Potencial antifúngico, antioxidante e inibidor da produção de aflatoxina por extratos fenólicos de Chlorella sp. e Spirulina platensis

A contaminação fúngica acarreta alterações na qualidade nutricional e no valor econômico de produtos alimentícios podendo causar danos patológicos em plantas, animais e humanos. A identificação da atividade antioxidante, antifúngica e antimicotoxinas, em extratos de microalgas com propriedade de inibir a multiplicação de fungos e subseqüente produção de micotoxinas abre a perspectiva de empregar substâncias mais eficientes e com maior ação específica contra estes microorganismos. Entre os compostos com propriedades inibidoras de radicais livres, de crescimento fúngico e produção de micotoxinas, destacam-se os compostos fenólicos, que podem inibir a atividade metabólica microbiana, dificultando a atividade de enzimas. Neste estudo foram avaliados o poder de inibição de multiplicação fúngica de Rhizopus oryzae e Aspergillus flavus pelos extratos fenólicos de Chlorella sp. e Spirulina platensis, bem como sua atividade antioxidante, e a atividade antimicotoxinas da última microalga contra Aspergillus flavus. O conteúdo de fenóis totais foi em média 1000 µgfenóis/g Spirulina platensis e 600 µgfenóis/g Chlorella sp., sendo que o acido gálico e o cafeíco foram identificados como compostos majoritários na Spirulina platensis. As determinações de glicosamina (parede celular) e ergosterol (membrana celular) mostraram-se bons indicativos do desenvolvimento microbiano permitindo uma boa estimativa da inibição dele. O extrato fenólico de Spirulina platensis apresentou capacidade de inibir cerca de 50% a formação da parede e da membrana celular para ambos os fungos estudados e de 100% a produção de aflatoxina B1 até o 10º dia de cultivo do Aspergillus flavus. Além disso, o extrato metanólico de Spirulina platensis inativou 53,5% o DPPH reativo, limitou o escurecimento enzimático ocasionado pela peroxidase em 55% e inibiu a peroxidação lipídica em 46% após 14 dias de armazenamento sob luz. Estes resultados mostram que a ação antifúngica, antimicotoxinas e antioxidante está naturalmente presente em alguns tecidos microbianos e que encontrar a forma de extraí-los e aplicá-los como conservantes alimentícios é muito promissor para substituição aos antifúngicos e outros conservantes químicos.

Contribute of the MYCOMIX project and future perspectives for Human Biomonitoring and health risk assessment in Portugal

There is a growing concern within public health about mycotoxin involvement in human diseases, namely those related to children. The MycoMix project (2012-2015), funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology, gathered a multidisciplinary team aiming at answering several questions: 1) Are Portuguese children exposed daily to one or several mycotoxins through food? 2) Can this co-exposure affect children´s health? and 3) Are there interaction effect between mycotoxins? Mycomix results revealed that Portuguese children (< 3 years old, n=103) are exposed to multiple mycotoxins through food consumption. Cumulative risk assessment results revealed a potential health concern for the high percentiles of intake, specially for aflatoxins which are carcinogenic compounds. This fact assumes particular importance considering the interactive effects found in in vitro bioassays. These results highlight the need for a more accurate approach to assess the human exposure to mycotoxins6. Within the Mycomix project the assessment of mycotoxin exposure was based on calculations combining mycotoxin data in food with population data on food consumption. This approach does not consider some aspects as the inter-individual metabolism variation, the exposure through sources other than food and the heterogeneous distribution of mycotoxins in food. Exposure assessment of mycotoxins in Portuguese population through biomarkers is still missing and further studies are urgent to be developed. The European Human Biomonitoring Initiative (EHBMI), a proposal within the European Joint Programme, aims to advance the understanding of the extent of exposure to environmental chemicals across Europe and the impact on human health, by gathering national expertise in human biomonitoring domain. At national level Mycomix project uncovered the potential health risk of exposure of Portuguese children to multiple mycotoxins. The risk assessment expertise acquired within Mycomix, namely in analysis and toxicology of chemical mixtures, will be brought together as a contribute to EHBMI objectives.

