Quantitative risk assessment of patulin in apple juice

Orientadores: Pilar Rodriguez de Massaguer, Amauri RosenthalDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A patulina é uma micotoxina produzida por fungos pertencentes aos gêneros Penicillium, Aspergillus e Byssochlamys. Penicillium expansum se destaca por ser potencial produtor de patulina nas maçãs, enquanto Byssochlamys nivea e B.fulva se destacam pela potencial produção desta micotoxina em sucos de maçãs pasteurizados. À patulina tem sido atribuídos diversos efeitos agudos e crônicos adversos à saúde humana. No presente estudo determinou-se quantitativamente o risco dos níveis de patulina no suco de maçã ultrapassar o limite de 50ppb estabelecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) e a probabilidade de produção da patulina por bolores termoresistentes sobreviventes à pasteurização do produto. Para isto, i) avaliou-se a ocorrência de bolores termoresistentes e patulina em amostras pertencentes à 5 diferentes lotes de suco de maçã provenientes de uma unidade produtora localizada no sudeste do Brasil; ii) avaliou-se a capacidade de produção da patulina por cepas de B.fulva (IOC 4518) e B.nivea (ATCC 24008 e FRR 4421) em suco de maçã armazenado à 21ºC e à 30ºC (consideradas temperaturas médias anuais das regiões tropicais e subtropicais do Brasil); iii) determinou-se a cepa Byssochlamys produtora de patulina mais termoresistente dentre as três estudadas, em suco de maçã; iv) determinou-se a resistência térmica através do método dos tubos TDT (thermal death tubes) da cepa mais termoresistente; v) Estabeleceu-se o efeito da pasteurização em sistema contínuo (UHT), simulando as condições industriais, sobre a cepa de Byssochlamys spp mais termoresistente produtora de patulina; vi) determinou-se a probabilidade de produção de patulina pela cepa mais termoresistente produtora de patulina em suco clarificado de maçã variando-se a temperatura de estocagem (21ºC e 30ºC), com carga remanescente pós-processo de 10º e 101 esporos / 100 mL e vii) determinou-se quantitativamente o risco da patulina em suco clarificado de maçã a partir de 15 cenários que relacionados a diferentes cargas de esporos sobreviventes e temperatura de estocagem do suco pós-pasteurização, utilizando-se a modelagem de Monte Carlo, feita através do software @RISK versão 4.5 for students com 1 simulação e 10000 iterações. Os resultados revelaram que a ocorrência de bolores termoresistentes nas amostras de suco de maçã é baixa (<10ºesporos/100mL), com a cepa isolada de (Aspergillus carneus ¿ IOC 4519) não sendo confirmada como um bolor termoresistente. As três cepas estudadas (B.nivea FRR 4421, B.nivea ATCC 24008 e B.fulva IOC 4518) foram capazes de produzir a patulina em concentrações que dependeram da carga de esporos inoculada no suco de maçã, temperatura de estocagem e material de embalagem. B.fulva IOC 4518 foi determinada como a cepa mais termoresistente, sobrevivendo ao choque térmico de 95ºC por 5 min. Valores D* à 85ºC, 90ºC, 92ºC e 95ºC iguais a 64,58 min; 16,68 min; 6,31 min e 3,10 min, respectivamente foram obtidos, enquanto o valor Z foi igual a 7,4ºC. O processo de pasteurização do suco de maçã na unidade Microthermics mostrou que há variabilidade com relação ao número de reduções causadas pelo processo equivalente ao industrial quando variações na temperatura de processo da ordem de até 1ºC são observadas. Maiores probabilidades de crescimento de B.fulva IOC 4518 e maior extensão da deterioração no suco de maçã estão relacionadas ao aumento da carga de esporos