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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Larissa Tuanny Franco
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2019
Supervisor
Committee
Oliveira, Carlos Augusto Fernandes de (President)
Gomide, Catarina Abdalla
Luciano, Fernando Bittencourt
Medina, Mônica Roberta Mazalli
Sant'Ana, Anderson de Souza
Taniwaki, Marta Hiromi
Title in English
Exposure assessment to multiple mycotoxins in rural areas of São Paulo and Santa Catarina states, Brazil
Keywords in English
Analysis
Biomarker
Feed
Food
Mycotoxins
Risk assessment
Urine
Abstract in English
Mycotoxins are secondary metabolites produced by fungi that occur naturally in foodstuffs, which can cause a large variety of toxic effects on vertebrates including humans. The objectives of this work were to evaluate the co-occurrence of 11 mycotoxins in food products, feed for broiler chicks, laying hens and dairy cattle, assess the human exposure to mycotoxins through food analysis versus consumption data and multimycotoxin biomarkers in urine, and characterize the associated risk of mycotoxin exposure in Brazilian rural areas. Sampling procedures were conducted in 38 small-scale dairy and poultry farms in the surroundings of Pirassununga and Descalvado (State of São Paulo), Pinhalzinho and Erval Velho (State of Santa Catarina). In these farms a total of 86 volunteers were recruited and instructed to provide samples of the morning urine (N = 162) in two sampling periods (April-May/2016 and December/2016), along with samples of rice (N = 66), bean (N = 59), wheat (N = 39), corn flour (N = 21) and corn meal (N = 18) available in their households. Samples of feed for broilers (N = 10), laying hens (N = 20) and dairy cattle (N = 15) were also collected. All samples were analyzed by ultra-performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (UPLC-MS/MS) for determination of aflatoxins (AF) B1, B2, G1 and G2, fumonisins (F) B1 and B2, ochratoxin A (OTA), zearalenone (ZEN), deoxynivalenol (DON), toxin T-2 and toxin HT-2 in food products and feeds, and AFM1, AFP1, AFQ1, FB1, OTA, T-2, HT-2, DON, de-epoxideoxynivalenol (DOM-1), ZEN, α-zearalenol (α-ZEL), β-zearalenol (β-ZEL) and 15-acetyl-DON in urine samples. The mycotoxin levels in urine were adjusted to creatinine concentration in each sample analyzed. In feed samples, median levels of total AF, total FB, ZEN and DON were 100 µg/kg, 680 µg/kg, 160 µg/kg and 200 µg/kg, respectively. The co-occurrence of two or more mycotoxins was confirmed in 51% of feed samples. Results indicate a high exposure of farm animals to mycotoxins in the feed, hence emphasizing the need to improve the feed quality regarding the contamination with mycotoxins in small-scale farms in Brazil, and the necessity of include feed in Brazilian regulation, especially for AF, FB, and ZEN. Mycotoxin levels above the Brazilian maximum permitted levels (MPL) were found in rice (1.5%), wheat flour (12.8%) and corn flour (14.3%) samples. Urine determinations revealed the presence of AFM1 and AFP1, DON, OTA, FB1 and ZEN at levels of 0.02-12.0 ng/mg creatinine. Regarding the probable daily intake (PDI) based on food data, only ZEN (0.156 µg/kg b.w./day) had a Hazard Quotient (HQ) above the tolerance (> 1). PDI values based on urinary levels for DON, OTA and total AF were 84.914, 0.031 and 0.001 µg/kg b.w./day, respectively, resulting in HQ values > 1, which may indicate health risks for the population studied. An informal intervention by means of educational activities and delivery of an information flyer during the first sampling period did not change the exposure levels to mycotoxins in the second sampling period. Further studies are needed to identify food items other than those analyzed in this work as sources of dietary mycotoxins, as well as the contribution of inhalation of contaminated dusts for the exposure. This is the first study to report the risk assessment of mycotoxins based on food and urinary levels in rural areas in Brazil.
