Aflatoxinas en Maíz

Traducción: Guadalupe Rivas Cancino

Las aflatoxinas son un grupo de sustancias químicas, específicamente metabolitos secundarios del grupo Bis-furano–isocumarina, producidas por ciertos mohos como son Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus; estos hongos pueden reconocerse por su color verde olivo o gris verdoso, respectivamente, se presentan sobre los granos de maíz, ya sea en  campo o en el almacenamiento (Figura 1); además son potentes mutágenos y cancerígenos de alimentos, y la exposición del hombre a ellos es continua. Las Aflatoxinas (AF) se ligan al ADN, ARN y proteínas formando aductos AFB1-ADN que se acumulan por años y dañan desde los virus hasta el hombre. A pesar de que las aflatoxinas no son producidas de manera automática, cada vez que se presenta el moho en el grano de maíz, el riesgo de contaminación por estas toxinas es superior en granos de maíz con una mayor presencia de moho comparado con los granos que tienen menor presencia.

 

Figura 1. Pudrición causada por Aspergillus en: mazorca (A), en cultivo de maíz (B), crecimiento de Aspergillus flavus en medio artificial (C). Fuente: Munkvold et al. (2012). (B) http://www.fao.org/docrep/003/x7650s/x7650s27.htm

Las aflatoxinas son perjudiciales e incluso mortales para el ganado, además de considerarse sustancias cancerígenas tanto para animales como humanos. En el Medio Oeste, los niveles de aflatoxinas son más altos durante los veranos cálidos y secos, debido a que las condiciones principales para la producción de las aflatoxinas son noches cálidas (> 21 ° C) durante las últimas etapas de llenado del grano (agosto/ septiembre) en un período de sequía.

En años de alto riego, la detección de aflatoxinas se pude realizar cuando el maíz está en almacenamiento o cuando está siendo comercializado. Para determinar las aflatoxinas existen pruebas rápidas que se realizan in situ, las cuales están limitadas solamente a determinar su presencia o ausencia. Estas sustancias toxicas se producen dentro de los granos de maíz; por tanto, su presencia cuantitativa sólo puede ser determinada a través de una prueba analítica muy específica, debido a que los niveles de aflatoxinas varían de grano a grano, así como por el muestreo de la carga o la cantidad de granos dentro de cada muestra; suele ser el paso más crítico para determinar los niveles de aflatoxinas.

Cómo tomar una muestra  para determinar el contenido de aflatoxinas en maíz

Las aflatoxinas se producen de manera desuniforme a través de una gran cantidad de granos, localizándolas usualmente en un área reducida. Por lo anterior, la mejor manera de determinar dichas toxinas es mediante la formación de una muestra compuesta, la cual consiste en sub-muestras tomadas en cada parte de la carga, compartimento o unidad de maíz. El procedimiento recomendado consiste en tomar varias sub-muestras durante el flujo de grano o muestra en tránsito, posteriormente se combinan las muestras simples para obtener una muestra compuesta de al menos 5 kg. Una alternativa es tomar la muestra por medio de una sonda de profundidad en contenedores de granos almacenados (5 muestras del perímetro y una muestra del centro por cada 2 m de altura del contenedor). El grano de maíz  en camiones puede ser sondeado en el mismo trayecto de transporte para colectar muestras de al menos 2.5 kg por camión.

En campo, se puede hacer una muestra compuesta de un terreno o tomar a cada terreno como una sub-muestra. Los campos varían con respecto a su  historial de cultivos, prácticas culturales, fechas de siembra, tipo de suelo o el hibrido que se emplea, llegando a diferir enormemente en la vulnerabilidad a las aflatoxinas, por lo que se necesita de 10 a 30 muestras dentro de cada campo. Para llegar a la misma frecuencia que la prueba realizada en los granos transportados en camiones, se debe colectar una muestra (2.5 a 5 kg) por cada 2 hectáreas.  Las muestras deben ser secadas hasta que tengan 12 o 14 % de humedad para prevenir el desarrollo de aflatoxinas durante el transporte o almacenamiento; sin embargo, muestras con alta humedad deben ser congeladas y enviadas al laboratorio en ese estado. Las muestras secas mantienen mejor su calidad si son transportadas en recipientes con tela o bolsas de papel.

