Estudio de la incidencia de aflatoxinas, zearalenona y desoxinivalenol en el arroz producido en las principales zonas arroceras de Colombia

Abstract

L’arròs (Oryza sativa L.) és un dels cultius alimentaris més importants del món, sent Colòmbia el segon productor d’arròs d’Amèrica Llatina, després del Brasil. L’arròs es classifica com el tercer producte agrícola en extensió de país, després del cafè i el blat de moro. En el present estudi es va determinar la qualitat de l’arròs cultivat i comercialitzat a Colòmbia, atenent a paràmetres microbiològics, fisicoquímics i toxicològics (presència de micotoxines), i es va plantejar com a objectiu general estudiar la incidència d’aflatoxines, zearalenona i desoxinivalenol en l’arròs produït a les principals zones arrosseres de Colòmbia. Durant l’any 2017 es van prendre 62 mostres d’arròs paddy cultivades per sistemes “reg” i “secà”, procedents de les principals zones arrosseres de Colòmbia. L’any 2018, el nombre de mostres recollides va ser de 58, provinents dels dos sistemes de cultiu. Aquestes mostres es van analitzar microbiològicament (coliformes totals, Escherichia coli, i Fongs i Llevats) i es van determinar les seves característiques fisicoquímiques (pH, activitat d’aigua -Aw- i contingut d’humitat). Finalment, les mostres van ser analitzades per a la detecció i quantificació d’aflatoxines (AF) (B1, B2, G1 i G2), zearalenona (ZEA) i desoxinivalenol (DO). Per fer això, es van aplicar tècniques analítiques estandarditzades reconegudes per l’Associació Oficial de Química Analítica dels Estats Units (AOAC). Dels resultats obtinguts, en les mostres recollides durant l’any 2017, es va observar una incidència global del 46% de coliformes totals (CT) en les mostres procedents de sistema “reg” de totes les zones arrosseres. En les mostres de sistema “secà”, la incidència observada va ser del 50 %. La incidència de Fongs i Llevats (F i Ll) va ser alta, i va oscil·lar entre el 96 i el 100 %, sense importar el sistema de cultiu emprat. Escherichia coli va presentar una incidència de el 8 % en el sistema “reg”, mentre que no es va detectar la seva presència en les mostres cultivades pel sistema “secà”. En l’arròs conreat l’any 2018 pel sistema “reg” la càrrega microbiana, tant de bacteris com de fongs, va disminuir considerablement; només el 13 % de les mostres van presentar recomptes de CT. Els fongs van estar presents en el 76 % de les mostres. Pel que fa a el sistema “secà”, el 23 % de les mostres van presentar contaminació amb CT, i el 54 % amb F i Ll. La presència de fongs en el gra en cultiu va ser molt elevada a tot el país, tot i que l’any 2018, es va apreciar una disminució generalitzada en la incidència en totes les zones arrosseres. En relació a les variables fisicoquímiques, les mostres procedents de sistema “reg”, van presentar durant 2017 valors mitjans de pH entre 6,39 i 6,75, i de 0,65 i 0,74 d’Aw, amb uns valors d’ humitat entre 7,48 i 11,74 %. Les mostres cultivades pel sistema “secà” van evidenciar valors mitjans de pH entre 6,72 i 7,00, de 0,70 i 0,75 de Aw, i humitats compreses entre 6,87 i 10,09 %. En les mostres procedents de sistema “reg” de l’any 2018, els valors de pH van oscil·lar entre 6,68 i 7,37, els de Aw entre 0,71 - 0,74, i els d’humitat entre 7,78 i 10,12 %, mentre que les de sistema “secà” van presentar valors de pH entre 6,44 i 6,75, de 0,65 i 0,74 d’ Aw, i entre 7,11 i 8,39 % d’humitat. Aquestes propietats fisicoquímiques i les seves interaccions són els principals determinants etiològics en la regulació del creixement fúngic i de la producció de metabòlits secundaris. L’any 2017, la micotoxina de major incidència al país va ser AF, seguida de ZEA. La zona més crítica per la presència d’AF va ser la zona “Nord”. Al 2018, ZEA passar a ser la micotoxina de major incidència, especialment en el sistema de cultiu “reg”. En contrast, DO va ser la micotoxina de menor incidència. Sense distinció de sistema de cultiu aplicat, en les mostres recollides durant els dos anys, no es va evidenciar la presència de AFG1 i AFG2. En les mostres cultivades pel sistema “reg” en 2017, la presencia