Il verificarsi della presenza di micotossine nella granella di mais è di interesse mondiale perché la loro presenza negli alimenti è spesso associata a malattie acute e croniche nel bestiame e nell'uomo. Le micotossine sono metaboliti fungini secondari tossici per i vertebrati. Molti composti naturali e sintetici con proprietà antiossidanti sembrano avere una potenziale efficacia nella protezione contro gli effetti tossici delle micotossine. Questo lavoro ha avuto come obiettivo lo studio degli effetti degli antiossidanti naturali di mais (carotenoidi e tocoli) sulla crescita di funghi (fusarium verticillioides) e sull'accumulo di micotossine in preparati alimentari a base di mais e su alcuni sottoprodotti della lavorazione del mais. / The occurrence of mycotoxins in cereal grains is of great concern worldwide, because their presence in feeds and foods is often associated with chronic or acute mycotoxicoses in livestock and also in human. Mycotoxins are fungal secondary metabolites that are toxic to vertebrates. Several natural and synthetic compounds with antioxidant properties seem to be potentially efficient in protecting against the toxic effects of micotoxins. This work was aimed to study the effects of natural maize antioxidant (carotenoids and tocols) on fungi (fusarium verticillioides) growth and on micotoxins accumulation in maize-based food products and in maize by-products.

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Perennial ryegrass (PRG, Lolium perenne) is a hardy cool-season grass that is infected with the endophytic fungus Neotyphodium lolii, which enables the plant to be insect repellant and drought resistant, lowering the use of insecticides and fertilizers. However, this fungus produces the compound lolitrem B (LB, m/z 686.4) which causes the tremorgenic neurotoxicity syndrome 'ryegrass staggers' in livestock consuming forage which contains <2000 ppb LB. Ergovaline (EV, m/z 534) is a vasoconstrictor normally associated with tall fescue (Festuca arudinacea), but has also been found in endophyte-infected PRG. Past research has shown a strong linear correlation between levels of LB and EV in PRG. The purpose of this study was to examine the linear relationship between EV and LB in feces and determine common metabolites. To accomplish this, four groups of steers (n=6/group) consumed endophyte- infected PRG over 70 days consumed the following averages of LB and EV: group I 2254ppb LB/633 ppb EV; group II 1554ppb LB/ 373ppb EV, group III 1011ppb LB/259ppb EV, and group IV 246ppb LB/<100ppb EV. Group I in week 4 was inadvertently given a washout period at which time the steers consumed the amount of LB and EV given to group IV (control). Both feed and feces samples were extracted using difference solid phase extraction methods and quantified by HPLC-fluorescence for LB and EV. Concentrations of EV and LB obtained through HPLC-fluorescence in both PRG and feces showed a linear relationship. Additional screening for metabolites was conducted LC-MS/MS and showed possible oxidation and reduction metabolites for both toxins. / Graduation date: 2013

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No Brasil o arroz tem um consumo alto e regular, o que exige sistemas de armazenamento que ofereçam produto de qualidade durante todo o ano. Sabe-se que a presença de fungos durante a estocagem de cereais reduz a qualidade desses produtos, além de uma possível produção de micotoxinas. Assim, torna-se clara a importância da elucidação do papel de algumas das variáveis que têm influência sobre a contaminação fúngica e por micotoxinas na estocagem, permitindo que essas possam ser posteriormente controladas. Nesse contexto está o objetivo desse estudo que compara três manejos de secagem e armazenamento de arroz, buscando o mais eficiente na redução da contaminação fúngica e por micotoxinas e elucida o comportamento das variáveis de influência no processo. Para isso foram utilizados três silos pilotos, onde o Silo 1 possuía aquecimento do ar de entrada pela queima de GLP, o Silo 2 um sistema de acionamento vinculado às condições do ar ambiente e o Silo 