Sicurezza alimentare: micotossine dr. Alberto Ritieni

1
Ai consumatori devono essere offerti alimenti di
ALTA QUALITA e SICURI.
La catena di produzione alimentare diviene sempre
più complessa ed ogni singolo anello della catena
deve essere altrettanto forte per salvaguardare
la salute dei consumatori. Ciò indipendentemente
se lalimento è prodotto in loco oppure importato
da paesi terzi.
Il principio guida deve essere
from field to fork
2
Una politica di sicurezza alimentare richiede la
valutazione e il monitoraggio dei rischi per la
salute dei consumatori che possono derivare dalle
- Materie Prime utilizzate
- Pratiche Agricole utilizzate per la produzione
- Processi Tecnologici di Trasformazione
Ottenimento di Standard elevati di Sicurezza
Alimentare
3
La politica della Sicurezza Alimentare deve
essere attuata con un approccio completo ed
integrato quindi considerando tutti i settori
dellalimentare coinvolti.
Per essere efficace una politica di sicurezza,
deve essere sempre possibile tracciare il
percorso svolto dai mangimi, dagli alimenti e dai
loro ingredienti.
Obiettivo finale Analisi del Rischio Gestione del
Rischio
Risk Assessment
4
Cosa significa Alta Qualità dellAlimento?
Qualità Nutrizionali

Sicurezza
Sicurezza Microbiologica
Pesticidi Metalli pesanti Micotossine etc
Sicurezza Chimica
5
Come definire le Micotossine ?
La FAO reputa che il 25 degli alimenti è
significativamente contaminato da micotossine
Le micotossine sono metaboliti secondari prodotti
da muffe in opportune condizioni
microclimatiche di temperatura ed umidità
(caldo/umido)
Sono biosintetizzate con poche reazioni
biochimiche e invece costituiscono un gruppo
eterogeneo sia chimicamente che biologicamente
6
Sono conosciute poco più di 400 micotossine di
cui circa il 10 considerate a rischio per
luomo Sono metaboliti resistenti alle usuali
procedure di detossificazione Lo stesso fungo
può produrre più micotossine e la stessa
micotossina può provenire da varie muffe
7
Tutti gli alimenti sono da considerare a rischio
ed in modo particolare cereali, semi
oleaginosi, frutta e vegetali Le micotossine
possono essere coinvolte nei meccanismi della
fitopatia (azione fitotossica) Interessa i
paesi meno sviluppati e a basso livello
tecnologico Danno più problemi per laccumulo e
quindi la cronicizzazione che per effetti
acuti
8
PER LA MOLTIPLICAZIONE LE MUFFE HANNO BISOGNO DI
CONDIZIONI MICROCLIMATICHE RAGGIUNGIBILI
FACILMENTE IN PAESI A CLIMA DI TIPO CALDO-UMIDO
9
Possibili vie di penetrazione delle Micotossine
nella catena alimentare
LATTE
10
Le Micotossine sono prodotte da funghi
microscopici noti come muffe (Penicillium,
Aspergillus e Fusarium) che amano condizioni
ambientali caldo/umido.
Aree geografiche a maggiore rischio
- Area sub-sahariana
- Area asiatica
- Area sud-americana
- In generale aree geografiche a basso livello
socio-economico
Una alternativa che consente laccumulo delle
Micotossine nelle derrate alimentari, é nella
fase di stoccaggio e/o di trasporto verso paesi
terzi importatori.
11
Alimenti a rischio di contaminazione
Micotossine più frequentemente ritrovate negli
alimenti
Succhi di frutta
Fumonisine
Caffé
Ocratossine
Birra
Tricoteceni
Vegetali
Carni
Zearalenone
Cereali
Aflatossine
Uova
Patulina
Latte e Formaggi
12
(No Transcript)
13
Di seguito saranno mostrati una serie di alimenti
ammuffiti tipici delle nostre cucine
14
Esempi di colture attaccate da funghi microscopici
Piante di Pomodoro affette da Fusariosi
Noccioline contaminate da Aspergillus flavus
15
Alimenti ammuffiti
Scopulariopsis brevicaulis su Parmigiano Reggiano
Mucor racemosus su formaggio Taleggio
Mortierella humicola su uovo congelato
16
Alimenti ammuffiti
Penicillium stoloniferum su salame stagionato
Aspergillus ochraceus su salame stagionato
Aspergillus candidus su prosciutto di Praga
17
Alimenti contaminati da muffe
Aspergillus flavus e glaucus su pistacchi tostati
Mucor hiemalis su carota
Penicillium cyclopium salmone affumicato
Botrytis cinerea su uova
18
Quali patologie si osservano per ingestione di
Micotossine ???
19
Micotossicosi acute primarie

