MICROBIOLOGIA AGROALIMENTARE

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1 MICROBIOLOGIA AGROALIMENTARE Prof.ssa Paola Sinibaldi Vallebona AA

2 MICETI Sono state identificate circa specie fungine anche se si ipotizza che ne possano esistere circa 1,5 milioni

3 LIEVITI Sono organismi unicellulari che: non resistono ai trattamenti termici di pastorizzazione prediligono il ph acido per la crescita si sviluppano negli alimenti contenenti elevate quantità di sale (alofili) si sviluppano in presenza di elevate quantità di zuccheri (osmofili)

4 LIEVITI NEGLI ALIMENTI Svolgono ruolo positivo: Nella fermentazione alcoolica del vino, della birra e del whisky Negli impasti da pane e dei prodotti da forno a lievitazione naturale

5 Sono scarsamente presenti Possiedono capacità: fermentativa LIEVITI NEI PRODOTTI LATTIERO-CASEARI di assimilazione del lattosio e del galattosio proteolitica e lipolitica di utilizzo di acido lattico e acido citrico di crescita a bassa temperatura di tolleranza ad elevate concentrazioni di sale

6 LIEVITI NELLA CARNE E DERIVATI Rappresentano una quota minoritaria della microflora di contaminazione Sono più resistenti dei batteri in condizioni di: ridotta A w basso ph A temperature sotto 0 C i lieviti sono favoriti in quanto viene inibita la crescita batterica A temperature sopra 0 C i lieviti rappresentano circa il 5% della popolazione microbica

7 LIEVITI NELLA FRUTTA E DERIVATI La superficie del frutto integro presenta una popolazione di lieviti variabile tra ufc/cm 2 Lieviti possono essere presenti anche all interno del frutto soprattutto in prossimità del picciolo ed in corrispondenza di lesioni

8 LIEVITI NELLA FRUTTA E DERIVATI La sopravvivenza e la crescita dei lieviti sulla superficie del frutto è favorita da: Adesione allo stato ceroso della cuticola ad opera di enzimi extracellulari e produzione di pseudoife Disponibilità di nutrienti Disponibilità di acqua Tolleranza a stress di temperatura, luce ed irraggiamento Tolleranza ai fitofarmaci Competizione con altre specie microbiche

9 LIEVITI NEGLI ALIMENTI Svolgono un ruolo di danno: Producendo cattivi odori Resistendo ai conservanti Producendo fermentazione indesiderata

10 LIEVITI Non si conoscono lieviti patogeni per via alimentare Non si conoscono lieviti produttori di micotossine

11 MUFFE La maggior parte si sviluppa a temperature comprese tra C Muffe criofile (con optimum di temperatura al di sotto di 5 C) Muffe termofile (crescono molto bene anche a 50 C) Gli elementi vegetativi vengono distrutti dalla pastorizzazione Le strutture riproduttive presentano elevata termo-resistenza Tollerano un ampio range di ph (da 1 a 11) Il ph acido è quello ottimale

12 MUFFE Svolgono un ruolo positivo: Nel produrre antibiotici (penicillina), antimicotici (griseofulvina) immunosoppressori (ciclosporina) Nel produrre enzimi che coagulano il latte (genere Mucor) Nella maturazione di alcuni formaggi (taleggio, gorgonzola) e dei salami fermentati Nella fermentazione di alcuni vini

13 MUFFE Svolgono un ruolo di danno: quando parassitizzano i vegetali in coltura quando si sviluppano su alimenti

14 EFFETTI DANNOSI PRODOTTI DAI Nei confronti di: MICETI Piante Animali Uomo

15 RUOLO DEI MICETI NELL ECOSISTEMA Degradano materiali organici complessi a composti organici semplici e a molecole inorganiche (carbonio, azoto, fosforo)

16 FUNGHI SAPROFITI Funghi diversi sono addetti alla degradazione di polimeri diversi ed è per questo che i funghi saprofiti spesso crescono in comunità miste e complesse che riflettono le loro diverse attività enzimatiche

17 FUNGHI SAPROFITI Il principale ruolo svolto nella biosfera è rappresentato dalla degradazione della cellulosa che rappresenta il 50% del materiale strutturale dei vegetali ed è il polimero più abbondante presente sulla terra La demolizione delle cellulosa è realizzata dal fungo mediante i rilascio nel substrato di enzimi extracellulari ed è strettamente correlata alla crescita miceliale del fungo stesso.

18 METABOLISMO DEI MICETI I miceti sono: aerobi facoltativi o obbligati anaerobi facoltativi mai anaerobi obbligati

19 FUNGHI PARASSITI DELLE PIANTE Un parassita che causa malattia viene denominato patogeno I funghi sono i patogeni responsabili di più del 70% delle perdite in agricoltura

20 MUFFE Organismi pluricellulari responsabili del deterioramento degli alimenti, che in virtù della loro struttura ramificata, presentano una superficie molto vasta rispetto alla biomassa; in tal modo macromolecole, quali enzimi idrolitici e metaboliti secondari (micotossine) possono essere escrete nel substrato circostante. Vi appartengono numerosi generi responsabili della produzione di micotossine

21 VIE DI CONTAMINAZIONE FUNGINA IN UN LABORATORIO DI PRODUZIONE La principale via di contaminazione è rappresentata dall ambiente esterno in funziona di: Stagione Clima Zona geografica In campagna la contaminazione ambientale è prevalentemente dovuta a: Alternaria, Cladosporium, Fusarium Nelle zone urbane soprattutto da: Aspergillus e Penicillium

22 VIE DI CONTAMINAZIONE FUNGINA IN UN LABORATORIO DI PRODUZIONE Altre fonti di contaminazione sono rappresentate da: Materie prime Imballaggi (carta, cartone, materiale plastico) Soffitti, pareti, piastrelle, infrastrutture in legno o altri materiali porosi Macchinari ed impianti di canalizzazione di acqua, latte, yogurt, succhi di frutta etc, Sistemi di filtrazione dell aria Personale

23 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLE ACQUE POTABILI L analisi micologica delle acque non viene eseguita di routine È indispensabile invece che venga effettuata a livello industriale quando l acqua diventa un ingrediente delle produzioni alimentari e zootecniche o quando viene utilizzata per la pulizia di macchinari e di superfici di lavoro La principale via di contaminazione è rappresentata dai filtri per la depurazione o dai serbatoi dove l acqua può rimanere stagnante, generando un sedimento di materiale organico.

24 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLE ACQUE MINERALI Può derivare da: La fonte stessa Il sistema di canalizzazione non opportunamente sanificato Sistema di filtrazione intasato Imbottigliamento in ambiente non protetto La comparsa di mucillagini tende ad aumentare nelle acque imbottigliate in fase di stoccaggio

25 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLE ACQUE I generi più frequentemente responsabili di contaminazione sono: Mucor Cladosporium Acremonium

26 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLE SPEZIE Sono alimenti altamente contaminati ma vengono generalmente utilizzati in piccole quantità Il pepe nero è la spezia che presenta il più elevato grado di contaminazione fungina I generi Aspergillus e Penicillium sono i contaminanti più frequentemente ritrovati nelle spezie

27 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LE GRANAGLIE I cereali costituiscono un substrato di crescita adatto per la maggior parte delle specie fungine La carica microbica presente sulla superficie esterna dei grani è in funzione dell ambiente, dell andamento stagionale, e del tipo di cereale Le cosiddette muffe da campo sono veicolate da: Polvere Fertilizzanti Pioggia Deiezioni degli animali Acque di irrigazione

28 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LE GRANAGLIE I generi più frequentemente responsabili della contaminazione da campo sono: Alternaria Fusarium Cladosporium MICETI CAPACI DI DEMOLIRE LA CELLULOSA

29 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LE GRANAGLIE Nella fase di stoccaggio dei cereali, che avviene nei silos, regredisce la flora fungina da campo e viene sostituita principalmente dai generi: Aspergillus Penicillium MICETI CAPACI DI ACIDIFICARE IL SUBSTRATO

30 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LE GRANAGLIE Una buona conservazione del prodotto stoccato prevede una condizione di equilibrio tra umidità del substrato e ventilazione I CEREALI SONO PRODOTTI FREQUENTEMENTE CONTAMINATI DA MICOTOSSINE

31 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LE FARINE La farina risulta più contaminata del grano che è stato utilizzato per la sua preparazione La contaminazione della farina può risultare diversa rispetto a quella presente nella granaglia da cui è derivata La contaminazione della farina è in grande quota determinata dai macchinari utilizzati per la sua preparazione

32 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LE FARINE La presenza di muffe in una farina determina: Accrescimento dei valori di acidità Diminuzione del tenore in Vitamina PP Diminuzione del tenore in Vitamina B1 Presenza di micotossine (aflatossine e ocratossine)

33 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LA PASTA FRESCA Sia la pasta fresca, ma ancor più quella farcita, rappresentano substrati ideali per lo sviluppo di muffe e di lieviti La principale fonte di contaminazione è rappresentata dalla farina ma anche dall ambiente di lavorazione e di confezionamento, dove l ambiente è caldo-umido e quindi tutte le specie fungine possono crescere agevolmente.

