Biodegradação de deoxinivalenol por aspergillus oryzae e rhizopus sp.: um estudo bioquímico de degradação e toxicidade

Abstract

A contaminação aleatória de alimentos por micotoxinas afeta as condições de sanidade das dietas de humanos e animais. Dentre as toxinas fúngicas, deoxinivalenol (DON) se destaca pela freqüente contaminação de produtos agrícolas e alimentos e pela sua resistência a degradação pelo emprego de métodos tradicionais de processamento, o que motiva políticas de controle e a busca por técnicas de descontaminação. A descontaminação biológica empregando processsos fermentativos tem sido apontada como uma alternativa promissora, pois permite degradar micotoxinas através do sistema enzimático microbiano e melhorar características funcionais e sensoriais de matérias-primas e insumos alimentícios. Este trabalho teve por objetivo estudar condições e mecanismos de biodegradação de deoxinivalenol empregando Aspergillus oryzae e Rhizopus sp. em sistemas fermentativos submersos. Para tanto, foi necessário adequar metodologia para reação de derivação na determinação cromatográfica de DON; estudar o potencial e condições de degradação via fermentação submersa por Aspergillus oryzae e Rhizopus sp.; e avaliar a atividade de oxidoredutases e a citotoxicidade dos extratos fementados. A otimização da metodologia estabeleceu a melhor condição para a reação de derivação com 200 µL de anidrido trifluoroacético e 18 mg de bicarbonato de sódio, durante 6 minutos a 74 °C na faixa entre 7 e 21 µg de DON. A quantificação de DON residual no meio fermentado mostrou que as espécies fúngicas Rhizopus sp. e Aspergillus oryzae possuem a capacidade de degradar DON demonstrando índices médios de 87,4 e 62,4% respectivamente, principalmente quando o meio submerso foi água estéril e fermentação realizada durante 48 horas. A velocidade máxima de degradação neste intervalo foi de 10,8 e 12,4 ppb/h, observando também um aumento na atividade específica da enzima peroxidase. Os extratos dos fermentados com A. oryzae e Rhizopus sp. apresentaram efeito de inibição de proliferação celular (IC50) quando concentrados 10 vezes em 48 e 72 horas respectivamente. Os meios fermentados com Rhizopus sp. apresentaram menor efeito (1,5 vezes) quando comparado com Aspergillus oryzae.

Random food contamination by mycotoxins affects sanity conditions in both human and animal diets. From among all fungal toxins, deoxynivalenol (DON) is the most frequently found toxin in the contamination of agricultural foods and products, and it is prominent for its resistance to degradation when traditional processing methods are used. This has in turn encouraged a search for both control policies and decontamination techniques. Biological decontamination with the use of fermentation processes has been suggested as a promising alternative, because it allows degradation of mycotoxins by means of the microbialenzymatic system, which improves the functional and sensorial characteristics of raw materials and alimentary insumes. This present research is aimed at studying deoxynivalenol biodegradation conditions and mechanisms by using Aspergillus oryzae and Rhizopus sp. in submerged fermentation systems. To realized this, it has been required the adjusting of methodology for derivatization reaction to DON determination by gas chromatography; to studying degradation potential and conditions through submerged fermentation by Aspergillus oryzae e Rhizopus sp. was also necessary; as well as evaluating the oxydoredutases activity and the cytotoxity of fermented extracts. The methodology optimization has established the best condition for the derivation reaction with 200 µL of TFAA and 18 mg of sodium bicarbonate during 6 minutes at 74 °C in the range from 7 to 21µg of DON. Quantification of residual DON in a fermented environment has demonstrated that fungal species Rhizopus sp. and Aspergillus oryzae have the ability to degrade DON, indicating average rates of 87,4 and 62,4% respectively, especially when the submerged environment has consisted of sterile water and the fermentation has taken place for 48 hours. The maximum degradation velocity in this interval was 10,8 and 12,4 ppb/h, with an increase in the specific activity of the peroxidase enzyme having been observed. The extracts of those fermented with A. oryzae and Rhizopus sp. have indicated effects on inhibition of proliferation (IC50) when concentrated 10 times in 48 and 72 hours respectively. The environments fermented with Rhizopus sp. have shown less effect (1,5 times) when compared to Aspergillus oryzae.