sobreviventes e temperatura de estocagem pós-processo. A produção de patulina por B.fulva IOC 4518 é influenciada principalmente pela temperatura de estocagem quando a carga de sobreviventes é elevada (101esporos/100mL), com maiores quantidades da micotoxina sendo produzidas à 30ºC do que à 21ºC. Através do modelo de risco para o suco de maçã e patulina pôde-se concluir que a etapa de recepção é sempre a que mais impactou para que níveis elevados de patulina estejam presentes nos sucos de maçã. Mas, a etapa de estocagem após a pasteurização quando há bolores termoresistentes sobreviventes, foi a responsável pelas maiores concentrações finais de patulina, à medida que se aumentava o tempo de estocagem. As etapas de lavagem, filtração e seleção das frutas, respectivamente, são as responsáveis pela redução nos níveis de patulina durante o processamento do suco, enquanto a pasteurização em virtude da elevada resistência térmica desta micotoxina praticamente não apresenta efeito algum para redução dos níveis da micotoxina no produto final. Após 10000 iterações, dentre os 15 cenários avaliados, somente nos de número 1 (sem sobreviventes à pasteurização e concentração de patulina na matéria-prima na faixa baixa), 2 (sem sobreviventes à pasteurização e concentração de patulina na matéria-prima na faixa média), 4 (10ºesporos/100mL de B.fulva IOC 4518 sobreviventes à pasteurização, com temperatura de estocagem de 21ºC e concentração de patulina na matéria-prima na faixa baixa) e 7 (10ºesporos/100mL de B.fulva IOC 4518 sobreviventes à pasteurização, com temperatura de estocagem de 30ºC e concentração de patulina na matéria-prima na faixa baixa) o limite de 50ppb de patulina não seria ultrapassado para nenhuma das iterações, considerando-se valores médios e máximos da concentração final desta micotoxina. A distribuição da concentração de patulina no produto final se ajustou às distribuições do tipo Betageneral, Lognormal e Inversa Gaussiana dependendo da concentração de patulina na recepção das frutas, com a média e a maior parte dos dados se concentrando à esquerdaAbstract: Patulin is a mycotoxin produced by some species from Penicillium, Aspergillus and Byssochlamys ssp genera. Penicillium expansum are known by their potential to produce patulin in apples, while Byssochlamys nivea and B.fulva are recognized by its potential to produce this micotoxin in pasteurized apple juice. Several acute and chronic effects to human health have been attributed to patulin. This study has quantitatively assessed the risk of levels of patulin to exceed the level established by The World Health Organization ¿ WHO (50ppb) and also was determined the probability of patulin being produced by heat-resistant mold which survived the apple juice pasteurization. Therefore, the following items have been analyzed: i) it was evaluated the occurrence of heat resistant mold and patulin in samples belonging to 5 different lots of apple juice from a factory located in the southeast of Brazil; ii) the ability of patulin production by the strains of B.fulva (IOC 4518) and B.nivea (ATCC 24008 and FRR 4421) in apple juice stored at 21°C and 30°C (these are average year temperature in the tropical and subtropical regions of Brazil); iii) it was determined which of the three patulin producer strains, B. fulva and/or B.nivea, was the most heat resistant in apple juice; iv) it was determined the heat resistance (D and Z values) of the most heat resistant patulin producer strain of Byssochlamys using thermal death tubes (TDT); v) the effect of the continuous pasteurization