EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE OCRATOXINA A EN ALMENDRAS DE CACAO, MEDIANTE EL MÉTODO DE...

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EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE OCRATOXINA “A” EN ALMENDRAS DE CACAO, MEDIANTE EL MÉTODO DE CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC), USANDO COLUMNAS DE FASE – REVERSA (SPE) Y CARACTERIZACIÓN AL HONGO PRODUCTOR DE OCRATOXINA “A” . ELABORADO POR: ALEXANDER JAVIER TOAZA MORA ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA CARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA Previa a la obtención de Grado Académico o Título de: INGENIERO EN BIOTECNOLOGÍA

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EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE OCRATOXINA “A” EN ALMENDRAS DE CACAO, MEDIANTE EL MÉTODO DE CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA EFICIENCIA (HPLC), USANDO COLUMNAS DE FASE – REVERSA (SPE) Y CARACTERIZACIÓN AL HONGO PRODUCTOR DE OCRATOXINA “A”.

ELABORADO POR:

ALEXANDER JAVIER TOAZA MORA

ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDACARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

Previa a la obtención de Grado Académico o Título de:

INGENIERO EN BIOTECNOLOGÍA

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

MATERIALES Y METODOS

RESULTADOS Y DISCUSIÓN CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

AGRADECIMIENTOS

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Los forasteros Los forasteros Los trinitariosLos trinitariosLos criollosLos criollos

• menor calidad existen excepciones.

• Ecuador → cacao fino o de aroma.

• Sabor y aroma característicos

• menor calidad existen excepciones.

• Ecuador → cacao fino o de aroma.

• Sabor y aroma característicos

• Mezcla → criollo + forastero.

• Se ubica la variedad de cacao CCN-51.

• ≠ aroma Genotipo. Nacional.

• Mezcla → criollo + forastero.

• Se ubica la variedad de cacao CCN-51.

• ≠ aroma Genotipo. Nacional.

• Sabor→ muy agradable

• susceptible a enfermedades.

• poca productividad.

• desapareciendo con el tiempo.

• Sabor→ muy agradable

• susceptible a enfermedades.

• poca productividad.

• desapareciendo con el tiempo.

Fuente. http://www.catie.ac.cr /

Fuente. Gregory, 2009, citado por Egas, 2010

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Almacenamiento

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNMazorca Negra (Phytophthora palmivora)

Mal de Machete (Ceratocystis fimbriata)

Escoba de bruja (Moniliophthora perniciosa ex-Crinipellis perniciosa)

Moniliasis (Moniliophthora roreri)

Antracnosis (Colletotrichum gloeosporioides)

Pudrición de la Raíz (Rhizoctonia sp)

Fusarium sp

Gliocladium sp

Verticillium sp

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Pestalotiopsis sp

Curvularia lunata

Penicillium sp

Glomerella roseum

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

• Aspergillus ochraceus

• sección Circumdati y sección Nigri

• Género Penicillium

• Aspergillus ochraceus

• sección Circumdati y sección Nigri

• Género Penicillium

PM OTA → 403 g/mol; Estabilidad térmica→ hasta 180°C. PM OTA → 403 g/mol; Estabilidad térmica→ hasta 180°C.

Fuente. Centre for Food Safety, (2006)

Propuesta por Huff y Hamilton en 1979, fundamentada en algunos artículos publicados previamente.

Propuesta por Huff y Hamilton en 1979, fundamentada en algunos artículos publicados previamente.

Fuente. Centre for Food Safety, (2006)

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

1.Pretratamiento 2.Hibridación

Fuente. EFSA 2006, citado por González, (2010)

(IARC) → Propiedades carcinogénicas, nefrotóxicas, teratogénicas e immunotóxicas y posiblemente neurotóxicas.

Otras patologías: (UTT) y la Nefropatía Crónica Intersticial (en el Norte de África).

IARC→ Posible carcinógeno humano clase 2B.

(IARC) → Propiedades carcinogénicas, nefrotóxicas, teratogénicas e immunotóxicas y posiblemente neurotóxicas.

Otras patologías: (UTT) y la Nefropatía Crónica Intersticial (en el Norte de África).

