UNIONE EUROPEA
REGIONE MARCHE
PSR MARCHE 2007-2013
Presenza di micotossine nelle produzioni agricole Etimologia del termine “micotossine” Il termine micotossine deriva dal greco “mykes” che significa fungo e “toxicon” che significa veleno, pertanto sono sostanze che possono essere tossiche e velenose sia per l’uomo che per gli animali.
Un po’ di storia Le micotossine sono sostanze che da sempre sono presenti nell’ambiente tanto che la prima descrizione si fa risalire all’antico testamento (1200-1400 a.c.) e ad esse si attribuisce una o più epidemie dell’antico Egitto. Già al tempo dei romani sono state riscontrate conoscenze di specie fungine che potevano produrre micotossine. Uno dei primi casi di epidemie si è verificato nel 1722, dopo che a uomini e animali dell’esercito russo capitanato da Pietro il Grande furono somministrate farine di segale e cereali ai primi e fieno contaminato ai secondi. Dopo un breve periodo di tempo trascorso dal consumo, tutti furono colpiti da un forte prurito seguito da paralisi. Successivamente nel corso del tempo sono stati riscontrati altri episodi di malattie riconducibili alle micotossine come nel 1942 e 1947 in Russia, nel 1951 nella Francia meridionale, più precisamente a Pont Saint-Esperit, dove furono coinvolte numerosissime persone. L’inizio della ricerca strutturalmete organizzata sulle micotossine avviene dal 1960, anno in cui si manifestò una emergenza sanitaria che interessò centomila tacchini colpiti da acuta necrosi al fegato e da iperplasia del dotto biliare attribuibili alla presenza di micotossine nei mangimi. Nel 1961 le aflatossine (micotossine) prodotte da Aspergillus Flavus e da Aspergillus Parasiticus vennero correlate alla “malattia X del tacchino” (Sargeant et al.,, 1961; Asplin e Canerghan, 1961). Successivamente nel corso della storia si ebbero altri e ripetuti episodi di intossicazione e da allora la ricerca sulla presenza di micotossine sugli alimenti per l’uomo e per gli animali ebbe un notevole impulso per definire strategie di contenimento e lotta contro queste sostanze.
Cosa sono le micotossine Le micotossine sono sostanze tossiche prodotte da alcune specie di funghi (muffe) che si sviluppano sulle derrate alimentari soprattutto in determinate condizioni ambientali. Le micotossine sono considerate sostanze secondarie dei funghi che non sembrano avere un ruolo importante nella loro vita e nella loro crescita ma sembra che siano prodotte quando i funghi sono sottoposti a determinati stimoli provenienti dall’ambiente (Steyen, 1998). Le micotossine sono quindi una moltiplicità di composti che fortunatamente solo in parte sono tossici per l’uomo e per gli animali. Sono molto resistenti al calore e non vengono completamente distrutte dalle normali operazioni di cottura, ne dai diversi trattamenti a cui vengono normalmente sottoposte le derrate durante i processi di preparazione degli alimenti. Sono sostanze che mostrano una forte stabilità chimica che le rende persistenti anche dopo la scomparsa delle muffe che le hanno prodotte
Perché da tempo se ne parla tanto? Perché la ricerca ha raggiunto risultati notevoli nel definire la pericolosità delle micotossine sull’uomo e sugli animali e perché le variazioni climatiche degli ultimi anni hanno permesso lo sviluppo di funghi tossigeni anche in aree geografiche che in passato non erano interessate alla presenza di micotossine. La FAO ha accertato che il 25% delle derrate alimentari mondiali è contaminata da micotossine.
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Quali sono le principali micotossine Quando si parla di micotossine si parla prevalentemente di: Ocratossine; Aflatossine; Fumonisine; Zearalenoni; Tricoteceni. che negli ultimi anni sono state le più riscontrate nelle derrate alimentari; sono le più studiate e sono quelle che sono all’attenzione delle Autorità Sanitarie preposte alla tutela della salute pubblica. Certamente non sono le uniche e forse nei prossimi anni si dovrà familiarizzare con altri nomi.
