Detección de aflatoxinas en el maíz de venta en Bogotá, D.C

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(1)DETECCIÓN DE AFLATOXINAS EN EL MAÍZ DE VENTA EN BOGOTÁ, D.C.. TATIANA ANDREA SÁNCHEZ VIVERO. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. MAYO 2007.

(2) IAMB 200710 14 TABLA DE CONTENIDO. RESUMEN......................................................................................................................................................... 5 1. INTRODUCCION.......................................................................................................................................... 7 2. OBJETIVOS................................................................................................................................................... 9 2.1. 2.2.. OBJETIVO PRINCIPAL ....................................................................................................................... 9 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................................................. 9. 3. MARCO METODOLÓGICO .......................................................................................................................10 4. REVISIÓN DE LA LITERATURA..............................................................................................................12 5. EL MAIZ.......................................................................................................................................................15 5.1. TIPOS DE MAÍZ ................................................................................................................................16 5.2. PRODUCCIÓN DEL MAÍZ EN COLOMBIA ...........................................................................................19 5.3. PREELABORACIÓN ...........................................................................................................................20 5.3.1. Secado .......................................................................................................................................21 5.3.2. Almacenamiento ........................................................................................................................22 5.3.3. Clasificación de calidad ............................................................................................................22 5.4. CONSUMO HUMANO DEL MAÍZ ........................................................................................................23 6. LAS AFLATOXINAS...................................................................................................................................24 6.1. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LAS MICOTOXINAS ......................................................................25 6.2. AFLATOXINAS. CLASIFICACIÓN. ESTRUCTURAS. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES FÍSICAS ........28 6.2.1. Clasificación..............................................................................................................................29 6.2.2. Estructuras ................................................................................................................................29 6.2.3. Características, propiedades físicas y químicas........................................................................30 6.3. EFECTOS DE LAS AFLATOXINAS EN SERES HUMANOS Y ANIMALES ..................................................30 6.4. REGLAMENTACIONES SOBRE LAS AFLATOXINAS .............................................................................34 6.5. CONTROL DEL RIESGO .....................................................................................................................35 7. AFLATOXINAS EN EL MAIZ....................................................................................................................39 7.1. 7.2.. PREVENCIÓN DE LA FORMACIÓN DE AFLATOXINAS EN EL MAÍZ .......................................................40 MANEJO DEL MAÍZ CONTAMINADO CON AFLATOXINAS ...................................................................41. 8. DETECCIÓN DE AFLATOXINAS EN EL MAÍZ DE VENTA EN BOGOTÁ .........................................43 8.1. COMERCIALIZACIÓN DEL MAÍZ PARA CONSUMO HUMANO EN BOGOTÁ ...........................................43 8.2. MUESTREO ......................................................................................................................................44 8.3. ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS ...........................................................................................................46 8.3.1. Equipo requerido para los ensayos ...........................................................................................46 8.3.2. Materiales..................................................................................................................................46 8.3.3. Procedimiento del ensayo..........................................................................................................46 8.4. RESULTADOS...................................................................................................................................47 8.5. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS .......................................................................................................47 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................49 9.1. 9.2.. CONCLUSIONES ...............................................................................................................................49 RECOMENDACIONES........................................................................................................................50. 10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................................52. 3.

(3) IAMB 200710 14. INDICE DE TABLAS. TABLA 1. DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL MENSUAL DE SIEMBRAS Y COSECHAS DE MAÍZ EN COLOMBIA (FENALCE, 2004). ..................................................................................................................................20 TABLA 2. MOHOS Y MICOTOXINAS DE IMPORTANCIA MUNDIAL (DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA. FAO, 2003) ........................................................................................................................................................27 TABLA 3. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE ALGUNAS AFLATOXINAS Y SUS METABOLITOS (ADAPTACIÓN OMS, 2003)..............................................................................................................................................30 TABLA 4. LÍMITES PARA AFLATOXINAS EN ALIMENTOS PARA HUMANOS Y ANIMALES (UNEP/FAO/WHO, 1988) .................................................................................................................................................................35 TABLA 5. PROGRAMA DE ANÁLISIS DE PELIGROS Y PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL PARA COMBATIR LAS MICOTOXINAS EN CEREALES (REQUENA ET AL, 2005)...............................................................................36 TABLA 6. MUESTRAS UTILIZADAS PARA EL ENSAYO. .........................................................................................45 TABLA 7. RESULTADOS OBTENIDOS PARA EL ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE AFLATOXINAS EN LAS MUESTRAS DE MAÍZ. ...................................................................................................................................................47. INDICE DE FIGURAS. FIGURA 1. ESTRUCTURA DE ALGUNAS AFLATOXINAS Y SUS METABOLITOS (OMS, 2003) ..................................29. INDICE DE ANEXOS. ANEXO 1. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO PARA AFLATOXINAS, LEMA................................................57. 4.

(4) IAMB 200710 14. RESUMEN. El maíz ha sido un alimento primordial dentro de la dieta alimentaria de los habitantes del territorio Colombiano, inclusive desde antes de la conquista.. A pesar de esta tradición legendaria, en el país aún no existen reglamentaciones oficiales sobre el almacenamiento y la preservación del maíz cosechado, razón por la cual su manejo suele ser falto de cuidado, en especial por parte de los minifundistas, quienes cultivan y cosechan en forma tradicional el 85% del área maicera del país.. Esta falta de precauciones, combinada con las condiciones climáticas prevalecientes en la mayoría de las zonas de cultivo, temperaturas y humedades elevadas, crea las condiciones propicias para el desarrollo de hogos, en especial, las especies Aspergillus, Fusarium y Penicillium. Estos hongos pueden desarrollar subproductos tóxicos metabólicos llamados micotoxinas, algunas de las cuales reciben el nombre de aflatoxinas. Estas toxinas producen en humanos y animales enfermedades de extrema gravedad, razón por la cual constituyen una problemática de salud pública.. El informe discute el riesgo potencial de las aflatoxinas, las dificultades en el diagnóstico y las limitaciones en la legislación sobre el particular. Así mismo, presenta los resultados del análisis de 20 muestras representativas del maíz dispuesto para la venta al detal en la ciudad de Bogotá en 2007, para determinar la presencia de aflatoxinas.. Los resultados obtenidos indican que el nivel de contaminación se encuentra por debajo del umbral de peligro aceptado por la FAO para el consumo humano del maíz (20µg/kg). Sin embargo, el tipo de prueba de detección que se realizó no permite establecer si el límite de 10µg/kg impuesto por la NTC 3581 de 2006. 5.

(5) IAMB 200710 14 también fue cumplida, razón por la cual no se pudo concluir que el producto ensayado estuviera totalmente exento de contaminación.. El estudio ha determinado, también, que en ninguno de los pasos previos al consumo del maíz se realizan de manera rutinaria detecciones de aflatoxinas y que, a pesar de la existencia de normas técnicas colombianas sobre el particular, ni el INVIMA ni el ICA disponen de criterios ni de herramientas para el control eficiente de las aflatoxinas en el maíz destinado al consumo humano y animal.. Todo lo anterior indica una falta casi absoluta de desarrollo en esta área en el país y la necesidad de crear e implementar mecanismos de vigilancia y control de los alimentos en relación con los niveles máximos permitidos de aflatoxinas.. 6.

