Determination of ochratoxin a in coffee by ELISA method and its relationship with the physical, physicochemical and microbiological properties

Abstract

ABSTRACT: Coffee is one of the most consumed beverages in the world; however, it may contain toxic compounds such as ochratoxin A (OTA). Objectives: Determine the OTA’s presence in different types of coffee, intended for beverage preparation and marketed in Colombia through the application of the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and analyze its relationship with the physical, physicochemical and microbiological properties. Methods: 8 samples of coffee commercialized in the Colombian market were selected, in which the OTA content was determined by applying the ELISA method. Likewise, a microbiological analysis was performed, and physicochemical properties were determined, such as moisture content, aw, percentage total dissolved solids (%TDS), and extraction yield (%EY). Physical properties such as free-flow densities, compacted bulk densities (CBD), porosity, average particle size (ASP), and color. The data were treated with multivariate analysis using Principal Component Analysis (PCA) and Cluster Analysis (CA) to quantitatively investigate the relationships between the coffee samples concerning their physical, physicochemical properties, and OTA content. LSD test was applied with a significance level of 95 % and Pearson correlation test. Results: All the samples had OTA content, but only 2 exceeded the limits allowed by the regulations, with a maximum value of 15.449 μg/Kg, which represents 31.449 % of the tolerable daily intake according to the parameters defined by Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA). According to the PCA and CA, the samples were grouped harmonically according to the type of coffee associated with its commercial presentation and industrial process, OTA content, and ASP. OTA content was significantly and positively correlated (p < 0.05) with %EY, %TDS, ASP, porosity, CBD and moisture. Conclusions: The coffees marketed in Colombia showed a variable range of OTA, where soluble coffees had higher OTA contents than roasted coffees, and 25 % of the coffees analyzed do not meet the levels defined by Colombian regulations. The OTA content in coffee is related to properties that define the ability to extract solutes from coffee.

RESUMEN: Antecedentes: El café es una de las bebidas más consumidas en el mundo, sin embargo, puede contener compuestos tóxicos como la ocratoxina A (OTA). Objetivos: Determinar la presencia de OTA en diferentes tipos de café destinados a la preparación de bebida y comercializados en Colombia mediante la aplicación del ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) y analizar su relación con las propiedades físicas, fisicoquímicas y microbiológicas. Métodos: Se seleccionaron 8 muestras de café comercializado en el mercado colombiano, en las cuales se determinó el contenido de OTA mediante la aplicación del método ELISA. Así mismo se realizó análisis microbiológico y se determinaron propiedades fisicoquímicas como contenido de humedad, aw, porcentaje de sólidos disueltos totales (%TDS) y rendimiento de extracción (%EY); y propiedades físicas como densidad por caída libre, densidad compactada (CBD), porosidad, tamaño promedio de partícula (ASP) y color. Los datos fueron tratados con análisis multivariado empleando análisis de componentes principales (PCA) y análisis de conglomerados (CA) para investigar cuantitativamente las relaciones entre las muestras de café con respecto a sus propiedades físicas, fisicoquímicas y contenido de OTA. Se aplicó prueba LSD con un nivel de significación del 95 % y prueba de correlación de Pearson. Resultados: Todas las muestras presentaron contenido de OTA, pero solo 2 sobrepasaron los límites permitidos por la normatividad, con un valor máximo de 15.449 μg/Kg, el cual representa un 31.449 % de la ingesta diaria tolerable según los parámetros definidos por el Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA). De acuerdo al PCA y CA, las muestras se agruparon armónicamente de acuerdo al tipo de café asociado a su presentación comercial y proceso industrial, contenido de OTA y ASP; el contenido de OTA se correlacionó significativa y positivamente (p < 0.05) con el %EY, %TDS, ASP, porosidad, CBD y humedad. Conclusión: Los cafés comercializados en Colombia presentan un rango variable de OTA, en donde los cafés solubles presentan contenidos de OTA mayores que los cafés tostados y el 25 % de los cafés analizados no cumplen con niveles definidos por la normatividad colombiana. El contenido de OTA en el café está relacionado con propiedades que definen la capacidad de extracción de solutos del café.