• sistema vascolare
• sistema respiratorio
• sistema digestivo
• sistema nervoso
• cute
• sistema urinario
• sistema riproduttivo

fragilità vascolare, emoraggie
diarrea, epatotossicità, necrosi epatica
tremori, mania, coma, movimenti scoordinati
fotosensibilità, necrosi, desquamazione
nefrosi, uremia
infertilità, estro alterato
20
Micotossicosi croniche primarie

• Patologie di tipo poco macroscopiche i cui
• sintomi sono
• ridotta produzione di latte
• ridotta produttività in generale
• ridotta produzione di uova
• qualità inferiore dei prodotti e derivati
• velocità di crescita minore

21
Alcuni esempi di strutture chimiche di
Micotossine
22
Famiglia delle Fumonisine
23
Le Fumonisine

• isolate per la prima volta nel 1988 da colture di
  Fusarium moniliforme
• sono correlate alle sfingosine cerebrali
• Provocano una serie di micotossicosi
• ELEM (leucoencefalomalacia) nei cavalli (se
  nutriti per 25 gg 1.25
• mg/kg peso corporeo)
• edema polmonare nei suini (se nutriti per 4 gg
  0.4 mg/kg peso corporeo)
• nei ratti provocano epatocarcinoma ed
  epatossicosi
• (se nutriti per 26 mesi con 3.75 mg/kg peso
  corporeo)
• sono associate al cancro esofageo nell'uomo
• inibiscono la sfingosina e la sfinganina
  -N-acetiltransferasi

24
Aflatossine
25
Le Aflatossine sono state identificate ed isolate
negli anni 60 in Inghilterra. Sono Micotossine
presenti non solo in noccioline, burro di
arachidi e semi oleaginosi, ma si possono
ritrovare anche in cereali, latte e formaggi
oppure prodotti trasformati a partire da
ingredienti contaminati.
La Aflatossina B1 è considerata a partire dal
1987 dalla IARC agente cancerogeno naturale
classe B1.
LAFB1, al momento, lunica micotossina di cui in
letteratura è nota la correlazione con fenomeni
di epatocarcinogenesi in alcune aree a basso
livello socio-economico.
Effetti della ingestione di Aflatossina B1 in un
pulcino
26
AFLATOSSINE
Addotti DNA
GSH coniug.
Metaboliti idrossilati
Epossidi
diidro dioli
Addotti Proteine
Fegato
Metastasi
APOPTOSI
DNA riparazione
Adenoma
Cellula neoplastica
Cellule alterate
Epatocita
Cancro
FASE DI INIZIO mutazioni puntiformi, prooncogene
FASE DI PROGRESSIONE crescita accelerata, aneuplo
idia
FASE DI PROMOZIONE citotossico, espressione genica
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Termostabilità della Aflatossina B1
Aflatossina B1 Condizioni Sperimentali
Degradazione arachidi tostate a 150C
30' 80 arachidi tostate a secco 69 arachidi
tostate in olio 65 arachidi tostate a 204C
40-50 farina di arachidi autoclavate 120C per
4h 95 soluzione acquosa riscaldata a 120 C
30' 80 olio di arachidi riscaldato a 120C
10' 50 riso cotto a pressione e
120C 73 riso cottura normale 49 mais tostat
o a 145-165C 40-80 farina di grano cotta a
120C 30' 80 frutta e spezie autoclavate a 120
C 30' 29-39 frutta e spezie in forno a 60C
per 60 h 22-77 olio di cocco riscaldato a
180-215C 10' 41 farina di mais preparazione di
muffins 13
by Alberto Ritieni 2000
28
Valori tollerati di Aflatossine negli alimenti
AUSTRALIA ALIMENTI 5 ppb totali AUSTRALIA ARACH
IDI 15 ppb totali CANADA NOCI E DERIVATI 5 ppb
totali DANIMARCA ARACHIDI 10 ppb
totali FINLANDIA CEREALI 10 ppb
totali ITALIA ARACHIDI 50 ppb
totali INDIA ALIMENTI 30 ppb solo aflatossina
B1 MESSICO ALIMENTI 20 ppb totali COLOMBIA CERE
ALI 30 ppb totali OLANDA ALIMENTI 5 ppb solo
aflatossina B1 U.K. NOCI E DERIVATI 10 ppb
totali U.K. ALIMENTI 50 ppb solo aflatossina
B1 U.K. ALIMENTI 10 ppb totali
USA ALIMENTI 20 ppb totali UNGHERIA ALIMENTI
5 ppb solo aflatossina B1 GIAPPONE ALIMENTI 10
ppb solo aflatossina B1 THAILANDIA ALIMENTI 20
ppb totali
29
Regolamentazione Europea e Nazionale per le
Aflatossine
Derrata Aflatossina B1 Aflatossine
Valori espressi in ppb B1 B2 G1
G2 Arachidi frutta a guscio e secca 2 4 destin
ati al consumo diretto O come ingredienti Arachid
i destinate a cernita 8 15 o destinate ad
altri trattamenti fisici Frutta secca destinata a
cernita 5 10 o destinate ad altri trattamenti
fisici Cereali e derivati per il consumo
diretto 2 4 Alimenti per linfanzia -- 0.1
Spezie 10 20 Piante infusionali 5 10