d’AF va correspondre al 15 % de les mostres, amb concentracions que van variar entre 0,1 mg/kg i 1,83 mg/kg, mentre que la ZEA es va detectar en un 13 % de les mostres, amb concentracions entre 53, 5 mg/kg i 2,57 mg/kg. No es va detectar la presència de DO en cap mostra. En les mostres procedents de sistema “secà”, es va observar la presència d’AF en un 43 % de les mostres (2,1 - 119,5 mg/kg) i ZEA en un 7 % (271,9 mg/kg). La incidència d’AF en l’arròs conreat pel sistema “reg” l’any 2018 es va reduir en comparació amb l’any anterior, amb presència només en un 2 % de les mostres (0,9 mg/kg). No obstant això, es va denotar una major incidència de ZEA, present en el 31 % de les mostres (98 µg/kg - 5,19 mg/kg). En aquest cas, va ser destacable l’aparició de DO en el 7 % de les mostres analitzades (0,87 - 5,86 mg / kg), procedents de les zones “Centre” i “Plans Orientals” del país. En les mostres obtingudes pel sistema “secà” es va detectar la presència d’AF i de ZEA, però no es va observar DO en cap zona. La incidència d’AF va ser del 31 % (1,6 - 22,4 mg / kg) i la de ZEA del 15 % (67 mg / kg). Dels aïllaments fúngics obtinguts a partir de les mostres d’arròs en cultiu corresponents al mostreig de l’any 2017, Aspergillus va ser el gènere amb més freqüència (74 %) seguit de Penicillium (20 %). Es van aïllar 19 soques de fongs aïllades de l’arròs conreat l’any 2017, caracteritzant-les fenotípica i molecularment. Disset d’elles van correspondre a Aspergillus flavus. El 52 % de les soques van presentar fluorescència UV a ALC i es va verificar la seva capacitat aflatoxigénica. No es va detectar la presència ni de CT ni tampoc d’E. Coli en cap de les 16 mostres d’arròs comercial analitzades, procedents de les diferents zones arrosseres de Colòmbia, però sí es va detectar la presència de F i Ll. La incidència d’AF en aquestes mostres va ser del 50 % (2,4 - 93,9 mg/kg) i la de DO del 6 % (128 mg/kg), superant-se en el 31 % de les mostres el valor màxim permissible establert per les legislacions colombiana i europea. No es va evidenciar la presència de ZEA en cap de les mostres analitzades.

“El arroz (Oryza sativa L.) es uno de los cultivos alimentarios más importantes del mundo, siendo Colombia el segundo productor de arroz de América Latina, después de Brasil. El arroz se clasifica como el tercer producto agrícola en extensión del país, después del café y el maíz. En el presente estudio se determinó la calidad del arroz cultivado y comercializado en Colombia, atendiendo a parámetros microbiológicos, fisicoquímicos y toxicológicos (presencia de micotoxinas), y se planteó como objetivo general estudiar la incidencia de aflatoxinas, zearalenona y desoxinivalenol en el arroz producido en las principales zonas arroceras de Colombia. Durante el año 2017 se tomaron 62 muestras de arroz paddy cultivadas por sistemas “riego” y “secano”, procedentes de las principales zonas arroceras de Colombia. En el año 2018, el número de muestras recogidas fue de 58, provenientes de los dos sistemas de cultivo. Estas muestras se analizaron microbiológicamente (Coliformes Totales, Escherichia coli y Mohos y Levaduras) y se determinaron sus características fisicoquímicas (pH, actividad de agua -Aw- y contenido de humedad). Finalmente, las muestras fueron analizadas para la detección y cuantificación de aflatoxinas (AF) (B1, B2, G1 y G2), zearalenona (ZEA) y desoxinivalenol (DON). Para ello, se aplicaron técnicas analíticas estandarizadas reconocidas por la Asociación Oficial de Química Analítica de los Estados Unidos (AOAC). De los resultados obtenidos, en las muestras recolectadas durante el año 2017, se observó una incidencia global del 46 % de Coliformes Totales (CT) en los granos procedentes del sistema “riego” de todas las zonas arroceras. En las muestras del sistema “secano”, la incidencia observada fue del 50 %. La incidencia de Mohos y Levaduras (M y L) fue alta, osciló entre el 96 y el 100 %, independientemente del sistema de cultivo empleado. Escherichia coli presentó una incidencia del 8 % en el sistema “riego”, mientras que no se detectó su presencia en las muestras cultivadas