are porumb cu aflatoxine

8/3/2019 are Porumb Cu Aflatoxine

1/62

Riscul contaminarii

porumbului cu aflatoxine


2/62

Aflatoxinele contamineazaporumbul n timpul vegetatiei

-aflatoxinele sunt cei mai periculosicontaminanti biologici

-actiunea oncogena este sinergica cu

a altor oncoinductori!


3/62

Ciclul de viata al

ciupercilor

toxigene dingrupul

Aspergillussectionflavi

Supravetuire cascleroti (3 ani) si

Conidii (1 an) n sol sin resturile vegetale

Vnt si insecte

boabe stiuleti resturi vegetale

vnt

inse

cte

Temperatura

Umiditate

matase

A. flavus

suprafata sol

miceliu scleroti

Boabe

infectate


4/62

Principalele specii producatoarePrincipalele specii producatoare

de aflatoxinede aflatoxine

Aspergillus flavusAspergillus flavusAspergillus parasiticusAspergillus parasiticus Aspergillus nomiusAspergillus nomius


5/62

Are loc prin matasa galben/ bruna =germinare si colonizare

Favorizata de temperaturile ridicate si deumiditate redusa a solului (avantajcompetitiv pentru ciupercile toxigene dingrupulAspergillus sectionflavi; cresterea

numarului de spori n aer)

Factorii care favorizeaza contaminare porumbului cu

aflatoxine produse de ciupercile toxigene din grupul

Aspergillussection flavi

1. Infectia


6/62

Favorizata de atacul de insecteDistrugerea barierelor fizicefaciliteaza raspndirea infectiei pe

stiuleteDistrugerea pericarpului favorizeazainfectia intriorului boabelor

Descresterea umiditatii boabelor


7/62

Temperaturi ridicatePrecipitatii reduse stress hidric al plantelor

Alte factori limitativi ai plantelor cu boabe n curs deformareProlina, factor semnal de stress n plantele de porumbinduce sinteza aflatoxinelor n tulpinile toxigene

3. Producerea de aflatoxine


8/62

Identificare

Ciuperci care produc spori

verde maslina

1. Aspergillus flavus


9/62


10/62


11/62


12/62


13/62


14/62


15/62


16/62


17/62

Modelarea contaminariiporumbului cu aflatoxineModelarea contaminariiporumbului cu aflatoxine

Schimbarile climatice si risculcontaminarii porumbului cu

aflatoxine n timpul vegetatiei

Schimbarile climatice si risculcontaminarii porumbului cu

aflatoxine n timpul vegetatiei


18/62

Parametrii modelarii

vir

ule

nta

ciu

pe

rcil

or

umidita

tea

so

lului

temp

eratura

solului

marim

eain

ocului

tulpin

ade

asperg

ilii

fosforuld

in

so

l


19/62

Tulpina de Aspergillus flavus

Aspergiiile aflatoxigenesunt specii cu n multireexclusiv asexuata

Toate populatiile suntmonoclonale

Exista tulpini atoxigene(scleroti mici) si nalttoxigene (scleroti mari)

Analiza geostatisitica


20/62

Click to edit Master title styleClick to edit Master title styleInterpolarea probabilistica de tip kriging estimeaz valorile necunoscute folosind o combinaie linear aprobelor disponibile:

Eroarea de estimare i (ri) este diferena dintre valoarea estimata si valoarea efectiv determiant pentru

Valoarea medie a erorilor unui set de estimate k este:

Eroare variantei este:


21/62

% izolate


22/62

Lumina

solara

ATMOSFERA

Calduraradianta este

captata de CO2si de alte GHG


23/62

Tab. 1 Potenialul de nclzire global a

diferitelor gaze cu efect de ser

23900SF6

6500-9200PFC-uri (perfluorocarburi)

140-11700HXC-uri (hidrohalogenocarburi)

310N2O (protoxid de azot)21CH4 (metan)

1CO2 (dioxid de carbon)

GWP pentru 100 de aniGaze cu efect de ser


24/62

Fotografii NASA care arata extinderea minima a calotei

artice n 1979 (stnga) si n 2003. Datele indica oreducere cu 3% a extinderii calotei artice.


