Produção de patulina em maçã (Malus domestica Borkhausen), cultivares Gala e Fuji inoculadas com Penicillium spp.

A maçã (Malus domestica Borkhausen) é uma excelente fonte nutricional e de interesse econômico, sendo que a Região Sul do Brasil contribue com 90% da produção Nacional deste fruto com destaque aos cultivares Gala e Fuji. O objetivo deste estudo foi avaliar a produção de patulina nestes cultivares inoculados com Penicillium expansum NRRL 1172 e Penicillium variabile toxigênico, isolado de maçãs regionais. As frutas contaminadas foram mantidas em condições de tempo de armazenamento e temperatura que variaram respectivamente de 15 a 90 dias e de 0 a 25°C. A produção de patulina ocorreu em todas as combinações de armazenagem e temperaturas empregadas para o ensaio, independentemente dos cultivares. A produção de patulina foi negativa no 30º dia nas maçãs estocadas a 0°C inoculadas com P.expansum, mas o aumento de temperatura para 4°C restringiu a margem de segurança, causando positividade na produção da toxina para ambos os cultivares inoculados com as duas linhagens fúngicas, no mesmo período. Nas maçãs inoculadas com P. variabile ocorreu maior concentração de patulina (F=68,05) do que as contaminadas com P. expansum NRRL 1172 (F=26,0). O risco freqüente de produção de patulina nas temperaturas de refrigeração, indicaram a necessidade de melhor controle nos estágios de colheita e armazenagem de maçãs, a fim de evitar constante ingestão de toxina.

Patulina: Incidência e controle em derivados de maçã

The patulin, (4hydroxy-4furo[3,2-c]pyran(6H)-1), is a thermal resistent mycotoxin produced by several species of fungi are common in plants, mainly in derivatives and apples. Studies on the toxicity in animals have shown that mycotoxin has character teratogenic, and carcinogenic in mice immunotoxic. Its biosynthesis is well understood involving a series of reactions of condensation and oxiredução, many catalyzed by enzymes. The danger of contamination of food with patulin, warning about the need for a more rigorous control. Recent research aimed their removal and degradation as well as increase the sensitivity of the tests, making them faster and at less cost. The removal of patulin of food is made with composite adsorbents, with inconvenience to diminish the quality of the product by adsorbs other components desirable. The degradation is made with sulfur compounds, which are not allowed in food in many countries, and the growth of yeasts, such as the production of cider. Many yeasts have resistance against patulin and produce compounds capable degrade it. Here, we reviewed research on patulin with emphasis on its influence in food industry, incidence of patulin in apple juice and other foods, maximum permissible concentrations, health effects, biosynthesis, removal, degradation and most widely used methods for its detection and quantification.

Degradação de patulina por composto bioativo obtido por levedura

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Caraterização in vitro dos efeitos tóxicos da patulina na integridade do epitélio intestinal e potenciais efeitos protetores da cisteína

A mucosa intestinal é a primeira barreira biológica encontrada pelas micotoxinas presentes nos alimentos, sendo a patulina, uma micotoxina produzida por fungos do género Penicillium spp., uma preocupação particular atendendo a que a exposição humana a esta micotoxina pode conduzir a efeitos imunológicos, neurológicos e gastrointestinais. Considerando estes efeitos para a saúde, o presente estudo tem como objetivos a avaliação do efeito tóxico da exposição intestinal a patulina, bem como a determinação do potencial efeito protetor da coadministração de patulina e cisteína na membrana intestinal, utilizando para o efeito células Caco-2. A integridade da membrana intestinal foi determinada pela medição da resistência elétrica transepitelial (TEER). Os resultados evidenciaram um decréscimo acentuado nos valores de TEER após 24 horas de exposição celular a 95 μM de patulina. Para as concentrações mais reduzidas verificou-se uma redução máxima inferior a 25% após 24 horas de exposição. A coadministração de patulina (95 μM) e cisteína (40 μM) revelou um decréscimo nos valores de TEER. O tratamento com cisteína em concentrações superiores ( 400 μM) revelou efeito protetor da membrana intestinal, tendo em conta os valores de TEER. Estes resultados contribuem para uma avaliação do risco mais precisa associada à exposição a contaminantes alimentares.

