Conservantes del pienso para el control del moho y las micotoxinas - ¿Son suficientemente efectivos?

CONSERVANTES DEL PIENSO PARA EL CONTROL DEL MOHO Y LAS MICOTOXINAS ¿SON LO SUFICIENTEMENTE EFECTIVOS?

Prof. Naresh Magan y Dr. Ángel Medina Grupo de Micología Aplicada, Medio Ambiente y Agroalimentación, Universidad de Cranfield, MK43 0AL, U.K. Email: n.magan@cranfield.ac.uk

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La industria de fabricación de piensos está aumentando considerablemente debido a la necesidad de atender a la creciente demanda de carne, especialmente en regiones en que las economías se están expandiendo rápidamente, como en Asia, especialmente en China, y en América del Sur, Brasil y Argentina. Así pues, la necesidad de forraje, piensos mixtos y piensos compuestos se ha convertido en algo de importancia crítica.

Sin embargo, cuando examinamos los ingredientes que se utilizan, especialmente en Europa, una cantidad importante son rechazados en las fronteras debido a la presencia de micotoxinas, especialmente cuando proceden de regiones subtropicales y tropicales (RASFF, 2019).

Esta revisión aborda aspectos de la preservación de diferentes alimentos para animales con el fin de reducir o minimizar su deterioro por la presencia de mohos y su contaminación por micotoxinas. A menudo, debido a que el forraje y los piensos mixtos tienen que estar relativamente húmedos para el consumo de los animales se tratan con conservantes para garantizar un almacenamiento seguro a corto y medio plazo.

Sin embargo, la mayoría de los conservantes se basan en los ácidos alifáticos y sus sales.

Abordaremos el uso de estos conservantes y sus posibles inconvenientes, especialmente cuando se utilizan concentraciones subóptimas que pueden exacerbar la contaminación por micotoxinas.

También ha habido mucho interés por encontrar conservantes alternativos para los alimentos/pienso basados en antioxidantes y extractos de plantas, especialmente aceites esenciales. Sin embargo, muchos de ellos no se clasifican como compuestos GRAS (del inglés, Generally Recognized As Safe) porque no se han completado los análisis toxicológicos necesarios, además de ser necesario incluir los análisis de coste-beneficio para evaluar su potencial de uso comercial. También se abordarán estos aspectos.

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ÁCIDOS ALIFÁTICOS Y SUS SALES PARA CONTROLAR EL DETERIORO Y LOS MOHOS MICOTOXIGÉNICOS El pienso para alimentación animal consiste en mezclas de ingredientes, incluyendo cereales, subproductos de cereales, torta de semillas de algodón, torta de cacahuete, extractos de soja, pulpa de palma, legumbres y otros aditivos, dependiendo de si el producto se destina al ganado vacuno, al cerdo o a la avicultura.

La producción de piensos peletizados da lugar a un producto alimenticio relativamente seco que puede almacenarse eficazmente a corto y medio plazo, siempre que no absorba humedad durante la fase de almacenamiento, debido a la mala gestión post-cosecha.

Esto puede ocurrir debido a la partición inadecuada de los diferentes tipos de productos básicos durante el transporte o el almacenamiento, ya que los ingredientes de los piensos pueden reabsorber la humedad. Esto ocurre especialmente en el caso de ingredientes higroscópicos, facilitando su deterioro por crecimiento de hongos y, concretamente, de hongos micotoxigénicos que los contaminan con micotoxinas (Perreira et al., 2019).

Materias primas Humedad

Piensos peletizados

Almacenamiento

Mohos micotoxigénicos

Económicamente, los mohos deteriorantes y la contaminación por micotoxinas son muy importantes.

En un estudio de 10 años de duración realizado en los Estados Unidos, se demostró que los ingredientes de los alimentos para animales y las muestras de forraje contenían cantidades significativas de micotoxinas.

Por ejemplo:

Aflatoxinas (AFs) / 34% pienso para alimentación animal (>20 ppb) Deoxinivalenol (DON) / 60% pienso para avicultura y ganado vacuno de leche Zearalenona (ZEN) / 15-20% pienso mixto Toxina T-2 / 5% muestras de pienso Fumonisinas (FUMs) / 5-10% muestras de pienso

Los forrajes, incluidos los concentrados, el grano de maíz, la harina de soja, la torta de semillas de algodón, el ensilado de maíz, el heno, y los ensilados de granos pequeños y de hierba, han sido estudiados para detectar la presencia de micotoxinas.