por el sistema “secano”. En el arroz cultivado en el año 2018 por el sistema “riego” la carga microbiana, tanto de bacterias como de hongos, disminuyó considerablemente; sólo el 13 % de las muestras presentaron recuentos de CT. Los mohos estuvieron presentes en el 76 % de las muestras. En cuanto al sistema “secano”, el 23 % de las muestras presentaron contaminación con CT y el 54 % de M y L. La presencia de hongos en el grano en cultivo fue muy elevada en todo el país, aunque en el año 2018, se apreció una disminución generalizada en la incidencia en todas las zonas arroceras. Con relación a las variables fisicoquímicas, las muestras procedentes del sistema “riego”, presentaron durante 2017 valores promedio de pH entre 6,39 y 6,75, y de 0,65 y 0,74 de Aw, con unos valores de humedad entre 7,48 y 11,74 %. Las muestras cultivadas por el sistema “secano” evidenciaron valores promedios de pH entre 6,72 y 7,00, de 0,70 y 0,75 de Aw, y humedades comprendidas entre 6,87 y 10,09 %. En las muestras procedentes del sistema “riego” del año 2018, los valores de pH oscilaron entre 6,68 y 7,37, los de Aw entre 0,71 - 0,74, y los de humedad entre 7,78 y 10,12 %, mientras que las del sistema “secano” presentaron valores de pH entre 6,44 y 6,75, de 0,65 y 0,74 de Aw, y entre 7,11 y 8,39 % de humedad. Estas características fisicoquímicas y sus interacciones son los principales determinantes etiológicos en la regulación del crecimiento fúngico y la producción de metabolitos secundarios. En el año 2017, la micotoxina de mayor incidencia en el país fue AF, seguida de ZEA. La zona más crítica por la presencia de AF fue la zona “Norte”. En el 2018, ZEA pasó a ser la micotoxina de mayor incidencia, especialmente en el sistema de cultivo “riego”. En contraste, DON fue la micotoxina de menor incidencia. Sin distinción del sistema de cultivo aplicado, en las muestras recolectadas durante los dos años, no se evidenció la presencia de AFG1 y AFG2. En las muestras cultivadas por el sistema “riego”, se detectó la presencia de AF en el 15 % de las muestras, con concentraciones que variaron entre 0,1 µg/kg y 1,83 mg/kg, mientras que la ZEA se detectó en un 13 % de las muestras, con concentraciones entre 53,5 µg/kg y 2,57 mg/kg. No se detectó la presencia de DON en ninguna muestra. En las muestras procedentes del sistema “secano”, se observó la presencia de AF en un 43 % de las muestras (2,1 - 119,5 µg/kg) y ZEA en el 7 % (271,9 µg/kg). La incidencia de AF en el arroz cultivado por el sistema “riego” en el año 2018 se redujo en comparación con el año anterior, detectándose solo en un 2 % de las muestras (0,9 µg/kg). No obstante, se denotó una mayor incidencia de ZEA, presente en el 31 % de las muestras (98 µg/kg - 5,19 mg/kg). Fue destacable la aparición de DON en el 7 % de las muestras analizadas (0,87 - 5,86 mg/kg), procedentes de las zonas “Centro” y “Llanos Orientales” del país. En las muestras obtenidas por el sistema “secano”, se detectó la presencia de AF y de ZEA, pero no se detectó DON en ninguna zona. La incidencia de AF fue del 31 % (1,6 - 22,4 µg/kg) y la de ZEA del 15 % (67 µg/kg). De los aislamientos fúngicos obtenidos a partir de las muestras de arroz en cultivo correspondientes al muestreo del año 2017, Aspergillus fue el género aislado con mayor frecuencia (74 %) seguido de Penicillium (20 %). Se aislaron 19 cepas de moho aisladas del arroz cultivado en el año 2017, caracterizándolas fenotípica y molecularmente; 17 de ellas correspondieron a Aspergillus flavus. El 52 % de las cepas presentaron fluorescencia UV en ALC y se verificó la capacidad aflatoxigénica de las mismas. No se detectó la presencia ni de CT ni tampoco de E. coli en ninguna de las 16 muestras de arroz comercial analizadas, procedentes de las diferentes zonas arroceras de Colombia, pero sí se detectó la presencia de M y L. La incidencia de AF en estas muestras fue del 50 % (2,4 - 93,9 µg/kg) y la de DON fue del 6 % (128 µg/kg), superándose en el 31 % de las muestras el valor máximo permisible establecido por las legislaciones colombiana y europea. Sin embargo, no se evidenció la presencia de ZEA.

