Desarrollo de un sistema integrado de calidad para reducir la concentración de aflatoxinas en maní blanqueado

Abstract

[EN] Argentina is the main world exporter of peanuts with over 400,000 tons per year, which are mainly destined for European Union (EU) by more than 70% of exports. The main health-risk factor is the presence of mycotoxins in peanuts, mainly aflatoxins AFG2, AFG1, AFB2 and AFB1, which are produced by filamentous mold of the genus Aspergillus, more specifically by A. flavus and A. parasiticus. AFB1 was classified by the World Health Organization as a carcinogen in humans. Therefore, the international community has set limits for these aflatoxins. At least 99 countries have regulations for mycotoxins in food or feed; the tightest was set by the EU regulation 165/2010 with a maximum value of 2 ¿g/kg for AFB1 and 4 ¿g/kg for total aflatoxins. It is important to determine the occurrence of aflatoxin in peanut Argentina crops, in the main variety of the region, and to establish certain criteria to minimize contamination. Furthermore, it is essential to develop a method of analysis and a system of control risk through the blanching process. The aim of this thesis was to sample and analyze three agricultural cycles of more than 150,000 tons of peanuts from the central-southern of Cordoba province to determine the occurrence of aflatoxin in growing as a result of weather conditions. It was developed and validated a simple, accurate and economical analytical method based on high performance liquid chromatography performance for the detection and quantification of aflatoxins, AFG2, AFG1, AFB2 and AFB1. Returned values of detection limits were AFG2 = 0.22 ¿g/kg, AFG1 = 0.37 ¿g/kg, AFB2 = 0.12 ¿g/kg and AFB2 = 0.18 ¿g/kg with an average recovery rate of 83.4% for total aflatoxins. By this way as possible to meet the requirements of the EU and the USA. Analytical results indicate that, in the south-central region of Córdoba, aflatoxin contamination does not have a high incidence on the peanuts. Maximum impact on the occurrence of aflatoxins was 2.5% for 2012/2013 production cycle and an average value of 1.3% for the three annual periods studied. It was verified that the total water requirements for peanut cycle are important for the implementation and development of the crop as well as to achieve high yields. However, to prevent fungal growth and subsequent generation of aflatoxins, it is determining to mitigate water stress and apply pest control measures, from formation to grain filling -in R2 to R4 growth stages- taking place from February to end March. It was also found that in this region the crop is virtually mono-varietal where a runner-type peanut Granoleico prevails over other varieties. The average values of oleic acid in the samples were 78.97 ± 2.29%. During crop reception from the fields, samples moisture and damaged kernels were determined. Also the storage conditions were controlled. Finally, criteria that would allow implement of hazard analysis and critical points control system during critical stages of the crop, were established. Due to the dry blanching process of batches with aflatoxin (with a mass flow of 2,000 kg / h in two consecutive steps of electronic color sorting) and the treatment of rejected kernels (due to the high incidence of damage and defects, with hydrogen peroxide at 0.5% v/v concentration) was possible to reduce AFB1 83.31 ± 15.98% and total aflatoxin up to 17.33 ± 75.99% with weight loss less than 6% w/w. It can be considered as a step that could reduce the food safety hazard of aflatoxin to an acceptable level. Finally, using a logarithmic equation knowing the initial concentration of aflatoxin, peanut industry could predict the behavior of blanching process and determine the aflatoxin final concentration in lots for export without losing resources.

[ES] Argentina es el principal exportador a nivel mundial de maní con más de 400.000 toneladas anuales que tienen como destino principal la Unión Europea (UE) en más de un 70% de las exportaciones. El principal factor de riesgo para la salud es la presencia de micotoxinas en maní, principalmente aflatoxinas AFB1, AFB2, AFG1 y AFG2, que son producidas por hongos filamentosos del género Aspergillus, más específicamente por A. flavus y A. parasiticus. La AFB1 fue clasificada por la Organización Mundial de la Salud como cancerígena en humanos. Por esto, la comunidad internacional ha establecido límites para estas aflatoxinas. Al menos 99 países tienen reglamentos para las micotoxinas en los alimentos o en piensos, siendo los más estrictos los establecidos por el reglamento UE 165/2010, con un valor máximo de 2 ¿g/kg para AFB1 y 4 ¿g/kg para el total de aflatoxinas. Es por ello importante determinar la ocurrencia de aflatoxinas en el cultivo de maní en Argentina, en la principal variedad de la región, y establecer ciertos puntos de control para minimizar la contaminación y desarrollar un método de análisis y sistema de control de riesgos a través del proceso de blanqueado. En la presente tesis doctoral se cumple con varios objetivos, entre los cuales se destacan como principales el muestreo y análisis durante tres ciclos agrícolas de más de 150.000 toneladas de maní provenientes de la región centro-sur de la provincia de Córdoba para determinar la ocurrencia de aflatoxinas. Para el análisis se desarrolló y validó un método analítico simple, preciso y económico, basado en la cromatografía líquida de alta performance, para la detección y cuantificación de las aflatoxinas, AFB1, AFB2, AFG1 y AFG2, el cual arrojó valores de límites de detección para AFG2=0,22 µg/kg, AFG1=0,37 µg/kg, AFB2=0,12 µg/kg y AFB2=0,18 µg/kg con un porcentaje de recuperación promedio de 83,4% para las aflatoxinas totales cumpliendo los requerimientos de la UE y los EEUU. De acuerdo con los resultados analíticos se puede aseverar que en la región centro-sur de Córdoba, el maní no tiene una alta tasa de contaminación por aflatoxinas, siendo la incidencia máxima en la ocurrencia de aflatoxinas del 2,5% para el ciclo productivo 2012/2013 y un valor promedio del 1,3% para los tres períodos estudiados. Se verificó que los requerimientos hídricos totales durante el ciclo del maní son importantes para la implantación y desarrollo del cultivo como así también para lograr elevados rendimientos, sin embargo, para evitar la proliferación de hongos y posterior generación de aflatoxinas, es importante mitigar el estrés hídrico y aplicar medidas de control de plagas, en las etapas fenológicas R2 a R4, desde la formación hasta el llenado de los granos, que acontecen desde el mes de febrero hasta fin el mes de marzo. También se encontró que en esta región el cultivo es prácticamente mono-varietal, donde el maní tipo runner granoleico prevalece sobre otras variedades. Los valores de ácido oleico promedio hallados en las muestras fueron de 78,97%±2,29. El proceso de blanqueado en seco de lotes con aflatoxinas, con un flujo másico de 2.000 kg/h, en dos etapas consecutivas de selección electrónica por color, sumado al tratamiento de los granos rechazados con alto nivel de daños y defectos, con peróxido de hidrógeno al 0,5% v/v disminuyó la concentración de AFB1 en un 83,31% ± 15,98 y de las aflatoxinas totales hasta en un 75,99% ± 17,33 con una pérdida de peso del lote inferior al 6%, pudiendo considerarse al mismo como capaz de reducir el peligro de las aflatoxinas a un nivel aceptable. Finalmente, es posible para la industria manisera predecir el comportamiento del proceso de blanqueado y determinar la concentración final de aflatoxinas en lotes de exportación sin malgastar recursos mediante el empleo de una ecuación logarítmica conociendo la concentración inicial de aflatoxinas.