IARC→ Posible carcinógeno humano clase 2B.

• Regulaciones OTA → Actividad coordinada en Europa 1995

• Incidencia OTA ↑ = límites máximos permitidos de OTA ↓

• Brasil - laboratorio Bioprofiel Testing Laboratories en Estados Unidos.

• Regulaciones OTA → Actividad coordinada en Europa 1995

• Incidencia OTA ↑ = límites máximos permitidos de OTA ↓

• Brasil - laboratorio Bioprofiel Testing Laboratories en Estados Unidos.

• Condiciones ambientales• Hospedador • pH del medio • Presencia de metales traza - fuentes de carbono

• Condiciones ambientales• Hospedador • pH del medio • Presencia de metales traza - fuentes de carbono

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Hongos crecen

Medios artificialesRequerimientos

nutritivos simplesFuente de carbono

orgánico

Nitrógeno

Azúcar

pH de 5-6 Antibióticos Incubación

Fuente. http://biologia.laguia2000.com

Fuente. http://biologia.laguia2000.com

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Existe contaminación por Ocratoxina “A” en almendras de cacao, que superan los límites de las normativas internacionales del Códex alimentario, estableciendo Brasil un nivel máximo para la OTA en las semillas de cacao de 10 μg*Kg-1.

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OBJETIVOSOBJETIVOS

Evaluar los niveles de Ocratoxina “A” en almendras de cacao, mediante el método de Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (HPLC), usando columnas de Fase – Reversa (SPE) y caracterizar al hongo productor de Ocratoxina “A”.

Obtener 42 muestras de cacao de diferentes comerciantes nacionales, de las siguientes provincias: Esmeraldas, Los Ríos, Manabí, Guayas, Santo Domingo de los Tsáchilas y El Oro.

Aplicar el protocolo de extracción, purificación y determinación de Ocratoxina “A”, en las muestras de cacao obtenidas de comerciantes nacionales.

Determinar los niveles de Ocratoxina “A” presentes en las muestras, mediante el empleo del protocolo y su comparación con los límites máximos permitidos en legislaciones internacionales.

Analizar los resultados obtenidos e identificar las muestras con niveles de contaminación por Ocratoxina “A” y sus características macroscópicas y microscópicas más distintivas de los hongos productores.

Formular recomendaciones para evitar o disminuir la contaminación de las almendras de cacao con la Ocratoxina “A”.

Socializar los resultados de la investigación a los comerciantes de cacao, con el personal de los laboratorios de Agrocalidad.

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

Bolsas de papel Hum. Rel. máx: 60 %T máx: 25ºC

Bolsas de papel Hum. Rel. máx: 60 %T máx: 25ºC

• almendras< 8% hum.• cinco meses• medios < 75% hum.

relativa

• almendras< 8% hum.• cinco meses• medios < 75% hum.

relativa

Fuente. http://cacaoyderivados.blogspot.com/

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 177:95.

2 mL10.2 μg*mL-1

Solución stock 102 ng.mL-1

Curva de calibración

0

1 250

2 500

3 750

5 000

7 000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

ocratoxina A External Emission_1Area [counts*min]

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

muestra ácido ascórbico metanol – agua

shaker filtrado ajusta el pH

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

evapora a sequedad redisuelve

elución evapora a sequedad reconstituye y HPLC

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

Donde: Co: Concentración de Ocratoxina “A” en la muestra (ng*Kg-1).

Ci: Concentración de Ocratoxina “A” en la curva (ng*mL-1).

M: Porción de muestra tomada para el análisis (g).

Donde: Co: Concentración de Ocratoxina “A” en la muestra (ng*Kg-1).

Ci: Concentración de Ocratoxina “A” en la curva (ng*mL-1).

M: Porción de muestra tomada para el análisis (g).

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0-2 000

5 000

10 000

15 000

20 000 OTA 01032012(100ppb) #10 St OTA5r Emission_1counts

min

1 - 14.9202 - 15.0403 - 15.197

4 - ocratoxina A - 15.617

5 - 16.383

Condiciones utilizadas para la cuantificación en el HPLC.

