PROBLEMÁTICA DEL ALMACENAJE DE GRANOS

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1 PROBLEMÁTICA DEL ALMACENAJE DE GRANOS CON HUMEDADES INTERMEDIAS Junio de 2004 Young; URUGUAY Donald J. Chalkling (1) Proyecto Línea de investigación Aplicada 044; Convenio: INIA Soc. Rural de Río Negro (con Financiamiento BID) ( 1) Ing. Agr. Sociedad Rural de Río Negro (UEDY). Responsable del Proyecto.

2 INDICE TEMÁTICO PROLOGO I.- INTRODUCCIÓN...5 II.- ANTECEDENTES...7 III.- MATERIALES Y METODOS...29 IV.- RESULTADOS...33 V.- COMENTARIOS FINALES...42 VI.- AGRADECIMIENTOS...43 VII.- BIBLIOGRAFIA...44 VIII.- ANEXOS

3 INDICE DE CUADROS Y GRÁFICOS Cuadro Nº TITULO Pág. 1 Puntos óptimos de temperatura y ph para los diferentes microorganismos 10 2 Efecto de los Acidos Grasos Volátiles sobre la producción de leche 12 3 Condiciones para el crecimiento de hongos en granos (para temps. entre 25 a 27 C) 14 4 Resumen de principales micotoxinas y hongos que las producen 18 5 Micotoxicosis humana causada por tipos específicos de hongos 19 6 Micotoxinas y niveles de riesgo para bovinos 19 7 Niveles de toxinas permitidos en alimentos y granos, para países de la región y EEUU 20 8 Categorías de aditivos para el ensilaje 22 9 Diseño del ensayo de Microsilos Diseño del ensayo de Respuesta Animal Valor Nutritivo de la Dieta Base Nutrición: Comparativo entre Materiales (Promedio de las tres humedades) Nutrición: Comparativo entre Diferentes % de Humedad (Agrupando los Materiales) Nutrición: Comparativo entre Diferentes % de Humedad (dentro de cada Material) Toxicología: Comparativo entre Materiales (Promedio de las tres humedades) Toxicología: Comparativo entre Diferentes % de Humedad (Agrupando los Materiales) Toxicología: Comparativo entre Diferentes % de Humedad (dentro de cada Material) Niveles máximos de Tolerancia para Bovinos Análisis de Valor Nutritivo de Granos suministrados a cada tratamiento con novillos Análisis de la Ganancia de Peso Vivo por tratamiento (expresadas en grs/nov/día) Análisis Toxicológico de los Granos suministrados a cada tratamiento con novillos 33 Gráfico Nº TITULO Pág. 1 Variación de ph entre: Años, Materiales y % de Humedad 28 2 Variación de los valores de DON entre años por tratamiento para cada material 30 3 Variación de los valores de AFLA entre años por tratamiento para cada material 31 4 Variación de los valores de ZEA entre años por tratamiento para cada material 31 5 Evolución del Peso Vivo Promedio por Tratamiento (Años 2001 y 2002) 33 6 Evolución de la Ganancia Peso Vivo Promedio por Tratamiento (2001 y 2002) 33 3

4 PROLOGO La conservación de grano bajo forma de ensilaje se ha incrementado significativamente en los últimos años. A pesar de que la técnica es relativamente sencilla y ampliamente difundida, diversas razones que van desde factores climáticos hasta disponibilidad de maquinaria en tiempo, hace que no se ensile en las condiciones recomendadas u óptimas. A los factores antes mencionados, los cuales están directamente relacionados con la humedad con que se realiza el ensilaje, hay que sumarle la problemática de la aparición de hongos en los granos y la consecuente producción de micotoxinas. Problemática de la cual no se tiene clara la evolución luego de ensilado con bajas de ph y su efecto a nivel de animal cuando estos granos son suministrados. Para el presente trabajo, al igual que cualquier otro que involucre cosechas y animales, el efecto año, tiene consecuencias muchas veces impredecibles sobre los factores a estudiar. En este caso, los niveles de ataque de hongos que luego habrían de traducirse en micotoxinas, no fueron lo suficientemente altos como para determinar valores de riesgo animal. Por otra parte el hecho de que la participación de los granos húmedos en las dietas fue baja, para lo que se buscaba, dados los valores de contaminación que estos tenían, hace que no se hayan logrado los efectos negativos esperados. En el presente trabajo, cabe de destacar el aporte de la revisión, la cual es profunda, especialmente en el tema de conservación de granos con diferentes humedades, así como en la evolución fito sanitaria de los mismos. Juan Mieres Ing. Agr. M.Sc. Programa Nacional Bovinos para Leche INIA - La Estanzuela 4

5 I.- INTRODUCCIÓN Dentro de los antecedentes que impulsaron el presente trabajo, se destacan: las pérdidas económicas ocasionadas por la mala calidad del grano en cultivos de trigo y cebada como consecuencia de problemas climáticos que se registraron en la cosecha de invierno 97/98 en la zona litoral oeste, y las interrogantes surgidas a partir del primer trabajo de validación sobre el almacenaje de grano húmedo que realizara la SRRN 2 (7). En el período 1998 a 2002, reiteradamente se planteó una compleja problemática para el manejo de los granos, por la presencia de lotes no aptos para el uso industrial (por brotado, nivel de falling number, proteína o capacidad germinativa), siendo una alternativa la nutrición animal. Esto implicó un desafío, ya que ese grano en general a la cosecha presentaba un nivel de humedad problemático para su conservación (entre el 14 y 25%), y además por el riesgo de presencia de toxinas desde la chacra, principalmente aflatoxinas y deoxinivalenol -DON (F. Riet y L.A. Romero; com. pers.). Si bien el grano brotado (zafra 97/98) o helado (zafra 99/00) puede haber perdido la posibilidad de uso industrial, podría ser utilizado para la suplementación animal, siempre y cuando no se hubiera deteriorado excesivamente y se almacenara en condiciones adecuadas. El almacenaje de este tipo de grano es complejo, por la humedad a cosecha y por tratarse de un grano que ha perdido una parte importante de sus defensas. Según la bibliografía, el grano almacenado con humedades mayores al 14% tiene alto riesgo de presentar micotoxinas que afecten al animal (34). Pero según lo registrado a nivel de campo, almacenando en silos tipo bolsa el problema de micotoxinas se reduce significativamente (L.A. Romero, com.pers). El conocer mejor la problemática del almacenaje de granos, permitiría minimizar pérdidas económicas para el sector agrícola, evitando crear un problema en la producción animal. Desde el punto de vista de la producción animal, en los últimos años el consumo de grano para suplementación en los establecimientos ha experimentado un importante crecimiento, principalmente como silo de grano húmedo. Esta estrategia de suplementación ha permitido en muchos casos mejorar aspectos productivos y reducir costos, mejorando el resultado económico de la suplementación. Pero estas consideraciones positivas se registran siempre y cuando los procesos de almacenaje y utilización estén adecuadamente ajustados; debido a que también se han registrado casos de pérdidas importantes. La utilización del silo de grano húmedo u otro tipo de grano almacenado en el predio es una práctica altamente permeable a problemas de conservación y que pueden traer como consecuencia de un uso inadecuado: pérdidas en la producción de carne o leche, trastornos reproductivos, entre otros. Los problemas que se han apreciado en algunos casos, comprenden: I. Pérdida del Grano por almacenaje inadecuado (humedad excesiva o deficitaria, presencia de aire, etc), o por la presencia de toxinas en el grano (contaminación desde la chacra o desarrollado en la etapa de almacenaje). II. Pérdida de producción de carne o leche, Trastornos reproductivos: por intoxicación con micotoxinas, de los animales suplementados (clínica o subclínica) 2 SRRN: Sociedad Rural de Río Negro 5