[CA] Argentina és el principal exportador a nivell mundial de cacauet amb més de 400.000 tones anuals que tenen com a destí principal la Unió Europea (UE) en més d'un 70% de les exportacions. El principal factor de risc per a la salut és la presència de micotoxinas en cacauet, principalment aflatoxinas AFG2, AFG1, AFB2 i AFB1, que són produïdes per fongs filamentosos del gènere Aspergillus, més específicament per A. flavus i A. parasiticus. L'AFB1 va ser classificada per l'Organització Mundial de la Salut com cancerígena en humans. Per açò, la comunitat internacional ha establi límits per a estes aflatoxinas. Almenys 99 països tenen reglaments per a les micotoxinas en els aliments o en pinsos, sent els més estrictes els establis pel reglament UE 165/2010, amb un valor màxim de 2 ¿g/kg per a AFB1 i 4 ¿g/kg per al total d'aflatoxinas. És per això important determinar la idea d'aflatoxinas en el cultiu de cacauet a Argentina, i establir certs punts de control per a minimitzar la contaminació i desenrotllar un mètode d'anàlisi i sistema de control de riscos a través del procés de blanquejat. La present tesi doctoral compleix diversos objectius, entre els quals es destaquen com a principals el mostratge i anàlisi durant tres cicles agrícoles de més de 150.000 tones de cacauet provinents de la regió centre-sud de la província de Còrdova. Per a l'anàlisi es va desenrotllar i va validar un mètode analític simple, precís i econòmic, basat en HPLC, per a la detecció i quantificació de les aflatoxinas, AFG2, AFG1, AFB2 i AFB1, el qual va presentar valors de límits de detecció per a AFG2=0,22 µg/kg, AFG1=0,37 µg/kg, AFB2=0,12 µg/kg i AFB2=0,18 µg/kg amb un percentatge de recuperació mitjana de 83,4% per a les aflatoxinas totals complint els requeriments de la UE i els EUA. D'acord amb els resultats analítics es pot asseverar que en la regió centre-sud de Còrdova, el cacauet no té una alta taxa de contaminació per aflatoxinas, sent la incidència màxima en la idea d'aflatoxinas del 2,5% per al cicle productiu 2012/2013 i un valor mitjana del 1,3% per als tres períodes estudiats. Es va trobar que els requeriments hídrics totals durant el cicle del cacauet són importants per a la implantació i desenrotllament del cultiu com així també per a aconseguir elevats rendiments, no obstant això, per a evitar la proliferació de fongs i posterior generació d'aflatoxinas, és important mitigar l'estrés hídric i aplicar mesures de control de plagues, en les etapes fenològiques R2 a R4, des de la formació fins a l'ompliment dels grans, que succeïen des del mes de febrer fins a fi el mes de març. També es va trobar que en esta regió el cultiu és pràcticament mona- varietal, on el cacauet tipus runner granoleico preval sobre altres varietats. Els valors d'àcida oleica mitjana trobats en les mostres van ser de 78,97%±2,29. Es va determinar el percentatge d'humitat i grans danyats en les mostres durant la recepció dels grans provinents dels camps, i es monitoraran les condicions d'emmagatzemament, per a finalment, establir criteris que permeteren la implementació d'un sistema d'anàlisi de riscos i punts crítics de control durant les etapes crítiques del cultiu. El procés de blanquejat en sec de lots amb aflatoxinas, amb un flux màssic de 2.000 kg/h, en dos etapes consecutives de selecció electrònica per color, sumat al tractament dels grans rebutjats amb alt nivell de danys i defectes, amb peròxid d'hidrogen al 0,5% v/v va disminuir la concentració d'AFB1 en un 83,31% ± 15,98 i de les aflatoxinas totals fins en un 75,99% ± 17,33 amb una pèrdua de pes del lot inferior al 6%, podent considerar-se al mateix com capaç de reduir el perill de les aflatoxinas a un nivell acceptable. Finalment, és possible per a la indústria manisera predir el comportament del procés de blanquejat i determinar la concentració final d'aflatoxinas en lots d'exportació sense malgastar recursos pe