34 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: LA PASTA FRESCA L ammuffimento viene generalmente evitato: Aggiungendo additivi antifungini (SORBATI) al ripieno delle paste Conservando il prodotto sotto-vuoto Ricorrendo ad una blanda pastorizzazione del prodotto confezionato, in forni a microonde Conservando il prodotto a bassa temperatura (4 C)

35 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: I PRODOTTI DA FORNO Il confezionamento del pane in materiale plastico (PVC) termoretraibile perforato permette di confezionare il pane ancora caldo, riducendo al minimo la possibilità di contaminazione, in quanto permette la traspirazione dell umidità ma non impedisce la contaminazione fungina

36 PANE

37 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: I PRODOTTI DA FORNO La muffa di colore arancione che con maggiore frequenza contamina il pane è Monilia sitophila Monilia sitophila è un comune contaminante ambientale che trova nei prodotti da forno già cotti un terreno di crescita particolarmente favorevole Può essere causa di fenomeni allergici per gli operatori del settore NEL PANE IN CASSETTA E PERMESSO L UTILIZZO DI ETANOLO, PARI AL 2% DEL PESO SECCO, PER EVITARE L AMMUFFIMENTO

38 PANE IN CASSETTA

39 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI CEREALI: I PRODOTTI DOLCIARI La contaminazione di prodotti da forno confezionati (merendine, torte, brioche etc) avviene generalmente durante il raffreddamento e prima del confezionamento, per presenza di contaminanti nell ambiente. Talvolta però la contaminazione può derivare da contaminazione degli impasti crudi in cui la carica fungina non viene abbattuta per il mal funzionamento del forno (temperatura troppo bassa o calore disomogeneo) IN QUESTI PRODOTTI PUO ESSERE UTILIZZATO COME ADDITIVO ANTIFUNGINO, ACIDO SORBICO ED ACIDO PROPIONICO

40 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLA CARNE Rappresenta un substrato favorevole allo sviluppo della flora fungina in virtù dell elevato grado di umidità La contaminazione fungina è influenzata: dalle condizioni igieniche di macellazione dalle condizioni ambientali di conservazione

41 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLA CARNE La contaminazione fungina al momento della macellazione è influenzata da: contatto con viscere e feci dell animale coltelli, attrezzi e banchi di lavorazione vestiario e mani degli operatori acque di lavaggio ambiente di macellazione e lavorazione

42 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLA CARNE La contaminazione fungina durante la conservazione è influenzata da: muri, soffitti e pavimenti delle celle frigorifere cartoni da imballaggio materiali con i quali viene a contatto la carne durante il trasporto e la commercializzazione

43 CONTAMINAZIONE FUNGINA DELLA CARNE Durante la refrigerazione (-10 C) la contaminazione fungina è dovuta a muffe dei generi: Rhizopus Mucor Aspergillus Penicillium Cladosporium Alternaria

44 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI PRODOTTI CARNEI SALATI E STAGIONATI Sia i prodotti di origine suina che bovina presentano comunemente muffe in superficie, che proteggono il prodotto dall irrancidimento e dalla fermentazione Muffe del genere Penicillium producono antibiotici che inibiscono lo sviluppo di Stafilococchi patogeni

45 CONTAMINAZIONE FUNGINA DEI PRODOTTI CARNEI SALATI E STAGIONATI Lo sviluppo di muffe nelle carni salate contribuisce allo sviluppo dell aroma e del fiore, costituito da sali, lieviti. colonie microbiche e fungine. Nei prodotti industriali il fiore viene eliminato tramite spazzolamento del prodotto e viene sostituito con polvere di riso o talco.

46 MUFFE NEGLI INSACCATI STAGIONATI Lo sviluppo delle muffe avviene durante l essiccamento, quando la superficie risulta maggiormente umida Sui budelli naturali sono sempre presenti muffe del genere Penicillium Negli ambienti di stagionatura la contaminazione deriva da muffe del genere Aspergillus e Cladosporium Le specie di A. flavus e A. ochraceus sono produttrici di micotossine ed in particolare di ocratossina

47 MUFFE NEGLI INSACCATI STAGIONATI La fonte principale di contaminazione è però rappresentata dall ambiente, dalle stanze di stagionatura e dagli impianti di aereazione, i cui filtri abbiano accumulato una eccessiva quantità di muffe e non siano stati opportunamente sostituiti. Le muffe presenti nei salumi possono derivare anche dalle spezie che vengono aggiunte nell impasto

48 MUFFE NEI PROSCIUTTI STAGIONATI Il genere Aspergillus è quello maggiormente rappresentato La specie A. repens è produttrice di aroma Le specie A. flavus ed A. ochraceus sono tossigene ma il loro sviluppo viene ridotto dall affumicamento

49 CONTROLLO DELLE MUFFE NEL SALUMIFICIO Controllo della temperatura e dell umidità Atmosfera controllata (90% CO 2 e 10% aria) (90% N 2 e10% CO 2 ) Aggiunta di NaCl, nitrati e nitriti non inibisce lo sviluppo delle muffe Affumicamento Impiego di sostanze chimiche antifungine (nistatina, sorbato di potassio) è autorizzato ma scarsamente efficace. Utilizzo di starter fungini costituiti da sospensioni di spore di Penicillium nalgiovensis e Scapulariopsis flava

50 MUFFE NEI PRODOTTI LATTIERO-CASEARI La principale sorgente di muffe è rappresentata da: Ambiente di produzione Ambiente esterno ai laboratori di produzione La flora fungina viene distinta in: tipica-costantemente presente nell ambiente e quindi negli alimenti atipica-accidentalmente presente e causa di ammuffimenti indesiderati

51 MUFFE NEL BURRO I generi Alternaria, Cladosporium e Penicillium sono quelli maggiormente rappresentati e possono svilupparsi anche a temperatura di frigorifero

52 BURRO

53 MUFFE NEI FORMAGGI Nei formaggi a breve stagionatura (a pasta molle e a pasta filata) la presenza di muffe è sempre indesiderata Nei formaggi a più lunga stagionatura alcune muffe contribuiscono alla formazione di aromi tipici

54 MUFFE NELLO YOGURT Possibile la presenza di muffe derivate da: Impianti mal sanificati Ambienti di produzione e confezionamento inquinati Materiali di imballaggio Semilavorati aggiunti che veicolano l infezione fungina TUTTI I DERIVATI DEL LATTE POSSONO PRESENTARE CONTAMINAZIONE DA AFLATOSSINE

55 MUFFE NELLE UOVA Muffe possono essere presenti sul guscio generalmente formando colonie a punta di spillo I generi più comunemente presenti sono: Alternaria Aspergillus Penicillium Mucor Cladosporium RARA LA CONTAMINAZIONE DELLE UOVA DA AFLATOSSINE ANCHE SE POSSIBILE ATTRAVERSO IL MANGIME

56 MUFFE NEI SUCCHI DI FRUTTA La contaminazione può derivare dal concentrato di partenza e più raramente dall acqua e dallo zucchero aggiunti I generi maggiormente presenti, in quanto resistenti ai trattamenti termici sono: Aspergillus Penicillium Rara la contaminazione dei succhi di arancia a causa dell elevata acidità POSSIBILE LA PRESENZA DI MICOTOSSINE

57 MUFFE NELLE BEVANDE NERVINE: IL CAFFE Le bacche di caffè possono essere contaminate da muffe del genere Aspergillus ochraceus che produce la micotossina ocratossina in fase di stoccaggio LA TOSTATURA DENATURA LE OCRATOSSINE PER CUI LA BEVANDA NON PRESENTA FATTORI DI RISCHIO

58 MUFFE NELLE BEVANDE NERVINE: IL TE Le foglie del tè presentano elevata possibilità di contaminazione da parte di muffe LA BEVANDA NON PRESENTA GENERALMENTE FATTORI DI RISCHIO

59 MUFFE NELLE ARACHIDI E FRUTTA SECCA La frutta secca rappresenta un alimento ricco di muffe derivanti dalla contaminazione da campo o da stoccaggio Le arachidi sono tra gli alimenti più fortemente contaminati da aflatossine e le popolazioni africane che fanno abbondante uso di arachidi e di loro derivati (burro ed olio) il carcinoma primario del fegato è ampiamente diffuso La fase maggiore di contaminazione è rappresentata però dallo stoccaggio

60 MICOTOSSINE Sono prodotti del metabolismo secondario di funghi filamentosi (muffe) che possono svilupparsi su numerose derrate alimentari, in particolari condizioni ambientali, tossici per l uomo e per gli animali superiori.