Todos ellos han mostrado un aumento significativo en los últimos años en el porcentaje de muestras de alimento que están contaminados con diferentes micotoxinas, incluyendo las de Biomin, Alltech, Randox and Patent Co, entre otras (Biomin survey, 2019; Alltech survey, 2019; Randox survey, 2019, Patent Co 2019).

Los piensos no extrusionados, incluidos el forraje y los piensos mixtos, suelen tratarse con conservantes antimoho, generalmente a base de ácidos alifáticos individuales o mezclas, o sus sales. Esto puede reducir la probabilidad de que se inicie el deterioro por acción del moho y la contaminación por micotoxinas.

Sin embargo, la mayoría de las mezclas de conservantes que se utilizan comercialmente son fungistáticos, no fungicidas, por lo que no son letales para las esporas contaminantes de los mohos.

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Zonas del alimento poco o nada tratadas, aunque sean muy pequeñas, de unos pocos gramos, pueden proporcionar focos iniciales para el inicio de la germinación de esporas de los mohos deteriorantes/micotoxigénicos si el contenido de humedad del alimento es propicio para el crecimiento (Lord et al., 1981, 1983; Lacey et al., 1982).

Por lo tanto, es fundamental que, cuando se añadan conservantes, se logre una mezcla eficaz del conservante con el pienso para garantizar una cobertura del mismo con la concentración adecuada (efectiva) para minimizar las posibilidades de que se produzcan mohos deteriorantes/mohos micotoxigénicos y la contaminación con toxinas durante el almacenamiento a corto y medio plazo.

De hecho, elegantes estudios llevados a cabo por Lord et al. (1981) demostraron la importancia de la mezcla efectiva de los ácidos alifáticos o sus sales con el alimento para evitar focos de alimento infratratados o no tratados.

Sugirieron que puede iniciarse el deterioro del moho, así como la contaminación con aflatoxinas (AFs; carcinógenos de clase 1a), con otras micotoxinas como la ocratoxina A (OTA) o tricotecenos de tipo B, incluyendo DON y ZEN, y FUMs.

Los estudios de diferentes mezclas de piensos para avicultura utilizadas como mezclas starter y finalizadores demostraron tener una diversidad de micobiota diferente según la estación y la forma en que se procesan las materias primas de los piensos.

A menudo, las especies de mohos deteriorantes predominantes pertenecían a los géneros Aspergillus, Penicillium y Fusarium, responsables de la contaminación por micotoxinas, especialmente en las regiones más cálidas del mundo, por ejemplo, el Asia sudoriental (Alam et al., 2010 a,b).

En Asia, los piensos para avicultura son producidos en fábricas de piensos comerciales, así como por cooperativas locales. Los propietarios de las fábricas de piensos compran estos ingredientes a granel en la temporada de producción y los almacenan para su transformación en piensos durante todo el año.

Sin embargo, a menudo en las regiones climáticas tropicales y subtropicales, las materias primas cosechadas en los campos suelen tener un contenido de humedad relativamente alto, lo que las hace inseguras para el almacenamiento, incluso a cor to plazo, sin deterioro por moho. Por lo tanto, sin un secado efectivo hasta una actividad de agua <0,70, las humedades intermedias permitirán el desarrollo de los mohos adaptados a ambientes secos, mencionados anteriormente (Ilangantileke, 1987; Sanchis, 2000; Figure 1).

Varias empresas comerciales venden formulaciones de conservantes a base de ácidos alifáticos, incluidos los ácidos fórmico, propiónico o sórbico, o sus mezclas.

A veces se prefieren sus sales porque tienen una volatilidad reducida y son más fáciles de usar.

Figura 1. Perfiles diagramáticos de los límites de crecimiento/no crecimiento para los tres géneros micotoxigénicos clave en relación con los dos factores abióticos de interacción clave.

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LA CONCENTRACIÓN ES CRÍTICA Por supuesto, los métodos de formulación son confidenciales para cada productor industrial. Sin embargo, el uso de la concentración correcta es fundamental para lograr un control eficaz del deterioro y los mohos micotoxigénicos.

La Tabla 1 muestra las diferencias de concentración que pueden producirse al mezclar diferentes proporciones de ácidos alifáticos o sus sales y sus concentraciones reales.

Tabla 1. Concentraciones de conservantes en soluciones madre (g en 100 ml de agua) (de Marin et al., 1999).

Propionato en el maíz (%)

Mezcla comercial

Propionato de sodio

Ácido propiónico

0,03 0,05 0,07

6,4 10,3 14,1

5,0 8,0 11,0

3,9 6,2 8,6

La Tabla 2 se compara el efecto de dos productos comerciales y el ácido propiónico sobre la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) necesaria para inhibir el crecimiento de tres importantes hongos micotoxigénicos en un medio a base de maíz (A. flavus, AFs; A. ochraceus / P. verrucosum, Ocratoxina A, OTA).

