Estratégias de controle pré e pós colheita da contaminação por micotoxinas em grãos de milho (Zea mays L.)

O milho (Zea mays L.) é um cereal de importância econômica mundial, caracterizado pela alta qualidade nutricional, que o torna susceptível à contaminação por fungos toxigênicos, como Fusarium spp. A contaminação pode ocorrer no campo, durante o desenvolvimento dos grãos, ou no período de colheita, reduzindo a qualidade do grão, além da produção de metabólitos secundários tóxicos (micotoxinas), que causam graves doenças em seres humanos e animais. A prevenção na pré-colheita constitui o melhor método para controlar a contaminação por micotoxinas, porém quando ocorre a contaminação, os riscos associados a toxinas devem ser controlados por procedimentos pós-colheita. No presente trabalho foi avaliada a contaminação fúngica e fumonisinas em diferentes cultivares de milho (Asteca, Caiano, IPR 114 e DKB 390), submetidos à adubação orgânica (cama de frango), mineral (NPK) e controle (sem adubação) e a utilização de um híbrido de milho (Mon 810) submetido à adubação fosfatada (superfosfato triplo, fosfato de gafsa, fosfato de itafós e a mistura superfosfato triplo e fosfato de gafsa, superfosfato triplo e fosfato de itafós e testemunha) com e sem a aplicação de inoculante (Pseudomonas fluorescens). Paralelamente foi realizada a otimização da remoção de desoxinivalenol (DON) in vitro por sorventes orgânico (β-glucana) e inorgânico (carvão ativado). O experimento das diferentes cultivares submetidas à adubação orgânica, mineral e controle foi conduzido sob delineamento experimental de blocos casualizados em esquema fatorial (4x3) nas safras de 2009 e 2010, totalizando 96 parcelas, enquanto o experimento com a cultivar submetida a diferentes fontes de fertilizantes fosfatados foi realizado em blocos casualizados, esquema fatorial (6x2) na safra de 2010, totalizando 48 parcelas. Os resultados foram avaliados por Analise Estatística de Componentes Principais (ACP). A otimização da remoção de DON por sorventes orgânico e inorgânico in vitro foi realizada por meio de um planejamento estatístico 24 e os resultados foram avaliados por meio da análise de variância ANOVA e Metodologia de Superfície de Resposta (MSR). No tratamento com adubação orgânica e mineral, utilizando diferentes cultivares, a contaminação por Fusarium spp. e Penicillium spp. foi detectada em 83 % e 100 % das amostras na safra 2009 e em 100 % e 69 % das amostras na safra 2010, respectivamente. Aspergillus spp. foi detectado somente na safra 2009 em 14,5 % das amostras. As maiores médias de contaminação por fumonisinas (FB1 + FB2) foram detectadas nas cultivares Asteca (4,59 μg/g), Caiano (3,04 μg/g) e IPR 114 (4,04 μg/g), enquanto que nos tratamentos com adubações, as amostras submetidas à adubação orgânica apresentaram maior média de contaminação por fumonisinas (3,74 μg/g) quando comparada com os tratamentos sem adubação (3,15 μg/g) e adubação mineral (2,18 μg/g). A cultivar DKB 390, aliada ao tratamento com adubação mineral, apresentou menores níveis de fumonisinas (FB1 + FB2). Na aplicação de adubação fosfatada com e sem a aplicação de inoculante (P. fluorescens), na safra de 2010, Fusarium spp. e Penicillium spp., foram detectados em 77 % e 75 % das amostras, respectivamente. As maiores médias de Fusarium spp. foram detectadas nos tratamentos testemunha, com (2,6 x 104 UFC/g) e sem (3,4 x 104 UFC/g) a aplicação de inoculante (P. fluorescens). A FB1 e FB2 foram detectadas em 100 % e 75 % das amostras, respectivamente. As maiores médias de fumonisinas (FB1+ FB2) foram detectadas nos tratamentos sem P. fluorescens (de 0,18 a 1,12 g/g), enquanto que os tratamentos com a aplicação de P. fluorescens apresentaram a menor média de contaminação por fumonisinas (de 0,08 a 0,83 g/g). Quanto às diferentes fontes de fertilizantes fosfatados, a menor 6 contaminação por fumonisinas (0,17 g/g) foi detectada no tratamento com a aplicação do fosfato solúvel (Superfosfato triplo), fato que pode estar relacionado à disponibilidade imediata desse nutriente para a planta. Nos testes de sorção de desoxinivalenol (DON) in vitro, no modelo do planejamento estatístico 24 a maior percentagem de sorção ocorreu com a utilização de 2 % de carvão ativado e β-glucana na proporção 70:30 (>95,6 %), nos tempos de incubação de 30, 60 e 90 minutos. As menores sorções foram detectadas utilizando 0,2 % de carvão ativado e β-glucana na proporção 0:100 (de 14,4 % a 77,3 %). Os valores de pH (3,0, 5,0 e 7,0) não influenciaram no processo de sorção de DON in vitro. A mistura dos dois sorventes (carvão ativado e β-glucana) na concentração de 2 % foi eficaz na faixa de pH entre 3,0 e 7,0, cobrindo a faixa encontrada no trato gastrointestinal de animais ruminantes e monogástricos, sugerindo seu potencial para minimizar o risco de contaminação por DON. A contaminação de milho por micotoxinas no campo pode ser reduzida por meio de práticas agrícolas (seleção de cultivares e aplicação de fertilizantes). Quando