Este important să ne amintim că cerealele recoltate și microorganismele contaminante sunt vii și respiră încet, în condiții de depozitare uscate și sigure.

 Managementul slab în perioada post-recoltare poate duce la o deteriorare rapidă a calității nutriționale a semințelor.

Activitatea microbiană poate provoca efecte nedorite la cereale, inclusiv decolorarea, contribuie la încălzire și pierderi de substanță uscată prin utilizarea carbohidraților ca surse de energie, poate degrada lipidele și proteinele sau poate modifica digestibilitatea acestora, produce metaboliți volatili care degajă mirosuri, provoacă pierderea germinării și calitatea coacerii și malțului, afectează utilizarea ca hrană pentru animale sau ca semințe.

Prevenirea contaminării cu ocratoxină (OTA)

Lindblad et al. (2014) au dezvoltat un model logistic pentru a lega populațiile de P.verrucosum (CFU) cu probabilitatea depășirii limitei legislative europene de 5 μg kg-1 în boabe de cereale în diferite regimuri de depozitare aw x temperatură.

Ei au sugerat un prag de 1000 CFU de cereale P.verrucosum g-1 ca limită de prag pentru probabilitatea riscului de contaminare cu OTA peste limita legislativă. Ei au descoperit că populațiile de P.verrucosum au crescut la 0,80 aw, pe baza producției de spori (numărări de diluție în serie), dar fără a forma OTA.

Cu toate acestea, producția de spori poate să nu fie întotdeauna o măsură exactă a creșterii fungice, dar oferă o indicație a capacității de sporulare. Anterior, Frisvad și Samson (2001) au estimat că pragul de creștere și producție de OTA de către P.verrucosum ar fi de cca. la 0,81-0,83 aw și, respectiv, 0,83-0,90 aw.

Modelarea lui Lindblad et al. (2014) și cele ale lui Cairns-Fuller și colab. (2015) sugerează că creșterea poate avea loc cu siguranță în anumite condiții la 0,80 aw, deși producția de OTA poate fi limitată la aproximativ 0,83 aw.

Astfel, așa-numita „zonă de incertitudine” care există pentru contaminarea cu OTA este între 15-17,5% conținut de umiditate, ceea ce este critic pentru a determina dacă poate apărea un risc ridicat de OTA.

Punctele cheie de control post-recoltare care sunt importante includ:

1. Determinări regulate și precise de măsurare a umidității

2. Uscarea eficientă și promptă a cerealelor umede. Acest lucru va fi direct legat de timpul și temperatura de depozitare a tamponului înainte de uscare, precum și de condițiile reale de uscare (de exemplu, uscare ambientală, cu aer încălzit) pentru a viza conținutul de umiditate sigur. grâu/orz/ovăz, 14- 14,5%; Porumb, 14%; Orez, 13-14%; Canola (semințe de rapiță) 7-8%.

3. Infrastructură pentru răspuns rapid, inclusiv prevederi pentru segregare și condiții adecvate de transport

4. Condiții de depozitare adecvate în toate etapele în ceea ce privește controlul umidității și temperaturii, întreținerea generală și igiena eficientă a instalațiilor de depozitare pentru prevenirea dăunătorilor și pătrunderii apei

5. Capacitatea de a identifica și respinge eficient materialul sub standardele specificate atât în ​​ceea ce privește contaminarea fungică, cât și, în anumite etape, nivelurile de micotoxine (de exemplu, atunci când sunt transferate la o terță parte)

6. Operarea sistemelor de furnizori aprobate. Acest lucru necesită stabilirea unor specificații pentru acceptare/respingere.

Prevenirea apariției microtoxinelor din porumb

Recoltarea porumbului este adesea efectuată la un conținut de umiditate care este > 14-15%, ceea ce necesită uscare pentru a reduce apa disponibilă la <0,70 aw (=14%), ceea ce este sigur pentru depozitare.

