Desarrollan biomaterial a base de Pyracantha para la eliminación de aflatoxinas

Mantener en óptimas condiciones el alimento constituye un factor trascendental para la industria dedicada a la producción animal, por lo que mantener los productos libres de agentes tóxicos y desarrollar opciones de tratamiento con este fin es una de las principales tareas de los investigadores en el área, lo que beneficia el ámbito sanitario, económico y de la salud.

Con este propósito en mente, el doctor Abraham Méndez Albores, académico del Laboratorio 14 (Alimentos, Micotoxinas y Micotoxicosis), de la Unidad de Investigación Multidisciplinaria de la Facultad, fue contactado por Rosa Adriana Ramales Valderrama, egresada de la carrera en Ingeniería en Alimentos de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), con la intención de desarrollar un trabajo de investigación con el que pudiera consolidar sus estudios de licenciatura y contribuir a la sociedad.

El trabajo se centra en una de las líneas de investigación del doctor Albores, enfocada en diseñar tecnologías que inactiven, degraden o adsorban micotoxinas, lo cual consiguen a partir de procesos físicos, químicos y su combinación. Bajo el primero, este grupo de trabajo desarrolló un biomaterial a base de Pyracantha koidzumii (Hayata) Rehder, arbusto cuyas propiedades permite la adsorción de las aflatoxinas del tipo B en medio líquido.

El origen del proyecto

A partir de algunos estudios realizados por la doctora Alma Vázquez Durán, quien trabaja con tecnología verde utilizando extractos de plantas para la reducción de nanopartículas metálicas, se descubrió que la Pyracantha posee compuestos capaces de sintetizar nanopartículas de oro, por lo que se dedujo podía tener los mismos efectos en la adsorción de aflatoxinas.

Gracias a la primera prueba, la cual demostraba que la planta lograba la atracción electrostática de cargas opuestas, el doctor Albores y Adriana decidieron llevar a cabo el proceso experimental, por lo que primero fue necesario ahondar acerca de la planta utilizada. Para ello acudieron a los responsables del Jardín Botánico y del Herbario de la Facultad, los biólogos Abel Bonfil y Silvestre Benítez.

Luego de un estudio en el que se utilizó Espectroscopía de Infrarrojo con transformada de Fourier, se encontró que la Pyracantha contiene diversos componentes con grupos funcionales, como hidroxilos, aminas, carboxilos, amidas, fosfatos y cetonas que poseen cargas negativas, en contraste con las aflatoxinas, de carga positiva. Por esto, era posible la adsorción de estos contaminantes: es “como un imán: con las interacciones electrostáticas de la toxina y de los compuestos de la planta la toxina es adsorbida” destacó Adriana.

La elaboración del compuesto bioadsorbente

El grupo de trabajo encabezado por el doctor Albores tuvo que desarrollar la tecnología para obtener el biomaterial que sería empleado como adsorbente de aflatoxinas en medio líquido. Con este propósito, durante varias épocas del año Adriana recolectó hojas y frutos de Pyracantha de diferentes partes de la Facultad, con las cuales elaboró la biomasa.

Previamente se decidió realizar una separación con el fin de conocer el grado de adsorción de la planta; así, separaron una biomasa de hojas, una de frutas y otra con su combinación. Éstas fueron puestas en contacto con maíz contaminado con aflatoxinas del tipo B (B1 y B2) en una relación de 70: 30, en medio líquido.

Al respecto, el maíz contaminado y adicionado con la biomasa fue sometido a un proceso de incubación a  40° C en periodos de tiempo que comprendieron las 3, 6, 12 y 24 horas; lo anterior, emulando la digestión de los monogástricos. “Pudimos observar que a 6 horas se obtuvo la mayor adsorción: un 86 % con la biomasa de hojas y un 82 % utilizando la combinación hoja-fruto”, puntualizó el doctor Albores.

La relevancia de este descubrimiento se centra en la cantidad de micotoxinas que se eliminaron con el compuesto bioadsorbente: “nosotros desafiamos esas biomasas con 100 nanogramos de toxina por mililitro, cinco veces la norma”, apuntaron los investigadores. La norma en México está en los 20 nanogramos por mililitro.

Las ventajas del uso de la Pyracantha

Para reconocer los beneficios del compuesto bioadsorbente hay que considerar dos factores importantes: el impacto negativo de las micotoxinas en el organismo del animal y los procedimientos, generalmente químicos, con los que se combaten dichos compuestos tóxicos.

Las aflatoxinas son un tipo de micotoxina producida por una especie de hongos, principalmente por Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus, que contaminan los cultivos agrícolas, como el maíz. Su peligrosidad radica en su extrema toxicidad, puesto que se ha comprobado que es altamente cancerígeno, mutágeno y teratógeno. Una de las estrategias físicas para contrarrestar sus efectos en la alimentación animal son las llamadas arcillas.

“Normalmente las arcillas cumplen este propósito, pero tienen una desventaja, también adsorben minerales”, mencionó Adriana. Por esto mismo, el desarrollo de la biomasa de Pyracantha, en el proceso de adsorción de aflatoxinas, evitaría la pérdida de otros compuestos benéficos para la dieta animal; además, se trata de un compuesto 100 % natural, por lo que no se generan residuos ni desechos.

Las expectativas del compuesto: el trabajo in vivo

Ante los alentadores resultados in vitro del biomaterial, Adriana busca continuar con el trabajo en colaboración con el doctor Méndez, una nueva etapa en la que se pretende realizar investigaciones in vivo con la finalidad de conocer cuál sería su efectividad en los animales.

Hasta el momento, a nivel laboratorio, se pudo comprobar el nivel de adsorción de la biomasa. En estudios posteriores, como un proyecto de maestría ­–así lo aseguró Adriana- se pretende utilizar raciones contaminadas con micotoxinas adicionadas con el 0. 5 % de biomasas, para comprobar la evolución del animal ante el tratamiento; se trabajaría en un modelo con aves. Adriana participará en la siguiente convocatoria del Programa de Maestría en Ciencias de la Producción y de la Salud Animal.

Dada la trascendencia del descubrimiento y de los resultados, la investigación fue publicada el pasado 13 de julio en la revista Toxins, medio especializado en toxinología. El título del artículo es “Biosorption of B-aflatoxins using biomasses obtained from Formosa Firethort [Pyracantha koidzumii (Hayata) Rehder] y es el primer documento a nivel internacional que revela la capacidad de los componentes de esta planta en la adsorción de las aflatoxinas en medio líquido.

En el trabajo también participó la doctora Alicia Marroquín Cardona de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La investigación fue posible gracias a un proyecto de Ciencia Básica del doctor Albores financiado por el Conacyt (CB-220710), así como por un proyecto PAPIIT (IT-203114).

Víctor M. Reyes Flores