Funghi produttori di micotossine Non tutti i funghi producono micotissine, quindi non bisogna allarmansi ogni qualvolta si nota la presenza di un fungo (muffa). Le specie di funghi conosciute che possono produrre micotossine ad oggi sono circa 300 e principalmente appartengono a tre generi molto diffusi in natura: Aspergillus; Penicillium; Fusarium. Mentre ad altri generi, come “Claviceps, Alternaria, Cladosporium e Rhizopus” viene data minore importanza. Sono funghi con un corpo filamentoso, spesso molto fitto, e con la presenza di sporangi (strutture di contenuimento delle spore) che si rende evidente sotto forma di muffa e invade l’ospite infiltrandosi in modo ramificato. La massa fungina principalmente si presenta di colore bianco, verdastro o nero. E’ accertato che le micotossine sono sostanze pericolose per la salute dell’uomo e degli animali e pertanto di seguito vengono riportate sinteticamente alcune notizie sulle principali specie fungine, le tossine prodotte e i prodotti più frequentemente contaminati.
Micotossine Aflatossine (AFL):
Fungo produttore
Alimento contaminato
Gli alimenti più frequentemente inquinati sono i cereali (mais in particolare), i semi B1, B2, G1, G2 oleosi (soprattutto arachidi), i semi di cotone, noci, mandorle. Va ricordato che una cattiva conservazione delle produzioni può far comparire le Aflatossine anche in prodotti non considerati a rischio (il latte è frequentemente inquinato da contaminazione secondaria Aflatossina M1). Condizioni di sviluppo dei funghi che producono Aflatossine La temperatura ottimale di crescita dei funghi e di circa 25° C (anche se possano svilupparsi a temperature comprese tra 6 e 48°C). L’umidità relativa ottimale dell’aria deve essere pari o inferiore all’85%. La produzione di Aflatossine può avvenire sia nella fase di coltivazione che in quella postraccolta in presenza di elevata umidità ed elevate temperature. I territori dove maggiormente possono svilupparsi le aflatossine sono quelli a clima caldo umido, ma i cambiamenti climatici in atto consentono lo sviluppo delle aflatossine anche in zone geografiche italiane come il centro-nord. Zearalenoni (ZEN) Gli zearalenoni sono prodotti Gli alimenti contaminati sono principalmente da almeno 8 diverse specie i cereali (frumento, sorgo, orzo, avena) e i Zearalenone di funghi del genere loro prodotti (cariossidi, sfarinati, mangimi, Zearalenolo nella Fusariun, in particolare da: alimenti). Tra i cereali è stata forma alfa e beta particolarmente riscontrata la presenza sul 1. Fusarium graminearum mais. Lo zearalenone è stato trovato non 2. Fusarium culmorum solo sulle spighe di mais infette, ma anche 3. Fusariun equiseti negli insilati (silomais) (Bottalico et al., 1989). Aspergillus Flavus (fungo ubiquitario), produttore di Aflatossine B e G Aspergillus Parasiticus (più frequente nei climi subtropicali e tropicali), produttore di micotossine del gruppo G
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Micotossine
Fungo produttore
Alimento contaminato
Condizioni di sviluppo dei funghi che producono Zearalenoni La produzione di micotossina può iniziare in campo e continuare durante la raccolta e la conservazione, in presenza di umidità dei prodotti del 20-22% e alternanza di temperature (diurne di 22-25° C e notturne di 12-15°C). Orzo, mais, sorgo ed altri cereali, soprattutto Ocratossine (OTA) Aspergillus Ochraceous se stoccate con un contenuto elevato di Aspergillus nigri Ocratossina A umidità. Aspergillus Carbonarius Ocratossina B Arachidi, fagioli, legumi in generale, caffè, Penicillum Verrucosum pane, pasta ed altri prodotti da forno. Penicillium Viridicatum Uva Condizioni di sviluppo dei funghi che producono Ocratossine Per la crescita dei funghi produttori di Ocratossine nei cereali, è necessaria umidità minima del 1516% e una temperatura di 4-37°C. Mais, orzo, frumento e altri cereali Fusarium rosum Tricoteceni Farine, insilati e granaglie in generale Fusarium solani Tossina -T2 Fusarium Triticum ed altri Deossinivalenolo o vomitossina (DON) Fusarium sporotrichioides Fusarium tricinetum Nivalenolo (NIV); Fusarium culmorum Diacetossi Fusarium graminineorum scirpenolo. Fusarium Croockuelleuse Condizioni di sviluppo dei funghi che producono Tricoteceni Prevalentemente le specie fungine produttori di Tricoteceni appartengono ai generi che provocano le fusariosi dei cereali che si sviluppano in prevalenza nelle zone temperate in presenza di elevata umidità realtiva e temperature moderate (10-30 °C). Principalmente si sviluppa su mais e prodotti Fusarium Verticilloides; Fumonisine a base di mais, ma non risparmia anche altri Fusarium Proliferatum. La più dannosa cereali. sembra essere la Fumonisina B1 Condizioni di sviluppo dei funghi che producono Fumonisine Temperatura di sviluppo: 4-36°C; temperatura ottimale 23° C; umidità granella: 18-20%
