High-carotenoid maize as feed and food component: mycotoxin contamination, thermal processing, bioavailability and poultry meat production

Abstract

El panís HC (de l'anglès high-carotenoid) va ser modificat genèticament per acumular alts nivells de carotenoides, utilitzant com a base un panís blanc sud-africà (M37W). Durant tres collites consecutives (2013, 2014 i 2015), es van cultivar el panís HC i la seva línia isogènica (M37W) en un camp experimental a Lleida (Catalunya, nord-est d'Espanya). Fusarium spp. va infectar la majoria de grans de panís d'ambdós tipus, el que va originar que es donés contaminació per fumonisines en les dues varietats de panís en tots els anys d'estudi, tot i que la proporció de grans contaminats va ser substancialment més gran en el panís M37W. El panís collit cada any també va servir com a matèria primera per elaborar pinsos a base de panís i productes derivats del panís. Els pollastres alimentats amb la dieta HC van tenir paràmetres de productivitat i salut similars als pollastres alimentats amb les dietes M37W i comercial (amb pigments), i també van desenvolupar una pigmentació similar als pollastres alimentats amb la dieta comercial (amb pigments). Els carotenoides provitamina A del panís HC van ser biodisponibles, almenys en la mateixa mesura que en els additius sintètics i naturals, i van contribuir als nivells de retinol hepàtic en pollastres. La carn obtinguda a partir de pollastres alimentats amb la dieta HC va tenir una bona qualitat i vida útil sensorial, així com una pigmentació groga-ataronjada de llarga durada. Finalment, els purés elaborats amb panís HC han demostrat no només conservar el contingut inicial de carotenoides, sinó també augmentar-lo a causa de l'extracció de carotenoides de la matriu alimentària.

El maíz HC (del inglés high-carotenoid) fue modificado genéticamente para acumular altos niveles de carotenoides, utilizando como base un maíz blanco sudafricano (M37W). Durante tres cosechas consecutivas (2013, 2014 y 2015), se cultivó el maíz HC y su línea isogénica (M37W) en un campo experimental en Lleida (Cataluña, noreste de España). Fusarium spp. infectó la mayoría de granos de maíz de ambos tipos, lo que originó que se diera contaminación por fumonisinas en ambas variedades de maíz en todos los años de estudio, aunque la proporción de granos contaminados fue sustancialmente mayor en el maíz M37W. El maíz cosechado cada año también sirvió como materia prima para elaborar piensos a base de maíz y productos derivados del maíz. Los pollos alimentados con la dieta HC tuvieron parámetros de productividad y salud similares a los pollos alimentados con las dietas M37W y comercial (con pigmentos), y también desarrollaron una pigmentación similar a los pollos alimentados con la dieta comercial (con pigmentos). Los carotenoides provitamina A del maíz HC fueron biodisponibles, al menos en la misma medida que en los aditivos sintéticos y naturales, y contribuyeron a los niveles de retinol hepático en pollos. La carne obtenida de pollos alimentados con la dieta HC tuvo una buena calidad y vida útil sensorial, así como una pigmentación amarilla-anaranjada de larga duración. Por último, los purés elaborados con maíz HC han demostrado no sólo conservar el contenido inicial de carotenoides, sino también aumentarlo debido a la extracción de carotenoides de la matriz alimenticia.

High-carotenoid (HC) maize was genetically engineered to accumulate high levels of carotenoids, using as a basis a South African white maize (M37W). During three consecutive harvest seasons (2013, 2014 and 2015), HC maize and its near isogenic line (M37W) were cultivated in an experimental field in Lleida (Catalonia, Northeastern Spain). Fusarium spp. infected most maize kernels, subsequently, fumonisin contamination was found in both maize varieties in all the years of study, but the proportion of contaminated grains was substantially higher in the M37W maize. Maize grains harvested each year also served as raw material to elaborate maize-based feed and maize-derived products. Chickens fed on the HC diet had similar productivity and health parameters to those fed on the M37W and commercial (plus color additives) diets, and they also developed similar pigmentation to those fed on the commercial (plus color additives) diet. Provitamin A carotenoids from HC maize were bioavailable, at least to the same extent than in synthetic and natural additives, and contributed to liver retinol levels in chickens. Meat obtained from chickens fed on the HC diet had a good quality and sensory shelf life as well as a long-lasting golden pigmentation. Finally, HC maize-based porridges showed not only to preserve the initial carotenoid content, but also to enhance it due to the carotenoid extractability from the food matrix.