O ozônio na redução de micotoxinas vem sendo estudado como uma alternativa tecnológica para o tratamento de grãos e seus subprodutos. Pesquisas realizadas com milho, trigo, amendoim, pistache, castanha-do-brasil, farinhas, farelos e sêmolas demonstram que a ozonização pode reduzir a concentração de diferentes micotoxinas.

Os resultados, entretanto, não devem ser interpretados como uma eficácia universal ou automaticamente transferível para qualquer produto. A resposta ao tratamento depende da micotoxina envolvida, da composição da matriz, da concentração de ozônio, do período de exposição, do teor de água e das condições utilizadas para distribuir o gás.

Além disso, existe uma distinção técnica fundamental entre reduzir analiticamente a concentração de uma micotoxina e comprovar a segurança toxicológica dos produtos formados durante sua degradação.

Por esse motivo, o uso industrial do ozônio deve ser desenvolvido e validado especificamente para cada combinação entre micotoxina, matéria-prima e processo produtivo.

O que são micotoxinas e por que seu controle é desafiador?

Micotoxinas são metabólitos tóxicos produzidos por determinadas espécies de fungos. Elas podem contaminar matérias-primas agrícolas durante o cultivo, a colheita, o transporte, o processamento ou o armazenamento.

Entre as micotoxinas de maior interesse para as cadeias de alimentos e rações estão:

• Aflatoxinas, incluindo a aflatoxina B1;
• Fumonisinas B1 e B2;
• Desoxinivalenol, conhecido como DON;
• Zearalenona, ou ZEN;
• Ocratoxina A, ou OTA;
• Formas modificadas, como o DON-3-glicosídeo.

O controle dos fungos presentes em uma matéria-prima pode ajudar a prevenir o avanço da contaminação, mas não significa necessariamente que as micotoxinas já produzidas tenham sido removidas.

Isso acontece porque muitas micotoxinas apresentam estabilidade química e podem permanecer nos grãos e subprodutos mesmo depois da redução da carga fúngica. Portanto, pesquisas destinadas a avaliar a degradação dessas substâncias precisam quantificar sua concentração antes e depois do tratamento.

Como foram selecionadas as evidências sobre ozônio e micotoxinas?

O levantamento técnico utilizado como base para este artigo priorizou estudos experimentais originais nos quais as concentrações das micotoxinas foram determinadas antes e depois da aplicação de ozônio.

Foram desconsiderados, para fins de avaliação da degradação, os trabalhos que analisaram exclusivamente:

• A redução da contagem de fungos;
• A inativação de espécies fúngicas;
• A prevenção da formação de micotoxinas;
• O controle microbiológico sem quantificação das toxinas.

Essa diferenciação é importante porque a ação fungicida do ozônio e a degradação química de uma micotoxina são fenômenos relacionados, mas não equivalentes.

A eficiência do ozônio depende da matriz e do processo

Os estudos disponíveis mostram uma variação significativa nos percentuais de redução. Isso não representa necessariamente uma inconsistência da tecnologia, mas demonstra o impacto das condições experimentais e das características de cada produto.

Entre as principais variáveis estão:

Estrutura química da micotoxina

Cada micotoxina possui uma estrutura molecular diferente e, consequentemente, uma suscetibilidade específica à oxidação.

As aflatoxinas, por exemplo, apresentam regiões moleculares particularmente suscetíveis à reação com o ozônio. Outras micotoxinas podem demandar concentrações, períodos de exposição ou condições de umidade diferentes.

Características da matriz

Grãos inteiros, grãos moídos, farinhas, farelos e sêmolas apresentam diferentes áreas de contato, porosidades e barreiras à difusão do gás.

Em produtos moídos, existe maior área superficial disponível. Nos grãos inteiros, o ozônio precisa atravessar barreiras físicas e interagir com os contaminantes presentes na superfície ou nas estruturas internas do produto.

