Maitrise de la qualité et des contaminations mycotoxiques du maïs pop-corn

Control of the quality and mycotoxic contamination of pop-corn

• Auteur / Autrice : Pierre Schambri
• Direction : Didier Kleiber, Cécile Levasseur-Garcia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie, Physipoathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 12/12/2022
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Sciences agronomiques et agroalimentaires (Toulouse)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Debaeke
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Kleiber, Cécile Levasseur-Garcia, Vessela Dimitrova Atanasova
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Galindo, Jérôme Mounier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Risques pour la santé

Maïs (aliment)

Mycotoxines

Mots clés libres

Mycotoxines

Maïs pop-corn

Contamination

Déoxynivalénol

Fumonisines B1 et B2

Réduction des mycotoxines

Identification des mycotoxines

Mycotoxins

Pop-corn

Contamination

Deoxynivalenol

Fumonisins B1 and B2

Mycotoxins reduction

Mycotoxin identification

Résumé

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des champignons phytopathogènes qui se développent sur le maïs notamment. La pluralité des espèces sécrétrices, de leurs conditions de développement et l’absence de moyens de décontamination rend leur gestion difficile. Le risque sanitaire engendré par les mycotoxines a conduit les autorités européennes à en règlementer un certain nombre par l’intermédiaire du Règlement CE 1126/2007 traitant des teneurs maximales en mycotoxines issues des espèces fongiques Fusarium notamment dans les denrées alimentaires. La filière maïs, directement concernée par cette problématique, se doit donc de trouver de nouvelles solutions permettant d’endiguer le phénomène, comme la mise en place d’outils de détection du risque assurant l’absence de contaminants dans les productions entreposées notamment. Une connaissance aboutie des différentes parties de la production de la filière (au champ, en stockage et en production) est donc nécessaire afin de comprendre l’ensemble des paramètres et facteurs régissant les contaminations mycotoxiques et, à terme, de proposer des solutions de contrôle. Ce travail de thèse se focalise donc sur deux mycotoxines synthétisées dans les conditions du champ par des espèces fongiques du genre Fusarium, qui ont été évaluées afin d’élaborer des solutions de contrôle sur la production de maïs pop-corn : le déoxynivalénol (DON) et les fumonisines B1 et B2 (FUM B1 et B2), dont les teneurs règlementaires sont fixées à 750 μg/kg et 1000 μg/kg pour le maïs pop-corn respectivement. Dans un premier temps, ce travail de thèse a permis de mettre en place une solution d’identification et de quantification par kit immunochromatographique analysant chaque benne entrant en stockage lors de la récolte du maïs pop-corn. Ce test a été évaluée quant à ses performances analytiques à travers l’appréciation de la fidélité et de la justesse. Dans un second temps, les trois années analytiques réalisées grâce à l’installation du kit immunochromatographique ont permis de collecter près de 6500 données en DON et en FUM B1 et B2. Cet ensemble de données a permis, en plus de la connaissance du niveau de contamination en DON et FUM B1 et B2 des productions de l’entreprise selon les années, d’évaluer les facteurs de risque de synthèse pour ces deux mycotoxines ainsi que l’élaboration de modèles de prédiction par classifications CART. Les performances enregistrées dans ce travail de thèse, comparables voire supérieures à ce qui a été observé dans la littérature, devrait permettre, à terme, d’être complémentaire voire de se substituer en partie au dispositif analytique déjà en place à la récolte. Enfin, un dernier essai a permis d’évaluer l’effet du procédé alimentaire spécifique au maïs pop-corn, l’éclatement, sur l’évolution des teneurs en DON et en FUM B1 et B2. Cet essai, ayant fait l’objet d’une publication dans le journal Toxins, traitant des trois techniques d’éclatement existantes, a permis d’observer des réductions notables pour les deux mycotoxines (91 % et 46 % de réductions moyennes observées pour les FUM B1 et B2 et pour le DON respectivement).

Mycotoxins are secondary metabolites of phytopathogenic fungi that develop on corn in particular. The plurality of the secreting species, of their conditions of development and the absence of means of decontamination makes their management difficult. The sanitary risk generated by mycotoxins led the European authorities to regulate a certain number of them through the EC Regulation 1126/2007 dealing with the maximum levels of mycotoxins from Fusarium species in foodstuffs. The corn industry, directly concerned by this problem, must therefore find new solutions to curb the phenomenon, such as the implementation of risk detection tools to ensure the absence of contaminants in stored products. A thorough knowledge of the different parts of the production chain (in the field, in storage and in production) is therefore necessary in order to understand all the parameters and factors governing mycotoxin contamination and, in the long term, to propose control solutions. This thesis focuses on two mycotoxins synthesized under field conditions by fungal species of the genus Fusarium, which were evaluated in order to develop control solutions for popcorn production: deoxynivalenol (DON) and fumonisins B1 and B2 (FUM B1 and B2), for which regulatory levels are set at 750 μg/kg and 1000 μg/kg for pop-corn respectively. In a first step, this thesis work allowed to set up a solution of identification and quantification by immunochromatographic kit analyzing each bin entering in storage during the harvest of pop-corn. This test was evaluated for its analytical performance through the assessment of the fidelity and accuracy. In a second step, the three years of analysis performed with the installation of the immunochromatographic kit allowed the collection of nearly 6500 data in DON and in FUM B1 and B2. This set of data allowed, in addition to the knowledge of the level of contamination in DON and FUM B1 and B2 of the productions of the company according to the years, to evaluate the risk factors of synthesis for these two mycotoxins as well as the development of prediction models by CART classifications. The performances recorded in this thesis work, comparable or even superior to what has been observed in the literature, should allow, in the long term, to be complementary or even to replace in part the analytical device already in place at harvest. Finally, a last trial allowed to evaluate the effect of the specific feeding process of popcorn, the popping, on the evolution of DON and FUM B1 and B2 contents. This work, published in the journal Toxins, dealing with the three existing popping techniques, showed significant reductions for both mycotoxins (91% and 46% average reductions observed for FUM B1 and B2 and for DON respectively).