Inibição de linhagens do complexo Fusarium Graminearum por compostos naturais e sintéticos

Quando produtos alimentícios e especiarias são contaminados por micotoxinas é quase impossível detoxificar utilizando processos usuais da indústria de alimentos ou durante o preparo doméstico. Por isso, controlar o crescimento do fungo e a produção de toxinas é uma demanda para garantir a segurança alimentar. Os agrotóxicos são rotineiramente utilizados como estratégia para proteger as plantas de doenças provocadas pela contaminação fúngica. No entanto, eles estão associados a efeitos adversos ao sistema nervoso central e periférico, têm ação imunodepressora e são cancerígenos. Em virtude disso, o objetivo deste trabalho foi estudar a inibição do desenvolvimento, do potencial toxigênico e da expressão gênica de linhagens do Complexo Fusarium graminearum por compostos naturais comparativamente aos fungicidas azoxistrobina e trifloxistrobina. Do farelo de arroz, foram extraídos o γ-orizanol e os ácidos fenólicos (EFF). Das sementes de nim foram extraídos os ácidos fenólicos (EFN), totalizando três extratos naturais. A capacidade antioxidante dos extratos foi verificada pelo consumo do radical livre DPPH• , capacidade de captura do radical ABTS●+, redução do ferro e inibição da oxidação enzimática. Os mecanismos de inibição de três linhagens de F. graminearum foram avaliados através da determinação de compostos estruturais (glicosamina e ergosterol) e da atividade de enzimas do metabolismo primário (α- amilase e proteases). Foram determinadas as micotoxinas de Fusarium: deoxinivalenol (DON), 15 acetildeoxinivalenol (15AcDON), 3 acetildeoxinivalenol (3AcDON), nivalenol (NIV) e zearalenona (ZEA). A expressão dos genes Tri1 e Tri5 foi determinada a fim de verificar se ocorria modificação da expressão gênica nas linhagens do Complexo F. graminearum ocasionada pela presença dos antifúngicos. O EFF apresenta atividade antioxidante destacada em relação aos demais extratos naturais para inibir a iniciação do processo, a propagação do radical livre e a catálise enzimática. A presença dos compostos naturais mostrou efeito promissor como antifúngico para as linhagens, sendo que a concentração necessária para inibir 50% do crescimento radial das colônias (MIC50) foi 0,9 g/kg para γ-orizanol; 0,032 g/kg para EFF e 0,037 g/kg para EFN, portanto, os extratos fenólicos são mais eficazes para inibição de F. graminearum do que o γ-orizanol. Os extratos naturais afetaram as atividades das enzimas α-amilase e proteases. Também ocorreu a redução da formação de componentes estruturais (glicosamina e ergosterol). Os extratos naturais se destacaram pela capacidade de inibição de micotoxinas produzidas pela biomassa fúngica, com destaque para o EFN sobre a produção de DON, 15AcDON, 3AcDON e ZEA. Sendo assim, é possível dizer que há uma relação direta entre a atividade antioxidante na inibição do fungo e na manifestação do seu potencial toxigênico. Além disso, esse estudo contribuiu com a elucidação do mecanismo de ação dos antifúngicos naturais estudados. Ocorre modificação na expressão gênica quando a linhagem é submetida ao tratamento com antifúngico, havendo uma relação direta entre a expressão do gene Tri5 e a produção de DON.

Characterization of in vitro effects of patulin on intestinal epithelial and immune cells

The intestinal mucosa is the first biological barrier encountered by natural toxins, and could possibly be exposed to high amounts of dietary mycotoxins. Patulin (PAT), a mycotoxin produced by Penicillium spp. during fruit spoilage, is one of the best known enteropathogenic mycotoxins able to alter functions of the intestine (Maresca et al., 2008). This study evaluated the effects of PAT on barrier function of the gut mucosa utilizing the intestinal epithelial cell model Caco-2, and scrutinized immunomodulatory effects using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and human blood monocyte-derived dendritic cells (moDCs) as test systems. PAT exposure reduced Caco-2 cell viability at concentrations above 12 mM. As expected, the integrity of a polarized Caco-2 monolayer was affected by PAT exposure, as demonstrated by a decrease in TER values, becoming more pronounced at 50 mM. No effects were detected on the expression levels of the tight junction proteins occludin, claudin-1 and claudin-3 at 50 mM. However, the expression of zonula occludens-1 (ZO-1) and myosin light chain 2 (MLC2) declined. Also, levels of phospho-MLC2 (p-MLC2) increased after 24 h of exposure to 50 mM of PAT. T cell proliferation was highly sensitive to PAT with major effects for concentrations above 10 nM of PAT. The same conditions did not affect the maturation of moDC. PAT causes a reduction in Caco-2 barrier function mainly by perturbation of ZO-1 levels and the phosphorylation of MLC. Low doses of PAT strongly inhibited T cell proliferation induced by a polyclonal activator, but had no effect on the maturation of moDC. These results provide new information that strengthens the concept that the epithelium and immune cells of the intestinal mucosa are important targets for the toxic effects of food contaminants like mycotoxins

