Micotoxinas microbiologia

Mycotoxinas

Patricia Glorio Paulet, Ph.D

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA – LA MOLINA. Av La Molina s/n Lima 12 Peru

Email: pgp@lamolina.edu.pe

Major mycotoxins and producing fungi are:

MYCOTOXINS PRODUCERS

Mycotoxinas son productos naturales

producidos por hongos filamentosos.

Aspergillus flavus

fusarium

Alternaria

Aspergillus parasiticus

MYCOTOXINS PRODUCERS

Penicillium expansum

Manzana con patulina

Trichothecium roseum

Produces tricotecin

Definition of Mycotoxins

Mycotoxins son metabolitos secundarios que

son toxicos para ambos: hombres y animales.

El tipo de toxicidad dependerá de la dosis y del

individuo afectado.

Las micotoxinas se pueden desarrollar en

cualquier etapa de la cadena alimentaria, desde

la granja hasta el tenedor del consumidor. Su

presencia en los alimentos y piensos aumentar

el riesgo para los seres humanos y los animales

Primary and secondary metabolism

Metabolitos primarios

• Es toda la reacción catalizada por enzimas que proporciona el organismo con energía y metabolitos primarios.

Metabolitos secundarios

• Proceso sintético cuyos productos finales son los metabolitos secundarios que no desempeñan ningún papel evidente para el organismo. Se les llama "idiolites" porque son formados en la fase de producción (idiophase) de cultivos discontinuos.

Mycotoxinas y Respuestas tóxicas

La enfermedad causada por la ingestión de alimentos contaminados con micotoxinas se denominan "micotoxicosis". Las Micotoxinas causan una respuesta tóxica (crónica o aguda) cuando se introduce por una ruta de ingesta natural a vertebrados superiores y otros animales. A bajas concentraciones puede causar enfermedades crónicas, incluyendo la formación de tumores y genotoxicidad. La exposición directa a un alto nivel de micotoxina (s) puede causar toxicidad aguda y muerte.

There are 300 different mycotoxin identified.

The mayor mycotoxins are :

Aflatoxin B1, B2,

G1 and G2. Aflatoxin M1

Sterigmatocystin.

Ochratoxin A

Patulin

Penicillic acid

Cyclopiazonic acid

Xanthomegnin and

related naphthoquinone

Trichothecenes

Alternariol

Tenuazonic acid

Phomopsin A

Ergot Alkaloids

Fumonisin B1 y B2

Zearalenone

Bhat R, Rai RV, Karim A. Mycotoxins in food and feed: present status and future

concerns. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety.

2010;9(1):57-81

Human Exposure to micotoxins!

Semilla de algodón

Cultivos: cereales and

oleaginosas

Los efectos tóxicos y el nivel de micotoxinas en los

alimentos.

Bajas concentraciones

• A bajas concentraciones las micotoxinas pueden causar enfermedades crónicas, incluyendo la formación de tumores y genotoxicidad.

Altas concentraciones

• La exposición directa al alto nivel de micotoxina (s) puede causar toxicidad aguda y muerte.

Clasificación de riesgo en carcinógenos

IARC group Risk classification

Group 1 The substances are definitely a carcinogen. (AF)

Group 2A The substances are probably a carcinogen.

Group 2 B The substances are possibly a carcinogen. (OT, F)

Group 3 The substances are not classifiable as to its

carcinogenicity to humans. (ZEN)

Group 4 The substances are probably not carcinogenic to

humans.

The International Agency for Research on Cancer (IARC) is an

intergovernmental agency established in 1965, which forms part of the

World Health Organization of the United Nations. It is based in Lyon,

France

SOME CHEMICAL STRUCTURE

Las aflatoxinas son altamente tóxicas,

mutagénicas, teratogénicas y

carcinogénicas. Producidas por

aspergillus flavus, aspergillus parasiticus.

Sterigmatocystina: producida por

Aspergillus versicolor y Aspergillus

nidulans

Coumarin

ring.

Las micotoxinas de riesgo para la salud pública y su

importancia económica.

Aflatoxins (AF) hepatotoxins

Ochratoxins (OT) nephrotoxins

Tricothecenes (DON, DAS T-2)

Immunotoxins

Zearalenone (ZEN) hyperestrogenic

sindromes

Fuminosins (F) human oesophageal

carcinoma. Equine leukoencephalomacia.

CHEMICAL STRUCTURE: Lactonic ring

Ochratoxin: Producidas por both A. ochraceus y

P. viridicatum

Zearalenone Producida por fusarium.

Murphy PA, Hendrich S, Landgren C y Bryant CM. 2006. Food mycotoxins:

an update. Journal of food science 71(5):R51-R65.

Citrinin

ALGUNAS ESTUCTURAS QUIMICAS

Del Fusarium: Las fuminosinas son aminas primarias sin anillos aromaticos.

