Control de hongos toxicogénicos en alimentos mediante la utilización de quitosano

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La presencia de los hongos toxicogénicos y sus metabolitos tóxicos en los productos de interés agroalimentario es uno de los principales problemas sanitarios y económicos en Argentina. El uso indiscriminado de fungicidas de origen sintético para la prevención de la contaminación ha derivado en el de...

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Autor principal:	Garzón Puertas, Dennis Syomara
Otros Autores:	Patriarca, Andrea
Formato:	Tesis de maestría publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2019
Materias:	HONGOS QUITOSANO MICOTOXINAS MANZANA TOMATE PENICILLIUM EXPANSUM ALTERNARIA PATULINA ALTERNARIOL ALTERNARIOL MONOMETIL ETER ACIDO TENUAZONICO FUNGI CHITOSAN MYCOTOXINS APPLE TOMATO PATULIN ALTERNARIOL MONOMETHYL ETHER TENUAZONIC ACID
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description	La presencia de los hongos toxicogénicos y sus metabolitos tóxicos en los productos de interés agroalimentario es uno de los principales problemas sanitarios y económicos en Argentina. El uso indiscriminado de fungicidas de origen sintético para la prevención de la contaminación ha derivado en el desarrollo de poblaciones resistentes, lo que demanda el uso de dosis más elevadas y sustancias más agresivas para su control, con el consecuente aumento de residuos tóxicos en los productos agroalimentarios. Es por ello que, en los últimos años, se ha incrementado la búsqueda de productos naturales como agentes antifúngicos para su empleo en cultivos agrícolas, que no contaminen el medio ambiente y no dejen residuos tóxicos en los productos tratados. Entre estas alternativas, se encuentra el quitosano, un polisacárido derivado de la quitina, buen formador de biopelículas, de amplio espectro antimicrobiano, no tóxico, biocompatible y biodegradable. Se utilizó quitosano de alto grado de pureza, grado de desacetilación >85% y peso molecular medio-bajo (5-80 kDa). Se evaluó la capacidad de distintos ácidos orgánicos para aumentar la solubilidad del quitosano en soluciones acuosas, encontrándose que el ácido acético permitió solubilizarlo a menores concentraciones que los otros ácidos, por lo que se seleccionó como disolvente. Se realizaron pruebas de estabilidad de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% esterilizadas por calor y posteriormente almacenadas a temperatura ambiente (25ºC) y de refrigeración (4ºC). Los resultados mostraron que las soluciones esterilizadas por calor fueron estables durante 12 semanas a ambas temperaturas de almacenamiento. Se utilizaron dos cepas de Alternaria spp. y dos de Penicillium expansun que fueron seleccionadas por su agresividad y capacidad de colonización de los alimentos y de producción de micotoxinas. Se evaluó el efecto in vitro de diferentes concentraciones de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% sobre el desarrollo de las mismas en Agar Papa Dextrosa (APD). El tratamiento inhibió completamente el desarrollo de ambas cepas de Penicillium expansum a una dosis de 4 mg/ml y de A. arborescens y A. tenuissima a la dosis de 2 mg/ml. Las soluciones de quitosano que causaron la inhibición completa del desarrollo de P. expansum y Alternaria spp. en el ensayo in vitro, fueron utilizadas para evaluar el efecto in vivo de soluciones de quitosano sobre el crecimiento de los hongos en manzanas y frutos de tomate, respectivamente. La aplicación de solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% sobre manzanas inoculadas con P. expansum presentó un efecto fungistático sobre el hongo, causando una máxima reducción del desarrollo del 46%. Sobre tomates inoculados con Alternaria spp. mostró una reducción promedio del 93% para ambas especies. A partir de las placas de APD utilizadas en el ensayo in vitro se cuantificó la producción de toxinas de P. expansum y Alternaria spp. La producción in vitro de PAT por P. expansum y de TA por A. arborescens y A. tenuissima se incrementó cuando se utilizaron dosis intermedias (efecto fungistático) de soluciones ácidas de quitosano. Sin embargo, estas soluciones redujeron la acumulación de AME y AOH por A. arborescens y A. tenuissima in vitro. Se evaluó la concentración de micotoxinas producidas por ambos géneros fúngicos en el ensayo in vivo. La presencia de soluciones de quitosano no tuvo un efecto significativo sobre la producción de PAT en manzanas por cepas de P. expansum. La aplicación de la solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% a una dosis de 2 mg/ml inhibió la síntesis de TA por ambas cepas de Alternaria spp. sobre frutos de tomate. No se observó un efecto significativo sobre la producción de AME por ambas especies de Alternaria. La solución de quitosano en ácido acético inhibió completamente la síntesis de AOH por A. arborescens en tomates a una dosis de 2 mg/ml, pero no por A. tenuissima, que fue capaz de sintetizarlo en bajos niveles.
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Entre estas alternativas, se encuentra el quitosano, un polisacárido derivado de la quitina, buen formador de biopelículas, de amplio espectro antimicrobiano, no tóxico, biocompatible y biodegradable. Se utilizó quitosano de alto grado de pureza, grado de desacetilación >85% y peso molecular medio-bajo (5-80 kDa). Se evaluó la capacidad de distintos ácidos orgánicos para aumentar la solubilidad del quitosano en soluciones acuosas, encontrándose que el ácido acético permitió solubilizarlo a menores concentraciones que los otros ácidos, por lo que se seleccionó como disolvente. Se realizaron pruebas de estabilidad de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% esterilizadas por calor y posteriormente almacenadas a temperatura ambiente (25ºC) y de refrigeración (4ºC). Los resultados mostraron que las soluciones esterilizadas por calor fueron estables durante 12 semanas a ambas temperaturas de almacenamiento. Se utilizaron dos cepas de Alternaria spp. y dos de Penicillium expansun