En maíz húmedo, el 0,25% fue necesario para lograr un control similar de A. flavus y A. parasiticus.

Tabla 2. Comparación de la concentración inhibitoria mínima (%) necesaria para el ácido propiónico y dos formulaciones comerciales de ácidos alifáticos in vitro en medios a base de maíz (Marin et al., 2000).

Producto

A. flavus

A. ochraceus

P. verrucosum

Ácido propiónico

0,25

0,25

0,10

Lupromix NC

0,50

0,25

0,25

Lupro-grain

0,25

0,25

0,25

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La Tabla 3 muestra el efecto del ácido sórbico en diferentes mohos deteriorantes, el rango de pH y concentración.

Tabla 3. Concentración mínima inhibitoria (CMI) de ácido sórbico frente a diferentes géneros de mohos deteriorantes o especies específicas (adaptado de Lück y Jager, 1997).

Especies

pH

MIC (ppm)

Rhizopus species Penicillium species Penicillium digitatum Penicillium glaucum Aspergillus species Aspergillus flavus Aspergillus niger Fusarium species Cladosporium species

3,6 3,5 - 5,7 4,0 3,0 3,3 - 5,7 --2,5 - 4,0 3,0 5,0 - 7,0

1200 200 - 1000 200 - 1000 1000 - 2500 200 - 1000 1000 1000 - 5000 1000 1000 - 3000

En la Figura 2 se compara el efecto de la utilización de mezclas de ácido propiónico y su sal de sodio en el crecimiento de las especies de la sección Liseola de Fusarium (F. verticillioides, F. proliferatum) responsables de la contaminación del maíz con FUM (Marin et al., 2000).

Esto muestra claramente que la proporción de la mezcla y, lo que es más importante, la actividad de agua del maíz afectó significativamente a la colonización del maíz por estas especies. En condiciones más húmedas no hubo prácticamente ningún control de F. verticillioides, aunque sí hubo algún control de F. proliferatum, pero sólo a 0,93-0,95 aw.

TASA DE CRECIMIENTO (mm d-1)

Figura 2. Efecto de diferentes proporciones de ácido propiónico/propionato de sodio en el grano de maíz a 25 oC sobre las tasas de crecimiento (Marin et al., 2000).

% ácido propiónico % propionato de sodio

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En la Tabla 4 se muestra el efecto de diferentes concentraciones de ácido propiónico y niveles de aw en la contaminación por fumonisina B1 del maíz contaminado naturalmente o la que se produce con un inóculo adicional de F. verticillioides después de 4 semanas de almacenamiento a 25oC. Esto demuestra que, independientemente de las condiciones, sólo en la concentración más alta probada hubo una disminución significativa de la contaminación con esta micotoxina.

Tabla 4. Concentración de fumonisin B 1(µg/ml) en el maíz natural tratado con concentraciones de ácido propiónico y almacenado durante 4 semanas a 25oC (de Marin et al., 2000). Estadísticamente, Fusarium, dosis de conser vante e interacciones de a w: Sólo Fusarium x conser vante fue estadísticamente significativo.

Actividad de agua aw

Ácido propiónico (%)

Maíz natural

Maíz + Fusarium

0,85

0 0,05 0,10 0 0,05 0,10 0 0,05 0,10

9,27 4,96 9,98 5,65 7,34 8,04 9,46 3,61 6,58

3,71 11,15 5,36 4,78 5,72 3,38 8,57 6,42 5,97

0,90

0,95

En algunos estudios se han examinado los cambios en las poblaciones de los distintos piensos de arranque y de engorde para avicultura en los países asiáticos (Alam et al., 2012). Esto demostró el predominio de los diferente micobiota presente en los distintos piensos y la relativa contaminación con micotoxinas, especialmente aflatoxinas en diferentes estaciones en los distintos piensos (Tabla 5).

Se demostró que el propionato de calcio en los piensos de arranque y engorde tiene importantes beneficios, ya que disminuye la población fúngica, especialmente la de A. flavus and A. parasiticus, y la contaminación con aflatoxinas (AFB1, AFB2, AFG1, AFG2; Alam et al., 2014a,b).

