NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Antifungal and antitoxigenic effect of natural compounds in food

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Antifungal and antitoxigenic effect of natural compounds in food

dc.contributor.advisor	Mañes Vinuesa, Jordi
dc.contributor.advisor	Meca de Caro, Giuseppe
dc.contributor.advisor	Bittencourt Luciano, Fernando
dc.contributor.author	de Melo Nazareth, Tiago
dc.contributor.other	Departament de Medicina Preventiva i Salut Pública, Ciències de l'Alimentació, Toxicologia i Medicina Legal	es_ES
dc.date.accessioned	2023-07-25T19:02:01Z
dc.date.available	2023-07-26T04:45:06Z
dc.date.issued	2023	es_ES
dc.date.submitted	24/07/2023	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/88773
dc.description.abstract	La contaminación fúngica en los alimentos representa una preocupación significativa en la industria, ya que ocasiona pérdidas económicas debido a la disminución del valor nutricional, las alteraciones en las propiedades sensoriales de los alimetos y el rechazo por parte de los consumidores. Asimismo, la contaminación fúngica representa un riesgo para la salud pública debido a la producción de micotoxinas. Hoy en día se pueden utilizar métodos físicos, químicos y biológicos para mitigar el riesgo de micotoxinas. Entre ellos, los fungicidas sintéticos son los más utilizados, pero esta estrategia presenta ciertos inconvenientes, como la contaminación ambiental, la aparición de resistencias y la toxicidad de sus residuos para los humanos y animales. Para hacer frente a los retos mencionados, se han desarrollado alternativas naturales con objeto de mejorar la gestión de los hongos contaminantes en alimentos. En este contexto, esta tesis doctoral se centró en la investigación de las propiedades antifúngicas y antitoxigénicas de sustancias naturales como el isotiocianato de alilo (AITC), la harina de mostaza oriental, la harina de mostaza amarilla y las bacterias ácido lácticas (LAB) mediante estudios in vitro. De acuerdo con los resultados obtenidos, se exploraron diferentes metodologías de aplicación: en primer lugar, se ensayó el AITC como fumigante para inhibir el crecimiento de P. verrucosum y la producción de ocratoxina A (OTA) en granos de cebada. En segundo lugar, se estudió el uso de AITC, extracto de harina de mostaza amarilla y un dispositivo de harina de mostaza oriental (H-OMF) para inhibir el crecimiento de A. flavus y la producción de Aflatoxina B1 en almendras. Por último: se seleccionaron LAB con potencial antifúngico, se elaboró un ingrediente antifúngico a base de carne y se caracterizaron los compuestos antifúngicos producidos. Los resultados mostraron que AITC a 50 μL/L redujo significativamente el crecimiento de P. verrucosum y la producción de OTA en granos de cebada hasta niveles indetectables. Asimismo, el AITC a 5,07, 10,13 y 20,26 mg/L disminuyó significativamente la población de A. flavus, además de la producción de AFB1 en almendras. Igualmente, cuando las almendras se trataron con diferentes concentraciones del dispositivo de harina de mostaza oriental, los niveles de población de A. flavus y de AFB1 se redujeron a valores por debajo del límite de detección. Por otra parte, aunque el extracto de mostaza amarilla haya demostrado eficacia in vitro, no la demostró en las almendras. En cuanto a la actividad antifúngica de las LAB aisladas, la cepa de Pediococcus pentosaceus C15 evidenció la mayor actividad antifúngica in vitro, lo que condujo a su selección para producir un caldo fermentado que sirvió de base para crear un ingrediente postbiótico antifúngico. La caracterización del ingrediente reveló niveles relativamente altos de ácidos fenólicos y alifáticos. Además, el análisis de los compuestos orgánicos volátiles demostró la presencia de moléculas antifúngicas como el alcohol feniletílico, el ácido nonanoico y el ácido acético. En conclusión, los hallazgos revelaron que tanto el dispositivo antifúngico (H-OMF) como el AITC podrían emplearse como fumigantes con el propósito de mejorar la seguridad alimentaria. Además, los resultados indican que la incorporación del ingrediente MB10-C15 en la formulación de productos cárnicos podría extender su vida útil gracias a la concentración de compuestos antifúngicos presentes en dicho ingrediente.	es_ES
dc.description.abstract	Fungal contamination in food is a significant concern in the industry due to economic losses caused by reduced nutritional value, changes in sensory properties, and consumer rejection. Fungi frequently spoil cereals, nuts, cheese, and cured meat. Moreover, fungal contamination poses a public health hazard by producing mycotoxins. Nowadays, physical, chemical, and biological methods can be used to mitigate the risk of mycotoxins. Among them, synthetic fungicides are the most widely employed, but this strategy has certain drawbacks, such as environmental contamination, resistance of microbial populations, and toxicity of their residues to humans’ and animals’ exposure. In order to address the challenges above, natural alternatives have been developed to enhance the management of food contaminating fungi. Against this background, this doctoral thesis focused on investigating the antifungal and antitoxigenic properties of natural substances such as allyl isothiocyanate (AITC), oriental mustard flour, yellow mustard flour, and lactic acid bacteria through in vitro studies. According to the results obtained, different methodologies for applying natural compounds in food have been explored: first, AITC was tested as a fumigant to inhibit the growth of P. verrucosum and the production of ochratoxin A (OTA) in barley grains. Secondly, the use of AITC, a yellow mustard flour extract, and an oriental mustard flour device (H-OMF) were studied to inhibit the growth of A. flavus and the production of aflatoxin B1 in almonds. Lastly, lactic acid bacteria (LAB) with antifungal potential were selected, an antifungal meat-based ingredient was developed, and the produced antifungal compounds were identified. The results showed that AITC at 50 μL/L significantly reduced the growth of P. verrucosum and OTA production in barley grains to undetectable levels. Likewise, AITC at 5.07, 10.13, and 20.26 mg/L significantly decrease the population of A. flavus as well as the production of AFB1 in almonds. Moreover, when almonds were treated with different concentrations of oriental mustard flour device, the levels of A. flavus population and AFB1 were lowered to values below the limit of detection. On the other hand, although yellow mustard extract had shown effectiveness in vitro, it did not demonstrate efficacy when applied to almonds. Regarding the antifungal activity of the isolated LAB, the Pediococcus pentosaceus strain C15 demonstrated the highest antifungal activity in vitro, which led to its selection to produce a fermented broth named MB10-C15. This fermented broth served as the basis for creating a postbiotic antifungal ingredient. Characterization of the ingredient revealed significant levels of phenolic and organic acids. In addition, analysis of the volatile organic compounds demonstrated the presence of antifungal molecules such as phenylethyl alcohol, nonanoic acid, and acetic acid. In conclusion, the findings revealed that both antifungal device (H-OMF) and AITC could be used as fumigants with the aim of improving food safety. Furthermore, the results indicated that the incorporation of the ingredient MB10-C15 in the formulation of meat products could extend their shelf life due to the high concentration of antifungal compounds present in this ingredient.	en_US
dc.format.extent	301 p.	es_ES
dc.language.iso	en	es_ES
dc.subject	mycotoxins	es_ES
dc.subject	allyl isothiocyanate	es_ES
dc.subject	mustard	es_ES
dc.subject	lactic acid bacteria	es_ES
dc.subject	aspergillus flavus	es_ES
dc.subject	penicillium verrucosum	es_ES
dc.subject	antifungal device	es_ES
dc.subject	postbiotic ingredient	es_ES
dc.title	Antifungal and antitoxigenic effect of natural compounds in food	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA VIDA	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES
dc.rights.accessRights	open access	es_ES