Estrategias analíticas para la detección y cuantificación de las micotoxinas asociadas a Fusariosis en trigo

Pendás Custodio, Cinthia Gabriela

Supervisor(es): Rodríguez, Alejandra - Pareja, Lucía

Resumen:

En Uruguay, el trigo es el principal cultivo de invierno, representando entre un 50 y un 60% de la superficie cerealera del país. La Fusariosis de la Espiga (FE) es una de las principales limitaciones en la producción de trigo. Esta enfermedad es principalmente atribuida a hongos pertenecientes al complejo de especies de Fusarium graminearum (CEFG), las cuales tienen la capacidad genética de producir micotoxinas, compuestos con actividad tóxica tanto para humanos como animales. Dentro de las micotoxinas producidas por Fusarium, las de principal interés en estos cultivos son los tricotecenos tipo B, deoxinivalenol (DON), 3-acetildeoxinivalenol (3ADON), 15-acetildeoxinivalenol (15ADON), nivalenol (NIV) y la zearalenona (ZEA). La presencia de estos contaminantes en alimentos y piensos constituyen un peligro a la salud pública, siendo uno de los contaminantes de mayor prevalencia en la cadena alimenticia. En el marco del Proyecto Innovagro Inocuidad FSA_I_2017_1_139442 se estudió la FE en varios aspectos, dentro de los cuales se encuentra la evaluación de contenido de micotoxinas en muestras de granos de trigo. En ese marco se originó este trabajo de tesis, en el cual se propuso el desarrollo y validación de un método analítico, empleando HPLC-MS/MS, para la determinación del perfil de micotoxinas en granos de trigo. El método validado fue empleado en la caracterización de micotoxinas de dos grupos de muestras. El primer grupo corresponde a 71 muestras de granos de trigo, de diferentes cultivares, colectados durante la zafra de 2018, provenientes de campos de siete localidades diferentes del área productora del Uruguay. El segundo corresponde a granos de trigo derivados de ensayos dirigidos, realizados en el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) La Estanzuela, en los años 2018 y 2019.Dichos experimentos consistieron en la evaluación de distintas formas de manejo de la enfermedad, tales como resistencia del cultivar de trigo a FE, eficiencia del control de fungicidas seleccionado y momento de aplicación de los mismos. El ensayo fue realizado en 3 temporadas, una de baja enfermedad en 2018 (n= 31 muestras), una de alta enfermedad en primera etapa del año 2019 (n= 56), y una enfermedad intermedia en la segunda etapa de 2019 (n= 28). Se desarrollaron dos metodologías, la primera (método 1) basada en la propuesta de Sulyok, Malachová y colaboradores. La segunda metodología (método 2), se desarrolló en colaboración con el Departamento de Química del Litoral (DQL), Cenur Litoral Norte en Paysandú, previamente evaluada para el análisis de fungicidas, ZEA y DON. Se extendió el alcance del método para los otros 3 compuestos de interés, realizando la optimización y validación de la metodología. Como resultado, se desarrolló y validó una metodología analítica (método 2) para la determinación de las micotoxinas DON, 3ADON, 15ADON, NIV y ZEA. Los resultados de la validación fueron adecuados según los requerimientos sugeridos por las guías de validación de la Dirección General de Salud y Seguridad Alimentaria, DG SANTE, permitiendo emplearlo en el análisis de muestras de campo. Del total de las 71 muestras de campo obtenidas de la zafra de 2018, se detectaron micotoxinas en 47 de ellas, siendo DON la micotoxina más prevalente, encontrándose en 46 de ellas, en un rango de concentración entre 102 y 10507 μg/kg. En 9 muestras se cuantificó NIV entre 31 y 66 μg/kg, mientras que ZEA se logró determinar en 6 muestras entre 104 a 5193 μg/kg. Se detectó 3ADON en una muestra, con una concentración de 67 μg/kg, no encontrándose 15ADON en ninguna de las muestras evaluadas.Se observó además la co-detección de micotoxinas; en donde 7 presentaron vi DON y NIV, 4 DON y ZEA, una muestra presentó DON, NIV y ZEA, y otra DON, ZEA, y 3ADON. Los cultivares susceptibles a FE demostraron un mayor número de muestras con micotoxinas, con concentraciones elevadas de DON, así como de ZEA. Los cultivares con moderada resistencia, tienen concentraciones en general menores. Una prueba ANOVA determinó que existen diferencias significativas entre los cultivares de trigo con respecto al contenido de DON. Los resultados obtenidos para estas muestras permitieron realizar un relevamiento del perfil de micotoxinas presentes en la zafra 2018, que fue relacionado con la identificación de los hongos presentes en las mismas. Por otro lado, se empleó el método desarrollado en ensayos dirigidos realizados en INIA que permitieron evaluar tres variables de estrategias de manejo de la FE en cuanto a su efecto en la producción de micotoxinas. Se evaluaron un total de 84 muestras del 2019, correspondientes al período de alta enfermedad (temporada 1) y enfermedad intermedia (temporada 2), detectándose en ambos grupos de muestras las cinco micotoxinas. En las muestras de la temporada 1 se obtuvo un porcentaje de contaminación de 100% para DON, 64% para 3ADON, 84% para 15ADON, 32% para NIV y 25% para ZEA. La mayor prevalencia de co-detección, fue observada para el DON y sus variables acetiladas 3ADON y 15ADON, que estuvieron presentes en un 36% de las muestras sin presencia de las otras micotoxinas evaluadas. En cuanto a las muestras obtenidas en la temporada 2, el porcentaje de contaminación fue de 100% para DON, 28% para 3ADON, 89% para 15ADON, 43% para NIV y 4% para ZEA. Se observó mayor co-detección, un 39%, para la combinación DON y 15ADON. Los niveles más altos de contaminación con micotoxinas fueron observados en la temporada 1, de mayor enfermedad.En este caso, los niveles de DON estuvieron por encima de 1000 μg/kg, el valor límite máximo según Decreto N°155/006 del Reglamento Bromatológico Nacional. Un 18% de las muestras presentaron ZEA, a concentraciones mayores que 200 μg/kg, el límite para esta micotoxina en maíz según el decreto previamente mencionado. En la temporada 2, caracterizada como de enfermedad intermedia, un 86% de las muestras presentaron concentraciones de DON por encima del límite máximo vii establecido en nuestro país. Los niveles del resto de las micotoxinas fueron menores para esta temporada, en particular para ZEA, donde se detectó en una única muestra. Los resultados obtenidos fueron valorados en el contexto de los ensayos realizados, donde se evaluó la relación entre el contenido de micotoxinas y diferentes cultivares de trigo, la influencia de la aplicación a campo de dos mezclas de fungicidas (PROSARO y SWING PLUS) y el efecto del momento de aplicación de estos (Z61, Z65 y Z71, según escala de Zadoks). La información derivada de los resultados obtenidos nos permite conocer el perfil micotoxigénico asociado a las especies de hongo causales de la FE en nuestro país