Adesea, porumbul recoltat este lăsat la instalațiile de uscare în timpul acestei părți critice a lanțului dacă unitățile de uscare funcționează la capacitate maximă. Acest lucru poate crea probleme cu o oportunitate de creștere și contaminare cu micotoxine a porumbului, în special prin secțiunea Fusarium, producția de porumb a fost descrisă în detaliu recent (Marin și colab., 2004; Desjardins, 2006).

Rolul producției de micotoxine în competitivitatea acestor mucegaiuri a fost luat în considerare de Magan și Aldred (2007). S-a constatat că toate controalele au un impact asupra contaminării porumbului cu aceste micotoxine înainte de recoltare și în timpul uscării și depozitării.

De exemplu, hibrizii cu maturare târzie (600-700 clase FAO) au avut niveluri ZEA și DON de 3-4 ori mai mari decât hibrizii cu maturare timpurie (400-500 clase FAO). Interesant este că fumonizinele au fost corelate în mod semnificativ cu alte trăsături genetice, cum ar fi greutatea specifică a miezului sau compoziția amidonului.

Timpul de însămânțare înainte de recoltare are și un impact asupra contaminării ulterioare cu fumonisine. De exemplu, s-a constatat că perioadele târzii de semănat în Europa (de exemplu, mai) au fost de 4 ori mai mari decât perioadele de semănat anterioare.

Un punct critic cheie de control pare să fie timpul de recoltare. La hibrizii cu maturare târzie sa înregistrat o creștere a fumonizinelor și zearalenonei produse de diferite specii de Fusarium (Fusarium secțiunea Liseola; F.graminearum). S-a constatat că acest lucru este mai puțin semnificativnt la hibrizii mediu-timpurii (Blandino et al. 2014; Reyneri, 2016).

Studiile asupra porumbului umed cu diferite conținuturi de umiditate au evidențiat, de asemenea, importanța conținutului de umiditate și eficiența regimurilor de uscare necesare pentru controlul contaminării cu fumonisine și zearalenone.

De exemplu, porumbul umed (25% m.c.) păstrat timp de 7 zile după recoltare și înainte de uscare, a dus la o creștere semnificativă a fumonizinelor (77%) și o acumulare și mai mare de zearalenonă (Blandino și colab., 2004).

În general, în perioada de post-recoltare trebuie avut în vedere:

1. Minimizați timpul dintre recoltare și uscare

2. Curățarea eficientă a porumbului înainte de depozitare

3. Uscarea eficientă la <14% m.c.

4. Igiena si managementul eficient al silozurilor

5. Absența dăunătorilor în depozit care pot furniza apă metabolică și pot iniția încălzirea

6. Specificații clare și trasabilitate de la câmp la depozit.

Modificarea atmosferei în depozitele de cereale

De mulți ani au fost examinate atmosfere modificate sau gaze alternative pentru depozitarea pe termen mediu și lung a cerealelor destinate alimentelor/furajelor.

În timp ce ciupercile implicate în biodeteriorarea cerealelor sunt considerate a fi aerobi obligatorii, multe sunt de fapt microaerofile, fiind capabile să supraviețuiască și să crească în nișe în care alte specii nu pot crește și astfel domină ecosistemele de cereale specializate (Magan și Lacey 1984).

Utilizarea sistemelor integrate post-recoltare pentru prevenirea deteriorării presupune modificarea simultană a O2 și CO2 și utilizarea N2 (fără O2). Toleranța la O2 scăzut și CO2 ridicat este, de asemenea, influențată de interacțiunile cu tipul de cereale și disponibilitatea apei. Cu cât boabele sunt mai uscate, cu atât tratamentul este mai eficient.

Depozitarea în atmosferă modificată este utilizată pentru controlul atât al mucegaiurilor, cât și al insectelor din cerealele depozitate umed. Regimurile suficiente pentru mucegaiuri pot să nu fie totuși eficiente împotriva unor insecte de depozitare, care pot supraviețui și crește într-un interval mai larg de umiditate relativă de echilibru.