(6) IAMB 200710 14. 1. INTRODUCCION. La necesidad de explotar la tierra para la producción de alimentos agrícolas como base principal de la dieta de millones de personas en el mundo, se ha visto afectada por innumerables factores ambientales que hacen que este oficio requiera especiales cuidados antes de llegar al consumidor y así evitar problemas serios de salud. Según estudios realizados por la Organización Mundial de la Salud (OMS), el cáncer es una de las principales causas de mortalidad a nivel mundial que se encuentra en aumento (OMS, 2006) debido a factores genéticos y/o ambientales, donde estos últimos representan el 75-80% de los cánceres (Asociación Española contra el Cáncer, 2006).. Los países de ingresos medios y bajos son los que más se encuentran expuestos a los agentes externos (ambientales). Esto se debe a que carecen de sistemas bien definidos para el control ambiental que, sumado a los hábitos de vida de la sociedad, hacen mayor el riesgo de contraer enfermedades. Según estadísticas de la OMS del año 2005, más del 70% de las muertes registradas por cáncer se produjeron en estos países (OMS, 2006). Por esta razón, cada día es más importante la prevención de aquellos problemas que puedan surgir en el medio agrícola y que puedan ser fuente importante de agentes carcinógenos. Estos factores de riesgo tienen naturaleza variada: químicos, físicos y biológicos. Sin embargo, para que se origine un cáncer, se necesita cierta cantidad de dosis y un período de exposición considerable durante varios años (Asociación Española contra el Cáncer, 2006).. La contaminación por micotoxinas, como consecuencia de la colonización por hongos, constituye un problema de naturaleza biológica en el mundo por su alta incidencia y niveles de ocurrencia en los alimentos para humanos y animales, especialmente atacando a los cereales, generando un riesgo de salud pública. Entre los principales hongos micotoxigénicos se encuentran los géneros Aspergillus spp., Penicillium spp. y Fusarium spp. Dentro de las familias más importantes de micotoxinas se encuentran: las aflatoxinas, los tricoticenos, la ocratoxina A, las fumonisinas y la zearalenona (Duarte et al, 2006).. 7.

(7) IAMB 200710 14 Entre las micotoxinas mencionadas, las aflatoxinas representan un papel importante en la contaminación del maíz, especialmente, la Aflatoxina B1, considerada por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) como una sustancia cancerígena en 1988 (Zinedine et al, 2006). Debido al peligro que representa esta micotoxina en uno de los alimentos mas consumidos en el mundo, es necesario implementar controles agrícolas y sanitarios que garanticen el cumplimiento de las normas existentes para la regulación de aflatoxinas.. En Colombia no existe suficiente investigación respecto al tema; sin embargo, los pocos estudios realizados en el país han demostrado que la contaminación de alimentos por algunas micotoxinas es significativa. Esto sugiere la necesidad de implementar normas sanitarias de obligatorio cumplimiento, debido a la importancia que tienen algunos cereales, y muy especialmente el maíz, en la dieta de la población colombiana.. 8.

(8) IAMB 200710 14. 2. OBJETIVOS. 2.1. Objetivo Principal. El principal objetivo de este estudio es determinar si en la actualidad existe algún riesgo para la salud de los habitantes de la ciudad de Bogotá, a causa de la presencia de aflatoxinas en el maíz que se expende, especialmente para el consumo humano, en plazas de mercado y supermercados; todo ello con miras a llamar la atención de las autoridades a las que compete la toma de medidas para enfrentar esa problemática y la protección de la salud del mayor aglomerado urbano del país.. 2.2. Objetivos Específicos. − Hacer una relación de los principales hitos en relación con las aflatoxinas y sus efectos sobre la salud humana y animal, desde el momento de su descubrimiento hasta la fecha. − Conocer aspectos relacionados con la producción, procesamiento, distribución y consumo del maíz. − Describir las características y propiedades de las aflatoxinas y su efecto sobre los seres humanos y los animales. − Conocer las regulaciones que sobre aflatoxinas hayan establecido organismos nacionales e internacionales. − Analizar el proceso del desarrollo de las aflatoxinas en el maíz y las maneras de enfrentarlo y prevenirlo. − Tomar muestras del maíz en grano que se comercia en Bogotá a nivel minorista y realizar pruebas para la detección de aflatoxinas. − Obtener conclusiones a partir de los resultados de las pruebas y brindar recomendaciones para prevenir la distribución y el consumo de maíz infectado con aflatoxinas.. 9.

(9) IAMB 200710 14. 3. MARCO METODOLÓGICO. Las fuentes de información utilizadas para la presente investigación fueron tanto primarias como secundarias.. Las fuentes primarias fueron las entidades oficiales encargadas del control de los productos alimenticios (ICA e INVIMA), la agremiación de los productores de cereales (FENALCE), la Bolsa Nacional Agropecuaria y algunos comercializadores minoritarios del producto en forma de grano; en segunda instancia, se recurrió a la consulta de documentación especializada, tanto en biblioteca como a través de la red.. En un comienzo se presentaron problemas para la obtención de la información primaria, por cuanto a pesar de que existen datos de carácter general sobre la cosecha producción del maíz a nivel nacional y sobre los volúmenes de importación, no existen bases datos en las cuales se brinde información sobre la procedencia, los controles de calidad y sanitarios, la distribución y el consumo del maíz en la capital de la república. En consecuencia, la información sobre la procedencia del maíz que se vende en las plazas de mercado sólo fue posible obtenerla por comunicación directa de los expendedores, la cual no es necesariamente confiable; en tanto que la referente a la procedencias del maíz empacado de venta en supermercados suele venir impresa en los empaques. Lo que sí se pudo establecer en las entidades visitadas es que no se realiza ningún control de aflatoxinas al maíz que se expende en la ciudad y que, además, INVIMA no posee ninguna reglamentación en relación con el control de estos tóxicos en los cereales.. La disponibilidad de información secundaria fue mucho más amplia, pues existe abundante literatura internacional en relación con el tema. A nivel nacional, la información es bastante reducida y está constituida, principalmente, por los datos obtenidos por algunos investigadores universitarios.. 10.

(10) IAMB 200710 14 Una vez adquirida y evaluada la información primaria y secundaria disponible, se procedió al muestreo del producto en plazas y supermercados ubicados en diferentes localidades de la ciudad, las cuales fueron sometidas a la prueba de detección de aflatoxinas en el Laboratorio de Ecología Microbiana y de Alimentos (LEMA) de la Universidad de los Andes.. 11.

(11) IAMB 200710 14. 4. REVISIÓN DE LA LITERATURA. Los hongos y las micotoxinas han representado para la industria grandes problemas económicos, los cuales han implicado también la salud de animales y de humanos. Desde la Edad Media se conocían los efectos de la intoxicación ocasionada por el cornezuelo de centeno1 y el ergotismo o “fiebre de San Antonio”, una de las primeras intoxicaciones conocidas por la humanidad causada por la ingesta de alimentos contaminados por micotoxinas (Gómez, 2005).. En el siglo XIX comenzaron a detectarse enfermedades asociadas con la presencia de hongos, como son los casos reportados por el francés Prevost sobre el tizón del trigo. A finales del mismo siglo, se reportaron los primeros hallazgos sobre aspergillosis, infestación con hongos del género aspergillus spp (Gómez, 2005).. En 1960 se inició el estudio profundo de las micotoxinas, cuando se reportó la mortalidad de más de 100.000 pavos en Inglaterra, como resultado de la utilización de harina de maní importada del Brasil altamente contaminada con aflatoxinas, desconocidas hasta ese entonces. El carácter inicialmente inexplicable de dicha epidemia hizo que en ese momento fuese denominada como la “Enfermedad X de los pavos”. Por la misma época, en Estados Unidos se observaron hematomas en peces, los cuales se relacionaron con la contaminación por aflatoxinas en sus dietas (García et al, sin fecha).. Uganda fue uno de los primeros países en el mundo donde se atribuyeron a las aflatoxinas los problemas relacionados con el cáncer de hígado. En 1967, un niño de 15 años de edad murió debido a una intoxicación aguda con aflatoxina B1, al mismo tiempo que sus hermanos se enfermaban por alimentarse con arroz contaminado con niveles de 200µg/kg de AFB1 (CBW Info, 1999).. 1. Hongo del grupo de los Ascomicetos, parásito de cereales. 12.