61 MICOTOSSINE Sono considerati metaboliti secondari dei miceti, cioè secreti dopo il periodo di moltiplicazione e di crescita cellulare, in contrapposizione ai metaboliti primari, che si formano durante le fasi di sviluppo e sono componenti essenziali del micete

62 MICOTOSSINE Vengono generalmente elaborate dal micete verso la fine del ciclo vitale di sviluppo, quando si accumulano grosse quantità di metaboliti (aminoacidi, acetati, piruvati) che non vengono più richiesti per le necessità di crescita Non è ancora noto in quale precisa fase del ciclo vitale si manifesti la produzione di tossine Sono non necessarie alla crescita del fungo e si ignora quale sia il ruolo che possiedono nella crescita o nel metabolismo del microrganismo. Si ipotizza che le micotossine aumentino la competitività della muffa che le sintetizza

63 MICOTOSSINE Le specie fungine in grado di produrre micotossine sono oltre 150 e rientrano prevalentemente nei generi: Aspergillus Penicillium Fusarium Alternaria Cladosporium Rhizopus Le micotossine attualmente note sono più di 300

64 MICOTOSSINE Sono fattori tossici naturali che contaminano le derrate a seguito di condizioni di conservazione non ottimali e/o di contaminazione ambientale in quanto capaci di resistere ai vari processi di trasformazione e lavorazione fino ad arrivare al consumatore

65 MICOTOSSINE La formazione di micotossine è subordinata, oltre che alla presenza di un ceppo di muffe tossigene, anche al verificarsi di uno squilibrio nutrizionale in grado di portare a vie metaboliche secondarie

66 MICOTOSSINE Le micotossine sono ESOTOSSINE Possono diffondere nelle derrate alimentari Persistono dopo la morte/distruzione del fungo Non tutti i ceppi di una stessa specie tossinogena sono in grado di produrre tossina Una stessa tossina può essere prodotta da miceti diversi Uno stesso micete può produrre tossine differenti Sono secrete in quantità molto piccole ma la loro tossicità è molto elevata

67 MICOTOSSINE Le esotossine batteriche sono di natura prevalentemente proteica, dotate di elevata antigenicità in grado di suscitare una adeguata risposta umorale Le micotossine sono anch esse esotossine di natura non proteica a basso peso molecolare e prive di antigenicità notevolmente resistenti agli agenti chimici e fisici

68 RISCHIO CHIMICO: MICOTOSSINE Per il rischio chimico, così come per quello biologico, è corretto parlare di valori di accettabilità piuttosto che di rischio zero La sicurezza alimentare non dipende dalla totale assenza di contaminanti ma dalla loro concentrazione nelle derrate e quindi dalla dose di assunzione

69 MICOTOSSICOSI Sono le intossicazioni da micotossine che si sviluppano nell uomo o nell animale

70 MICOTOSSICOSI Possono comprendere affezioni acute e croniche possono colpire gli animali (assunzione di mangimi contaminati) possono colpire l uomo (consumo di alimenti contaminati) Sono patologie analoghe a quelle causare da altri veleni quali i pesticidi o i residui di metalli pesanti.

71 PATOGENESI DELLE MICOTOSSICOSI Le micotossine per ingestione causano manifestazioni cliniche acute e croniche Le manifestazioni di tossicità acuta sono prevalentemente a carico di : Fegato Rene Cute Sistema nervoso centrale Le manifestazioni di tossicità cronica sono anch esse a carico di fegato e del rene, con comparsa di possibili lesioni cancerose.

72 PATOGENESI DELLE MICOTOSSICOSI Nei paesi in via di sviluppo le intossicazioni acute rappresentano ancora un grave problema; nei paesi industrializzati il problema maggiore riguarda invece le intossicazioni croniche (esposizione prolungata a basse dosi)

73 TOSSICITA L effetto tossico derivante dall assunzione di un prodotto chimico può essere causato anche dalla formazione di suoi metaboliti I prodotti non lipofili vengono eliminati tali e quali o dopo trasformazione metabolica I prodotti lipofili possono invece accumularsi nell organismo, essere eliminati con la bile o metabolizzati a composti più polari solubili in acqua ed essere escreti con le urine

74 TOSSICITA ACUTA Tossicità acuta: l insieme di manifestazioni indesiderate che si verificano immediatamente o al massimo entro un paio di giorni dopo una singola somministrazione della sostanza in esame

75 TOSSICITA ACUTA Si valuta su animali da laboratorio aumentando progressivamente la dose fino a provocare la morte del 50% degli animali stessi Tale dose viene indicata coma DL 50 (dose letale per il 50% degli animali) e si esprime in mg/kg peso corporeo pro die. Sulla sua definizione influiscono molti fattori quali: la specie animale la via di somministrazione il sesso l età lo stato fisiologico dell animale

76 DOSE GIORNALIERA AMMISSIBILE Per dose giornaliera ammissibile (DGA) si intende quella dose di sostanza tossica, espressa in mg/kg di peso corporeo, che può essere ingerita tutti i giorni e per tutta la vita senza che si manifestino effetti di danno per la salute dell uomo. Per la sua definizione occorre che vengano stabiliti la dose senza effetto (no effect level = NOEL) e la dose che causa risposta anomala nell animale da esperimento.

77 TOSSICITA CRONICA Si valuta su animali da laboratorio mediante somministrazione orale giornaliera finalizzata a verificare gli effetti a lungo termine ed in particolare a rilevare l eventuale potere cancerogeno, mutageno e/o teratogeno della sostanza in esame.

78 MICOTOSSINE Lo sviluppo di muffe e la formazione di micotossine possono avvenire sia sulla pianta, in campo, sia in una qualsiasi fase successiva di conservazione e trasformazione. Alcuni vegetali sono più suscettibili di altri alla contaminazione fungina

79 MICOTOSSINE Gli alimenti maggiormente esposti alla contaminazione da micotossine sono i prodotti vegetali: Cereali (mais, frumento, riso, orzo, segale ecc.) Semi oleaginosi (arachidi, pistacchi, girasole ecc.) Frutta secca (fichi secchi) Legumi Spezie Caffè Cacao

80 MICOTOSSINE Attualmente sono note più di 300 micotossine

81 MICOTOSSINE Le micotossine maggiormente diffuse sono: Aflatossine Ocratossine Tricoteceni Zearalenoni Patulina Fumonisine Molte altre sono potenzialmente tossiche

82 Notifiche di non conformità riguardanti le micotossine anno 2005 RASFF (Rapid Alert System for Foods and Feeds)

83 MICOTOSSINE Gli animali da allevamento e/o i prodotti da questi derivati (latte e uova) possono andare incontro a contaminazione indiretta, derivante dalla contaminazione dei mangimi. I residui possono essere costituiti sia dalle micotossine inalterate, originariamente presenti nel mangime, sia da micotossine prodotte dal metabolismo animale

84 Da Internet google images

85 MICOTOSSINE I procedimenti tecnologici di lavorazione degli alimenti, quali pastorizzazione e sterilizzazione, così come le operazioni domestiche di cottura, non sono in grado di distruggere le micotossine presenti nelle derrate alimentari ma solo di ridurne la quantità.

