UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE MEDICINA ESCUELA DE NUTRICIN NU- 4018 NORMALIZACIN DE ALIMENTOS

INFORME DEL PROYECTO DE LA PRCTICA PROFESIONAL EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA KANI 1901 AFLATOXINAS EN FRIJOL

PROFESORES(AS): MSC. MARCELA ARIAS MSC. ADRIANA MURILLO LIC. MARIANELA ZUIGA ESTUDIANTES: LUIS DIEGO RIVERA ARAYA MANUEL SANABRIA RICHMOND

JULIO DEL 2009

Tabla de contenidoI. II. Introduccin .......................................................................................................... 3 OBJETIVOS ......................................................................................................... 4 A. Objetivo General ................................................................................................ 4 B. Objetivos Especficos ......................................................................................... 4 III. MARCO TERICO ............................................................................................. 5 A. Descripcin del producto.................................................................................... 5 B. Aspectos Climticos y Suelos para el cultivo del frijol ..................................... 7 C. Cultivo, cosecha y almacenamiento del frijol .................................................... 8 D. Variedades de frijol sembrado en Costa Rica .................................................. 10 E. Clasificacin del frijol ...................................................................................... 11 F. Consumo de frijol en Costa Rica ...................................................................... 13 IV. DESARROLLO .................................................................................................. 14 A. Definicin de aflatoxinas.................................................................................. 14 B. Proceso de produccin y formacin de las aflatoxinas en el grano.................. 14 C. Factores que afectan la produccin de las aflatoxinas (aumentan o disminuyen)15 D. Condiciones de almacenamiento que afectan la produccin de las aflatoxinas 16 E. Niveles de aflatoxinas a los cuales es txico el ser humano ............................ 16 F. Patogenia .......................................................................................................... 17 G. Mtodos para disminuir una infeccin de aflatoxinas en el producto .............. 19 H. Procedimientos y equipo para medir las aflatoxinas ........................................ 20 I. Posibilidad de restablecer por algn mtodo de secado o coccin un alimento contaminado con aflatoxinas, para volver a ser comestible sin causar dao al ser humano 23 J. Nivel de humedad y tiempo mximo de almacenamiento para no incrementar los niveles de aflatoxinas.................................................................................................. 23 V. Conclusiones ....................................................................................................... 25 VI. Recomendaciones ............................................................................................... 26 VII. Bibliografa ......................................................................................................... 27 VIII. ANEXOS ............................................................................................................ 29

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I.

Introduccin

Hoy en da en la industria alimentaria el control de calidad es uno de los elementos de mayor importancia, pues no slo es un aspecto favorable para la imagen de la empresa, sino porque involucra el compromiso de de la misma para lograr la satisfaccin del cliente y velar por su seguridad alimentaria. Debido a que calidad ya no se limita a un alimento presentado en excelentes condiciones, sino que ahora involucra aspectos de inocuidad alimentaria los cuales son sumamente valorados por los clientes. Las empresas que se destacan por ir a la vanguardia en este nuevo concepto de calidad son las que realmente se sienten comprometidas con su poblacin meta, an cuando las condiciones del mercado ni la competencia se lo estn exigiendo. La empresa Kani 1901, es una de esas empresas que ha

decidido incursionar en este nuevo concepto de calidad, buscando tanto el prestigio como organizacin como la completa satisfaccin de sus clientes. El presente trabajo presenta una revisin bibliogrfica e investigacin sobre las aflatoxinas en el frijol, el cual es el resultado de un esfuerzo conjunto de la empresa Kani 1901 y la Escuela de Nutricin, mediante el desarrollo de la prctica profesional de estudiantes de licenciatura en la industria alimentaria. Y la cual pretende mostrar como el profesional de nutricin, puede colaborar en un tema poco estudiado en la industria frijolera nacional.

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II.A.frijoles.

OBJETIVOS

Objetivo General

Determinar todos los aspectos relacionados con la infeccin de aflatoxinas en

B.

Objetivos Especficos

Definir que son las aflatoxinas y las condiciones son necesarias para su desarrollo en el frijol Establecer el lmite mximo de aflatoxinas en frijoles permitido por la legislacin costarricense. Determinar los efectos del consumo agudo o crnico de aflatoxinas en el ser humano. Establecer mtodos adecuados para la deteccin de aflatoxinas en frijoles en el contexto de la planta de produccin Kani 1901. Determinar tcnicas que permitan reducir la cantidad de aflatoxinas en frijoles destinados para el consumo humano. Definir las condiciones de almacenamiento que ayudan a prevenir el avance de una infeccin por aflatoxinas en el frijol.

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III. MARCO TERICOA. Descripcin del producto

El Frijol (Phaseolus vulgaris)

En Costa Rica y en el resto de Latinoamrica el frijol (Phaseolus vulgaris) es la leguminosa de mayor consumo, representando ms del 85% de la produccin total de leguminosas para consumo humano. Las especies Phaseolus son de origen tropical o subtropical, y proceden de cuatro especies silvestres: la juda escarlata o caraota (p. coccineus), el escumite (P. acutifolius), que se halla en Amrica Central, el frijol de Lima (P. lunatus) y la habichuela o frijol comn (P vulgaris), cuyo origen se halla en Amrica Central y Amrica del Sur (FAO, 1990). El frijol comn (Phaseolus vulgaris L. Leguminosae); es una planta anual, herbcea intensamente cultivada desde la zona tropical hasta las templadas, originaria de Amrica y se le conoce con diferentes nombres: poroto, haricot, caraota, juda, aluvia, habichuela y otros. (MAG, 1991). El frijol es uno de los alimentos bsicos en la dieta del costarricense y es la principal fuente de protena; es rico en el aminocido lisina pero deficiente en los aminocidos azufrados metionina, cistina y triptfano. Representa una buena

fuente de vitaminas del complejo B como la tiamina y el cido flico, vitamina E y de minerales como calcio, hierro, cobre, zinc, fsforo, potasio y magnesio (MAG, 1991).