Dove si trovano le micotossine Le micotossine possono trovarsi ovunque perché i funghi tossigeni sono spesso ubiquitari e riescono a crescere su substrati diversi producendo una grande quantità di enzimi che permette loro di ricavare il nutrimento da moltissimi composti organici. Le micotossine si trovano: a. In campo sulle piante naturali e coltivate. Le colture a rischio sono diverse: 1. I cereali specie frumento, mais, segale, orzo, avena ecc.; 2. Certe oleaginose come arachidi, girasole, semi di cotone ecc; 3. Altri prodotto vegetali, come cacao, caffè e spezie. Tra queste ultime il pereroncino, il pepe, lo zenzero ecc.; 4. Frutta secca: mandorle, noci, nocciole, fichi secchi ecc.; 5. Frutta e verdura; come uve, mele, pere, carote, pomodori ecc.. Possono di conseguenza essere contaminati alcuni prodotti derivati da queste materie prime: es. farine ad uso umano e animale, derivati dei semi oleaginosi esclusi gli oli raffinati (perché le tracce di micotossine che possono passare nell’olio greggio vengono rimosse dal trattamento con alcali usati nel processo di raffinazione). b. In tutte le successive fasi di conservazione e trasformazione Possono essere interessate tutte le fasi successive alla raccolta e trasformazione qualora si presentino le condizioni favorevoli alla crescita dei funghi.
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Senza crescita fungina, non c’è produzione di micotossine. Tuttavia, la sola presenza di funghi individuati come produttori di micotossine non comporta automaticamente la presenza di micotossine, soprattutto se la crescita fungina non c’è. Le micotossine sono un problema mondiale che coinvolge tutti i continenti in particolare i Paesi con sistemi agricoli scarsamente sviluppati e controllati.
Sviluppo dei funghi produttori di micotossine I funghi micotossici si sviluppano sulle piante a seguito di stress ambientali cui la pianta è sottoposta; sulle derrate principalmente a seguito di condizioni caldo umide. Fase di coltivazione Durante la fase di coltivazione lo sviluppo di funghi tossigeni viene agevolata e favorita da: condizioni climatiche, come alto grado di umidità relativa (superiore del 70%), temperature elevate, escursioni termiche; squilibri nutrizionali; attacco di parassiti che facilitano l’indebolimento delle piante, l’instaurarsi e lo sviluppo delle infezioni di funghi; inadeguate pratiche colturali (es. mancati e non corretti apporti di acqua, epoca di semina ecc.). Fase di raccolta La contaminazione durante la fase di raccolta viene influenzata dal livello di maturazione e di umidità della granella, dalle macchine utilizzate per la raccolta, dalla loro pulizia che possono favorire la creazione di microfratture sulle cariossidi o la rottura delle stesse, che sono le vie preferenziali di ingresso e sviluppo dei funghi tossigeni. Inoltre non bisogna dimenticare i mezzi di trasporto che possono essere inquinati. Fase post-raccolta e di stoccaggio Nella fase di post-raccolta le micotossine possono comparire a seguito dello sviluppo di muffe sulle cariossidi favorite dalla loro disposizione in cumuli in attesa di essiccazione. Durante questo periodo i semi a causa della loro respirazione si riscaldano, generando nella massa un ambiente caldo umido favorevole allo sviluppo fungino e alla sintesi di micotossine, la cui concentrazione spesso è risultata direttamente proporzionale ai tempi di attesa per l’essiccazione, all’umidità del prodotto e alla temperaturta ambientale (Ferrero, 1997; Bertoncini et al.,; 2002). Grande rilevanza nella fase post-raccolta è rappresentata dall’essiccazione che deve avvenire secondo procedure che non creino microfratture o addirittura rotture delle cariossidi che sono le condizioni migliori per l’insediamento e la vita dei funghi tossigeni trovando un facile terreno di sviluppo nell’amido. Nella fase di stoccaggio hanno molta importanza: a. le condizioni di temperatura e di umidità; b. la permanenza dei prodotti in ambienti chiusi; c. la presenza e l’attacco da parte di insetti; d. l’attacco da parte di funghi tossigeni; e. corretta pulizia dei locali di stoccaggio; f. infestazioni da parte dei roditori. Le micotossine sono state rilevate anche negli insilati dove alcuni funghi sono in grado di svilupparsi anche in condizioni di parziale assenza di ossigeno e di basso pH, anche se in queste condizioni il loro potenziale di sopravvivenza è limitato dalla competizione con i batteri che vivono in assenza di ossigeno.