system (UHT), simulating the industrial conditions, has been established over the most heat resistant and patulin producer strain of Byssochlamys spp; vi) the probability of producing patulin by the most heat resistant strain in clarified apple juice stored at 21°C and 30°C with a survival level post pasteurization process of 10º e 101 spores/100 mL, has also been established. vii) it has been quantitatively assessed the risk of patulin in clarified apple juice using Monte Carlo simulation, with @Risk software for students (version 4.5). The simulation was carried out with 10000 iterations. The results showed that the occurrence of heat resistant mold in the apple juice samples examined was low (<10ºesporos/100mL), with the strain Aspergillus carneus ¿ IOC 4519 isolated not confirming their heat resistance. The three mold strains studied (B.nivea FRR 4421, B.nivea ATCC 24008 and B.fulva IOC 4518) were able to produce patulin in concentrations that were dependent of spore inocula in apple juice, storage temperature and package type. B.fulva IOC 4518 was determined as the most heat resistant strain, surviving to heat shock at 95ºC/5 min. D* values at 85ºC, 90ºC, 92ºC and 95ºC of 64,58 min; 16,68 min; 6,31 min and 3,10 min, respectively were obtained, while z value was of 7.4ºC. The apple juice pasteurization process applied in a Microthermics pilot plant showed variability related to the number of decimal reductions caused by the equivalent process when temperature variations were near 1ºC. Higher growth probabilities for B.fulva IOC 4518 and higher extension of spoilage of apple juice are related to the increase of survival spore level and to storage temperature pos-pasteurization. The patulin production by B.fulva IOC 4518 was mainly influenced by storage temperature when survival spores level is elevated (101spores/100mL), with the higher quantities of this mycotoxin being produced at 30ºC than 21ºC. The risk assessment model for the apple juice and patulin showed that fruit reception is always the step that more impacted to higher levels of patulin being found in apple juices. However, storage step after pasteurization, when there are heat resistant survivors was responsible for the higher final concentrations, when the storage time increased. Fruit washing, juice filtration and fruit selection, respectively, are the main responsible steps to reduce patulin levels during apple juice processing, while juice pasteurization due to high heat resistance of patulin practically does not presents effects on mycotoxin reduction in the final product. After 10000 iterations, among the 15 scenarios evaluated, only in the scenario number 1 (without mold survival to pasteurization and with low level of patulin concentration in fruits), 2 (without mold survival to pasteurization and with medium level of patulin concentration in fruits), 4 (10º/100mL of B.fulva IOC 4518 spores survival to pasteurization, with storage temperature at 21ºC and low level of patulin in fruits) and 7 (10º/100mL of B.fulva IOC 4518 spores survival to pasteurization, with storage temperature at 30ºC and low level of patulin in fruits) the limit of 50ppb of patulin would not be exceeded for any of iterations, considering medium and maximum values of the final quantity of this mycotoxin. The final distribuition of patulin concentration in apple juice best fitted to Betageneral, Lognormal and Inverse Gaussian depending on the concentration on fruit reception, with the mean and the most part of data skewed to the leftMestradoMestre em Ciência de Alimento