Morfologa del grano

La estructura del grano de frijol es bsicamente en dos partes: la testa y los cotiledones, stos ltimos concentran las reservas nutritivas de almidn. La parte interna del grano est constituida por el embrin, el cual est formado por la

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plmula, las dos hojas primarias, los dos cotiledones y la radcula (Hidalgo y Villalobos, 2007). De acuerdo a Tapia y Camacho (1988), las partes externas ms importantes son: o Testa: es la capa secundina del vulo (rudimento seminal) o Hilium: conecta la semilla con la placenta. o Rafe: pequea protuberancia producto de la soldadura del funculo con los tegumentos externos del vulo. o Micrpilo: abertura en la cubierta o poro de la semilla entre la corteza, cerca del lilium, por donde se da la absorcin del agua.

Figura 1. Morfologa interna y externa del grano de frijol. (UNA, 2005)

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B.

Aspectos Climticos y Suelos para el cultivo del frijol

El frijol se adapta bien desde los 200 hasta los 1500 msnm, crece en terrenos preferiblemente ondulados o ligeramente ondulados, necesita entre 300 mm a 400 mm de lluvia, pues la falta de agua durante las etapas de floracin, formacin y llenado de vainas afecta seriamente el rendimiento. No obstante, el exceso de humedad afecta el desarrollo de la planta y favorece el ataque de gran nmero de enfermedades, principalmente hongos (MAG, 1991). Los suelos recomendados para el cultivo de frijol deben ser profundos, frtiles, preferiblemente de origen volcnico con no menos de 1,5% de materia orgnica en la capa arable y de textura liviana con no ms de 40% de arcilla como los de textura franco, franco limosos y franco arcillosos; debido a que el buen drenaje y la aereacin son fundamentales para un buen rendimiento. Se debe evitar sembrar en suelos cidos, con contenidos altos en manganeso y aluminio y bajos en elementos menores; a su vez el pH ptimo para frijol est comprendido entre 6,5 y 7,5 aunque es tolerante a pH entre 4,5 y 8,2 (MAG, 1991).

Zonas de Cultivo y pocas de Siembra

Zona poca de Siembra Valle Central, Prez Zeledn, Buenos Con el inicio de las lluvias en el mes de Aires y Puriscal mayo hasta el 15 de junio.

Regin Chorotega; Zona Sur: Buenos Del 15 de septiembre al 16 de octubre. Aires, Perez Zeledn, San Isidro,

Corredores, Coto Brus, Palmar, Puerto Jimnez; as como en la mayora del pas. Limn, Gupiles, San Carlos, Santa Rosa, Finales de noviembre hasta la primera Santa Cecilia, La Fortuna, Upala, Los semana de enero. Chiles y Guatuso.Fuente: Quesada, Y. (2006).

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C.

Cultivo, cosecha y almacenamiento del frijol

Los frijoles tardan de 60 a 90 das en llegar a la madurez, segn las tcnicas de cultivo y el clima de la zona (FAO, 1990); el frijol requiere desde el inicio del ciclo hasta un mnimo de sesenta das despus de la siembra de humedad adecuada en el suelo, para un buen crecimiento, desarrollo de la planta, formacin y llenado del grano; a la vez requiere de un perodo seco o de poca precipitacin al final del ciclo, para favorecer el proceso de maduracin y cosecha. Por estas razones es importante sembrar a tiempo, para que no se carezca de humedad y para que la cosecha coincida con una estacin seca favorable, pues si se deseara sembrar al final de la poca de siembra recomendada, se debera el uso de variedades precoces o de ciclo corto para contar con estas caractersticas (MAG, 1991). La preparacin del suelo se realiza de acuerdo al sistema de siembra utilizado. En Costa Rica existen diversas modalidades de siembra. Las ms

utilizadas se discuten a continuacin (MAG, 1991):

Siembra mecanizada: despus de la preparacin convencional del terreno, con la arada y dos pasadas se rastra, la siembra se puede efectuar sobre lomillos o en plano. La siembra se puede realizar con sembradoras de granos como la de maz o con la de chorro o sembradora de arroz que es la ms usada. La sembradora debe graduarse para que tire de quince a diecisis semillas por metro lineal y se recomienda una distancia entre surcos de 53 cm. La poblacin debe ser uniforme y alcanzar un promedio entre 250.000 a 280.000 plantas por hectrea. Se necesitan entre 40 a 46 kg/ha de semilla. Siembra con espeque: despus de la chapea de malezas se aplica un herbicida quemante entre ocho a quince das antes de la siembra. Para lograr mejores resultados, se recomienda la siembra en eras, en las que resiembra entre dos a tres hileras de frijol. Se utiliza una distancia de 50 cm entre surcos y 20 cm entre golpes de siembra y tres semillas por hoyo. Tambin se puede "espequear" a 30 cm entre surcos y 30 cm entre plantas y colocar tres granos de frijol por sitio de