Detalles Bibliográficos
2024
MicotoxinasI
Trigo
Fusarium
LC-MS/MS
Español
Universidad de la República
COLIBRI
https://hdl.handle.net/20.500.12008/43895
Acceso abierto
Licencia Creative Commons Atribución - No Comercial - Sin Derivadas (CC - By-NC-ND 4.0)
Resumen:
Sumario:En Uruguay, el trigo es el principal cultivo de invierno, representando entre un 50 y un 60% de la superficie cerealera del país. La Fusariosis de la Espiga (FE) es una de las principales limitaciones en la producción de trigo. Esta enfermedad es principalmente atribuida a hongos pertenecientes al complejo de especies de Fusarium graminearum (CEFG), las cuales tienen la capacidad genética de producir micotoxinas, compuestos con actividad tóxica tanto para humanos como animales. Dentro de las micotoxinas producidas por Fusarium, las de principal interés en estos cultivos son los tricotecenos tipo B, deoxinivalenol (DON), 3-acetildeoxinivalenol (3ADON), 15-acetildeoxinivalenol (15ADON), nivalenol (NIV) y la zearalenona (ZEA). La presencia de estos contaminantes en alimentos y piensos constituyen un peligro a la salud pública, siendo uno de los contaminantes de mayor prevalencia en la cadena alimenticia. En el marco del Proyecto Innovagro Inocuidad FSA_I_2017_1_139442 se estudió la FE en varios aspectos, dentro de los cuales se encuentra la evaluación de contenido de micotoxinas en muestras de granos de trigo. En ese marco se originó este trabajo de tesis, en el cual se propuso el desarrollo y validación de un método analítico, empleando HPLC-MS/MS, para la determinación del perfil de micotoxinas en granos de trigo. El método validado fue empleado en la caracterización de micotoxinas de dos grupos de muestras. El primer grupo corresponde a 71 muestras de granos de trigo, de diferentes cultivares, colectados durante la zafra de 2018, provenientes de campos de siete localidades diferentes del área productora del Uruguay. El segundo corresponde a granos de trigo derivados de ensayos dirigidos, realizados en el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) La Estanzuela, en los años 2018 y 2019.Dichos experimentos consistieron en la evaluación de distintas formas de manejo de la enfermedad, tales como resistencia del cultivar de trigo a FE, eficiencia del control de fungicidas seleccionado y momento de aplicación de los mismos. El ensayo fue realizado en 3 temporadas, una de baja enfermedad en 2018 (n= 31 muestras), una de alta enfermedad en primera etapa del año 2019 (n= 56), y una enfermedad intermedia en la segunda etapa de 2019 (n= 28). Se desarrollaron dos metodologías, la primera (método 1) basada en la propuesta de Sulyok, Malachová y colaboradores. La segunda metodología (método 2), se desarrolló en colaboración con el Departamento de Química del Litoral (DQL), Cenur Litoral Norte en Paysandú, previamente evaluada para el análisis de fungicidas, ZEA y DON. Se extendió el alcance del método para los otros 3 compuestos de interés, realizando la optimización y validación de la metodología. Como resultado, se desarrolló y validó una metodología analítica (método 2) para la determinación de las micotoxinas DON, 3ADON, 15ADON, NIV y ZEA. Los resultados de la validación fueron adecuados según los requerimientos sugeridos por las guías de validación de la Dirección General de Salud y Seguridad Alimentaria, DG SANTE, permitiendo emplearlo en el análisis de muestras de campo. Del total de las 71 muestras de campo obtenidas de la zafra de 