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Adsorventes de micotoxinas: aliados no combate às micotoxicoses

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As micotoxinas são metabólitos secundários tóxicos produzidos naturalmente por diversas espécies de fungos. Dentre as mais de 300 micotoxinas identificadas e relatadas, as que regularmente contaminam alimentos e rações para animais são as aflatoxinas, ocratoxinas, fumonisinas, zearalenonas e tricotecenos, incluindo desoxinivalenol e toxina T-2 (Alshannaq e Yu, 2017).

Diversos fatores estão envolvidos no crescimento fúngico e na formação de micotoxinas:

      • umidade,
      • temperatura,
      • presença de oxigênio,
      • tempo para o crescimento fúngico,
      • constituição do substrato,
      • lesões à integridade dos grãos causadas por insetos ou dano mecânico/térmico,
      • quantidade de inóculo fúngico e
      • interação/competição entre as linhagens fúngicas (Mallmann et al., 2006).

Considerando a diversidade de fatores envolvidos, a contaminação por micotoxinas pode ocorrer antes da colheita, durante o crescimento da planta ou após a colheita, durante o processamento, embalagem, distribuição e armazenamento de produtos alimentícios.

Assim sendo, a contaminação por micotoxinas representa um árduo desafio para a segurança alimentar por se tratar de um problema difícil de evitar e imprevisível, mesmo quando são implementadas boas práticas agrícolas, de armazenamento e de processamento, justificando o fato dos alimentos contaminados por micotoxinas serem uma preocupação global contínua (Alshannaq e Yu, 2017).

Segundo Loi et al. (2017),

a contaminação de commodities por micotoxinas representa perdas econômicas em torno de bilhões de dólares anualmente,

as quais podem ser diretas, como a diminuição do rendimento das colheitas, redução do desempenho animal e custos derivados de doenças para os produtores. E podem ser indiretas, que apesar de serem mais difíceis de quantificar, podem estar ligadas ao aumento do uso de fungicidas, à redução do valor comercial das commodities, aos custos de gestão, cuidados de saúde, cuidados veterinários e investimentos no desenvolvimento de estratégias de redução e em programas de pesquisa.

De acordo com Dilkin (2021), a ocorrência dos fungos e micotoxinas tem distribuição mundial, mas países de climas tropicais e subtropicais, como o Brasil, possuem maior prevalência devido às boas condições de umidade e temperatura favoráveis ao crescimento desses fungos e metabólitos tóxicos.

Na tabela a seguir, podemos verificar quais são os alimentos mais propensos e os principais fatores de produção das micotoxinas e principais sinais clínicos da contaminação nas aves.

Tabela 1 – Principais micotoxinas, fungos produtores, alimentos mais contaminados, condições favoráveis para sua ocorrência e principais sinais clínicos:

MicotoxinasPrincipais fungos produtoresAlimentos mais propensos à contaminaçãoPrincipais fatores de produçãoPrincipais sinais clínicos e lesões em aves
AflatoxinasAspergillus flavus

A. parasiticus

Amendoim, castanhas, nozes, milho e cereais em geralColheita tardia e armazenamento em condições inadequadasLesão hepática, redução ganho de peso e crescimento, imunossupressão, reduções da produção de ovos e da pigmentação dos bicos e pés
ZearalenonaFusarium Milho e cereais de invernoBaixas temperaturas associadas à alta umidadePerdas zootécnicas, possíveis edema cloacal, diminuição do tamanho dos testículos em galos e efeitos na quantidade e qualidade dos ovos
FumonisinasFusarium Milho e cereais de invernoEstação seca seguida de alta umidade e temperaturas moderadasLesões na mucosa intestinal, perdas zootécnicas e imunossupressão
TricotecenosFusarium Milho e cereais de invernoBaixas temperaturas, alta umidade e problemas no armazenamentoInflamações e ulcerações no trato digestório, lesões orais, perdas zootécnicas e imunossupressão
Ocratoxina AAspergillus PenicilliumMilho e grãos estocadosDeficiências no armazenamentoDesordem renal, perdas zootécnicas e imunossupressão

Fonte: Adaptado de Dilkin (2021)

A micotoxicose pode acometer diversas aves, a ordem de susceptibilidade são os patos, seguidos por perus, codornas, frangos de corte e galinhas poedeiras.