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siembra. Con esto se logra una poblacin aproximada de 250.000 plantas/ha y para esto se requiere 40 kg/ha de semilla. Siembra con arados manuales: en terreno preparado, ya sea en plano o en lomillos, se abre el surco de siembra por medio de arados manuales (surcadores) o azadones. Seguidamente, en el fondo del surco se coloca el fertilizante y el insecticida granulado y despus de taparlos ligeramente se colocan a chorro, entre quince a diecisis semillas por metro lineal a una distancia entre surcos de 50 cm; se obtiene una poblacin de 250.000 plantas/ha y se utilizan 40-46 kg/ha de semilla. Este mtodo es ms rpido y ms eficiente que el de espeque. Frijol en relevo con maz: con este sistema se obtienen altos rendimientos y el frijol utiliza la caa seca de maz como soporte la cual se ha doblado inmediatamente debajo de la mazorca. En este sistema se utilizan variedades de frijol de hbito de crecimiento indeterminado, trepador o de gua. Otra alternativa como soporte del frijol son las espalderas y barbacoas utilizadas en hortalizas. Cuando se utiliza una distancia de 1 m entre surcos y 50 cm entre plantas de maz, se recomiendan tres golpes de siembra y tres semillas por hoyo, alrededor de cada planta de maz esto da una poblacin de 120.000 plantas/hectreas, para lo cual se requieren 25-30 kg/ha de semilla. Frijol tapado: los suelos donde se siembra el frijol tapado deben ser frtiles y con buenos contenidos de materia orgnica, preferiblemente "tacotales" con malezas y arbustos de hoja ancha. Los mejores resultados se obtienen con variedades criollas de gua y semi-gua. La semilla se riega al voleo y se utilizan 40 kg/ha; seguidamente, se hace la "chapea" o corta de la maleza, picndola luego con el machete para propiciar una mejor cama de germinacin del frijol.

En los minifundios los frijoles se cosechan arrancando la planta entera, cuando aproximadamente el 80% de las vainas estn amarillas y maduras, en esta fase el contenido de humedad de las semillas es superior al 40%, y se procede a atar a las plantas en haces para dejarlas secar al sol de 7 a 10 das. Los granos se trillan golpeando las plantas con palos y pisotendolas en montones, protegidas por una lona o por paja, para posteriormente almacenarlas en recipientes de tipo

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muy diverso, como cestos tejidos, ollas de arcilla, cubos de plstico o esmaltados y barriles metlicos (FAO, 1990). Durante la cosecha los frijoles sufren a menudo considerables prdidas y se estropean debido al ataque de gorgojos, escarabajos, y mohos toxignicos como el Aspergillus flavus; para que el almacenamiento sea correcto, el contenido de humedad debe ser inferior al 12%.(FAO, 1990).

D.

Variedades de frijol sembrado en Costa Rica

De acuerdo al Ministerio de Agricultura y Ganadera en Costa Rica, se cultivan aproximadamente 5 variedades de frijol negro (Talamanca, Porrillo sinttico, Brunca, Huasteco, Mxico 29) y cuatro de frijol rojo (Huetar, Chorotega, Mxico 80, Alajuela 1), las cuales se detallan mejor a continuacin.

Variedades de grano negro

Talamanca: planta arbustiva y erecta de porte bajo con una altura entre 50 a 55 cm, resistente al volcamiento y de maduracin uniforme. Florece a los treinta y nueve das y la maduracin ocurre a los setenta y dos das; su ciclo de vida es de ochenta das. Porrillo sinttico: cultivar arbustivo de gua corta, con una altura entre 55 a 60 cm y florece entre los treinta y nueve y cuarenta das. La maduracin ocurre a los setenta y dos das y su ciclo es de ochenta das. Brunca: variedad de hbito de crecimiento indeterminado y postrado, conocido anteriormente como de semi-gua. Su altura es de 45 cm. Una de sus principales caractersticas es su gran precocidad, ya que florece entre los treinta y cuatro y treinta y siete das. Madura a los sesenta y seis das y su ciclo de cultivo es de setenta y cinco das. Huasteco: variedad arbustiva de gua corta, erecta de muy buena arquitectura con una altura de 75 a 80 cm y resistente al volcamiento. Florece a los cuarenta y un das; en la maduracin las vainas toman color morado que es caracterstica de esta variedad y el ciclo de cultivo es de ochenta y tres a ochenta y cinco das. 10

Mxico 29: variedad de hbito de crecimiento indeterminado, trepador o de gua, cuya altura es de 1,50 a 2 m. Su floracin es escalonada y se inicia a los treinta y ocho das, la maduracin es desuniforme y el ciclo de cultivo es de ochenta y cinco a noventa das.

Variedades de grano rojo

Huetar: variedad arbustiva, erecta, de porte bajo, con altura de 45 cm, precoz y resistente al volcamiento. Florece aproximadamente a los treinta y cuatro das, madura entre los sesenta y tres y los sesenta y seis das cuando sus vainas toman un color rojo. La maduracin es muy uniforme y el ciclo de cultivo es de setenta y cinco das. Chorotega: variedad de hbito de crecimiento arbustivo indeterminado de gua corta, con un ciclo de cultivo de setenta y cinco das. Se adapta bien en siembras mecanizadas y a espeque. Su maduracin no es tan uniforme como la Huetar. Mxico 80: la planta posee hbito de crecimiento indeterminado postrado tambin llamado semi-gua, la altura es de 30 cm. La precocidad (setenta y cinco das) y las vainas de color rojo, cuando maduran, son caractersticas de esta variedad. Alajuela 1: variedad de hbito de crecimiento indeterminado, trepador o de gua, inicia su floracin a los treinta y siete das y madura cuando la vaina toma color rojo. Su ciclo de vida es de ochenta das y su grano es brillante.

E.

Clasificacin del frijol

Segn el Reglamento Tcnico: RTCR:384: Frijol en grano, el frijol segn su color se clasifica en 4 grupos: clase blanco, clase negro, clase rojo y clase mezclado, de acuerdo a los siguientes criterios: Clase blanco. Se entiende por frjol blanco todo lote de grano de frjol que presente dicho color y que no contenga ms de un 5 % de otras clases. Clase negro. Se entiende por frjol negro todo lote de grano de frjol que presente dicho color y que no contenga ms de un 5 % de otras clases. 11

Clase rojo. Se entiende por frjol rojo todo lote de grano de frjol que presente dicho color y que no contenga ms de un 5 % de otras clases. Clase mezclada. Esta clase comprende la mezcla de grano de frjol de diversos colores, que no permita ser clasificado como frjol negro, rojo o blanco. El frijol tambin se clasifica segn la calidad del mismo en: Grado 1 y Grado 2. La Tabla 1. muestra los criterios la clasificacin.

