Efecto de las condiciones climáticas, las prácticas agronómicas y el procesado tecnológico sobre la micotoxina de oxinivalenol en trigo duro

El Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JEFCA) ha establecido para el DON y sus derivados acetilados (3-AcDON y 15-AcDON) una ingesta diaria tolerable máxima provisional (IDTMP) de 1 μg/kg de peso corporal (FAO/OMS, 2010). La presencia mundial de DON en los cereales está ampliamente documentada, siendo trigo y maíz los cultivos más afectados. En comparación con otros cereales, el trigo duro (Triticum durum) es muy susceptible al desarrollo de fusariosis y la subsiguiente producción de deoxinivalenol (Rasmussen et al. 2003; Langevin et al. 2004), aunque la mayor parte de publicaciones disponibles se refieren a la contaminación del trigo blando (Triticum aestivum).

La limpieza inicial de los granos de cereales, la molienda del cereal entero y la elaboración de diversas fracciones del grano molido para elaborar alimentos, pueden modificar la concentración de DON (Scudamore, 2008). Los cereales que se cosechan para consumo humano suelen limpiarse antes de la molienda para retirar impurezas y granos rotos o dañados, consiguiendo reducciones variables en las concentraciones de DON que pueden alcanzar el 51% (Delwiche et al., 2005). Durante la molienda del trigo se encuentran mayores concentraciones de DON en la cáscara (salvado), mientras que las técnicas de molturación pueden reducir los niveles de DON en la sémola y la harina aproximadamente un 50% respecto de la concentración del grano entero limpio (Nisho et al. 2010). En general, el DON remanente en los productos de la molienda es bastante estable durante los procesos de fabricación de pan, pastas alimenticias, cereales de desayuno y alimentos infantiles, por lo que es posible detectar su presencia en alimentos para consumo humano a base de cereales.

En el estudio Scoop Task (EC 2003), se observó que el DON es un contaminante frecuente de los cereales europeos con los siguientes porcentajes de muestras positivas: 89% en maíz, 61% en trigo, 47% en cebada, 41% en centeno y 33% en avena. En dicho estudio europeo se evaluó la exposición alimentaria y se calculó que la ingesta total estimada de DON por la población adulta era del 14-46% de la IDTMP, aunque para la población infantil la ingesta estimada alcanzaba el 11-96% de la IDTMP. En muchos países del mundo se han establecido niveles máximos de DON en diversos cereales sin procesar y/o alimentos a base de cereales. Los contenidos máximos de deoxinivalenol que se han establecido por la legislación europea en los productos alimenticios se señalan en la Tabla 1.

En Europa (datos para UE-27), alrededor del 4,7% de la superficie agrícola total se dedica a la agricultura ecológica (FIBL 2011). La agricultura ecológica en España constituye alrededor del 5% de la superficie agrícola, lo que supone 1,3 millones de hectáreas. Los productos ecológicos se cultivan sin la ayuda de pesticidas de síntesis y sin fertilizantes minerales solubles, además de utilizar generalmente menos labranza de los suelos. Dado que en la agricultura ecológica no se permite el uso de fungicidas de síntesis, la presencia relativa de mohos toxigénicos y micotoxinas en los alimentos ecológicos y convencionales ha sido objeto de muchos estudios. En Francia, Malmauret et al. (2002) indicaron que el trigo de cultivo ecológico presentaba mayores concentraciones de DON que el de cultivo convencional. En un estudio realizado en Reino Unido entre los años 2001 y 2005, no se detectaron diferencias en las concentraciones de DON entre cereales ecológicos y convencionales (Edwards, 2009). En Noruega, Bernhoft et al. (2010) indicaron que los cereales ecológicos presentan menores tasas de infección por Fusarium y de micotoxinas que los cereales de cultivo convencional. Igualmente, Birzele et al. (2002) y Doll et al. (2002) detectaron que en Alemania, el trigo blando de cultivo ecológico mostraba menor incidencia de fusariosis y menores tasas de contaminación por DON que el cultivado por métodos convencionales.

En este trabajo se presentan los resultados de una investigación sobre el efecto del clima y de las prácticas agronómicas en la presencia de deoxinivalenol en trigo duro cultivado bajo condiciones ecológicas y convencionales, así como el efecto de los tratamientos tecnológicos de molienda sobre la distribución del DON en las diferentes fracciones.

La técnica analítica de DON en trigo duro, descrita por Herrera et al. (2009), se basa en la homogeneización de la muestra (10 g) y extracción con solventes orgánicos (ACN:H2O, 84:16), purificación por columnas Mycosep 225 y determinación por cromatografía líquida con detector de red de diodos (LC-DAD) (Figura 1). Para la confirmación de resultados se utilizaron columnas de inmunoafinidad DonStar y un cromatógrafo de líquidos acoplado a un detector de masas de triple cuadrupolo (Figura 2). El porcentaje de recuperación de la técnica fue del 100% y los límites de detección y cuantificación fueron de 33 y 100 µg/kg, respectivamente. La calidad de los datos analíticos se aseguró mediante la participación en un ejercicio interlaboratorio para micotoxinas en cereales (Progetto Trieste). En la Figura 3 se muestra un cromatograma de una muestra de trigo duro contaminada con DON.

