Adsorción de aflatoxina B1 en bentonitas de la Norpatagonia Argentina

ARNAIZ, NOELIA; MUSSO, TELMA BELÉN; PETTINARI, GISELA; MARTINEZ STAGNARO, SUSANA

San Luis

Congreso; V Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental de la Sociedad Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental. Argentina y Ambiente (AA2023). IV Simposio Iberoamericano de Adsorción (IBA-4); 2023

Adsorción de aflatoxina B1 en bentonitas de la Norpatagonia ArgentinaN. Arnaiza, T.B. Mussoa,b, G. Pettinari a,b y S. Martinez Stagnaro a,ba Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Comahue (FAIN-UNCo). Buenos Aires 1400 (8300), Neuquén, Argentina. Mail: arnaiz.noelia.na@gmail.comb Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas (PROBIEN-CONICET-UNCo). Buenos Aires 1400 (8300), Neuquén, Argentina.ResumenLa aflatoxina B1 (AFB1) se considera la micotoxina con el mayor potencial de contaminación de alimentos. Entre los enfoques más prácticos para reducir la aflatoxicosis se encuentra el agregado de materiales adsorbentes no nutritivos a los alimentos para animales. Varios estudios muestran que las bentonitas poseen propiedades que les permiten adsorber AFB1 en el tracto gastrointestinal. En la región Norpatagónica, las bentonitas poseen una gran distribución areal y una alta disponibilidad en la zona, con la ventaja adicional de que, al ser productos naturales, implican relativamente bajos costos de obtención. En este trabajo se evaluó la capacidad de adsorción de AFB1 por parte de 3 bentonitas comerciales mediante ensayos de adsorción y desorción del tipo batch. Las propiedades de las bentonitas regionales analizadas junto con los altos porcentajes de adsorción y bajos porcentajes de desorción dan a conocer el gran potencial de este material como adsorbente de aflatoxina.Palabras clave: aflatoxina, AFB1, bentonita, adsorciónIntroducciónEn los últimos años, los cereales y alimentos balanceados contaminados por micotoxinas se han convertido en una seria preocupación en el mundo. Las aflatoxinas se ecuentran con frecuencia en los alimentos y poseen un efecto tóxico severo en animales y humanos1. Los minerales arcillosos han atraído gran atención debido a su excelente rendimiento de adsorción, alta estabilidad química y ventajas de biocompatibilidad. Además, los minerales arcillosos son naturalmente abundantes, no tóxicos, de bajo costo y amigables con el medio ambiente. Con base en los resultados in vitro, que mostraron los efectos beneficiosos de las bentonitas en el secuestro de AFB1, los nutricionistas de animales han tendido a incorporar estas arcillas a la dieta del ganado contaminada con AFB1 para examinar los efectos de tales aditivos2. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de adsorcion de 3 bentonitas de la Norpatagonia con diferente composición química, para ser usadas como agentes detoxificantes en la elaboración de alimentos balanceados para animales.Materiales y métodosLas bentonitas analizadas se denominan CATAE, BN y BC. Se las caracterizó mediante difracción de rayos X y fluorescencia de rayos X. Los cationes de intercambio se determinaron mediante el método de NH4(CO2CH3) 1 N, pH 7 y la superficie específica total por el método EGME3. Como adsorbible se empleó una solución acuosa de AFB1, en concentraciones variables de 20 a 500 µL/L. Se realizaron ensayos de adsorción tipo batch a temperatura ambiente y pH 6, utilizando una relación de 1mg/mL de AFB1 en agitación constante durante 2 horas. Se determinó la cantidad de micotoxina presente en el sobrenadante empleando cromatografía líquida de alta performance (HPLC). Los resultados fueron analizados por medio de isotermas de adsorción. Además, se realizaron ensayos de desorción a pH 2 sobre los sólidos recuperados de los ensayos de adsorción con la mayor concentración de AFB1 (500 µL/L).Resultados y discusiónEn la Tabla 1 se presentan las principales características mineralógicas, fisicoquímicas y químicas de las bentonitas