86 SVILUPPO DELLE MUFFE NELLE DERRATE ALIMENTARI Oltre alla produzione di micotossine, lo sviluppo delle muffe nelle derrate alimentari provoca fenomeni di impaccamento nei sili e riduzione quantitativa e qualitativa del valore alimentare

87 SVILUPPO DELLE MUFFE NEL MAIS Una partita fortemente contaminata subisce diminuzione: del tenore di energia (5%) delle proteine (7%) dei grassi (63%) La quota lipidica è quella più sensibile all attacco da parte del fungo.

88 DETERMINAZIONE DELLA PRESENZA DI MICOTOSSINE L ergosterolo è un costituente della parete cellulare di alcuni parassiti vegetali, tra cui le muffe, mentre nelle piante superiori o non è presente o lo è in minima quantità. Mais di buona qualità deve contenere non più di 4mg/Kg di ergosterolo. Quantitativi maggiori sono indice di contaminazione fungina LA DETERMINAZIONE QUANTITATIVA DELL ERGOSTEROLO VIENE UTILIZZATA COME PARAMETRO PER LA MISURAZIONE DELLA CONTAMINAZIONE FUNGINA

89 FATTORI CHE INFLUENZANO LO SVILUPPO DI MICOTOSSINE Umidità Ossigeno Temperatura Natura del substrato Danni meccanici o da insetti Siccità

90 RUOLO DELL UMIDITA NELLO SVILUPPO DELLE MICOTOSSINE Le muffe da campo richiedono un elevato livello di umidità del substrato (dal 28% al 33%) Anche le muffe da stoccaggio hanno bisogno di umidità (13-14% circa) per permettere la germinazione delle spore e lo sviluppo del micelio

91 RUOLO DELL OSSIGENO NELLO SVILUPPO DELLE MICOTOSSINE Le muffe sono microrganismi aerobi, anche se possono crescere con concentrazioni di O 2 molto basse (4%). L esposizione all aria è condizione favorevole non soltanto alla crescita del micete ma anche alla produzione di tossine

92 RUOLO DELLA TEMPERATURA NELLO SVILUPPO DELLE MICOTOSSINE Uno stesso micete può produrre tossine diverse a temperature differenti: Aspergillus ochraceus produce: Ocratossine a 25 C Acido penicillico a 20 C Alte temperature favoriscono lo sviluppo di Aspergillus Basse temperature favoriscono lo sviluppo di Fusarium

93 CONDIZIONI PER LA CRESCITA DELLE MUFFE E LA PRODUZIONE DI TOSSINE Temperatura ottimale ( C) Muffa Crescita Tossina Minima crescita Ottimale tossina A. flavus ,78 0,85 A. parasiticus ,78 0,87 A. ochraceus ,83-0,87 0,89 P. veridicatum ,87-0,90 0,95-0,99 P. cyclopium ,83-0,90 0,95-0,98 a w

94 FUNGHI TOSSIGENI E MICOTOSSINE FUNGHI TOSSIGENI Aspergillus MICOTOSSINE A. flavus Aflatossine B 1,B 2 Acido ciclopiazonico A. ochraceus Ocratossina A Citrinina Acido penicillico A. carbonarius Ocratossine A. parasiticus Aflatossine B 1, B 2, G 1,G 2

95 FUNGHI TOSSIGENI E MICOTOSSINE FUNGHI TOSSIGENI MICOTOSSINE Penicillium P. aurantiogriseum Acido penicillico. P. citreonigrum Citreoviridina. P. citrinum Citrinina. P. expansum Patulina. Acido penicillico. P. griseofulvum Acido ciclopiazonico. Patulina. Roquefortina.

96 FUNGHI TOSSIGENI E MICOTOSSINE FUNGHI TOSSIGENI Penicillium MICOTOSSINE P. islandicum Cicloclorotina. P. ochrosalmoneum Citreoviridina. P. verrucosum Ocratossina A Citrinina. P. vindication Acido penicillico.

97 FUNGHI TOSSIGENI E MICOTOSSINE FUNGHI TOSSIGENI Fusarium MICOTOSSINE F. graminearum Deossinivalenolo Zearalenone. Nivalenolo. F. culmorum Deossinivalenolo. Zearalenone. Fusarine. F. equiseti Zearalenone. F. poae Tossina T-2

98 FUNGHI TOSSIGENI E MICOTOSSINE FUNGHI TOSSIGENI Fusarium MICOTOSSINE F. proliferatum Fumonisine F. sporotrichioides Tossina T2 F. verticillioides Fumonisine Fusarine

99 FUNGHI TOSSIGENI E MICOTOSSINE FUNGHI TOSSIGENI Claviceps MICOTOSSINE C. purpurea Alcaloidi tossici (Ergotamine, Clavine) Alternaria A. alternata Acido tenuazonico Alternarioli Altri generi di funghi tossigeni: Chaetomium, Dendrodochium, Diplodia, Myrothecium, Phomopsis, Pithomyces, Rhizoctonia, Sclerotinia, Trichoderma, Trichothecium.

100 MICOTOSSINE Non tutti i ceppi di una stessa specie sono produttori di micotossine. Solo il 45% dei ceppi di Aspergillus flavus sono produttori di aflatossine di tipo B mentre il 92% dei ceppi di Aspergillus parasiticus sono produttori di aflatossine di tipo B e G

101 MICOTOSSINE Tra i ceppi di Aspergillus flavus sono produttori di micotossine: 98% dei ceppi isolati da arachidi 81% dei ceppi isolati da semi di cotone 20% dei ceppi isolati da riso

102 MICOTOSSICOSI Alcune micotossine sono dermonecrotiche e possono causare lesioni sia a livello cutaneo che mucosale, mediante contatto. Altre micotossine possono indurre gravi danni attraverso l inalazione La principale via di assunzione di micotossine è però rappresentata dall ingestione attraverso la via alimentare

103 MICOTOSSICOSI Sono malattie non trasmissibili causate da micotossine per : ingestione contatto diretto inalazione

104 MICOTOSSINE Particolarmente importanti sono i ceppi produttori di micotossine capaci di crescere in condizioni di ridotta umidità e di bassa temperatura (condizioni di conservazione delle derrate alimentari)

105 PATOGENESI DELLE MICOTOSSICOSI Il genere Aspergillus è quello che include il maggior numero di specie tossigene Sulla base delle stime fornite dalla FAO si calcola che nel mondo circa il 25% dei raccolti risulta contaminato in varia misura da differenti tipi di micotossine Anche tra i prodotti alimentari finiti (alimenti e mangimi) risultano contaminati da micotossine almeno il 25%

106 FORMAZIONE DELLE MICOTOSSINE Le muffe tossigene possono produrre micotossine in una qualunque delle fasi che caratterizzano la filiera produttiva di un alimento: nella pre-raccolta (condizioni climatiche avverse (siccità, grandine) e parassiti possono costituire una via di ingresso del fungo ecc.) nella raccolta nella post-raccolta delle derrate immagazzinate nel corso della trasformazione e preparazione degli alimenti

107 MICOTOSSICOSI Problema di carattere socio-economico Contaminazione non sempre evidente Avvio al consumo umano o deviate a quello animale Rischio per l economia degli allevamenti (perdita di animali per avvelenamento o scarsa resa dell allevamento stesso) Rischio per la salute pubblica per il trasferimento delle tossine nelle carni o nei prodotti animali in particolare nel latte

108 MICOTOSSINE In base alla loro struttura chimica possono causare diversa attività tossica: cancerogena mutagena teratogena citotossica dermotossica immunosoppressiva in dipendenza a: dose organo interessato sesso età specie

109 ATTIVITA IMMUNOSOPPRESSIVA DELLE MICOTOSSINE Alcune micotossine (aflatossine, ocratossine e tricoteceni) inducono immunosoppressione mediante: Riduzione anatomica del timo e della milza Deplezione delle cellule del midollo osseo Riduzione dell attività fagocitaria Riduzione della produzione di anticorpi

110 MICOTOSSINE Il mais risulta essere uno dei più comuni substrati sul quale è possibile trovare più micotossine contemporaneamente (aflatossine, ocratossine, tricoteceni, zearalenoni) Fumonisine sono le micotossine più frequenti ed abbondanti nel mais prodotto in Italia

