Tecnologias inovadoras para descontaminação de micotoxinas em cereais
 
20 set 2021

Desafios e perspectivas para aplicação de tecnologias inovadoras para descontaminação de micotoxinas em cereais



AUTOR(ES)

Carlos A. F. Oliveira

Professor Titular, Departamento de Engenharia de Alimentos, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo – Campus de Pirassununga/SP

Desafios e perspectivas para aplicação de tecnologias inovadoras para descontaminação de micotoxinas em cereais

INTRODUÇÃO

As indústrias agroalimentares têm dedicado enorme esforço para evitar a ocorrência de metabólitos fúngicos secundários tóxicos, conhecidos como micotoxinas, em alimentos e rações à base de cereais.

Mais de 100 espécies de fungos capazes de produzir mais de 400 tipos de micotoxinas já foram descritas, porém felizmente as principais espécies de fungos toxigênicos estão restritas a alguns gêneros, incluindo Aspergillus, Fusarium e Penicillium (Buszewska-Forajta, 2020).

As micotoxinas mais importantes são:
aflatoxinas (AF) B₁, B₂, G₁ e G₂
fumonisinas (FB)
ocratoxina A (OTA)
zearalenona (ZEN)
toxina T-2 e deoxynivalenol (DON)

Vários problemas de saúde estão ligados a micotoxinas em humanos e animais, como câncer de fígado e rim, cirrose, intoxicação renal, intoxicação neurológica, edema pulmonar e distúrbios gastrointestinais e
de reprodução.

Portanto, a ocorrência de micotoxinas em matérias-primas é de enorme preocupação para a indústria de alimentos e rações, uma vez que pode levar a perdas econômicas e graves consequências para a saúde pública.
Diferentes estratégias como o manuseio adequado de grãos após a colheita e as práticas adequadas de armazenamento são fundamentais no gerenciamento da produção de micotoxinas. No entanto, essas práticas não serão eficazes se as micotoxinas já estiverem presentes nos grãos, uma vez que esses compostos possuem grande estabilidade e resistência aos processos de produção de alimentos. Várias estratégias de descontaminação de micotoxinas foram avaliadas ao longo dos anos (Khaneghah et al., 2020).

A maioria das abordagens testadas para a degradação de micotoxinas foram baseadas em técnicas convencionais, que não destroem com sucesso esses contaminantes mantendo as propriedades dos alimentos.

Diante disso, novas técnicas para descontaminar grãos de cereais têm sido estudadas.

Embora esses métodos nunca devam substituir medidas preventivas para evitar a contaminação e/ou crescimento fúngico e a produção de micotoxinas, eles podem ser uma estratégia integrada para reduzir a exposição às micotoxinas através da dieta.

Novas técnicas como plasma frio, irradiação, ozonização e métodos biológicos têm sido avaliadas com vistas à degradação de micotoxinas e potencial aplicação na indústria alimentícia.

Essas novas tecnologias resultam em efeitos menos adversos sobre as: 
propriedades nutricionais,
atributos de qualidade e
características sensoriais dos grãos.

Portanto, este artigo fornece uma visão geral das técnicas convencionais utilizadas na indústria alimentícia e de novas tecnologias de descontaminação, bem como sua eficiência em reduzir as micotoxinas em grãos de cereais contaminados.

 

TÉCNICAS CONVENCIONAIS PARA DESCONTAMINAÇÃO DE MICOTOXINAS

O crescimento fúngico, que leva à formação de micotoxinas, não pode ser totalmente evitado.

Os grãos colhidos podem ser contaminados no manuseio, transporte e armazenamento.

Às vezes, o inóculo já está presente nas estruturas de transporte e armazenamento.

Condições ambientais adequadas levam ao rápido crescimento fúngico tendo como consequência a perda de grãos. Além disso, a condição dos grãos e as operações pós-colheita são críticas, influenciando no armazenamento e possibilitando a ocorrência de vários tipos de contaminação microbiana em grãos (Neme & Mohammed, 2017).

Muitas operações unitárias com fins técnicos específicos também podem reduzir os níveis de micotoxina em cereais, como moagem e descascamento. No entanto, reduzir os níveis de micotoxina não é o objetivo principal dessas técnicas convencionais.

 

Os maiores níveis de contaminação geralmente concentram-se na camada externa do grão e podem ser removidos pelo processo de moagem ou descascamento. No entanto, uma parte das micotoxinas permanece no grão moído, o que afeta sua qualidade. Um dos principais fatores que influenciam na produção de micotoxinas é o armazenamento dos grãos.

 

Parâmetros adequados de umidade e temperatura durante o armazenamento controlam o crescimento fúngico e a produção de micotoxinas (Buszewska-Forajta, 2020). Vários produtos químicos são usados para descontaminar grãos alimentares, como:
peróxido de hidrogênio
ácido cítrico
ácido láctico
ácido propiônico
água ozonizada

O tratamento com produtos químicos leva à conversão de micotoxinas em compostos menos tóxicos. Por exemplo, o ácido láctico converte a AFB₁ em produtos menos tóxicos identificados como AFD₁ (Jubeen et al., 2020). A AFD₁ apresenta menor atividade mutagênica do que a AFB₁, com queda de 18 vezes na toxicidade (Mendez-Albores et al., 2005).

