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Mycotoxinas
Patricia Glorio Paulet, Ph.D
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA – LA MOLINA. Av La Molina s/n Lima 12 Peru
Email: [email protected]
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