2018, se detectaron micotoxinas en 47 de ellas, siendo DON la micotoxina más prevalente, encontrándose en 46 de ellas, en un rango de concentración entre 102 y 10507 μg/kg. En 9 muestras se cuantificó NIV entre 31 y 66 μg/kg, mientras que ZEA se logró determinar en 6 muestras entre 104 a 5193 μg/kg. Se detectó 3ADON en una muestra, con una concentración de 67 μg/kg, no encontrándose 15ADON en ninguna de las muestras evaluadas.Se observó además la co-detección de micotoxinas; en donde 7 presentaron vi DON y NIV, 4 DON y ZEA, una muestra presentó DON, NIV y ZEA, y otra DON, ZEA, y 3ADON. Los cultivares susceptibles a FE demostraron un mayor número de muestras con micotoxinas, con concentraciones elevadas de DON, así como de ZEA. Los cultivares con moderada resistencia, tienen concentraciones en general menores. Una prueba ANOVA determinó que existen diferencias significativas entre los cultivares de trigo con respecto al contenido de DON. Los resultados obtenidos para estas muestras permitieron realizar un relevamiento del perfil de micotoxinas presentes en la zafra 2018, que fue relacionado con la identificación de los hongos presentes en las mismas. Por otro lado, se empleó el método desarrollado en ensayos dirigidos realizados en INIA que permitieron evaluar tres variables de estrategias de manejo de la FE en cuanto a su efecto en la producción de micotoxinas. Se evaluaron un total de 84 muestras del 2019, correspondientes al período de alta enfermedad (temporada 1) y enfermedad intermedia (temporada 2), detectándose en ambos grupos de muestras las cinco micotoxinas. En las muestras de la temporada 1 se obtuvo un porcentaje de contaminación de 100% para DON, 64% para 3ADON, 84% para 15ADON, 32% para NIV y 25% para ZEA. La mayor prevalencia de co-detección, fue observada para el DON y sus variables acetiladas 3ADON y 15ADON, que estuvieron presentes en un 36% de las muestras sin presencia de las otras micotoxinas evaluadas. En cuanto a las muestras obtenidas en la temporada 2, el porcentaje de contaminación fue de 100% para DON, 28% para 3ADON, 89% para 15ADON, 43% para NIV y 4% para ZEA. Se observó mayor co-detección, un 39%, para la combinación DON y 15ADON. Los niveles más altos de contaminación con micotoxinas fueron observados en la temporada 1, de mayor enfermedad.En este caso, los niveles de DON estuvieron por encima de 1000 μg/kg, el valor límite máximo según Decreto N°155/006 del Reglamento Bromatológico Nacional. Un 18% de las muestras presentaron ZEA, a concentraciones mayores que 200 μg/kg, el límite para esta micotoxina en maíz según el decreto previamente mencionado. En la temporada 2, caracterizada como de enfermedad intermedia, un 86% de las muestras presentaron concentraciones de DON por encima del límite máximo vii establecido en nuestro país. Los niveles del resto de las micotoxinas fueron menores para esta temporada, en particular para ZEA, donde se detectó en una única muestra. Los resultados obtenidos fueron valorados en el contexto de los ensayos realizados, donde se evaluó la relación entre el contenido de micotoxinas y diferentes cultivares de trigo, la influencia de la aplicación a campo de dos mezclas de fungicidas (PROSARO y SWING PLUS) y el efecto del momento de aplicación de estos (Z61, Z65 y Z71, según escala de Zadoks). La información derivada de los resultados obtenidos nos permite conocer el perfil micotoxigénico asociado a las especies de hongo causales de la FE en nuestro país