30
Famiglia delle Ocratossine
31
Cereali e derivati
Acido Fusarico
Mele, succhi per bambini etc
Grano e suoi derivati
Mais, alimenti e mangimi per animali
Neosolaniolo
32
SUGGERIMENTI
Una maggiore efficacia e frequenza dei controlli
nazionali e trans-nazionali sugli alimenti svolti
dagli organi competenti ed un maggiore
coordinamento
a)
Un quadro uniforme di limiti e di accettabilità
delle derrate prodotte nella UE da parte dei
diversi stati membri
b)
Richiedere ladeguamento alle normative dellUE
anche da parte dei paesi produttori localizzati
nelle aree a rischio di micotossine
c)
Accrescere le informazioni offerte ai
consumatori, oltre che sugli aspetti nutrizionali
anche su quelli concernenti la sicurezza e creare
un feed-back con gli stessi consumatori.
d)
33
Ma come agiscono le Micotossine ??
34
MECCANISMO DI AZIONE DELLE MICOTOSSINE
aflatossine B1,G1, patulina, acido penicillico,
tricoteceni
DNA
Trascrizione RNA polimerasi
PR-tossina, aflatossine, rubratossina,
citreoviridina
Traduzione mRNA, tRNA, rRNA
ocratossina A, tricoteceni, aflatossina B1
patulina, tricoteceni, moniliformina,aflatossine
B1 e G1
Proteine e Metabolismo
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Metabolismo lipidico
glicogeno
Siti di azione di alcune micotossine
Aflatossina B1
Citocalasina B
zuccheri
Citrinina Ocratossina A Tricoteceni, etc
glucosio-1P
Aflatossina B1
Intra mitocondrio
glucosio-6P
6-P -gluconolattone
Aflatossina B1
Moniliformina
fosfo-enol- piruvato
piruvato
Ciclo di Krebs
Citosol
Patulina
Ocratossina A
acido ossalacetico
malato
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Livelli di micotossine in alcune derrate
alimentari

• Mais 13.3 ppb aflatossina B1 USA
• Latte 0.78 ppb aflatossina B1 UK
• Arachidi 518 ppb aflatossina B1 Brasile
• Mangimi polli 8.2 ppm tricoteceni Italia
• Mangimi suini 5.1 ppb aflatossina B1 Italia
• Mangimi polli 80 ppm ocratossina A Italia
• Birra 5.3 ppm zearalenone Swaziland
• Sorgo 6.9 ppm zearalenone USA
• Mais 67 ppm DON Italia
• Mais 90 ppm DON Austria
• Orzo 3800 ppb ocratossina A Rep. Ceca
• Fieno 6000 ppb ocratossina A Canada
• Succo di Mele 45 ppm patulina USA
• Succo di Mele 29 ppb patulina Italia
• Succo di Mele 50 ppb patulina Svizzera
• Semi di Caffè 360 ppb ocratossina A USA
• Pane 2.9 ppm ocratossina A UK