6 Principales razones para encarar este proyecto El presente trabajo fue planteado como una inquietud de productores agrícolas, ganaderos, empresas de servicios de embolsado de granos, asesores privados, técnicos de INIA y el Instituto Plan Agropecuario, con el objetivo de reducir el nivel de incertidumbre al encarar los problemas originados a partir de una inadecuada conservación del silo de grano húmedo. La conservación de granos con destino a la suplementación animal tiene la base fundamental en un adecuado manejo, para así minimizar las pérdidas de valor nutritivo y la presencia de toxinas. Además con la expansión del ensilaje de grano húmedo en los últimos años, se han puesto de manifiesto una serie de inconvenientes por una inadecuada conservación del grano. Fundamentos En el presente trabajo se pretende brindar elementos para reducir pérdidas en el almacenaje de grano (tanto destinado a la producción animal como a la industria) y facilitar la toma de decisiones para casos de cosecha de granos con humedad intermedia; aspectos que toman mayor relevancia en momentos en que la ecuación económica de las empresas se ve altamente comprometida. Además permitiría conocer mejor la incidencia de toxinas en la nutrición y producción animal, desde el punto de vista de la globalidad del sistema productivo. Para ello se evalúa la problemática desde la chacra (previo a la cosecha), el almacenaje, suministro, comportamiento animal y su incidencia en el sistema de producción. OBJETIVOS DEL PROYECTO Ante los fundamentos expuestos, los objetivos del proyecto han sido: Caracterizar la problemática originada por el almacenaje de grano en condiciones de Humedad Intermedia (entre el 14 a 25%) 3, abarcando el análisis desde la perspectiva de valor nutritivo, micotoxinas y realizando una aproximación a aspectos de la incidencia en producción animal. Caracterizar la evolución del valor nutritivo y presencia de micotoxinas en el grano almacenado. Generar información para contribuir a unificar criterios sobre la problemática de toxinas en la suplementación animal, así facilitar la toma de decisión de productores y técnicos (tanto del sector agrícola como ganadero). 3 Como humedad intermedia se entiende el intervalo entre la humedad necesaria para hacer silo de grano húmedo (25 %) y almacenaje de grano seco (14%). 6

7 II.- ANTECEDENTES Desde 1995 se incrementó más que significativamente la proporción de granos almacenados a nivel de establecimiento por parte de los productores, o agentes acopiadores, con destino a la suplementación animal o a la comercialización tradicional hacia la industria. Estas estrategias que han ampliado la gama de agentes responsables de resguardar el grano en condiciones, fueron desarrolladas básicamente a partir de la difusión del uso del silo-bolsa para el almacenaje de granos. Además de esta expansión del almacenaje y la evolución de las estructuras, en los últimos años el estudio de la problemática de los granos experimentó un desarrollo considerable en cuanto al conocimiento de las variaciones del valor nutritivo y de la dinámica de la toxicología de los alimentos. Ante estas apreciaciones se considera relevante tratar de comprender los procesos que determinan la calidad final del grano. En tal sentido en el presente capítulo se abordan por separado aspectos referidos a la estrategia de conservación, el valor nutritivo y una introducción a aspectos de toxicología. II.1) PROCESO DE CONSERVACION El almacenaje es una estrategia mediante la cual se busca conservar el material por un tiempo determinado, para su posterior uso o comercialización. Un concepto básico y fundamental a considerar es que ninguna estrategia de almacenaje mejora la calidad del material almacenado; lo único que se logra con la mejor opción y manejo es minimizar las pérdidas de calidad que indefectiblemente ocurrirán (1, 23, 37). Por lo tanto al considerar el almacenaje de granos debe tenerse presente las Condiciones del material previo al ingreso y el destino del material: uso industrial o suplementación animal, y que tipo de animales, ya que según el destino final, serán los parámetros de calidad necesarios a tener en cuenta. Por ejemplo partiendo de una calidad que no permita el uso industrial (como cebada para el malteo, que no germine adecuadamente), puede ser que el grano no sea apto para determinado tipo de animales, como cerdos que cuentan con una mayor sensibilidad a determinadas toxinas que otras especies (3, 23, 33, 50). Según sea el destino del material, las condiciones al momento de cosecha, y las opciones que se dispongan, puede optarse por diferentes estrategias de almacenaje: a) Humedad del grano almacenado: a.1) Seco (normalmente inferior al 14%); ó a.2) Húmedo (normalmente entre 23 y 35%) b) Destino Final: Industrialización o Suplementación animal c) Tipo de estructura de almacenaje: c.1) Silo-bolsa (anaerobio), c.2) Silo Vertical u Horizontal (con sistemas de aireado) 7