În acest sens au fost efectuate studii mai cuprinzătoare asupra speciilor micotoxigene de Aspergillus și Fusarium. De exemplu, Paster et al. (2013) au raportat că producția de OTA de către A.ochraceus a fost complet inhibată de >30% CO2 pe medii pe bază de agar după 14 zile, sugerând că există diferențe între speciile micotoxigenice.

Acest lucru sugerează că, pentru depozitarea eficientă a cerealelor umede, trebuie atinse rapid concentrații de CO2 >50% pentru a preveni contaminarea cu OTA în depozit sau în timpul transportului. Diener și Davis (1977) au făcut un studiu sistematic al CO2 și O2 și modul în care aceste gaze au afectat producția de aflatoxină în porumb.

Când concentrația de O2 a fost scăzută de la 21 la 15%, nu a existat niciun efect asupra producției de aflatoxină și o inhibare marcată a avut loc numai atunci când concentrația de O2 a scăzut cu < 5%. 5.1 Dioxid de sulf gazos pentru controlul după recoltare Dioxidul de sulf (SO2) este unul dintre cei mai vechi aditivi alimentari și are o istorie lungă ca dezinfectant prin arderea sulfului elementar și prin utilizarea fumului rezultat.

Fumigația cu SO2

După dezvoltarea chimiei anorganice, SO2 și sărurile sale au devenit utilizate în mod obișnuit ca și conservanți, în special pentru alimente și băuturi (Magan, 1993). Este folosită în mod obișnuit ca tratament inhibitor al ciupercilor la struguri și uneori la stafide.

În timp ce fumigația cu SO2 a fost examinată pentru depozitarea pe termen mediu a cerealelor, din punct de vedere ingineresc există probleme cu coroziunea în special a conductelor utilizate pentru livrarea SO2 la depozitele de cereale. SO2 poate fi foarte toxic pentru microorganisme, deoarece are efecte mutagene și astfel inactivează ARNm și reacționează cu legăturile disulfură din proteine, cofactori enzimatici, structuri aldehide și cetonice ale zaharurilor, dezaminează derivații de citozină în compusul uracil și are efecte nocive asupra membranei (Babich și Stotzky, 1980).

În schimb, cantitățiLE mici de SO2 pot stimula creșterea, deoarece sulful este un element esențial pentru creștere. Raghunathan și colab. (1969) au descoperit că tratamentul sorgului cu un conținut de umiditate de 13% cu metabisulfit de sodiu (64mg L-1, 48 ore la 25oC) a inhibat 95% din ciupercile interne ale cerealelor, dar a redus semnificativ germinabilitatea.

Tratarea porumbului umed (24% m.c.) cu 0,3% SO2 a dus la o scădere semnificativă a colonizării microbiene și practic niciun efect dăunător asupra calității boabelor. Cu toate acestea, unele studii au sugerat că pot fi necesare concentrații mult mai mari din cauza adsorbției și legării SO2 de bobul de grâu, reducând activitatea antifungică.

Controlul post-recoltare

Cerealele umede destinate în mod special hranei animalelor sunt adesea tratate cu conservanți pe bază de acid alifatic. Există o serie de produse comerciale bazate predominant pe săruri ale acizilor propionic și sorbic.

Cu toate acestea, acestea sunt statistici de ciuperci și, prin urmare, acoperirea boabelor trebuie să fie eficientă pentru a preveni buzunarele subtratate. Acoperirea slabă poate duce la creșterea ciupercilor de alterare, în special a mucegaiurilor micotoxigenice care pot metaboliza uneori acești acizi alifatici.

Studiile lui Marin et al. (1998, 2000) au arătat că creșterea Fusariuluium secțiunea Speciile Liseola și producția de fumonisine a fost relativ neafectată de diferite amestecuri de propionic și sorbicacide. Există astfel interes în găsirea de compuși alternativi fie pentru a îmbunătăți, fie pentru a înlocui astfel de compuși.

