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1 CONTROL DE MOHOS Y CONTROL DE MOHOS Y MICOTOXINAS EN MICOTOXINAS EN ALIMENTOSALIMENTOS Prof. Teresa María López Díaz, U. DE LEÓN ALIMENTO MOHOS MICOTOXINAS MICOTOXICOSIS PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN CONTROL DEL CRECIMIENTO Y PRODUCCIÓN DETOXIFICACIÓN DEL ALIMENTO 1 2 3 • Tratamientos antes y después de la recolección. • Higiene en la industria. • Control de los factores ecológicos. • Empleo de conservadores. • Tratamientos tecnológicos. • Métodos físicos. • Métodos químicos. • Métodos biológicos. MMÉÉTODOS DE TODOS DE PREVENCIPREVENCIÓÓN Y CONTROL N Y CONTROL 2 1. Prevención de la contaminación de los alimentos por mohos: • Tratamientos antes y después de la recolección. • Higiene en la industria. 2. Prevención del crecimiento fúngico y de la producción de micotoxinas: • Control de los factores ecológicos. • Empleo de conservadores. • Tratamientos tecnológicos: inactivación de mohos. 3. Métodos de eliminación de micotoxinas y detoxificación MMÉÉTODOS DE TODOS DE PREVENCIPREVENCIÓÓN Y CONTROL N Y CONTROL APLICACIÓN SISTEMA APPCC 1 2 3 Medidas preventivas antes de la recolección---BUENAS PRÁCTICAS AGRÍCOLAS (BPA): • Reducción de daños en las cosechas: - Control de insectos. - Riego adecuado. - Control de cultivos (residuos y rotación) - Cuidado en el manejo. • Empleo de fungicidas según legislación vigente. • Biocontrol: empleo de cepas de vegetal resistentes a la invasión fúngica, que interfieran la producción de toxinas, resistentes al daño por insectos, con bacterias que excluyan los hongos, etc. Aplicación de la biología molecular (ej. maíz transgénico). 1. MEDIDAS PREVENTIVAS: control 1. MEDIDAS PREVENTIVAS: control contaminacicontaminacióón por mohosn por mohos 1 3 INFORMACIINFORMACIÓÓN ADICIONALN ADICIONAL • Management of insect infestation. Although it has been reported that damage is not a prerequisite for aflatoxin formation, the incidence of Aspergillus flavus and A. parasiticus is usually higher in damaged kernels. Insect-damaged kernels are routes for infection and are likely to dry to moisture levels that are more favourable for the growth of A. flavus and aflatoxin production than of other fungi. Control of insect infestation may, therefore, help to prevent A. flavus and A. parasiticus proliferation and subsequent aflatoxin production. •Management of crop residues and crop rotation. Inoculum potential is a prerequisite for Aspergillus infection and subsequent aflatoxin production. Soil type and condition, as well as availability of viable spores, have been considered important factors in aflatoxin production. When the crop is harvested, some residues remain on the field. These provide an environment that is conducive to the survival of fungal spores and the subsequent infection of the next crop. Proper management of crop residues would help avoid this problem. Crop rotation has also been recognized as an important factor in the spread of the inoculum. Adequate rotation may, therefore, aid the prevention of mycotoxin contamination. For example, field trials have reported that a maize-soybean rotation yielded a less extensive outbreak of Fusarium than did maize-maize planting operations. • Irrigation and soil condition. Soil fertility and drought stress have been found to be contributing factors in pre-harvest aflatoxin contamination of maize. Moisture and temperature play the most important roles in the planning of any control strategy for fungal development. High moisture and high relative humidity are essential for spore germination and fungal proliferation. Therefore, adequate efforts should be made to avoid extreme conditions of either drought or excessive moisture. Some studies have shown that drought stress followed by high-moisture conditions is ideal for Fusarium moniliforme proliferation and fumonisin production. When this type of weather condition is present, it can be assumed that some degree of mycotoxin contamination will occur and other prevention/management strategies should be explored. 