8 a.1) Conservación de Grano Seco Para esta alternativa el grano debe ingresar con una humedad inferior al 14% (para algunos casos específicos puede ser inferior), difiriendo según el tipo de grano, posibilidades de manejo del aireado, período estimado para el almacenaje y destino final. Un adecuado manejo de estos puntos evitará que se registren pérdidas por respiración, proliferación de hongos y bacterias que ocasionan procesos de pérdidas de calidad, o problemas de intoxicación por acción de micotoxinas (5, 23, 37, 41, 52). El mantenimiento de condiciones adecuadas durante el almacenaje implica mantener una adecuada aireación del grano, para evitar que procesos de respiración eleven la temperatura y humedad, favoreciendo condiciones de putrefacción. Además, debe realizarse una inspección de las estructuras (silos de concreto o los silo-malla), previa al almacenaje para comprobar que se encuentren en condiciones (por resistencia, hermeticidad, mecanismos de control de humedad y temperatura, sistema de movimiento del grano, y libres de insectos). Una vez que el material ha ingresado al silo debe monitorearse periódicamente, siendo un parámetro relevante la temperatura, así como poder germinativo, u otro según el destino, e inspección por presencia de insectos (50). Para el caso de los silo-bolsa, la problemática varía por que hasta el momento se han registrado menores problemas en cuanto al desarrollo de procesos de putrefacción y aparición de insectos plaga, probablemente como consecuencia de la anaerobiosis del medio. Para este caso debe realizarse un cuidadoso mantenimiento de la bolsa, así evitar el ingreso de aire o agua (por lluvias, agua estancada, o daño de animales). Como estrategia preventiva igualmente se aconseja un monitoreo de la temperatura del grano u otro parámetro que se considere relevante (50). a.2) Conservación de Grano Húmedo Es la opción a la que se le dedica mayor atención en el presente trabajo, por que es en la que se han registrado mayores problemas durante el almacenaje y la que se destina mayoritariamente a la suplementación animal. Esta estrategia de conservación se ha expandido significativamente en los últimos años y su amplia adopción se ha debido básicamente a que permite reducir el movimiento de los granos y posibilita anticipar la cosecha frente a la estrategia tradicional de cosecha a humedad comercial del 14% (17). El grano húmedo se almacena con una humedad entre 25 y 35% (1, 7, 37, 39), y las estrategias podrían dividirse según los procesos que se favorecen para mantener la calidad del grano: a.2.1) Procesos de alcalinización: se realiza con el agregado de urea (del 2 al 4% del peso de grano), generalmente se utilizan silos malla o en tinglados. Esta estrategia permite almacenar grano húmedo en contacto con el aire, en la cual se evitan procesos de pérdida de calidad por el elevado ph del medio, con valores cercanos a 8 (7, 17, 37). En caso de que el grano cuente con baja humedad podría agregarse agua para reconstituirlo. El agregado de urea diluida facilita un mezclado homogéneo, una mejor acción de la urea y reduce riesgos de intoxicación por nitratos en los animales. Esta estrategia tiene la ventaja que elimina los problemas de proliferación de hongos y micotoxinas, por que el elevado ph inhibe totalmente la actividad fúngica (7, 17, 37). 8

9 a.2.2) Procesos de acidificación: Los procesos denominados como ensilaje se realizan en estructuras herméticas de silos trinchera o bolsa, siendo la última la opción de mayor difusión en nuestra región. Por la complejidad del proceso y por ser la estrategia que ha presentado más inconvenientes a nivel de productores, se desarrolla a continuación una detallada presentación de los procesos y aspectos a tener en cuenta. El Proceso de Ensilaje: es una técnica de conservación de forraje y grano húmedo que se logra por medio de una fermentación láctica espontánea bajo condiciones anaeróbicas. Para producir un ensilaje de buena calidad es esencial asegurar que se genere una buena fermentación microbiana en el ensilado (1, 29, 51, 46, 49). El proceso no depende sólo del tipo y calidad del material sino también de la técnica empleada para la cosecha y ensilaje (1, 4, 29, 49). Una vez que el material fresco ha sido almacenado, compactado y cubierto para excluir el aire, el proceso del ensilaje puede dividirse en cuatro etapas. Fase I (aeróbica): dura unas pocas horas, el aire presente en la masa de ensilado disminuye rápidamente por la respiración de los tejidos vegetales y microorganismos presentes (el nivel de ph en esta fase es de 6,5 a 6,0). Fase II (de Fermentación): El proceso requiere de un sustrato (azúcares solubles, relación carbohidratoscompuestos nitrogenados y humedad, del material almacenado), medio controlado (ausencia de oxígeno) y la población adecuada de microorganismos anaeróbicos (bacterias epifitas de ácido láctico) para producir el máximo de ácido láctico posible (10). La fermentación comienza a producirse en un ambiente anaerobio y dura desde varios días hasta semanas, dependiendo de las características del material y las condiciones en el momento del ensilaje. Si la fermentación se desarrolla con éxito, la actividad de las bacterias ácido lácticas proliferará y se convertirá en la población predominante. Como consecuencia de la producción de ácidos grasos volátiles (AGV) el ph bajará a valores de entre 3,8 a 4,5 (49). Los AGV más frecuentes son: Acético, Butírico y Láctico, siendo la relación entre ellos la que determina la calidad de conservación y la aceptabilidad por parte de los animales (1, 26, 29, 49, 51). El Acido Láctico es el más fuerte (a igual cantidad produce mayor acidez), es el más deseado en el proceso de fermentación, para una adecuada conservación. Además es el que se produce y utiliza con la mayor eficiencia energética y biológica, por conservar y hacer disponible la energía del material original para los animales en mayor proporción (1, 25, 29). El Acido Acético es de calidad intermedia, no produce tanta acidez, y cuando se acumula en grandes cantidades puede afectar negativamente el consumo. Su producción requiere de una decarboxilación, lo que en términos prácticos implica pérdida de materia seca (29). Finalmente el Acido Butírico es muy poco acidificador, y su presencia aún en cantidades mínimas, da un aspecto baboso y fuerte olor a putrefacción que limita la aceptabilidad del ensilaje para los animales. De hecho la fermentación butírica, conjuntamente con la oxidación por presencia de aire son los principales responsables de las pérdidas de ensilajes (49). Los valores de MS inferiores al 26 a 27% pueden favorecer la presencia de bacterias clostridiales, que producen una fermentación predominantemente butírica, incluso utilizando como sustrato el ácido láctico formado. 9