Tabla 1. Grados de calidad del frijol en grano Factores de calidad y unidades de medida (1) Humedad Tiempo de coccin (min) (2) Impurezas (%) Grano contrastante (%) Grano daado total (%) (3) Grano quebrado (%) Grano partido (%) Infestado (N) Otros granos (%) Dudosamente infestado (N) Tolerancias mximas Grado 1 Grado 2 16,0 16,0 95 126 0,5 2,0 1,00 3,00 1,00 3,00 0,5 0,75 0,50 3,00 No se acepta No se acepta 0,25 0,50 5 5

Fuente: Reglamento tcnico: RTCR:384: Frijol en grano (1) El smbolo % representa la medida porcentual como fraccin de masa; el N en infestado representa el nmero de insectos vivos por kilogramo de frjol; el N de dudosamente infestado representa el nmero de insectos muertos por kilogramo de frjol y "min" representa los minutos para alcanzar el tiempo de coccin. (2) A una altitud de 1 000 m a 1 250 m sobre el nivel del mar. En los casos en que la altitud difiera del intervalo establecido debe aplicarse el factor de correccin por altura (Ver Apndice A). (3) Dentro de las tolerancias mximas no se aceptar ms del 1% de grano daado por insectos.

Para la asignacin del grado se siguen los siguientes parmetros (Reglamento Tcnico:RTCR:384): 1. Se considera grado 1, la muestra de laboratorio que cumpla con todas las tolerancias mximas establecidas para este grado de calidad. 2. Cuando al menos un factor de calidad no satisfaga la tolerancia mxima del grado 1, pero cumpla con la tolerancia mxima del grado 2, la muestra ser clasificada como grado 2.

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3. Cuando la muestra incumple con alguna de las tolerancias mximas establecidas para el grado 2, se considera que la muestra est fuera de reglamento.

F.

Consumo de frijol en Costa Rica

Segn datos de la Encuesta Nacional de Nutricin en 1996 y de la Encuesta Basal de Factores de Riesgo para enfermedades No Transmisibles desarrollada en Cartago, se determin que los frijoles son consumidos por un 96 % de de las familias entrevistadas, dejando de manifiesto que es un alimento de gran importancia en la sociedad costarricense. Adems datos de la Encuesta Nacional de Alimentos del 2001, muestra que el consumo de frijoles es de 38.6g por persona/da (en crudo), siendo mayor este consumo en la zona rural con 42,9g/persona, con respecto a la zona urbana que posee 32.1g/persona (Rodrguez, 2007). No obstante su consumo ha disminuido en los ltimos aos, pues segn datos de la Encuesta Nacional de Nutricin en 1996, el aporte energtico de los frijoles en la dieta del costarricense era de un 8,3%; y para la Encuesta Nacional de Consumo de Alimentos del 2001, este porcentaje disminuy a un 6,8% (Hidalgo y Villalobos, 2007).

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IV.

DESARROLLO

A.

Definicin de aflatoxinas

Las aflatoxinas son micotoxinas producidas por cepas toxignicas de los hongos Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus. Estas sustancias son altamente cancergenas, producen toxicidad y cncer de hgado. Se han detectado en diferentes cultivos en el campo, cosecha, transporte y almacenamiento en el hogar. Las aflatoxinas suelen designarse con letras, que se refieren a una caracterstica fsica o de otro tipo del compuesto, por ejemplo, las B1 y B2 presentan fluorescencia azul y las G1 y G2, fluorescencia verde cuando se exponen a radiacin ultravioleta de onda larga. (Ledezma, 2004) Las cepas toxicgenas de Aspergillus flavus generalmente producen solo aflatoxina B1 y B2, mientras que las cepas toxicgenas de Aspergillus parasiticus, producen aflatoxinas B1, B2, G1 y G2. (Ledezma, 2004)

B. Proceso de produccin y formacin de las aflatoxinas en el granoComo se mencion anteriormente las aflatoxinas son micotoxinas, que propiamente se definen como metabolitos fngicos secundarios, formados por una serie de reacciones consecutivas, catalizadas a partir de intermediarios bioqumicamente simples del metabolismo primario; por ejemplo: acetato, mebolato, malonato y ciertos aminocidos. La produccin de micotoxinas est asociada al proceso de esporulacin del hongo, estrechamente relacionado con las condiciones ambientales y la concentracin de nutrientes en el medio (Ledezma, 2004). Inicialmente, el crecimiento del hongo y el metabolismo primario forman poca o ninguna aflatoxina. Con el tiempo, el fosfato, el nitrgeno y algunos

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elementos traza son limitados y el crecimiento primario se reduce. Se acumulan varios metabolitos primarios, entre ellos, piruvato, malato, acetato y aminocidos que provocan el desarrollo y estimulan e inducen la actividad de las enzimas del metabolismo secundario, por la ruta de la biosntesis de los poliktidos, que a su vez provoca la biosntesis de las aflatoxinas sobre la biosntesis de los cidos grasos en las cepas toxignicas de Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus (Ledezma, 2004). Los alimentos pueden contaminarse cuando los hongos se desarrollan durante la cosecha, el almacenamiento o el procesamiento de los alimentos. Los cultivos que se contaminan frecuentemente son: maz, sorgo, cebada, trigo, centeno, millo, arroz, man, nueces y semillas de algodn. La contaminacin con micotoxinas en los granos generalmente es un proceso aditivo; puede iniciarse en el campo, aumentar durante la cosecha y operaciones de secado y continuar acumulndose durante el almacenamiento. (Ledezma, 2004)

