Efecte de les condicions climàtiques, les pràctiques agronómicas i el processament tecnològic sobre la micotoxina d'oxinivalenol en blat dur

El Comitè Mixt FAO/OMS d'Experts en Additius Alimentaris (JEFCA) ha establert per al DO i els seus derivats acetilados (3-AcDON i 15-AcDON) una ingesta diària tolerable màxima provisional (IDTMP) d'1 μg/kg de pes corporal (FAO/OMS, 2010). La presència mundial de DO en els cereals està àmpliament documentada, sent blat i blat de moro els cultius més afectats. En comparació d'altres cereals, el blat dur (Triticum durum) és molt susceptible al desenvolupament de fusariosis i la subsegüent producció de deoxinivalenol (Rasmussen et al. 2003; Langevin et al. 2004), encara que la major part de publicacions disponibles es refereixen a la contaminació del blat tou (Triticum aestivum).

La neteja inicial dels grans de cereals, la mòlta del cereal sencer i l'elaboració de diverses fraccions del gra mòlt per elaborar aliments, poden modificar la concentració de DO (Scudamore, 2008). Els cereals que es cullen per a consum humà solen netejar-se abans de la mòlta per retirar impureses i grans trencats o danyats, aconseguint reduccions variables en les concentracions de DO que poden aconseguir el 51% (Delwiche et al., 2005). Durant la mòlta del blat es troben majors concentracions de DO en la pela (segó), mentre que les tècniques de molturación poden reduir els nivells de DO en la sèmola i la farina aproximadament un 50% respecte de la concentració del gra sencer net (Nisho et al. 2010). En general, el DON romanent en els productes de la mòlta és bastant estable durant els processos de fabricació de pa, pastes alimentoses, cereals de desdejuni i aliments infantils, per la qual cosa és possible detectar la seva presència en aliments per a consum humà a força de cereals.

En l'estudi Scoop Task (EC 2003), es va observar que el DO és un contaminant freqüent dels cereals europeus amb els següents percentatges de mostres positives: 89% en blat de moro, 61% en blat, 47% en ordi, 41% en sègol i 33% en civada. En aquest estudi europeu es va avaluar l'exposició alimentària i es va calcular que la ingesta total estimada de DO per la població adulta era del 14-46% de la IDTMP, encara que per a la població infantil la ingesta benvolguda aconseguia l'11-96% de la IDTMP. En molts països del món s'han establert nivells màxims de DO en diversos cereals sense processar i/o aliments a força de cereals. Els continguts màxims de deoxinivalenol que s'han establert per la legislació europea en els productes alimentosos s'assenyalen en la Taula 1.

A Europa (dades per a UE-27), al voltant del 4,7% de la superfície agrícola total es dedica a l'agricultura ecològica (FIBL 2011). L'agricultura ecològica a Espanya constitueix al voltant del 5% de la superfície agrícola, la qual cosa suposa 1,3 milions d'hectàrees. Els productes ecològics es conreen sense l'ajuda de pesticides de síntesis i sense fertilitzants minerals solubles, a més d'utilitzar generalment menys labranza dels sòls. Atès que en l'agricultura ecològica no es permet l'ús de fungicides de síntesis, la presència relativa de floridures toxigénicos i micotoxinas en els aliments ecològics i convencionals ha estat objecte de molts estudis. A França, Malmauret et al. (2002) van indicar que el blat de cultiu ecològic presentava majors concentracions de DO que el de cultiu convencional. En un estudi realitzat a Regne Unit entre els anys 2001 i 2005, no es van detectar diferències en les concentracions de DO entre cereals ecològics i convencionals (Edwards, 2009). A Noruega, Bernhoft et al. (2010) van indicar que els cereals ecològics presenten menors taxes d'infecció per Fusarium i de micotoxinas que els cereals de cultiu convencional. Igualment, Birzele et al. (2002) i Doll et al. (2002) van detectar que a Alemanya, el blat tou de cultiu ecològic mostrava menor incidència de fusariosis i menors taxes de contaminació per DO que el conreat per mètodes convencionals.

