Fate of Fusarium mycotoxins during food production. Cases of beer and cereal-based infant food.

Las micotoxinas son metabolitos fúngicos secundarios que representan un riesgo importante para la salud pública debido a su frecuente presencia en alimentos y piensos, siendo los cereales utilizados en la elaboración de éstos los principales productos que se contaminan.  Su transferencia de las materias primas al producto final ha sido demostrada pero no suficientemente estudiada durante los últimos años. El presente trabajo estudia la transferencia de las micotoxinas de Fusarium durante el proceso de producción de dos alimentos de un alto consumo, aunque destinados a diferentes grupos de población: la cerveza, la bebida alcohólica más consumida a nivel mundial, y las papillas infantiles a base de cereales, que representan la principal fuente energética en la alimentación infantil.

Por motivos prácticos, el diseño experimental para el estudio las dos tecnologías de producción se dividieron en estudios específicos enfocados a las etapas de producción que habían sido previamente identificadas como posibles determinantes en la reducción de la carga de micotoxinas. Así, el malteado de la cebada, la maceración, la ebullición y la fermentación alcohólica del mosto se eligieron en el estudio de la cerveza; el tostado, seguido por la pre-gelatinización y la digestión enzimática se seleccionaron para el estudio de las papillas infantiles. Todos los procesos fueron preparados para la producción y el muestreo a escala de laboratorio.

Se eligieron varias técnicas de preparación y extracción de las micotoxinas de las matrices, como la utilización de columnas de inmunoafinidad y QuEChERS con o sin clean-up.  La detección de las micotoxinas se logró mediante HPLC acoplado a detectores de fluorescencia o de diodos, o a espectrómetros de masas triple cuadrupolo, dependiendo de las micotoxinas que se pretendía cuantificar.

El estudio de la incidencia de las micotoxinas de Fusarium en cervezas comerciales empezó con el análisis de estas micotoxinas en muestras adquiridas en varios puntos de venta en Lleida (64 cervezas diferentes) y en Veracruz (61 cervezas diferentes). Además, se realizó, en el marco del presente estudio, una evaluación de varios escenarios de exposición a deoxinivalenol (DON), que fue la micotoxina más abundante, en estas dos zonas geográficas.  Los resultados obtenidos mostraron un porcentaje de muestras contaminadas del 20,3 y 26,2% en Lleida y Veracruz, respectivamente. Destacamos que algunas muestras presentaban contaminación por más de una de las micotoxinas analizadas.

Se han estudiado los cambios en los niveles de DON, deoxinivalenol-3 glucósido (DON-3-Glc) y zearalenona (ZEN) durante el malteado de la cebada. Se prepararon dos formas de contaminación de la cebada y diferentes niveles iniciales de estas micotoxinas. El estudio sobre el efecto de la maceración y ebullición del mosto cervecero sobre el nivel de estas micotoxinas se diseñó, no solo contemplando varias fuentes de contaminación y niveles de estas toxinas, sino que también incluyó otras micotoxinas como las FBs y las formas modificadas del DON y de la ZEN. Los resultados mostraron una reducción del nivel de DON durante el remojo de la cebada y su glucosilación durante el proceso de germinación.  Los niveles de ZEN fueron constantes durante el remojo, pero se observó un aumento importante a las 48h de germinación. El secado de la malta no tuvo ningún efecto sobre los niveles de las micotoxinas analizadas.

La solubilidad elevada en agua del DON, DON-3-Glc y de las FBs permitió su transferencia de la malta al mosto cervecero durante la fase inicial del proceso de maceración (15 minutos a 45ºC). La ZEN también se transfirió en parte, pero de forma más gradual, probablemente debido a las altas temperaturas y al largo tiempo de contacto de la malta con el agua durante esta etapa. La ebullición del mosto condujo a una reducción significativa en todas las micotoxinas estudiadas después de los primeros 30 minutos del tratamiento. Las reducciones encontradas en el proceso mostraron una gran variabilidad. Así, la ZEN se redujo un 99%, mientras que el DON registró unas reducciones entre el 30 y 60%.

Se estudió la capacidad de reducir la contaminación de DON y ZEN por parte de quince cepas comerciales de Saccharomyces utilizadas en la fermentación del mosto para la obtención de cerveza.  En este estudio se utilizó malta contaminada por DON y ZEN mediante la inoculación e incubación de la misma con una cepa micotoxigénica de Fusarium graminearum. Los resultados mostraron una reducción del 11 al 17% para el DON y hasta un 72% en el caso de la ZEN debido a su adsorción en la pared celular de la levadura durante el proceso de fermentación.  El nivel inicial de contaminación con micotoxinas no afectó el rendimiento fermentativo de la levadura.

Se utilizaron harinas de cebada, trigo y avena contaminadas por micotoxinas de Fusarium para el estudio del impacto del proceso de fabricación de papillas infantiles a base de estos cereales en los niveles de estas micotoxinas. El tostado se realizó sometiendo estas harinas a un tratamiento térmico en seco de 105ºC y 120ºC durante 30 y 40 minutos. El estudio no identificó ningún efecto significativo sobre el nivel inicial de ninguna de las micotoxinas de Fusarium analizadas. Estos resultados corroboran los encontrados por otros autores.

El tratamiento enzimático se realizó añadiendo dos dosis de a-amilasa y glucoamilasa con tres tiempos de incubación. Se observó una actividad enzimática diferente en los tres sustratos, debido probablemente a las diferentes propiedades de estas matrices. No hubo efecto significativo del tratamiento sobre el nivel final de las micotoxinas. No obstante, se observó un ligero aumento en los niveles de ZEN y sus formas modificadas, pero sin encontrar una relación clara de transformación de las formas parentales a sus micotoxinas modificadas.

Por lo tanto, la presente tesis demuestra un reducción parcial o total del nivel de las micotoxinas de Fusarium durante el proceso de producción de la cerveza. Sin embargo, no se registraron cambios significativos durante el proceso de producción de las papillas infantiles.

Tesis completa en: https://www.tdx.cat/handle/10803/669276