3 era operado manualmente. Durante o experimento foram feitas medidas diárias de temperatura, umidade e umidade relativa (UR) da massa de grãos no silo. As análises de micotoxinas, acidez e enumeração fúngica foram realizadas quinzenalmente nos primeiros 75 dias (secagem) e mensalmente após esse período até que se completasse 255 dias. Foram ainda isolados e identificados fungos dos gêneros Aspergillus e Penicillium para verificar o seu potencial toxigênico. As análises estatísticas dos resultados demonstraram que durante a operação de secagem integrada ao armazenamento os melhores resultados para a enumeração fúngica foram obtidos para os Silos 1 e 3, independentemente da altura. Já para a operação de exclusivo armazenamento, o Silo 3 apresentou o melhor resultado para a Altura 1 e o Silo 1 para a Altura 2. Quanto à presença de micotoxinas foi detectada zearalenona em níveis de até 5.850μg/Kg e 1.840μ.g/Kg nos Silos 1 e 2, respectivamente. As espécies fúngicas de maior freqüência foram Penicíllum crustosum, P. canescens e P. implicatum. Dentre as espécies testadas foram identificados dois isolados de Aspergillus flavus produtores de aflatoxina B1 e B2. As variáveis que influenciaram a contaminação fúngica foram umidade, tempo, temperatura e UR, em ordem decrescente de influência. A avaliação da acidez lipídica nos silos demonstrou que cada sistema foi influenciado por um grupo particular de variáveis. As variáveis que influenciaram a freqüência das espécies fúngicas isoladas foram a UR e a umidade, de modo regular. / In Brazil, rice is widely and regularly consumed, what requires storage systems that maintain products with quality, including between harvest period. Besides producing mycotoxins, molds are known to decrease cereais' nutritional and comercial value during storage period. Thus, it becomes clear that knowing the role of some influent variables in this process is very important. This way, it will permit a future control of these variables, maintaining rice quality during storage. Inside this context is the aim of this work, that compares three rice drying and storage handling, elucidating influence variables behaviour in each handling technique. For this purpose, three pilot silos were used. One of the silos had a heating system which ran on petroleum liquid gas (Silo 1), the second one had an activating system linked to the room air conditions (Silo 2) and the last was manually handled (Silo 3). During ali the observation period, dayly measures of temperature, moisture and relative humidity (RH) were taken from the silo's grain mass. Micotoxin, acidity and fungi total count analysis were performed every fifteen days during the first 75 drying days and monthly afterwards, until it reached the 255th day. At the same time were isolated and identificated Aspergillus and Penicillium fungi genera to evaluate their toxigenic potenctial. Result statistics analysis showed in a drying step (0-75 days), that the most efficient silos, concerning fungi count, were Silo 1 and 3, regardless of silo height sampling. For the second process stage, Silo 3 was the one that showed the best results for the highest sampling and Silo 1 for the lowest sampling. In Silo 1 and 2 the highest mycotoxin leveis detected were 5.8504/Kg and 1.840μg/Kg, respectively. The most frequently isoleted molds were Penicillum crustosum, Penicillium canescens and Penicillium implicatum. Among the tested potentially toxigenic species, two isolated producing aflatoxins B1 and B2 were identified as Aspergillus flavus. During the experiment, the variables that influenced on the fungi contamination were moisture, time, temperature, and RH, in a decreasing order of influence. The evaluation lipidic acidity in each of the silos showed that each system influenced by a specific group of variables, among the evalueted ones. The analisys allowed verifying the interaction among the variables is relevant for the evaluation of the system as a whole. The evaluation of abiotic factors influence over isolated species frequency showed that there is a regular correlation between species and RH and moisture.