Combined exposure to multiple mycotoxins in food: are we ready for risk assessment and risk management?

It is nowadays recognized that the risk of human co-exposure to multiple mycotoxins is real. In the last years, a number of studies have approached the issue of co-exposure and the best way to develop a more precise and realistic assessment. Likewise, the growing concern about the combined effects of mycotoxins and their potential impact on human health has been reflected by the increasing number of toxicological studies on the combined toxicity of these compounds. Nevertheless, risk assessment of these toxins, still follows the conventional paradigm of single exposure and single effects, incorporating only the possibility of additivity but not taking into account the complex dynamics associated to interactions between different mycotoxins or between mycotoxins and other food contaminants. Considering that risk assessment is intimately related to the establishment of regulatory guidelines, once the risk assessment is completed, an effort to reduce or manage the risk should be followed to protect public health. Risk assessment of combined human exposure to multiple mycotoxins thus poses several challenges to scientists, risk assessors and risk managers and opens new avenues for research. This presentation aims to give an overview of the different challenges posed by the likelihood of human co-exposure to mycotoxins and the possibility of interactive effects occurring after absorption, towards knowledge generation to support a more accurate human risk assessment and risk management. For this purpose, a physiologically-based framework that includes knowledge on the bioaccessibility, toxicokinetics and toxicodynamics of multiple toxins is proposed. Regarding exposure assessment, the need of harmonized food consumption data, availability of multianalyte methods for mycotoxin quantification, management of left-censored data and use of probabilistic models will be highlight, in order to develop a more precise and realistic exposure assessment. On the other hand, the application of predictive mathematical models to estimate mycotoxins’ combined effects from in vitro toxicity studies will be also discussed. Results from a recent Portuguese project aimed at exploring the toxic effects of mixtures of mycotoxins in infant foods and their potential health impact will be presented as a case study, illustrating the different aspects of risk assessment highlighted in this presentation. Further studies on hazard and exposure assessment of multiple mycotoxins, using harmonized approaches and methodologies, will be crucial towards an improvement in data quality and contributing to holistic risk assessment and risk management strategies for multiple mycotoxins in foodstuffs.

Application of mathematical models to mycotoxins children risk assessment: a case study of Portuguese children exposure to co-occurring mycotoxins in processed cereal-based foods