As aves podem apresentar sintomas que incluem fígado gorduroso, doenças renais, deformidades nas pernas e nos ossos, diminuição do ganho de peso e produtividade, imunossupressão, ovos pequenos e de baixa qualidade e problemas de pigmentação (Ghazalah et al., 2021).

Os sintomas dependem tanto do tipo, concentração e tempo de exposição à micotoxina envolvida, quanto da idade, sexo e saúde dos animais acometidos (Awuchi et al., 2022).

Além dos efeitos individuais das micotoxinas, interações entre elas também podem ocorrer. Nesse contexto, Andretta et al. (2016), cita que as interações são complexas, podendo resultar na associação de propriedades tóxicas individuais ou efeitos aditivos nos animais desafiados. O aumento da incidência de micotoxinas combinadas pode ocorrer através da produção concomitante de várias micotoxinas em um mesmo substrato e até mesmo por conta da contaminação cruzada entre matérias-primas nas fábricas de rações.

Tendo em vista os prejuízos que as micotoxinas podem causar tanto para a agricultura, quanto para a indústria de produção animal, é fundamental que elas sejam controladas. Para tanto, podem ser utilizadas estratégias de prevenção e de descontaminação.

As estratégias de prevenção no período de plantio envolvem boas práticas agrícolas, como sementes livres de pragas e doenças antes do plantio, para garantir plantas saudáveis e vigorosas, capazes de resistir ao ataque durante a estação de crescimento; seleção de genótipos resistentes ao desenvolvimento de fungos e, quando possível, programar a plantação da cultura para evitar temperaturas elevadas e estresse hídrico durante o período de desenvolvimento e maturação das sementes (Jard et al., 2011).

Já no período pré-colheita, podem ser planejadas técnicas de cultivo adequadas; uso de tecnologias para ajudar na previsão de risco de micotoxinas durante o ano, em função dos parâmetros climáticos; evitar ataques de insetos e uso de técnicas de biocontrole (Jard et al., 2011).

Ainda de acordo com Jard et al. (2011), durante o período pós-colheita, as medidas de prevenção incluem condições controladas de armazenamento (umidade do ar adequada, ventilação e controle de temperatura), classificação e limpeza dos grãos de acordo com a aparência ou densidade. Ademais, Piotrowska (2021) também cita o uso de fungicidas ou ácidos, como prevenção química.

Entretanto é possível que, mesmo com as estratégias de prevenção, ocorra contaminação por micotoxinas.

Nesse cenário, podem ser aplicados alguns tratamentos para reduzir os níveis de micotoxinas. A descontaminação inclui métodos físicos tradicionais e inovadores (por exemplo, classificação e limpeza, tratamento térmico, radiação UV, plasma frio, irradiação por feixe de elétrons e campo elétrico pulsado), bem como métodos químicos (adição de oxidantes como peróxido de hidrogênio, dióxido de enxofre, sódio hipoclorito, ozônio ou amônia) (Piotrowska, 2021).

Contudo, a utilização dos processos químicos ou físicos citados anteriormente é limitada pelos elevados custos, perda da qualidade nutricional dos alimentos, fraca eficiência, baixa especificidade e reticência do consumidor em relação aos métodos químicos (Jard et al., 2011).

Nesse contexto, cabe destacar que um dos métodos físicos existentes e mais importantes é a remoção das micotoxinas através da utilização de diferentes substâncias inorgânicas denominadas adsorventes inorgânicos, que incluem caulim, silicatos, aluminosilicatos de cálcio e sódio hidratados, zeólitas, bentonitas, sepiolitas, diatomitas e carvão ativado (Gregorio et al., 2014; Piotrowska, 2021).

De acordo com Avantaggiato et al. (2005), esses materiais adsorventes inorgânicos devem agir como uma “esponja química” e adsorver as micotoxinas no trato gastrointestinal, evitando assim a absorção no sangue e a subsequente distribuição aos órgãos-alvo. O adsorvente inorgânico constitui-se em um material inerte capaz de fixar a micotoxina em sua superfície por meio da troca de cargas entre o adsorvente e a micotoxina (Groff-Urayama et al., 2022).

Dentre os adsorventes inorgânicos, o grupo mais abundante de minerais formadores de rochas são os silicatos. Os silicatos são argilas que têm o silício e o oxigênio como componentes obrigatórios em combinação com outros elementos e são capazes de fixar moléculas sem serem absorvidos no trato gastrointestinal. De acordo com as suas ligações, os silicatos podem ser divididos em duas subclasses principais: filossilicatos (bentonitas, montmorilonitas, esmectitas, entre outros) e tectosilicatos (zeólitas) (Gregorio et al., 2014).