Es importante reducir la contaminación por aflatoxinas en los piensos para avicultura debido a su importante contribución a la aparición de aflatoxicosis, caracterizada por apatía, anorexia con una menor tasa de crecimiento, la utilización deficiente de los piensos, pérdida en la ganancia de peso, la reducción del peso y la producción de huevos, el aumento de la susceptibilidad a las agresiones ambientales y microbianas y el aumento de la mortalidad (Leeson, 1995; Wild, 2000).

Así pues, las mezclas más eficaces de conservantes pueden proporcionar beneficios de efecto aditivo o sinérgico en el control relativo, especialmente de estas importantes micotoxinas, durante el almacenamiento a corto y medio plazo.

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Tabla 5. Ocurrencia estacional de AFB1 (ng g-1) en alimentos para avicultura y sus ingredientes recogidos en Peshawar (de Alam et al., 2012).

AFB1 concentration (ng g-1) Pienso/Ingredientes

Dic-Feb

Mar-May

Jun-Ago

Sep-Nov

Media

Maíz Trigo Arroz Semilla de algodón Ración starter Ración de engorde Media

31,07 25,10 13,71 35,61 158,79 183,45 74,62 C

37,05 28,16 42,12 53,29 173,04 187,74 86,90 A

32,74 20,81 46,84 55,70 134,41 191,65 80,36 B

26,37 19,34 41,85 22,70 147,68 152,00 68,32 D

31,81 E 23,35 F 36,13 D 41,83 C 153,48 B 178,71 A

Las medias en cada fila y columna seguidas de las mismas letras no son significativamente diferentes P≤0,05 Se ha informado del uso de otros ácidos como el ácido adípico, ferúlico, fumárico, tartárico y transcinámico (extracto de plantas) contra los mohos micotoxigénicos para su aplicación en el pienso. Los efectos han sido variables, con una buena eficacia en algunos casos para controlar el crecimiento a >50-75%.

Sin embargo, en muchos casos el efecto sobre la producción de micotoxinas fue menos eficaz, especialmente en cereales como el trigo y el maíz que se utilizan en piensos mixtos.

En la Tabla 6 se resume el efecto de los diferentes ácidos sobre el crecimiento y la producción de micotoxinas por diferentes mohos micotoxigénicos.

Tabla 6. Resumen de los efectos de diferentes ácidos en la forma acuosa o etanólica sobre el crecimiento y la producción de micotoxinas por diferentes especies de hongos (adaptado de Mylona, 2013).

Ácido

Crecimiento F. g

F. v.

F. l.

Micotoxina A. f.

F. g

F. v.

F. l.

A. f.

Transcinámico

Acuoso (0-200 ppm)

Ferúlico Adípico Tartárico Fumárico

Efecto observado Sin efectos observados/estimulación Requiere de más estudio No testado F.g, F. graminearum - Deoxinivalenol; F.v., F. verticillioides - Fumonisinas; F.l., F. langsethiae - Toxinas T-2/HT-2; A.f., A. flavus – Aflatoxinas.

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En estudios anteriores, también se han examinado ácidos alifáticos de diferentes longitudes de cadena para el control de los mohos deteriorantes.

Estudios anteriores con forraje húmedo han demostrado que la longitud de la cadena del ácido alifático puede influir en el control relativo de los mohos deteriorantes en los piensos como Paecilomyces variotii y el grupo Aspergillus glaucus (= especies Eurotium). Así pues, los ácidos grasos de una longitud de cadena de hasta C9-C10 fueron muy eficaces para controlar los mohos deteriorantes.

Sin embargo, la actividad antimoho disminuyó posteriormente al aumentar la longitud de la cadena con soluciones de ácido dodecanoico (C12) que fueron totalmente incapaces de controlar el crecimiento.

Estudios cebada húmeda (22, 28% HR) con dosis comerciales recomendadas de ácido propiónico mostraron que durante un período de 6 meses se controló la contaminación por A. flavus y AFs. Sin embargo, después de 4-6 meses el tratamiento fue menos eficaz frente a P. verrucosum, resultando en un aumento de la contaminación por OTA (Skudamore et al., 2004).

Así, mientras que una especie micotoxigénica fue controlada, otra fue más resistente y aumentó el riesgo de contaminación por OTA durante el almacenamiento a mediano plazo, especialmente en la cebada con un 22% de humedad.

Los estudios también han sugerido que las concentraciones intermedias de esos conservantes pueden dar lugar a una estimulación de la producción de micotoxinas.

Arroyo et al. (2000) mostraron que la producción de OTA por P. verrucosum fue estimulada por la reducción decimal de las dosis recomendadas de propionato de calcio o sorbato de potasio.