En aquest treball es presenten els resultats d'una investigació sobre l'efecte del clima i de les pràctiques agronómicas en la presència de deoxinivalenol en blat dur conreat sota condicions ecològiques i convencionals, així com l'efecte dels tractaments tecnològics de mòlta sobre la distribució del DO en les diferents fraccions.

La tècnica analítica de DO en blat dur, descrita per Herrera et al. (2009), es basa en l'homogeneïtzació de la mostra (10 g) i extracció amb solvents orgànics (ACN:H2O, 84:16), purificació per columnes Mycosep 225 i determinació per cromatografia líquida amb detector de xarxa de díodes (LC-DONEU) (Figura 1). Per a la confirmació de resultats es van utilitzar columnes d'inmunoafinidad DonStar i un cromatògraf de líquids acoblat a un detector de masses de triple cuadrupolo (Figura 2). El percentatge de recuperació de la tècnica va ser del 100% i els límits de detecció i quantificació van ser de 33 i 100 µg/kg, respectivament. La qualitat de les dades analítiques es va assegurar mitjançant la participació en un exercici interlaboratorio per micotoxinas en cereals (Progetto Trieste). En la Figura 3 es mostra un cromatograma d'una mostra de blat dur contaminada amb DO.

Les principals diferències entre els sistemes agronómicos en estudi van ser les rotacions de cultius, els mètodes de fertilització del sòl i la labranza. La rotació de cultius en les parcel·les convencionals va ser blat dur seguit per blat dur o un altre cereal, mentre que en les finques ecològiques el sistema de rotació era blat dur seguit de guaret. En les parcel·les convencionals es van utilitzar fertilitzants nitrogenats sintètics, mentre que en les ecològiques es va utilitzar compost i palla de cereals. En les finques ecològiques es van utilitzar tècniques de labranza reduïda, mentre que en les parcel·les convencionals es van utilitzar tècniques de labranza que permetessin un cultiu més intensiu. Les diferències entre els valors mitjans de temperatura, humitat relativa i precipitació durant el període des de la floració (abril), fins a la collita del cereal (juliol), juntament amb els valors històrics mitjana per als llocs de mostreig es presenten en la Taula 2.

Així mateix, un lot de blat dur amb una contaminació de DO per sobre del contingut màxim permès (>1.750 µg/kg) es va sotmetre a mòlta experimental en un molí Chopin CD2 (Figura 4) obtenint les fraccions de segó, sèmola i harinilla, i així poder estudiar la distribució del DO en les diferents fraccions.

Finalment, en un estudi posterior amb blat tou, es va analitzar la distribució de DO entre el gra sencer i el corresponent germen de blat durant el procés comercial de mòlta en una indústria farinera aragonesa.

Els estudis sobre la presència natural de DO en els cereals han demostrat que és un contaminant comú del blat dur en diverses parts del món (Lori et al. 2003; Visconti et al. 2004). En ocasions, en algunes zones d'Europa es presenten concentracions de DO per sobre d'1.000 µg/kg (Menniti et al. 2003; Rasmussen et al. 2003). En el citat informe Scoop Task (EC, 2003), es presenten els resultats de 97 mostres franceses de blat dur amb una positividad a DO del 73% i una concentració mitjana de 497 µg/kg. En relació amb la infecció per Fusarium i la síntesi de DO s'han identificat diversos factors de risc. Les condicions climàtiques durant el creixement, en particular la pluviometria i el clima humit durant la floració, tenen una gran influència sobre el contingut de micotoxinas, com es va observar en el present estudi en la C.A. d'Aragó. Així mateix, en una investigació de 100 mostres de blat dur a Argentina, 69% van ser positives a DO i 23% tenien una concentració per sobre de 2.000 µg/kg, sent que les mostres més contaminades procedien de les zones humides amb altes precipitacions (més de 100 mm durant la floració) (Lori et al. 2003).