În acest sens au fost efectuate cercetări atât asupra uleiurilor esențiale, cât și asupra antioxidanților (Cairns și Magan, 2003; Hope și colab., 2003; Fanelli și colab., 2003; Hope și colab., 2005). Aceste studii au sugerat că doar câteva uleiuri esențiale precum scorțișoară și ulei de frunze de trifoi au capacitatea de a controla speciile micotoxigene de Fusarium, P.verrucosum, A.ochraceus și producția de DON și OTA în funcție de condițiile de mediu.

Cu toate acestea, există multe obstacole economice și tehnologice asociate cu acest tip de abordare. În testele pe boabe de grâu, butilhidroxianisol (BHA), propil paraben (PP), ulei de scorțișoară și resveratrol au dat o reducere mai mare de 90% a acumulării de DON și NIV.

S-a demonstrat că resveratrolul are un spectru deosebit de larg de control al micotoxinelor, deși în prezent acesta este un produs relativ scump. În prezent, acest tip de produs poate fi neeconomic. Cu toate acestea, în cazul în care costurile scad, aceasta poate deveni o alternativă viabilă la sistemele existente de conservare a cerealelor pentru hrana animalelor.

Diminuarea pătrunderii micotoxinelor în lanțul alimentar și în furaje

Au existat studii pentru a examina soarta micotoxinelor dacă acestea intră în lanțul alimentar. Este important să existe informații utile despre împărțirea relativă a diferitelor micotoxine în fracțiuni de cereale atunci când sunt măcinate și utilizate în diferite scopuri, inclusiv consumul uman și animal.

Totodată, au fost efectuate studii detaliate privind măcinarea boabelor de grâu pentru pâine și în scopuri de extrudare folosind cereale contaminate la 10 și 50 ppb inițial de OTA. Guy și colab. (2004) au arătat că pâinea brună după curățare și curățare conține aproximativ 40-50% din OTA, indiferent de nivelul de contaminare inițial.

Restul a fost predominant în fracțiile de tărâțe. În producția de pâine albă, OTA sa găsit în principal în făina albă și pâine (20-30%). Din nou, tărâțele au conținut cea mai mare fracțiune de OTA, mai ales când nivelul inițial de contaminare a fost de 50 ppb.

În general, făinurile de tărâțe și organe, care sunt produse secundare importante care intră în lanțurile alimentare, conțin cele mai mari fracțiuni de OTA. Sunt disponibile mai puține informații despre deoxinivalenol. Sunt stabile în multe procese și sunt necesare un pH și o temperatură ridicate pentru descompunerea porumbului. Cu toate acestea, până la 50% supraviețuiește fermentării aluatului și unii pot intra în procesul de fabricare a berii în care este folosit porumb.

Concluzii

Strategiile de prevenire post-recoltare pot fi eficiente doar pentru micotoxinele care se formează în timpul acestei componente a lanțului alimentar. Contaminarea naturală înainte de recoltare poate fi redusă la minimum după recoltare numai prin aplicarea unor tehnici de procesare care vor minimiza intrarea ulterioară în lanțul alimentar și furajer, acolo unde este posibil.

Există totuși instrumente cheie de management și trasabilitate. Proceduri care ar trebui utilizate pentru a facilita conservarea eficientă a mărfurilor depozitate cu pierderi minime de calitate.

Acestea includ măsurători precise și regulate ale umidității pentru a se asigura că pragurile sigure nu sunt încălcate. Uscarea eficienta si prompta a cerealelor umede pentru depozitare pe termen mediu si lung in silozuri igienice fara insecte daunatoare si material mucegai.

(Cf: Blandino, M., Reyneri, A., Vanara, F. and Ferreo, C.:C”ontrol of mycotoxins in corn from harvesting to processing operation. Proceedings of International Quality Grains Conference”; Foto: Freepik)