10 Procesos que no sólo dificultan la conservación (por incrementarse el ph), sino que además ocasionan pérdida de valor nutritivo, al degradar de láctico a butírico (46, 49). Fase III (Estable): Mientras se mantenga un ambiente sin aire, ocurren pocos cambios. La mayoría de los microorganismos de la Fase II lentamente reducen su presencia. Algunos se mantienen inactivados y otros minimizan su actividad (como los clostridios). Fase IV (de Deterioro aeróbico): Comienza con la apertura del silo y la exposición al aire. Si bien es una fase inevitable, puede ocurrir antes de iniciar el suministro por daño de la cobertura del silo (por daño de roedores, pájaros u otros), mala compactación o tapado. El proceso de deterioro puede dividirse en dos etapas. 1. La primera se debe al inicio de la degradación de los ácidos orgánicos que conservan el ensilaje, mediante la acción de levaduras y ocasionalmente de bacterias que producen ácido acético. Esto induce un aumento del ph, para pasar a la segunda etapa. 2. En ésta se constata un aumento de temperatura y de la actividad de microorganismos como bacilos, mohos y bacterias, que deterioran el ensilaje. El deterioro aeróbico ocurre inevitablemente al abrir el ensilaje para el suministro y exponerlo al aire; sin embargo la tasa de deterioro depende de la concentración y actividad de los organismos causantes del proceso. Se han registrado pérdidas por deterioro que oscilan en el 1,5 a 4,5 % de la MS diarias en silos herméticamente cerrados y durante períodos de almacenaje de varios meses (29). Para evitar fracasos al ensilar un material, es importante controlar y optimizar el proceso de ensilaje de cada fase. Las buenas prácticas en la Fase I implican una rápida compactación y eliminación del aire, minimizando los procesos de respiración y pérdida de nutrientes, por lo que se debe ajustar la operativa de cosecha, tamaño de partícula (picado), proceso de compactación y sellado del silo; para así llegar con la mayor proporción posible de nutrientes a la fermentación láctica de la Fase II (43, 49). Durante las Fases II y III se tienen pocos medios para controlar el proceso de fermentación. Pero se puede recurrir al uso de aditivos que se aplican al momento de ensilar. Para minimizar el deterioro (Fase IV), durante el almacenaje es preciso asegurar un silo hermético; reparar las roturas de la cobertura del silo. Durante el suministro puede minimizarse el deterioro manejando una rápida distribución (recomendándose una velocidad de avance en el frente de extracción del silo de unos 20 cm diarios en invierno y 30 cm en verano), y si es necesario agregando aditivos en el momento de ensilar (14, 43). Microflora del Ensilaje: La microflora juega un papel clave para el éxito del proceso de conservación. La población natural puede dividirse en microorganismos benéficos, bacterias que producen ácido láctico, y microorganismos no deseables; como por ejemplo los clostridios, que causan deterioro anaeróbico; y levaduras, bacilos y mohos que causan el deterioro aeróbico (16, 46). Microorganismos Benéficos: Las bacterias que producen ácido láctico (BAC) se encuentran normalmente en los tejidos vegetales y la mayoría crecen en un rango de 5 y 50 C, con un óptimo entre 25 a 40 C. Las BAC son 10

11 capaces de bajar el ph del ensilaje a valores entre 4 y 5 (al metabolizar los carbohidratos), dependiendo de las especies y del tipo de forraje o grano. La población de BAC crece significativamente entre la cosecha y el ensilaje, por la activación de células latentes y otras no cultivadas. Las características del material, como contenido de carbohidratos, composición de los azúcares, relación carbohidratos/compuestos nitrogenados y contenido de materia seca, combinados con las propiedades del grupo de BAC (como tolerancia a acidez y capacidad de uso del sustrato), influirán en la competitividad de la flora durante la fermentación (25, 29, 49). Microorganismos Indeseables: a) Levaduras: metabolizan azúcares produciendo etanol y CO2, lo que disminuye la disponibilidad de azúcares para las BAC y pueden producir procesos de degradación, que provoquen por ejemplo mal olor en la leche. Además en condiciones aeróbicas, las levaduras, degradan el ácido láctico, elevando el ph, lo que permite el desarrollo de otros organismos indeseables (26, 29). La supervivencia de levaduras durante el almacenaje depende de la anaerobiosis (el aire favorece su supervivencia) y de la concentración de los ácidos orgánicos (un contenido elevado de ácidos acético y fórmico reducen su supervivencia). b) Enterobacterias. No son deseados por que compiten con las BAC por los azúcares disponibles y degradan las proteínas, lo que dificulta una adecuada fermentación láctica y reduce el valor nutritivo del alimento. Las enterobacterias pueden ser un peligro si su proliferación es significativa y se produce una degradación importante de las proteínas, por que puede registrarse una elevada producción de gases nitrogenados (NO y NO2). Estos gases pueden ser en parte responsables del calentamiento del ensilaje, y también podrían llegar a dañar el tejido pulmonar y causar enfermedades con síntomas parecidos a la neumonía. Las prácticas de un adecuado ensilaje que favorezcan un rápido y significativo descenso de ph en el ensilaje inhiben el desarrollo de estas bacterias (26, 29). c) Clostridios: Son bacterias anaerobias que forman endosporas. Muchas de ellas pueden fermentar tanto carbohidratos como proteínas, por lo que afectan el valor nutritivo del ensilaje y al igual que las anteriores crean problemas al producir aminas biogénicas. Además la presencia de clostridios en el ensilaje altera la calidad de la leche, por que sus esporas sobreviven al pasaje por el tracto digestivo; y en caso extremo el animal puede ser afectado por botulismo. Un ensilaje clostridial típico muestra un elevado contenido de ácido butírico, con ph superior a 5, bajo contenido de materia seca y alto contenido de amoníaco y aminas. Las técnicas de ensilaje que permiten una rápida eliminación del oxígeno y reducción del ph minimizan el problema (29, 46). d) Bacterias productoras de ácido acético: Son ácido tolerantes y aeróbicas obligatorias (del género Acetobacter), en el ensilaje inician los procesos de deterioro frente a la presencia de oxígeno, oxidando lactato y acetato para producir CO2 y agua. e) Bacilos: Se asemejan a los clostridios, su presencia puede favorecer el deterioro durante el suministro. Las esporas de los bacilos pueden provocar pérdidas de calidad significativas en leche pasteurizada. Para disminuir su desarrollo en el ensilaje, la temperatura del ensilaje no debería ser muy elevada, se deberá minimizar el ingreso de aire y reducir la contaminación con tierra y estiércol (26, 29). 11