Quant als estudis que comparen les taxes de DO en blat dur ecològic i convencional, l'informe Scoop Task (EC, 2003) recull una comparació entre 41 mostres convencionals i 12 mostres ecològiques dels Països Baixos, amb uns percentatges de positividad a DO del 61% i 25%, i unes taxes mitjanes de 293 µg/kg i 134 µg/kg, respectivament. Mäder et al. (2007) van publicar els resultats de 21 anys d'estudis de la qualitat del blat tou (Triticum aestivum) conreat en sistemes ecològics i convencionals, concloent que malgrat l'exclusió dels fungicides dels sistemes de producció ecològica, les quantitats de micotoxinas detectades van ser baixes en tots dos sistemes i no van presentar diferències significatives.

Amb l'objectiu d'investigar l'efecte de la mòlta del blat dur sobre les taxes de DO, es van comparar les concentracions mitjanes obtingudes en les 117 mostres de camp amb els resultats de 17 lots de sèmola de blat dur de la mateixa procedència. Com s'observa en la Taula 4, la positividad a DO en la sèmola va ser del 17,6% i la taxa mitjana de contaminació va ser de 80 µg/kg amb un valor màxim de 294 µg/kg. D'aquesta comparació es dedueix que el procés de neteja i condicionament del blat dur unit al seu molturación a escala industrial, redueixen aproximadament un 50% la incidència i grau de contaminació per DO en la sèmola utilitzada per a l'elaboració de pastes alimentoses.

Posteriorment, realitzem una mòlta experimental de blat dur en un molí Chopin CD2, utilitzant una mostra contaminada amb DO per sobre del límit màxim legal. Considerant com 100% la contaminació del gra sencer, la contaminació de les diferents fraccions va ser: segó 153%, sèmola 87% i harinilla 108%. Aquest estudi indica que la major part del DO es concentra en la pela del gra i es distribueix amb la fracció de segó, mentre que la part interna de la qual s'obté la sèmola, té un menor grau de contaminació, la qual cosa concorda amb l'estudi a escala industrial que es presenta en la Taula 4. Finalment, hem realitzat un estudi de mòlta industrial de diversos lots de blat tou, trobant que el factor de distribució de DO entre el gra sencer i el corresponent germen de blat és de 48%, per la qual cosa es dedueix que el germen de blat, utilitzat com a suplement dietètic i per a l'obtenció d'oli, presenta un grau de contaminació per DO que suposa aproximadament la meitat que el blat de procedència.

vestigación ha estat realitzada gràcies al finançament obtingut pels projectes AGL2008-03555 del MICINN-Feder i pel Grup d'Investigació Consolidat A01/2011 del Govern d'Aragó. Agraïm al Comitè Aragonés d'Agricultura Ecològica (CAAE) la recollida de mostres ecològiques, així com la col·laboració d'agricultors, cooperatives i empreses aragoneses. I. Ferruz agraeix a la Fundació Conca Villoro la concessió d'una beca d'investigació.

Referencies bibliogràfiques

- Bernhoft A., Clasen P.-I., Kristoffersen A.B. i Torp M. (2010). Less Fusarium infestation and mycotoxin contamination in organic than in conventional cereals. Food Additives & Contaminants Part A 27: 842-852.

- Birzele B., Meier A., Hindorf H., Krämer J. i Dehne H.W. (2002). Epidemiology of Fusarium infection and deoxynivalenol content in winter wheat in the Rhineland, Germany. Eur J Plant Pathol. 108: 667–673.

- Delwiche S.R., Pearson T.C. i Brabec D.L. (2005). High-speed optical sorting of soft wheat for reduction of deoxynivalenol. Plant Dis. 89: 1214-1219.

- Döll S., Valenta H., Dänicke S. i Flachowsky G. (2002). Fusarium mycotoxins in conventionally and organically grown grain from Thuringia (Germany). Landbauforschung Völkenrode 52: 91–96.

- EC (European Commission). 2003. Report on expert participating in SCOOP task 3.2.10. Collection of occurrence data of Fusarium toxins in food and assessment of dietary intake by the population of EU member states. Brussels, Directorate General Health and Consumer Protection.