1 MEDIDAS PREVENTIVAS: control crecimiento y MEDIDAS PREVENTIVAS: control crecimiento y producciproduccióón de n de micotoxinasmicotoxinas Después de la recolección (post-cosecha): • Control de la temperatura. • Control de la humedad del producto y h. relativa (13% para el trigo, 11% para la soja, 7% para los cacahuetes). • Control de la atmósfera: reducción del oxígeno y aumento del CO2. • Control de plagas (insectos y roedores) • Higiene en el almacén. • Empleo de conservadores antifúngicos en almacenes de cereales: ácidos propiónico y sórbico. 1 4 HIGIENE EN LA INDUSTRIA HIGIENE EN LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIAAGROALIMENTARIA Material de envasadoMaterial de envasado: •Descontaminación con vapor o con luz UVA. •Descontaminación con H2O2, por inmersión, y posterior secado con rayos IR o con aire caliente. EquipoEquipo: •Descontaminación con soluciones de H2O2 al 30-35% en agua en forma de aerosoles y secado con aire caliente a 180ºC. • Radiaciones gamma: 15 Kgy. AireAire: •Desinfección mediante pulverización, nebulización o microdifusión (con formol)/filtración (poro<0,45 um)/UVA (254 nm). •Ozono: tratamientos de tan solo 0,02 ppm de ozono producen reducciones muy elevadas en el recuento de mohos. 1 2. PREVENCI2. PREVENCIÓÓN DEL CRECIMIENTO N DEL CRECIMIENTO FFÚÚNGICO: CONTROL DE NGICO: CONTROL DE FACTORES ECOLFACTORES ECOLÓÓGICOSGICOS • Control de la temperatura: reducir la temperatura de almacenamiento hasta la refrigeración. • Control de la humedad de los alimentos. • Control de la atmósfera: empleo de atmósferas modificadas. • Control del pH. • Tipo de substrato. • Interacciones microbianas. 2 5 CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS TemperaturaTemperatura – Ópt. Aflatoxinas: 25-30ºC. – Mínimo aflatoxinas: 8-10ºC. – Micotoxinas de Penicillium, Fusarium, Cladosporium: 5ºC. Posible producción a refrigeración 2 Actividad de agua:Actividad de agua: – Óptimo: 0,93-0,98 – Mínimo: 0,71-0,94… no producción con humedad del producto<10%. TASA MEDIA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO CICLOPIAZÓNICO POR Penicillium commune DESPUÉS DE 14 DÍAS DE DESARROLLO SOBRE MAÍZ Actividad de agua Temperatura (º C) Ácido ciclopiazónico (ng/g) 0,90 0,98 0,95 0,90 0,98 20 20 25 30 30 4435 ± 782 7678 ± 722 4054 ± 905 2264 ± 517 4761 ± 857 CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS 2 6 pHpH: • Óptimo: 3,4-5,5. EFECTO DEL PH SOBRE LA PRODUCCIÓN DE FUMONISINA B1 Y CRECIMIENTO DE F. proliferatum pH Peso seco (g/l) FB1 (μg/g) 2,2 2,6 3,0 3,7 4,2 5,6 11,7 ± 2,7 11,1 ± 1,1 12,0 ± 2,6 13,8 ± 1,4 16,7 ± 1,6 24,4 ± 2,0 9,4 ± 4,5 33,3 ± 10,2 261,6 ± 338,1 436,7 ± 118,0 432,3 ± 66,9 16,9 ± 9,2 CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS 2 EFECTO DEL pH SOBRE EL CRECIMIENTO DE Penicillium expansum EN ZUMO DE MANZANA Y LA PRODUCCIÓN DE PATULINA pH Biomasa (g/l) Patulina (mg/l) 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 6,8 8,0 7,0 10,8 9,6 8,4 12,4 0,2 0,16 0,25 79,4 28,2 49,0 0,89 CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS 2 7 EFECTO DE LA RESTRICCIÓN DE OXÍGENO SOBRE EL CRECIMIENTO DE Fusarium moniliforme Y LA PRODUCCIÓN DE FUMONISINA B1 Peso de micelio (g/l) Fumonisina B1 (μg/g) Presencia de Oxígeno 14,1 ± 0,5 533 ± 88,4 Ausencia de Oxígeno 4,3 ± 0,3 ND GasesGases: • Necesidad de oxígeno. CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS 2 GasesGases: •Empleo de atmósferas modificadas en frutas, pan y queso. •Reducción del O2 hasta 0,5-2 %: necesario para inhibir a Penicillium o Aspergillus….. mejor con absorbedores de O2 •Efectivas concentraciones de al menos 5-20% de CO2. •Combinaciones de CO2/N2/O2: 67 %/26 %/6,6 % (ej. en queso). CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS 2 8 Alimentos implicados en el consumo medio de alfatoxina B1 en la población mundial 86% 5% 5% 4% Trigo Arroz Maíz Frutos secos CONTROL DE FACTORESECOLCONTROL DE FACTORES ECOLÓÓGICOS: GICOS: tipo de substratotipo de substrato 2 Alimentos implicados en el consumo medio de ocratoxina en la población mundial 73% 21% 2% 1% 3% Trigo Maíz Arroz Carne de cerdo Otros CONTROL DE FACTORES ECOLCONTROL DE FACTORES ECOLÓÓGICOS: GICOS: tipo de substratotipo de substrato 2 9 CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS Tipo de substrato: • No se producen aflatoxinas en la soja. • Las aflatoxinas se producen sobre todo en nueces, pistachos, almendras y cereales. • Los cacahuetes se contaminan más frecuentemente con OCA producidas por A. alutaceus que la colza, el trigo o el maíz. • El maíz es el mejor substrato para la producciproduccióón de n de OCAOCA por por P.P. verrucosum. • La citrinina sólo se produce por P. verrucosumverrucosum en trigo yen trigo y mamaííz.z. ANTIMICROBIANOS NATURALES: • Aceites esenciales del tomillo, la canela, el clavo, el orel clavo, el oréégano, gano, lala mostaza; el resveratrol (piel de uva). 2 Interacciones microbianas: • L. lactis y Lactobacillus spp. Pueden inhibir el crecimiento y toxinogénesis de A. flavus. • La levadura de la cerveza reduce la producción de patulina durante la fermentación alcohólica. • F. moniliforme protege al maíz de la contaminación con A. flavus o con F. graminearum.. • A. niger inhibe la producción de aflatoxinas por A. flavus. CONTROL DE FACTORES CONTROL DE FACTORES ECOLECOLÓÓGICOSGICOS 2 10 Ciertos ácidos orgánicos y sus sales (sórbico =E-200-203, benzoico =E-210-213, propiónico = E-280-283, entre otros, ésteres del ácido parabenzoico =E-214-219 (como los parabenes, activos frente a mohos y levaduras) Dióxido de azufre y sus sales =E-220-228. Óxido de etileno: gas empleado en especias y cacao. Natamicina o pimaricina =E-235: antibiótico muy activo frente a mohos y levaduras, no frente a bacterias. Su actividad depende del sustrato. En España permitido en tratamientos en superficie en quesos y chorizos y salchichones (1 mg/dm2). EMPLEO DE CONSERVADORES EMPLEO DE CONSERVADORES ANTANTÍÍFFÚÚNGICOSNGICOS REAL DECRETO 142/2002, de 1 de febrero, por el que se aprueba la lista positiva de aditivos distintos de colorantes y edulcorantes para su uso en la elaboración de productos alimenticios, así como sus condiciones de utilización. 2 ACTIVIDAD EN CLASE TRATAMIENTOS TECNOLTRATAMIENTOS TECNOLÓÓGICOS: GICOS: inactivaciinactivacióón de mohos.n de mohos. Tratamientos térmicos: poco resistentes (menos que bacterias), salvo los ascomicetos (ej. las ascosporas de Byssochlamys necesitan >90-100ºC para inactivarse). Radiaciones Ionizantes: resistencia similar a las bacterias. Luz ultravioleta: los mohos son más resistentes que las bacterias. 2 Ver tablas 11 Caramelos, y otras golosinas 102 Cereales en copos o expandidos 102 Galletas simples mohos 2x102 Galletas rellenas o cubiertas mohos 2x102 Grasas comestibles (mohos y levaduras lipolíticas) 102 Harinas y sémolas 104 Jarabes (mohos) 104 Miel (mohos) 102 Pastelería, bollería, confitería y repostería (mohos) 5x102 Té y derivados (mohos) 104 Turrones y mazapanes 103 Cuajo 10 Preparados alimenticios reg. Dietéticos/especiales 102-103 Preparados para lactantes 102-103 ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES MICROBIOLMICROBIOLÓÓGICASGICAS UFC/g*UFC/g* (MOHOS Y LEVADURAS)(MOHOS Y LEVADURAS)PRODUCTO ALIMENTICIOPRODUCTO ALIMENTICIO * Recomendado.