Intermediate hosts of Toxoplasma gondii and food safety:epidemiology, genetics and parasite survival in meat-producing animals in Italy

Toxoplasma gondii is a coccidian parasite with a global distribution. The definitive host is the cat (and other felids). All warm-blooded animals can act as intermediate hosts, including humans. Sexual reproduction (gametogony) takes place in the final host and oocysts are released in the environment, where they then sporulate to become infective. In intermediate hosts the cycle is extra-intestinal and results in the formation of tachyzoites and bradyzoites. Tachyzoites represent the invasive and proliferative stage and on entering a cell it multiplies asexually by endodyogeny. Bradyzoites within tissue cysts are the latent form. T. gondii is a food-borne parasite causing toxoplasmosis, which can occur in both animals and humans. Infection in humans is asymptomatic in more than 80% of cases in Europe and North-America. In the remaining cases patients present fever, cervical lymphadenopathy and other non-specific clinical signs. Nevertheless, toxoplasmosis is life threatening if it occurs in immunocompromised subjects. The main organs involved are brain (toxoplasmic encephalitis), heart (myocarditis), lungs (pulmonary toxoplasmosis), eyes, pancreas and parasite can be isolated from these tissues. Another aspect is congenital toxoplasmosis that may occur in pregnant women and the severity of the consequences depends on the stage of pregnancy when maternal infection occurs. Acute toxoplasmosis in developing foetuses may result in blindness, deformation, mental retardation or even death. The European Food Safety Authority (EFSA), in recent reports on zoonoses, highlighted that an increasing numbers of animals resulted infected with T. gondii in EU (reported by the European Member States for pigs, sheep, goats, hunted wild boar and hunted deer, in 2011 and 2012). In addition, high prevalence values have been detected in cats, cattle and dogs, as well as several other animal species, indicating the wide distribution of the parasite among different animal and wildlife species. The main route of transmission is consumption of food and water contaminated with sporulated oocysts. However, infection through the ingestion of meat contaminated with tissue cysts is frequent. Finally, although less frequent, other food products contaminated with tachyzoites such as milk, may also pose a risk. The importance of this parasite as a risk for human health was recently highlighted by EFSA’s opinion on modernization of meat inspection, where Toxoplasma gondii was identified as a relevant hazard to be addressed in revised meat inspection systems for pigs, sheep, goats, farmed wild boar and farmed deer (Call for proposals -GP/EFSA/BIOHAZ/2013/01). The risk of infection is more highly associated to animals reared outside, also in free-range or organic farms, where biohazard measure are less strict than in large scale, industrial farms. Here, animals are kept under strict biosecurity measures, including barriers, which inhibit access by cats, thus making soil contamination by oocysts nearly impossible. A growing demand by the consumer for organic products, coming from free-range livestock, in respect of animal-welfare, and the desire for the best quality of derived products, have all led to an increase in the farming of free-range animals. The risk of Toxoplasma gondii infection increases when animals have access to environment and the absence of data in Italy, together with need for in depth study of both the prevalence and genotypes of Toxoplasma gondii present in our country were the main reasons for the development of this thesis project. A total of 152 animals have been analyzed, including 21 free-range pigs (Suino Nero race), 24 transhumant Cornigliese sheep, 77 free-range chickens and 21 wild animals. Serology (on meat juice) and identification of T. gondii DNA through PCR was performed on all samples, except for wild animals (no serology). An in-vitro test was also applied with the aim to find an alternative and valid method to bioassay, actually