12 f) Mohos: Son organismos fáciles de identificar en un ensilaje infectado por sus filamentos, de diversos colores y de gran tamaño que producen muchas especies. Los mohos se desarrollan en cualquier sitio del ensilaje donde encuentren oxígeno, aunque sea trazas. En un buen ensilaje su acción sólo ocurre al principio del almacenamiento y se restringe a la capa exterior, pero durante el deterioro aeróbico todo el ensilaje puede ser invadido. Los géneros más frecuentes son: Penicilium, Fusarium, Aspergillus, Mucor, Byssochlamys, Absidia, Arthrinium Geotrichum, Monascus, Scopulariospsis y Trichoderma (14, 18, 29). Estos microorganismos disminuyen el valor nutritivo y la palatabilidad del ensilaje, además representan un riesgo para la salud animal y de las personas. Las esporas producidas por los mohos pueden asociarse a ciertas afecciones pulmonares, hepáticas y reacciones alérgicas. Otros problemas de salud asociados con los mohos se relacionan con las micotoxinas. Dependiendo de los niveles y tipo de toxina presente, los problemas pueden ir desde simples molestias digestivas, pequeños problemas de fertilidad y disminución de las defensas, hasta serios daños a nivel de hígado, riñón e incluso abortos. Todavía existen muchas dudas sobre la dinámica como se producen las micotoxinas, por que no todos los materiales fuertemente infectados por mohos tienen forzosamente una gran cantidad de micotoxinas, y no todos los tipos de micotoxinas que pueden producir los mohos se encuentran necesariamente en un ensilaje infectado. Las prácticas necesarias para realizar un correcto ensilaje, y la inclusión de aditivos que minimizan el deterioro aeróbico, podrían prevenir o limitar el desarrollo de mohos (52). Cuadro 1: Puntos óptimos de temperatura y ph para los diferentes microorganismos Microorganismos ph Optimo ph Mínimo Temps. Optimas ( C) Lactobacilos Lo más deseable Clostridios Coliformes Fermentos Hongos (ó mohos) Bacterias de Putrefacción Fuente: Adaptado de Mulbach, Paulo. UFRGS (6) II.2) CONSIDERACIONES SOBRE VALOR NUTRITIVO (VN) El valor nutritivo de un alimento es una expresión compuesta por varios parámetros, que son ponderados de distinta manera según su influencia para el destino del alimento. En general un alimento tendrá un mayor VN cuando contenga mayor concentración energética y de nutrientes, para que el animal pueda cubrir las necesidades de mantenimiento y expresar su producción (1, 10, 51). Para la conservación de alimentos el punto fundamental es minimizar las pérdidas de VN, que inevitablemente se registran desde la cosecha; por lo tanto la mejor alternativa de conservación será aquella que registre la menor pérdida (10, 29). A continuación se presentan algunas consideraciones sobre los parámetros empleados para estimar el VN de los alimentos (tomadas de 11), y analizar la evolución de los mismos durante el almacenaje. 12

13 ph: mide el nivel de acidez del material. Proteína Cruda (PC), se expresa indirectamente como Nitrógeno Total x 6,25, por lo que en algunos casos el valor estimado de PC puede no reflejar realmente la composición del alimento, por que éste puede contar con compuestos nitrogenados no proteicos, o que no estén disponibles para el animal. Fibra Detergente Acido (FDA): el residuo insoluble en detergente ácido es un indicador indirecto de la digestibilidad potencial, cuanto mayor sea el valor menos digestible será el material, y el contenido energético. Fibra Detergente Neutro (FDN): el residuo insoluble en detergente neutro se corresponde a la pared celular, siendo un indicador indirecto de la capacidad de consumo de un material (por efecto de llenado); a mayor valor menor será la capacidad de consumo potencial para los rumiantes. Energía: es utilizada para el mantenimiento del metabolismo basal del organismo y la energía adicional es destinada a la síntesis de proteínas (para la formación de músculos), tejido graso, producción de leche, etc.. En general se asumen los siguientes criterios para su cálculo: EN l (Energía Neta de Lactación) * Granos = 2,07 - (0,0176 x FDA) * Fardos = 2,398 - (0,028 x FDA) * Ensilajes = 2,391 - (0,0273 x FDA) EM (Energía Metabolizable) : Granos y Forrajes = EN Lactación / 0,6 Nutrientes Digestibles Totales (NDT), es un indicador tomado indirectamente a partir de FDA, y que tiene un comportamiento inverso al FDN. Un elevado valor de FDN indicaría que el alimento tiene un alto contenido de pared celular y fracciones poco digestibles para el animal. NDT = (EM / 3,65 ) x 100 ADIN (acid detergent insoluble nitrogen) mide la cantidad de nitrógeno que se encuentra adherido a la fracción FDA, además es un indicador indirecto del calentamiento del ensilaje, que se produce por un fenómeno de oxidación de carbohidratos (7). Los componentes de mayor VN (contenido celular, almidones y proteínas) son los más afectados por los procesos oxidativos. En caso de ocurrir oxidación, se produce el ligado de la proteína, reducción de la calidad del ensilaje, de la DMO y del contenido de energía. Con valores de ADIN entre 2 y 12, la DMO cae linealmente del 65 al 23% (11). Proteína Cruda Disponible, es estimada indirectamente en base al valor de ADIN y PC. PCD (PC Disponible) = % PC x [100 - (ADIN / % PC - 12 ]

14 Además de los parámetros mencionados debe considerarse el tipo de carbohidratos y proteínas del alimento, que no sólo determinan distintas proporciones de AGV, sino también la eficiencia de su utilización luego de la fermentación ruminal (45, 51). La producción de leche es una de las respuestas del animal más sensible a la variación en las proporciones obtenidas de los diferentes AGV, siendo la respuesta en términos generales tal como se expresa a continuación: Cuadro 2: Efecto de los Acidos Grasos Volátiles sobre la producción de leche ACIDO GRASO Efecto sobre: Producción de Leche % de Grasa en Leche % de Proteína en Leche Acido Acético aumento aumento reducción Acido Propiónico reducción reducción aumento Acido Butírico menor o igual aumento igual Foto1: Embolsado SPE Fuente: 45 14