(12) IAMB 200710 14 Uno de los casos más importantes registrados sobre aflatoxicosis en seres humanos, ocurrió en más de 150 ciudades de una misma región de la India, en el otoño de 1974. 397 personas fueron afectadas y 108 de ellas murieron. En este brote, se estableció que el maíz contaminado era el alimento principal de la dieta y los niveles de aflatoxina encontrados en el producto estuvieron entre 0,25 y 15µg/kg. En este caso, se detectó cirrosis en niños, síndrome de Reye2, con encefalitis y degeneración grasa de vísceras (García et al, sin fecha). De igual forma, el mal pareció afectar a perros domésticos.. En 1982, se reportó en Kenia un brote en el cual 20 personas fueron hospitalizadas con una tasa de mortalidad del 60%. La ingestión diaria de aflatoxina se estimó en 38µg/kg de peso corporal por un número indeterminado de días. Para abril de 2004, regresó una nueva epidemia de aflatoxicosis en la zona rural de Kenia a causa del maíz de plantaciones privadas contaminado por aflatoxina. Este nuevo episodio acarreó la muerte de 125 personas (García et al, sin fecha).. En un estudio realizado entre 1998 y 2000 en el Brasil, se detectó la presencia de altas concentraciones de aflatoxinas en las almendras y sus productos, en el 55% de las muestras analizadas. Se midieron niveles de contaminación de AF B1, B2, G1 y G2, de las cuales se obtuvieron 334, 82, 64 y 21µg/kg, respectivamente. Este estudio comprobó que los niveles de aflatoxinas siguen siendo muy elevados a pesar de los muchos estudios y las medidas tomadas para el control (Veloso et al, 1998-2000).. En el 2002, En Nebraska (USA) se reportó el incremento de altos niveles de aflatoxina tanto en el alimento para consumo animal como para consumo humano (STACK, 2003-2006).. En el Medio Oriente y en el sur de los Estados Unidos de América se han presentado niveles considerables de aflatoxinas en el maíz cultivado. Por tal motivo, se han llevado a cabo numerosas investigaciones sobre el tema. En 1983 se hallaron concentraciones de hasta 1019µg/kg en los granos de maíz. En el 2004, se publicó un estudio realizado en 1998 donde se evaluaron e identificaron los factores ambientales más importantes que estaban influyendo en la proliferación de la toxina y los niveles de ésta. Se observó que el 100% de las. 2. Inflamación cerebral y hepática que se asocia a cuadros de fiebre por infecciones virales o varicela en niños a los que se les ha tratado con Aspirina® o salicilatos. 13.

(13) IAMB 200710 14 muestras de maíz analizadas se encontraban infectadas con aflatoxinas sobrepasando el nivel máximo admitido de 20µg/Kg (Abbas et al, 2005).. En el 2006, en Marruecos se encontró que el 80% de las muestras de harina y los granos de maíz para alimento de animales, vendidas en los mercados populares de Rabat, estaban contaminadas con aflatoxinas entre 0.23 y 11.2µg/kg, sobrepasando el límite de la normatividad Europea de 5µg/kg (Zinedine et al, 2006). De igual forma, se detectó la presencia de aflatoxina M1 en la leche durante el mismo año.. En Venezuela, se reportó en 2005 la muerte de centenares de mascotas, perros, gatos y aves, causada por la ingesta de alimentos para animales de la marca Purina-Nestlé. Esto fue provocado por varios lotes del maíz venezolano utilizado como materia prima para el alimento, que resultaron contaminados con hongos del grupo Aspergillus. El cuadro clínico de los animales recién fallecidos fue muy similar al de las víctimas humanas en Kenia: ictericia o coloración amarillenta, vómitos, daño hepático severo, hemorragias y edema pulmonar. El deterioro y la muerte de los afectados se produjo rápidamente, en un lapso de pocos días (Fernández, 2005).. Datos suministrados por la UNEP/FAO/WHO revelan un monitoreo realizado en diferentes países para detectar aflatoxinas en granos, donde se encontraron niveles muy altos en países como: Irlanda (1977-82), Brasil (1979-83), Guatemala (1977) y México (1980), con resultados máximos de 2000, 890, 45 y 43µg/Kg (UNEP/FAO/WHO, 1988).. Un informe publicado por la Universidad Nacional de Colombia en 2006, presenta un resumen de la situación actual de la investigación sobre micotoxinas, el cual indica que 9% de las muestras analizadas de cereales y de sus subproductos presentaron aflatoxinas, en un rango que osciló entre 1.0 y 103.3µg/kg, con un valor promedio de 12.8µg/kg. El informe destaca la falta de desarrollo en el área y la falta de recursos de vigilancia y control de los alimentos en cuanto a los niveles permisibles de micotoxinas (Duarte et al, 2006).. 14.

(14) IAMB 200710 14. 5. EL MAIZ. Junto con el trigo y el arroz, el maíz es uno de los cereales más importantes y más cultivados en el mundo debido a su magnifica adaptación a diversos tipos de ambientes que van desde el nivel del mar, hasta casi el límite de las zonas polares, convirtiéndose así en el alimento más común en el continente americano (Montana, sin fecha).. La planta de maíz pertenece a la familia de las gramíneas y posee un sistema radicular fibroso. Se reproduce por polinización cruzada donde la flor femenina (elote, mazorca, choclo o espiga) y la masculina (espiguilla) se hallan en distintos lugares de la planta. Las panojas (a menudo, una por tallo) son las estructuras donde se desarrolla el grano, en un número variable de hileras (12 a 16), produciendo de 300 a 1000 granos, que pesan entre 190 y 300 gramos por cada 1000 granos. El grano constituye aproximadamente el 42% del peso en seco de la planta. El maíz es a menudo de color blanco o amarillo, aunque también hay variedades de color negro, rojo y jaspeado. Hay varios tipos de grano, los cuales se distinguen por las diferencias de los compuestos químicos depositados o almacenados en él (Departamento de Agricultura. FAO, 1993).. El maíz es una planta completamente domesticada, lo que indica que no puede crecer en forma salvaje. Es una de las especies cultivadas más productivas debido a su alto potencial para la producción de carbohidratos por unidad de superficie por día, otorgándole importancia económica a nivel mundial como alimento humano, para ganado o como materia prima de productos industriales tales como almidón, aceite y proteínas, bebidas alcohólicas, edulcorantes alimenticios y, desde hace poco, combustible (Paliwal et al, 2001).. El maíz fue el primer cereal en ser sometido a rápidas e importantes transformaciones tecnológicas en su forma de cultivo, logrando generar actualmente más de 140 millones de hectáreas con una producción anual de mas de 580 millones de toneladas métricas en el mundo (Paliwal et al, 2001).. 15.

(15) IAMB 200710 14 En Colombia, las distintas variedades del maíz pueden crecer prácticamente en todo el territorio. Esta característica lo ha llevado a formar parte de la tradición de la comida popular como maíz o mazorca. Actualmente, Colombia se ha convertido en un importador del grano debido a que su valor en el mercado no compensa los gastos de producción de los agricultores. Sin embargo, el maíz se cultiva en todos los departamentos del país, ocupando la segunda mayor extensión cultivada después del café, 548366 hectáreas para el 2005 con una producción de 1.5 millones de toneladas aproximadamente. Teniendo en cuenta el consumo de maíz nacional e importado, para el 2005 se tenía un consumo percápita de 97,3kg/hab.-año (FENALCE, 2006).. 5.1. Tipos de maíz El maíz ha sido clasificado en varios grupos de acuerdo con la estructura y la composición del endospermo3 , ya que éste le confiere al maíz sus diferentes maneras de preparación culinaria y definición del uso (Silva, 2005). El maíz presenta una gran variabilidad en el color del grano, la textura, la composición y la apariencia. Hay seis tipos principales de maíz: dentado, duro, harinoso, reventón, dulce y ceroso. Existe un séptimo tipo, el tecnificado, maíz con proteínas de calidad (Paliwal et al, 2001).. Maíz Dentado Éste es el tipo más comúnmente cultivado para grano y ensilaje4 para ganado bovino. Cuando el grano se comienza a secar, el almidón blando en su parte superior se contrae y produce una pequeña depresión que le da la textura dentada. Los maíces de granos dentados son más difíciles de trillar que los maíces duros. El maíz dentado es, generalmente, de mayor rendimiento que otros tipos de maíces, pero tiende a ser más susceptible a hongos e insectos en el campo y en el almacenamiento y demora más en secar que los maíces de granos de endospermo duro. Muchos de los maíces dentados cultivados tienen granos de color blanco o amarillo, preferidos los primeros para el consumo humano y los segundos para alimento animal. Es la variedad botánica. 3. Tejido nutricional contenido en las semillas. Transformaciones bioquímicas hechas a los cereales con el propósito de conservarlo en silos, donde se agregan harinas para facilitar la fermentación anaerobia.. 4. 16.