C. Factores que afectan la produccin de las aflatoxinas (aumentan o disminuyen)El contenido de agua y la temperatura del grano son factores crticos que afectan la produccin de micotoxinas como las aflatoxinas (Ledezma, 2004). El Aspergillus flavus y el Aspergillus parasiticus estn considerados como hongos termotolerantes y microtermoflicos. Aunque los niveles y frecuencias mximas se presentan en las regiones tropicales y semitropicales, en donde el clima favorece el crecimiento de los hongos productores de aflatoxinas, puede haber contaminacin de los alimentos provenientes de zonas templadas, ya que el Aspergillus flavus est distribuido universalmente y su contaminacin con aflatoxinas a los alimentos ha sido detectada en todo el mundo. (Ledezma, 2004) Las temperaturas de crecimiento para Aspergillus flavus son: mnima de 68 C, ptima de 36-38 C, y 44-46 C como mxima. Para que produzcan las aflatoxinas, se requieren las siguientes condiciones trmicas: 12 C emperatura mnima, 27-30 C la ptima, y 40-42 C la mxima. (Ledezma, 2004)

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D. Condiciones de almacenamiento que afectan la produccin de las aflatoxinasLa presencia de aflatoxinas en los cereales est asociada, tanto a las condiciones de almacenamiento inadecuadas, como a la contaminacin del producto en el campo. Los factores que afectan la contaminacin de los granos incluyen la cantidad de esporas inoculadas, la tensin durante el crecimiento de las plantas, las poblaciones de insectos y caros, los daos causados por otros hongos, las variedades susceptibles o resistentes de las plantas, el dao mecnico, el dao por tormenta, el dao por aves, la nutricin mineral de la planta y la temperatura ambiente. (Ledezma, 2004)

E.

Niveles de aflatoxinas a los cuales es txico el ser humano

Toxicolgicamente se consideran toxinas potentes, relacionadas con la gnesis del cncer, mutaciones puntuales y mltiples alteraciones en el desarrollo fetal. Experimentos realizados en animales han demostrado que las aflatoxinas pueden producir toxicidad aguda y crnica. Los efectos agudos incluyen necrosis heptica, nefritis, y congestin pulmonar. Los efectos crnicos incluyen dao celular, carcinogenicidad, teratogenicidad y mutagenicidad en modelos animales. (Ledezma, 2004) Los lmites obligatorios para el contenido de aflatoxinas en los alimentos vulnerables a ellas se han fijado muy cerca del lmite de deteccin de la metodologa analtica, con base en el principio de que no existe ningn nivel inocuo conocido para el ser humano; la norma dictada por la "Food and Drug Administration" (FDA) de los EEUU para los alimentos agrcolas primarios y sus derivados, es de 20 g/kg de aflatoxinas totales (Ledezma, 2004). En Costa Rica se establece ese mismo lmite regulatorio en la contaminacin con aflatoxinas para maz y otros granos (Decreto N 27980-S, Alcance N 49-a, La Gaceta N 140, 1999).

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En Costa Rica, se decret que el nivel mximo de aflatoxinas en el maz (Zea mays), el arroz (Oriza sativa), el frijol (Phaseolus vulgaris), el trigo (Triticum aestivum) y otros cereales, oleaginosas y leguminosas en general, que se suministren al consumidor final y a las industrias productoras o fabricantes de alimentos, no podr superar los 20 g/kg. Sin embargo, hay muchas limitaciones para poder cumplir con estas disposiciones, ya que los mtodos de muestreo utilizados son deficientes e inapropiados; las micotoxinas no se distribuyen de manera idntica en un mismo lote de granos, y en muchas ocasiones, existe un impedimento fsico para hacer un muestreo uniforme. (Ledezma, 2004) La aflatoxina B1 (AFB1) es la que tiene mayor potencia y actividad carcinognica a nivel heptico, fetal teratognica y de ciclo celular mutagnica. La aflatoxina B2 es similar a la B1, excepto por la saturacin del primer anillo de furano; es carcinognica, pero menos txica y menos frecuente que la B1. Las propiedades carcinognicas de ambas se han demostrado en truchas arcoiris, ratas, ratones, cerdos, vacas, caballos, ovejas, patos, pavos, faisanes y pollos. La aflatoxina B1 es la aflatoxina ms importante, tanto desde el punto de vista toxicolgico como por su frecuencia; es muy poco probable que los productos bsicos contengan aflatoxinas B, G1 y G2 y no la aflatoxina B1 (Yabe y Nakajima, citado por FAO, 2004). En tanto que la concentracin de la suma de las

aflatoxinas B2, G1 y G2 es generalmente menor que la concentracin de la aflatoxina B1 sola (FAO, 2004).

F.