the gold standard. Meat samples were digested and seeded onto Vero cells, checked every day and a RT-PCR protocol was used to determine an eventual increase in the amount of DNA, demonstrating the viability of the parasite. Several samples were alos genetically characterized using a PCR-RFLP protocol to define the major genotypes diffused in the geographical area studied. Within the context of a project promoted by Istituto Zooprofilattico of Pavia and Brescia (Italy), experimentally infected pigs were also analyzed. One of the aims was to verify if the production process of cured “Prosciutto di Parma” is able to kill the parasite. Our contribution included the digestion and seeding of homogenates on Vero cells and applying the Elisa test on meat juice. This thesis project has highlighted widespread diffusion of T. gondii in the geographical area taken into account. Pigs, sheep, chickens and wild animals showed high prevalence of infection. The data obtained with serology were 95.2%, 70.8%, 36.4%, respectively, indicating the spread of the parasite among numerous animal species. For wild animals, the average value of parasite infection determined through PCR was 44.8%. Meat juice serology appears to be a very useful, rapid and sensitive method for screening carcasses at slaughterhouse and for marketing “Toxo-free” meat. The results obtained on fresh pork meat (derived from experimentally infected pigs) before (on serum) and after (on meat juice) slaughter showed a good concordance. The free-range farming put in evidence a marked risk for meat-producing animals and as a consequence also for the consumer. Genotyping revealed the diffusion of Type-II and in a lower percentage of Type-III. In pigs is predominant the Type-II profile, while in wildlife is more diffused a Type-III and mixed profiles (mainly Type-II/III). The mixed genotypes (Type-II/III) could be explained by the presence of mixed infections. Free-range farming and the contact with wildlife could facilitate the spread of the parasite and the generation of new and atypical strains, with unknown consequences on human health. The curing process employed in this study appears to produce hams that do not pose a serious concern to human health and therefore could be marketed and consumed without significant health risk. Little is known about the diffusion and genotypes of T. gondii in wild animals; further studies on the way in which new and mixed genotypes may be introduced into the domestic cycle should be very interesting, also with the use of NGS techniques, more rapid and sensitive than PCR-RFLP. Furthermore wildlife can become a valuable indicator of environmental contamination with T. gondii oocysts. Other future perspectives regarding pigs include the expansion of the number of free-range animals and farms and for Cornigliese sheep the evaluation of other food products as raw milk and cheeses. It should be interesting to proceed with the validation of an ELISA test for infection in chickens, using both serum and meat juice on a larger number of animals and the same should be done also for wildlife (at the moment no ELISA tests are available and MAT is the reference method for them). Results related to Parma ham do not suggest a concerning risk for consumers. However, further studies are needed to complete the risk assessment and the analysis of other products cured using technological processes other than those investigated in the present study. For example, it could be interesting to analyze products such as salami, produced with pig meat all over the Italian country, with very different recipes, also in domestic and rural contexts, characterized by a very short period of curing (1 to 6 months). Toxoplasma gondii is one of the most diffuse food-borne parasites globally. Public health safety, improved animal production and protection of endangered livestock species are all important goals of research into reliable diagnostic tools for this infection. Future studies into the epidemiology, parasite survival and genotypes of T. gondii in meat producing animals should continue to be a research priority.