(16) IAMB 200710 14 más cultivada y constituye 75% de la producción mundial, principalmente en países desarrollados (Silva, 2005).. Maíz Duro. Sus granos son redondos, secos, duros y suaves al tacto. El endospermo está constituido sobre todo por almidón duro. El maíz duro germina mejor que otros tipos de maíz, particularmente en suelos húmedos y fríos. Es, por lo general, de madurez temprana y se seca más rápidamente una vez que alcanzó la madurez fisiológica. Está menos sujeto a daño de insectos y mohos en el campo y en el almacenamiento. Sin embargo, los maíces duros suelen rendir menos que los maíces dentados (Paliwal, 2001).. Los maíces duros son preferidos para alimento humano y para hacer fécula de maíz. Muchos de los maíces duros cultivados comercialmente tienen granos anaranjado-amarillentos o blanco-cremosos. El maíz duro constituye cerca del 15% de la producción mundial y es usado principalmente para la producción de harinas (Silva, 2005).. Maíz Harinoso. El endospermo de los maíces harinosos está compuesto casi exclusivamente por un almidón muy blando. Es el maíz predominante en las zonas altas de la región andina. Los tipos de maíz harinoso muestran gran variabilidad en cuando a color de grano y textura. Estos tipos son usados casi exclusivamente como alimento humano y para la elaboración de bebidas. Este maíz es altamente susceptible a la pudrición y a los gusanos de las mazorcas y a otros insectos que lo atacan tanto en el campo como en el almacenamiento. El potencial de rendimiento es menor que el de los maíces duros y dentados. Representa entre el 10 y 12% de la producción mundial (Silva, 2005).. 17.

(17) IAMB 200710 14 Maíz Reventón. Maíz con endospermo duro, el cual ocupa la mayor parte del grano. Los granos son pequeños, con pericarpio grueso y varían en su forma de redondos a alargados. Al ser calentado, el grano revienta de dentro hacia fuera. El uso principal del maíz reventón es la elaboración de maíz pira (Paliwal et al, 2001).. El maíz reventón es una planta baja con tallos débiles y de madurez temprana. La planta produce más de dos mazorcas, pero de bajo rendimiento en peso, aunque no en número de granos. Este tipo de maíz no es un cultivo comercial común en los trópicos y se siembra en pequeña escala. Ocupa menos del 1% de la producción mundial (Silva, 2005).. Maíz Dulce. Los granos de este maíz tienen un alto contenido de azúcar y son de gusto dulce debido a la carencia de la enzima que convierte el azúcar en almidón. En su madurez, los granos son arrugados debido al colapso del endospermo que contiene muy poco almidón. En este caso es difícil producir semillas con buena germinabilidad y ésta tiende siempre a ser baja. Los tipos de maíz de grano dulce son susceptibles a enfermedades y son comparativamente de menor rendimiento que los tipos duros o dentados, por lo que no son comúnmente cultivados en forma comercial en las zonas tropicales. Ocupa menos del 1% del área mundial cultivada con maíz (Silva, 2005). Este tipo de maíz es muy atractivo para el consumo humano en forma hortícola. Además del consumo en fresco, hay un importante consumo de maíz dulce congelado y enlatado (FENALCE, 2004).. Maíz Ceroso. Actualmente este maíz es cultivado en áreas muy limitadas de las zonas tropicales donde las poblaciones locales los prefieren para su alimentación; su nombre se debe a que su endospermo tiene un aspecto opaco y de consistencia cerosa (Paliwal et al, 2001).. 18.

(18) IAMB 200710 14. Maíz tecnificado. Este tipo de maíz tiene un gen mutante recesivo Opaco-2 que contiene cerca del doble de los aminoácidos esenciales, lisina y triptófano, en su endospermo, lo que mejora sensiblemente la calidad de las proteínas del maíz y no su cantidad. El grano típico de Opaco-2 tiene un endospermo muy blando con una apariencia yesosa y opaca. El gen o2 también causa algunos efectos indeseables tales como susceptibilidad a la pudrición de la mazorca, a los insectos de los granos almacenados y presenta un menor rendimiento. Estos defectos han sido eliminados por medio de cruzamientos y por la acumulación de genes modificadores adecuados, los cuales han dado como resultado un grano con un aspecto muy similar a los maíces duros o dentados, con buen rendimiento y que retienen el gen o2 y sus efectos positivos sobre la calidad de la proteína (Paliwal et al, 2001).. 5.2. Producción del maíz en Colombia. El maíz se siembra actualmente en todo el mundo y su producción anual se estima en más de 500 millones de toneladas. El consumo mundial promedio es de 90 kg por persona por año. Se estima que un 20% se consume directamente en preparaciones como arepas, tortillas, sopas, coladas, etc.; un 66% es destinado al consumo animal y el resto se destina a usos industriales. En Colombia, el maíz se cultiva a lo largo y ancho de su geografía y hace parte fundamental de la dieta y de la economía campesina. El 85% del área maicera la cultivan pequeños agricultores en forma tradicional, generando empleo para unas 190.000 familias (Albornoz, 2001).. En Colombia se siembra maíz prácticamente durante todo el año; sin embargo, es en el mes de marzo cuando aumenta el porcentaje de siembra, llegando a su tope en abril. Esto se debe al incremento en la precipitación que se da en este mes, ofreciendo, entonces, condiciones propicias para la siembra como se puede observar en la Tabla 1. Se puede ver que el tiempo de cosecha dura aproximadamente entre cuatro y seis meses, y es. 19.

(19) IAMB 200710 14 preponderante en el segundo semestre del año, comprendido entre los meses de julio y septiembre, cuando se cosecha aproximadamente el 62% del maíz sembrado.. Tabla 1. Distribución porcentual mensual de siembras y cosechas de maíz en Colombia (FENALCE, 2004). % Siembra Cosecha. Ene 4,15 3,7. Feb 5,9 2,2. Mar 15,75 1,25. Abr 25,6 1,15. May 18,3 1,4. Jun 1,85 2,25. Jul 2,3 14,35. Ago 14 28. Sep 5,35 19,4. Oct 4,25 4,1. Nov 1,45 4,2. Dic 1,1 18. Según información suministrada por la Federación Nacional de Cultivadores de Cereales y Leguminosas (FENALCE, 2006), en el territorio colombiano se cultiva, principalmente, maíz duro en variedades amarillo y blanco. El maíz amarillo se cultiva en menor escala que el blanco debido a su elevado nivel de importación que viene principalmente de Estados Unidos, Argentina y Ecuador, y aquel que ha sido cultivado en el país, es consumido esencialmente por las familias cultivadoras al tiempo que es recogida la cosecha. Por otro lado, el maíz blanco se cultiva en mayores proporciones, especialmente en los departamentos de Córdoba, Antioquia, Sur del Cesar, Huila, Bolívar, Nariño, Sucre, Tolima y Valle.. La Costa Atlántica es la región con mayor producción, destacándose los departamentos de Córdoba, Sucre, Bolívar y Atlántico, donde se siembra el 31% (186.350 ha) y se produce el 29% (311.343 toneladas) del total nacional. Durante la última década del siglo XX, el maíz tradicional ocupó el mayor porcentaje de los cultivos en el ámbito nacional con el 83%, equivalente a unas 478.080 hectáreas, mientras que el restante 17% fue cultivado bajo el sistema tecnificado (Albornoz, 2001).. 5.3. Preelaboración El estado del producto está determinado por un medio complejo en el cual intervienen multitud de interacciones entre el cultivo, el macroambiente y microambiente y diversos factores biológicos, químicos, físicos y socioeconómicos. Un cambio en cualquiera de estos procesos producirá invariablemente cambios en uno o más de los procesos (Departamento de Agricultura. FAO, 2003). Por tal razón, luego de ser cosechado el grano, existen diversos factores que pueden afectar de manera importante la calidad nutritiva del maíz,. 20.