- Edwards S.G. (2004). Influence of agricultural practices on Fusarium infection of cereals and subsequent contamination of grain by trichothecene mycotoxins. Toxicol Lett. 153: 29–35.

Edwards S.G. (2009). Fusarium mycotoxin content of UK organic and conventional wheat. Food Additives & Contaminants Part A 26: 496-506.

- FAO/OMS. (2010). Evaluation of certain food additives and contaminants. Report of the seventy-second meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA). WHO Technical Report Sèries 958.

- FAO/OMS. (2011). Avantprojecte de nivells màxims pel deoxinivalenol (DO) i els seus derivats acetilados en els cereals i productes a força de cereals. Comissió del Codex Alimentarius CX/CF 11/5/6.

- FIBL (Forschungsinstitut für Biologischen Landbau). (2011). Organic and in–conversion agricultural land and farms in the European Union (EU 27). Disponible en: http://www.organic-europe.net/europe_eu/statistics.asp

- Gourdain I., Piraux F. i Barrier-Guillot B. (2011). A model combining agronomic and weather factors to predict occurrence of deoxynivalenol in durum wheat kernels. World Mycotoxin Journal 4(2): 129-139.

- Herrera M., Juan T., Estopañan G. i Ariño A. (2009). Comparison of deoxynivalenol, ochratoxin A and aflatoxin B1 levels in conventional and organic durum semolina and the effect of milling. J. Food Nutr. Cap de bestiar. 48(2): 92–99.

- Langevin F., Eudes F. i Comeau A. (2004). Effect of trichothecenes produced by Fusarium graminearum during Fusarium head blight development in six cereal species. Eur J Plant Pathol. 110: 735–746.

- Lori G.A., Sisterna M.N., Haidukowski M. i Rizzo I. (2003). Fusarium graminearum and deoxynivalenol contamination in the durum wheat area of Argentina. Microbiol Cap de bestiar. 158: 29-35.

- Mäder P., Hahn D., Dubois D., Gunst L., Alföldi T., Bergmann H., Oehme M., Amadò R., Schneider H., Graf O., Velimirov A., Fließbach A. i Niggli O. (2007). Wheat quality in organic and conventional farming, results of a 21 year field experiment. J. Sci. Food Agric. 87: 1826–1835.

- Malmauret L., Parent-Massin D., Hardy J.L. i Venger P. (2002). Contaminants in organic and conventional foodstuffs in France. Food Addit Contam. 19: 524–532.

- MARM (Ministeri de Medi ambient, Rural i Marí). (2011). Disponible en: http://www.mapa.es/en/estadistica/pags/superficie/superficie.htm

- Menniti A. m., Pancaldi D., Maccaferri M. i Casalini L. (2003). Effect of fungicides on Fusarium head blight and deoxynivalenol content in durum wheat grain. Eur J Plant Pathol. 109: 109–115.- Nisho Z., Takata K., Ito M., Tanio M., Tabiki T., Yamauchi H. i Ban T. (2010). Deoxynivalenol distribution in flour and bran of spring wheat lines with different levels of fusarium head blight resistance. Plant Dis. 94: 335-338.

- Prandini A., Sigolo S., Filippi L., Battilani P. i Piva, G. (2008). Review of predictive models for Fusarium head blight and related mycotoxin contamination in wheat. Food and Chemical Toxicology 47: 927-931.

- Rasmussen P.H., Ghorbani F. i Berg T. (2003). Deoxynivalenol and other Fusarium toxins in wheat and rye flours on the Danish market. Food Addit Contam. 20: 396–404.

- Scudamore K.A. (2008). Fate of fusarium mycotoxins in the cereal industry: recent UK studies. World Mycotoxin Journal 1(3): 315-323.

- Visconti A., Haidukowski I.M., Pascale M. i Silvestri M. (2004). Reduction of deoxynivalenol during durum wheat processing and spaghetti cooking. Toxicol Lett. 153: 181-189.