111 MICOTOSSINE IN FUNZIONE DEL CLIMA La prevalenza di una micotossina piuttosto che di un altra dipende dall andamento stagionale, soprattutto all epoca del raccolto. Se il clima è temperato, umido e piovoso prevale contaminazione da zearalenone e tricoteceni Se il clima è più caldo e secco prevale contaminazione da fumonisine Se il clima è particolarmente caldo e secco la contaminazione da aflatossine può diventare rilevante

112 FUNGHI TOSSIGENI Convenzionalmente vengono distinti in: Funghi di campo (Calviceps, Fusarium, Alternaria, Cladosporium) Funghi da stoccaggio (Aspergillus, Penicillium, Mucor)

113 FATTORI CHE INFLUENZANO LE MICOTOSSICOSI I sintomi e la severità della patologia dipendono da: tipo di micotossina stato di salute dell individuo esposto stato di nutrizione (malnutrizione) età (neonati ed anziani) sesso (femminile) livello e durata dell esposizione via di esposizione abuso di alcool concomitanti malattie infettive alimentazione poco variata

114 LE MICOTOSSICOSI NELLA STORIA DELL UOMO L ergotismo è stato descritto già nel Vecchio Testamento Nell anno 943 a Limoges abitanti morirono di ergotismo (noto anche come fuoco di Sant Antonio) Nel 1095 Papa Urbano II istituì l Ordine di Sant Antonio, che per secoli ha svolto la missione di assistere i colpiti da ergotismo acuto, spesso condannati alla demenza Fenomeni attribuiti a stregoneria, avvenuti a Denvers ed in varie città del Massachusetts alla fine del 1690, erano determinati da assunzione di alcaloidi con il pane di segale, alimento base in quelle regioni

115 LE MICOTOSSICOSI NELLA STORIA DELL UOMO Lo studio scientifico delle intossicazioni da micotossine è iniziato nel 1850 quando è stata dimostrata l associazione tra ingestione di segale contaminata da sclerozi di Claviceps purpurea e insorgenza di ergotismo

116 LE MICOTOSSICOSI NELLA STORIA DELL UOMO Prima segnalazione certa di micotossicosi risale agli anni 30 con intossicazione di cavalli dovuta ad ingestione di fieno ammuffito La moderna micotossicologia iniziò nel 1960 quando in Inghilterra morirono tacchini ed altri animali da cortile per la cosiddetta Malattia X che fu successivamente attribuita ad una intossicazione da aflatossine dovuta a contaminazione del mangime da parte di A. flavus.

117 LE MICOTOSSICOSI NELLA STORIA DELL UOMO Fin dal 1891 in Giappone si sapeva che il riso ingiallito era causa di gravi patologie per l uomo L estratto etanolico di questo riso era fatale per alcuni animali Nel 1910 in Giappone fu vietata la vendita di riso ingiallito Le tossine prodotte da muffe appartenenti al genere Penicillium sono state associate con beri-beri cardiaco, disordini nervosi e circolatori, degenerazione dei reni, cirrosi epatica ed ipotonia muscolare

118 AFLATOSSINE Il nome deriva da A (Aspergillus) + FLA ( flavus)+ TOSSINE Prodotte da: Aspergillus flavus: Aflatossina di tipo B (B 1 e B 2 ), A. parasiticus (B 1, B 2, G 1, G 2 ), A. nomius (B 1, B 2, G 1, G 2 ) Le aflatossine M 1, M 2 si ritrovano essenzialmente nel latte di animali che hanno introdotto tossina di tipo B.

119 AFLATOSSINE La crescita di A. flavus e A. parasiticus è favorita da temperature tropicali o sub-tropicali. Il range di crescita è compreso tra 12 e 48 C con un ottimo da C. La sintesi di tossina avviene a temperature tra 20 e 30 C L umidità minima della cariosside che consente la crescita del fungo e la sintesi della tossina è del 13%

120 AFLATOSSINE Tra le prime aflatossine scoperte la B 1 è quella maggiormente tossica, seguita dalla G 1, dalla B 2 e dalla G 2 Le più importanti dal punto di vista della diffusione sono la B 1 e la M 1

121 AFLATOSSINE: CARATTERISTICHE CHIMICHE E FISICHE Composti policiclici insaturi formati da un nucleo cumarinico a cui si attaccano, da un lato, un gruppo bifuranico e dall altro o un pentenone (tossine B) o un lattone a 6 membri (tossine G) Relativamente resistenti al calore e insolubili in acqua Punto di fusione a 250 C

122 Da Internet google images

123 AFLATOSSINE MECCANISMO DI AZIONE Inibizione della sintesi del DNA tramite blocco della trascrizione da parte della RNA-polimerasi-DNA-dipendente, effetto che influenza la sintesi proteica ed altera la moltiplicazione cellulare L organo bersaglio è il fegato

124 MECCANISMO DI AZIONE DELLE AFLATOSSINE L effetto tossico è riconducibile essenzialmente ad una modificazione della molecola ad opera degli enzimi epatici (citocromo P450) con conseguente produzione di metaboliti tossici, che possono essere escreti attraverso l urina e la bile In alcune circostanze un fenomeno di epossidazione può determinare la formazione di un metabolita intermedio estremamente reattivo (8,9 epossido) in grado di legarsi, soprattutto a livello del fegato, alle proteine cellulari, inattivandole, e al DNA, inducendo mutazioni.

125 AFLATOSSINE Sono fortemente fluorescenti e devono il loro nome al tipo di fluorescenza (B = blu, G = green) Se esposte a luce ultravioletta: le aflatossine del gruppo B fluorescono blu le aflatossine del gruppo G fluorescono verde

126 AFLATOSSINE Contaminanti di: arachidi, mais, farina, riso, fagioli, semi di girasole, noci, mandorle, cocco, castagne, caffè, cacao, spezie, pepe, semi di anguria, frutta secca (fichi, pistacchi), radici (manioca) essiccati naturalmente Tra i semi contaminano maggiormente quelli con maggiore contenuto lipidico (semi oleaginosi) rispetto a quelli con più elevato contenuto di amido

127 AFLATOSSINE La contaminazione da AFM 1 del latte causa contaminazioni dei latticini ed in particolare dei formaggi: infatti la caseina contiene sulla sua superficie regioni idrofobiche che costituiscono siti di adsorbimento della tossina. Nel formaggio si ritrovano concentrazioni della tossina più elevate rispetto al latte di partenza. Nei formaggi molli la concentrazione di AFM 1 è 2,5-3,3 volte più elevata rispetto al latte utilizzato per la loro produzione Nei formaggi a pasta dura la concentrazione di AFM 1 è 3,9-5,8 volte più elevata rispetto al latte utilizzato per la loro produzione

128 AFLATOSSINE NEL MAIS Tra i substrati più comunemente contaminati c è il mais che può infettarsi con A. flavus già in campo, anche se la produzione di tossine avviene prevalentemente durante lo stoccaggio. Il mais può presentare aflatossine già al raccolto, se le sue spighe sono state infettate da A. flavus veicolato da insetti parassiti

129 PATOLOGIE DA AFLATOSSINE Effetto sinergico tra consumo di etanolo e dieta ipocalorica nell insorgenza dell epatocarcinoma: infatti una più elevata incidenza di tumore si riscontra in aree geografiche con diffusione di alcolismo e condizioni di denutrizione.

130 TOSSICITA ACUTA DA AFLATOSSINE NELL ANIMALE Il fegato si presenta ingrossato e con colorazione alterata per indotta fragilità capillare e necrosi degli epatociti Il rene presenta glomerulonefrite Il polmone risulta congestionato Rapidamente (circa una settimana) l animale muore

131 TOSSICITA CRONICA DA AFLATOSSINE NELL ANIMALE Riduzione dell appetito Riduzione della crescita Nervosismo Depressione Vertigini Spasmi muscolari Ittero delle mucose Cirrosi epatica Epatomi Necrosi epatica Lesioni cancerose

132 PATOLOGIE DA AFLATOSSINE Possibile la trasmissione transplacentare delle aflatossine e la conseguente esposizione del feto Elevato rischio di micotossicosi per i lavoratori agricoli attraverso la via inalatoria

133 ATTIVITA CANCEROGENA DELLE AFLATOSSINE Considerate tra le più importanti sostanze cancerogene Aflatossina B 1 classificata come cancerogeno di gruppo 1 cioè sostanza sicuramente cancerogena oltre che per gli animali anche per l uomo (International Agency for Research on Cancer IARC 1993, WHO 2002).