Em relação aos filossilicatos, segundo Gregorio et al. (2014), a eficácia de adsorção das bentonitas, frequentemente chamadas de esmectitas, depende do seu conteúdo de montmorilonita – argila composta de hidróxido de silicato de sódio, cálcio, alumínio e magnésio hidratado – e dos cátions intercambiáveis. Além disso, a bentonita está associada à sepiolita, e ambas possuem capacidade adsortiva e área superficial considerada média à alta. Porém a capacidade de troca catiônica da sepiolita é inferior à da esmectita.

Ainda sobre as bentonitas, Kihal et al. (2022) ressaltam que a bentonita sódica é composta por montmorilonita sódica que, em contato com a água, expande o espaço intercamadas, permitindo aumentar a capacidade de adsorção das bentonitas. Em contrapartida, a bentonita composta por montmorilonita de cálcio (bentonita cálcica) possui menor capacidade de troca e menor espaço intercamadas, resultando em menor capacidade de adsorção.

Outro filossilicato é o caulim, formado por uma rede de camadas tetraédricas e octaédricas e considerado um meio simples para prevenir efeitos adversos exercidos por muitos agentes tóxicos. Entretanto, o caulim apresenta menor eficácia em comparação a outros adsorventes como a bentonita (Trckova et al., 2004).

Quanto aos tectosilicatos, as zeólitas são aluminossilicatos hidratados que apresentam alta superfície interna e alta capacidade de troca catiônica com capacidade de aderência à micotoxina (Rocha et al. 2012). As zeólitas se classificam em diferentes tipos conforme a estrutura cristalina e composição química, cátions, tamanho dos poros e resistência da estrutura. O tipo de zeólita mais utilizada é a clinoptilolita, devido às suas propriedades que conferem alta resistência em pH baixo e temperaturas elevadas (Kihal et al., 2022).

E finalmente, em relação aos silicatos, um dos mais eficazes para aflatoxinas e utilizados como aditivos antiaglomerantes na alimentação animal são os aluminossilicatos de cálcio e sódio hidratado (HSCAS). A adsorção do HSCAS envolve o compartilhamento de elétrons de cátions metálicos da superfície negativa da argila com os carbonos que compõem o sistema b-carbonila da aflatoxina (parcialmente positivo) formando um complexo (Gregorio et al., 2014).

Outro exemplo de adsorventes inorgânicos são as diatomitas, material de origem sedimentar formado pelo acúmulo de carapaças de algas diatomáceas em ambientes lacustres e marinhos (Gregorio et al., 2014). De acordo com Rossetto et al. (2009), as diatomitas podem ser utilizadas como material adsorvente, devido a sua estrutura porosa que proporciona elevada área superficial, favorecendo a adsorção.

Ressalta-se também o carvão ativado que se trata de um pó formado pela pirólise de diversos compostos orgânicos e fabricado por processos de ativação que visam desenvolver uma estrutura altamente porosa, responsável por conferir a capacidade adsortiva (Gregorio et al., 2014). A eficácia de adsorção do carvão ativado está relacionada com o tamanho dos poros e sua distribuição (Kihal et al., 2022).

De acordo com Reis et al. (2020), o processo de adsorção dos agentes ligantes supramencionados está relacionado a alguns fatores dos adsorventes:

      • distribuição de carga,
      • dimensões dos poros,
      • área de superfície acessível

Assim como a alguns fatores das micotoxinas:

      • polaridade,
      • solubilidade,
      • dimensões moleculares da micotoxina que será adsorvida.

Dentre os fatores citados, as micotoxinas podem ser classificadas como moléculas polares ou não polares.

A aflatoxina e fumonisina são as mais polares dentre as micotoxinas, a zearelenona é considerada apolar, enquanto DON, T-2 e as ocratoxinas apresentam polaridade intermediária.

A polaridade interfere na adsorção, pois os adsorventes inorgânicos atuam se fixando às moléculas das micotoxinas por interações íon-dipolo fracas ou interações de Van der Walls, que é a capacidade de troca catiônica. Quanto mais polar for a micotoxina, maior será a capacidade do ligante (adsorvente) trocar cátions presentes na superfície com as moléculas das micotoxinas. Além disso, quanto mais polares as micotoxinas, mais solúveis, facilitando a adsorção (Kihal et al., 2022).