(20) IAMB 200710 14 hasta el punto de volverlo inservible. Entre estos factores se destacan el secado, el almacenamiento y la elaboración. 5.3.1.. Secado. El secado de maíz no es un factor que ocasione daños físicos muy importantes al grano si se realiza a una velocidad y temperatura controladas, ya que estos factores pueden causar quebraduras por tensión, ampollas y descoloramiento que facilitan el ataque de insectos y hongos al quebrar el pericarpio de las semillas.. El proceso de secado comienza cuando se inclina la parte superior de la planta que sujeta la mazorca, para evitar que los granos se empapen cuando llueve. Al recoger los granos, el contenido usual de humedad oscila entre el 18 y el 24%, por lo que es necesario el secado para poder almacenarlos de forma segura hasta niveles de humedad aproximados al 12% a 30ºC y 14% a 10ºC.. Existen tres métodos diferentes de secado: en capas, portátiles por tandas y de flujo continuo (Departamento de Agricultura. FAO, 2003).. a). En Capas: consiste en colocar el grano recolectado en un recipiente una capa tras otra, donde cada capa de grano es secada parcialmente antes de colocar la siguiente introduciendo aire a través de un conducto situado en el fondo del recipiente. Luego es agitado el recipiente para que la siguiente capa se mezcle con la anterior capa de grano ya parcialmente seca.. b). Portátiles por tandas: consiste en retirar los granos parcialmente secos del recipiente y continuar con otra tanda de granos húmedos y secarlos; sin embargo, este método dificulta la mezcla entre granos de poca humedad con granos de mucha humedad para conseguir que el producto final tenga el equilibrio deseado.. c). Flujo Continuo: como su nombre lo indica, consiste en hacer pasar un flujo continuo de granos por secciones calentadas y no calentadas, gracias a lo cual se obtienen granos secos y a baja temperatura.. 21.

(21) IAMB 200710 14 Desafortunadamente, las instalaciones de secado son costosas, y son pocos los productores de maíz que pueden disponer de una propia. Posiblemente, esto disminuye en gran medida la oportunidad de poder conservar el maíz adecuadamente, aumentando así las posibilidades de disminuir la productividad e incrementar el riesgo del daño (Departamento de Agricultura. FAO, 1993). 5.3.2.. Almacenamiento. La conservación eficaz del maíz depende de los factores bióticos y abióticos presentes en el lugar de almacenamiento. Entre los factores bióticos se encuentran todos los elementos o agentes vivos que al encontrarse en condiciones favorables para su desarrollo utilizan el grano como fuente de nutrición y así ocasionan su deterioro, tal es el caso de insectos, microorganismos, roedores y aves. Por otro lado, están los factores abióticos, que comprenden la humedad relativa, la temperatura y el tiempo transcurrido. De igual forma, las características físicas y bioquímicas del grano influyen en los efectos de los factores bióticos y abióticos. La baja conductividad térmica del grano, su capacidad de absorción de agua, su estructura, su composición química, su ritmo de respiración y calentamiento, la textura y consistencia del pericarpio5 y el método y condiciones del secado influyen en los cambios que tienen lugar durante el almacenamiento (Departamento de Agricultura. FAO, 1993).. De los factores bióticos actuantes en el almacenamiento, se han vuelto de la mayor importancia aquéllos causados por infecciones microbianas, no sólo por las pérdidas de grano que ocasionan sino, fundamentalmente, a causa de los efectos tóxicos que los subproductos metabólicos de esos microorganismos tienen sobre la salud de los seres humanos y de los animales (Departamento de Agricultura. FAO, 1993).. 5.3.3.. Clasificación de calidad. Con el objeto de facilitar la comercialización y de determinar las aplicaciones más adecuadas de los distintos tipos de maíz producidos, se han establecido características cualitativas del grano que incluyen: el peso mínimo, dado en kilogramo por metro cúbico; la dureza, que repercute en las características del proceso de. 5. Parte de fruto que rodea la semilla. 22.

(22) IAMB 200710 14 molienda, la formación de polvillo, las propiedades nutritivas, la elaboración para productos alimenticios y el rendimiento de los productos obtenidos mediante operaciones de molienda en seco y húmeda y, por último, que el grano no esté contaminado por hongos.. El contenido de humedad del maíz no se considera un factor de la calidad, aunque influye mucho en la composición, en los cambios de calidad durante el almacenamiento y elaboración y en su valor económico. El maíz con humedad elevada, de textura blanda, se deteriora con facilidad durante el almacenamiento, mientras que el cereal con niveles bajos de humedad se quiebra. El nivel de humedad más aceptado para la comercialización del maíz es el 15,5% (Departamento de Agricultura. FAO, 1993).. 5.4. Consumo humano del maíz. Una de las formas de mayor consumo de este producto es a nivel gastronómico, en particular los productos hechos a base de harina de maíz, entre los cuales se pueden destacar los tamales, los cuales se preparan de diferentes formas dependiendo de la región. Otro producto típico de la cocina colombiana, derivado del maíz es la arepa, cuyas características también varían dentro de la geografía nacional (arepa de huevo en la costa atlántica, arepa de maíz pelado en Boyacá, arepa paisa en Antioquia, arepa de choclo en varios departamentos del interior, etc.). Además de estos productos típicos, también se encuentra el pan de maíz, los envueltos de mazorca, el pandebono, la mantecada, las almojábanas, las colaciones, el cereal y diversas variedades de tentempiés (snacks).También, se pueden obtener bebidas fermentadas como la chicha, el mote elaborado con maíz cocido y queso, entre otros (MONTANA, Sin fecha).. El grano de maíz se transforma en alimentos y productos industriales útiles mediante dos procedimientos: la molienda en seco y la molienda húmeda. Con la primera se extraen, como productos primarios, sémolas y harinas corrientes y finas. La segunda produce almidón y otros productos útiles derivados (Departamento de Agricultura. FAO, 1993).. 23.

(23) IAMB 200710 14. 6. LAS AFLATOXINAS. Las aflatoxinas son un grupo de metabolitos tóxicos secundarios naturales producidos por mohos (Abdulkadar et al, 1999) pertenecientes a cepas toxigénicas del género Aspergillus (Santos, 1999). El interés por el estudio de estas micotoxinas se incrementó en 1960 debido a que una epidemia repentina en Inglaterra que mató alrededor de 100 mil animales (Pabón et al, 1987), entre los que se encontraban bovinos, ovinos, pollos y pavos. Por ser esta última especie la primera en presentar la enfermedad, ella fue denominada “Enfermedad X de los pavos.” Científicos de la época concluyeron que la causa estaba asociada a harina de maní importada del Brasil empleada en la preparación de las raciones alimentarias de las aves. De allí se logró aislar una sustancia producto del crecimiento de un hongo que, al ser suministrada a animales sanos, produjo una sintomatología compatible con la desconocida enfermedad, demostrándose que dicha sustancia había sido producida por una cepa de Aspergillus flavus de donde derivó su nombre: Aflatoxinas (Saume et al, 2005). Actualmente se considera como uno de los contaminantes más peligrosos de alimentos crudos, principalmente cereales, nueces, especies, higo y frutas secas (Thie et al, 2005), encontrándose en muchas partes del mundo (Abdulkadar et al, 1999). El hongo posee gran facilidad para crecer en una gran variedad de condiciones ambientales (Santos, 1999) debido al gran número de enzimas que puede usar para su desarrollo (Hell, 1997).. Los países en vía de desarrollo son quizás los más abatidos por la presencia de aflatoxinas en los alimentos, debido a su ubicación en las zonas tropicales y a la diferente tecnología en las diversas etapas de la producción de alimentos, ya que en estas zonas, se pueden producir aflatoxinas antes y después de la cosecha (Departamento de Agricultura. FAO, 2003). En Colombia, el problema comenzó a tener importancia alrededor de la década de los 70 cuando varias especies animales, en especial aves, presentaron infección por una enfermedad no diagnosticada aún, la cual fue reconocida por el Servicio Nacional de Diagnóstico del ICA (Instituto Colombiano Agropecuario) como Aflatoxicosis. (Peña et al, 1981), dejando grandes pérdidas. económicas debido a “las altas tasas de mortalidad en las explotaciones pecuarias” (Pabón et al, 1987).. 24.