Prevenzione e contrasto alle micotossine Le ricerche sulle micotossine hanno consentito di capire molto sulla vita dei funghi che le producono, mettendo in evidenza che i funghi hanno bisogno di acqua (aw), ossigeno (minimo 12%), tempo e temperatura adeguata variabile da specie a specie. Le micotossine una volta presenti sulle derrate non sono facilmente e totalmente eliminabili, ma molto si può fare se si interviene lungo tutta la filiera produttiva dove ogni soggetto deve svolgere compiutamente la sua parte, creando le condizioni di contrasto per l’insediamento e lo sviluppo dei funghi che producono micotossine. Una difesa attiva specifica diretta in fase di coltivazione nei confronti di funghi tossigeni non è ancora stata messa a punto pertanto l’operatore agricolo può intervenire unicamente e, là dove è
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possibile, con strategie preventive volte a non creare le condizioni favorevoli per lo sviluppo dei funghi tossigeni. Strategie che non danno sicurezza di risultato in quanto alcuni fattori di sviluppo delle piante e di vita dei funghi sono immodificabili dall’uomo e non prevedibili a priori. Ma tutto ciò non deve essere un alibi per restare inermi, pertanto di seguito vengono elencati alcuni aspetti generali di tecnica colturale, senza pretendere che essi siano esaustivi e attinenti a tutte le specie coltivate, rimandando il lettore a eventuali approfondimenti per singola specie coltivata. Aspetti preventivi durante la fase di coltivazione e gestione del raccolto a. Adozione di adeguate rotazioni per limitare la formazione di inoculo fungino sul terreno; b. Interramento dei residui colturali della coltura precedente; c. Scelta opportuna della specie da coltivare in relazione all’areale di coltivazione per limitare l’eventuale insorgenza di stress che porta ad una maggiore aggressività dei patogeni; d. Scelta della vocazionalità dell’ambiente di coltivazione (es. la coltivazione in aree umide comporta maggiori rischi, sia per i cereali a paglia che per il mais. Ambienti ventilati e asciutti, se da un lato possono far diminuire le rese, dall’altro contribuiscono a ridurre il rischio di avvio delle infezioni fungine); e. Qualora saranno disponibili, uso di varietà resistenti all’attacco dei funghi; f. Controllo delle flora infestante per evitare periodi di competizione tra le piante evitando inutili stress alle specie coltivate; g. Adozioni di opportuni piani di difesa antiparassitaria per limitare il verificarsi di condizioni adatte allo sviluppo di funghi tossigeni (es. Piralide su mais); h. Somministrazione di elementi fertilizzanti nei giusti tempi e nelle dosi adeguate; i. Rispetto dei tempi di semina e del grado di investimento (piante m2) per garantire un ambiente colturale sano; j. Effettuare la raccolta nei tempi appropriati. La raccolta con umidità troppo bassa può causare la rottura e provocare lesioni alla granella; raccogliere ad umidità alta può favorire l’attività dei funghi tossigeni; k. Effettuare la raccolta cercando di limitare il più possibile la fessurazione o la rottura delle cariossidi (fondamentale è la regolazione della velocità dei battitori delle mietitrebbiatrici); l. Coordinare la raccolta con la recettività del centro e/o dell’essiccatore. Es. l’essiccazione del mais deve aver luogo entro 48 ore; m. Adozioni di procedure di essiccazione che portano ad abbassare l’acqua in tempi rapidi mantenendo l’umidità al di sotto del 10-13%; n. Adozione di procedure di essiccazione che non generino microfratture, o fratture delle cariossidi; o. Eseguire adeguate e tempestive operazioni di pulizia e vagliatura della granella per allontanare i semi striminziti, rotti ecc, dove si annidano con maggiore facilità le micotossine.; p. Controllo dell’umidità e della temperatura di stoccaggio; q. Controllo degli insetti, dei roditori ecc in fase di conservazione; r. Adottare adeguate procedure di pulizia e disinfezione delle strutture di stoccaggio. Per i prodotti importati i