a contaminação em campo é inevitável, práticas de descontaminação, como a aplicação de sorventes podem ser aplicadas a fim de minimizar os riscos à saúde animal.Maize (Zea mays L.) is an economically important staple crop worldwide, characterized by high nutritional quality, which makes it susceptible to contamination by toxigenic fungi such as Fusarium sp. Contamination may occur in the field during the grain development, or at harvest time, reducing the grain quality, in addition to the production of secondary metabolites (mycotoxins) that cause severe diseases in humans and animals. The pre-harvest prevention is the best approach for controlling mycotoxin contamination, but when contamination occurs, the risks associated with toxins should be controlled by post-harvest procedures. In the present study the fungal and fumonisin contamination were evaluated in different cultivars (Asteca, Caiano, IPR 114 and DKB 390), submitted to organic fertilization (poultry litter), mineral (NPK) and control (without fertilization) as well as in a maize cultivar (Mon 810) with different phosphate fertilization (Triple Superphosphate, Gafsa Phosphate, Itafós Phosphate and the mixture triple superphosphate and Gafsa phosphate, triple superphosphate and Itafós phosphate and control without fertilization) with and without the inoculant application (Pseudomonas fluorescens). In addition, optimization of deoxynivalenol (DON) removal in vitro by organic (β-glucan) and inorganic adsorbents (activated charcoal) was carried out. The experiment of different cultivars subjected to organic fertilization, mineral and control was conducted under randomized block factorial design (4x3) in 2009 and 2010 growing seasons, totaling 96 samples, while the experiment with the Mon 810 cultivar under different phosphate fertilizer sources was carried out in randomized block factorial design (6x2) in 2010 growing season, totaling 48 samples. The results were analyzed by Statistical Analysis of Principal Components (ACP). Optimization of DON removal in vitro by organic and inorganic adsorbents was evaluated using a 24 statistical design and results were evaluated by ANOVA and Response Surface Methodology (RSM). In organic and mineral fertilization experiments using different cultivars, the contamination by Fusarium sp. and Penicillium sp. was detected in 83 % and 100 % maize samples in 2009 and 100 % and 69 % samples in 2010 growing season, respectively. Aspergillus sp. was detected only in the 2009 growing season in 14.5 % samples. The highest mean fumonisin contamination (FB1 + FB2) was detected in Asteca (4.59 μg/g), Caiano (3.04 μg/g) and IPR 114 (4.04 μg/g), whereas in fertilization treatments, the samples submitted to organic fertilization had higher mean fumonisin contamination (3.74 μg/g) when compared to treatments without fertilizer (3.15 μg/g) and mineral fertilizer (2.18 μg/g). The lowest fumonisin (FB1 + FB2) levels were detected in DKB 390 cultivar treated with mineral fertilization. In the phosphate fertilization with and without inoculant application (P. fluorescens), in 2010 growing season, Fusarium sp. and Penicillium sp. were detected in 77 % and 75 % samples, respectively. The highest mean of Fusarium sp. was detected in control without fertilization, with (2.6 x 104 CFU/g) and without (3.4 x 104 CFU/g) the inoculant application (P. fluorescens). FB1 and FB2 were detected in 100 % and 75 % samples, respectively. The highest mean fumonisin levels (FB1 + FB2) were detected in treatments without P. fluorescens (from 0.18 to 1.12 g/g), while treatments with P. fluorescens showed the lowest mean fumonisin contamination (from 0.08 to 0.83 g/g). Concerning the different sources of phosphate fertilizers, the lowest fumonisin contamination (0.17 g/g) was detected in treatment with soluble phosphate application (Triple Superphosphate) which may be related 8 to the availability of this nutrient for the plant. In the adsorption tests of deoxynivalenol (DON) in vitro, in the 24 experimental design model the highest percentage of adsorption occurred using 2 % activated charcoal and β-glucan at 70:30 ratio (> 95.6 %) incubated at 30, 60 and 90 minutes. The lowest adsorptions were detected using 0.2 % activated charcoal and β-glucan at 0:100 ratio (from 14.4 % to 77.3 %). The pHs (3.0, 5.0 and 7.0) showed no influence on DON adsorption in vitro. The mixture of the two adsorbents (activated carbon and β-glucan) in 2 % concentration was effective in the pH range between 3 and 7, covering the range found in the gastrointestinal tract of ruminants and monogastric animals, suggesting its potential to minimize the risk of DON contamination. The results show that the mycotoxin contamination of maize in the field can be reduced by agricultural practices (cultivar selection and fertilizer application). When contamination is unavoidable in field practices, decontamination and the application of adsorbents can be applied in order to minimize risks to animal health