Different approaches for the estimation of the uncertainty related to measurement results are found in the literature and in published guidelines. In the present work three approaches were used to estimate the uncertainty of the determination of aflatoxins (AB1, AB2, AG1, AG2) and deoxynivalenol in maize by liquid chromatography coupled to mass spectrometry tandem (LC-MS/MS): the Bottom up approach, adapted from the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (ISO GUM); the Monte Carlo Method (MCM), which propagates distributions assigned to the input quantities through a numerical simulation; and the Kragten approach wich calculates standard deviations and confidence intervals with a universally applicable spreadsheet technique. A measurement equation was developed for mycotoxins analysis and a cause-and-effect diagram was draft to assist in the identification of the sources of uncertainty associated with the method. Detailed analysis of contributions of the various uncertainty sources was carried out. Measurement uncertainty was determined by the addition of the variances of the individual steps of the test procedure, according to each approach employed. The Bottom up, MCM and Kragten approaches produced very similar estimates to the combined uncertainty and the coefficient of variation (CV) between them was smaller than 1.0%. The main contribution to overall uncertainty is the intermediate precision with contributions over 90,0% for each mycotoxin. The results obtained with this research conclude that the three approaches are adequate for estimating the uncertainty in mycotoxin assays with LC-MS/MS technique. Among them, Bottom up is the most appropriate approach, since it requires that the analyst performs a detailed investigation about dominant components of the measurement uncertainty, allowing for better understanding and improvement of the measurement process. The Monte Carlo and Kragten methods are indicated the data generated by the Bottom up approach. / A literatura cita diferentes abordagens para estimar a incerteza de medição em ensaios quantitativos. No presente trabalho três abordagens foram utilizadas para estimar a incerteza da determinação de aflatoxinas (AB1, AB2, AG1, AG2) e desoxinivalenol em milho por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa tandem (LC-MS/MS): a abordagem Bottom up, adaptada do Guia para a Expressão da Incerteza de Medição (ISO GUM); o método de Monte Carlo (MMC), que propaga distribuições atribuídas às grandezas de entrada através de uma simulação numérica; e a abordagem de Kragten que calcula desvios padrão e intervalos de confiança com uma técnica planilha universalmente aplicável. Um modelo matemático foi desenvolvido para os ensaios de micotoxinas e um diagrama de causa-efeito foi proposto para auxiliar na identificação das fontes de incerteza associadas ao método. A análise detalhada das contribuições das várias fontes de incerteza foi realizada. A incerteza de medição foi determinada pela adição das variações dos passos individuais do procedimento de ensaio, de acordo com cada abordagem. Os métodos Bottom up, MMC e Kragten geraram estimativas similares para a incerteza combinada, com um coeficiente de variação (CV) menor que 1,0% entre elas. O principal componente de incerteza é a precisão intermediária, com contribuições acima de 90,0% para cada micotoxina. Como resultado da pesquisa, conclui-se que as três abordagens são adequadas para estimar a incerteza nos ensaios para quantificação de micotoxinas por LC-MS/MS. Dentre elas, a abordagem Bottom up é a mais apropriada, pois requer que o analista avalie o método detalhadamente para identificar os principais componentes de incerteza, possibilitando a implementação de melhorias no sistema de medição. Os métodos de Monte Carlo e Kragten são indicados como uma ferramenta de confirmação dos resultados obtidos pela abordagem Bottom up.