También se ha demostrado que las concentraciones intermedias de ácido propiónico estimulan la producción de AF por A. flavus (Al Hilli and Smith, 1979).

Se ha descubierto que algunos mohos deteriorantes utilizan concentraciones más bajas de esos conservantes como fuente de carbono y los degradan con bastante rapidez. Esto se ha demostrado tanto para levaduras aisladas del forraje tratado con conservantes como para los mohos micotoxigénicos xerófilos (Magan et al., 1986a,b; Mutasa et al., 1990; Schmid-Heydt et al., 2000).

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USO DE ANTIOXIDANTES, EXTRACTOS DE PLANTAS Y BIOCONSERVANTES Ha habido un gran interés en el uso de compuestos alternativos, especialmente antioxidantes, extractos de plantas (tanto aceites esenciales como sus componentes volátiles) e inóculos bioconservantes para controlar el deterioro por mohos de los ingredientes individuales o los piensos mixtos para aves, ganado y cerdos.

Otros derivados fenólicos antioxidantes han sido examinados por su posible efecto antimicrobiano. El butilhidroxitolueno (BHT), el butilhidroxianisol (BHA), el galato de propilo (PG), el 2-terbutil hidroquinona (TBHQ) y los propilparabenos son algunos de ellos.

Son compuestos GRAS y pueden ser usados en alimentos y piensos.

ANTIOXIDANTES

Por el contrario, mientras que muchos aceites esenciales crudos (AECs) o sus componentes (por ejemplo, eugenol, timol, cinamaldehído, vainillina, carvacrol, linalool) han sido examinados para controlar el deterioro y los mohos micotoxigénicos para su aplicación en piensos, muchos de ellos no han sido sometidos a las pruebas toxicológicas necesarias para que se apruebe su uso como antimicrobianos.

Esto ha sido un impulsor para el desarrollo de estrategias de biocontrol como parte de un enfoque de CIP (Control Integrado de Plagas).

El uso de inóculos bioconservantes (especialmente las levaduras) son, por lo tanto, alternativas atractivas para tratar de preservar los piensos mixtos húmedos a base de cereales.

PARABENOS

Los bioconservantes se han vuelto más interesantes en los últimos años, ya que muchos países, especialmente la Unión Europea, han prohibido una serie de grupos químicos para la protección de los cultivos debido a preocupaciones de seguridad y ambientales.

Originalmente, los propilparabenos, ésteres del ácido 4-hidroxibenzoico (PHB), fueron sintetizados como un posible sustituto de los conservantes existentes, como los ácidos salicílico y benzoico, eficaces sólo en el rango de pH muy ácido.

Aunque Lück and Jager (1997) afirmaron que una de las características más importantes de los parabenos, junto con una acción antimicrobiana mucho mayor que la de los fenoles y los ácidos orgánicos, es su actividad independiente del pH, algunos estudios sugieren una ligera influencia del pH en su actividad (Thomson et al., 1993).

Debido a su alto valor pKa (8,5), los parabenos son conservantes químicos efectivos en un rango más amplio de pH (3-8), estando la actividad antimicrobiana de los parabenos está relacionada con la longitud del grupo éster de la molécula.

Como aditivos, los parabenos se han aplicado ampliamente como soluciones alcalinas o como soluciones de etanol o propilenglicol en una serie de productos alimenticios, incluidas las verduras encurtidas (Belitz and Grosch, 1999). Sin embargo, pocos estudios han examinado sus posibles aplicaciones en los piensos.

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Kubo y otros (2001) compararon la actividad antifúngica de tres galatos, el propilo (C3), el octilo (C8) y el dodecil (C12) y descubrieron que sólo el galato de octilo (OG) era el compuesto activo contra cuatro géneros de hongos diferentes con un CMI de 25ppm.

Sin embargo, en esos resultados no se tuvieron en cuenta las condiciones ambientales, especialmente la aw y la temperatura, que han demostrado tener un impacto de eficacia.

La Tabla 7 muestra estudios más recientes sobre la comparación de la eficacia de los OG y otros antioxidantes, así como las sales de los ácidos alifáticos y las concentraciones de ED50 necesarias para inhibir la producción de AFB1 por A. flavus.

Tabla 7. Dosis efectiva para el control del 50% (valores ED50, ppm) de antioxidantes y comparación con los ácidos alifáticos para la inhibición de la producción de AFB1 por A. flavus cuando se cultiva en diferentes condiciones de disponibilidad de agua a 25°C durante 10 días (Sultan, 2011).