* Recomendado. El Reglamento 2073/2005 sobre criterios microbiolEl Reglamento 2073/2005 sobre criterios microbiolóógicos gicos NO NO incluye los mohos y levaduras.incluye los mohos y levaduras. 2 3. M3. MÉÉTODOS DE ELIMINACITODOS DE ELIMINACIÓÓN Y N Y DETOXIFICACIDETOXIFICACIÓÓN DE MICOTOXINASN DE MICOTOXINAS A. MÉTODOS FÍSICOS •Eliminación del producto enmohecido. •Detoxificación: destrucción o degradación. B. MÉTODOS QUÍMICOS C. MÉTODOS BIOLÓGICOS European Mycotoxin Awareness Network 3 ACTIVIDAD EN CLASE 12 MMÉÉTODOS DE ELIMINACITODOS DE ELIMINACIÓÓN FN FÍÍSICA DE ALIMENTOS CONTAMINADOSSICA DE ALIMENTOS CONTAMINADOS • Separación de granos por flotación (densidad). • Separación manual o por métodos electrónicos de frutos secos. • Filtración a través de un tamiz. • Selección por color (con visible, UV e IR, ej. Trichomat, en foto) • Observación a la luz UV (detección de aflatoxinasaflatoxinas).). • Mondado de manzanas. 3 TABLE 1 Effectiveness of post-harvest aflatoxin management strategies at the processing level1 Integrated mycotoxin management systems R. Lopez-Garcia, D.L. Park and T.D. Phillips 99.3271.6Colour re-sorting2 99.0912.2Blanching/colour sorting 88.01625.0Gravity table2 86.07030.0Colour sorting2 54.029100.0Shelling plant2 35.035140.0Belt separator --217.0Farmer's stock Cumulative reductionReduction (%)Aflatoxin level (µg/kg)Technology 1 Results from the processing of a 40 000 kg segregation I lot of contaminated peanuts. 2 Data based on medium-category peanuts only. Source: Park and Liang, 1993. 3 13 MMÉÉTODOS DE DETOXIFICACITODOS DE DETOXIFICACIÓÓNN MMÉÉTODOS FTODOS FÍÍSICOSSICOS • Tratamientos térmicos: • Gran termorresistencia de las micotoxinas. • Efectivos en ocasiones. • Combinación de radiaciones gamma y UVA más un compuesto químico. MMÉÉTODOS QUTODOS QUÍÍMICOSMICOS • Peróxido de hidrógeno, dióxido de azufre, ozono. • Amoniaco: gran aplicación en diversos países (Méjico, Brasil, Sudafrica, EEUU, Francia, etc.). •Carbón activado: reduce patulina en zumos de fruta. • In vivo, en alimentación animal: adición al pienso de absorbentes (carbón activado, arcillas, derivados del aluminosilicato). Algunas arcillas reducen la conversión de aflatoxina B1 en M1 en vacas. 3 MMÉÉTODOS DE DETOXIFICACITODOS DE DETOXIFICACIÓÓNN MÉTODOS MICROBIOLÓGICOS • Degradación de aflatoxinas por Flavobacterium aurantiacum, Rhizopus spp., Neurospora sitophila, L. lactis. • Degradación de distintas micotoxinas en la fermentación alcohólica: •Patulina. •Ocratoxina A. •Rubratoxina B. •Acción detoxificante de microor- ganismos del rumen. 3 14 TABLE 2 Purpose, status and application of pre-harvest, harvest and post-harvest procedures for removing mycotoxins from human foods and animal feeds. Integrated mycotoxin management systems R. Lopez-Garcia, D.L. Park and T.D. Phillips. FAO DOCUMENT REPOSITORY (WEB) Minor modification of an industrial process; good potential practical application MaizeAflatoxins, fumonisinsNixtamalization with addition of hydrogen peroxide and sodium bicarbonate Strong potential; more research neededMaizeAflatoxinsChemical inactivation by ozonation Feed mill and farm applicationsMaize, peanuts, cottonseed and mealsAflatoxins, fumonisinsChemical inactivation by ammoniation Strong potential and application for clays shown safe and effective; some non- selective clays may pose significant risk by binding critical nutrients, etc. MaizeAflatoxins, Fusarium toxins, ochratoxin ADietary mycotoxin-selective clays However, many mycotoxins are thermally stable Maize, cereal grains, coffeeAspergillus, Fusarium