ppb. Sin embargo, es muy difícil estimar con precisión la concentración de aflatoxinas en una gran cantidad de material debido a la variabilidad asociada a los procedimientos de análisis; por lo tanto, la verdadera concentración de aflatoxinas en un lote no puede determinarse con un 100% de certeza.

B- Estrategias de desintoxicación :

Debido a que la contaminación por aflatoxinas es inevitable, se han propuesto numerosas estrategias para su desintoxicación. Entre ellas se encuentran los métodos físicos de separación, la inactivación térmica, la irradiación, la extracción con disolventes, la adsorción desde la solución, la inactivación microbiana y la fermentación. Los métodos químicos de desintoxicación también se practican como una estrategia importante para la desintoxicación efectiva:

Degradación estructural tras el tratamiento químico :
Se ha probado la capacidad de un grupo diverso de productos químicos para degradar e inactivar las aflatoxinas. Algunos de estos productos químicos pueden reaccionar para destruir (o degradar) las aflatoxinas de forma eficaz, pero la mayoría son poco prácticos o potencialmente inseguros debido a la formación de residuos tóxicos o a la perturbación del contenido de nutrientes y de las propiedades organolépticas del producto. Dos enfoques químicos para la desintoxicación de las aflatoxinas que han recibido una atención considerable son la amonificación y la reacción con bisulfito de sodio.
Muchos estudios proporcionan pruebas de que el tratamiento químico mediante amonificación puede proporcionar un método eficaz para desintoxicar el maíz y otros productos básicos contaminados con aflatoxinas. El mecanismo de esta acción parece implicar la hidrólisis del anillo de lactona y la conversión química del compuesto de origen, la aflatoxina B1, en numerosos productos que presentan una toxicidad muy reducida.
Por otra parte, se ha demostrado que el bisulfito de sodio reacciona con las aflatoxinas (B1, G1 y M1) en diversas condiciones de temperatura, concentración y tiempo para formar productos solubles en agua.

Modificación de la toxicidad por productos químicos de la dieta :
La toxicidad de las micotoxinas puede estar fuertemente influenciada por productos químicos de la dieta que alteran las respuestas normales de los sistemas de los mamíferos a estas sustancias.Un conjunto variable de factores químicos, incluidos los componentes nutricionales (por ejemplo, proteínas y grasas alimentarias, vitaminas y oligoelementos), los aditivos para alimentos y piensos (por ejemplo, antibióticos y conservantes), así como otros factores químicos pueden interactuar con los efectos de las aflatoxinas en los animales.

Alteración de la biodisponibilidad mediante quimisorbentes de aflatoxinas :
Un nuevo enfoque para la desintoxicación de las aflatoxinas es la adición de materiales sorbentes inorgánicos, conocidos como quimisorbentes, como el aluminosilicato cálcico hidratado (HSCAS) a la dieta de los animales. El HSCAS tiene la capacidad de aglutinar e inmovilizar las aflatoxinas en el tracto gastrointestinal de los animales, lo que da lugar a una importante reducción de la biodisponibilidad de las aflatoxinas.

Impacto económico de las aflatoxinas

El impacto económico de las aflatoxinas se deriva directamente de las pérdidas en los cultivos y el ganado, así como indirectamente del coste de los programas de regulación diseñados para reducir los riesgos para la salud animal y humana. La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) estima que el 25% de los cultivos alimentarios del mundo están afectados por micotoxinas, de las cuales las más conocidas son las aflatoxinas. Las pérdidas que sufren los productores de ganado y aves de corral a causa de los piensos contaminados con aflatoxinas incluyen la muerte y los efectos más sutiles de la supresión del sistema inmunitario, la reducción de las tasas de crecimiento y las pérdidas de eficiencia alimentaria. Otros efectos económicos adversos de las aflatoxinas incluyen la disminución de los rendimientos de los cultivos de alimentos y fibras.

Además, la capacidad de las aflatoxinas de causar cáncer y enfermedades relacionadas en los seres humanos, dada su aparentemente inevitable presencia en los alimentos y los piensos, hace que la prevención y la desintoxicación de estas micotoxinas sea uno de los problemas toxicológicos más desafiantes de la actualidad.

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