De maneira geral, os adsorventes minerais são eficazes contra as aflatoxinas e apresentam eficácia variável para as outras micotoxinas, e por serem inespecíficos, podem adsorver alguns nutrientes essenciais. Devido a essas limitações, muitos estudos foram realizados com adsorventes biológicos, visando maior eficácia e especificidade e, ao mesmo tempo, redução do impacto na qualidade nutricional em comparação aos adsorventes minerais (Jard et al., 2011).

Assim, foram desenvolvidos dois métodos de descontaminação biológicas: o uso de adsorventes orgânicos e a biotransformação em compostos menos tóxicos ou não tóxicos por meio do uso de enzimas apropriadas (Piotrowska, 2021).

Os adsorventes orgânicos são substâncias derivadas da parede da levedura Saccharomyces cerevisiae. As leveduras e seus componentes da parede celular são usados como aditivos alimentares para animais e como adsorventes que limitam efetivamente a micotoxicose (Piotrowska, 2021).

A fração da parede celular de levedura é considerada responsável pela adsorção de micotoxinas. Na composição da parede celular, encontram-se os β-d-glucanos firmemente ligados à membrana do citoplasma por quitinas, sendo responsáveis por fornecerem à parede celular sua insolubilidade e plasticidade. Quando a proporção de quitina é maior na parede celular, pode diminuir sua flexibilidade e reduzir a afinidade para se ligar a micotoxinas.

Já a camada externa da parede celular é constituída por glucomananas e manoproteínas que determinam as propriedades superficiais da parede celular. A capacidade de adsorção da levedura é ampliada à medida que aumenta a proporção de β-d-glucanos presentes na cepa de levedura (Kihal et al., 2022).

Ainda de acordo com Kihal et al. (2022), o mecanismo de adsorção da parede celular de levedura está relacionado principalmente à interação dos β-d-glucanos com as micotoxinas, por meio de ligações de Van der Walls e ligações de hidrogênio. Destaca-se também a importância da estrutura geométrica da micotoxina e β-d-glucanos para a adsorção, em que a correspondência entre a estrutura tridimensional da micotoxina e a hélice de β-d-glucanos melhora a força da ligação entre eles.

Por fim, segundo Trailović et al. (2013), a adsorção das micotoxinas também pode ser alcançada através da sua degradação/desativação enzimática, que é realizada utilizando células inteiras de microrganismos ou um sistema enzimático específico.

Loi et al. (2017) relatam algumas enzimas capazes de degradar as diferentes micotoxinas, como no caso das aflatoxinas, as enzimas peroxidase e lacase; para as ocratoxinas, as enzimas carboxipeptidase A, carboxipeptidase Y e amidase; para degradação das fumonisinas citam a carboxilesterase e aminotransferase; para zearalenonas, são citadas as esterases e lacases e para os tricotecenos, as atividades de acetilase, desacetilase ou deepoxidase estão certamente envolvidas no processo.

Para que as enzimas sejam utilizadas mais amplamente na nutrição animal, são necessárias maiores informações sobre os potenciais efeitos tóxicos dos produtos gerados e a sua influência na qualidade nutricional da alimentação.

Por mais que essa identificação e a caracterização da enzima possam ser desafiadoras e demoradas, é fundamental que sejam realizadas para compreender o mecanismo de degradação, otimização e desenvolvimento de métodos de adsorção das micotoxinas (Loi et al. 2017).

Em suma, para que seja possível reduzir os efeitos nocivos e prejuízos zootécnicos oriundos da presença de micotoxinas em rações contaminadas, é imprescindível que sejam incluídos adsorventes nas dietas.

Os adsorventes reduzem a absorção de metabólitos tóxicos pelo animal e os efeitos deletérios ao trato gastrointestinal causados pelas micotoxinas (Groff-Urayama et al., 2022). Embora estudos já tenham comprovado que, com o uso de adsorventes, ocorre redução dos níveis de determinadas micotoxinas nos alimentos, ainda não foi possível estabelecer uma técnica única que seja igualmente eficiente contra a ampla variedade de micotoxinas que podem ocorrer simultaneamente em vários produtos (Colovic et al., 2019).

Devido à coocorrência de micotoxinas, Loi et al. (2017) sugerem o uso simultâneo de diferentes tipos de adsorventes (orgânicos, inorgânicos e enzimáticos) com consequente otimização de diferentes preparações e protocolos.