Método de análisis de aflatoxinas

El número de granos contaminados en una muestra, así como el nivel de contaminación de los mismos puede variar ampliamente; por tanto, se presentará una variabilidad considerable en las muestras, haciendo necesario utilizar métodos que minimicen dicha variabilidad.

A menudo, se utilizan dos tipos de prueba de detención: Prueba de luz oscura y las pruebas comerciales con kits. La luz negra (también llamada luz ultravioleta), es una prueba preliminar rápida, que consiste en una inspección visual  captando la presencia de fluorescencia oro verdoso bajo la luz con longitud de onda de 365 nm (nanómetros),  dicho color se observa igual que una luciérnaga e indica la presencia de un ácido que se produce por crecimiento activo de A.  flavus en el grano.  Sin embargo, recordemos que esto es una prueba de detección inicial para determinar la presencia del hongo y NO de la toxina, además los resultados deben ser verificados por un análisis de laboratorio. Si hay menos de ocho partículas fluorescentes por muestra de 2.5 kg, no garantiza que esta esté libre de  aflatoxinas, pero tampoco es seguro que la misma muestra  desencadene futuros brotes.  Por otra parte, los granos que presenten partículas brillantes no están necesariamente contaminados con aflatoxinas. A pesar de ello, ensayos indican que las muestras podrían necesitar más pruebas de determinación, aunque es potencialmente una clasificación inicial rápida para el manejo del grano.

Se mencionó anteriormente del uso de kit de pruebas comerciales, los cuales emplean técnicas de inmunoensayo o ELISA para pruebas in situ para la detección de aflatoxinas. El análisis de inmunoensayo se basa en la detección de proteínas específicas que se encuentran en las aflatoxinas utilizando anticuerpos para la identificación de estas proteínas. Algunas de estas técnicas de detención sólo determinan su presencia o ausencia, otras solo pueden cuantificar dentro de un rango la cantidad de aflatoxinas presentes, por lo que si una gran cantidad de granos de maíz es rechazada en base a resultados derivados de la prueba de un kit de inmunoensayo, esta muestra deberá someterse  a un análisis de laboratorio, donde serán confirmados los resultados. Es importante que el total de la muestra de 2.5 a 5 kg sea macerada antes de tomar la pequeña sub muestra para la realización de la prueba del kit, debido a que esto reduce el error de muestreo, aunque se puede asumir un error general de 25 – 40 % en cualquier resultado para aflatoxinas. La división de las muestras de 2.5 a 5 kg antes de la molienda es una importante fuente error, encontrando que los niveles de aflatoxinas detectadas en sub muestras tomadas antes de moler la muestra  resultan frecuentemente con bajos niveles, aunque pueden existir ocasionalmente detecciones con niveles muy elevados.

Los laboratorios utilizan múltiples procedimientos de detención tales como cromatografía  en capa fina, mini columnas, cromatografía de gases o espectroscopia de masas para la determinación niveles de aflatoxinas, dichos procedimientos son altamente precisos y cuantitativos.  El laboratorio debe de macerar la muestra de maíz antes de tomar sub muestras para la realización del análisis.

Regulaciones respecto al contenido de Aflatoxinas en maíz

La FDA (Food and Drug Administration) ha establecido un “nivel de acción” de 0.02 ppm de aflatoxinas en maíz para el comercio interestatal. A partir de este nivel las agencias federales pueden  tomar medidas, incluso pueden incautar el grano o prohibir su venta. Las empresas almacenadoras de granos no reciben granos con niveles de 0.02 ppm o superiores de aflatoxinas, a menos que tengan conocimiento del uso de estos granos con esos niveles particulares de aflatoxina. Cabe señalar que incluso un solo grano altamente contaminado en una muestra de 2.5 kg, podría resultar en niveles mayores de 0.02 ppm de aflatoxinas. La FDA posee una normativa para el uso de grano contaminado en la alimentación de ganado (Cuadro 1). Esta normativa se basa en el mantenimiento del desempeño y prevención de enfermedades relacionadas con las aflatoxinas, a excepción del ganado lechero, donde la preocupación principal es  prevenir residuos de estas toxinas en la leche, de igual manera en caso del alimento para mascotas, ya que perros y gatos poseen una alta sensibilidad a las aflatoxinas.

