Prevención y reducción de toxinas de fusarium en trigo mediante el uso de ácidos fenólicos

Resum

Con el presente trabajo se pretende ampliar los conocimientos sobre los efectos in vitro de los ácidos fenólicos en el crecimiento fúngico y síntesis de micotoxinas de Fusarium, así como realizar ensayos de campo para determinar el papel de los ácidos fenólicos libres en la resistencia a la acumulación de micotoxinas en el grano de trigo. Asimismo, debido a la variabilidad del contenido de ácidos fenólicos libres en cereales en función de condiciones ambientales y agronómicas, se pretende también contribuir a ampliar dicha información. Se estudió in vitro los efectos del ácido cafeico, clorogénico, ferúlico y p-cumárico sobre el crecimiento fúngico de varias especies de Fusarium y la síntesis de deoxinivalenol (DON), fumonisinas (FUM), zearalenona (ZEA) y toxinas T-2 y HT-2 (HT-2) en diferentes medios (sólido, líquido y grano de maíz). Este es el primer trabajo disponible en la bibliografía científica que estudia los efectos in vitro de los ácidos fenólicos sobre la síntesis de ZEA, T-2 y HT-2. Los ácidos fenólicos (0,5-10 mM) fueron eficaces en inhibir el crecimiento fúngico de Fusarium. Los efectos sobre la síntesis de micotoxinas fueron más variables en función del medio de cultivo, cepa y ácido fenólico. En grano de maíz enriquecido con ácidos fenólicos mediante aerosol (97-3543 µg/g) disminuyó significativamente (p menor 0,05) la síntesis de T-2 y HT-2 con ácido clorogénico (91%), ZEA con ferúlico (79%), FUM con p-cumárico (69%) y DON con ferúlico (45%). En grano de maíz enriquecido con ácido ferúlico mediante absorción interna (466 µg/g) se redujo la producción de DON (90%), FUM (33%) y T-2 + HT-2 (32%), mientras que se estimuló la síntesis de ZEA un 24%. En medio líquido MS (Mycotoxin Synthetic medium) enriquecido con 0,5 mM de ácido fenólico se estimuló el crecimiento fúngico respecto al control, mientras que la producción de T-2 y HT-2 experimentó un aumento o disminución de su síntesis en función de la cepa y ácido fenólico ensayado. Se ha puesto a punto y optimizado una metodología para el análisis de ácidos fenólicos libres en trigo basada en extracción con solventes (mezcla de metanol con 2 g/l de BHA y ácido acético 10%, 85:15) y determinación mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con detección ultravioleta (DAD), que permitió su identificación y cuantificación de una manera rápida, sensible, sencilla y fiable. Los valores de LOQ en trigo fueron 1,6 µg/g de ácido cafeico y ferúlico, 2 µg/g de ácido p-cumárico y 4 µg/g de ácido clorogénico. A la vista del potencial inhibitorio in vitro de los ácidos fenólicos sobre el crecimiento y la síntesis de micotoxinas de Fusarium y tras optimizar un método de análisis de ácidos fenólicos en trigo, se realizaron dos ensayos en campo. En el primer ensayo se estudió el efecto de la zona agro-climática, especie de trigo (blando y duro), variedad y prácticas agronómicas (agricultura convencional y ecológica; cultivo de regadío y secano) sobre los niveles de DON, ZEA y T-2 + HT-2 y las concentraciones de ácidos fenólicos libres en grano de trigo en cosecha. La prevalencia de contaminación por micotoxinas fue baja (DON: 13,9%; T-2 + HT-2: 5,3%; ZEA no detectada). La tasa de contaminación por DON se vio favorecida en trigo duro, en trigo cultivado en regadío, así como en trigo procedente de agricultura convencional. Las concentraciones medias detectadas de ácidos fenólicos libres en cosecha fueron 8,1 mg/kg de clorogénico, 7,7 mg/kg de cafeico, 3,4 mg/kg de p-cumárico y 6,9 mg/kg de ferúlico, con variabilidades respectivas del 79%, 64%, 93% y 45%, expresadas como coeficiente de variación. Estas fluctuaciones estuvieron influenciadas por la zona agroclimática, variedad, especie de trigo y régimen hídrico durante el cultivo. En el segundo ensayo en campo se realizó un estudio fenológico del contenido de DON y ácidos fenólicos libres en dos fases críticas del crecimiento del trigo: en fase de post-floración (trigo verde) y en el momento de la cosecha (trigo maduro). Se estudió el efecto de la especie de trigo (blando y duro) y zona agroclimática sobre la concentración de DON y de ácidos fenólicos. En trigo verde no se detectó DON y la concentración media de ácidos fenólicos libres fue: cafeico (10 mg/kg), p-cumárico (14 mg/kg) y ferúlico (17 mg/kg), clorogénico (LOQ). El trigo recogido en la cosecha presentó una positividad a DON del 71% (media 244 µg/kg), mientras que los ácidos fenólicos se habían reducido por término medio un 63% respecto del trigo verde. Se encontró correlación negativa estadísticamente significativa entre la concentración de ácido ferúlico en trigo verde y la concentración de DON en la cosecha (r = -0,579, p menor 0,01), lo que indica que el ácido ferúlico podría desempeñar un mecanismo protector de la planta frente a la acumulación de DON en la etapa de post-floración.