Quatro experimentos foram conduzidos com o objetivo de determinar os valores nutricionais de milhos de quatro qualidades, obtidos por meio de estratificação em mesa densimétrica. Os milhos foram designados como: MDA - milho de densidade alta; MDI - milho de densidade intermediária; MDB - milho de densidade baixa; e MDO - milho de densidade original, composto de 25% de MDA, 50% de MDI e 25% de MDB. O primeiro experimento objetivou determinar os valores de energia metabolizável aparente corrigida (EMAn), utilizando o método tradicional de coleta total de excretas com frangos de corte de diferentes idades. O primeiro ensaio metabólico foi conduzido com pintos Cobb de 14 a 17 dias, o segundo, com aves de 25 a 28 dias e o terceiro de 38 a 41 dias de idade. Os valores de energia metabolizável dos milhos de diferentes densidades obtidos por estratificação (MDA, MDI, MDB e MDO) foram respectivamente, 3562, 3382, 3198 e 3357kcal/kg na fase inicial, para frangos na fase de crescimento 3576, 3555, 3229 e 3416 kcal/kg e para a fase final 3610, 3554, 3354 e 3585 kcal/kg. A diferença da EMAn entre as idades das aves sugere melhor eficiência de utilização da energia com o avanço da idade. O segundo experimento teve com o objetivo determinar o desempenho de frangos de corte alimentados com rações formuladas com milhos de diferentes densidades na fase inicial (1-21 dias de idade), e avaliar rendimento de carcaça de frangos de corte aos 43 dias de idade. Nesse período de criação houve diferença significativa para a conversão alimentar, sendo que as aves que receberam ração formulada com a matriz do milho de baixa densidade tiveram uma conversão de 8% melhor que a obtida pelas aves que receberam ração formulada com o milho de alta densidade em substituição ao milho de densidade original. O rendimento de carcaça não diferiu entre os tratamentos, mas o rendimento de gordura foi mais elevado para o tratamento MDB apresentou maior deposição de gordura abdominal. O terceiro experimento teve como objetivo verificar o desempenho de frangos de corte alimentados com rações formuladas com milhos de diferentes densidades na fase final (35 42 dias de idade). Não foram observadas diferenças significativas para nenhuma das variáveis analisadas, portanto estes resultados demonstram que é possível utilizar milho de baixa densidade em substituição ao milho de densidade original na fase final, sem prejudicar o desempenho. O quarto experimento objetivou verificar a incidência de micotoxinas nos milhos estratificados;com relação as micotoxinas estudadas, foi detectada a presença da Fumonisina. A distribuição desta micotoxina variou com a densidade, sendo observada uma maior concentração no MDB, indicando eficiência da mesa gravimétrica na segregação de milho mais contaminado com esta micotoxina. / Four experiments were conducted with the objective of determining the nutritional value of corn segregated by densimetric table. The corn fractions have been designated as: MDA high density corn; MDI middle density corn; MDB low density corn; and MDO original density corn, consisting of 25% MDA, 50% MDI and 25% MDB. The first experiment determined the nitrogen-corrected apparent metabolizable energy (EMAn). The metabolism assays were conducted using the traditional method of total excreta collection with broilers different ages. Assay 1 was conducted with Cobb broiler chicks 14-17 days old, assay 2 was conducted with broilers 25-28 days old and in the final assay the birds were 38-41 days old. EMAn of corn obtained by stratification (MDA, MDI, MDB e MDO) were, respectively, 3562, 3382, 3198 e 3357 kcal/kg for the starter phase, 3576, 3555, 3229 e 3416 kcal/kg for the grower phase and 3610, 3554, 3354 e 3585 kcal/kg for the finisher phase. EMAn values increased with age of the broilers, indicating improved energy utilization. The second experiment was conducted to evaluate the broilers performance fed diets formulated with different densities corn in the initial phase (1-21 days old), and carcass yield of broilers at 43 days old. Feed conversion was significantly different, broilers fed diets formulated with the low density corn having better feed conversion than broilers fed high density corn. Carcass yield was not different between treatments; however fat yield was higher for MDB treatment. The third experiment was conducted to evaluate broiler performance fed diets formulated with different densities corn in the final phase (35-42 days old). Performance was not different among treatments, indicating that it is possible to use MDB replacing MDO in the final phase. The fourth experiment was conducted to evaluate the incidence of mycotoxins in the corn fractions after 18 month storage. Fumonisin was the only mycotoxin detected and higher concentration was found in MDB than in the other fractions, indicating that the gravimetric table was efficient in the corn segregation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mycotoxins are secondary metabolites, produced by fungi species of the genus Aspergillus, Fusarium, Penicillium and Claviceps. The high incidence of toxicity is by ingestion of contaminated plant