Patogenia

Las aflatoxinas ingeridas, que se absorben por el tracto gastrointestinal, son metablicamente activadas o detoxificadas en las clulas de la mucosa intestinal y en el hgado, donde sufren una biotransformacin por medio DE procesos de epoxidacin, hidroxilacin, o-des-metilacin, conjugacin y procesos espontneos. La AFB1 se metaboliza a travs de los citocromos p450 microsomales hepticos 3A3, 1A2, 3A7 y extrahepticos 3A4; uno de los productos, el B1 8-9 epxido se le conoce los siguientes efectos biolgicos (Ledezma, 2004): 17

Se liga al ADN, interfiriendo con la capacidad de la ADN polimerasa, hecho que favorece la aparicin de mutaciones por replicacin incompleta. Interfiere con la actividad de la ARN polimerasa dependiente del ADN (por su gran capacidad de ligarse al ADN), produciendo como consecuencia, la disminucin en el ARN mensajero y la sntesis proteica. Tiene la capacidad de ligarse a protenas estructurales y funcionales, alterando su estabilidad. Este efecto es, en gran parte, el responsable de la toxicidad aguda. El B1 8-9 epxido es metabolizado por la glutatin-5-transferasa, que inactiva el compuesto. Otra va metablicamente conocida es la reduccin de la AFB1 por las enzimas citoslicas dependientes de NADPH, cuyo producto es el aflatoxicol, con propiedades txicas muy similares a la aflatoxina B1 propiamente dicha, de las cuales se conocen: - Inhibicin de la incorporacin de nucletidos de uracilo y timina durante la elongacin de la cadena, en la sntesis de cidos nuclicos. - Alquilacin del ADN con la molcula de aflatoxina, proceso que resulta en la delecin de una base nitrogenada. - Ligamen con la membrana del retculo endoplasmtico, lo que produce su degranulacin, hecho que afecta la estabilidad del ARN mensajero, y se cree que favorece la transformacin maligna. Los cuadros hemorrgicos asociados con las aflatoxinas se explican por la estructura de la molcula de AFB1 (un dihidrofurano con una estructura cumarnica), que inhibe los factores de coagulacin dependientes de la vitamina K, adems, est implicada en la disminucin en la sntesis de fibringeno y otros aspectos de la coagulacin a nivel heptico.

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G. Mtodos para disminuir una infeccin de aflatoxinas en el productoLa mejor va para prevenir la contaminacin por aflatoxinas es la prevencin, pero muchas veces la prevencin no es factible debido al tipo de prcticas agrcolas y de almacenamiento. Una vez ocurrida la contaminacin se debe poner en prctica ciertas medidas para disminuir el riesgo de exposicin a esas toxinas, es decir una desintoxificacin por contaminacin de aflatoxinas; y esto puede involucrar mtodos fsicos, qumicos y biolgicos. El Comit Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA) quienes han evaluado las micotoxinas por diversos aos considera que la presencia de mohos y micotoxinas puede reducirse mediante la aplicacin de diversas medidas preventivas, tanto antes como despus de la cosecha, como por ejemplo, medidas adecuadas de lucha contra plagas y enfermedades y buenas prcticas de cosecha, secado y almacenamiento. Los programas de anlisis de peligros y puntos crticos de control (APPCC) propuesto por la JECFA, han sido tiles para hacer frente a los riegos asociados con posible contaminacin de productos alimenticios y sustancias qumicas txicas (FAO, 2003). El sistema de APPCC identifica, evala y controla los peligros importantes para la inocuidad de los alimentos. Se trata de un enfoque estructurado y sistemtico para controlar la inocuidad de los alimentos en la totalidad del sistema del producto, desde el campo hasta la mesa. Requiere un buen conocimiento de la relacin entre causa y efecto, con objeto de actuar de forma ms dinmica, y es un elemento clave de la Gestin de la Calidad Total (GCT). El sistema de APPCC se basa en la existencia de sistemas de gestin de la calidad slidamente implantados, como las buenas prcticas de fabricacin (BPF), las buenas prcticas de higiene (BPH), las buenas prcticas agrcolas (BPA) y las buenas prcticas de almacenamiento (BPAL) (FAO, 2003).

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Programa de anlisis de peligros y puntos crticos de control para combatir las micotoxinas en cereales (FAO, 2003).Pasos Precosecha Granos de cereales, oleaginosas, nueces, frutas Cosecha Granos de cereales, oleaginosas, nueces, frutas Granos de cereales, oleaginosas, nueces, frutas Granos de cereales, oleaginosas, nueces, frutas Alimentos Riesgo Infeccin con mohos con subsiguiente formacin de micotoxinas Incremento de la formacin de micotoxinas Incremento y/ o presencia de micotoxinas Contaminacin conducida por micotoxinas Accin Correctiva Utilizar variedades resistentes para el cultivo. Reforzar los programas efectivos contra el control de plagas. Mantener adecuados horarios de riego. Buenas prcticas de labranza, rotacin de cultivos, etc. Tiempos apropiados de cosecha. Mantener bajas temperaturas si es posible. Remover materiales extraos. Secar rpidamente por debajo de 16% de humedad. Proteger los productos almacenados de humedad, insectos, factores ambientales, etc. Almacenar los productos sobre superficies limpias y secas. Evaluar todos los ingredientes aadidos. Monitorear las operaciones de procesamiento y manufacturacin para mantener la alta calidad de los productos. Seguir buenas prcticas de manufacturacin

Poscosecha

Poscosecha, procesamiento y manufacturacin

H.

Procedimientos y equipo para medir las aflatoxinas

En Costa Rica en el tema de micotoxinas, el anlisis de muestras de alimentos para la determinacin de aflatoxinas ha recado principalmente en el Centro de Investigacin en Granos y Semillas (CIGRAS) de la Universidad de Costa Rica. Quienes hasta la fecha han realizado sus anlisis con el mtodo AACC 45-15 7 Ed. revisada, con algunas modificaciones realizadas por el CIGRAS, ste mtodo ha resultado ser muy eficiente y robusto, pero debido a principalmente al alto consumo de disolventes, y a la peligrosidad de los mismos, se retir de la lista oficial de mtodos aprobados por AACC. Esto llev al CIGRAS a investigar sobre la amplia gama de posibilidades para contar con un ensayo acreditado, que sea amigable con el ambiente y la salud del personal tcnico; ste mtodo result ser el AOAC 991.31 elaborado por la Asociation of Official Analytical Chemicals (AOAC International), el cual es el ms apropiado pues cumpla con estas especificaciones (Anexo 1).