(24) IAMB 200710 14 Aún así, es de mayor importancia la forma como las aflatoxinas comprometen la salud humana, en especial a las poblaciones mal nutridas, que son las que consumen más cereales y donde éstos forman parte del complemento dietario de los niños (Bittencourt et al, 2003). En Colombia, las zonas de mayor producción agrícola son las más propensas a la contaminación por hongos productores de aflatoxinas, debido a la alta humedad y temperatura que las caracteriza (Pabón et al, 1987), y en razón a que la mayoría de cultivadores almacena sin precauciones la cosecha para consumo propio (Polanía, 2007).. 6.1. Definición y clasificación de las micotoxinas. Las micotoxinas son metabolitos secundarios tóxicos de bajo peso molecular producidos por determinados mohos, que actúan como agentes activos del biodeterioro produciendo enfermedades conocidas como micotoxicosis. Los mohos forman estos metabolitos para que actúen como antibióticos favoreciendo la prevalecía del mismo frente a otros microorganismos (Carrillo, 2003). Los hongos productores de micotoxinas están ampliamente difundidos en el medio ambiente debido a su alto potencial de adaptación a diversas condiciones ambientales, siendo así contaminantes frecuentes de los alimentos, especialmente los de origen vegetal, como maíz, trigo, y maní, entre otros, alterando las características organolépticas6 y haciendo que los alimentos enmohecidos no sean aptos para el consumo humano (Toxicología y Química Legal, 2006). Por otra parte, presentan gran estabilidad ante agentes físicos y químicos, lo que las hace muy difícil de eliminar una vez que han sido producidas en los alimentos (Bittencourt et al, 2003).. La mayoría de los productos agrícolas son susceptibles de la invasión por mohos durante alguna de las etapas de producción, procesado, transporte y almacenamiento, principalmente en condiciones favorables de humedad y de temperatura (Bittencourt et al, 2003), donde “la tasa de crecimiento será menor cuanto menor sean la temperatura y la cantidad de agua disponible” (Departamento de Agricultura. FAO, 2003). Sin embargo, “la presencia de mohos en un alimento no implica necesariamente la presencia de micotoxinas, sino que indica un riesgo potencial de contaminación. Por otra parte, la ausencia de hongos toxicogénicos no. 6. propiedades de los cuerpos que se pueden percibir por los sentidos.. 25.

(25) IAMB 200710 14 garantiza que un alimento esté libre de micotoxinas, pues éstas persisten aún cuando el hongo ha perdido su viabilidad” (Toxicología y Química Legal, 2006).. Los principales factores que contribuyen al deterioro biológico, donde se incluye la propagación de mohos, dentro de un ecosistema son: la humedad, la temperatura y las plagas. “Los mohos utilizan el vapor de agua presente en el espacio intergranular de los cereales, cuya concentración está determinada por el contenido de humedad del grano y el agua de la fase de vapor adyacente a la partícula granular” (Departamento de Agricultura. FAO, 2003). Para un contenido de humedad dado, diferentes cereales presentan actividades acuosas diversas, lo que favorece la proliferación de diversos tipos de mohos con diversas tasas de crecimiento. Las actividades acuosas necesarias para la proliferación de mohos se encuentran, por lo general, entre 70 y 99% de humedad relativa en campo, “siendo mayor la actividad de agua y la propensión a la proliferación de mohos cuanto mayor es la temperatura” (Departamento de Agricultura. FAO, 2003). Sin embargo, en el almacenamiento de granos, los mohos pueden proliferar con contenidos de humedad más bajos. Recientemente la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) ha estimado que el 25% de las reservas del grano en el mundo están contaminadas por micotoxinas (Jaynes et al, 2006).. Por otro lado, las plagas también pueden contribuir considerablemente al deterioro biológico de los cereales, debido a los daños físicos y a la pérdida de nutrientes que ocasiona su actividad, así como el aumento del contenido de humedad y la temperatura de los cereales infestados a causa de la misma (Departamento de Agricultura. FAO, 2003).. La exposición a micotoxinas puede producir “toxicidad aguda y crónica, con resultados que van desde la muerte a efectos nocivos en el sistema nervioso central, cardiovascular, respiratorio y en el aparato digestivo; de igual forma, pueden también ser agentes cancerígenos, mutágenos, teratógenicos e inmunodepresores (Departamento de Agricultura. FAO, 2003).. 26.

(26) IAMB 200710 14 Las especies toxicogénicas de mayor importancia pertenecen a tres géneros: Aspergillus, Penicillium y Fusarium (Brera et al, 2005), las cuales se encuentran resumidas en la Tabla 2. Juntas, constituyen los denominados hongos de almacenamiento (Pabón et al, 1987).. Tabla 2. Mohos y micotoxinas de importancia mundial (Departamento de Agricultura. FAO, 2003) Especie de moho Aspergillus parasiticus Aspergillus flavus Fusarium sporotrichioides Fusarium graminearum Fusarium verticillioides Penicillium verrucosum Aspergillus ochraceus. Micotoxinas producidas Aflatoxinas B1, B2, G1 y G2 Aflatoxinas B1 y B2 Toxina T-2 Zearalenona Fumonisina B1 Ocratoxina A Ocratoxina A. Debido a la dificultad de clasificar las micotoxinas en forma simple, se han “clasificado las toxinas más importantes de acuerdo con su afinidad a los organelos celulares, definiendo entonces características toxicológicas y transformaciones metabólicas” (Castro et al, 1994) de la siguiente manera, como se presenta en el documento de Control de Calidad de Insumos y Dietas Acuícolas presentado por la FAO:. a.. Inhibidores de la producción de energía: Actúan inhibiendo la actividad de los adenosintrifosfatasa (ATPasa), inhibiendo en consecuencia, la fosforilación oxidativa celular. Por ejemplo: citreoviridinas; luteoskirina, ergocromos, etc.. b.. Inhibidores de síntesis de proteínas: Actúan inhibiendo ya sea al inicio de la síntesis, tricotecenos tipo I, o inhibiendo la elongación y término de la proteína, tricotecenos tipo ET. Otras micotoxinas inhiben en forma competitiva la actividad de la fenilalanil-t RNA sintetasa, por ejemplo la Ocratoxina A, producida por Penicillium.. c.. Modificadores de citoesqueleto: Actúan modificando las funciones de los microfilamentos y microtúbulos celulares. Por ejemplo: griseofulvina, citocalasinas, cloropeptido.. d.. Micotoxinas estrógenicas: Provocan respuestas de crecimiento de masa en el útero y de alteración de niveles circulantes de hormonas, como la zearalenona, generada por Fusarium.. 27.

(27) IAMB 200710 14 e.. Generadores de temblor (tremorgenos): Actúan sobre el sistema nervioso central induciendo temblores generalizados en animales. Por ejemplo: penitrem A.. f.. Micotoxinas cancerígenas: Provocan desarrollo de tumores en hígado y en corteza renal, como las aflatoxinas, esterigmatocistina.. 6.2. Aflatoxinas. Clasificación. Estructuras. Características y propiedades físicas. “El nombre de aflatoxina deriva de la abreviación taxonómica de Aspergillus (A) y de la especie flavus, ya que se comprobó que el hongo Aspergillus flavus era el contaminante común en todas las muestras analizadas” (Castro et al, 1994). Entre los diversos tipos de aflatoxinas producidas, la de mayor importancia es la aflatoxina B1 (AFB1) ya que se presenta mayor frecuencia en muestras contaminadas y fue clasificada en 1988 como una sustancia carcinógena del Grupo 1 por la Agencia Internacional de Investigación contra el Cáncer (IARC) (Zinedine et al, 2006) luego de 40 años de estudio, datos experimentales y estudios epidemiológicos en poblaciones humanas, siendo considerada, desde entonces, como la micotoxina más poderosa hepatocarcinógena conocida en los mamíferos (Groopman et al, 2005).. Los Aspergillus tienen una gran capacidad de crecer en diferentes temperaturas sobre sustratos con contenido variable de humedad. “El rango de temperatura de crecimiento de los mismos oscila entre 0º y 55º C para la mayoría de las especies” (Toxicología y Química Legal, 2006). Los factores más importantes en la cantidad presente de AFB1 en los alimentos son la temperatura y la humedad. Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus, pueden crecer fácilmente en alimentos que tengan contenidos de humedad entre 13 y 18% y una humedad del ambiente del 50 al 60%. Además, estos mohos pueden producir la toxina si se encuentran almacenados bajo temperaturas entre 20 y 30 ºC y a 70 a 90% de humedad relativa (Kheiralla et al, 2002). Se caracterizan por presentar colonias de color amarillo-verdosas cuando están creciendo, hasta tomar un color amarillo-café (Ramírez, 1994).. 28.