Quantitative risk assessment of Salmonella and Listeria monocytogenes in minimally processed vegetables

A ocorrência de surtos de doencas associadas aos vegetais minimamente processados (VMP) tem chamado a atenção para a sua segurança microbiológica. A avaliação quantitativa de riscos permite que o impacto das materias-primas e processamento seja avaliado e os resultados obtidos sejam usados para gestão e comunicação do risco. Desta forma, o presente estudo objetivou quantificar o risco de infecções por Salmonella spp. e Listeria monocytogenes a partir do consumo de VMP no Brasil. Um total de quinhentas e doze amostras de VMP foram analisadas e foi possivel enumerar e detectar Salmonella em 0,4% e 0,4% das amostras, respectivamente. L. monocytogenes foi enumerada e detectada em 0,97% e 3,1% das amostras analisadas, respectivamente. Os isolados de Salmonella spp. (n=4) e L. monocytogenes (n=69) foram confirmados por PCR e caracterizados por sorotipagem tradicional. Os isolados de L. monocytogenes foram caracterizados quanto ao ribotipo, resistencia ao cloro, taxa de multiplicação (&#181;), capacidade de formação de biofilmes e presença de genes de virulência. O sorovar predominante entre Salmonella spp. foi S. Typhimurium. Em relação a L. monocytogenes, observou-se prevalência do sorotipo 4b e do ribogrupo DUP-1038 e presenca de genes de virulência em 100% (inlA) e 97% (inlC e inlJ) dos isolados. A maioria dos isolados de L. monocytogenes foi resistente a exposição a 125 ppm de cloro livre, e todos foram capazes de aderir ao aco inox, atingindo concentracoes acima de 4 log UFC/cm2. Testes-desafio foram conduzidos para determinar o potencial de multiplicação (&#948;) de cepas de Salmonella e L. monocytogenes em nove diferentes tipos of VMPs armazenados a 7&#176;C e 15&#176;C por 6 dias. O armazenamento a 15&#176;C por 6 dias resultou nos maiores aumentos nas populações de L. monocytogenes em couve picada (&#948;= 3,34) e rúcula ((&#948;= 3,22), enquanto para Salmonella, as maiores populações foram observadas em rúcula (&#948;= 4,05) e escarola (&#948;= 2,80). Testes-desafios posteriores indicaram que a multiplicação dos dois patógenos em VMP foi mais pronunciada quando os mesmos foram embalados sob atmosfera modificada em comparação a embalagem em filmes perfurados. Modelos preditivos primários e secundários descrevendo a taxa de multiplicação e tempo de lag de Salmonella spp. e L. monocytogenes em VMP em função da temperatura de armazenamento (7, 10, 15, 20, 25 e 30&#176;C) foram gerados. Verificou-se que os modelos gerados apresentaram a precisão necessária e foram adequados para modelagem da multiplicação dos dois patógenos em VMP. Os modelos de avaliação quantitativa de risco (AQR) foram construidos para determinar a probabilidade de infecção por Salmonella spp. e L. monocytogenes devido ao consumo de VMPs. Os modelos construidos com base nos dados levantados da literatura indicaram risco de infecção por Salmonella spp. e L. monocytogenes de 8.66 x 10-3 e 1.87 x 10-8, respectivamente, sendo necessário que medidas de mitigação do risco sejam adotadas.The occurrence of foodborne disease outbreaks linked to minimally processed vegetables (MPV) is concerning industries, consumers and governments worldwide. Quantitative risk assessments can estimate the impact of raw materials and processing practices and these estimates are used for risk management and risk communication. This study aimed at quantifying the risks of infection by Salmonella spp. and Listeria monocytogenes due to consumption of MPV in Brazil. A total of five hundred and twelve samples of MPV were analyzed and Salmonella was detected and enumerated in 0.4% and 0.4% of the samples, respectively. L. monocytogenes was enumerated and detected in 0.97% and 3.1% of the samples analyzed, respectively. Isolates of Salmonella spp. (n=4) and L. monocytogenes (n=69) were confirmed through PCR and characterized by traditional serotyping. The isolates of L. monocytogenes were characterized for their ribotype, resistance to chlorine, growth rate, (&#181;) and ability to form biofilms and presence of virulence factors. Among Salmonella spp., S. Thyphimurium was the most prevalent serovar. Among L. monocytogenes, prevalence of serotype 4b and ribotype DUP-1038 was observed. Virulence gene inlA was present in 100% of the isolates, and genes inlC and inlJ in 97%. The majority of L. monocytogenes isolates were resistant to up to 125 ppm of free chlorine and all isolates were able to attach to stainless steel coupons, reaching populations of up to 4 log10 CFU/cm2. Challenge tests were carried out to determine the growth potential (&#948;) of Salmonella and L. monocytogenes in nine types of MPV stored at 7°C and 15°C for 6 days. The storage of MPV at 15°C for 6 days resulted in the greatest increases in L. monocytogenes populations in shredded collard green (&#948;= 3.34) and arugula (&#948;= 3.22), whereas for Salmonella, the highest populations were found in arugula (&#948;= 4.05) and escarole (&#948;= 2.80). Further challenge tests indicated that multiplication of both pathogens in MPV was more pronounced when these products were packaged under modified atmosphere in comparison to packaging in perforated films. Primary and secondary predictive models describing the growth rate and lag time of Salmonella and L. monocytogenes in MPV as a function of storage temperature (7-30°C) were generated. The generated models were accurate and suitable for modeling the growth of pathogens in MPVs. Quantitative risk assessment (QRA) models were built to determine the probability of infection by Salmonella and L. monocytogenes due to consumption of MPVs. The models built using data available in the literature indicated that the risks of infection by these pathogens were 8.66 x 10-3 and 1.87 x 10-8, respectively, evidencing the need for adoption of risk mitigation measures