GALATOS

Tratamiento Tratamiento

0,95

0,92

0,89

BHA BHT OG PP SMP PS CP

190 ST 80 ST > 2000 ST >3000

200 > 500 35 180 > 2000 > 2000 510

ST 80 80 75 1600 ST 490

ST: estimulación de la producción de AFB1.

BHA, anisol hidroxilo butilado; BHT, tolueno hidroxilo butilado; OG, galato de octilo; PP, propilparabeno; SMP, metabisulfito de sodio; PS, sorbato de potasio; CP, sorbato de calcio.

Se realizaron estudios posteriores tratando los cacahuetes almacenados con diferentes concentraciones de OG y examinando el efecto sobre los cambios en las poblaciones temporales de A. flavus (UFC/g de cacahuetes) durante períodos de almacenamiento de 14 días a 25oC (Figura 3).

Figura 3. Efecto temporal de diferentes concentraciones de galato de octilo (OG, ppm) en poblaciones de A. flavus aisladas durante 14 días en cacahuetes almacenados a 25°C. Las barras indican el error estándar de las medias (de Sultan, 2011).

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Las poblaciones aumentaron considerablemente, especialmente entre los 7 y 14 días de almacenamiento, lo que sugiere que la aplicació in situ no fue tan eficaz como en los estudios in vitro en medios a base de cacahuetes.

Estadísticamente, los tratamientos únicos, OG x Tiempo, aw x Interacciones de tiempo fueron todos significativos. Sin embargo, no hubo ningún efecto de las interacciones de OG x aw y OG x Tiempo x aw.

GALATOS

El tiempo de almacenamiento fue el principal factor importante, seguido de las condiciones de almacenamiento aw.

Posteriormente, se analizaron los niveles de contaminación de los cacahuetes con AFB1.

Todos los factores (OG, tiempo, aw y sus interacciones) influyeron significativamente en la producción de toxinas, excepto la interacción OG x aw (P< 0.05).

El tiempo de almacenamiento fue el principal factor significativo, seguido de la aw inicial de los cacahuetes que entraban en el almacén.(Sultan, 2011).

Las poblaciones finales de A. flavus y los niveles de contaminación con AFB1 fueron significativamente más altos después de 14 días de almacenamiento, lo que indica que incluso con estas concentraciones de este antioxidante, la eficacia no era lo suficientemente buena en relación con los límites legislativos.

El uso de esos compuestos requiere de un examen cuidadoso, especialmente cuando se consideran los piensos mixtos, en los que la diversidad fúngica puede ser amplia y, de ese modo, el control de especies micotoxigénicas específicas puede permitir que otras especies más tolerantes se conviertan en dominantes.

Las mezclas de compuestos pueden ser una forma de avanzar, siempre que puedan proporcionar un efecto sinérgico en lugar de sólo un efecto aditivo en términos de control de mohos deteriorantes o de la producción de toxinas en los piensos, especialmente en las mezclas de cereales, harina de semillas de algodón, legumbres y otros aditivos.

ACEITES ESENCIALES Existe un importante volumen de trabajo sobre la eficacia de los aceites esenciales de plantas (AECs) o los compuestos extraídos de mezclas de AECs de plantas.

Recientemente, la eficacia de los AECs en relación con el control de los extractos de crudo, así como de los componentes purificados de los AECs, fue examinada por Prakash et al. (2015a,b).

Sin embargo, si bien se examinó su función de control de los mohos deteriorantes y la producción de micotoxinas en diferentes cadenas agroalimentarias, no se dio prioridad a su potencial de uso en los piensos.

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Se ha llevado a cabo un análisis de una serie de AECs frente a diferentes hongos micotoxigénicos que pueden contaminar los alimentos con micotoxinas.

Al ba ha ca

Sa lv Le ia m on gr as s Lim ón

Lim a Me j o Nu ra na ez m os ca da Me nt a Ro m er Me o nt a ve rd e To m ill o Po m Pi elo no sil ve str e

(m et il ch av ico Al l) ba ha ca A ní (ti s po lin Ho alo La ja ur l) de el, ca In ne dia la oc cid en ta Ho l ja de Cl av cla Eu o v o, ca lyp lim tu pi sc o itr io do ra Hi Ge no ng jo ib re ,c hi no

Zona media de inhibición (mm)

La Figure 4 se muestra un ejemplo en el que se examinaron 25 AECs para determinar su eficacia y el control del P. verrucosum, responsable de la contaminación por OTA. Esto demostró claramente que sólo unos pocos tenían una eficacia significativa en el control del crecimiento de este moho micotoxigénico.