sistemi preventivi devono comprendere un controllo capillare analitico dei prodotti. Qualora nonostante la messa in atto di strategie di contrasto per lo sviluppo di micotossine si notasse la presenza di muffe nelle derrate alimentari, occorre astenersi dall’utilizzazione delle parti colpite e di quelle poste nelle zone limitrofe, oppure di impiegarle con molta cautela e solo dopo averne determinato il grado di tossicità Nonostante che gli interventi più efficaci contro la formazione e diffusione delle micotossine sono essenzialmente basati sulla prevenzione, l’imprevedibilità della contaminazione ha spinto la scienza a ricercare programmi di interventi, che potessero portare ad un allontanameto dalla massa delle parti contaminate “Decontaminazione”, e alla distruzione o inattivazione delle micotossine “Detossificazione”. La decontaminazione fisica si attua attraverso l’impiego di tecniche: Manuali: selezione e scarto manuale; Meccaniche: cernita, molitura, ventilazione; Elettroniche: irraggiamento e scarto elettronico.
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La detossificazione consiste nel rimuovere la contaminazione da un prodotto attraverso metodi: Fisici: calore secco e umido (cottura in forno e in autoclave, arrostimento, torrefazione), o irraggiamento solate e con microonde; Chimici: per mezzo di prodotti in grado di disattivare le micotossine (ammoniaca, idrossido di calcio, aldeide formica, miscele di melimammina e idrossido di calcio, etere metilico).
Diffusione delle micotossine nella catena alimentare La diffusione delle micotossine nella catena alimentare segue due strade: a). – direttamente tramite gli alimenti contaminati utilizzati dall’uomo; b). – indirettamente attraverso i mangimi, che sono ingeriti dagli animali che a loro volta diventano alimenti destinati all’uomo. La contaminazione indiretta dei prodotti di origine animale (latte, carne, uova e formaggio) avviene in seguito al fenomeno del “carry over” (trasferimento), durante il quale le micotossine presenti nei mangimi contaminati vengono ingerite e depositate nei tessuti (carne) o escrete (latte). Tra gli alimenti d’origine animale il latte e i suoi derivati sono i prodotti più frequentemente contaminati dalla presenza di micotossine sia come micotossina di origine, che come metabolita di tasformazione individuata come Aflatossina M1. I substrati ricchi di zuccheri, amido e grassi sono risultati i più esposti al rischio di contaminazione da parte di funghi produttori di micotossine.
Tossicità e pericolosità delle micotossine per l’uomo e gli animali L’analisi del rischio di contaminazione delle produzioni agricole è più complessa rispetto ad altre tipologie di contaminanti, sia per il loro elevato numero e sia per la diversa sensibilità individuale (differenze del metabolismo, nella risposta immunitaria, nell’assetto ormonale ecc). Inoltre non deve essere trascurata la difficoltà di trasporto dei risultati tossicologici che si ottengono dallo studio su animali all’uomo. L’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) ha espresso un parere sul potenziale effetto cancerogeno delle principali micotossine sull’uomo e sugli animali, anche se per alcune di esse non ci sono sufficienti dati per esprimere un giudizio univoco e certo. La classificazione è la seguente: GRUPPO 1 Cancerogeno per l’uomo GRUPPO 2A Probabilmente cancerogeno per l’uomo GRUPPO 2B Possibilmente cancerogeno per l’uomo. Cancerogeno per gli animali GRUPPO 3 Non classificabile come cancerogeno per l’uomo Oltre agli effetti di cancerogenicità le micotossine producono numerosi effetti biologici in quanto sono in grado di interagire con elementi cellulari diversi (acidi nucleici, proteine, enzimi ecc.) che formano organi o sistemi “bersaglio” (Krogh, 1974). Gli effetti prodotti da questi metaboliti possono raramente essere acuti, più frequentemente sono cronici con l’accumularsi nel tempo e pertanto gli effetti possono essere molto gravi, irreversibili e portare il soggetto alla morte.