Consecuencias de las altas concentraciones de aflatoxinas en maíz

Las aflatoxinas son compuestos muy potentes que causan una variedad de problemas en la salud humana y animal. En raras ocasiones el ganado puede morir a causa de la ingesta de alimento contaminado con aflatoxinas. También se ha registrado la muerte en distintas ocasiones de mascotas relacionadas con la ingesta de aflatoxinas en los últimos 20 años. Comúnmente, la aflatoxina reduce la eficiencia en la conversión alimenticia y reproducción del ganado, además de suprimir el sistema inmune de los animales, lo que lleva a la aparición más frecuente de enfermedades infecciosas. Desafortunadamente, la aflatoxina más abundante, es decir la Aflatoxina B1, es un carcinógeno. Lo anterior plantea un problema de salud humana, debido a que esta aflatoxina puede aparecer en la leche de las vacas lecheras alimentadas con maíz contaminado.

¿Cómo prevenir las Aflatoxinas en el maíz?

En Iowa, los problemas asociados con Aspergillus y aflatoxinas son más comunes en los años cálidos y secos. El hongo puede sobrevivir en residuos de cultivos y en el suelo, produciendo abundante cantidad de esporas durante la temporada de crecimiento del cultivo. La infección del maíz por A.  flavus y el consiguiente desarrollo de la enfermedad son favorecidos por las condiciones ambientales secas y cálidas (> 30°C) en la  etapa de polinización y durante el llenado de grano.  Los estigmas de maíz  que presentan un color amarillo-marrón son los más susceptibles a la infección.  Los daños por  insectos,  granizo, sequía y heladas tempranas exponen a los granos de maíz a una infección.  Los insectos actúan como vectores,  ayudando a propagar el hongo dentro de las mazorcas.

La aflatoxina es un metabolito secundario que es producido por A. flavus bajo ciertas condiciones de sequía y altas temperaturas (26.5 a 40.5 °C), durante el llenado del grano son los factores más comunes asociados a la producción de aflatoxinas antes de la cosecha. Así mismo, noches cálidas (>21°C) pueden también incrementar el riesgo de contaminación por aflatoxinas. De igual manera la producción de toxinas depende de la humedad y temperatura del grano. La producción de aflatoxinas es más alta cuando el grano tiene de 20 a 18 % de humedad y se detiene cuando alcanza alrededor de 15 % de humedad. El rango de temperatura óptima para favorecer la producción de aflatoxinas es 25 a 35 ° C, aunque la producción puede ocurrir en rango más amplio de temperaturas (11°C a 40° C).

Figura 2. Esporas de Aspergillus flavus en granos de maíz dañados. Fuente: Munkvold et al. (2012).

La clave para prevenir la pudrición de mazorca y problemas de moho en el almacenamiento, es detectarlos en etapas tempranas, en el campo y en el almacén. Las siguientes prácticas pueden reducir el riesgo de la contaminación por aflatoxinas en el grano:

1. Control de plagas en el campo. El barrenador europeo del maíz y el gusano elotero dañan a la mazorca, lo que permite la entrada del hongo al tejido, provocando la infección.