15 II.3) CONSIDERACIONES SOBRE TOXICOLOGIA Los mohos crecen de forma natural sobre los materiales vegetales, siendo parte de los agentes que producen el deterioro de los mismos. En determinadas condiciones los mohos forman metabolitos secundarios que actúan como antibióticos para favorecer su prevalencia frente a otros microorganismos, incluso algunos metabolitos pueden ser tóxicos para plantas y/o animales. Estos metabolitos secundarios se conocen como micotoxinas, y su afección se denomina micotoxicosis, que en casos extremos puede provocar enfermedad o matar a los animales afectados (2, 14, 18, 23, 27, 28, 33, 47, 52). Las micotoxinas tienen referencia desde el antiguo testamento. Se considera que en parte la caída del imperio Etrusco se debió a efectos de fusariosis, así como también la caída del imperio Ateniense. También se han encontrado reportes de casos en la Edad Media, con centeno contaminado por Claviceps purpúrea. Por otra parte problemas con Ocratoxina fueron los responsables de numerosas muertes de arqueólogos en las tumbas egipcias. Finalmente la intoxicación masiva de pavos en Inglaterra en 1960 fue la que llevó al estudio de las aflatoxinas, llamadas así por ser producidas por especies de Aspergillus (2, 41, 52). En los últimos años la preocupación por el estudio de las micotoxinas y sus derivaciones en la producción animal y la salud humana ha crecido considerablemente, un ejemplo de ello es que en Brasil entre 1961 a 1990 sólo se contaba con 85 trabajos científicos sobre el tema, y ahora entre los años 1991 a 2000 se publicaron 128. Otro punto que marca el grado de relevancia del tema, es que según estudios realizados por FAO se estima que el 25% de las cosechas mundiales de granos se encuentra afectado por micotoxinas (23, 27, 35, 47, 52). La preocupación ha ido creciendo al irse conociendo en mayor detalle los efectos de las micotoxinas que pueden provocar desde menores niveles de producción, manifestación de enfermedades, alergias, desarrollo de cáncer en distintos órganos, hasta la muerte de los animales o del hombre. La presencia de las micotoxinas en los vegetales puede deberse a: la infección por el hongo patógeno de la planta en el campo o la colonización de las hojas por los saprobios, al crecimiento de los mohos saprobios o patógenos post-cosecha, o al desarrollo fúngico durante el almacenamiento (14, 23, 27, 35, 52). Las micotoxinas son compuestos que difieren significativamente en sus propiedades químicas, biológicas y toxicológicas. Al consumir vegetales contaminados se produce una micotoxicosis primaria, y una secundaria al comer carne o leche de animales que ingirieron forrajes con micotoxinas (23, 28, 41, 52). En resumen, se considera que las micotoxinas son metabolitos secundarios (no necesarios para la célula) tóxicos, elaborados por hongos que pueden determinar diferentes alteraciones y cuadros en hombre y animales; además pueden afectar las propiedades organolépticas y valor nutritivo de los alimentos (28, 47, 44, 52). Algunas toxinas cuentan con la capacidad de persistir en los productos animales (23), o en los alimentos vegetales que luego son consumidos por el hombre, esto lleva a que importantes investigaciones se estén realizando en el mundo y principalmente en Asia sur-oriental (Tailandia, Indonesia y Filipinas), debido a la alta contaminación de los alimentos básicamente con Aflatoxinas (23, 28, 41, 47). Los productos contaminados ocasionan pérdidas económicas y comerciales que pueden llegar a ser importantes, por ejemplo EEUU ha registrado en los últimos años la retención de remesas de alimentos, valoradas en millones de dólares.(23). 15

16 Los rigurosos límites reglamentarios de los países importadores no sólo se han convertido en una barrera para la protección de la salud de la población, sino también en ocasiones se utilizan como barreras no arancelarias que enturbian el comercio internacional. Por lo tanto se considera relevante conocer la dinámica de las micotoxinas y las implicancias que puede ocasionar su presencia tanto en la producción animal, como también las estrategias para minimizar sus efectos en la salud humana (28, 35, 41, 47). Las micotoxinas, producidas por los hongos son ingeridas con los alimentos o forrajes contaminados directa o indirectamente. La contaminación directa del vegetal y la consecuente producción de toxina puede ocurrir durante la etapa de cultivo, el transporte, el estacionamiento o el procesamiento del alimento o forraje. Mientras que la contaminación indirecta se debe a la presencia de un ingrediente previamente contaminado con un moho que puede haber desaparecido y cuya micotoxina persiste (35, 41, 47). Por lo tanto otro factor que hace relevante el estudio de la problemática de las micotoxinas es que los animales pueden ser un medio de transmisión hacia el hombre, ya que algunas toxinas se acumulan en los órganos y músculos, o pueden encontrarse en la leche, y luego ser consumidas por el hombre (35, 41, 44, 16, 33, 52). En la región mesopotámica Argentina y en Uruguay en los últimos años se ha visto un fenómeno de incremento de la presencia de fusarium en cultivos de cereales de invierno, lo cual trajo aparejado un aumento de los niveles de DON en los granos y en cultivos de verano que también pueden ser afectados. Por tales motivos los centros de investigación y análisis de los alimentos debieron incrementar su atención sobre el tema micotoxinas. Además son agentes que pueden provocar grandes pérdidas y su acción aún es poco clara (18, 23, 27, 28, 33, 35, 52). El enfoque que se desarrolla a continuación comprende básicamente lo que refiere al efecto de las micotoxinas sobre la conservación de alimentos y la producción animal, presentándose con mayor detalle las más relevantes para la producción animal y sobre las cuales al momento se cuenta con mayor información. Dinámica de los hongos Los hongos que deterioran los productos vegetales se desarrollan en una amplia gama de ambientes, difiriendo el tipo de hongo que se encuentra con mayor frecuencia según el sustrato y las condiciones ambientales de temperatura, humedad y presencia de oxígeno (14, 16, 18, 28, 35, 41, 47, 52). La colonización de las partes aéreas de las plantas comienza desde las etapas iniciales de desarrollo; primero atacan las bacterias, luego levaduras y finalmente hongos filamentosos saprobios y patógenos. Además luego de la cosecha normalmente quedan restos vegetales en superficie (rastrojo), que suelen albergar esclerocios, como Aspergillus flavus, que serán fuente de contaminación del cultivo siguiente (16, 18, 23, 27, 41, 52). Luego de la cosecha el crecimiento fúngico continúa en los productos vegetales, dependiendo su evolución del manejo poscosecha y condiciones de almacenaje. El desarrollo de éstos depende del nivel de humedad del medio, temperatura, tiempo de almacenaje, grado de invasión fúngica previo al almacenaje, actividad de insectos, ácaros y condiciones de la estructura de almacenaje (23, 33, 35, 41, 52). Ante lo expuesto se evidencia que la producción de alimentos conservados requiere de una adecuada implementación de las técnicas de cultivo, cosecha y almacenamiento. Un manejo inadecuado puede dar lugar a la aparición de micotoxinas, que pueden afectar en forma grave a los animales y al hombre. La amplitud de 16