analizadas. De acuerdo a sus fórmulas estructurales, las esmectitas de CATAE y BC se clasifican como montmorillonitas (Mt) tipo Wyoming, mientras que BN corresponde a una Mt rica en Fe. Con respecto al catión de intercambio, en CATAE predomina el Na+, mientras que en BC y BN se observa una composición heterogénea del complejo de intercambio, ambas muestras poseen mayor porcentaje de Ca2+, aunque no es predominante. La bentonita BC se caracteriza por tener el porcentaje más elevado de Mg2+ en la intercapa ocasionando un aumento del espaciado basal d(001) observado en el difractograma.Tabla 1: Propiedades de las bentonitas. Sm: esmectita; SE: superficie específica; IH: índice de hinchamiento. CATAEBCBN% Sm908982d(001) Sm (Å)12,614,712,7SE total (m2/g)754506605IH (mL/2g)281718Cationes de Intercambio (%) Na+76,44644 Ca2+12,421-2537-40 Mg2+10,9141,5 K+BC, en paralelo con el valor de la superficie específica total. La bentonita sódica CATAE es la que posee la mayor capacidad de adsorción de AFB1, mientras que la bentonita BC, que posee el mayor contenido de Mg2+ en la intercapa, es la que menos adsorbe.Los resultados obtenidos coinciden con estudios previos que, mediante análisis estadísticos, han observado que el contenido de Na+ se relaciona de manera positiva con el porcentaje de adsorción de AFB1, mientras que el de Mg2+ y el valor del espaciado basal d(001) se relaciona de manera negativa5. A pesar de tener una composición similar de cationes de intercambio, el mejor rendimiento de BN con respecto a BC podría deberse al mayor contenido de hierro estructural5. En algunos trabajos se reporta que las bentonitas cálcicas poseen una mayor capacidad de adsorción que las sódicas6, mientras que otros autores aseguran que, al existir una correlación entre el índice de hinchamiento y la adsorción, las bentonitas sódicas tendrían mejor rendimiento, tal como se observa en el presente trabajo5. Figura 1: Isotermas de adsorción de AFB1 sobre bentonitas Norpatagónicas.En todas las muestras se observaron bajos porcentajes de desorción a pH 2 (Tabla 2), que indican que la toxina permanecería adsorbida durante su paso por el tracto gastrointestinal.Tabla 2: Adsorción y desorción de AFB1 con una concentración inicial de 500µg/L.MuestraAdsorción % (pH 6)Desorción % (pH 2)Relación (Des/Ad)Porcentaje % (Des/Ad)BC48,635,640,116011,60BN75,293,680,04894,89CATAE83,295,490,06596,59ConclusionesLos resultados obtenidos indican que las bentonitas analizadas son aptas para la remoción de AFB1, siendo la bentonita sódica CATAE la de mejor rendimiento. La cantidad de adsorción de AFB1 por parte de las esmectitas estuvo muy influenciada por el tipo de cationes de intercambio y el grado de sustitución en la hoja octaédrica. Los cationes monovalentes como el sodio ofrecen mejores condiciones para adsorber esta toxina que el calcio y magnesio, mientras que un mayor contenido de hierro estructural favorecería también la adsorción.Referencias1.Verheecke, C., Liboz, T. & Mathieu, F. Microbial degradation of aflatoxin B1: Current status and future advances. International Journal of Food Microbiology 237, 1?9 (2016).2.Diaz, D. E., Hagler, W. M., Hopkins, B. A. & Whitlow, L. W. Aflatoxin Binders I: In vitro binding assay for aflatoxin B1 by several potential sequestering agents. Mycopathologia 156, 223?226 (2003).3.Carter, D. L., Mortland, M. M. & Kemper, W. D. Specific Surface. Methods Soil Anal. Part 1 Phys. Mineral. Methods 413?423 (2018). doi:10.2136/SSSABOOKSER5.1.2ED.C164.Giles, C. H., D?Silva, A. P. & Easton, I. A. A general treatment and classification of the solute adsorption isotherm part. II. Experimental interpretation. J. Colloid Interface Sci. 47, 766?778 (1974).5.D?Ascanio, V. et al. The role of geological origin of smectites and of their physico-chemical properties on aflatoxin adsorption. Appl. Clay Sci. 181, (2019).6.Grant, P. G. & Phillips, T. D. Isothermal Adsorption of Aflatoxin B1 on HSCAS Clay. J. Agric. Food Chem. 46, 599?605 (1998).