(28) IAMB 200710 14 6.2.1.. Clasificación. A pesar de que se han logrado aislar 17 compuestos designados como aflatoxinas, el término se refiere habitualmente a cuatro compuestos del grupo de metabolitos bis-furano-cumarina producidos por Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus, denominados B1, B2, G1 y G2.. Existe también la posibilidad de encontrar aflatoxinas en la leche cuando las hembras de mamíferos son alimentadas con raciones contaminadas con AFB1 y B2; de esta forma, los animales excretan en la leche metabolitos denominados AFM1 y M2 (JOLLY, 2006), y solamente la AFM1 presenta toxicidad oral apreciable (OMS, 2003). 6.2.2.. Estructuras. En la Figura 1 se pueden observar las estructuras de algunas aflatoxinas y de los metabolitos relacionados con la aflatoxina B1. Las aflatoxinas B2 y G2 son dihidroderivados de los compuestos madres. Las aflatoxinas M1 y M2 son metabolitos hidroxilados de B1 y B2 respectivamente (OMS, 2003). Figura 1. Estructura de algunas aflatoxinas y sus metabolitos (OMS, 2003). 29.

(29) IAMB 200710 14. En la Figura 1 se puede observar que todas estas toxinas contienen “un anillo cumarina unido a un bisdhidrofurano (asociado a la mutagenicidad y carcinogenicidad de la toxina) y a un anillo ciclopentenona (serie de AFs B) o una lactona de 6 miembros (serie de AFs G)” (Ramírez, 1994). 6.2.3.. Características, propiedades físicas y químicas. Las cuatro sustancias más importantes “se distinguen por su color fluorescente: B corresponde al azul (blue) y G al verde (green), con subíndices que indican la movilidad cromatográfica relativa” (OMS, 2003). La Tabla 3 muestra las propiedades físicas y químicas de las aflatoxinas más importantes y de los metabolitos encontrados en la leche.. Tabla 3. Propiedades físicas y químicas de algunas aflatoxinas y sus metabolitos (adaptación OMS, 2003) Aflatoxina. Fórmula molecular. Peso molecular. B1 B2 G1 G2 M1 M2. C17 H12 O6 C17H14O6 C17 H12 O6 C17 H14 O7 C17 H12 O7 C17 H14 O7. 312 314 328 330 328 330. Punto de fusión (ºC) 268–269 286–289 244–246 237–240 299 293. UV máxima (nm) 362 363 362 363 357 357. Fluorescencia Azul Azul Verde Verde Azul Azul. Se puede observar en la tabla anterior que las aflatoxinas presentan una intensa fluorescencia cuando son expuestas a luz ultravioleta (UV) de onda larga, lo que permite que se logre detectar estos compuestos a concentraciones muy bajas. También, se puede deducir que en los procesos ordinarios de cocción y pasteurización hay poca o ninguna destrucción de aflatoxinas debido a su alto punto de fusión.. 6.3. Efectos de las aflatoxinas en seres humanos y animales. El grado de exposición humana y animal a las aflatoxinas está ligado principalmente a la dieta, que depende de los alimentos disponibles y de los hábitos alimenticios, donde los productos potencialmente contaminados constituyen un elemento significativo de ésta. De igual forma, la exposición ocupacional a las aflatoxinas es un factor importante para aquellos grupos de personas que manejan cereales, maní, harinas, etc., cuya. 30.

(30) IAMB 200710 14 exposición puede ocurrir por inhalación de polvos contaminados, así como las personas que analizan muestras tóxicas en el laboratorio (OMS, 2003).. Básicamente, las aflatoxinas afectan las actividades de biotransformación y replicación del ADN, produciendo efectos principalmente cancerígenos y mutagénicos “alterando factores nutricionales como cambios en la grasa, proteínas, vitaminas y minerales esenciales o en procesos energéticos” (Santos, 1999). Sin embargo, se debe tener en cuenta que la intoxicación depende de factores tales, como: la dosis ingerida, la toxicidad del compuesto, la edad, sexo, estado endocrino, nutrición del hospedero y sus períodos de exposición a la toxina (Santos, 1999).. Los efectos de las aflatoxinas se pueden dividir, según el grado de exposición, en aflatoxicosis aguda y crónica. El primer caso se relaciona con altos niveles de consumo o exposición a la toxina sobre períodos de tiempo relativamente cortos, comúnmente horas o días. Sus efectos son: reducción anormal de la concentración de lípidos, colesterol y caroteno en la sangre, enfermedades conocidas como hipolipidemia, hipocolesterolemia e hipocarotenemia, respectivamente, las cuales se encuentran asociadas con esteatosis hepática7 y pérdida de peso. De igual forma, “la toxicidad aguda se manifiesta principalmente como lesiones hepáticas, aumento de la fragilidad capilar afectando el tiempo de coagulación sanguínea y de allí, la presencia de hematomas, postración y muerte” (Saume et al, 2005) al cabo de horas o pocos días. La exposición crónica es más difícil de identificar y tiende a ser más común que la anterior. Se caracteriza por exposición y/o consumo en largos períodos de tiempo de cantidades bajas de la toxina. Esta exposición genera problemas carcinogénicos, especialmente en el hígado, mutagénicos, debido a la bioacumulación y teratogénicos, comprende en gran medida el sistema inmunitario, nervioso y reproductivo causando inmunosupresión (Santos, 1999).. Las aflatoxinas afectan a unos animales más que a otros y su toxicidad ha llegado a mamíferos como conejos, perros y primates; también a peces y aves, de las cuales los patos y los pavos han mostrado ser los más. 7. Hígado graso. 31.

(31) IAMB 200710 14 susceptibles (Fonseca, sin fecha). Estudios realizados en las aves muertas debido a la epidemia de 1960 mostraron coloración pálida y apariencia grasa en el hígado, revelando necrosis y proliferación biliar extensivas. De igual forma se han observado casos similares en patos alimentados con harina de maní, cerdos y pollos alimentados con maíz contaminado con aflatoxinas. En general, los animales intoxicados presentan un deterioro rápido, hemorragias subcutáneas y muerte (OMS, 2003).. En 1980 se realizó en Colombia un estudio con 30 pollos separados en seis grupos. A cuatro de ellos se les suministraron concentraciones de 25, 50, 75 y 100 µg/kg de aflatoxina B1 respectivamente durante 30 días. Luego del experimento se observó la presencia de la micotoxina en músculos y en el hígado, el cual presentó “cambios degenerativos de los hepatocitos8 e hiperplasia de los conductos biliares” (Peña et al, 1981). Del experimento se logró determinar que la ingestión prolongada de dietas contaminadas con concentraciones de AFB1 superiores a 20µg/kg ejercen efectos patológicos en los pollos y constituyen un riesgo para la salud humana.. De igual forma, en un estudio de Madhavan se administraron a dos monos rhesus dosis orales diarias de aflatoxinas de 250µg/kg de peso corporal por día, y luego se aumentó la dosis a 500 µg/kg de peso corporal por día, hasta que se produjo la muerte de los animales después de 32 y 34 días. Luego de la autopsia se observaron lesiones hepáticas con infiltración grasa, proliferación biliar y fibrosis. Así mismo, se siguieron realizando más experimentos en los cuales ocurría la muerte del animal en períodos más largos según fuera disminuyendo la dosis suministrada. La dosis mínima fue de 62 µg/kg de peso corporal a cinco monos una vez por semana hasta que murieron a los dos años, y los cuales presentaron las mismas alteraciones hepáticas de los monos anteriores. “La AFB1 administrada por vía oral, ha sido hepatocarcinogénica en todas las especies de animales experimentales estudiadas hasta ahora” (OMS, 2003).. Intoxicaciones masivas por exposición a AFB1 en humanos se han reportado en varias partes del mundo, principalmente en África y Asia, países como China, Uganda, la India, Qatar, Ghana, Nigeria, Pakistán,. 8. Célula que realiza la mayoría de funciones del hígado. 32.