Concentração e disponibilidade do ozônio

A concentração aplicada influencia a velocidade e a extensão das reações de oxidação. Entretanto, aumentar a concentração de maneira isolada não garante maior eficácia industrial.

É necessário considerar a demanda de ozônio exercida pela própria matéria orgânica, a decomposição do gás, a geometria do sistema e sua distribuição no interior da massa de grãos.

Período de exposição

Em diferentes estudos, o período de aplicação variou de minutos a várias horas. Em muitos experimentos, o aumento do tempo de exposição resultou em maior redução da concentração das micotoxinas.

Contudo, tratamentos mais prolongados também exigem avaliação de seus efeitos sobre as características nutricionais, físico-químicas, sensoriais e tecnológicas do produto.

Teor de água

A umidade pode modificar a velocidade de decomposição do ozônio, a formação de espécies oxidantes e a mobilidade das moléculas no interior da matriz.

Por isso, resultados obtidos em grãos com determinado teor de água não devem ser diretamente extrapolados para produtos armazenados ou processados em condições diferentes.

O que os estudos demonstraram?

A literatura apresenta evidências experimentais para diferentes micotoxinas e matrizes. Os percentuais abaixo representam resultados obtidos em condições específicas e não devem ser utilizados como garantia de desempenho em outras instalações.

Nota técnica: Os resultados correspondem às condições específicas de cada estudo e não representam garantia de desempenho em outras matrizes ou instalações. As unidades apresentadas também não são diretamente comparáveis, pois os trabalhos utilizaram diferentes concentrações, vazões, capacidades de geração e períodos de exposição ao ozônio. Alguns trabalhos informam concentração, enquanto outros apresentam capacidade de geração, vazão ou massa de ozônio aplicada. O projeto industrial precisa converter essas variáveis em uma dose efetivamente transferida à matriz.

 

Evidências para aflatoxinas

As aflatoxinas estão entre as micotoxinas mais estudadas em processos de ozonização. Há pesquisas realizadas com milho, amendoim, pistache e castanha-do-brasil.

McKenzie et al. (1998) trataram milho naturalmente contaminado com aflatoxina B1 e observaram redução superior a 95% nas condições avaliadas. O estudo também incluiu um ensaio de alimentação com perus, permitindo comparar os efeitos do milho contaminado, do produto tratado e de uma dieta de controle.

Os animais alimentados com o milho ozonizado não apresentaram as alterações fisiológicas observadas no grupo que recebeu o milho contaminado sem tratamento.

Prudente Jr. e King (2002) também relataram redução expressiva das aflatoxinas no milho. Os autores avaliaram o potencial mutagênico de extratos por meio do teste de Ames. Nas condições utilizadas, não foi detectada atividade mutagênica, embora os próprios pesquisadores tenham registrado a possível interferência de componentes da matriz sobre a resposta analítica.

Luo et al. (2014), por sua vez, avaliaram a aflatoxina B1 em milho e investigaram a citotoxicidade dos produtos obtidos após a ozonização utilizando células HepG2. Os resultados indicaram redução da citotoxicidade em comparação com a toxina original.

Em conjunto, esses estudos fornecem evidências não apenas de redução analítica, mas também de diminuição do potencial tóxico das aflatoxinas nas condições experimentais investigadas.

Por que a aflatoxina B1 é suscetível ao ozônio?

O mecanismo de degradação da aflatoxina B1 está relativamente bem caracterizado.

A molécula apresenta uma ligação dupla entre os carbonos C8 e C9, localizada no anel furânico terminal. O ozônio reage preferencialmente nesse ponto por meio de uma reação de ozonólise.

Essa reação pode provocar:

• Ruptura da ligação dupla C8=C9;
• Abertura do anel furânico;
• Oxidação da molécula;
• Formação de compostos de menor massa molecular.

A transformação possui relevância toxicológica porque a ligação C8=C9 participa da formação do metabólito AFB1-8,9-epóxido, relacionado à atividade mutagênica e carcinogênica da aflatoxina B1.