toxinsThermal processing Effective in reducing mycotoxin levels in final product; mycotoxins can diffuse into apparently good commodities Maize, peanutsAflatoxins, fumonisinsPhysical separation of damaged, immature and mould-infested kernels, nuts, seeds, etc. Post-harvest procedures Reduce exposure to toxigenic moulds and and moisture levels in commodities MaizeAflatoxinsTimeliness of clean-up and drying of commodities Harvesting operations Strong potential for control of mycotoxin formation during crop growth MaizeAflatoxinsPlanting of resistant varieties Avoid drought stress during crop growthMaize, cottonseed, peanuts, tree nutsAspergillus, Fusarium toxinsIrrigation Limit mould inoculum in the fieldMaize, soybeanAspergillus, Fusarium toxinsCrop rotation Avoid insect infestation which can serve as a vector for mould invasion to agricultural commodities; use integrated pest management control programmes Maize,cottonseedAflatoxins, fumonisinsReduction of insect infestation Pre-harvest Purpose/status/applicationCommoditiesMycotoxinsProcedure 3 • Reglamento 1881/2006, de 19 de Diciembre de 2006, de la Comisión, por el que se fija el contenido máximo de determinados contaminantes en los productos alimenticios: - Reglamento 1126/2007, que modifica el anterior en lo referente al deoxinivalenol, zearalenona y fumonisinas. – Aflatoxinas B1/B1+B2+G1+G2 en frutos secos, cereales y especias: 2-15 ppb. – Aflatoxina M1 en leche: 0,05 ppb. – OCA en cereales y derivados, uvas pasas, café, zumo de uva, vino: 2-10 ppb. – Patulina en zumos de frutas, algunas bebidas: 10-50 ppb. – Dexoxinivalenol en cereales, maíz y sus fracciones, pastas, pan: 200-1750 ppb. – Zearalenona en cereales, maíz y sus fracciones, pan, aperitivos: 20-400 ppb. – Fumonisinas en maíz y sus fracciones, cereales: 200- 4000 ppb. – Toxinas T-2 y HT-2 en cereales. LLÍÍMITES DE MICOTOXINAS SEGMITES DE MICOTOXINAS SEGÚÚN LA LEGISLACIN LA LEGISLACIÓÓN EUROPEAN EUROPEA Legislación Europea Noviembre 2008 3 15 • Reglamento 401/2006, de 23 de Febrero de 2006, de la Comisión por el que se establecen los métodos de muestreo y de análisis para el control oficial del contenido de micotoxinas en los productos alimenticios. – Establece los métodos de muestreo para diversos alimentos y las características del método de análisis (sin especificar la técnica). MMÉÉTODOS OFICIALES DE ANTODOS OFICIALES DE ANÁÁLISIS DE MICOTOXINASLISIS DE MICOTOXINAS 3 APLICACIAPLICACIÓÓN SISTEMA APPCC EN N SISTEMA APPCC EN EL CONTROL DE MICOTOXINASEL CONTROL DE MICOTOXINAS • El control de la presencia de micotoxinas en alimentos debe basarse en la aplicación de un sistema APPCC. • Ver www.mycotoxins.org • Ver www.fao.org ACTIVIDAD EN CLASE 16 LAVADO EXPRIMIDO ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN ENVASADO ASÉPTICO RECOLECCIÓN Diagrama de flujo de la elaboración de zumo de manzana para el control de micotoxinas CULTIVO ALMACENAMIENTO TRANSPORTE RECEPCIÓN SELECCIÓN ALMACENAMIENTO FILTRACIÓN PASTERIZACIÓN PCC PCC PCC PCC PCC PCC PCC BPA <1% MANZANAS PODRIDAS <10ºC <1% MANZANAS PODRIDAS <10% MANZANAS DAÑADAS CONTROL T+t <10ºC CONTROL t Y PRESIÓN LAVADO Puntos de contaminación PCC, puntos de control crítico TOSTADO MOLIDO ENVASADO RECOLECCIÓN Diagrama de flujo de la elaboración de mantequilla de cacahuete para el control de micotoxinas CULTIVO CACAHUETE SECADO NATURAL SELECCIÓN, DESCASCARILLADO ALMAC/TRANSPORTE RECEPCIÓN SELECCIÓN G R A N J A I N D U S T R I A PCC PCC PCC <5% CACAHUETE AFECTADO AW<0,82 (7% HUMEDAD) ANÁLISIS AFLATOXINAS: <30 UG/KG BPF BPA BPF BPF BPF REDUCCIÓN 20-30% AFLATOXINA PCC BPA Puntos de contaminación PCC, puntos de control crítico
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