37
DATI DI TERMOSTABILITA' DI VARIE MICOTOSSINE
Aflatossina B1 Condizioni Sperimentali
arachidi tostate a 150C 30' 80 arachidi t
ostate a secco 69 arachidi tostate in
olio 65 arachidi tostate a 204C
40-50 farina di arachidi autoclavate 120C
per 4h 95 soluzione acquosa riscaldata a 120 C
30' 80 olio di arachidi riscaldato a 120C
10' 50 riso cotto a presione e
120C 73 riso cottura normale 49 mais tos
tato a 145-165C 40-80 farina di grano cotta a
120C 30' 80 frutta e spezie autoclavate a
120 C 30' 29-39 frutta e spezie in forno a
60C per 60 h 22-77 olio di cocco riscaldato a
180-215C 10' 41 farina di mais cotta per
preparare muffins 13 Aflatossina M1 formaggio
riscaldato a 90C 30' 9 Ocratossina
A caffè tostato 80-90 cereali autoclavati
a 120C per 3 h 70 Vomitossina (DON) farina di
grano cottura normale 19-69
38
CONTROLLO E PREVENZIONE DELLE MICOTOSSINE
TRATTAMENTI PRIMA DEL RACCOLTO

• Rimpiazzare i ceppi produttori di micotossine
  (biocontrollo )
• Selezionare per piante OGM con elevata resistenza
  ai ceppi tossigeni
• Inibire la biosintesi e la secrezione delle
  micotossine responsabili

• Vantaggi e svantaggi dei sistemi di biocontrollo
• lunga permanenza in campo
• migliore distribuzione in campo
• basso impatto ambientale

• provati per ora solo su piccole aree di raccolta
• messi a punto solo per ceppi di Aspergillus
  flavus
• minime informazioni per ceppi di Fusarium

• Approccio bio-molecolare
• comprensione della via enzimatica biosintetica
• isolamento dell'operone genico responsabile della
  biosintesi
• ingegnerizzazione di piante abili a sintetizzare
  inibitori della
• biosintesi di micotossine
• selezione di piante già produttori degli idonei
  inibitori

39
CONTROLLO E PREVENZIONE DELLE MICOTOSSINE
TRATTAMENTI DOPO IL RACCOLTO E DURANTE LE FASI
DI CONSERVAZIONE E TRASPORTO
METODI FISICI DI PREVENZIONE temperatura umidità
aerazione dell'ambiente pastorizzazione irradiazio
ne atmosfera controllata
METODI CHIMICI DI PREVENZIONE utilizzo consentito
di almeno 30 differenti sostanze fra cui acidi
grassi volatili acido formico acido
propionico acido iso-butirrico acido sorbico
40
METODI DI DETOSSIFICAZIONE
SISTEMI MECCANICI Eliminando i semi infetti ( in
uso in USA e Australia per le arachidi ) non
utilizzabile per i raccolti di cereali o per
eliminare le aflatossine Macinazione del grano
riduce di poco i livelli di aflatossine non
riduce i livelli di zearalenone, non riduce i
livelli di tricoteceni
SISTEMI TERMICI Aflatossine sono stabili
all'autoclavaggio e si distruggono ad almeno 200
C Zearalenone resiste ai processi di cottura
tradizionale Sistema non economico e possono
variare i valori nutrizionali dell'alimento
IRRADIAZIONE Esposizione alla luce ultravioletta
riduce sensibilmente il livello di
aflatossine Esposizione ai raggi gamma poco
utilizzata sinora
ESTRAZIONE CON SOLVENTI Si possono estrarre le
aflatossine con solventi organici tipo acetone
e/o alcool Perdita di caratteristiche
organolettiche Perdita di una parte dei
componenti idrosolubili Costo del processo
tecnologico
41
METODI DI DETOSSIFICAZIONE
SISTEMI CHIMICI
Trattamenti acidi Soluzioni di acidi forti poco
applicabili su larga scala inoltre le
aflatossine B2 e G2 sono resistenti Trattamenti
ossidativi Ipoclorito di sodio utilizzato in
laboratorio è poco applicabili su larga
scala Acqua ossigenata può essere utilizzato per
le aflatossine nelle arachidi Trattamento con
bisolfito utilizzato con H2S per la degradazione
delle aflatossine e della patulina Trattamenti
alcalini Ammoniaca utilizzabile ad elevata
pressione e temperatura o a pressione e
temperatura ambiente riduce il livello di
aflatossine del 99 per rottura della
molecola Sodio bicarbonato 24 h e conc 1 M a 22C
42
Fattori che influenzano la crescita dei funghi
tossigeni e la sintesi delle micotossine nei
prodotti, in pre-raccolta e in post-raccolta