Os estudos de McKenzie et al. (1997), Luo et al. (2013) e Diao, Hou e Dong (2013) ajudam a explicar esse mecanismo e indicam que os produtos formados podem apresentar toxicidade inferior à molécula original.

A composição desses produtos, porém, pode variar conforme o meio, a matriz, a concentração de ozônio e as demais condições de tratamento.

Evidências para fumonisinas

Ribeiro et al. (2022) avaliaram a aplicação de ozônio em milho naturalmente contaminado com fumonisinas.

Nas condições do estudo, foram observadas reduções de:

• 81,2% para fumonisina B1;
• 86,2% para fumonisina B2.

O trabalho também estimou a ingestão diária das fumonisinas por equinos. Entretanto, não foi realizada uma avaliação toxicológica direta dos produtos formados durante a degradação.

Isso significa que o estudo comprova redução analítica relevante, mas não permite concluir, isoladamente, que todos os produtos de transformação sejam toxicologicamente inócuos.

Evidências para DON, ZEN e OTA

A degradação do desoxinivalenol, da zearalenona e da ocratoxina A também foi investigada em milho, trigo, farinha, farelo e sêmola.

Krstović et al. (2021) avaliaram milho moído contaminado com DON, ZEN e OTA. Os resultados máximos observados foram de 42,8% para DON, 68,1% para ZEN e 70,3% para OTA.

Em trigo, Wang et al. (2016a) registraram reduções progressivas de DON conforme o período de exposição ao ozônio aumentou. Após 90 minutos, o percentual de degradação chegou a 53,48%.

Li, Guan e Bian (2015) também demonstraram que concentração de ozônio, tempo de tratamento e teor de água influenciaram a degradação de DON. Uma das condições estudadas alcançou redução de 57,3%.

Alexandre et al. (2018) observaram reduções de DON e ZEN no farelo de trigo, enquanto Piemontese et al. (2018) investigaram DON e DON-3-glicosídeo em trigo, sêmola e massa.

Esses resultados reforçam o potencial da ozonização, mas a caracterização toxicológica dos produtos de degradação permanece menos desenvolvida para essas micotoxinas do que para as aflatoxinas.

Redução da concentração significa detoxificação?

Não necessariamente.

A redução analítica demonstra que a concentração da micotoxina original diminuiu. Para caracterizar uma detoxificação de forma mais abrangente, também é necessário avaliar:

• Quais produtos de transformação foram formados;
• A estabilidade desses produtos;
• Sua biodisponibilidade;
• Seu potencial citotóxico ou mutagênico;
• Possíveis efeitos em animais ou seres humanos;
• O impacto do tratamento sobre a qualidade da matriz.

No caso das aflatoxinas, existem estudos que associam a redução analítica à avaliação biológica ou toxicológica. Para fumonisinas, DON, ZEN e OTA, ainda existem lacunas relevantes relacionadas à identificação e à segurança dos produtos formados.

Portanto, a expressão “detoxificação” deve ser empregada com critério. Em muitas aplicações, “redução” ou “degradação da micotoxina” são definições tecnicamente mais precisas.

Como o ozônio pode ser aplicado aos grãos?

Os estudos analisados utilizaram predominantemente ozônio gasoso, aplicado em fluxo contínuo sobre ou através da matriz.

Entre os produtos investigados estão:

• Grãos inteiros;
• Grãos moídos;
• Farinhas;
• Farelos;
• Sêmolas;
• Massas e outros produtos processados.

Em uma aplicação industrial, não basta selecionar uma concentração nominal de ozônio. É necessário projetar como o gás será produzido, conduzido, distribuído e transferido para o produto.

A engenharia do processo precisa considerar:

• Volume e massa do lote;
• Profundidade da coluna de grãos;
• Porosidade e resistência à passagem do gás;
• Vazão volumétrica e vazão específica;
• Concentração de entrada e saída;
• Demanda de ozônio da matriz;
• Teor de água;
• Temperatura;
• Tempo de contato;
• Homogeneidade da exposição;
• Controle do ozônio residual;
• Segurança ocupacional;
• Impactos sobre a qualidade do produto.