Independentemente do adsorvente selecionado ser orgânico, inorgânico, enzimático ou blend de adsorventes, é fundamental que seja eficiente para a reduzir as micotoxinas, seja capaz de remover ou inativar as micotoxinas sem produzir resíduos tóxicos e afetar as propriedades tecnológicas, o valor nutritivo e a palatabilidade dos produtos (Colovic et al., 2019).

Considerando que as micotoxinas têm ampla distribuição geográfica, são comumente encontradas nos alimentos utilizados na avicultura e são responsáveis por perdas econômicas significativas. O uso de adsorventes nas rações torna-se, portanto, uma estratégia essencial no combate aos efeitos deletérios provocados pelas micotoxinas.

 

REFERÊNCIAS:

 ALSHANNAQ, A.; YU, J. H. Occurrence, toxicity, and analysis of major mycotoxins in food. Int. J. Environ. Res. Public Health., v. 14, p. 01-20, 2017.

ANDRETTA, I. et al. Meta-analysis of individual and combined effects of mycotoxins on growing pigs. Sci. Agric., v. 73, n. 4, p. 328-331, 2016.

AVANTAGGIATO G. et al. Recent advances on the use of adsorbent materials for detoxification of Fusarium mycotoxins. Food Additives and Contaminants, v. 22, n. 4, p. 379-388, 2005.

AWUCHI, C. G. et al. Mycotoxins’ toxicological mechanisms involving humans, livestock and their associated health concerns: a review. Toxins, v. 14, n. 167 p. 01-33, 2022.

COLOVIC, R. et al. Decontamination of mycotoxin-contaminated feedstuffs and compound feed. Toxins, v. 11, n. 617 p. 01-18, 2019.

DILKIN, P. Micotoxinas em aves. Santa Maria: Pallotti. p. 304, 2021.

GHAZALAH, A. A. et al. Effect of nanosilica and bentonite as mycotoxins adsorbent agent in broiler chickens’ diet on growth performance and hepatic histopathology. Animals, v. 11, p. 01-10, 2021.

GREGORIO, M. C. et al. Mineral adsorbents for prevention of mycotoxins in animal feeds. Toxin Rev., v. 33, n. 3, p. 125-135, 2014.

GROFF-URAYAMA, P. M. et al. Use of different adsorbents in broiler diets naturally contaminated by mycotoxins. Acta Scientiarum. Animal Sciences, v. 44, p. 02-08, 2022.

JARD, G. et al. Review of mycotoxin reduction in food and feed: from prevention in the field to detoxification by adsorption or transformation. Food Additives and Contaminants, v. 28, n. 11, p. 1590-1609, 2011.

KIHAL, A. et al. The efficacy of mycotoxin binders to control mycotoxins in feeds and the potential risk of interactions with nutrient: a review. Journal of Animal Science, v. 100, p. 01–14, 2022.

LOI, M. et al. Mycotoxin biotransformation by native and commercial enzymes: present and future perspectives. Toxins, v. 09, n. 111, p. 01-31, 2017.

MALLMANN, C. A. et al. Critérios para seleção de um bom sequestrante para micotoxinas. Conferência APINCO de Ciência e Tecnologia Avícolas, p. 213-224, 2006.

PIOTROWSKA, M. Microbiological decontamination of mycotoxins: opportunities and limitations. Toxins, v. 13, n. 819, p. 01-19, 2021.

REIS, T. L. et al. Aluminossilicatos na alimentação de aves: revisão de literatura. Research, Society and Development, v. 9, n. 8, p. 01-23, 2020.

ROCHA, G. C. et al. Avaliação dos níveis de zeólita em dietas para suínos em fase de crescimento e terminação. R. Bras. Zootec., v.41, n.1, p.111-117, 2012.

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TRAILOVIĆ, J. N. et al. In vitro and in vivo protective effects of three mycotoxin adsorbents against ochratoxin A in broiler chickens. British Poultry Science, v. 54, n. 4, p. 515-523, 2013.

TRCKOVA, M. et al. Kaolin, bentonite, and zeolites as feed supplements for animals: health advantages and risks. Vet. Med., v. 49, n. 10, p. 389–399, 2004.

 

Para ainda mais informações, acesso este outro artigo do agBlog: Micotoxinas, o mal oculto.

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