Las Fuminosians son solubles en agua. Causan leukoencephalomalacia en

caballos.

CHEMICAL STRUCTURE: Sesquiterpene

Journal of APPLIED BIOMEDICINE

ISSN 1214-0287 (on-line)

ISSN 1214-021X (printed)

Volume 5 (2007)

Elosta et al.

Son potentes inhibidores de la sintesis proteica.

CHEMICAL STRUCTURE: Sesquiterpene

Zain ME. 2011. Impact of mycotoxins on humans and animals. Journal of

Saudi Chemical Society 15(2):129-144.

MECANISMO DE AFLATOXINA

PRODUCTOR DE EFECTOS

NOCIVOS EN EL ORGANISMO

Aflatoxinas (AF)

Metabolito tóxico, altamente mutagénico, inmuno supresor, teratogénico y cancerígeno, asociado a aflatoxicosis, en el ganado, los animales domésticos y los seres humanos. Fue descubierta en 1960 cuando se identificó en la alimentación de aves de corral enfermas (Pavos X enfermos). Hay cuatro aflatoxinas principales como contaminantes de los alimentos y piensos: B1, B2, G1, G2 y dos productos metabólicos M1 y M2.

Murphy PA, Hendrich S, Landgren C y Bryant

CM. 2006. Food mycotoxins: an update.

Journal of food science 71(5):R51-R65.

Guengerich FP. 2006. Cytochrome P450s and other enzymes in drug

metabolism and toxicity. The AAPS journal 8(1):101-111.

MECHANISM OF TOXICITY

Organos afectados por aflatoxinas

El cáncer de hígado es frecuente en los países

en desarrollo. Los estudios epidemiológicos

asocian el consumo de alimentos contaminados

con AF y el carcinoma hepatocelular.

DEPENDS ON THE COUNTRY

Potency = 0.001 x (1-P) + 0.03 x P

Potency: Estima la

capacidad para el

cáncer de hígado

humano que resulta

de la exposición a

La aflatoxina B1

derivada de estudios

epidemiológicos y

toxicológicos

(Cánceres por año

por cada 100 000

personas por ng por

kilogramo de peso

corporal por día)

Risk: Estima la

probabilidad de

conseguir dicha

enfermedad.

Potency = 0.001 x (1-P) + 0.03 x P

Potency: Estima la

capacidad para el cáncer

de hígado humano que

resulta de la exposición a

La aflatoxina B1 derivada

de estudios

epidemiológicos y

toxicológicos

(Cánceres por año por

cada 100 000 personas por

ng por kilogramo de peso

corporal por día)

Risk: Estimate the probability for getting the

disease.

P= Probability of Human HbsAg

expression.

CONTROL OF MYCOTOXINS

Las más importantes son las medidas preventivas

en toda la cadena alimentaria desde la granja

hasta el tenedor del consumidor.

GPA (Good Agricultural Practices),

BPM (Good Manufacturing Practices),

HACCP (Important in post harvest control)

Effective control of mycotoxins require a combination of:

Buenas Prácticas Agrícolas.

Control en las condiciones de almacenamiento :

Muy importante en regiones de climas de alta

temperatura.

Vigilancia en todas las etapas desde la granja al

tenedor del consumidor.

Factores que favorecen la producción de micotoxinas

La combinación apropiada del hongo, su huesped

y el medio ambiente conduce a la colonización del

sustrato y la producción de micotoxinas.

Se requiere el sustrato adecuado para el

crecimiento de los hongos y la posterior producción

de toxinas, aunque el (los) factor(es) exacto que

inicia la formación de toxinas no es bien entendido

El estrés hídrico, de alta temperatura, insectos y

daños de la planta huésped son los principales

factores determinan la infestación de moho y la

producción de toxinas.

©2008 Cornell University Updated 03/26/2009 09:37:59 Department of Animal Science.

http://www.dpi.vic.gov.au/agriculture/beef-and-sheep/sheep/feeding-and-nutrition/buying-

and-feeding-weather-damaged-grain

Mycotoxins durante el almacenamiento.

Líneas alternas: de maíz, A.

flavus infestado, maní, A.

flavus infestadas.

Mazorca de maiz

infestada Observe la comparación entre la misma

mazorca de maíz antes y después de la

eliminación de la cáscara de la misma: No

hay grandes signos de infestación por fuera

sin embargo, está dañado extensivamente

desde el interior.

©2008 Cornell University, Department of Animal Science.