Title in Portuguese
Avaliação da exposição a múltiplas micotoxinas em áreas rurais dos estados de São Paulo e Santa Catarina, Brasil
Keywords in Portuguese
Alimentos
Análise
Avaliação de risco
Biomarcador
Micotoxinas
Rações
Urina
Abstract in Portuguese
As micotoxinas são metabólitos secundários produzidos por fungos que ocorrem naturalmente em alimentos, das quais podem causar uma grande variedade de efeitos tóxicos em vertebrados, incluindo humanos. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a co-ocorrência de 11 micotoxinas em alimentos, rações para frangos de corte, poedeiras e gado leiteiro, avaliar a exposição humana a micotoxinas através de análise de alimentos versus dados de consumo e biomarcadores de múltiplas micotoxinas na urina, e caracterizar o risco associado de exposição a micotoxinas em áreas rurais brasileiras. Os procedimentos de amostragem foram conduzidos em 38 propriedades leiteiras e avícolas de pequeno porte nos arredores de Pirassununga e Descalvado (SP), Pinhalzinho e Erval Velho (SC). Nestas fazendas, um total de 86 voluntários foram recrutados e instruídos a fornecer amostras da primeira urina da manhã (N = 162) em dois períodos de amostragem (abril-maio/2016 e dezembro/2016), juntamente com amostras de arroz (N = 66) , feijão (N = 59), trigo (N = 39), farinha de milho (N = 21) e fubá (N = 18) disponíveis em suas residências. Amostras de ração para frangos de corte (N = 10), poedeiras (N = 20) e bovinos leiteiros (N = 15) também foram coletadas. Todas as amostras foram analisadas por cromatografia líquida de ultra-performance acoplada a espectrometria de massas (UPLC-MS/MS) para determinação de aflatoxinas (AF) B1, B2, G1 e G2, fumonisina (FB) B1 e B2, ocratoxina A (OTA), zearalenona (ZEN), desoxinivalenol (DON), toxina T-2 e toxina HT-2 em produtos alimentícios e rações, e AFM1, AFP1, AFQ1, FB1, OTA, T-2, HT-2, DON, de-epóxido-oxinivalenol (DOM-1), ZEN, α-zearalenol (α-ZEL), β-zearalenol (β-ZEL) e 15-acetil-DON em amostras de urina. Os níveis de micotoxinas na urina foram ajustados à concentração de creatinina em cada amostra analisada. Em amostras de ração, os níveis médios de AF total, FB total, ZEN e DON foram de 100 µg/kg, 680 µg/kg, 160 µg/kg e 200 µg/kg, respectivamente. A co-ocorrência de duas ou mais micotoxinas foi confirmada em 51% das amostras de ração. Os resultados indicam uma alta exposição de animais de fazenda à micotoxinas na ração, enfatizando a necessidade de melhorar a qualidade das rações em fazendas de pequena escala no Brasil, referente as micotoxinas, e a necessidade de incluir ração na legislação brasileira, especialmente para AF, FB e ZEN. Os níveis de micotoxinas acima dos níveis máximos permitidos no Brasil (LMP) foram encontrados em arroz (1,5%), farinha de trigo (12,8%) e farinha de milho (14,3%). As determinações da urina revelaram a presença de AFM1 e AFP1, DON, OTA, FB1 e ZEN nos níveis de 0,02-12,0 ng/mg de creatinina. Em relação à ingestão provável diária (IPD) com base em dados de alimentos, apenas ZEN (0,156 µg/kg p.c./dia) apresentou um Quociente de Risco (HQ) acima do tolerável (> 1). Os valores de IPD baseados nos níveis urinários para DON, OTA e AF total foram 84,914, 0,031 e 0,001 µg/kg p.c./dia, respectivamente, resultando em valores de HQ> 1, o que pode indicar riscos para a saúde da população estudada. Uma intervenção informal por meio de atividades educacionais e entrega de um folheto informativo durante o primeiro período de amostragem não alterou os níveis de exposição às micotoxinas no segundo período de amostragem. Mais estudos são necessários para identificar itens alimentares além dos analisados neste trabalho como fontes de micotoxinas diárias, bem como a contribuição da inalação de pós contaminados para a exposição. Este é o primeiro estudo a relatar a avaliação de risco de micotoxinas com base em alimentos e níveis urinários em áreas rurais no Brasil.
 
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Publishing Date
2019-05-14
 
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