Principali tossine e loro possibili effetti sull’uomo e sugli animali. Micotossine
Gruppo di appartenenza
Effetto
Aflatossine B1, B2, G1, G2
Gruppo 1
Aflatossine M1, M2 Ocratossine A, B
Gruppo 2B
Può provocare tumori al fegato sia nell’uomo che negli animali (L’Aflatossina B1 è l’epatocancerogeno naturale più potente che si conosca). Altri effetti: immunosoppressore; genotossico; nefrotossico. Vengono imputati gli stessi effetti delle Aflatossine ma sono 1020 volte meno pericolose dei loro precursori B1 e B2 Animali: attività cancerogena, nefrotossica, citotossica, embriotossica, teratogena, genotossica, immunosoppressiva. Uomo: Nefropatia endemica dei balcani (BEN); sospetto agente di tumori del tratto urinario (UTT) e di nefriti interstiziali croniche. Nessun caso di intossicazione acuta è stato riportato nell’uomo.
Gruppo 2B
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Principali tossine e loro possibili effetti sull’uomo e sugli animali. Micotossine
Gruppo di appartenenza
Effetto
Fumonisine B1, B2, acido fusarico. Deossinivalenolo (DON)
Gruppo 2B
Tossina T-2 e HT-2
Gruppo 3
Nivalenolo Zearalenoni
Gruppo 3 Gruppo 3
Attività degenerative a carico del cervello, polmone, fegato, esofago. Altri effetti: Neurotossico, cancerogeno, citotossico. Animali: Emesi (vomito - vomitossina), rifiuto alimentare, immunosoppressiva. Uomo: Nausea, vomito, diarrea, disturbi gastro-intestinali, vertigini, febbre. In alcuni casi alcuni tumori sono stati correlati alla presenza di Deossinivalenolo. Animali: Attività dermotossica, emorragica e immunosoppressiva. Uomo: Leucopenia tossico alimentare (ATA): lesioni necrotiche a livello di cavo orale, esofago, stomaco; emorragie, pronunciata leucopenia dovuta a ipoplasia e aplasia del midollo osseo. Inadeguata evidenza di cancerogenicità negli animali Animali: Iperestrismo (sindrome estrogenica) soprattutto nei suini e bovini, atrofia testicolare ed ovarica, aborto. Uomo: associato ad alcuni casi di Iperestrismo (adolescenti a Porto Rico). Uno dei più potenti estrogeni di origine naturale conosciuti.
Gruppo 3
Mitigazione degli effetti negativi delle micotossine in ambito zootecnico La ricerca scientifica è riuscita ad individuare sostanze che anche se non agiscono direttamente sulle micotossine sono in grado di mitigarne i suoi effetti. In ambito zootecnico può essere ottenuto: Incrementando nella razione alimentare degli animale il livello di antiossidanti e additivi, quali: vitamina A, B1, C, E, selenio, zinco, rame e manganese; Aggiungendo alla razione alimentare sostanze “leganti”, in grado di combinarsi a livello gastro-intestinale con le tossine, evitandone così l’assorbimento. I leganti utilizzati ad es. possono essere: Inorganici: bentonite e zeolite; Organici: glucomannani esterificati. Elaborato realizzato nell’ambito del progetto di informazione nel settore agricole e forestale - n° 4589/2010 – Bando PSR Misura 1.1.1. b)c) dal titolo “Condizionalità e pacchetto igiene: valorizzazione delle produzioni nella media e bassa collina maceratese”, con la partecipazione comunitaria. La bibliografia è presso Federazione Provinciale Coldiretti Macerata
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