Gamma irradiation in mycotoxins control

Abstract

A minimização da presença e dos efeitos tóxicos das micotoxinas em alimentos representa uma preocupação a nível económico, regulatório e científico. Embora a implementação de boas práticas que evitem o crescimento fúngico e a produção de micotoxinas em produtos agrícolas seja essencial para cumprir os padrões de segurança alimentar, a utilização de novas tecnologias que possam atuar nos processos de pós-colheita e pós-armazenamento é igualmente importante. O uso da radiação gama tem sido estudado como uma alternativa para a detoxificação de alimentos, existindo, contudo, resultados contraditórios em vários estudos. O principal objetivo desta tese foi verificar a eficácia da irradiação gama na detoxificação de algumas das principais micotoxinas – ocratoxina A (OTA), zearalenona (ZEA) e aflatoxinas (AFls) B1, B2, G1 e G2. Irradiou-se padrões de micotoxinas com doses de radiação entre 0 e 8,6 kGy e em diferentes condições de hidratação. Verificou-se que a presença de água é fulcral para a eficácia da irradiação gama em todas a micotoxinas em estudo. No caso da AFls, a irradiação de soluções das quatro AFls, mostrou-se mais eficaz do que a irradiação de cada uma das AFls em separado. A citotoxicidade das micotoxinas foi igualmente avaliada. Para tal, amostras de micotoxinas, irradiadas e não irradiadas, foram inseridas em culturas de células HepG2 de modo a verificar se a degradação das micotoxinas é acompanhada pela diminuição da sua citotoxicidade. Para além disto, no caso da ZEA, a variação da estrogeneicidade também foi avaliada em culturas de células hERα-HeLa-9903. Em todos os casos, verificou-se que existe uma diminuição da toxicidade das micotoxinas depois de submetidas a radiação gama. O efeito da irradiação de alimentos foi testado para a OTA. Irradiaram-se amostras de trigo, sumo de uva e vinho contaminadas com OTA. Verificou-se que o efeito da radiação em OTA quando esta está numa matriz alimentar é muito distinto do efeito da degradação em suspensão aquosa. Os componentes dos alimentos parecem dificultar a degradação da OTA pela radiação. Os resultados obtidos mostram que, em alimentos, a radiação poderá ser mais eficaz na eliminação de fungos micotoxigénicos, e consequentemente na eventual acumulação de micotoxinas, do que na destruição de micotoxinas. Ainda assim, ocorre a redução da quantidade de micotoxina com a radiação, sendo esta redução acompanhada da redução da toxicidade. Contudo, a redução dos teores em micotoxinas alcançada com a radiação é reduzida e não contribui por si só para a descontaminação de alimentos.

The mycotoxin issue requires constant vigilance from economic, regulatory and scientific agents to minimize its toxicological effect on humans and on animals. The implementation of good practices to avoid fungal growth and mycotoxin production in agricultural commodities is essential to achieve most restrictive safety standards; however, the contribution of novel technologies that may act on post-harvest and post-storage situations may be equally important. The gamma irradiation has been studied has an alternative for food detoxification. Nevertheless, the effectiveness of the process reveals contradictory results in literature. The main purpose of this thesis was to test the effectiveness of gamma irradiation in detoxification of the some of the major mycotoxins – ochratoxin A (OTA), zearalenone (ZEA) and aflatoxins (AFls) B1, B2, G1 and G2. Mycotoxins standards were irradiated with irradiation doses between 0 and 8.6 kGy and under different moisture conditions. The results show that water plays an important role in gamma irradiation efficiency to all mycotoxins tested. To AFls, the irradiation of all of the four AFls together allowed higher detoxification than when AFls were irradiated separately. The cytotoxicity of mycotoxins was also evaluated. To this end, irradiated and non-irradiated mycotoxin samples were inserted into HepG2 cell cultures to verify if the degradation of mycotoxins is accompanied by a decrease in their cytotoxicity. In addition, in the case of ZEA, the variation in estrogenicity was also evaluated in hERα-HeLa-9903 cell cultures. In all cases, it was found that there is a decrease in mycotoxin toxicity after gamma radiation. The effect of food irradiation has been tested for OTA. Samples of OTA contaminated wheat, grape juice and wine were irradiated. The effect of radiation on OTA when found in a food matrix seems to be very distinct from the effect of OTA degradation in aqueous suspension. The presence of food components appears to hinder radiation degradation of OTA. The results show that, in food, radiation could be more effective in the elimination of mycotoxigenic fungi, and consequently in the eventual accumulation of mycotoxins, than in the destruction of mycotoxins. Even so, there is a reduction in the amount of mycotoxin with radiation, which is accompanied by a reduction in toxicity. The reduction in mycotoxin levels that can be obtained thought irradiation is relatively small, and does not in itself contribute to food decontamination.