Mathematical modelling for fumonisin production in corn and chromatographic profile of metabolites of Fusarium verticillioides/ <br> Modelagem matemática para fumonisinas em milho e perfil cromatográfico de metabólitos produzidos por Fusarium verticillioides

Abstract

Mycotoxin requires special attention in public health due to pathological hazard in human and animals. Among these toxins, emphasized are the fumonisin produced mainly by Fusarium verticillioides, which is primary pathogen in corn. This study aimed the development of mathematical models in fumonisin production, as well as to evaluate the chromatography profile of secondary metabolites of Fusarium verticillioides. Corn (heat-treated or not) was adjusted to 15, 20 and 25% moisture content, and it was inoculated or not with F. verticillioides. These flasks were incubated at 20, 25 and 30º C for 20 days, and the fumonisins were quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). The temperature affected the fumonisin production in higher extension than moisture content, and the highest fumonisin level was reached at 20º C with 25% moisture content. The chromatogram profiles showed many peaks with retention time which differed of fumonisin, suggesting diversity in compounds arisen from metabolic pathway, which were also from F. verticillioides. These metabolites were not observed in optimized condition for fumonisin production, showing decreased trend when other fungal growth was increased. The mathematical models predicted the fumonisin level trend at the 20th day’s performance in a real data contamination evaluated in corn, which were submitted to graphical and mathematical/ statistical validations. The mathematical modelling can be an important tool in understanding the dynamic of fumonisin production and further decision of adequate raw material destination.As micotoxinas merecem atenção especial no contexto de saúde pública por desencadearem alterações patológicas em humanos e animais. Dentre estas toxinas, destacam-se as fumonisinas, produzidas principalmente por Fusarium verticillioides, um patógeno primário de milho. O trabalho objetivou desenvolver modelos matemáticos para produção de fumonisinas, bem como avaliar o perfil cromatográfico de metabólitos secundários de Fusarium verticillioides. Grãos de milho submetidos ou não ao tratamento térmico tiveram a umidade ajustada para 15, 20 e 25%, sendo inoculados ou não com F. verticillioides. Os grãos permaneceram incubados a 20, 25 e 30º C por 20 dias e, após este período, as fumonisinas foram quantificadas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A temperatura exerceu maior efeito em comparação à umidade e, a maior produção da toxina ocorreu em grãos mantidos a 25% de umidade sob 20º C. Os perfis cromatográficos apontaram uma variabilidade nos picos com tempo de retenção diferente de fumonisinas, sugerindo serem compostos oriundos de atividade metabólica, principalmente de F. verticillioides. Estes compostos não foram observados nas condições ótimas para produção de fumonisinas e, reduziram com o crescimento de outros gêneros fúngicos. Os modelos matemáticos possibilitaram a predição dos níveis de fumonisinas no 20º dia subseqüente a partir de dados reais de grãos de milho, sendo submetidos a validações gráfica e matemático-estatística para avaliação de performances. A modelagem matemática poderia auxiliar na compreensão da dinâmica de produção de fumonisinas e conseqüente tomada de decisões que direcionariam o destino da matéria-prima.

Keywords

• Controle de qualidade
• Milho
• Fumonisinas
• Modelagem preditiva.