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

• Separar selectivamente los analitos de interés de una muestra y la eliminación de la matriz interferente.

• Permite acondicionar, cargar, lavar y eluir el analito de interés.

Fuente. SORIANO, (2007)

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

• Optimizado para sensibilidad alta, por tanto es posible detectar pequeños picos.

Fuente. WATERS, (2011)

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MATERIALES Y MÉTODOSMATERIALES Y MÉTODOS

submuestras al azar

Sembraron, diez

25°C purificación Montaje Observación

clave taxonómica

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.1: Gráfico de puntos para las concentraciones de Ocratoxina “A” en μg*Kg-1 por provincias (Toaza, 2012).

• No existió diferencia estadística.•Debido a que las concentraciones de Ocratoxina “A” no difirieron significativamente entre si.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.2: Carta de control para las concentraciones de OTA comparadas con el límite permisible del Códex Alimentario (Toaza, 2012).

• Concentraciones de Ocratoxina “A” obtenidas en el análisis de las muestras correspondieron a valores que se ubicaron por debajo de los señalados en la normativa para cacao.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.3: Carta de control para las concentraciones de OTA según los límites característicos de la población (Toaza, 2012).

•Algunas muestras se encuentran fuera del límite superior, indicando la ocurrencia de comportamiento dentro de la población de muestras analizadas.

•Plan de control, para que se atenúe el incremento.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.4: Frecuencias relativas para las concentraciones de Ocratoxina “A” en las muestras de almendras de cacao (Toaza, 2012).

• Primera clase→ alta frecuencia correspondiente al 86% del total de muestras, que no acusaban contaminación de OTA.

•Clases (2 – 6) se determinó que en el 14% de las observaciones, si existió contaminación por OTA.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Niveles de concentración de OTA

Valor de la media bajo la hipótesis nula : 10

Variable n Media DE LS(95) T p(Unilateral I)

Concentración OTA 84 0,48 1,28 0,71 -68,02 <0,0001

Prueba de t para una mediaPrueba de t para una media

• P < 0,0001P < 0,0001• Concentraciones

inferiores al límite permisible.

• Acepta Ha.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.5: Distribución de hongos presentes en almendras de cacao, de muestras procedentes de las provincias (Toaza, 2012).

•El hongo que manifestó una mayor prevalencia fue Mucor, seguido por Cladosporium, Epicoccum, Aspergillus, Moniliophthora y Alternaria.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.6: Distribución porcentual de hongos aislados de almendras de cacao presentes en muestras obtenidas de cada provincia (Toaza, 2012).

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfico 3.7: Gráfico de Sectores en base a la incidencia de hongos, identificados en almendras de cacao, muestreadas en diversas provincias (Toaza, 2012).

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

Variable

Hongo N Medias D.E. Medianas

H p

conteo Alternaria 35 0.03 0.17 0.00 32.98 <0.0001

conteo Aspergillus 35 0.11 0.53 0.00    conteo Cladosporium 35 0.74 2.12 0.00    conteo Epicoccum 35 0.14 0.85 0.00    conteo Moniliophthor

a35 0.06 0.34 0.00    

conteo Mucor 35 6.29 4.90 10.00    

Trat. RanksAlternaria 92.09 A

Moniliophthora 92.14 A

Epicoccum 92.24 AAspergillus 94.76 A

Cladosporium 103.13 AMucor 158.64 B

Análisis comparativo de hongos presentes en las muestras de cacao

Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p<=0,05)

Prueba de Kruskal Wallis

• P < 0,0001P < 0,0001• Comportamiento

diferente.• Acepto Ha

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

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RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

*ESPECTRÓMETRO DE MASAS

• Método más exacto para determinar masas atómicas y moleculares.

*Análisis Cromatográfico

• Recuperación→ 92%• R2 = 0,997• Mayor coherencia y

reciprocidad

• TFA → Eliminación del efecto de modo mixto.

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CONCLUSIONES CONCLUSIONES

• De un total de 42 muestras analizadas, en las provincias de Santo Domingo de los

Tsáchilas y Manabí no se encontró contaminación por Ocratoxina “A”, mientras que en las

provincias de Esmeraldas, El Oro, Los Ríos y Guayas se obtuvó contaminación por OTA.