17 condiciones en las cuales pueden desarrollarse las poblaciones de hongos y su difusión en el ambiente determinan un alto potencial de inóculo e implica que deban extremarse los cuidados en el manejo integral de los cultivos y el almacenaje. Para el almacenaje de granos se ha identificando al % de humedad del grano como uno de los factores más fácilmente manejables (28, 33, 35, 41). Los géneros de hongos productores de micotoxinas más frecuentes son, entre otros: Aspergillus, Alternaria, Fusarium y Claviceps (28, 35, 41, 44, 52); siendo las condiciones que favorecen su proliferación: Tamaño muy pequeño de los hongos que les permite dispersarse por el aire muy fácilmente Pueden crecer en muchos sustratos diferentes. El hongo se debe poder multiplicar en el sustrato y en la mayoría de los alimentos están los nutrientes necesarios. Sólo varía la temperatura y humedad, para determinar el grado en que se producirán. Por ejemplo los géneros Aspergillus y Penicillium, requieren un ambiente con humedad relativa del 70 a 90% (equivalente a una humedad del grano entre 15 y 20%), y una temperatura entre 0 y 45 C, pudiendo crecer en condiciones de baja presencia de oxígeno (35, 41). Cuadro 3: Condiciones para el crecimiento de hongos en granos (para temps. entre 25 a 27 C) Especie de Hongo Humedad del aire intergranular (%) Humedad de los granos (%) Aspergillus restrictus A. glaucus A. flavus, parasiticus Penicillium spp Fuente: Bakker y Arkema 1999, por (44) Cuándo se desarrollan las micotoxinas? Dada la complejidad del efecto de las micotoxinas, al analizar una situación con presencia de las mismas debe evaluarse el tipo de material a almacenar, técnica de almacenaje (en caso que corresponda), condiciones en que se desarrolló el cultivo, tipo de suelo, etc.. Si el alimento es destinado a la nutrición animal, debe monitorearse la evolución de la performance animal, y en caso extremo realizar un estudio de la salud animal; por ejemplo mediante un funcional hepático (2, 18, 35, 41, 44, 47). La presencia de determinado hongo en un sustrato no asegura la presencia de la micotoxina, dado que el hongo puede no haberla producido. Por otra parte un hongo puede producir más de una toxina, o una determinada toxina ser formada por más de una especie de hongo; o puede darse que en determinadas condiciones la toxina sea inactivada por acción de otro microorganismo o sustancia (18, 28, 35, 41, 52). La variabilidad en la producción de metabolitos secundarios de una especie de hongos dada es enorme, por que según las condiciones de desarrollo y el ambiente en que se encuentre, se podrán formar distinto tipo de toxinas. Tal es el caso de Pencillium roqueforti que produce algunas micotoxinas en condiciones de laboratorio, pero no en los quesos madurados. 17

18 Los factores que intervienen en el proceso de proliferación de los hongos y en la contaminación con micotoxinas de los productos conservados son múltiples, dentro de los principales se pueden citar: Tipo de suelo, por ejemplo cultivos sobre suelos más arenosos registrarán un menor ataque de hongos que cultivos sobre suelos pesados (49) Susceptibilidad del cultivo, en general los sorgos graníferos con elevado tanino son menos susceptibles que cultivos como maíz, por lo aireado de la panoja y el efecto de los taninos (17) Condiciones climáticas durante el desarrollo del cultivo (4, 35, 42, 52) Madurez de los granos al momento de la cosecha (42, 49) Temperatura y Humedad ambiente a la cosecha Daños mecánicos en la cubierta del grano, producidos por insectos, pájaros, u otro agente, y Tipo de almacenamiento. Básicamente, y más allá de la etapa de la cadena alimentaria que se esté analizando se puede presentar el problema de la contaminación de la siguiente manera, los hongos filamentosos tales como Aspergillus, Fusarium y Penicillium, bajo condiciones ambientales favorables, colonizarán sintomática o asintomáticamente un sustrato dado (granos, forraje, u otro producto vegetal) pudiendo esta interacción conducir a la producción de micotoxinas que tendrán el potencial de afectar a quienes consuman el producto (18, 35, 41, 42, 44). Se considera importante relativizar la problemática de las micotoxinas, dado que sólo algunos hongos tienen capacidad de producir micotoxinas, y las generan cuando no cuentan con los nutrientes adecuados, por lo que necesitan competir por éstos con bacterias y otros hongos (52). Qué producen las micotoxinas? Los problemas ocasionados por micotoxinas en productos vegetales conservados han sido relativamente poco estudiados hasta el presente. Sin embargo, en todo el mundo, especialmente en regiones de clima cálidotemplado, se han informado problemas de micotoxicosis como consecuencia de la ingesta de alimentos contaminados. Para desarrollar este punto se analizarán las micotoxinas que afectan la producción agropecuaria, producidas por los géneros Aspergillus, Fusarium y Penicillium (2, 23, 35, 44, 52). a) DON: deoxinivalenol (también llamada vomitoxina por los síntomas que ocasiona en cerdos), es una micotoxina que pertenece al grupo de los tricotecenos producida por F. graminearum DON no es de los tricotecenos más tóxicos, para que los alimentos contaminados representen un riesgo deben ser ingeridos en grandes cantidades. Por ejemplo en China e India se han registrado casos de intoxicación aguda asociados a la ingesta de grano de arroz contaminado con Fusarium y altos niveles de DON (23, 28, 35, 33, 44). La toxina tiene un efecto acumulativo y la predisposición a su acción aumenta en casos de desnutrición y bajas defensas. Además el manipuleo de granos altamente contaminados con Fusarium puede provocar alergias y problemas respiratorios, si no se cuenta con el equipamiento adecuado. La acción de DON es inhibir la síntesis de proteínas, pudiendo producir efectos agudos como rechazo al alimento y vómitos (28, 33, 35, 41). 18