Aceite esencial

Figura 4. El efecto de 25 diferentes AECs diluidos 1:10 después de 48 horas a 25ºC sobre las zonas de inhibición frente al P. verrucosum (OTA11; productor de ocratoxina A) en un medio a base de trigo a 25ºC. Las barras indican SEM. El círculo indica los mejores tratamientos (de Cairns et al., 2003).

La Figura 5 muestra el ejemplo de las concentraciones de aceite de canela en el control relativo del crecimiento de una serie de hongos deteriorantes y micotoxigénicos. Esto muestra que sólo concentraciones más altas serán eficaces para los valores de control completo (CMI) para un rango de estos hongos.

Tasa de Crecimiento Radial (mm/día)

ACEITE DE CANELA

Especies Dosis (ppm)

Figure 5. Efecto del aceite de canela a diferentes concentraciones sobre el crecimiento de seis especies diferentes deteriorantes y micotoxigénicas a 0,97 de actividad en el agua y pH 4,5 a 25ºC en un medio a base de cereales. CH, Cladosporium herbarum; 453; P. verrucosum strain 453); PC, Penicillium corylophilum; PR, Penicillium roqueforti; ERE, Eurotium repens (=Aspergillus glaucus); AO, Aspergillus ochraceus (=A. westerdijkiae) (De Arroyo, 2000).

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En estudios posteriores más detallados se ha examinado la comparación de los AECs y, en algunos casos, de los antioxidantes para el control de micotoxinas específicas para las que existen límites legislativos. La Figura 6 muestra el efecto de 200 ppm de diferentes AECs y antioxidantes en el control del DON en el grano de trigo húmedo almacenado y naturalmente contaminado inoculado con F. culmorum. Esto muestra que hubo una buena eficacia a 0,93 y 0,95 aw. Sin embargo, a 0,97 aw la contaminación por DON no pudo ser controlada.

0,93 0,95 0,97

0,93 0,95 0,97

0,93 0,95 0,97

0,93 0,95 0,97

0,93 0,95 0,97

0,93 0,95 0,97

Control

PP

BHA

Clavo

Can

Laurel

Compuesto antifúngico/Actividad de agua

Figura 6. Ejemplos del efecto de diferentes aceites esenciales a 200 ppm, y su comparación con dos antioxidantes, sobre el control de la producción de deoxinivalenol por Fusarium culmorum en trigo almacenado naturalmente contaminado a diferentes niveles de actividad del agua durante 30 días a 25ºC. PP, propilparabeno; Clavo, aceite esencial de clavo; Can, aceite esencial de canela; BHA, Hidroxibutilanisol; Laurel, aceite esencial de hoja de laurel. (Hope, Aldred y Magan, datos inéditos).

En estudios más recientes se ha examinado el efecto de diferentes extractos de ajo (tiosulfinato de propil propano (PTS), tiosulfonato de propil propano (PTSO)), para su uso en alimentos y piensos (Mylona et al., 2019), centrándose en su potencial para el control de especies de Fusarium en trigo, maíz y avena (F. graminearum, DON; F. verticillioides, Fumonisina; F. langsethiae, T-2/HT-2 toxina).

Los estudios in vitro demostraron que 200 ppm de PTS o PTSO redujeron el crecimiento de hongos en un 50-100% y la producción de micotoxinas en >90%, dependiendo de la especie, las condiciones de micotoxinas y la aw del trigo, la avena y el maíz molidos, respectivamente. El PTS fue generalmente más efectivo que el PTSO. Sin embargo, los estudios in situ revelaron que: DON y ZEN se redujeron un 50% con 80 ppm PTSO.

Se encontraron efectos contrapuestos en cuanto a la contaminación de avena con toxina T-2/HT-2, dependiendo de la aw, de modo que el PTS estimulaba la producción bajo condiciones marginales (0,93 aw), pero a 0,95 aw se logró un control efectivo con 100 ppm.

El tratamiento del maíz almacenado inoculado con F. verticillioides dio lugar a una estimulación de la producción total de fumonisinas en la mayoría de los tratamientos.

100 ppm de PTS redujeron la producción de DON y ZEN en el trigo almacenado a 0,93 aw durante 20 días, aunque el nivel de contaminación seguía estando por encima de los límites legales.

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Estos estudios mostraron que cuando se utilizan concentraciones subóptimas de estos AECs, a veces se produce una estimulación de las micotoxinas. Esto sugiere que es necesario tener cuidado porque, a menos que se utilicen teniendo en cuenta la CMI, el riesgo de contaminación de micotoxinas todavía existe.