25/62

PROJECT TO INTERCOMPARE REGIONAL CLIMATE SIMULATIONS

Experimente cu porumb n atmosfera

mbogatita cu CO2

11.8550ppm

9.4370ppm

Productie

(ton/ha)

CO2

370ppm 550ppm

Uribelarrea et al., 2003


26/62

Schimbariclimatice

text

Efecte primare

[CO[CO22]]

Precipitatii

Intensitate

Volum

Crestereaconcentratiei de

CO2

Schimbariale calitatii

luminii

Taer and Tsol


27/62

Parametrii agroclimatici

Ap = incidenta infectiei cu fungi potential toxigeni a porumbului(procente)

Ab = severitatea contaminarii cu aflatoxina B1 (ng/g) Amt = media temperaturii minime din august Imu = media umid itatii maxime din iu lie S32t = numarul saptamnilor din timpul perioadei de vegetatie n care

media temperaturii maxime saptamnale a depasit 32C Imt = media temperaturii maxime din iu lie Imu = media umid itatii min ime din iu lie S90u = numarul de saptamni din timpul perioadei de vegetatie n care

media saptamnala a umiditatii maxime a depasit 90%

D1 = variabila compensatorie indicnd localitatile cu 0 - 5 saptamni ncare temperatura saptamnala maxima a depasit 32C D2 = variabila compensatorie indicnd localitatea cu 11 - 15 saptamni n

care temperatura saptamnala maxima a depasit 32C C = constanta functiei lineare S95u = numarul de saptamni din timpul perioadei de vegetatie n care

media saptamnala a umiditatii maxime a depasit 90%

S38t = numarul de saptamni din timpul perioadei de vegetatie n caremedia saptamnala a temperaturii maxime a depasit 38C S21t = numarul de saptamni din timpul perioadei de vegetatie n care

media saptamnala a temperaturii minime a depasit 21C S55u = numarul de saptamni din timpul perioadei de vegetatie n care

media saptamnala a umiditatii minime a depasit 55 %


28/62

Dreapta de regresie (determinata prin metoda celor mai mici

patrate) care stabileste corelatia dintre incidenta infectiei cuciuperci potential toxigene si parametrii agrometeorologici

Dreapta de regresie (determinata prin metoda celor mai mici

patrate) care stabileste corelatia dintre incidenta infectiei cuciuperci potential toxigene si parametrii agrometeorologici

4,664,420,502S32t

- 3,7225,1- 93,496D2

1,6322,937,232D1

3,262,16,828IMu

- 3,795,7- 21,495Amt

- 1,77154,2- 272,312C

Ecuatia 1: Ap = f (Amt . IMu . D1 . D2 . S32t) r2 = 0,8896

Coeficient TEroarea standardCoeficient estimatVariabila independenta


29/62

Ecuatia curbei de regresie (determinata prin metoda celor mai mici

patrate) care stabileste corelatia dintre severitatea contaminarii cuaflatoxine n timpul vegetatiei - exprimata prin continutul de aflatoxine larecoltare (ng/g) si parametrii agrometeorologici

1,997,214,439S90u

- 1,0666,1- 70,318D1

- 2,396,1- 14,597Imu

1,558,313,864IMu

- 3,6916,7- 61,635Amt

1,0316,917,409IMt

0,511077,754,659C

Ecuatia 3: Ab = f (IMt . Amt . IMu . Imu . D1 . S90u) r2 = 0,8198

Coeficient TEroarea standardCoeficient estimatVariabila independenta


30/62

J

n,pdnavrstva0-30cm

3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

19961997

19981999

2000

20012002

20032004

2005

20062007

20082009

2010

20112012

20132014

2015

2016201720182019

Obsah vody v pde [cm]

GIS

S98

CC

ME

RAN

Line

Linear(CCCM2000)

Iunie,strats

ol

Ma

surat

Continutul de apa


31/62

Jl,pdnavrstva0-30cm

3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

19961997

19981999

2000

20012002

20032004

2005

20062007

20082009

2010

20112012

20132014

2015

2016201720182019


GIS

S98

CCC

ME

RAN

Line

Linear(CCCM2000)

Iulie,stratsol

Ma

surat

Continut de apa


32/62

A

ugust,pdnavrstva0-30

cm

3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

19961997

19981999

2000

20012002

20032004

2005

20062007

20082009

2010

20112012

20132014

2015

2016201720182019


GISS98

CCC

MER

AN

Line

Linear(CCCM200

0)

strat

sol

Masurat

Continut apa sol

Ob h d d [ ]