134 ATTIVITA CANCEROGENA DELLE AFLATOSSINE La correlazione tra aflatossine ed insorgenza di carcinoma epatocellulare (HCC) è stata scoperta nel 1960

135 ATTIVITA CANCEROGENA DELLE AFLATOSSINE Frequenza di epatocarcinomi e quantitativi di aflatossine ingerite

136 SUSCETTIBILITA ALL AFLATOSSINA B 1 LD 50 (mg/kg per os) di aflatossina B 1 : 0,3-0,6 anatroccolo 0,62 suini 0,5-1,0 cane 0,55 gatto 9,0 topo 5,0-18,0 ratto 0,2-10 mg/kg per l uomo può risultare dose da tossica a letale In base alla suscettibilità alle aflatossine gli animali sono state suddivisi in: SUSCETTIBILI (vitelli, pulcini, anatroccolo, maiali) RELATIVAMENTE RESISTENTI ( capre, pecore, ratti, topi) REFRATTARI (ruminanti, pecore) LA TROTA E L ANIMALE PIU SENSIBILE IN ASSOLUTO AGLI EFFETTI TOSSICI DELL AFB 1

137 SENSIBILITA ALLE AFLATOSSINE Differente sensibilità specie-specifica agli effetti cancerogeni in relazione ad una diversa entità di produzione di epossidi e soprattutto ad una maggiore o minore efficacia dei sistemi di detossificazione GSH-dipendenti

138 SENSIBILITA ALLE AFLATOSSINE La diversa sensibilità delle specie animali all azione delle aflatossine è presumibilmente riconducibile a: capacità di trasformazione e di secrezione del catabolita intermedio reattivo all interno delle cellule bersaglio efficienza dei meccanismi di riparazione delle macromolecole di materiale genetico danneggiato

139 TOSSICITA DA AFLATOSSINE UOMO I maggiori rischi per la salute sono dovuti all assunzione cronica di aflatossine attraverso gli alimenti Esposizione alle aflatossine, associata ad infezione da virus dell epatite B, incrementa (fino a 60 volte) l insorgenza di carcinoma epatocellulare umano, che annualmente causa circa morti in Cina e nell Africa Sub-Sahariana L assunzione di 2-6mg in un solo giorno può risultare letale per l uomo

140 TOSSICITA DA AFLATOSSINE BOVINI Forma più comune subacuta-cronica Riduzione della digestione della cellulosa e minore motilità ruminale Ipogalassia, ipofertilità Immunodepressione Minore efficacia degli interventi di vaccinazione Meno sensibili dei bovini Agnelli più sensibili OVINI

141 TOSSICITA ALLE AFLATOSSINE SUINI Forma più comune subacuta-cronica Manifestazioni simili ai bovini Aumentata incidenza di salmonellosi e dissenteria. Alte dosi (sperimentali) inducono danno epatico e renale AVICOLI Riduzione dell accrescimento Riduzione della ovodeposizione Ematomi sottocutanei Fragilità ossea Immunodepressione

142 AFLATOSSINA M 1 Identificata nel latte di mucche alimentate con mangimi contaminati da Aflatossina B 1 E un prodotto di idrossilazione metabolica dell Aflatossina B 1 L esposizione umana a questa micotossina avviene con il consumo di latte e prodotti caseari E stata rinvenuta anche in campioni di latte umano

143 NORMATIVA L Unione Europea ha emanato il regolamento (CE) n.1525/98 (applicato dal 1 gennaio 1999) che stabilisce i valori massimi ammissibili di aflatossine in diverse matrici alimentari

144 AFLATOSSINA M1 Quando l animale ingerisce aflatossina B1, a livello epatico si produce molto rapidamente la forma idrossilata, che viene escreta nel latte. Una volta rimossa la fonte di contaminazione sono necessari 2-3 giorni perché la concentrazione del tossico nel latte scenda sotto i limiti di legge. Entra nella dieta umana attraverso la vasta gamma dei prodotti derivati del latte. E dotata di elevata persistenza e resistenza ai trattamenti termici

145 VALORI MASSIMI DI AFLATOSSINA M1 TOLLERATI NEL LATTE Unione Europea = 50ng/Kg di latte crudo 10 ng/kg di latte crudo destinato all infanzia Il Ministero della Salute Italiano ha fissato in 45ng/Kg la quantità massima di AFM 1 tollerabile nei formaggi a pasta dura e a lunga stagionatura Food and Drug Administration (FDA) = 500 ng/kg di latte crudo

146 AFLATOSSICOSI ACUTE in India intossicate 397 persone e decedute in Kenia in Kenia intossicate 180 persone e decedute 80

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153 RAPPORTO TRA B 1 E M 1 Quando le vacche ingeriscono mangimi contaminati da aflatossina B 1, la trasformazione nella M 1 è in rapporto compreso tra 0,17 e 0,3% (fattore di conversione compreso tra 170 e 300). Si è pertanto arrivati sperimentalmente a determinare i rapporti che legano la quantità di aflatossine presenti nei mangimi e quella riscontrabile in alcuni alimenti di origine animale

154 FATTORI DI CONVERSIONE RELATIVI ALLA PRESENZA DI AFLATOSSINE IN MANGIMI E NEI PRODOTTI ALIMENTARI Prodotto Fattore di conversione Aflatossine Latte M 1 + M 2 Uova 2200 B 1, B 2, G 1, G 2 Fegato bovino B 1, B 2, G 1, G 2 Fegato suino 800 B 1, B 2, G 1, G 2 Fegato di pollo 1200 B 1, B 2, G 1, G 2

155 GENERE Aspergillus Gli Aspergilli sono funghi non dimorfi di cui si conosce solo la forma miceliale

156 GENERE Aspergillus Le specie del genere Aspergillus crescono su una grande varietà di substrati e in diverse condizioni ambientali Possono crescere a temperature comprese tra 5-45 C

157 CARATTERISTICHE MICROSCOPICHE DEL GENERE Aspergillus Ife sottili, settate, a parete poco spessa Conidioforo eretto, si origina da una cellula del piede e termina con un apice dilatato detto vescicola, ricoperta totalmente o parzialmente da metule, strutture sterili che supportano i fialidi I fialidi possono nascere direttamente sulla vescicola (uniseriati) o su metule (biseriati) Vescicole, metule, fialidi e conidi costituiscono la testa conidiale

158 CARATTERISTICHE MICROSCOPICHE DEL GENERE Aspergillus S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems

159 CARATTERISTICHE MICROSCOPICHE DI Aspergillus Alcune specie possono produrre cellule di Hülle, a parete molto spessa e liscia, disposte singolarmente o in corte catene Alcune specie possono produrre sclerozi, ammassi globosi e compatti di ife In tutti gli aspergilli ascosporici si osserva la presenza di cleistoteci, la cui formazione deriva dalla fusione di un anteridio (organo a valenza sessuale maschile) e un ascogonio (organo a valenza sessuale femminile)

160 S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems GENERE Aspergillus

161 ASPERGILLOSI Viene così definita sia la malattia tissutale invasiva che la malattia allergica Micosi opportunistica che può colpire sia l uomo che l animale Negli uccelli induce infezioni polmonari mortali Nelle pecore e nei bovini può causare aborto

162 ASPERGILLOSI Micosi causata da: A.fumigatus (90%) A.flavus, A.niger, A.nidulans (8%), A.terreus, A.ochraceus e A.clavatus (2%).