• En un 86% de las muestras analizadas no se encontró contaminación por OTA, mientras

que en el 14% restante, presentaron bajas concentraciones de Ocratoxina “A”, con valores

inferiores a los límites establecidos en las normativas internacionales que corresponden a

10 μg*Kg-1.

• Se estableció el protocolo de extracción, purificación y determinación de Ocratoxina “A”,

mediante el uso de columnas de Fase – Reversa (SPE) y Cromatografía Líquida de Alta

Eficiencia (HPLC), validado por los laboratorios de AGROCALIDAD.

 

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CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• En las muestras que fueron positivas en el análisis por Cromatografía Líquida de Alta

Eficiencia (HPLC), se determinó la presencia de hongos, * tales como: Aspergillus,

Cladosporium, Mucor, Moniliophthora, Epicoccum y Alternaria.

• Bajo las condiciones apropiadas de temperatura, humedad relativa, etc., los hongos

proliferan y se obtiene una mejor respuesta en el desarrollo de enfermedades,

resultados que fueron evidenciados con la presencia de Moniliophthora, que es un

hongo que puede ocasionar infección a nivel de campo y que puede ocasionar

pérdidas de la producción.

 

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RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES• Desarrollar estudios para conocer cuáles son las especies fúngicas que se

encuentran de forma habitual en almendras de cacao y detectar mediante biología

molecular que secuencias son las específicas para sintetizar Ocratoxina “A”.

 

• En una segunda etapa se recomienda realizar la validación de Ocratoxina “A” con la

metodología planteada de extracción, por espectrometría de masas.

• Realizar e instaurar mecanismos efectivos con el sistema de análisis de peligros y

de puntos críticos de control (HACCP) para Ocratoxina “A” en cacao y otros

alimentos, aplicando métodos de gestión de la inocuidad de los alimentos con:

Buenas prácticas agrícolas (BPA), Buenas prácticas de almacenamiento (BPAL) y

Buenas Prácticas de Manufactura (BPM), con el fin de evitar patologías severas

tanto en hombres como en animales.

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RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

• Seguir todas las instrucciones de los protocolos analíticos y las buenas prácticas de

laboratorio para evitar resultados erróneos por falta de cuidado en la manipulación de

los elementos de ensayo y los equipos de medición.

• Debido a la falta de información adecuada y que la normativa para ciertas matrices

es limitada, se recomienda que en base a estos estudios se genere normativas en

micotoxinas, así como de otras sustancias en los diferentes grupos de alimentos y

con ello establecer mejores controles en materia de seguridad alimentaria.

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• Aguilera, C., Herrera, C., Ponce, J. (2010). Implementation, validation, and application of a new HPLC method to determine oxytetracycline in salmonid muscle tissue. Journal of Aquatic Research, 38(2): 227-233.

• Bunaciu, D.M. (2010). Developing an HPLC-ESI-MS/MS method for simultaneous determination of mycotoxins in maize flour and other matrices. Tesis University of Tartu, Institute of Chemistry.

• CODEX ALIMENTARIUS COMMISSION. 2008. Discussion paper on ochratoxin A in cocoa. Rome, Italy: WHO/ FAO. p.2.

• Fritz, J. S. (1999). Analytical solid-phase extraction. Editorial John Wiley & Sons. Reino Unido. 35p.

• Hurst, W.J., Martin, R.A. (1998). High – performance liquid chromatographic determination of ochratoxin A in artificially contamined cocoa beans using automated sample clean – up. Journal of Chromatography, 810, 89-94.

• Huff, W.E., Hamilton, P.B. (1979). Mycotoxins - their biosynthesis in fungi: Ochratoxins - metabolites of combined pathways. Journal of Food Protection, 42: 815-820.

• Mounjouenpou, P., Gueule, D., Fontana-Tachon, A., Guyot, B., Tondje, R., Joseph-Pierre G. (2008).Filamentous fungi producing ochratoxin a during cocoa processing in Cameroon. Journal of Food Microbiology, 121, 234–241.

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA

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GRACIAS!!GRACIAS!!