Desenvolvimento de novos métodos analíticos para controle da qualidade de alimentos - análise de micotoxinas

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Bioorgânica

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.Electrochemistry of substances of interest in agroalimentary and animal health systems. Development of electrochemical biosensors. Analytical applications.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente. Electrochemical reaction mechanisms of mycotoxins (toxic metabolites generated by fungi) citrinin (CIT), Patulin (PAT) and moniliformin (MON), natural antioxidants alpha, beta, gamma and delta tocopherols, flavonoids fisetin (FIS), morin (MOR), luteolin (LUT), rutin (RUT), butein (BUT), naringenin (NAR), miricetin (MIR) and steroid hormones estradiol (EDIOL), estrone (EONA) and estriole (ETRIOL) will be explored. On the other hand, electroanalytical techniques for the detection and quantification of these substrates in samples of natural matrices will be implemented. The design and characterization of enzymatic biosensors from peroxidases and/or from alkaline phosphatase for the determination of CIT and flavonoids, and also of inmunosensors for ochratoxin A (OTA) and PAT and hormones will be performed. For the anchor of enzymes and/or antibody, properties of electrodes modified by self assembled monolayers, carbon nanotubes and magnetic particles will be explored. Cyclic, square wave and adsorptive stripping voltammetries, electrochemical impedance spectroscopy, controlled potential electrolysis, uv-vis and IR, quartz crystal microbalance and high-resolution microcopies (SEM, TEM, AFM) will be used. The importance of this project is aimed at obtaining new electrochemical data for the indicated substrates and knowledge on the application of modified electrodes in preparation of biosensors and in the development of alternative techniques for the determination of the above-mentioned analytes.

Patogenicidade de Penicillium sclerotigenum a diferentes frutas e hortaliças em pós-colheita

Foi estudada a patogenicidade do Penicillium sclerotigenum, agente etiológico da podridão-verde do inhame, em quinze frutas e hortaliças diferentes. Após a realização de ferimentos em órgãos vegetais sadios, inoculou-se um isolado, reconhecidamente virulento do fungo sobre estas áreas. As avaliações foram feitas mediante uso de uma escala crescente de notas, indicando grau de susceptibilidade de 1 a 3. Os resultados demonstraram que maçã, pêra e banana, além das testemunhas positivas inhame da Costa (Dioscorea cayennensis), inhame nambu (D. alata) e taro, foram suscetíveis. As demais espécies estudadas foram moderadamente suscetíveis: batata inglesa, beterraba, berinjela e taro, ou resistentes: chuchu, cenoura, mamão, pepino, abobrinha, batata doce e aipim. Estes resultados ressaltaram a necessidade de ser evitada a contaminação de embalagens e ambientes compartilhados para a armazenagem do inhame e outros produtos suscetíveis à infecção de P. slerotigenum, especialmente banana, maçã e pêra, principalmente nos trópicos, onde o inhame é muito cultivado e a podridão-verde altamente disseminada. Os resultados obtidos indicaram também que, além das perdas de inhame durante o armazenamento, também perdas de banana, maçã e pêra possam ocorrer devido ao ataque deste fungo. Penicillium sclerotigenum pode ter uma gama de hospedeira bem mais ampla, resultando em maiores riscos de produção de patulina em produtos armazenados. Esta micotoxina tem atividades mutagênica, carcinogênica e teratogênica, demonstrada experimentalmente em animais, sendo a pêra e a maçã bons substratos para sua produção.

Penicillium expansum versus antagonist yeasts and patulin degradation in vitro

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente.

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