People, animals and the environment can be exposed to multiple chemicals at once from a variety of sources, but current risk assessment is usually carried out based on one chemical substance at a time. In human health risk assessment, ingestion of food is considered a major route of exposure to many contaminants, namely mycotoxins, a wide group of fungal secondary metabolites that are known to potentially cause toxicity and carcinogenic outcomes. Mycotoxins are commonly found in a variety of foods including those intended for consumption by infants and young children and have been found in processed cereal-based foods available in the Portuguese market. The use of mathematical models, including probabilistic approaches using Monte Carlo simulations, constitutes a prominent issue in human health risk assessment in general and in mycotoxins exposure assessment in particular. The present study aims to characterize, for the first time, the risk associated with the exposure of Portuguese children to single and multiple mycotoxins present in processed cereal-based foods (CBF). Portuguese children (0-3 years old) food consumption data (n=103) were collected using a 3 days food diary. Contamination data concerned the quantification of 12 mycotoxins (aflatoxins, ochratoxin A, fumonisins and trichothecenes) were evaluated in 20 CBF samples marketed in 2014 and 2015 in Lisbon; samples were analyzed by HPLC-FLD, LC-MS/MS and GC-MS. Daily exposure of children to mycotoxins was performed using deterministic and probabilistic approaches. Different strategies were used to treat the left censored data. For aflatoxins, as carcinogenic compounds, the margin of exposure (MoE) was calculated as a ratio of BMDL (benchmark dose lower confidence limit) to the aflatoxin exposure. The magnitude of the MoE gives an indication of the risk level. For the remaining mycotoxins, the output of exposure was compared to the dose reference values (TDI) in order to calculate the hazard quotients (ratio between exposure and a reference dose, HQ). For the cumulative risk assessment of multiple mycotoxins, the concentration addition (CA) concept was used. The combined margin of exposure (MoET) and the hazard index (HI) were calculated for aflatoxins and the remaining mycotoxins, respectively. 71% of CBF analyzed samples were contaminated with mycotoxins (with values below the legal limits) and approximately 56% of the studied children consumed CBF at least once in these 3 days. Preliminary results showed that children exposure to single mycotoxins present in CBF were below the TDI. Aflatoxins MoE and MoET revealed a reduced potential risk by exposure through consumption of CBF (with values around 10000 or more). HQ and HI values for the remaining mycotoxins were below 1. Children are a particularly vulnerable population group to food contaminants and the present results point out an urgent need to establish legal limits and control strategies regarding the presence of multiple mycotoxins in children foods in order to protect their health. The development of packaging materials with antifungal properties is a possible solution to control the growth of moulds and consequently to reduce mycotoxin production, contributing to guarantee the quality and safety of foods intended for children consumption.

Portuguese children exposure to multiple mycotoxins through food consumption: toward a holistic approach for multiple mycotoxins risk assessment

Humans can be exposed to multiple chemicals at once from a variety of sources, and human risk assessment of multiple chemicals poses several challenges to scientists, risk assessors and risk managers. Ingestion of food is considered a major route of exposure to many contaminants, namely mycotoxins, especially for vulnerable population groups, as children. A lack of sufficient data regarding mycotoxins children risk assessment, could contribute to an inaccuracy of the estimated risk. Efforts must be undertaken to develop initiatives that promote a broad overview of multiple mycotoxins risk assessment. The present work, developed within the MYCOMIX project, aims to assess the risk associated to the exposure of Portuguese children (< 3 years old) to multiple mycotoxins through consumption of foods primarily marketed for this age group. A holistic approach was developed applying deterministic and probabilistic tools to the calculation of mycotoxin daily intake values, integrating children food consumption (3-days food diary), mycotoxins occurrence (HPLC-UV, HPLC-FD, LC-MS/MS and GC-MS), bioaccessibility (standardized in vitro digestion model) and toxicological data (in vitro evaluation of cytotoxicity, genotoxicity and intestinal impact). A case study concerning Portuguese children exposure to patulin (PAT) and ochratoxin A (OTA), two mycotoxins co-occurring in processed cereal-based foods (PCBF) marketed in Portugal, was developed. Main results showed that there is low concern from a public health point of view relatively to PAT and OTA Portuguese children exposure through consumption of PCBF, considering the estimated daily intakes of these two mycotoxins (worst case scenarios, 22.930 ng/kg bw/day and 0.402 ng/kg bw/day, for PAT and OTA, respectively), their bioaccessibility and toxicology results. However, the present case study only concerns the risk associated with the consumption of PCBF and child diet include several other foods. The present work underlines the need to adopt a holistic approach for multiple mycotoxins risk assessment integrating data from exposure, bioacessibility and toxicity domains in order to contribute to a more accurate risk assessment.