(32) IAMB 200710 14 España y Kenia, entre otros. La mayoría de los casos reportados involucran el consumo de cereales contaminados, especialmente maíz, arroz y maní, exposición que es difícil evitar ya que el crecimiento de hongos en los alimentos es difícil de prevenir (Saad, 2004). Aunque no está permitida la venta de alimentos altamente contaminados en los mercados, se han logrado determinar concentraciones de hasta 2000µg/kg en el maíz (Fonseca, sin fecha).. La aflatoxicosis aguda en humanos se caracteriza por vómito, dolor abdominal, edema pulmonar, convulsiones, coma y muerte. La intoxicación crónica presenta principalmente cáncer de hígado. En 1974, se reportó en la India la muerte de personas a causa de intoxicación aguda por AFB1, “cuando las lluvias intempestivas y la escasez de alimentos impulsaron el consumo de maíz muy contaminado” (Saad, 2004).. La aflatoxina B1 reacciona con los ácidos nucleicos de las células inhibiendo la síntesis correcta del AND y proteínas en los tejidos más activos como son el hígado, los intestinos y la médula (CBWInfo, 1999). El daño causado al ADN puede llegar a ser mutagénico, carcinogénico si hay un término prolongado de exposición. Estudios realizados en China revelaron la muerte anual de más de 300 mil personas debido a cáncer de hígado para los años 70, donde se observó el alto nivel de exposición a aflatoxinas en la dieta de esas personas (Groopman et al, 2005).. Se ha visto una relación cercana entre la desnutrición de niños y la exposición de ellos a una dieta con aflatoxinas. En estos casos se ha observado que los bebes amamantados con leche materna contaminada, presentan más desnutrición cuando más son amamantados, afectando así su crecimiento y la viabilidad de los mismos, desnutrición conocida como tipo kwashiorkor (Santos, 1999). La Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró que “una tercera parte de las enfermedades que ocurren en el mundo, pueden atribuirse a factores ambientales (entre ellos las micotoxinas), y mientras que el total de niños menores de 5 años solamente constituyen el 12% de la población mundial, en ellos se representa el 40% del total de enfermedades de origen medioambiental” (Knass, sin fecha).. 33.

(33) IAMB 200710 14 También existe una relación importante entre las aflatoxinas y el virus de la hepatitis B (HBV). Estudios demuestran que la infección concurrente con HBV durante la exposición a AFB1, incrementa el riesgo de cáncer en el hígado. Esto se debe a que el virus HBV “interfiere con la habilidad de los hepatocitos de metabolizar aflatoxinas, una aflatoxina M1-ADN conjugada existe durante un prolongado periodo de tiempo en el hígado, incrementando la probabilidad de daño de oncogénesis9 como el [gen] p53” (Wikipedia, 2006), lo que evitaría que la célula reaccionara en respuesta ante el daño del ADN.. 6.4. Reglamentaciones sobre las aflatoxinas. Según la FAO, en 1995 un 23% de la población mundial vivía en países donde no existía una reglamentación sobre micotoxinas; sin embargo, en el 2003, al menos 99 países tenían ya reglamentos para las micotoxinas en alimentos y/o en las raciones donde la población representa aproximadamente el 87% de los habitantes del globo (Saume et al, 2005).. Muchos países han establecido normas para controlar la presencia de micotoxinas en determinados alimentos según su uso. Las normas aconsejan límites máximos que se determinan al establecer una ingesta diaria tolerable. Ésta, “representa un nivel estimado del contaminante, expresado en base del peso corporal que puede ser ingerido diariamente a lo largo de toda la vida sin riesgos apreciables para la salud” (Knass, sin fecha). Las micotoxinas más reglamentadas a nivel mundial son las aflatoxinas. En la Tabla 4 se pueden observar los límites de niveles permisibles de aflatoxinas publicados en 1988 por la FAO/OMS/UNICEF para determinado tipo de alimentos. Sin embargo, la Unión Europea tiene normas más estrictas donde el nivel máximo tolerable para AFB1 y AF total en cereales para consumo humano es de 2 y 4 µg/kg respectivamente y 20 µg/kg para alimento de aves de corral (Zinedine et al, 2006).. 9. Proceso que inicia y promueve el desarrollo de un tumor cuando el gen ha sido alterado.. 34.

(34) IAMB 200710 14. Tabla 4. Límites para aflatoxinas en alimentos para humanos y animales (UNEP/FAO/WHO, 1988) Micotoxina Aflatoxinas (total o B1) Aflatoxinas (total o B1) Aflatoxinas M1. Producto Alimento para humanos Alimento para animales Leche. Limites (µg/kg) 5-20 10-50 0.05-0.5. Entre los factores valorados para establecer límites a la presencia de micotoxinas en los alimentos se encuentran: la distribución de la micotoxina en el producto, las limitaciones inherentes al método de análisis, la evaluación de los riesgos y del potencial tóxico y, por último, la disponibilidad de alimentos para la población (CARRILLO, 2003).. Según Oscar Santos, microbiólogo en alimentos y docente de la Universidad Autónoma de Bucaramanga, en Colombia se aceptan niveles de aflatoxinas hasta de 50µg/kg (Santos, 1999). Sin embargo, en el país se trabaja muy poco sobre el tema de las aflatoxinas en cereales y no existe ningún decreto que regule las micotoxinas en los alimentos a nivel nacional, por lo que las entidades se rigen por normas técnicas que no son de obligatorio cumplimiento (Hernandez, 2007). El ICONTEC, organismo nacional de normatización y certificación; ratificó el 30 de noviembre de 2006, la Norma Técnica Colombiana denominada “Industrias alimentarias. Nivel máximo permitido de aflatoxinas en los alimentos,”norma NTC 3581, en la cual se permite un nivel máximo de aflatoxinas totales (suma de B1+B2+G1+G2) en alimentos de consumo humano directo de 10 µg/kg; para animales de no consumo humano directo de 20 µg/kg y aflatoxinas M1 en leche de consumo humano de 0,5 µg/kg. Estas normas son basadas en los reglamentos a nivel mundial expedidos por la FAO. A la fecha, la norma no tiene ninguna aplicación con fines de control.. 6.5. Control del riesgo. A pesar de que las aflatoxinas han sido identificadas como toxinas muy potentes, en algunos países aún no se toman las medidas necesarias, ya que no han sido identificadas todavía como problemas urgentes. Sin embargo, “los productores deberían tomar medidas preventivas considerando la significativa cantidad de subproductos de origen vegetal que incluyen sus dietas y las condiciones ambientales que favorecen el. 35.

(35) IAMB 200710 14 crecimiento de hongos y producen de micotoxinas” (Castro et al, 1994). La FAO/OMS considera que la presencia de mohos y micotoxinas se puede reducir mediante la aplicación de diversas medidas preventivas, tanto antes como después de la cosecha (Requena et al, 2005). En la Tabla 5 se pueden observar los posibles pasos para la adopción de programas de análisis de peligros y puntos críticos de control para combatir las micotoxinas.. Tabla 5. Programa de análisis de peligros y puntos críticos de control para combatir las micotoxinas en cereales (Requena et al, 2005) Pasos. Alimentos. Precosecha. Cosecha. Poscosecha. Granos de cereales, oleaginosas, nueces, frutas. Poscosecha, procesamiento y manufacturación. Alimentos para animales. Leche, carne y productos avícolas. Riesgo. Acción correctiva. Utilizar variedades resistentes para el cultivo. Infección con mohos con Reforzar los programas efectivos contra el subsiguiente formación de control de plagas. micotoxinas Mantener adecuados horarios de riego. Buenas prácticas de labranza, rotación de cultivos, etc. Tiempos apropiados de cosecha. Mantener bajas temperaturas si es posible. Incremento de la formación Remover materiales extraños. de micotoxinas Secar rápidamente por debajo de 10% de humedad. Proteger los productos almacenados de humedad, insectos, factores ambientales, Incremento y/o presencia etc. de micotoxinas Almacenar los productos sobre superficies limpias y secas. Evaluar todos los ingredientes añadidos. Monitorear las operaciones de Contaminación conducida procesamiento y manufacturación para mantener la alta calidad de los productos. por micotoxinas Seguir buenas prácticas de manufacturación Transferencias de Monitorear los niveles de micotoxinas en micotoxinas a productos los ingredientes del alimento. lácteos, carnes o productos Evaluar residuos de micotoxinas en los avícolas productos.. En la anterior tabla se puede observar que, ante todo, la mejor forma de combatir la presencia de las micotoxinas es identificar los puntos del proceso en los cuales el alimento puede ser contaminado para poder prevenir el crecimiento del hongo y la toxina con el buen manejo de las condiciones de almacenamiento tales como humedad y temperatura (Santos, 1999). Entre las buenas prácticas de manufacturación en la planta de procesamiento de alimentos se considera el monitoreo constante de humedad y micotoxinas en ingredientes de alto riesgo, donde los granos deben permanecer en sitios con muy baja humedad, baja temperatura y sin contacto con el exterior. Es importante el secado y la aireación de los cereales y subproductos vegetales. 36.