Aflatoxinas en castañas

(Sumirre, 2012)

Calidad higiénica de frutos almacenados

Tiempo

(días) Concesiones

Tipo de

Almacenami

ento

Hongos

(ufc/g)

Levadura

(ufc/g)

Aflatoxinas

(ppb)

0 Bajo Alegría Cubierto 6400 3500 0.007

0 Bajo Alegría Descubierto 45000 4500 0

0 Mavila Cubierto 28000 90 0

0 Mavila Descubierto 25000 90 0

30 Bajo Alegría Cubierto 5500 900 0.99

30 Bajo Alegría Descubierto 2400 200 2.88

30 Mavila Cubierto 1000 90 0

30 Mavila Descubierto 900 500 0

60 Bajo Alegría Cubierto 1100 20400 0

60 Bajo Alegría Descubierto 1500 200 0

60 Mavila Cubierto 300 1100 0.012

60 Mavila Descubierto 2100 200 0

Concesión Bajo Alegría

0 30 60 días20%

22%

24%

26%

28%

30%

32%

Hum

edad a

lmendra

Concesión Mavila

0 30 60 días

Almacenamiento

Cubierto

Almacenamiento

Descubierto

0 30 60

Tiempo (días)

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

20.0

Porc

enta

je (

%)

Podrido

Hongueado

Ojos

Deteriorado

(Sumirre, 2012)

Bhat R, Rai RV y Karim A. 2010. Mycotoxins in food and feed: present status and future concerns.

Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 9(1):57-81.

MÉTODOS UTILIZADOS EN EL ÁMBITO DE Post -

COSECHA

Para la descontaminación de micotoxinas:

El uso de agentes químicos como el

amoníaco, sosa cáustica, peróxido, bisulfitos,

agentes clorados.

ozono

Tostado

Adsorbentes de micotoxinas

Fermentación

El tratamiento alcalino

Pulido y fresado.

Seleccion.

MECANISMO DE INACTIVACION QUIMICA

Los Grupos lactona en las micotoxinas pueden

desglosarse por grupos ácidos o alcalinos. Un

carboxílico o un grupo hidroxilo se introduce en

el punto o la ruptura.

MECANISMO DE INACTIVACION QUIMICA

MECANISMO DE INACTIVACION QUIMICA

Dihidrofurano dobles enlaces no aromáticos en

los grupos terminales pueden ser atacados por

el ozono, peróxido, ácido sulfúrico o clorhídrico.

Remocion Física de las Micotoxinas

Los grupos hidroxilo de silicatos y otros

adsorbentes pueden reaccionar con los grupos

carbonilo de algunas micotoxinas.

Kabak, Bulent, Dobson, Alan D. W. and Var, Il(2006)'Strategies to Prevent Mycotoxin Contamination of Food and Animal Feed: A Review',Critical Reviews in Food Science and Nutrition,46:8,593 — 619

PROCESAMIENTO Y DESTRUCCIÓN

Algunas micotoxinas, como las aflatoxinas no se

ven afectados por el calor moderado (80 a 121 ◦ C)

las aflatoxinas requieren de altas temperaturas (237

◦ C a 306 ◦ C) para la descomposición. (Kabak et al

2006)

Tostado y freido durante 30 minutos (150-200 ◦ C)

redujo 20-60%

Bhat et al (2010) revisa que una combinación de

121 ◦ C y el tratamiento alcalino antes de freír dio

lugar a muy bajos niveles de aflatoxina en el maíz

contaminado.

Nixtamalización reduce el contenido de aflatoxinas

Kabak, Bulent, Dobson, Alan D. W. and Var, Il(2006)'Strategies to Prevent Mycotoxin Contamination of Food and Animal Feed: A Review',Critical Reviews in Food Science and Nutrition,46:8,593 — 619

CONTROL OF MYCOTOXINS

Las más importantes son las medidas preventivas

en toda la cadena alimentaria desde la granja

hasta el tenedor del consumidor.

GPA (Good Agricultural Practices),

BPM (Good Manufacturing Practices),

HACCP (Important in post harvest control)

Desde la granja hasta el tenedor del consumidor

Para el café, Diaz, A,

2012, demostró que a

mayor cumplimiento de las

BPM, más bajos son los

niveles de OTA

Código de prácticas para prevenir y reducir la Contaminación de

Ocratoxina A en el café (CAC/RCP 69-2009)

UE, destiny for more than

50% of coffee exportation

from Perú.

Roasted coffe: 5 ug/kg

(ppb)

Soluble coffe: 10 ug/Kg

(ppb)

Métodos para la detección de micotoxinas

Extracción de la toxina con MeOH: H2O 70:30.

Muestra extraída se detectó por ELISA

O

Muestra extraída, se concentró con columna de

inmunoafinidad y luego detectado con el método

de aflatoxina HPLC: Columna C18. Detector de

fluorescencia excitación 360 nm, emisión 420.

ELISA DETECTION

IMMUNOAFFINITY COLUMN

HPLC

HPLC

GRACIAS POR

SU ATENCION