Perfil de solutos e micotoxinas nas águas do cultivo e beneficiamento do arroz

O cultivo do arroz no RS é fortemente relacionado com recursos hídricos, pois este se faz sob irrigação e durante o beneficiamento, especialmente no caso da parboilização, são necessários volumes consideráveis de água. Em vista disso, os solutos presentes nestas águas permitem estimar o impacto desta cultura e sua industrialização na qualidade do ambiente hídrico no RS. Foi desenvolvida uma rotina analítica para caracterização físico-química das águas da cadeia produtiva do arroz, onde foram analisados nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, açucares redutores, açucares redutores totais, sólidos totais, sólidos fixos, sólidos voláteis, ácidos voláteis, alcalinidade, pH, nitrato, nitrito e fósforo. Também um método multimicotoxinas foi desenvolvido avaliando a eficiência de cinco sistemas de extração-partição para aflatoxina B1 (AFA B1), aflatoxina B2 (AFA B2), ocratoxina A (OTA), zearalenona (ZEA) e deoxinivalenol (DON). A partição liquido-liquido com clorofórmio foi a mais eficiente recuperando 89; 96; 89; 97 e 72%, respectivamente de cada micotoxina. A comparação entre volumes de solventes, onde o número de etapas envolvidas e o tempo necessário para efetuar a determinação confirmaram a simplicidade, a economia e a rapidez deste sistema de partição a ser adotado para extrair micotoxinas de água da cadeia produtiva de arroz. O método foi aplicado para determinação de micotoxinas em amostras de águas de irrigação e parboilização de arroz de diferentes procedências verificando-se que as últimas aparecem contaminadas com micotoxinas, AFA B1 9,0 ng mL-1 e DON 110 ng mL-1 . Foi realizado também um estudo de migração de micotoxinas AFA B1, OTA, ZEA e DON e outros solutos sob condições de encharcamento (4 e 6 h) em dois níveis de fortificação, durante a parboilização do grão ficando demonstrado que durante o processo ocorria a lixiviação de solutos e micotoxinas para água de encharcamento do arroz.

Casca de arroz como adsorvente para extração de micotoxinas em cebola

A produção mundial de arroz chega a 80 milhões de toneladas ao ano, considerando que as cascas representam 20% deste valor, anualmente são geradas cerca de 1.162.000 toneladas desse rejeito. Há alguns anos, esse material era descartado no ambiente, atualmente as leis de proteção ambiental, demandaram na preocupação com resíduos de casca de arroz (FOLETO, 2005). Segundo Mayer (2006) a casca leva aproximadamente 5 anos para se decompor e exala um volume elevado de metano, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. Visando proteger a integridade do meio ambiente, estão sendo buscadas alternativas para reduzir os impactos ambientais do descarte e recuperar os investimentos na cultura do grão. Devido seu alto teor de silício a casca de arroz, é matéria-prima de grande interesse para aplicação em vários ramos: indústria eletrônica, cerâmica e na agricultura e também pode ser utilizada como fonte energética e ser aplicadas como adsorvente, em análises químicas (FOLETO, 2005; ROSA, 2009). Neste trabalho o objetivo foi padronizar método para a determinação das aflatoxinas B1, B2, G1, G2 e ocratoxiana A em cebola, empregando a técnica de extração, Dispersão da Matriz em Fase Sólida (MSPD), tendo a casca de arroz como adsorvente, de forma a possibilitar a determinação dos contaminantes empregando cromatografia de camada delgada de alta eficiência (HPTLC) e/ou cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a detector de fluorescência (HPLC-FD). A cebola (Allium cepa L.) foi a matriz escolhida devido sua importância econômica, ela é a terceira hortaliça mais importante economicamente no Brasil, depois do tomate e da batata. O país está entre os dez maiores produtores do mundo, sendo que na safra de 2010 a produção foi de 1.548.146 toneladas. Dentre os estados que se destacam pela sua produção estão: Santa Catarina, São Paulo e Rio Grande do Sul. No entanto, a cebola assim como os demais alimentos é suscetível à contaminação fúngica e se entre a microbiota estiverem espécies toxigênicas pode ocorrer à produção de micotoxinas. O método foi validado avaliando-se curva analítica, linearidade, limites de detecção e quantificação, precisão (repetitividade e precisão intermediária) e exatidão (recuperação) para cada tipo de determinação cromatográfica. Para HPTLC, os limites de detecção variaram entre 0,33-5µg Kg-1 e os de quantificação entre 1-15µg Kg-1 Para o método HPLC-FD os limites de detecção variaram entre 0,003– 0,26 µg Kg-1 e os de quantificação 0,03 – 2,6 µg Kg-1 . As recuperações para o método HPTLC variaram entre 76- 95% e para HPLC-FD variaram entre 72-88%. O método desenvolvido foi aplicado para verificar a ocorrência de micotoxinas em 14 amostras de cebola. A contaminação com aflatoxinas foi verificada em 43% das amostras analisadas. O nível máximo encontrado foi de 90 µg Kg-1 para aflatoxina B2 em uma amostra de cebola crioula, com o defeito de mancha negra.