Estratégias para conservação de carne armazenada sob refrigeração: embalagem em atmosfera modificada e processamento em alta pressão

A busca por produtos mais saudáveis e minimamente processados tem levado indústrias e pesquisadores a estudarem novas formas de preservação de alimentos. Os objetivos deste trabalho foram: 1) avaliar o efeito da embalagem com atmosfera modificada (ATM) na preservação de lombo ovino armazenado sob refrigeração e 2) Avaliar o efeito do processamento em alta pressão na conservação de carne bovina marinada e com teor de sódio reduzido. Em ambas as pesquisas, músculos Longissimus lumborum foram submetidos à contagem microbiana, avaliação de cor, pH, oxidação lipídica (TBARS), perdas por cocção (PPC) e força de cisalhamento. Para o estudo do efeito da embalagem em atmosfera modificada, as amostras foram acondicionadas em cinco sistemas de ATM, 15% O2 + 85% CO2; 30% de O2 + 70% de CO2; 45% de O2 + 55% de CO2; 60% de O2 + 40% de CO2 e Vácuo (controle) e armazenadas a 1°C durante 21 dias. As análises de cor, pH, TBARS, PPC e força de cisalhamento foram realizadas a cada sete dias e as microbiológicas duas vezes por semana. Diferentes concentrações de oxigênio dentro da embalagem trouxeram diferença significativa na intensidade de cor vermelha das carnes armazenadas em ATM. Até o sétimo dia de estocagem tratamentos com maior quantidade de O2 apresentaram melhor coloração, após esse período embalagens a vácuo conseguiram preservar melhor a mioglobina. Diferentes concentrações gasosas não trouxeram causaram diferença (p> 0,05) no pH da carne entre tratamentos. Nenhuma diferença significativa entre tratamentos foi encontrada para amostras embaladas em ATM nos parâmetros perda de peso por cocção e força de cisalhamento. A embalagem em atmosfera modificada foi capaz de retardar o crescimento da microbiota presente na carne. Isso levou á preservação da amostra por até 18 dias sob refrigeração, enquanto amostras a vácuo tiveram uma vida útil de 11 dias. Para o estudo do efeito da alta pressão em carne marinada com baixo teor de sódio, as carnes foram inoculadas com 106 UFC/g de carne com E. faecium e Listeria innocua e em seguida marinadas durante 18 horas, a 4°C, em diferentes soluções: 1% NaCl + 1% ácido cítrico, 1% NaCl + 2% ácido cítrico, 2% NaCl + 2% ácido cítrico e 2% NaCl + 2% ácido cítrico. Após a marinação as amostras foram submetidas ao tratamento nas seguintes pressões: Zero (controle), 300MPa, 450Mpa, 600MPa. As análises físico-químicas e microbiológicas foram realizadas logo após o tratamento. O tratamento em alta pressão foi capaz de reduzir a população microbiana em até seis ciclos logarítmicos quando 600Mpa foram aplicados em todas as soluções estudadas. A não aplicação de alta pressão proporcionou a redução de apenas um ciclo log na população de E. faecium quando as carnes foram marinadas com 2% NaCl + 2% ácido cítrico. A alta pressão e as diferentes concentrações de sal e ácido, não trouxeram diferença significativa na coloração das amostras. Já o maior teor de ácido cítrico na marinada causou maior (p<0,05) redução do pH da carne em comparação com as amostras em baixa concentração de ácido. Os experimentos demonstraram que a tanto embalagem a vácuo quanto a aplicação de ácido cítrico foram eficientes em retardar a oxidação lipídica. Pressões de 600Mpa tornaram a carne significativamente mais dura que as demais pressões aplicadas. Os resultados demonstraram a possibilidade de extensão da vida útil da carne refrigerada através da aplicação de diferentes tecnologias: a embalagem com atmosfera modificada para carne fresca e processamento em alta pressão de carnes marinadas com reduzido teor de sal.

Fatores associados à quantidade e tipos de gordura disponível para consumo, presentes nos alimentos industrializados adquiridos pelas famílias paulistanas

Este trabalho examina o papel dos alimentos industrializados no acesso às gorduras. Ele analisa os determinantes socioeconâmicos da quantidade e do tipo de gordura disponível para consumo pelas famílias paulistanas, presentes nos alimentos industrializados. Essa análise envolveu uma amostra de 576 famílias no município de São Paulo, cujos dados foram coletados no período de 2008 a dezembro de 20 10, selecionada após alguns critérios excludentes. A fonte dos dados é a Pesquisa de Orçamentos Familiares da FIPE, que está em andamento desde 2008, atualizada através da ponderação do Índice de Custo de Vida da FIPE. Baseado em métodos analíticos de estatística descritiva (média, desvio-padrão, mediana), testes t de student, e métodos econométricos de regressão múltipla, alguns resultados foram encontrados. Os fatores associados aos gastos com alimentos industrializados foram renda, tamanho da família, idade e grau de instrução do chefe. Em relação à gordura total identificou-se como fatores associados renda, tamanho da família, idade do chefe, a presença de crianças na família e a proporção do gasto com alimentação com derivados de leite e derivados de carne.