products and by consuming products derived from food. Among the 400 different mycotoxins; there are the fumonisins, especially fumonisin B1 (FB1), which corresponds to about 70% of total fumonisins. It has been demonstrated that toxicity of this mycotoxin may be related to toxic effects on the central nervous system, engaging in inflammatory processes and seizures. The mechanism of toxicity of fumonisins is related to the metabolism of sphingolipids in which the breakdown of these sphingolipids complexes and accumulation of sphingoid bases alter important cellular functions, favoring oxidative stress, inhibition of protein secondary and excitotoxicity. Thus, this work tried to investigate whether FB1 is able to enhance the inductive effect of the model of pentylenetetrazole (PTZ) seizures. We also evaluated the mechanism of action responsible for this effect, in order to study strategies that make it possible to prevent or minimize their toxic effects. So, C57BL/6 mice were exposed to FB1 (8 mg/kg i.p.) or vehicle (1.6% DMSO + 0.9% NaCl i.p.) and elapsed 30 minutes were injected with PTZ (30 mg/kg i.p.) or vehicle (0,9% NaCl i.p.). Behind 15 minutes observation, mice were euthanized and cerebral cortex and hippocampus were collected for analysis of Na+, K+-ATPase activity, membrane potential and mitochondrial complex I and II activities. FB1 reduced latency for myoclonic jerks and increased myoclonus number. Even, Na+, K+-ATPase total activity as well as subunit �1of this enzyme were increased in cerebral cortex of animals treated with FB1, but in hippocampus it was reduced. FB1 elevated mitochondrial membrane potential in cerebral cortex however mitochondrial complex I and II activity weren t changed in both structures with this treatment. PTZ was able to enhance Na+, K+-ATPase �2/�3 subunit activity in hippocampus. Thus, we showed that FB1 induces neurotoxicity, since this mycotoxin FB1 facilitates seizures induced by PTZ, altered mitochondrial membrane potential and the enzyme Na+, K+ - ATPase activity, which are possibly mediating the mechanism of toxicity. / As micotoxinas são metabólitos secundários, produzidas por espécies de fungos dos gêneros Aspergillus, Fusarium, Claviceps e Penicillium. Geralmente as intoxicações se dão pela ingestão de produtos vegetais contaminados, bem como pelo consumo de alimentos derivados. Dentre os 400 diferentes tipos de micotoxinas, destacam-se as fumonisinas, em especial a fumonisina B1 (FB1) que corresponde a cerca de 70% das fumonisinas totais. Tem sido demonstrado que a toxicidade desta micotoxina pode estar relacionada com efeitos tóxicos no sistema nervoso central, envolvendo-se em processos inflamatórios e crises convulsivas. O mecanismo de toxicidade das fumonisinas está relacionado ao metabolismo dos esfingolipídios no qual o esgotamento desses esfingolipídios complexos e o acúmulo das bases esfingóides alteram funções celulares importantes, favorecendo estresse oxidativo, a inibição secundária de proteínas e excitotoxicidade. Deste modo, este estudo investigou se a FB1 é capaz de facilitar o efeito indutor de convulsões do modelo do pentilenotetrazol (PTZ). Avaliamos também o mecanismo de ação responsável por tal efeito, a fim de estudar estratégias que tornem possível a prevenção ou minimização dos seus efeitos tóxicos. Assim, camundongos machos C57BL/6 foram expostos a FB1 (8 mg/kg i.p.) ou veículo (1,6% DMSO + 0,9% NaCl i.p.) e após 30 minutos injetados com PTZ (30 mg/kg i.p.) ou veículo (0,9% NaCl i.p.). Após 15 minutos de observação, os camundongos foram eutanasiados e o córtex cerebral e o hipocampo foram coletados para a análise das enzimas Na+, K+-ATPase e o potencial de membrana mitocondrial e as atividades dos complexos I e II mitocondriais. A FB1 reduziu a latência para mioclonias e aumentou o número de mioclonias. Da mesma forma, a atividade total e da subunidade �1 da Na+, K+-ATPase foi aumentada no córtex cerebral de animais tratados com FB1, mas no hipocampo foi reduzida. A FB1 elevou o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral, porém a atividade dos complexos I e II da cadeia respiratória não foram alteradas em ambas estruturas com este tratamento. O PTZ foi capaz de aumentar a subunidade �2/�3 da Na+, K+-ATPase no hipocampo. Assim, mostramos que a FB1 induz a neurotoxidade, pois esta micotoxina facilitou as convulsões induzidas por PTZ, alterou o potencial de membrana mitocondrial e a atividade da enzima Na+, K+-ATPase, que possivelmente estão mediando o mecanismo da toxicidade.