Aplicação de peroxidase para degradação de deoxinivalenol

Deoxinivalenol (DON), uma das principais micotoxinas encontradas em matrizes alimentares, é um composto químico que possui em sua estrutura um anel epóxido que lhe confere alto grau de toxicidade. A aplicação de enzimas em processos de degradação de DON vem se destacando, pela estabilidade durante o processo reacional e baixo custo de produção. O objetivo desse trabalho foi estudar o potencial de peroxidase proveniente de farelo de arroz (FA) e farelo de soja (FS) para degradar DON. As condições de obtenção da PO a partir de FA foram definidas por planejamento experimental DCCR 23 , sendo extraída de 5 g de farelo com 50 mL de tampão fosfato 0,04 mol L-1 pH 5, agitados orbitalmente durante 60 min a 100 rpm, e para a PO obtida de FS as condições diferenciaram somente quanto a solução extratora, tampão fosfato 0,01 mol L-1 pH 4,7. A técnica que apresentou melhores índices de purificação para a enzima foi a partição trifásica apresentando fator de purificação e recuperação de 5,6 e 50 % para a obtida de FA e 13,61 e 50 % para FS. A PO de FA apresentou maior atividade em tampão fosfato 5 mmol L-1 pH 5,5 para as formas bruta e pura, diferindo na temperatura de reação de 25 °C e 10 °C, KM de 0,15 e 0,06 mmol L-1 e Vmáx de 769 e 667 U mg-1 , respectivamente. A PO de FS as condições foram: tampão fosfato 5 mmol L-1 pH 5, reação a 35 e 30 °C durante 10 e 5 min, KM de 0,17 e 0,05 mmol L-1 e Vmáx de 196 e 182 U mg-1 , respectivamente. A PO de FA demonstrou maior estabilidade em pH 5 enquanto que a de FS em pH 6, ambas enzimas apresentaram maior estabilidade térmica a 0 °C, as massas moleculares encontradas por eletroforese foram 41 e 34 kDa, respectivamente. Ao final das etapas de obtenção, purificação e caracterização obteve-se uma atividade específica de 116 e 794 U.mg-1 , e 4363 e 17453 U g-1 , respectivamente para PO de FA e FS. A determinação de DON e De-DON foi realizada por HPLC-DAD e LC-ESI-MS/MS para avaliação dos ensaios de degradação. A enzima comercial HRP, mostrou maior potencial de redução sobre DON (55% após 1 h de reação), no entanto em 3 h de reação, a concentração inicial da micotoxina DON foi verificada, o que evidencia que a redução pode ocorrer por adsorção ou por formação de um composto de degradação que apresente a mesma massa molecular. O emprego da enzima PO obtida de FA e FS na degradação necessita de uma avaliação cinética micotoxicologica para definição das condições de redução significativa dos níveis de DON.