163 Da Internet google images Aspergillus

164 Da Internet google images Aspergillus

165 GENERE Aspergillus

166 CARATTERISTICHE DELLE COLONIE DI Aspergillus Rapida crescita Tessitura polverosa, granulare o fioccosa Pigmentazione variabile dal bianco al giallo, al giallo-bruno a varie tonalità di verde, al rosso-bruno al bruno-nero

167 CARATTERISTICHE DI Aspergillus flavus Micete ubiquitario Si trova principalmente nel suolo e sulle parti aeree delle piante (foglie e fiori) Diffuso nelle zone temperate

168 CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE DI Aspergillus flavus Conidioforo incolore e rugoso Vescicole da globose a subglobose Fialidi che nascono direttamente dalla vescicola (monoseriati) o su metule (biseriati) Conidi da globosi a subglobosi, lisci o debolmente rugosi, di dimensioni variabili (4-6mm)

169 S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems Aspergillus flavus

170 S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems Aspergillus flavus

171 S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems Aspergillus flavus

172 Aspergillus flavus L.Polonelli L.Ajello G.Morace Micologia Medica. Società Editrice Esculapio

173 COLONIE DI Aspergillus flavus A 25 C in terreno Czapek Dox Agar raggiungono 3-5 cm di diametro in 6-7gg Presentano margini netti, spesso con solchi radiali Colonie a crescita veloce, con tonalità di colore variabile: inizialmente gialle tendono con il tempo al giallo-verde

174 S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems Aspergillus flavus

175 S.Andreoni et All. Atlante di Micologia Medica. Amcli Systems Aspergillus flavus

176 CARATTERISTICHE DI Aspergillus parasiticus Si trova principalmente nel suolo Diffuso nelle zone sub-tropicali

177 CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE DI Aspergillus parasiticus Conidioforo incolore e rugoso Vescicole da globose a subglobose Fialidi che nascono direttamente dalla vescicola (monoseriati) Conidi da globosi a subglobosi, molto rugosi, di dimensioni non variabili Colonie di colore verde-giallo

178 CARATTERISTICHE DI Aspergillus nomius Micete descritto recentemente presenta caratteristiche del tutto simili ad A. flavus Produce aflatossine B 1, B 2, G 1, G 2

179 CEPPI TOSSINOGENICI DI Aspergillus Si sviluppano su prodotti immagazzinati in condizioni di elevata temperatura ed umidità La contaminazione da aflatossine avviene prevalentemente nelle zone tropicali su alimenti derivati da semi oleosi come arachidi e semi di cotone Nel mais può avvenire infezione in campo e rimanere in seguito vitale durante la conservazione in magazzino

180 IDENTIFICAZIONE DEI CEPPI TOSSIGENI DI Aspergillus L identificazione si effettua: Utilizzando terreni selettivi quali Agar Aspergillus flavus/ parasiticus (AFPA) Utilizzando bleomicina per discriminare tra A. sojae ( aflatossine -) e A. parasiticus (aflatossine +)

181 IDENTIFICAZIONE DEI CEPPI TOSSIGENI DI Aspergillus Gli isolati, fatti crescere in piastre di Agar Czapeck o agar malto a 25 C, formano colonie in 7-10gg. L identificazione di specie viene fatta sulla base dell osservazione dei conidi disposti su fialidi uni o biseriati

182 OCRATOSSINE La più diffusa e tossica è l ocratossina A (OTA), una isocumarina che si ritrova anche in alcuni prodotti zootecnici (sangue, reni, fegato, muscoli) L ocratossina A è liposolubile, non viene quindi escreta ma accumulata soprattutto nel tessuto adiposo (maiale) Conosciuta anche una ocratossina B (OTB)

183 OCRATOSSINE Prodotte da Aspergillus ochraceus, A. carbonarius e Penicillium verrucosum In alimenti di origine vegetale: cereali ortaggi caffè (soprattutto nel caffè istantaneo) birra legumi frutta secca uva In alimenti di origine zootecnica: essenzialmente carni, ottenute da animali alimentati con mangimi contaminati

184 Micete ubiquitario GENERE Penicillium In natura responsabile della degradazione del materiale organico Nel settore economico ed industriale responsabile della produzione di: antimicrobici (penicillina) enzimi degradativi (cellulasi e glucanasi) enzimi pectinolitici lipasi proteasi

185 GENERE Penicillium Miceti saprofiti Ad ampia distribuzione geografica A crescita rapida Capaci di adattarsi alle più varie condizioni di vita

186 CARATTERISTICHE MICROSCOPICHE DEL GENERE Penicillium Micelio ialino Ife settate Conidiofori settati Fialidi inseriti direttamente o su metule Conidi lisci o rugosi, da globosi a cilindrici

187 GENERE Penicillium E.G.Rondanelli M.Fabbi P.Marone. Trattato sulle Infezioni e Tossinfezioni Alimentari. Selecta Medica.

188 GENERE Penicillium

189 OCRATOSSINE Tra tutte le ocratossine la A è quella più studiata per la sua elevata diffusione e rilevanza tossicologica

190 OCRATOSSINE Diffusa essenzialmente nelle aree tropicali e sub- tropicali ma anche nelle aree temperate L esposizione primaria avviene tramite il consumo di carne di maiale e mais

191 OCRATOSSINE Le carni di animali monogastrici (suine e pollame) alimentati con mangimi contaminati, possono essere fonte di esposizione per l uomo Negli animali poligastrici (bovini e ovini) l OTA viene inattivata dalla flora ruminale e viene scissa in ocratossina, non tossica, e fenilalanina

192 OCRATOSSINE Contaminanti di cereali, ortaggi, frutta secca, carni, arachidi, legumi, caffè, cacao, birra, uva e derivati (individuata nell uva e nel vino per la prima volta nel 1996 in Svizzera)

193 OCRATOSSINE Le condizioni di crescita ideali per i funghi produttori di ocratossina (Aspergillus e Penicillium) nei cereali sono rappresentati da: temperatura compresa tra 4 e 37 C ( temperature più elevate favoriscono la crescita del genere Aspergillus, climi più freddi favoriscono invece il genere Penicillium) Alcune specie possono crescere anche qualche grado sotto lo 0 e con contenuto minimo di umidità del 15-16% Le condizioni ottimali per la produzione di ocratossine sono rappresentate da: temperatura compresa tra 4 e 31 C a w tra 0,83 e 0,90

194 ATTIVITA CANCEROGENA DELLE OCRATOSSINE Ocratossina A è classificata come cancerogeno di gruppo 2B cioè sostanza sicuramente cancerogena per gli animali e possibilmente anche per l uomo (IARC 1993, WHO 2002)

195 OCRATOSSINE

196 OCRATOSSINE

197 DOSAGGI DI OCRATOSSINA A NEGLI ALIMENTI Dosaggi massimi ammissibili di ocratossina A: la CE con decreto n. 472/2002 ha fissato il limite di 3-5 g/kg nei cereali e 10 g/kg nei frutti essiccati della vite, uva passa, uva sultanina, uva di Corinto. Il limite massimo di ocratossina A tollerato nei cereali e nei prodotti derivati, secondo le disposizioni dell Istituto Superiore di Sanità, è di 3 g/kg.

198 APPORTO DI OCRATOSSINA A CON LA DIETA Da uno studio condotto in 8 Stati europei emerge che nell adulto l apporto di OTA ingerito con la dieta è: 0,7-4,6ng/kg di peso corporeo/giorno Sempre nell adulto l apporto di OTA calcolato mediante analisi del sangue è: 0,2-2,4ng/kg di peso corporeo/giorno QUESTI VALORI CORRISPONDONO A CONCENTRAZIONI DI OTA NEL PLASMA DI 0,18-1,8ng/ml

199 ATTIVITA DELLE OCRATOSSINE Nefrotossica Immunosoppressiva Cancerogena Mutagena Teratogena Epatotossica Teratogena ed immunosoppressiva nei polli e negli animali da laboratorio (topi, ratti, cavie) Cancerogena nei polli, animali da esperimento e suini

200 ATTIVITA NEFROTOSSICA DI OCRATOSSINA A La micotossina è in grado di provocare la degenerazione dei tubuli prossimali renali, con successiva fibrosi interstiziale e degenerazione glomerulare.

201 ATTIVITA IMMUNOSOPPRESSIVA DI OCRATOSSINE L ingestione di 0,1mg/kg di peso corporeo di OTA riduce: la produzione di IgG la produzione di IgM l attività del complemento l attività di fagocitosi la sintesi di IL-2

202 PATOLOGIE DA OCRATOSSINE Può causare perdita di peso, tremori ed altri disturbi neurologici. Sembra abbia un ruolo nello sviluppo dei tumori delle vie urinarie A dosi elevate può indurre danno epatico

203 PATOLOGIE DA OCRATOSSINE Viene assorbita passivamente nel tratto gastrointestinale ed attraverso la circolazione entero-epatica, può essere escreta e riassorbita. Può essere riassorbita anche a livello dei tubuli prossimali e distali del rene. Una volta in circolo l ocratossina si lega alla frazione albuminica, permanendo a lungo nell organismo: il tempo di emivita nell uomo è di circa 840 ore concentrandosi particolarmente nel rene.

