Reducción de la contaminación por hongos toxigénicos y micotoxinas en alimentos mediante el uso de isotiocianatos

El crecimiento de hongos es una de las causas más habituales del deterioro de los alimentos. Productos como los cereales, el pan y sus derivados son especialmente susceptibles ser contaminados con hongos toxigénicos y/o micotoxinas, lo que supone un problema de seguridad alimentaria. Por ello en la presente Tesis Doctoral se han estudiado la presencia de micotoxinas en 60 muestras de masas de pizza refrigeradas y el riesgo de exposición de la población a estos compuestos. Se detectaron aflatoxinas (AFs), zearalenona (ZEA), eniatinas (ENs) y beauvericina (BEA) en el 50, 100, 100 y 3 % respectivamente. Aunque el riesgo de exposición fue moderado, el 12 % de las muestras superaba los límites máximos legislados para AFs y la ZEA. En base a estos datos, se planteó la necesidad de desarrollar estrategias basadas en el uso de sustancias naturales para reducir la presencia de hongos toxigénicos y micotoxinas en este tipo de productos y similares. Los isotiocianatos (ITCs) son compuestos bioactivos obtenidos por la hidrólisis de los glucosinolatos (GSs), metabolitos secundarios de vegetales del género Brassica como brócoli, coliflor, coles de Bruselas y por encima de todos, la mostaza. Se han evaluado distintas metodologías de aplicación de los ITCs a productos de panadería, como el uso de harina de mostaza en la formulación de panes, o la liberación de ITCs a partir de harina de mostaza en el interior de envases de tortitas de trigo y masas de pizza. Todos estos alimentos fueron contaminados con hongos toxigénicos de los géneros Aspergillus y Penicillium para estudiar la efectividad de los distintos tratamientos antifúngicos. Asimismo, se diseñó un dispositivo con base de gel de hidroxietil celulosa para la volatilización del ITC alil isotiocianato (AITC) en el interior de silos de cereales para reducir la contaminación fúngica en maíz, cebada y trigo. Los resultados obtenidos reflejan la eficacia de los ITCs como conservantes de origen natural, observándose una eficacia frente a los hongos ensayados (A. flavus, A. parasiticus y P. nordicum) equivalente al de los conservantes clásicos como el ácido propiónico y sus sales, y en muchos casos superior (100 % de reducción) a dosis superiores a los 10 µL/L. Cuando se utilizó la harina de mostaza como ingrediente, la más efectiva fue la amarilla, rica en el ITC parahidroxibencil isotiocianato (p-HBIT), mientras que, si el efecto se buscaba por volatilización en el interior del envase, las mayores propiedades antifúngicas fueron mostradas por la harina oriental, cuyo ITC mayoritario es el AITC. La reducción de la síntesis de micotoxinas producidas por los hongos ensayados (AFs) fue proporcional a la inhibición del crecimiento fúngico. Finalmente, la capacidad antifúngica del AITC también se demostró en sistemas de silos de cereales simulados, con reducciones de entre 0,9 y 2 log en bidones de 100 L, tratados durante 60 días con 50 µL/L.Fungi growth is one of the most common causes of food spoilage. Products such as cereals, bread and their derivates are especially susceptible to being contaminated with toxigenic fungi and / or mycotoxins, which is a problem of food safety. For this reason, in the present Doctoral Thesis, the presence of mycotoxins in 60 samples of refrigerated pizza doughs and the risk of exposure of the population to these compounds have been studied. Aflatoxins (AFs), zearalenone (ZEA), eniatins (ENs) and beauvericin (BEA) were detected in 50, 100, 100 and 3% respectively. Although the risk of exposure was moderate, 12% of the samples exceeded the maximum limits legislated for AFs and the ZEA. Based on these data, there’s a need to develop strategies based on the use of natural substances to reduce the presence of toxigenic fungi and mycotoxins in this type of products and the like. Isothiocyanates (ITCs) are bioactive compounds obtained by hydrolysis of glucosinolates (GSs), secondary metabolites of Brassica vegetables such as broccoli, cauliflower, Brussels sprouts and above all, mustard. Different methodologies for application of ITCs to bakery products have been evaluated, such as the use of mustard flour in the formulation of breads, or the release of ITCs from mustard flour inside the packages of wheat tortillas and pizza doughs. All these foods were contaminated with toxigenic fungi of the genera Aspergillus and Penicillium to study the effectiveness of the different antifungal treatments. In addition, a device with a hydroxyethyl cellulose gel base was designed for the volatilization of ITC allyl isothiocyanate (AITC) inside cereal silos to reduce fungal contamination in corn, barley and wheat. The results obtained reflect the effectiveness of ITCs as preservatives of natural origin, showing an efficacy against the fungi tested (A. flavus, A. parasiticus and P. nordicum) equivalent to that of classical preservatives such as propionic acid and its salts, and in many cases superior (100 % reduction) at doses higher than 10 μL/L. When mustard flour was used as an ingredient, the most effective was the yellow mustard, rich in ITC parahydroxybenzyl isothiocyanate (-HBIT), while, if the effect was sought by volatilization inside the container, the highest antifungal properties were shown by the oriental mustard flour, whose main ITC is the AITC. The reduction of the synthesis of mycotoxins produced by the fungi tested (AFs) was proportional to the inhibition of fungal growth. Finally, the antifungal capacity of the AITC was also demonstrated in simulated grain silo systems, with reductions of between 0.9 and 2 log in 100 L plastic drums, treated for 60 days with 50 μL/L