Comparação entre o sistema Petrifilm RSA® e a metodologia convencional para a enumeração de estafilococos coagulase positiva em alimentos Comparison of Petrifilm RSA system with the traditional methodology for the enumeration of coagulase-positive Staphylococcus in foods

A pesquisa de estafilococos coagulase positiva em alimentos é feita através de sua detecção e enumeração em meios seletivos e diferenciais e posterior caracterização pelos testes de coagulase, termonuclease, Gram e catalase. Estes testes podem requerer até quatro dias para obtenção dos resultados finais, além do tempo e material dispensados ao seu uso. As placas Petrfilm® RSA são uma alternativa a esta metodologia. No presente estudo, foram analisadas 62 amostras de diferentes alimentos comparando-se a metodologia tradicional (ABP), seguido dos testes de coagulaseou Staphytect Plus e o sistema Petrifilm. O sistema Petrifilm® RSA diferiu significativamente da metodologia tradicional, dando médias de contagem superiores. Ao se considerar colônias típicas e atípicas, o ABP seguido de confirmação pelo Staphytect Plus diferiu significativamente dos demais métodos testados. O Petrifilm RSA é uma alternativa para a enumeração de estafilococos coagulase positivos em alimentos, em virtude do menor tempo (aproximadamente 31 horas), para obter-se resultados realmente quantitativos. Deve-se testar tanto colônias típicas quanto atípicas crescidas no ABP, para se evitar falhas na quantificação dos resultados. Esta contagem é mais significativa ao se usar o teste de aglutinação em látex (Staphytect Plus). A análise de estafilococos em alimentos apresenta diversas limitações.<br>Foods are examined for the presence of coagulase-positive staphylococci using selective and differential media followed by characterization for coagulase, thermoestable nuclease, Gram and catalase tests. These tests may require up to four days to obtain the results, besides time and material used. The Petrifilm® rapid S.aureus count plate is a alternative to traditional methodology. In this study, 62 samples of several foods were analysed comparing the BPA method followed by coagulase or latex agglutination tests and Petrifilm® RSA method. The Petrifilm RSA method was significantly different to BPA method, with higher mean log counts. The BPA method followed by latex agglutination test for typical and atypical colonies were significantly different from the other methods used. The Petrifilm® RSA method is an alternative on enumeration of coagulase-positive staphylococci in foods, because true quantitave results were obtained in approximately 31 hours. Typical and atypical colonies on BPA should be tested to obtain accurate results. This count is more significative when latex agglutination test is used. Food analyses for staphylococci showed several limitations

Occurrence of molds on laminated paperboard for aseptic packaging, selection of the most hydrogen peroxide- and heat-resistant isolates and determination of their thermal death kinetics in sterile distilled water