Diferentes bases como amônia e hidróxido também podem ser usadas em grãos para reduzir micotoxinas como as AFs. Além disso, a mistura de glicerol e cloreto de cálcio também tem sido utilizada para reduzir o nível de micotoxinas. Estas técnicas podem ser utilizadas na indústria de cereais devido à fácil disponibilidade e baixo custo. No entanto, algumas técnicas de descontaminação química de grãos não são permitidas por várias Organizações de Saúde.

Produtos químicos como ácidos orgânicos também aumentam o teor de umidade dos grãos e penetram no endosperma (Jubeen et al., 2020).
Além disso, os efeitos residuais dos produtos químicos são um problema dessas técnicas, limitando seu uso na agroindústria.

 

TECNOLOGIAS INOVADORAS PARA DESCONTAMINAÇÃO DE MICOTOXINAS

A Tabela 1 apresenta os resultados de alguns estudos sobre aplicação de tecnologias inovadoras para descontaminação de micotoxinas em grãos alimentícios.

 

Irradiação

 

A irradiação tem sido amplamente usada para a descontaminação de alimentos há décadas. É considerado um método físico de descontaminação, que envolve a exposição dos alimentos à energia ionizante (Mohamed et al., 2015). Os efeitos indiretos como a reação de radicais livres com a água e outros componentes resultam na degradação das micotoxinas por irradiação.

O processo de irradiação tem sido utilizado efetivamente para controlar a contaminação de grãos por fungos toxigênicos, tais como as espécies Aspergillus, Fusarium e Penicillium.

Diferentes doses de irradiação são aplicadas para uma redução significativa no crescimento fúngico em diferentes cereais. O tratamento de irradiação para fins alimentares é considerado seguro para doses de até 10kGy (Lung et al., 2015). No entanto, o processo de irradiação afeta negativamente a qualidade do grão em certo grau.

Aziz et al. (1997) observaram que uma dose de irradiação de 6 kGy elimina a flora fúngica em grãos de trigo. Em outro estudo, Aziz et al. (2007) avaliaram a influência da irradiação gama na FB₁ em diferentes grãos como milho, trigo e cevada. Os resultados mostraram que as doses de irradiação de 5 kGy inativaram:
96,6% da FB₁ no trigo
87,1% no grão de cevada.

Outro autor, Aquino et al. (2005), observou que a dose de 10 kGy de irradiação elimina completamente a AFB₁ e AFB₂ no milho. No entanto, Farag et al. (2004) observaram que a irradiação gama em uma dose mais alta (20 kGy) elimina 76% da AFB₁ no milho amarelo.

Autores relataram em vários estudos que as doses de irradiação efetivas para destruir micotoxinas podem variar de acordo com o tipo de grão e a micotoxina. Hassan e Aziz (1998) estudaram irradiação gama em AFs no milho com diferentes níveis de umidade. A produção de aflatoxinas diminuiu com um aumento na dose de irradiação e foi insignificante em 4 kGy.

 

A eficiência da degradação da micotoxina não depende apenas da dose do tratamento de irradiação gama, mas também do percentual de umidade das amostras tratadas.

 

Resultados semelhantes foram observados por Mehrez et al. (2016) enquanto estudavam a estabilidade da degradação das micotoxinas. A degradação das micotoxinas irradiadas com 8 kGy e 16% de teor de umidade foi significativamente maior do que com umidade a 11%.

 

Plasma a Frio

O plasma a frio é potencialmente explorado em várias áreas da indústria alimentícia, sendo uma das novas técnicas amplamente utilizadas para descontaminar grãos de cereais.

A micotoxina presente no material alimentar é degradada por espécies reativas como O, O3, OH, NO e NO₂ geradas pelo plasma a frio. As espécies reativas geradas pelo plasma a frio atacam as ligações químicas das moléculas de micotoxinas, resultando em sua degradação ou conversão para outros produtos (Misra et al., 2019).

Esta técnica oferece alta inativação de micotoxinas entre 5 a 30°C sem afetar atributos de qualidade em relação às técnicas convencionais/tradicionais. Esta tecnologia se mostrou promissora ao manter as propriedades nutricionais e sensoriais, mantendo assim a qualidade dos grãos de cereais.

No entanto, a eficiência do plasma a frio depende da:
estrutura das micotoxinas
características dos grãos e superfície.

Selcuk et al. (2008) usaram o plasma a frio sobre esporos de A. flavus e A. parasiticus em superfícies de grãos. Esta técnica não térmica reduziu a infecção fúngica para menos de 1% sem afetar a qualidade das sementes. Após o tratamento com plasma observou-se uma redução significativa dos esporos fúngicos.

Wielogorska et al. (2019) exploraram o uso de plasma a frio para inativar micotoxinas no milho.
O tempo de tratamento de 10 minutos removeu cerca de 66% de AB₁ e FB₁ em grãos de milho.

No tratamento com plasma, a degradação depende da estrutura molecular da micotoxina, da natureza da química plasmática e da interação de espécies reativas com toxinas.

 

 




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