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Muestreo

La distribucin de la concentracin de las micotoxinas es un factor importante a considerar cuando se adoptan criterios reglamentarios de muestreo para los productos, pues la distribucin puede ser muy heterognea, y la cantidad de granos contaminados en un lote es habitualmente muy baja, pero el nivel de contaminacin puede ser muy alto. Esto pone de manifiesto que si no tienen los cuidados debidos para obtener una muestra representativa, la concentracin de micotoxinas en los lotes inspeccionados puede con facilidad puede con facilidad estimarse errneamente, que podra causar que las personas consuman una dosis accidental alta de aflatoxinas ms que una ingesta crnica a un nivel relativamente bajo (FAO, 2004). Dentro de los planes oficiales de muestreo ms aceptados en la determinacin de las aflatoxinas, est el empleado por la US Food and Drug Asociation (FDA), el cual establece que para aceptar las muestras en los Estados Unidos, la United States Department of Agriculture (USDA) requiere tres muestras de laboratorio de 22 kg con un promedio inferior a 15 g aflatoxinas totales por kg (FAO, 2004). Es necesario recalcar que este plan es costoso debido al volumen del tamao de la muestra, y adems que el nivel promedio inferior habra que ajustarlo a los reglamentos para el frijol, que en nuestro pas es de 20 g/kg. La AACC recomienda, que luego de tomar y homogeneizar correctamente una muestra, se deben moler 5 kilos, usando un molino equipado con una criba No. 14 (14 mesh), mezclar muy bien esta muestra y luego moler nuevamente 1 kilo usando una criba No. 20 (20 mesh). Esta muestra final se debe homogeneizar nuevamente antes de tomar las submuestras para el anlisis. Hay varios tipos de equipo de muestreo que se utilizan segn las caractersticas del lote que ser muestreado entre las que se encuentran: muestreador simple, muestreador compuesto o sonda de alvolos, sonda manual o de profundidad, sonda neumtica y recipiente tipo pelcano o cucharn. Los dos primeros son los que ms se ajustan al tipo de muestreo que se puede realizar en la empresa. El muestreador simple se utiliza para el muestreo de grano en saco;

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es metlico y tiene una forma cnica que le permite introducirse al saco. El muestreador compuesto o sonda de alvolos se utiliza para recolectar muestra en productos a granel ubicados en camiones, silos, vagones de tren, etc. Este consiste en un tubo con varias aberturas con los que se recogen diversas muestras a diferentes profundidades (Arias, 1993). Para la realizacin del muestreo hay dos momentos esenciales: cuando se recibe el producto y durante el almacenamiento (Arias, 1993). En el primero se verifica que el lote no venga contaminado. Lo cual es muy importante no solo para identificar los proveedores de frijoles contaminados sino tambin para evitar la propagacin en otros lotes. La importancia durante es almacenamiento radica en comprobar las condiciones en las cuales se almacena el frijol no propicia el desarrollo de hongos productores de micotoxinas y previenen la venta de frijoles contaminados a los consumidores. La forma de muestreo depende del estado del producto a muestrear: empacado en sacos o a granel. Con los productos ensacados primero se debe establecer el nmero de sacos a muestrear. Esto depende de la cantidad total de sacos en el lote. En el Anexo kjh se muestra el nmero de sacos a muestrear segn el tamao del lote (Arias, 1993).

En caso de muestreo a granel tales como camiones, contenedores, etc., este vara en funcin de su capacidad. Para vehculos de menos de 15 toneladas se establece mnimo 5 puntos de muestreo, de 15 a 30 toneladas mnimo 8 puntos y para vehculos de ms de 30 toneladas se debe muestrear mnimo en 11 puntos (Arias, 1993).

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I. Posibilidad de restablecer por algn mtodo de secado o coccin un alimento contaminado con aflatoxinas, para volver a ser comestible sin causar dao al ser humanoEn cuanto a la coccin como un mtodo para destruir las aflatoxinas, no se considera efectivo debido a que la temperatura necesaria para destruirla es 250C (Shapira, 2004), y en los mtodos tradicionales de coccin, el que mayor temperatura alcanza es el de la olla de presin, la cual apenas alcanza una temperatura de 120C (Dumani (2000), citada por Hidalgo y Villalobos, 2007) No obstante, ltimamente est cobrando mucha difusin la utilizacin de sustancias descontaminantes las cuales son naturales capaces o de sintticas inhibir conocidas dichos como

secuestrantes,

metabolitos,

contrarrestando de este modo la toxicidad de los mismos. Entre estas se encuentran algunas arcillas, y zeolitas de origen volcnico, bentonitas, carbn activado, aluminocilicatos y productos de la pared celular de levaduras.

J. Nivel de humedad y tiempo mximo de almacenamiento para no incrementar los niveles de aflatoxinasUna de las variables que incide en el desarrollo del A. flavus es la actividad del agua (Aw), la cual se define como el grado de interaccin del agua con los dems constituyentes de los alimentos, y que es una medida indirecta del agua disponible para llevar a cabo las diferentes reacciones a las que estn sujetos estos constituyentes o para el desarrollo microbiano. La distribucin del contenido de humedad es heterogneo es la distintas regiones microscpicas del alimento, pues en cada regin la composicin qumica vara (Herrera, 2003); en el Anexo 3 se encuentra la frmula matemtica para el clculo del Aw y los valores mnimos de Aw requeridos para el crecimiento de algunos microorganismos. La actividad de agua ptima para la proliferacin de A. flavus es alta (alrededor de 0,99); el valor mximo es al menos 0,998 y el mnimo no se ha determinado an con precisin, pero es aproximadamente 0,82. En general, 23

