Mycotoxins: presence and stability during processing of cereal based food

Abstract

Mycotoxins are toxic secondary metabolites produced by fungi that contaminate various agricultural commodities either before harvest or under post-harvest conditions. The most important producing genera are Aspergillus, Fusarium and Penicillium. Mycotoxins can be present in a wide range of products and their intake is of concern because they can produce a wide range of harmful effects to human and animal. Cereal products represent one of the main sources of exposure to mycotoxins. Several mycotoxins have been identified up to the present, but those of special interest in food and feed safety are: aflatoxins (B1, B2, G1 and G2), fumonisins (Fbs), ochratoxin A (OTA), patulin, trichothecenes (deoxynivalenol and nivalenol), and zearalenone (ZEN). However, unaltered mycotoxins might not be the only threat for health consumers, because they can be present in conjugated forms which cannot be detected in the routinary mycotoxins analysis, but they can become as dangerous as parent mycotoxins. The objectives of this thesis were determine the presence of some mycotoxins in cereal products, study the stability of them during the food process and assess the mycotoxin exposure. To reach these aims different studies have been done. Firstly, cereals and cereal based food commercial samples have been analysed to study the presence of aflatoxins (Afs), deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV), ZEN, OTA and some of them conjugated mycotoxins. Bread making and pasta making processes have been deeply studied and some factors have been evaluated to observe the stability of mycotoxins. Mycotoxins exposure has been assessed through two different methods: 1) the combination of contamination data with consumption data and 2) using biomarkers.

Les micotoxines són metabòlits secundaris produïts per fongs que poden contaminar diferents productes agrícoles abans o després de la collita. Els gèneres més importants de fongs productors de micotoxines són Aspergillus, Fusarium i Penicillium. Les micotoxines poden estar presents en una gran varietat de productes i la seva ingesta pot ser de gran perillositat perquè produeixen una gran varietat d’afectes perjudicials per la salut dels humans i animals. Els productes a base de cereals representen una de les principals fonts d’exposició a les micotoxines. Varies micotoxines s’han identificat fins a dia d’avui, però aquelles micotoxines amb major interès per la seguretat dels aliments i el pinso són: les aflatoxines (B1, B2, G1 i G2), les fumonisines (Fbs), la ocratoxina A (OTA), la patulina, els tricotecens (deoxinivalenol i nivalenol) i la zearalenona (ZEN). Però, les micotoxines no alterades poden no ser l’únic problema per la salut dels consumidors, perquè també poden estar presents les micotoxines conjugades. Aquestes poden no ser detectades durant els anàlisis rutinaris encara que poden arribar a tenir la mateixa perillositat que les micotoxines lliures. Els objectius d’aquesta tesis eren determinar la presència d’algunes micotoxines en els productes fets a base de cereals, estudiar l’estabilitat de les micotoxines durant el processat dels aliments i avaluar l’exposició a aquest tipus de compostos. Per aconseguir aquests objectius s’han elaborat diferents estudis. En primer lloc, s’han realitzat alguns anàlisis de cereals i aliments a base de cereals procedents del mercat per estudiar la presència de les aflatoxines (Afs), el deoxinivalenol (DON), el nivalenol (NIV), la ZEN, la OTA i alguns dels seus conjugats. A continuació s’ha estudiat en profunditat el procés d’elaboració del pa i de la pasta i alguns factors que afecten la seva estabilitat han estat avaluats. L’exposició a les micotoxines s’ha realitzat a través de dos mètodes diferents: 1) combinació de les dades de contaminació amb dades de consum i 2) utilitzant biomarcadors.

Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos por hongos que pueden contaminar a varios productos agrícolas antes o después de la cosecha. Los géneros más importantes de hongos productores de micotoxinas son Aspergillus, Fusarium y Penicillium. Las micotoxinas pueden estar presentes en una gran variedad de productos y su ingesta puede ser peligrosa porque producen una gran variedad de efectos dañinos para la salud de los humanos y los animales. Los productos a base de cereales representan una de las principales fuentes de exposición a las micotoxinas. Varias micotoxinas se han identificado hasta la fecha, pero las micotoxinas con interés especial para la seguridad de los alimentos y los piensos son: las aflatoxinas (B1, B2, G1 y G2), las fumonisinas (Fbs), la ocratoxina A (OTA), la patulina, los tricotecenos (deoxinivalenol y nivalenol) y la zearalenona (ZEN). Sin embargo, las micotoxinas no alteradas pueden no ser el único problema para la salud de los consumidores, debido a que también pueden estar presentes las micotoxinas conjugadas. Este tipo de compuestos pueden no ser detectados en los análisis rutinarios aunque pueden llegar a ser igual de peligrosos que las micotoxinas libres. Los objetivos de esta tesis fueron determinar la presencia de algunas micotoxinas en los productos a base de cereales, estudiar su estabilidad durante el procesado de los alimentos y evaluar la exposición a este tipo de compuestos. Para lograr estos objetivos se han elaborado distintos estudios. En primer lugar, se han realizado varios análisis de cereales y alimentos a base de cereales procedentes del mercado para estudiar la presencia de aflatoxinas (Afs), deoxinivalenol (DON), nivalenol (NIV), ZEN, OTA y algunos de sus conjugados. A continuación, se ha estudiado en profundidad el efecto del proceso de elaboración del pan y de la pasta en la concentración de las micotoxinas y también se han evaluado algunos de los factores que podrían afectar al contenido final de las micotoxinas. Para la evaluación de la exposición a los metabolitos secundarios producidos por hongos se han utilizado dos métodos distintos: 1) combinación de los datos de contaminación con los datos de consumo y 2) utilización de biomarcadores.