19 Las condiciones ambientales que favorecen su manifestación son las de clima templado, temperatura menor a 23 C, siendo los cultivos más afectados: trigo, cebada, avena y maíz (18, 28, 33, 35, 41). En los animales el DON puede provocar una disminución de la producción, de carne o leche (2, 30, 33, 34, 41). Al suministrar granos a animales se debe tener en cuenta que la concentración de la toxina es mayor en la "cáscara", por lo que alimentos con afrechillos, granos vanos y descartes, pueden contener valores que dupliquen o más a los niveles originales en el conjunto del grano (47). Por lo tanto en estos casos se deben extremar las medidas preventivas. Los animales afectados presentan síntomas como: reducción del consumo, rechazo del alimento, menor producción (ganancia de peso, producción de leche, etc.), baja en las defensas y en casos extremos vómitos. Además pueden registrarse: diarrea, abortos, hemorragia, cambios hematológicos y trastornos neurológicos (2, 33, 35, 44). No todos los organismos son afectados de igual forma, en orden de susceptibilidad las especies más afectadas son suinos, aves, bovinos y ovinos; siendo las categorías más sensibles las más jóvenes y las más exigidas productivamente, como terneros, lecheras de alta producción y hembras recién paridas. Los factores de estrés como calor excesivo, desnutrición, hacinamiento y bajas defensas, aumentan la predisposición a la intoxicación (2, 33, 34, 41). Por otra parte el efecto de las toxinas sobre los animales puede variar significativamente, si se comparan situaciones de laboratorio frente a condiciones de campo, lo cual se evidencia en los siguientes casos registrados en EEUU y Canadá (donde no se aceptan niveles de DON mayores a 4 ppm para la alimentación animal): Dietas de 10 ppm de DON no mostraron efectos negativos en la producción de carne de vacunos. Dietas con 10,5 ppm, en ensayos de 18 semanas no fueron rechazadas por los animales. Con dietas en vacas lecheras de hasta 66 ppm, se detectaron trazas en orina y heces, y no se detectó en leche. En ovejas se mencionan valores de hasta 15 ppm y en novillos en terminación hasta 18, sin presentar síntomas. En Uruguay por resolución del MGAP 4 se establece como límite máximo de DON, 10 ppm en materias primas para elaboración de alimentos para animales (granos y subproductos), 5 ppm en alimentos destinados a bovinos de carne, ovinos y aves, 2 ppm para bovinos de leche, 1 ppm para cerdos y equinos, y para otros animales 2 ppm. b) Zearalenona (ZEA): es una micotoxina producida por F. graminearum y por otras especies del género Fusarium. Es un metabolito secundario derivado de polikétidos, que causa efectos estrogénicos, anabólicos, y en algunos casos pueden ocasionar vómitos y muerte (33, 35, 44). 4 MGAP: Ministerio de Ganadería Agricultura y Pesca (Uruguay) 19

20 Las condiciones que favorecen su manifestación son de clima templado (temperatura menor a 23 C). Los cultivos más afectados son: trigo, cebada y avena. En nuestro país se ha registrado su presencia en sorgo, dependiendo de las condiciones climáticas bajo las que se desarrolla el cultivo (F. Riet; com. pers.). En los animales puede causar hiperestrogismo, afectando la performance reproductiva, ya sea por ausencia de celos, estros prolongados, baja de libido, y otros efectos como inflamación de vulva, prolapso de vulva y/o rectal, abortos y descoordinación de patas traseras. En orden de susceptibilidad las especies más afectadas son: suinos, ovinos, aves y bovinos (33). c) Aflatoxinas (AFLA): Se trata de un complejo de toxinas producidas por el género Aspergillus; y representan el grupo de micotoxinas más importantes. Su efecto es acumulativo, pudiendo provocar fallas en el funcionamiento del hígado (por destrucción de células parenquimatosas), que puede evolucionar en intoxicación y cáncer de hígado; además puede estar acompañado de hemorragias y alteraciones de las funciones nerviosas en un complejo de espasmos. Las condiciones climáticas que favorecen su manifestación son de clima cálido (temperatura mayor a 23 C), y seco. Afla se ha detectado en diferentes cultivos a nivel de campo, en la cosecha, almacenaje, e incluso en el hogar. Los cultivos afectados pueden ser cereales y leguminosas, siendo los productos contaminados con mayor facilidad: maní y maíz (16, 27, 28, 33, 35, 44). En el hombre ocasiona básicamente problemas a nivel hepático, debido a que el proceso de intoxicación puede darse en forma gradual, y sus efectos pueden tardar años en manifestarse (27, 28, 44). El efecto de Afla en animales también es acumulativo, detectándose deficiencias funcionales a nivel hepático, reducción de la tasa de crecimiento, o pérdida de peso; pudiendo registrarse previo a la aparición de síntomas una reducción en el consumo. También pueden registrarse síntomas como reducción en la eficiencia de aprovechamiento de los alimentos, incremento de la sensibilidad al stress y reducción de la respuesta reproductiva. Los animales más susceptibles son los más jóvenes y los de alto nivel de producción (2, 33). Una aflatoxicosis crónica se caracteriza por piel seca, prolapso rectal, anorexia, daño hepático, y niveles elevados de colesterol y bilirrubina en sangre (2, 28, 33). d) Ochratoxina (OCRA): es producida por especies del género Aspergillus. Los cultivos que pueden ser afectados más frecuentemente son: cereales de invierno, maíz y leguminosas, además de las reservas forrajeras. OCRA se desarrolla con condiciones de clima templado (temperatura de 15 a 32 C) y seco (16, 30). Esta toxina produce efectos hepatotóxicos y cancerígenos a través de su acumulación en hígado, sangre y tejido muscular; además promueve la acumulación de grasa a nivel de hígado y serios daños renales en suinos y perros (33, 41, 44). Actualmente es una de las toxinas más estudiadas por ser nefrotóxica, cancerígena y muy termo-resistente. En algunos países el hombre puede tener un nivel elevado de OCRA en sangre, supuestamente debido a un consumo gradual y efecto acumulativo; y por ser una toxina que se detecta desde niveles muy bajos (33, 35). 20

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