2. Monitoreo. La detección temprana puede prevenir grandes pérdidas y evitar con ello una crisis. Para esto se debe obtener información especializada sobre la incidencia potencial de los patógenos en el área. Por otra parte, se debe monitorear la pudrición de la mazorca causada por Aspergillus desde que se forma el grano hasta la cosecha en 5 o hasta 10 lugares dentro del campo de cultivo, dichos lugares serán donde las plantas de maíz sean detectadas con un mayor estrés. En cada lugar se pelan 10 mazorcas y se inspecciona si existe la presencia de moho polvoriento de color verde olivo, el cual es característico de la pudrición de la mazorca. Si la presencia de la enfermedad es mayor al 10 %, será necesario programar una cosecha temprana y en caso de contar con un seguro del cultivo deberá ponerse en contacto con la compañía encargada.

Si se cosecha prematuramente debido a la presencia de pudrición de la mazorca por Aspergillus se debe  colectar una muestra de acuerdo a lo descrito en párrafos anteriores y se envía a un laboratorio para el análisis de aflatoxinas. El cargamento de maíz del que se extrajo la muestra deberá almacenarse en un lugar separado hasta que se conozca los resultados del análisis, posteriormente los granos se dispondrán apropiadamente de acuerdo a los niveles de aflatoxinas resultantes. Todo el grano de maíz que proviene de campos que se cosecharon de forma temprana deberá ser secado y enfriado inmediatamente para evitar una mayor producción de toxinas. Cuando se tenga algún seguro del cultivo deberá estar presente el supervisor del mismo tanto en la cosecha temprana, así como en la toma de las muestras de tal manera que evite alguna anomalía en el ajuste del seguro o que cause retraso en la remuneración.

3. Ajustar la cosechadora para minimizar el daño al grano. Los granos dañados son más susceptibles a la infección por hongos presentes en el almacenamiento que aquellos que están intactos.

4. Mantener limpios los contenedores y equipos de manipulación antes del almacenamiento. Los restos de granos y polvo que se acumulan desde el almacenamiento de grano de la temporada anterior son frecuentemente una fuente de contaminación.

5. Después de la cosecha, el maíz limpio debe mantenerse a 16 o 17 % de humedad durante el invierno. El maíz que presenta moho debe secarse inmediatamente a 15 % de humedad o menos. Conservar el grano húmedo, incluso por un corto período de tiempo puede permitir el desarrollo significativo de moho y micotoxinas. En caso de tener que almacenar por un largo tiempo durante el verano, los granos de maíz deberán de secarse hasta 14 % de humedad. Para los granos de maíz con moho visible no es adecuado su almacenamiento a largo plazo.

6. Enfriar todos los granos después del secado y mantener la temperatura de 1.5 a 4.5°  durante toda la temporada de invierno.  La aireación es utilizada normalmente para el control de la temperatura.  En caso de que el maíz sea almacenado durante el verano, es necesario que se utilice la aireación para calentarlo de 10 a 15.5 °C a finales de la primavera, ya que después la condensación en los contenedores no puede ser controlada. El uso de la aireación permite controlar la humedad y temperatura durante los periodos fríos en el verano y con ello prevenir el desarrollo de todos los mohos y toxinas, debido a que como se ha venido comentando  el contenido de humedad del grano y la temperatura son los factores más importantes para su desarrollo.

7. Control de plagas durante almacenamiento.

8. Verificar en el grano cada 2 semanas durante su almacenamiento (con mayor frecuencia si se sospecha de la calidad del mismo), cambios de temperatura, formación de costras, puntos calientes, humedad y presencia de moho. Si cualquiera de estas condiciones es detectada, se deberán tomar las medidas necesarias para su control inmediato como son: reducir la temperatura, airear el almacén, eliminar los puntos calientes y el grano en mal estado.

9. Pueden ser aplicados agentes fungicidas a los granos para reducir el crecimiento de moho durante su almacenamiento. Estos productos como el ácido propanóico, no matan al moho presente, tampoco reduce las toxinas que ya se han formado, además pueden tener la desventaja de restringir el uso del maíz. Si se tiene planeada la venta del maíz, se debe tener la certeza de que los fungicidas están autorizados antes de aplicarlos.

¿Qué hacer con  las aflatoxinas del maíz contaminado?