que fueron seleccionadas por su agresividad y capacidad de colonización de los alimentos y de producción de micotoxinas. Se evaluó el efecto in vitro de diferentes concentraciones de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% sobre el desarrollo de las mismas en Agar Papa Dextrosa (APD). El tratamiento inhibió completamente el desarrollo de ambas cepas de Penicillium expansum a una dosis de 4 mg/ml y de A. arborescens y A. tenuissima a la dosis de 2 mg/ml. Las soluciones de quitosano que causaron la inhibición completa del desarrollo de P. expansum y Alternaria spp. en el ensayo in vitro, fueron utilizadas para evaluar el efecto in vivo de soluciones de quitosano sobre el crecimiento de los hongos en manzanas y frutos de tomate, respectivamente. La aplicación de solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% sobre manzanas inoculadas con P. expansum presentó un efecto fungistático sobre el hongo, causando una máxima reducción del desarrollo del 46%. Sobre tomates inoculados con Alternaria spp. mostró una reducción promedio del 93% para ambas especies. A partir de las placas de APD utilizadas en el ensayo in vitro se cuantificó la producción de toxinas de P. expansum y Alternaria spp. La producción in vitro de PAT por P. expansum y de TA por A. arborescens y A. tenuissima se incrementó cuando se utilizaron dosis intermedias (efecto fungistático) de soluciones ácidas de quitosano. Sin embargo, estas soluciones redujeron la acumulación de AME y AOH por A. arborescens y A. tenuissima in vitro. Se evaluó la concentración de micotoxinas producidas por ambos géneros fúngicos en el ensayo in vivo. La presencia de soluciones de quitosano no tuvo un efecto significativo sobre la producción de PAT en manzanas por cepas de P. expansum. La aplicación de la solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% a una dosis de 2 mg/ml inhibió la síntesis de TA por ambas cepas de Alternaria spp. sobre frutos de tomate. No se observó un efecto significativo sobre la producción de AME por ambas especies de Alternaria. La solución de quitosano en ácido acético inhibió completamente la síntesis de AOH por A. arborescens en tomates a una dosis de 2 mg/ml, pero no por A. tenuissima, que fue capaz de sintetizarlo en bajos niveles. The presence of toxicogenic fungi and their toxic metabolites in agri-food products is one of the main health and economic problems in Argentina. The indiscriminate use of fungicides of synthetic origin for the prevention of contamination has led to the development of resistant populations, which demands the use of higher doses and more aggressive substances for their control, with the consequent increase of toxic residues in food products. In recent years, the search for natural products as antifungal agents for use in agricultural crops, which do not pollute the environment and leave no toxic waste in the treated products, has increased. One of these alternatives is chitosan, a polysaccharide derived from chitin, a good biofilm-forming agent, with broad antimicrobial spectrum, non-toxic, biocompatible and biodegradable. High degree of purity chitosan, degree of deacetylation> 85% and medium-low molecular weight (5-80 kDa) was used. The capacity of different organic acids was evaluated to increase its solubility in aqueous solutions. As acetic acid solubilized it at lower concentrations than other acids, it was selected as solvent. Stability tests were performed on heat-sterilized 3% chitosan solutions in acetic acid 1%, which were stored at room temperature (25ºC) and refrigeration (4ºC). The results showed that the solutions were stable for 12 weeks at both storage temperatures. Two strains of Alternaria spp. and two of Penicillium expansun, selected for their aggressiveness and ability to colonize food and produce mycotoxins were used. The in vitro effect of increasing concentrations of 3 % chitosan solutions in 1% acetic acid on their growth on Potato Dextrose Agar (PDA) was evaluated. The treatment completely inhibited the development of both strains of P. expansum in vitro at a dose of 4 mg/ml and of A. arborescens and A. tenuissima at 2 mg/ml. The chitosan solutions that caused the complete inhibition of in vitro development of P. expansum and Alternaria spp were used to evaluate the in vivo effect of chitosan solutions on fungal growth on apples and tomato fruit, respectively. The application of 3% chitosan solution in acetic acid 1% on apples inoculated with P. expansum showed a fungistatic effect on the fungus, causing a maximum development reduction of 46%. On Alternaria spp. inoculated tomato fruit, an average reduction of 93% was achieved for both species. From the PDA plates used in the in vitro assay, the production of P. expansum and Alternaria toxins was quantified. The in vitro production of PAT by P. expansum and of TA by A. arborescens and A. tenuissima increased when intermediate doses (fungistatic effect) of acidic chitosan solutions were used. However, these solutions reduced the accumulation of AME and AOH by A. arborescens and A. tenuissima in vitro. The concentration of mycotoxins produced by both fungal geenra in vivo was evaluated. The presence of chitosan solutions did not have a significant effect on the production of PAT in apples by strains of P. expansum. The application of 3% chitosan solution in 1% acetic acid inhibited TA biosynthesis by both Alternaria spp on tomato fruit. No significant effect was observed on AME production by both Alternaria species. The chitosan solution in acetic acid completely inhibited the synthesis of AOH by A. arborescens in tomatoes at a dose of 2 mg/ml, but not by A. tenuissima, which was able to synthesize it at low levels. Fil: Garzón Puertas, Dennis Syomara. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6659_GarzonPuertas spa Universidad de Buenos Aires. 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Control de hongos toxicogénicos en alimentos mediante la utilización de quitosano

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