Degradação de Ocratoxina a: estudo de processo e toxicidade

A ocratoxina A (OTA), micotoxina encontrada em diferentes níveis e em diversas matrizes, apresenta efeitos carcinogênicos, nefrotóxicos e teratogênicos. O desenvolvimento de métodos capazes de diminuir esta contaminação a níveis permitidos pela legislação é incentivado e os processos biológicos utilizados envolvem o uso de enzimas e/ou microrganismos para degradação da OTA e são preferenciais pela especificidade, bem como pelas condições brandas para a detoxificação. O objetivo do trabalho foi estudar a ação de carboxipeptidase A nos níveis e na toxicidade de OTA, visando aplicar a técnica para detoxificar farinhas de trigo. Primeiramente foi estimado o risco de exposição à ocratoxina A pelo consumo de farinhas de trigo. Para isso foram estabelecidas condições de determinação de OTA em farinhas de trigo, empregando técnicas de estatística multivariada para definir os principais interferentes na extração de OTA pelo método de QuEChERS e detecção em CLAE-FL. O método validado permitiu a avaliação da ocorrência natural em 20 amostras de farinha de trigo, estando estas contaminadas na faixa de 0,22 a 0,85 µg.kg-1 , apresentando um valor de ingestão diária de 0,08 ngOTA.dia-1 .kgmassacorpórea -1 e uma disponibilidade de 94,4%. Em seguida foi realizada a padronização da extração de carboxipeptidase A em biomassa de Rhizopus oryzae que consistiu em agitação ultrassônica durante 30 minutos numa potencia fixa de 150 W e 40 kHz e a triagem de agentes biológicos para degradação de OTA. Para o estudo da degradação in vitro de OTA, método de extração e detecção de OTA e OTα em CLAEFL foi validado e o processo de degradação foi realizado com Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei, obtendo-se uma redução máxima de 63,5% e 57,7%, respectivamente. A degradação apresentou uma correlação alta (R>0,9) e significativa (p<0,05) com a produção de Otα, indicando que ocorreu a produção de enzimas capazes de hidrolisar a micotoxina, por exemplo, a carboxipeptidase A. O estudo da toxicidade de OTA e seu metabólito OTα foi realizado em neutrófilos humanos, onde foi observado a ausência de efeito tóxico de OTα. Também foi determinado o mecanismo de toxicidade de OTA pelo aumento de Ca2+ intracelular pela liberação a partir das reservas internas. Esta liberação, subsequentemente, provoca uma cascata de eventos, nomeadamente: a produção de espécies reativas, depleção de ATP, perda de ΔΨm, levando à morte por necrose. Para reduzir o risco de exposição à micotoxina pela ingestão de matéria prima contaminada, carboxipeptidase A extraída de diferentes fontes foi aplicada na hidrólise de OTA em farinha de trigo para posterior determinação do conteúdo residual de OTA e OTα, empregando método validado. O estudo mostrou uma redução de OTA entre 16,8 e 78,5% e produção de OTα entre 2 a 8,2 ng.g-1 . As carboxipeptidases mais promissoras para degradação foram as provenientes de Rhizopus e Trichoderma e a carboxipeptidase comercial. Ficou demonstrado que se pode recomendar a aplicação de enzimas proteolíticas, tipo carboxipeptidase, para reduzir o risco de exposição à micotoxina quando utilizada matéria prima contaminada, por exemplo, farinha de trigo para diferentes processos. A transformação de OTA para OTα e seus efeitos na redução da toxicidade da micotoxina corroboram com esta afirmação.

Effect of commercial starter cultures and native yeasts on ochratoxin a production by aspergillus westerdijkiae and penicillium nordicum in meat products

Processed meat products are of worldwide importance and, because of their intrinsic factors as well as the processing methods, they are highly prone to fungal and mycotoxin contamination. Ochratoxin A (OTA) is the most significant mycotoxin in processed meat products. Penicillium nordicum is considered to be responsible for OTA contamination of meat products, as it is highly adapted to salt and protein-rich matrices and is moderately psycrotrophic. However, another OTA-producing fungus, Aspergillus westerdijkiae, adapted to carbon-rich matrices such as cereals and coffee beans, has been recently associated with high levels of OTA in meat products. Several Lactic Acid Bacteria (LAB) and yeasts have been tested as biocontrol agents against P. nordicum growth and OTA production in meat products, with promising results, but none of the studies have considered A. westerdijkiae. The aim of this work was to evaluate in vitro the effect of a commercial starter culture used in sausage fermentation and four yeasts isolated from dry-cured sausage on these two OTA-producing fungi, both in terms of fungal growth and of OTA production, using different meat-based culture media as model systems. The mechanisms underlying the observed effect were also studied. For this purpose, C. krusei, C. zeylanoides, R. mucilaginosa, R. glutinis, a mix of these yeasts and the starter culture were co-inoculated with P. nordicum and A. westerdijkiae in industrial sausage, traditional sausage, and ham-based media, under conditions of water activity, salt concentration and temperature that mimic real conditions at beginning and end of sausage curing process. Fungal growth was determined by measuring colony diameter, and OTA production was quantified by HPLC-FLD after extraction with methanol. Yeasts where found to inhibit significantly the growth of both fungi. P. nordicum was unable to produce detectable OTA in both sausage-based media under any condition. In ham, yeasts reduced OTA production, while the starter culture significantly increased it. Unexpectedly, OTA production by A. westerdijkiae was significantly stimulated in all media tested by all microorganisms. Matrix has a significant effect on OTA production by P. nordicum, but not by A. westerdijkiae, for which only temperature showed to have effect. By testing the mechanisms of action by which starter culture and C. zeylanoides influenced fungal responses, we were able to determine that direct contact and simultaneous growth of test organisms were the mechanisms more significantly involved in the responses. In conclusion, ochratoxigenic fungi do not all respond to antagonistic microorganisms in the same way. The use of biocontrol agents with the intent of reducing fungal growth and mycotoxin production by one fungus can have unexpected effects on others, thus leading to unforeseen safety problems. Further experiments are recommended to properly understand the reasons behind the different effects of microorganisms, to ensure their safe as biocontrol agents.

