Wybuch skażenia upraw w Kenii inspiruje studenta do poprawy przechowywania ryżu

Chociaż połowa światowej populacji opiera się na ryżu, około 15% ryżu produkowanego każdego roku jest zanieczyszczone potencjalnie śmiertelnymi aflatoksynami. Widząc, że zagraża to życiu w jej rodzinnej Kenii, absolwentka-asystentka naukowa skupiła się na wyeliminowaniu ryzyka poprzez bezpieczniejsze metody przechowywania.

Faith Ouma, doktorantka student wydziału nauk o żywności na Uniwersytecie Arkansas, był głównym autorem „Badanie bezpiecznych warunków przechowywania w celu ograniczenia skażenia ryżu aflatoksynami.” Zostało opublikowane w czasopiśmie Kontrola żywności.

Ouma ukończyła studia licencjackie z biochemii w Kenii, a następnie uzyskała tytuł magistra i doktorat na Uniwersytecie Arkansas. Jej badania przeprowadzono w Arkansas Agricultural Experiment Station, jednostce badawczej Wydziału Rolnictwa Uniwersytetu Arkansas System. Wydział nauk o żywności jest częścią Dale Bumpers College of Agricultural, Food and Life Sciences.

Ryż wystawiony na działanie złych warunków przechowywania, takich jak wysoka temperatura i wilgotność, może zostać zanieczyszczony grzybami. Grzyby mogą następnie wytwarzać naturalnie występujące toksyczne związki zwane mikotoksynami, chociaż badacze muszą jeszcze odkryć, dlaczego wytwarzają te toksyny.

Aflatoksyny, rodzina mikotoksyn, to trujące związki, które Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem uznała za czynniki rakotwórcze grupy 1, co oznacza, że ​​istnieją wystarczające dowody, że mogą powodować raka u ludzi. Aflatoksyny stanowią również większe ryzyko dla dzieci, zagrażając ich układowi odpornościowemu i wzrostowi.

„Aflatoksyny w USA nie stanowią dużego problemu ze względu na rozwój” – powiedział Ouma. „Ale tam, skąd pochodzę, w Kenii, jest to jeden z najgorętszych punktów. Był czas, gdy ludzie umierali, ponieważ spożywali kukurydzę skażoną aflatoksynami”.

Według badania opublikowane w 2020 r. przez Journal of Young Investigators, w 2004 r. w Kenii doszło do najbardziej ekstremalnej epidemii aflatoksyn na świecie, która obejmowała 317 przypadków i 125 zgonów.

Griffiths Atungulu, profesor nauk o żywności i dyrektor programu przetwarzania ryżu w Arkansas, jest doradcą i współautorem Oumy. Innymi współautorami byli Kaushik Luthra, stażysta ze stopniem doktora w dziedzinie nauk o żywności, oraz Abass Oduola, były doktorant w dziedzinie nauk o żywności.

Projekt stanowi część szerszego celu badawczego Oumy dotyczącego bezpieczeństwa gotowych do spożycia produktów z ryżu, takich jak ryż błyskawiczny, którym będzie się zajmowała w trakcie doktoratu. Za badania nad bezpieczeństwem ryżu zdobyła pierwszą nagrodę od stowarzyszenia Arkansas Association for Food Protection za swój plakat w dziale Interwencje, Przed i po zbiorach w 2022 r. Została również uznana za wybitną prezenterkę podczas American Society of Agricultural oraz Doroczne Międzynarodowe Spotkanie Inżynierów Biologów za jej ustną prezentację w tym samym roku.

Zanieczyszczenie aflatoksynami stwarza jeszcze większe ryzyko w przypadku produktów takich jak ryż błyskawiczny i wafle ryżowe. Atungulu zauważył, że producent może ograniczyć to ryzyko na wczesnych etapach przetwarzania ryżu. Podczas późniejszego przetwarzania w celu wytworzenia produktów takich jak ryż błyskawiczny i wafle ryżowe, nawet wysokie temperatury sięgające 200 stopni Celsjusza lub 392 stopni Fahrenheita nie wyeliminują aflatoksyn po ich wytworzeniu. Nawet gdyby wysokie temperatury skutecznie niszczyły aflatoksyny, prawdopodobnie pogorszyłyby jakość odżywczą.

„Po utworzeniu toksyny ziarno staje się prawie bezużyteczne” – powiedział Atungulu.

Badanie warunków wzrostu

Naukowcy postanowili zrozumieć, jak zapobiegać tworzeniu się aflatoksyn, mierząc wpływ temperatury, wilgotności, czasu przechowywania i wilgoci na wzrost toksyny.

Ryż z farmy w Hazen zebrano i podzielono na frakcję ryżu szorstkiego, brązowego i bielonego. Ryż szorstki jest nieprzetworzony i nadal ma łuskę lub twardą powłokę ochronną, podczas gdy ryż brązowy nie. Z ryżu bielonego usunięto łuskę i warstwy otrębów. Próbki każdego rodzaju ryżu następnie podzielono na autoklawowane lub sterylizowane parą i nieautoklawowane. Wszystkie próbki zaszczepiono Aspergillus flavus, rodzajem grzyba wytwarzającego aflatoksyny, a następnie zespół monitorował poziom aflatoksyn.

„Przyglądaliśmy się, jakie środowisko sprawi, że grzyby poczują się na tyle pewnie, że zaczną wytwarzać toksynę” – powiedział Atungulu.

Naukowcy zmierzyli ergosterol, substancję znajdującą się w ścianach komórkowych grzybów, oraz ilość aflatoksyny B1, silnej toksyny powiązanej z rakiem wątroby i supresją układu odpornościowego. Naukowcy odkryli, że temperatura i wilgotność względna mają największy wpływ na rozwój grzybów, a gdy występują razem, mają jeszcze większy wpływ. Odkryli również, że brązowy ryż miał szczególnie wysoki poziom aflatoksyny B1 ze względu na tłuszcze zawarte w otrębach, które mogą dostarczać węgla potrzebnego do zwiększonego wzrostu grzybów i produkcji aflatoksyn.

Badanie Oumy wykazało, że odpowiednie warunki przechowywania ryżu w celu zmniejszenia ryzyka aflatoksyn po zbiorach obejmują temperaturę poniżej 20 stopni Celsjusza i wilgotność względną poniżej 75%. Chociaż badania obejmowały dokładne pomiary poziomu grzybów i aflatoksyn w różnych temperaturach, poziomach wilgotności i innych parametrach, Ouma wyraziła nadzieję, że wpływ jej pracy będzie dwojaki.

„Chociaż chcę opublikować dane, chcę też wymyślić coś, co pomoże rozwiązać rzeczywisty problem, kiedy wrócę do domu” – powiedziała Ouma.