Las principales diferencias entre los sistemas agronómicos en estudio fueron las rotaciones de cultivos, los métodos de fertilización del suelo y la labranza. La rotación de cultivos en las parcelas convencionales fue trigo duro seguido por trigo duro u otro cereal, mientras que en las fincas ecológicas el sistema de rotación era trigo duro seguido de barbecho. En las parcelas convencionales se utilizaron fertilizantes nitrogenados sintéticos, mientras que en las ecológicas se utilizó compost y paja de cereales. En las fincas ecológicas se utilizaron técnicas de labranza reducida, mientras que en las parcelas convencionales se utilizaron técnicas de labranza que permitieran un cultivo más intensivo. Las diferencias entre los valores medios de temperatura, humedad relativa y precipitación durante el período desde la floración (abril), hasta la cosecha del cereal (julio), junto con los valores históricos promedio para los lugares de muestreo se presentan en la Tabla 2.

Asimismo, un lote de trigo duro con una contaminación de DON por encima del contenido máximo permitido (>1.750 µg/kg) se sometió a molienda experimental en un molino Chopin CD2 (Figura 4) obteniendo las fracciones de salvado, sémola y harinilla, y así poder estudiar la distribución del DON en las diferentes fracciones.

Finalmente, en un estudio posterior con trigo blando, se analizó la distribución de DON entre el grano entero y el correspondiente germen de trigo durante el proceso comercial de molienda en una industria harinera aragonesa.

Los estudios sobre la presencia natural de DON en los cereales han demostrado que es un contaminante común del trigo duro en varias partes del mundo (Lori et al. 2003; Visconti et al. 2004). En ocasiones, en algunas zonas de Europa se presentan concentraciones de DON por encima de 1.000 µg/kg (Menniti et al. 2003; Rasmussen et al. 2003). En el citado informe Scoop Task (EC, 2003), se presentan los resultados de 97 muestras francesas de trigo duro con una positividad a DON del 73% y una concentración media de 497 µg/kg. En relación con la infección por Fusarium y la síntesis de DON se han identificado varios factores de riesgo. Las condiciones climáticas durante el crecimiento, en particular la pluviometría y el clima húmedo durante la floración, tienen una gran influencia sobre el contenido de micotoxinas, como se observó en el presente estudio en la C.A. de Aragón. Asimismo, en una investigación de 100 muestras de trigo duro en Argentina, 69% fueron positivas a DON y 23% tenían una concentración por encima de 2.000 µg/kg, siendo que las muestras más contaminadas procedían de las zonas húmedas con altas precipitaciones (más de 100 mm durante la floración) (Lori et al. 2003).

En cuanto a los estudios que comparan las tasas de DON en trigo duro ecológico y convencional, el informe Scoop Task (EC, 2003) recoge una comparación entre 41 muestras convencionales y 12 muestras ecológicas de los Países Bajos, con unos porcentajes de positividad a DON del 61% y 25%, y unas tasas medias de 293 µg/kg y 134 µg/kg, respectivamente. Mäder et al. (2007) publicaron los resultados de 21 años de estudios de la calidad del trigo blando (Triticum aestivum) cultivado en sistemas ecológicos y convencionales, concluyendo que a pesar de la exclusión de los fungicidas de los sistemas de producción ecológica, las cantidades de micotoxinas detectadas fueron bajas en ambos sistemas y no presentaron diferencias significativas.

Con el objetivo de investigar el efecto de la molienda del trigo duro sobre las tasas de DON, se compararon las concentraciones medias obtenidas en las 117 muestras de campo con los resultados de 17 lotes de sémola de trigo duro de la misma procedencia. Como se observa en la Tabla 4, la positividad a DON en la sémola fue del 17,6% y la tasa media de contaminación fue de 80 µg/kg con un valor máximo de 294 µg/kg. De esta comparación se deduce que el proceso de limpieza y acondicionamiento del trigo duro unido a su molturación a escala industrial, reducen aproximadamente un 50% la incidencia y grado de contaminación por DON en la sémola utilizada para la elaboración de pastas alimenticias.

Posteriormente, realizamos una molienda experimental de trigo duro en un molino Chopin CD2, utilizando una muestra contaminada con DON por encima del límite máximo legal. Considerando como 100% la contaminación del grano entero, la contaminación de las diferentes fracciones fue: salvado 153%, sémola 87% y harinilla 108%. Este estudio indica que la mayor parte del DON se concentra en la cáscara del grano y se distribuye con la fracción de salvado, mientras que la parte interna de la que se obtiene la sémola, tiene un menor grado de contaminación, lo que concuerda con el estudio a escala industrial que se presenta en la Tabla 4. Finalmente, hemos realizado un estudio de molienda industrial de varios lotes de trigo blando, encontrando que el factor de distribución de DON entre el grano entero y el correspondiente germen de trigo es de 48%, por lo que se deduce que el germen de trigo, utilizado como suplemento dietético y para la obtención de aceite, presenta un grado de contaminación por DON que supone aproximadamente la mitad que el trigo de procedencia.

Esta investigación ha sido realizada gracias a la financiación obtenida por los proyectos AGL2008-03555 del MICINN-Feder y por el Grupo de Investigación Consolidado A01/2011 del Gobierno de Aragón. Agradecemos al Comité Aragonés de Agricultura Ecológica (CAAE) la recogida de muestras ecológicas, así como la colaboración de agricultores, cooperativas y empresas aragonesas. E. Ferruz agradece a la Fundación Cuenca Villoro la concesión de una beca de investigación.

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