Extraction and detection of mycotoxins in medicinal and aromatic plants: a case study with Aloysia citrodora P.

Plants frequently suffer contaminations by toxigenic fungi, and their mycotoxins can be produced throughout growth, harvest, drying and storage periods. The objective of this work was to validate a method for detection of toxins in medicinal and aromatic plants, through a fast and highly sensitive method, optimizing the joint co-extraction of aflatoxins (AF: AFB1, AFB2, AFG1 and AFG2) and ochratoxin A (OTA) by using Aloysia citrodora P. (lemon verbena) as a case study. For optimization purposes, samples were spiked (n=3) with standard solutions of a mix of the four AFs and OTA at 10 ng/g for AFB1, AFG1 and OTA, and at 6 ng/g of AFB2 and AFG2. Several extraction procedures were tested: i) ultrasound-assisted extraction in sodium chloride and methanol/water (80:20, v/v) [(OTA+AFs)1]; ii) maceration in methanol/1% NaHCO3 (70:30, v/v) [(OTA+AFs)2]; iii) maceration in methanol/1% NaHCO3 (70:30, v/v) (OTA1); and iv) maceration in sodium chloride and methanol/water (80:20, v/v) (AF1). AF and OTA were purified using the mycotoxin-specific immunoaffinity columns AflaTest WB and OchraTest WB (VICAM), respectively. Separation was performed with a Merck Chromolith Performance C18 column (100 x 4.6 mm) by reverse-phase HPLC coupled to a fluorescence detector (FLD) and a photochemical derivatization system (for AF). The recoveries obtained from the spiked samples showed that the single-extraction methods (OTA1 and AF1) performed better than co-extraction methods. For in-house validation of the selected methods OTA1 and AF1, recovery and precision were determined (n=6). The recovery of OTA for method OTA1 was 81%, and intermediate precision (RSDint) was 1.1%. The recoveries of AFB1, AFB2, AFG1 and AFG2 ranged from 64% to 110% for method AF1, with RSDint lower than 5%. Methods OTA1 and AF1 showed precision and recoveries within the legislated values and were found to be suitable for the extraction of OTA and AF for the matrix under study.

Distribution of Fusarium mycotoxins in wheat milling process.

2016

Detection of ochratoxin A in tropical wine and grape juice from Brazil.

Ochratoxin A (OTA) is the main mycotoxin found in grapes, wines and grape juices and is considered one of the most harmful contaminants to human health. In this study, samples of tropical wines and grape juices from different grape varieties grown in Brazil were analysed for their OTA content by high-performance liquid chromatography. The detection and quantification limits for OTA were 0.01 and 0.03 ?g L?1 respectively. OTA was detected in 13 (38.24%) of the samples analysed, with concentrations ranging from <0.03 to 0.62 micron g L-1. OTA was not detected in any of the grape juice samples. Most of the red wine samples proved to be contaminated with OTA (75%), while only one white wine sample was contaminated. However, the OTA levels detected in all samples were well below the maximum tolerable limit (2 micron g L-1) in wine and grape juice established by the European Community and Brazilian legislature. The results of this study indicate a low risk of exposure to OTA by consumption of tropical wines and grape juices from Brazil.