El maíz que está contaminado con niveles superiores a 0.02 ppm no puede ser comercializado; sin embargo, a la mayoría del grano se le puede encontrar un uso seguro y legítimo. La limpieza del grano mediante cribado o mesa de gravedad puede reducir las concentraciones de aflatoxinas por medio de la eliminación de las partículas mayormente contaminadas, aunque este proceso puede ser costoso, y no es posible predecir la cantidad de las aflatoxinas que será reducida. En algunos años la limpieza resultará en una escasa reducción en los niveles de aflatoxinas. El grano desechado del proceso de limpieza no debe ser utilizado como alimento. Los productores que reciben la liquidación del seguro del cultivo en base al nivel de aflatoxinas deben asegurarse de que ese grano es utilizado y documentado de acuerdo a la normativa de alimentación de la FDA.

La alimentación con grano contaminado. Los granos contaminados con aflatoxinas podrán utilizarse para alimento de animales siempre y cuando estén bajo la normatividad que se muestra en el Cuadro 1, y con la documentación apropiada. Los productores de ganado pueden estar dispuestos a comprar maíz contaminado si este contiene niveles de aflatoxinas por debajo de 0.2 – 0.3 ppm, aunque es probable que tenga un descuento en el precio recibido, pero pueden haber otras opciones de comercialización. Es importante obtener una buena estimación del nivel de aflatoxinas de modo que nos permita tomar decisiones acerca de su uso como alimento.

Agentes aglutinantes tales como la bentonita de sodio y los aluminosilicatos pueden reducir los efectos de las aflatoxinas en el  ganado. Estos productos están aprobados para utilizarse en los alimentos como agentes de flujo, aunque la FDA no reconoce sus propiedades en el manejo de las aflatoxinas.

La mezcla de granos contaminados por aflatoxinas con grano limpio no es legal, excepto antes de las operaciones de alimentación directas. El grano mezclado no puede ser vendido en el comercio general. Una vez que se conocen los niveles de aflatoxinas o se sospeche la presencia de ellas en el grano de maíz, es responsabilidad del propietario aislarlo del comercio. Si los productores han recibido el pago de algún seguro por concepto de la presencia de aflatoxinas,  en base a la concentración de estas en el grano, están sujetos a las mismas restricciones sobre su uso futuro como lo están comerciantes y procesadores. El ensilado de maíz generalmente no reduce las concentraciones de aflatoxinas, aunque es poco probable que incrementen las concentraciones con el adecuado manejo del ensilaje.

Etanol/Molienda húmeda. El maíz con aflatoxinas puede ser utilizado para la producción de etanol. Las aflatoxinas no se acumulan en el etanol, aunque se concentran en los co-productos de la destilación de los granos. Durante el procesamiento de la molienda húmeda, las aflatoxinas también se concentran en los co-productos con gluten. Una estimación aproximada es que los niveles de aflatoxinas en los co-productos alimenticios son tres veces más que las de maíz entero; por lo tanto, los procesadores no pueden aceptar maíz con aflatoxinas si los mercados de sus co-productos son sensibles a los niveles de aflatoxinas, como son los lácteos o la comida para mascotas. También se puede aceptar algunos granos de maíz contaminado a tolerancias muy bajas si los co-productos serán exportados, donde el nivel de aceptación general es de 0.02 ppm.

Amonificación. El amoniaco anhidro reacciona con las aflatoxinas para reducir su concentración. Sin embargo, esta práctica no es aprobada por el comercio, por lo que el grano tratado con amoniaco solo puede ser utilizado en las explotaciones agropecuarias. El amoniaco puede ser aplicado como gas o líquido, pero en cualquier forma es un proceso difícil y peligroso; por tanto, la aplicación de este producto deberá ser realizada por un operador entrenado y con experiencia. En la práctica la amonificación es raramente utilizada.

Fuentes consultadas:

Munkvold, G.; Hurburgh, C.; Meyer, J.; Loy, D.; Robertson, A. 2012. Afltoxins in Corn. Iowa State University. Iowa, EE. UU. 4 p.