Por que os resultados não devem ser extrapolados?

Um percentual de redução obtido em laboratório não pode ser transferido automaticamente para uma operação industrial.

Uma concentração eficaz para uma amostra de milho moído pode não produzir o mesmo resultado em um silo com grãos inteiros. Da mesma forma, resultados obtidos com contaminação artificial podem diferir daqueles observados em matérias-primas naturalmente contaminadas.

A implantação deve partir de uma combinação definida entre:

Micotoxina + matriz + condição inicial + configuração do sistema + objetivo do tratamento.

Qualquer alteração nessa combinação pode modificar a eficácia do processo.

Por isso, o desenvolvimento de uma aplicação industrial deve avançar por etapas, começando pela caracterização do problema e evoluindo para ensaios controlados, testes-piloto e validação na escala operacional.

Como estruturar a validação industrial?

Um programa tecnicamente consistente deve contemplar, no mínimo, seis frentes.

1. Caracterização da contaminação

É necessário identificar quais micotoxinas estão presentes, sua concentração, distribuição no lote e variabilidade entre amostras.

2. Caracterização da matriz

Devem ser avaliados granulometria, porosidade, composição, teor de água, temperatura e demais propriedades capazes de interferir na transferência e no consumo do ozônio.

3. Definição das condições operacionais

Concentração, vazão, tempo de contato e forma de distribuição precisam ser estabelecidos para o sistema e a escala em análise.

4. Avaliação analítica

As concentrações das micotoxinas devem ser determinadas antes e depois do tratamento por métodos analíticos adequados e validados.

5. Avaliação da qualidade do produto

O processo deve investigar possíveis alterações nutricionais, físico-químicas, sensoriais, reológicas ou tecnológicas.

6. Avaliação de segurança

Sempre que aplicável, devem ser identificados os produtos de transformação e avaliados os riscos associados à matriz tratada.

Ozônio como parte de uma estratégia integrada de segurança dos alimentos

A ozonização apresenta potencial para integrar programas de controle de micotoxinas em grãos e subprodutos. Entretanto, não substitui as boas práticas agrícolas, o controle de umidade, a secagem adequada, o monitoramento das condições de armazenamento e as análises laboratoriais.

Sua adoção deve fazer parte de uma estratégia integrada, apoiada por diagnóstico, engenharia de aplicação, controle operacional e validação analítica.

As evidências científicas demonstram que o ozônio pode degradar aflatoxinas, fumonisinas, DON, ZEN e OTA. Demonstram também que a intensidade da resposta varia significativamente entre matrizes e condições de processo.

A decisão estratégica, portanto, não consiste apenas em instalar um gerador de ozônio. O desafio é desenvolver uma aplicação capaz de entregar a dose correta, no ponto correto, pelo período necessário e com indicadores que comprovem o desempenho e a segurança do processo.

Desenvolvimento de aplicações com inteligência técnica

A myOZONE atua no desenvolvimento de inteligência para aplicações industriais do ozônio, considerando as características da matriz, o contaminante de interesse, a transferência de massa, os parâmetros operacionais e os critérios de validação.

Em projetos relacionados às micotoxinas, essa abordagem permite transformar evidências laboratoriais em protocolos tecnicamente estruturados para testes-piloto e aplicações industriais.

Fale com a equipe técnica da myOZONE para avaliar a viabilidade de uma aplicação de ozônio para sua matriz, processo e objetivo de controle.

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Créditos

Conteúdo técnico de referência: levantamento bibliográfico fornecido pela myOZONE.

Desenvolvimento editorial: myOZONE

Nota de responsabilidade técnica: os resultados apresentados correspondem às condições específicas dos estudos citados. Este conteúdo não representa garantia de eficácia para outras matrizes, instalações ou condições operacionais e não substitui a validação analítica, toxicológica, regulatória e de segurança aplicável a cada processo.

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