• Fattori fisici
• Fattori chimici
• Fattori biologici

43
Fattori fisici che influenzano la crescita dei
funghi tossigeni e la sintesi di micotossine nei
prodotti, in pre-raccolta e in post-raccolta
44
Fattori chimici che influenzano la crescita dei
funghi tossigeni e la sintesi di micotossine nei
prodotti, in pre-raccolta e in post-raccolta
45
Fattori biologici che influenzano la crescita dei
funghi tossigeni e la sintesi di micotossine nei
prodotti, in pre-raccolta e in post-raccolta.
46
Valori massimi ammissibili di aflatossine in
prodotti alimentari, nellUnione Europea.
Circolare Ministeriale del 9 giugno 1999, n. 10
(G.U. n. 135 del 11.6.1999).
47
Valori massimi ammissibili (valori guida) per
alcune micotossine in prodotti alimentari, in
Italia.
Circolare Ministeriale n. 10, del 9 giugno 1999
(G.U. n. 135 del 11.6.1999).
48
Valori massimi ammissibili (valori guida) di
Ocratossina A in prodotti alimentari nellUnione
Europea
Valore massimo (µg/kg ppb) 2 1 1 0.5 10
Valore massimo (µg/kg ppb) 3 5 0,2 10 8 4
Prodotto Cacao Cioccolato. Vino
da tavola Succo di uva.. Uva
passa...
Prodotto Cereali Birra Spezie Caffè
verde Caffè tostato e solubile
49
Valori massimi ammissibili (Regolamenti e linee
guida) per la Fumonisina B1 negli alimenti e
mangimi
50
PRESENZA DI FUMONISINA B1 (FB1) IN MAIS E
ALIMENTI A BASE DI MAIS
Derrata
Campioni analizzati
gt 1 µg/g FB1
Mais macinato (farina di mais, polenta, semolina,
mais macinato grosso)
108
30
Cariossidi di mais (genotipi, mais commerciale,
mais importato)
37
1038
Alimenti a base di mais (mais in scatola, mais
estruso, pane, biscotti, cereali, cornflakes,
amido, mais dolce, alimenti per linfanzia,
tortillas, pop-corn etc.)
10
181
51
PRESENZA DI FUMONISINE (FB1FB2) IN ALIMENTI A
BASE DI MAIS IN GENOTIPI DI MAIS IN ITALIA
/


MEDIA DEIPOSITIVI
POSITIVI
RANGE FB1 FB2
CAMPIONI

(ng/g)



ANALIZZATI
(ng/g)
7/7

130
-
6790

3500

26/26

10
-
2850

450


13/13

210
-
4670

2230


4/4

200
-
1200

870


3/3

200
-
1300

810


6/6

900
-
6620

3540


5/5

60
-
790

300

6/10

10
-
80

40

Dati ripresi da DOKO e VISCONTI (1994) e da
PASCALE M. et al. (1995)
52
PRESENZA DI OCRATOSSINA A NEL VINO E NELLA
BIRRA
53
ASSUNZIONE DI OCRATOSSINA A (OTA) SULLA BASE DEI
DATI EUROPEI
Concentrazione media di OTA (mg/kg ppb)
Assunzione di OTA
Consumo g/24 h
Alimenti
giornaliera totale
(ng/kg p. c.)

54,0 15,0 12,0 7,6 3,7 3,1 2,6 0,9 0,6
0,5 0,19 0,9 0,07 0,1 2,8 11 0,03
0,1 1,0
226 171 29 234 76 53 12
Cereali Vino rosso Caffè Birra Maiale Uva
secca Spezie Pollame Legumi Succo duva
1,90 0,54 0,43 0,27 0,13 0,11 0,09 0,03 0,02
2,3 0,05
totale
3,50
Dati ripresi da Codex Alimentarius Commission
(1998). Position paper on ochratoxin A, CX/FAC
99/14
Peso corporeo di 60 kg dati sui consumi non
disponibili
54
QUANTITA MASSIMA GIORNALIERA TOLLERABILE DI
OCRATOSSINA A
lt 5 ng/kg p.c.
European Commission - Scientific Committee on
Food Opinion on Ochratoxin A, CS/CNTM/MYC/14
final, Annex II to Document XXIV/2210/9 ,
Brussels, 28/9/98