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Reduction of mycotoxin contamination level during soybean fermentation

Petchkongkaew, Awanwee (2008) Reduction of mycotoxin contamination level during soybean fermentation. (Réduction du niveau de mycotoxines dans la fermentation du soja.)

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1.09 Mo

Abstract

Cette étude traite de la réduction du niveau de contamination en mycotoxines pendant la fermentation du soja (produit alimentaire thaïlandais appelé Thua-Nao). En marge de ce travail, l'isolement et la caractérisation de la capacité à produire de l'ochratoxine A a été évaluée chez des champignons toxinogènes isolés de raisins français destinés à la vinification. Les résultats de cette partie ont montré que Aspergillus carbonarius et Aspergillus niger sont les champignons les plus producteurs en France. Cependant, Aspergillus japonicus peut aussi être à l'origine de faibles quantités d'ochratoxine A au niveau des raisins. En ce qui concerne la principale partie de ce travail, 23 isolats de Bacillus spp. ont été obtenus à partir de Thua-Nao thaïlandais. Une souche d'Aspergillus flavus productrice d'aflatoxine a aussi été isolée de Thua-Nao tandis qu'une souche d'Aspergillus westerdijkiae (ex ochraceus) a été choisie comme référence d'Aspergillus producteur d'OTA. Les objectifs étaient de trouver des souches de Bacillus efficaces pour: - inhiber la croissance d'Aspergillus flavus et Aspergillus westerdijkiae NRRL 3174 ; - limiter la production d'aflatoxine B1 ; - détoxifier le milieu en diminuant la teneur en mycotoxines : aflatoxine B1 (AFB1) et Ochratoxine A (OTA). Parmi les résultats principaux, Bacillus CM 21, ensuite identifiée comme Bacillus licheniformis par séquençage des ITS, a montré la meilleure capacité à inhiber la croissance des 2 souches d'Aspergillus ainsi que la meilleure capacité détoxifiante (diminution de 74% d'AFB1 et 92.5% d'OTA). Une autre souche de Bacillus, MHS 13, capable à la fois d'inhiber la croissance des 2 souches d'Aspergillus et de diminuer de 85% la teneur en AFB1 a été identifiée comme Bacillus subtilis.Finalement, le surnageant de culture et l'extrait cellulaire des 2 souches de Bacillus ont été testés pour la dégradation de l'AFB1 et de l'OTA afin de mieux comprendre les mécanismes de la détoxification. Les conditions optimales de la dégradation ont aussi été étudiées. Les résultats montrent que l'OTA était significativement degradée par le surnageant de Bacillus licheniformis CM 21 (p inférieur à 0.0001) en OTalpha. Le pourcentage de dégradation d'OTA a été de 97.5% et les conditions optimales d'activités étaient : pH 7.0, 37°C, 24 h de croissance de la bactérie et 2 heures d'incubation avec la solution d'OTA. De même, l'OTA a été degradée à 69% par le surnageant de Bacillus subtilis MHS 13 (p inférieur à 0.0017) à pH 5.0, 37°C, 48 h de croissance de la bactérie et 2 heures d'incubation avec la solution d'OTA. Le mécanisme de dégradation proposé est donc la présence d'une carboxypeptidase A extracellulaire. En effet, le contenu intracellulaire des 2 bactéries n'a montré aucune activité détoxifiante. Par ailleurs l'AFB1 n'a été dégradée ni par le surnageant de culture, ni par le contenu extracellulaire des 2 bactéries. On peut donc supposer que le mécanisme de détoxification pour l'AFB1 n'est pas de nature enzymatique. ABSTRACT : This thesis deals with the reduction of mycotoxin contamination level during soybean fermentation (Thua-Nao). Beside this work, isolation, characterization, and ochratoxin A production ability of toxigenic fungi from French grapes were also study. Results of this latter part showed that Aspergillus carbonarius and Aspergillus niger are the most ochratoxin A producer in wine grape from France. Furthermore, Aspergillus japonicus can produce a little bit quantity of ochratoxin A in wine grape too. Regarding to the main part of the work, 23 isolates of Bacillus spp. were isolated from Thai Thua-Nao. An Aspergillus flavus aflatoxin producing strain was also isolated from Thua-Nao whereas an Aspergillus westerdijkiae was chosen as an OTA producing reference strain. The objectives were to find an efficient Bacillus strain for: Growth inhibition of Aspergillus flavus and Aspergillus westerdijkiae NRRL 3174. - Limitation of aflatoxin B1 production. ; - Mycotoxins, aflatoxin B1 and ochratoxin A detoxification. Among the results, Bacillus CM 21, which was identified later by ITS sequencing as Bacillus licheniformis, showed the highest ability on inhibition of growth of both Aspergillus strains and both of mycotoxins removal (decrease of 74% of AFB1 and 92.5% of OTA). Another Bacillus strain, MHS 13, inhibiting both Aspergillus growth and detoxifying 85% of AFB1 was identified as Bacillus subtilis. Finally, culture supernatant and cellular extract from both interested Bacillus strains were tested for aflatoxin B1 and ochratoxin A degradation ability in order to know their degradation mechanisms. Moreover, study on optimal condition for aflatoxin B1 and ochratoxin A degradation were also conducted. All results indicated that OTA was significantly degraded by culture supernatant from Bacillus licheniformis CM 21 (p lower than 0.0001) in OTalpha. The percentage of OTA degradation was 97.5% and the optimal activity of its culture supernatant was found at pH 7.0 and 37°C with 24 h culture incubation time and 2 h contact time. Moreover, OTA was also significantly degraded by culture supernatant from Bacillus subtilis MHS 13 (p lower than 0.0017) at pH 5.0 and 37°C with 48 h culture incubation time and 2 h contact time. The proposed degradation mechanism should be extracellular and carboxypeptidase A probably responsible for this degradation since no activity was found for the intracellular extract. However, AFB1 could be degraded by neither culture supernatant nor cellular extract from both of these microorganisms. Hence, the AFB1 detoxification mechanism may be due to non-enzymatic mechanism.

Other Institution (co-tutelle):Suranaree University of Technology
Department:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Taillandier, Patricia and Lebrihi, Ahmed and Gasaluck, Piyawan
Uncontrolled Keywords:Aflatoxin - Ochratoxin A - Biodegradation - Bacillus Spp. - Aspergillus - Thua-Nao
Subjects:Agronomy > Agro-food
Catalysis, chemistry and polymer materials
Agronomy > Environment
Deposited On:05 June 2008

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