204 MECCANISMO DI AZIONE inibizione della sintesi degli acidi nucleici con conseguente riduzione della sintesi proteica e dell attività metabolica alterazione dell omeostasi del calcio, mediante perossidazione dei lipidi di membrana del reticolo endoplasmatico liscio inibizione della respirazione mitocondriale

205 OCRATOSSINA A NEGLI ALLEVAMENTI ZOOTECNICI Responsabile di ricorrenti nefrotossicosi negli allevamenti zootecnici di animali monogastrici (suini, specie aviarie) caratterizzate da: Gastro-enteriti Immunodeficienza Aborto Ritardi nella crescita Epatiti Nefriti associate a carcinomi

206 OCRATOSSINA A NEI SUINI L ingestione di mangimi contenenti ocratossina A può determinare nefropatia porcina, malattia diffusa soprattutto nei Paesi del Nord Europa

207 OCRATOSSINA A NELL UOMO NEFROPATIA ENDEMICA DEI BALCANI E una nefrite cronica progressiva, che può evolvere in tumore renale, frequentemente osservata nelle popolazioni balcaniche e probabilmente correlata all introduzione di ocratossina A Possiede attività diabetogena, esercitando il proprio potenziale tossico con riduzione del livello di insulina

208 VALORI MASSIMI AMMISSIBILI

209 NORMATIVA OCRATOSSINA

210 PRINCIPALI FONTI DI ASSUNZIONE DI OTA IN ITALIA Vino rosso (81% dell OTA ingerita) Spezie (7,6%) Caffé (6,31%) Olio di oliva (3,15%) Farina di frumento (1,02%) Birra (0,88%)

211 TRICOTECENI Sono metaboliti triciclici sesquiterpenoidi prodotti da funghi di generi diversi (soprattutto Fusarium e Stachybotrys) Interagiscono con gli acidi nucleici e possono legarsi con la sub-unità ribosomiale 60S inibendo la sintesi proteica Esistono circa 150 tricoteceni naturali dei quali almeno 40 sono micotossine

212 TRICOTECENI Le più potenti micotossine sono: Gruppo A = TOSSINA T-2 (T2) Gruppo B = DEOSSINIVALENOLO (DON) (vomitossina) Entrambe comprese tra le sostanze non cancerogene del gruppo 3 (IARC 1993, WHO 2002)

213 TRICOTECENI DI GRUPPO A TOSSINA T-2 Prodotta principalmente dalle specie genere Fusarium acuminatus e Fusarium spirotrichioides, dotate di una debole attività parassitaria, con scarso sviluppo in campo. E molto tossica per suini, polli e ruminanti in cui provoca: astenia, lesioni orali, rallentamento della crescita, rifiuto del cibo, leucopenia, depressione, diarrea, enteriti, ulcerazioni non specifiche del tratto gastrointestinale, riduzione dell immunità umorale e sindromi emorragiche

214 TRICOTECENI DI GRUPPO A TOSSITA T-2

215 TRICOTECENI DI GRUPPO B DON Sono i tricoteceni più frequenti nei cereali pre-raccolta, in particolare in frumento, orzo e mais. Con minor frequenza sono stati trovati in avena, riso, segale e sorgo La loro presenza è associata principalmente a Fusarium graminearum ed a Fusarium culmorum Le condizioni ideali di crescita per questi funghi sono rappresentate da temperature comprese tra 10 e 30 C ed umidità dell aria superiore al 20-22%.

216 TRICOTECENI DI GRUPPO B DON Determina danni economici soprattutto negli allevamenti suini. L introduzione di elevate quantità di micotossina attraverso la dieta, provoca rifiuto del cibo, vomito ed arresto della crescita, mentre ridotte quantità determinano immunosoppressione, con conseguente aumento dell incidenza di altre patologie

217 TRICOTECENI DI GRUPPO B DON

218 DEOSSINIVALENOLO (DON) O VOMITOSSINA Attività mutagena, teratogena, embriotossica, immunosoppressiva Causa: SINDROME EMETICA caratterizzata da: Vomito Rifiuto del cibo Astenia Riduzione del perso corporeo SINDROME EMORRAGICA caratterizzata da: Dermatiti Gastro-enteriti emorragiche Leucopenia Aborto Morte

219 LIMITI TOLLERATI

220 PATOLOGIA DA TRICOTECENI L ATA (Aleukia Tossica Alimentare) patologia molto grave riscontrata per la prima volta in Russia durante la seconda guerra mondiale La sintomatologia è caratterizzata da: ulcerazione della mucosa orale gastroenterite emorragia al naso, gola e gengive febbre deplezione midollare neutropenia sovrapposizione di infezioni batteriche

221 ATA La malattia è tutt ora diffusa in zone a clima freddo in seguito a consumo di grano contaminato da muffe dei generi: Mucor Alternaria Rhizopus Fusarium Recentemente (anni 90) sono state segnalate intossicazioni da DON in India, Cina e Giappone con irritazione della mucosa oro-faringea, leucopenia, diatesi emorragica e anemia.

222 ALTRA PATOLOGIA DA TRICOTECENI Forti bevitori di birra avevano manifestato cardiomiopatie ad esito fatale, inizialmente attribuite all aggiunta di cobalto nella bevanda per la sua attività anti-schiuma ( anche se in quantità minime). La contaminazione dell orzo da birra da parte di specie del genere Fusarium è risultata invece essere causa della patologia

223 FUMONISINE Prodotte principalmente da F. verticilliodes (moniliforme) e F. proliferatum. Temperatura ottimale di produzione: C Delle 4 fumonisine conosciute la più importante per diffusione e tossicità è la FUMONISINA B1 (FB1) Contaminanti: quasi esclusive di mais e frumento

224 FUMONISINE

225 FUMONISINE Meccanismo di azione L FB1 inibisce l attività di due enzimi coinvolti nella biosintesi degli sfingolipidi: sfinganina N-aciltransferasi, che catalizza la trasformazione della sfinganina in diidroceramide, bloccando la sintesi delle sfingomieline e dei glicofosfolipidi sfingosina N-aciltransferasi, che catalizza la reazione di turnover della sfingosina in ceramide

226 FUMONISINE La sfinganina è anche utilizzabile come marker ematico dell esposizione alle fumonisine.

227 FUMONISINE Classificata come sostanza cancerogena del gruppo 2B (IARC 1993, WHO 202) possibilmente cancerogene per l uomo

228 GENERE Fusarium E.G.Rondanelli M.Fabbi P.Marone. Trattato sulle Infezioni e Tossinfezioni Alimentari. Selecta Medica.

229 PATOLOGIE DA FUMONISINE Cancerogene per il ratto dove induce tumore al fegato e al rene Non determinano fenomeni di tossicità acuta ma causano: leucoencefalomalacia equina (ELAM), caratterizzata da aree di necrosi molto estese con liquefazione della sostanza bianca del cervello edema polmonare suino (PPE) Nei polli causano incremento della mortalità, paralisi, dispnea, riduzione della crescita Ipotizzato ruolo nell insorgenza del carcinoma esofageo nell uomo

230 PATOLOGIE DA FUMONISINE Sembra esserci correlazione tra consumo di mais, in particolare sotto forma di polenta, ed incidenza di tumori della cavità orale, faringe ed esofago nel Friuli-Venezia Giulia

231 LIMITI DI LEGGE PER LE FUMONISINE FAO e OMS hanno fissato in 2µg/Kg di peso corporeo l assunzione giornaliera tollerabile UE (1 luglio 2007) prevede una concentrazione massima della FB 1 pari a 1000µg/Kg per la farina di mais 400µg/Kg per gli alimenti a base di mais destinati al consumo diretto (corn-flaks) 150µg/Kg per i baby-food 2000µg/Kg per la granella (secondo i dati dell Associazione Italiana Maiscoltori nel 2003 l 84% della produzione ha raggiunto valori superiori)

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233 ZEARALENONI Prodotte da ceppi di Fusarium graminearum, F.culmorum, F.cerealis e F.equiseti. Contaminante molto diffuso in genere ed in particolare del mais, riso, avena, orzo e grano Condizione ottimale per la crescita delle muffe: Temperatura fino a 30 C umidità superore al 18-20% Condizione ottimale per l elaborazione della tossina: Temperatura C La tossina più importante per diffusione ed attività biologica è lo ZEN

234 ZEARALENONI