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important food crops in the world, with Colombia being the second largest rice producer in Latin America, after Brazil. Rice has been classified as the third largest agricultural product in the country, behind coffee and corn, respectively. In the present study, the quality of rice grown and commercialized in Colombia was determined, taking into account microbiological, physicochemical, and toxicological parameters (presence of mycotoxins); furthermore, the general objective of this inquiry was to study the incidence of aflatoxins, zearalenone, and deoxynivalenol in rice produced in the main rice-growing areas of Colombia. During 2017, 62 samples of paddy rice grown by “irrigation” and “dry” systems were taken, from the main rice-growing areas of Colombia. In 2018, the number of samples collected was 58, from the two cultivation systems. These samples were microbiologically analyzed (Total Coliforms, Escherichia coli and Molds and Yeasts) and their physicochemical characteristics (pH, water activity -Aw- and moisture content) were determined. Finally, the samples were analyzed for the detection and quantification of aflatoxins (AF) (B1, B2, G1 and G2), zearalenone (ZEA) and deoxynivalenol (DON). For this reason, standardized analytical techniques recognized by the Official Association of Analytical Chemistry of the United States (AOAC) were conducted. The results obtained from the samples collected during 2017, a global incidence of 46 % of Total Coliforms (CT) was observed in the grains from the “irrigation” system all over the rice-growing areas. Regarding the “dry” sample system, the observed incidence was about the 50 %. The incidence of Molds and Yeasts (M and L) was high, ranging between 96 and 100 %, regardless of the culture system used. Escherichia coli presented an incidence of 8 % in the “irrigation” system, while its presence was not detected in the samples grown by the “dry” system. In the rice cultivated in 2018 by the “irrigation” system, the microbial load (both of bacteria and fungi) decreased considerably, in which only 13 % of the samples had CT counts. Molds were present in 76 % of the samples. Comcerning the “dry” system, 23 % of the samples presented contamination with CT and 54 % with M and L. The presence of fungi in cultivated grain was very high throughout the country, although in 2018 there was a generalized decrease in the incidence in all rice-growing areas. In relation to the physicochemical variables, the samples from the “irrigation” system presented during 2017 average pH values between 6,39 and 6,75, and of 0,65 and 0,74 of Aw, with values of humidity between 7,48 and 11.74 %. The samples cultivated by the “dry” system showed average values of pH between 6,72 and 7,00, of 0,70 and 0,75 of Aw, and humidity between 6,87 and 10,09 %. In the samples from the “irrigation” system in 2018, the pH values ranged between 6,68 and 7,37, those of Aw between 0,71 - 0,74, and those of humidity between 7,78 and 10, 12 %, while those of the “dry” system presented pH values between 6,44 and 6,75, of 0.65 and 0,74 of Aw, and between 7,11 and 8.39 % moisture. These physicochemical characteristics and their interactions are the main etiological determinants in the regulation of fungal growth and the production of secondary metabolites. In 2017, the mycotoxin with the highest incidence in the country was AF, followed by ZEA. The most critical area for the presence of AF was the “North” one. In 2018, ZEA became the mycotoxin with the highest incidence, especially in the “irrigation” cultivation system. In contrast, DON was the mycotoxin with the lowest incidence. Regardless of the cultivation system applied, in the samples collected during the two years, the presence of AFG1 and AFG2 was not evidenced. In the samples cultivated by the “irrigation” system, the presence of AF was detected in 15 % of the samples, with concentrations that varied between 0,1 µg/kg and 1,83 mg/kg, while the ZEA was detected in 13 % of the samples, with concentrations between 53,5 µg/kg and 2,57 mg/kg. The presence of DON was not detected in any sample. In the samples from the “dry” system, the presence of FA was observed in 43 % of the samples (2,1 - 119,5 µg/kg) and ZEA in 7 % (271,9 µg/kg). The incidence of AF in rice cultivated by the “irrigation” system in 2018 was reduced compared to the previous year, being detected only in 2 % of the samples (0,9 µg/kg). However, a higher incidence of ZEA was found present in 31 % of the samples (98 µg/kg - 5.19 mg/kg). The appearance of DON was remarkable in 7 % of the samples analyzed (0,87 - 5,86 mg/kg), coming from the “Central” and “Llanos Orientales” areas of the country. In the samples obtained by the “dry” system, the presence of AF and ZEA was detected, but DON was not detected in any area. The incidence of AF was 31 % (1,6 - 22,4 µg/kg) and that of ZEA was 15 % (67 µg/kg). About the fungal isolates obtained from the cultured rice samples corresponding to the sampling of the year 2017, Aspergillus was the genus isolated with the highest frequency (74 %) followed by Penicillium (20 %). 19 strains of mold isolated from rice grown in 2017 were isolated, characterizing them phenotypically and molecularly; 17 of them corresponded to Aspergillus flavus. 52 % of the strains showed UV fluorescence in ALC and their aflatoxigenic capacity was verified. The presence of CT or E. coli was not detected in any of the 16 commercial rice samples analyzed, from the different rice-growing areas of Colombia, but the presence of M and L was detected. The incidence of AF in these samples were 50 % (2,4 - 93,9 µg/kg) and that of DON was 6 % (128 µg/kg), exceeding the maximum permissible value established by Colombian legislation in 31 % of the samples and European. However, the presence of ZEA was not evidenced.