BIOPRESERVATIVOS

Ha habido un interés especial en el uso de inóculos para la preservación de los granos de pienso o los piensos mixtos. Esto incluye bacterias ácido lácticas (BALs) y levaduras.

El enfoque aquí es añadir los inóculos a los cereales húmedos o a los piensos mixtos y luego sellarlos para permitir la colonización y la conservación mediante la producción de compuestos antimicrobianos producidos naturalmente, incluidas las bacteriocinas (BAL), y la colonización de los piensos por inóculos (por ejemplo, Pichia anomala) (Olstorpe et al., 2011).

Cereal húmedo o pienso mixto Compuestos antimicrobianos

Sellado Colonización y conservación

Inóculo

Se ha llevado a cabo una cantidad significativa de estudios sobre los cereales húmedos para alimentación animal utilizando levaduras.

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Por ejemplo, P. anomala se desarrolló como inóculo para la conservación del trigo y la cebada húmedos para la alimentación del ganado. Se formuló la levadura y se examinó el efecto de diferentes formulaciones tanto para el control del deterioro como para el de las micotoxinas (Druverfors et al., 2002; Mokiou y Magan, 2008).

Producción de ocratoxina A (µg/kg)

PICHIA ANOMALA

La Figura 7 muestra el efecto de diferentes formulaciones de P. anomala sobre el control de la producción de ocratoxina A por parte de P. verrucosum almacenada durante 30 días (Mokiou y Magan, 2008).

Tiempo (días) Tratamientos

Figura 7. Efecto de las formulaciones de bioconservantes a base de P. anomala sobre la contaminación con ocratoxina A del grano de trigo húmedo almacenado (0,93 aw) coinoculado con Penicillium verrucosum durante 30 días y 25ºC. A: células de levaduras bioconservantes no modificadas; B: modificadas con prolina; C: prolina+ harina de semillas de algodón+ leche desnatada en agua; D: igual que C más soluciones isotónicas (de Mokiou y Magan, 2008).

Posteriormente, se realizaron estudios piloto a más largo plazo en silos de almacenamiento a con la inoculación de células frescas de P. anomala, la mejor formulación identificada.

La Figura 8 muestra los cambios a largo plazo en las células frescas, las células formuladas y la de P. roqueforti, que pueden crecer en condiciones microaerófilas. El período clave para el control se logró durante 8-9 meses pero posteriormente el inóculo fue menos efectivo.

Figura 8. Estudio piloto con células de Pichia anomala formuladas y frescas durante un período de 15 meses de almacenamiento en el trigo húmedo para controlar los mohos deteriorantes, especialmente el Penicillium roqueforti (de Druverfors, Mokiou, Magan y Schnurer, datos no publicados).

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CONCLUSIONES Independientemente de los conservantes que se utilicen, es fundamental que se conserve el valor nutritivo del pienso final, ya sea a base de cereales, piensos mixtos o piensos peletizados extruidos, para garantizar el mantenimiento del valor nutritivo y las tasas de crecimiento animal necesarias.

El uso de las mezclas existentes o de éstas con conservantes naturales alternativos puede ser la principal área de desarrollo en el futuro.

Sin embargo, esto debe hacerse con la condición de que se pueda lograr una cobertura efectiva del tipo de alimento tratado al nivel recomendado necesario.

Además, algunas de las mezclas de conservantes no han demostrado ser suficientemente efectivas, especialmente en el caso de piensos mixtos a base de cereales, para controlar los mohos deteriorantes y micotoxigénicos.

Dado que el impacto de los factores abióticos relacionados con el clima son cada vez más importantes, el efecto sobre la microbiota residente de los productos básicos utilizados para fabricar diferentes alimentos podría cambiar significativamente.

Es posible que también haya que modificar los sistemas de conservación de los alimentos para animales, ya que las poblaciones de hongos dominantes podrían cambiar y las mezclas de micotoxinas producidas también podrían hacerlo (Medina et al., 2017).

Es necesario comparar los análisis de coste-beneficio relativos del uso de los AECs, antioxidantes solos o con ácidos alifáticos o sus sales como mezclas, para que su aplicación en la industria de los piensos tenga éxito.

Por ejemplo, los estudios de Aldred y otros (2008) compararon una serie de AECs y antioxidantes para controlar a P. verrucosum y la producción de OTA en trigo almacenado en diferentes condiciones. Se encontró que el resveratrol era más efectivo que otros.

Sin embargo, los costes fueron prohibitivos para el uso de esos compuestos en comparación con los ácidos alifáticos, que son económicamente más rentables, incluso a las dosis de aplicación y la mezcla y cobertura efectivas necesarias para su eficacia.

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