Perfil lipídico de hambúrgueres produzidos a partir de carne de bovinos alimentados com fontes de óleo na dieta

Objetivou-se nesse trabalho avaliar os efeitos de fontes de óleo vegetal na dieta de bovinos Nelore em fase de terminação sobre a aceitação sensorial, teores de colesterol e óxidos de colesterol, composição de ácidos graxos e estabilidade oxidativa de hambúrgueres bovinos, avaliados após serem congelados e acondicionados a -18°C por 90 dias, então avaliados crus e grelhados. Foram confinados 96 bovinos, machos, castrados, Nelore, com aproximadamente 380 kg de peso inicial e idade média de 24 meses, alimentados com óleos de soja, girassol, linhaça e tratamento controle sem adição de óleo por 82 dias. A partir do músculo Longissimus e da gordura subcutânea dos animais foram produzidos hambúrgueres Os hambúrgueres produzidos com carne de bovinos que receberam óleo de soja tiveram maior estabilidade lipídica, tanto para zero quanto para 90 dias de armazenamento quando comparado às outras dietas. O método cru de preparo também resultou em menores valores tanto para o tempo zero quanto para o tempo 90 dias de armazenamento, em relação ao método grelhado. Os hambúrgueres dos animais alimentados com o óleo linhaça resultaram em menores valores para o atributo sabor. O tempo zero dias de armazenamento dos hambúrgueres resultou em maiores notas dos consumidores para a textura e aceitabilidade global, em relação às amostras armazenadas por 90 dias. A porcentagem de ácidos graxos polinsaturados foi reduzida, independente dos tratamentos, após 90 dias de armazenamento. O CLA c9 t11 foi encontrado em maiores quantidades nas amostras dos animais alimentados com os óleos de linhaça e soja, para zero e 90 dias de armazenamento. O teor de colesterol aumentou após as amostras de hambúrgueres serem grelhadas, enquanto que não foi observado efeito para as fontes de óleos e os tempos de armazenamento. Foi observada a presença de óxidos de colesterol após as amostras serem armazenadas por 90 dias, independente das fontes de óleos utilizadas. O fornecimento de óleos insaturados para bovinos confinados aumenta a porcentagem de ácidos graxos polinsaturados em hambúrgueres produzidos com carne e gordura desses. A inclusão de óleos vegetais para bovinos aumenta a oxidação lipídica de hambúrgueres produzidos a partir de carne e gordura provenientes desses animais quando comparados a um tratamento sem inclusão de óleos vegetais. Hambúrgueres produzidos com carne e gordura de animais alimentados com óleos vegetais na dieta possuem maior oxidação lipídica após 90 dias de armazenamento quando comparados com os hambúrgueres do tempo zero e dos hambúrgueres do tratamento controle enquanto que o processamento térmico não foi responsável pela maior oxidação lipídica.

Organic distributed feedback laser to monitor solvent extraction upon thermal annealing in solution-processed polymer films

Solution-processed polymer films are used in multiple technological applications. The presence of residual solvent in the film, as a consequence of the preparation method, affects the material properties, so films are typically subjected to post-deposition thermal annealing treatments aiming at its elimination. Monitoring the amount of solvent eliminated as a function of the annealing parameters is important to design a proper treatment to ensure complete solvent elimination, crucial to obtain reproducible and stable material properties and therefore, device performance. Here we demonstrate, for the first time to our knowledge, the use of an organic distributed feedback (DFB) laser to monitor with high precision the amount of solvent extracted from a spin-coated polymer film as a function of the thermal annealing time. The polymer film of interest, polystyrene in the present work, is doped with a small amount of a laser dye as to constitute the active layer of the laser device and deposited over a reusable DFB resonator. It is shown that solvent elimination translates into shifts in the DFB laser wavelength, as a consequence of changes in film thickness and refractive index. The proposed method is expected to be applicable to other types of annealing treatments, polymer-solvent combinations or film deposition methods, thus constituting a valuable tool to accurately control the quality and reproducibility of solution-processed polymer thin films.