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)This study aimed at enumerating molds (heat-labile and heat-resistant) on the surface of paperboard material to be filled with tomato pulps through an aseptic system and at determining the most heat-and hydrogen peroxide-resistant strains. A total of 118 samples of laminated paperboard before filling were collected, being 68 before and 50 after the hydrogen peroxide bath. Seven molds, including heat-resistant strains (Penicillium variotii and Talaromyces flavus) with counts ranging between 0.71 and 1.02 CFU/cm(2) were isolated. P. variotii was more resistant to hydrogen peroxide than T. flavus and was inactivated after heating at 85 degrees C/15 min. When exposed to 35 % hydrogen peroxide at 25 degrees C, T. flavus (F5E2) and N. fischeri (control) were less resistant than P. variotti (F1A1). P. citrinum (F7E2) was shown to be as resistant as P. variotti. The D values (the time to cause one logarithmic cycle reduction in a microbial population at a determined temperature) for spores of P. variotii (F1A1) and N. fischeri (control) with 4 months of age at 85 and 90 degrees C were 3.9 and 4.5 min, respectively. Although the contamination of packages was low, the presence of heat-and chemical-resistant molds may be of concern for package sterility and product stability during shelf-life. To our knowledge, this is the first report that focuses on the isolation of molds, including heat-resistant ones, contaminating paperboard packaging material and on estimating their resistance to the chemical and physical processes used for packaging sterilization.28726092614Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Inactivation of Neosartorya fischeri and Paecilomyces variotii on paperboard packaging material by hydrogen peroxide and heat

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)This study reports on the influence of heat and hydrogen peroxide combination on the inactivation kinetics of two heat resistant molds: Neosartorya fischeri and Paecilomyces variotii. Spores of different ages (1 and 4 months) of these molds were prepared and D-values (the time required at certain temperature/hydrogen peroxide combination to inactivate 90% of the mold ascospores) were determined using thermal death tubes. D-values found for P. variotii ranged from 1.2 to 25.1 s after exposure to different combinations of heat (40 or 60 degrees C) and hydrogen peroxide (35 or 40% w/w) while for N. fischeri they varied from 2.7 to 14.3 s after exposure to the same hydrogen peroxide concentrations and higher temperatures (60 or 70 degrees C). The influence of temperature and hydrogen peroxide concentration on the d-values varied with the genus of mold and their ages. A synergistic effect of heat and hydrogen peroxide in reducing D-values of Paecilomyces variotti and N. fischeri has been observed. In addition to strict control of temperature, time and hydrogen concentration, hygienic storage and handling of laminated paperboard material must be considered to reduce the probability of package's contamination. All these measures together will ensure package's sterility that is imperative for the effectiveness of aseptic processing and consequently to ensure the microbiological stability of processed foods during shelf-life. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.231165170Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Inactivation of neosartorya fischeri and paecilomyces variotii on paperboard packaging material by hydrogen peroxide and heat

This study reports on the influence of heat and hydrogen peroxide combination on the inactivation kinetics of two heat resistant molds: Neosartorya fischeri and Paecilomyces variotii. Spores of different ages (1 and 4 months) of these molds were prepared and D-values (the time required at certain temperature/hydrogen peroxide combination to inactivate 90% of the mold ascospores) were determined using thermal death tubes. D-values found for P. variotii ranged from 1.2 to 25.1 s after exposure to different combinations of heat (40 or 60 °C) and hydrogen peroxide (35 or 40% w/w) while for N. fischeri they varied from 2.7 to 14.3 s after exposure to the same hydrogen peroxide concentrations and higher temperatures (60 or 70 °C). The influence of temperature and hydrogen peroxide concentration on the d-values varied with the genus of mold and their ages. A synergistic effect of heat and hydrogen peroxide in reducing D-values of Paecilomyces variotti and N. fischeri has been observed. In addition to strict control of temperature, time and hydrogen concentration, hygienic storage and handling of laminated paperboard material must be considered to reduce the probability of package’s contamination. All these measures together will ensure package’s sterility that is imperative for the effectiveness of aseptic processing and consequently to ensure the microbiological stability of processed foods during shelf-life231165170CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQSem informaçã

Repressão penal e crime organizado: os novos rumos da política criminal após o 11 de setembro

Divulgação dos SUMÁRIOS das obras recentemente incorporadas ao acervo da Biblioteca Ministro Oscar Saraiva do STJ. Em respeito à lei de Direitos Autorais, não disponibilizamos a obra na íntegra. STJ0007943