parece que una actividad de agua alta favorece la produccin de toxinas, se ha notificado que A. flavus puede proliferar a temperaturas de 10 a 43C (FAO, 2003). En granos harinosos, la infeccin ocurre en humedades superiores a 17% en grano (Coker & Jones & Magier, 1984) La tasa de crecimiento ptima, hasta 25 mm al da, se produce a una temperatura ligeramente superior a 30C., A. flavus produce aflatoxinas en el intervalo de temperaturas de al menos 15 a 37C. No es posible especificar una temperatura ptima para la produccin de toxinas, aunque se ha notificado que entre 20 y 30C la produccin es considerablemente mayor que a temperaturas ms altas y ms bajas (FAO, 2003). Los efectos de la actividad de agua y la temperatura sobre el comportamiento de A. parasiticus son similares a los antes descritos para A. flavus, un valor mnimo de 0,83 aproximadamente para el crecimiento y de 0,87 aproximadamente para la produccin de aflatoxinas. Hay pocos datos acerca de los efectos de la temperatura sobre el crecimiento y la produccin de aflatoxinas de A. parasiticus. Se han notificado valores ptimos para el crecimiento y para la produccin de toxinas de aproximadamente 30 y 28C, respectivamente (FAO, 2003).

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V.

Conclusiones

Las ingesta crnica o aguda de aflatoxinas representan un serio peligro para la salud de las personas, sin embargo la segunda es ms problemtica pues es ms probable que una persona consuma una dosis muy alta a que tenga una ingesta crnica a un nivel relativamente bajo. El rango de temperatura de crecimiento del Aspergillus flavus as como tambin el rango en cual se pueden desarrollar las aflatoxinas es muy amplio, por lo cual se descartan la posibilidad de modificacin de este es un factor como una medida aflatoxinas. El muestreo es una de las principales limitantes para una efectiva deteccin y cuantificacin de aflatoxinas en los granos dado la distribucin irregular del Aspergilus flavus en un mismo lote. No existe un mtodo viable que permita disminuir el contenido de aflatoxinas en el frijol u otros granos que se cuya intencin es el consumo humano. La coccin de los frijoles, incluso cuando se realiza en olla de presin, no es efectiva para la eliminacin de las aflatoxinas La infeccin y crecimiento del Aspergilus flavus ocurre en condiciones de humedad en grano mayores a 17%, por lo que el control de la humedad es la herramienta ms efectiva para evitar el desarrollo o propagacin de este hongo durante el almacenamiento. preventiva prevenir el desarrollo de las

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VI.

Recomendaciones

Es importante realizar un muestreo de los lotes que ingresan a la planta, para prevenir la propagacin de la infeccin y, de ser posible, para rastrear el origen de lote. De ser posible la trazabilidad de los lotes contaminados, es recomendable crear registros. Estos permitirn tomar precauciones especiales con lotes provenientes de los posibles focos de infeccin as acciones concretas en caso de que se repita de manera significativa la presencia de aflatoxinas en frijoles provenientes de una misma localidad. Las medidas de seguridad deben reforzarse especialmente durante el invierno, pues el aumento en las precipitaciones podra dificultar el secado de los frijoles y por ende su porcentaje de humedad. Durante el almacenamiento deben tomarse las medidas necesarias para que el porcentaje de humedad en los frijoles se mantenga por debajo del 17%, para evitar el desarrollo y crecimiento del Aspergilus flavus

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VII. BibliografaAOAC International. (2005). Official methods of analysis of AOAC International - 18. ed. Gaithersburg, Md. Arias, C. (1993). Manual de manejo de granos a nivel rural. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/x5027s/x5027S00.HTM. Consulta: 27de mayo de 2009. Bogantes, L., Bogantes, P., Bogantes, D., Bogantes, S.. Aflatoxinas. Acta mdica costarricense, oct. 2004, vol.46, no.4, p.174-178 Food and Agriculture Organization of United Nations (FAO). (1990). Utilizacin de alimentos tropicales: frijoles tropicales. Estudio FAO Alimentacin y Nutricin. Serie Cuadernos Tcnicos de la FAO 47/4. Roma Italia. Food and Agriculture Organization of United Nations (FAO). (2003). Manual sobre aplicacin del sistema de anlisis de peligros y puntos crticos de control (APPCC) en la prevencin y control de las micotoxinas. Roma, Italia. Food and Agriculture Organization of United Nations (FAO). (2004). Reglamentos a nivel mundial para las micotoxinas en los alimentos y las raciones en el ao 2003. Roma, Italia. Herrera, C. (2003). Qumica de alimentos: Manual de laboratorio. Editorial Universitaria. San Jos, Costa Rica. Hidalgo, K., Villalobos, A. (2007). Factor de conversin de los frijoles (Phaseolus Vulgaris) y su relacin con la calidad del grano, el remojo y la tcnica de Coccin. Tesis para optar por el grado de Licenciatura en Nutricin. Universidad de Costa Rica, Facultad de Medicina, Escuela de Nutricin. Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, San Pedro, Costa Rica. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap02/02_0 4_12.htm UNAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2005 http___www.foodnetbase.com_books_1896_2557_Ch09.pdf_xml. Consulta: 25 de mayo de 2009. Ministerio de Agricultura y Ganadera. (1991). Frijol (Phaseolus vulgaris): Aspectos Tcnicos sobre Cuarenta y Cinco Cultivos Agrcolas de Costa Rica. Direccin General de Investigacin y Extensin Agrcola. Ministerio de Agricultura y Ganadera.San Jos, Costa Rica.

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Disponible en: http://www.mag.go.cr/bibioteca_virtual_ciencia/tec_frijol.pdf>> lnea] Consulta: 1 de Junio del 2009.