C i d


33/62

Sep

tember,pdnavrstva0-30cm

3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

19961997

19981999

2000

20012002

20032004

2005

20062007

20082009

2010

20112012

20132014

2015

2016201720182019


GISS98

CCC

MER

AN

Line

Line

ar(CCCM200

0)

stratsol

Masurat

Continut de apaSep

tembrie


34/62

Fosfor

text

[CO[CO22]]

Levigare

Eroziune

Spalare

Mineralizare

Precipitare Adsorptie

Complexare

Preluare

text


35/62

Resturi animale

Ingrasaminteminerale

Recoltare

Spalare sieroziune

Levigare

(amplificare)

Fosfor organic

Microbian

Resturi vegetaleHumus

Mineraleprimare

(apatite)

Resturivegetale

Preluare

plante

Solutia solului

fosfor

HPO4-2

H2PO4-1

Compusi secundari(CaP, FeP, MnP, AlP)

DizolvareDizolvare

PrecipitarePrecipitare

Minerale de suprafata

(argile, oxizi de Fe si

Al,carbonati)

Dez

agrega

re

Dez

agrega

re

Adsorb

tie

Adsorb

tie

Mineralizare

Mineralizare

Imobilizare

Imobilizare

Desorption

Desorption

Input tComponent Pierdere

Depuneri

atmosferice

[CO[CO22]]


36/62

Marirea riscului decontaminare aporumbului cu

aflatoxine cu aprox.12%


37/62

Pierderi semnificative

Peste 10% din porumbul Romniei va ficontaminat cu aflatoxine peste limita

maxima admisibila


38/62

Divergentele dintre agriculturaRomniei si agricultura tarilor UE

Agricultura Romniei:

-Etapa extensiva / pre-

intensiva;-Obiective legate deasigurarea securitatii

alimentare

---Conditii climaticeConditii climaticeConditii climatice

temperat continentaletemperat continentaletemperat continentale

Agricultura tarilor UE:

-Etapa postintensiva /postindustriala

- Obiective legate deasigurarea sigurantei

alimentului de la furca la

furculita- Conditii climaticeConditii climaticeConditii climatice

temperat oceanicetemperat oceanicetemperat oceanice


39/62

UE

Romnia

SUA

aflatoxina B1

aflatoxine totale

temp. max. nflorit

precipitatii

0

10

20

30

40

50

60

70

80

c


40/62


41/62

Utilizarea porumbuluicontaminat cu

afaltoxine pentru

industrializare producerea de

bioetanol,biocombustibil

cu utilizare tot mai

extinsa


42/62

Produsele tehnologiei deProdusele tehnologiei de

macinare uscatamacinare uscata

Fiecare kg de porumb produceFiecare kg de porumb produce

PRODUSEPRODUSE CANTIT. APROX.CANTIT. APROX.

ETANOLETANOL 0.32 kg0.32 kg

BIOXID DE CARBONBIOXID DE CARBON 0.28 kg0.28 kg

COCO--PRODUSEPRODUSE 0.30 kg0.30 kg


43/62

O treime din bobulde porumb setransforma prin

procesarea n etanoln co-produse

solubile de distilerie

Proteina

co-produse

solubilede

distilerie(CPSD)

EtanolAmidon

Bioxid de carbon


44/62

Co-produsele solubile de distilerie suntutilizate de obicei ca furaje


45/62

In co-produsele

solubile rezultate dela procesareaporumbuluicontaminat cu

aflatoxine n etanolse regaseste peste50% din ncarcatura

initiala de micotoxine


46/62

Substrat Fermentare Produs

Porumb

infectat:

Amidonaflatoxine

Glucoza

Produsi

de degrareai aflatoxinelor

Etanol

Amilaze

Drojdii

Porumb:

Amidon Glucoza Etanol

Amilaze Drojdii

AmoniacAmoniacAmoniac


47/62

Procedeu biotehnologic deProcedeu biotehnologic de

conversie concomitenta aconversie concomitenta aporumbului contaminatporumbului contaminatnn

bioetanolbioetanol i biopreparate dei biopreparate deuz agricoluz agricol


48/62

Testarea antagonismului unor drojdii fata de

fitopatogeni

Tulpini de:

Saccharomycescerevisiae (L30)

Metschnikowiapulcherrima (L28,L29)

Saccharomyces

boulardii(L31)

A l d d l f d l


49/62

Antagonismul drojdiilor fata de ciupercile tAntagonismul drojdiilor fata de ciupercile t

fitopatogenefitopatogene

A fost evidentiata o tulpina deSaccharomyces cerevisiae

(L30) care a manifestat o

aciune de inhibare fa deAspergillus flavus izolat de peboabe de porumb;


50/62

Influenta aflatoxinelor asuprahidrolizei enizmatice a amidonuluidin porumb

Porumb Amidon Glucoza


51/62

Solubilizarea amidonului (alfa-amilaza termostabila) Zaharificarea amidonului solubilizat (glucoamilaza)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 15 30 45 60 75 90 10 5 120 135

min

%g

ruparireducatoare

0

20

40

80

Influenta aflatoxinelor asupra fermentatiei alcoolice


52/62

2 ADP+ 2

2 ATP Glicoliza

Glucoza2 NAD

++++

2 acidpiruvic

2 CO2 eliberati

+ 2 H++++

2 NAD++++

2 Alcooletilic

Fermentatia alcoolica

Influenta aflatoxinelor asupra fermentatiei alcoolice


53/62

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 12 24 36 48 60

ore

co

nc.

alcool(

0

20

40

80

Fabricarea concomitenta de bioetanol si


54/62

Fermentation Distillation

DrojdieDistilarealcool

macinare

Solubilizareamidon

Apa

Liquefaction Saccharification

Alfa-amilazatermostabila Glucoamilaza

coproduse

biopreparat

biopreparate din porumb contaminat cu aflatoxine

porumbcontaminat

Zaharificareamidon

Fermentatiealcoolica

Distilare

Co-produsele solubile ale procesarii


55/62

Co produsele solubile ale procesarii

proumbului n bioetanol pe caleamacinarii uscate porumbului biopreparate pentru combaterea

fitopatogenilor

Porumb contaminatcu aflatoxine


56/62

macinis

alfa-amilazabacteriana

macinare

solubilizareamidon

zaharificare

glucoamilaza

fungica

plamada

zaharificata

drojide

antagonista

fermentare

biomasa de

drojdii

antagoniste

alcool etilic

amelioratori de sol

plamada

conditionare

distilare

Bioetanol


57/62

Experimentari ulterioare

Laborator Statie pilot Scara industriala

Fermentator

control

pompa


58/62

Valorificarea superioaraValorificarea superioara

a bioetanolului dina bioetanolului dinporumb contaminat cuporumb contaminat cu

aflatoxineaflatoxine


59/62

Producerea deamestec motorina -

etanol

Reducere impact

bioxid de carbon


60/62

COCOCOCOCOCOCOCO

2020202020202020--------

28%28%28%28%28%28%28%28%

NONONONONONONONO

xxxxxxxxPMPMPMPMPMPMPMPM

22222222--------6%6%6%6%6%6%6%6% 3434343434343434--------46%46%46%46%46%46%46%46%

BHPBHPBHPBHPBHPBHPBHPBHP

--------1/+2%1/+2%1/+2%1/+2%1/+2%1/+2%1/+2%1/+2%

EPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 OEPA/CARB No.2 Diesel vs. No.2 O22222222DieselDieselDieselDieselDieselDieselDieselDiesel (7.7vol%(7.7vol%(7.7vol%(7.7vol%(7.7vol%(7.7vol%(7.7vol%(7.7vol%

etanoletanoletanoletanoletanoletanoletanoletanol))))))))

ReReReReReReReRezultate reprezentativezultate reprezentativezultate reprezentativezultate reprezentativezultate reprezentativezultate reprezentativezultate reprezentativezultate reprezentative

BBBBBBBBeneficiieneficiieneficiieneficiieneficiieneficiieneficiieneficii


61/62

Matricea de testareMatricea de testare


62/62

XC6125H

XB6125H

XA6125H

XNu6125H

XC6068H

XB6068H

XA6068H

XNu6068H

XC6081H

XB6081H

XA6081H

XNu6081H

15% Mix10% Mix7.7% MixComb. cert.AditivCod produs

are porumb cu aflatoxine

Documents