Progetto di Ricerca Corrente Anno 2011 RELAZIONE FINALE N. identificativo progetto: IZS LE 017/11 RC

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1 ISTITUTO ZOOPROFILATTICO SPERIMENTALE DELLA LOMBARDIA E DELL'EMILIA ROMAGNA (ENTE SANITARIO DI DIRITTO PUBBLICO) BRESCIA Via Bianchi, 7/ BRESCIA Tel Fax: Progetto di Ricerca Corrente Anno 2011 RELAZIONE FINALE N. identificativo progetto: IZS LE 017/11 RC Validazione dei processi di produzione dei principali formaggi D.O.P. destinati all esportazione nei mercati Extra europei Responsabile Scientifico: Daminelli dott. Paolo Tel mail: paolo.daminelli@izsler.it Unità Operativa Coordinatrice: U.O. 1 I.Z.S.L.E.R. - Reparto Microbiologia Laboratorio Microbiologia Key Words: Formaggi D.O.P., sicurezza alimentare, microbiologia predittiva Data di avvio Progetto: 03/09/2012 Data di termine Progetto: 02/09/2014 Data della stampa della Relazione intermedia: 14/08/2014 Data della stampa della Relazione finale: 19/08/2015 Ricerca finanziata dal Ministero della Salute, Dipartimento della Sanità Pubblica Veterinaria, della Sicurezza alimentare e degli Organi Collegiali per la Tutela della Salute. Elenco dei collaboratori e delle Unità operative impegnate nel progetto: a) n. identif. U.O.: 1 Responsabile U.O.: Paolo Daminelli Reparto Microbiologia IZSLER b) n. identif. U.O.: 2 Responsabile U.O.: Giuliana Cammi Centro di Referenza Nazionale per la Paratubercolosi Sezione Diagnostica Provinciale di Piacenza IZSLER c) n. identif. U.O.: 3 Responsabile U.O.: Stefano Pongolini Analisi del rischio Sezione Diagnostica Provinciale di Parma IZSLER d) n. identif. U.O.: 4 Responsabile U.O.: Franco Paterlini Sezione Diagnostica Provinciale di Bergamo - IZSLER e) n. identif. U.O.: 5 Responsabile U.O.: Michele Dottori Sezione Diagnostica Provinciale di Reggio Emilia IZSLER 1

2 1. Sintesi del Progetto 1.1. Obiettivo La conoscenza dei fenomeni appartenenti alla cinetica microbica, rappresenta un fattore essenziale per stabilire la conservabilità o shelf-life dei prodotti alimentari e prevenire le infezioni di origine alimentare. La microbiologia predittiva, area specialistica della microbiologia degli alimenti, offre questa possibilità in quanto, attraverso l utilizzo di modelli matematici provenienti dagli studi quantitativi sulle popolazioni microbiche, consente di quantificare, modellare (attraverso equazioni matematiche) e dunque prevedere e descrivere graficamente le relazioni esistenti tra i fattori di controllo presenti negli alimenti e le risposte dei microrganismi patogeni e alteranti 1.2. Sintesi della metodologia Il progetto si è articolato nei seguenti WP Caratterizzazione dei prodotti oggetto dello studio: scopo di questa fase è stato quello di creare un anagrafica dei produttori e delle produzioni trasformate, attraverso la quantificazione e l identificazione delle produzioni; tutte le informazioni raccolte hanno permesso di creare l anagrafica dei produttori. Questa, correlata con l'anagrafica degli stabilimenti di trasformazione (caseifici) e collocata in un apposita sezione riservata del sito è integrata con l'elenco delle tipologie di prodotti trasformati da ogni produttore, con dettaglio degli ingredienti, delle fasi del processo produttivo, dalla lavorazione delle materie prime sino alle modalità di commercializzazione. I dati ottenuti sono risultati essenziali sia per pianificare le attività di validazione dei processi di produzione (WP 2) oltre che per costituire un riferimento in base al quale sono stati definiti i parametri di monitoraggio dei piani di autocontrollo aziendali (WP 4 e 5). Validazione dei processi di produzione: la tutela dei prodotti tradizionali italiani in particolare e di tutte le produzioni del settore agroalimentare in generale deve in primo luogo soddisfare la necessità di garantire la sicurezza igienico sanitaria degli alimenti al fine di tutelare la salute del consumatore e contemporaneamente consentire agli operatori del settore alimentare (OSA) la possibilità di soddisfare i requisiti normativi loro imposti dai Paesi Terzi per consentire l'esportazione del Made in Italy nel mondo. La microbiologia predittiva, da questo punto di vista, costituisce un'importante strumento attraverso il quale poter dimostrare la sicurezza igienico sanitaria degli alimenti basata su fondamenti scientificamente ed internazionalmente riconosciuti in grado anche di indirizzare correttamente le procedure di autocontrollo aziendale previste dai piani HACCP (McMeekin and Ross, 2002). La microbiologia predittiva è spesso applicata nell'ambito della microbiologia alimentare per studiare, sviluppare ed applicare modelli matematici in grado di simulare l'andamento dei microrganismi indesiderati nelle diverse matrici, in relazione alle variabili intrinseche ed estrinseche del prodotto e del processo produttivo (Pin et al, 1998; Ross, 1999). Le attività di caseificazione sperimentale hanno riguardato il Grana Padano ed il Parmigiano Reggiano (tipologie di produzione a base di latte crudo a lunga stagionatura con cottura della cagliata). Alcuni tra i Paesi Extracomunitari richiedono ai produttori italiani particolari garanzie di sicurezza microbiologica per l introduzione degli alimenti nel loro mercato. In particolare, per alcuni formaggi tipici (D.O.P.) prodotti a latte crudo, si richiede una valutazione del comportamento di Mycobacterium avium subsp. Paratuberculosis (Map) durante il processo di trasformazione e nelle fasi di conservazione e distribuzione dell alimento. Valutazione della shelf life di prodotti oggetto dello studio: partendo dal presupposto che il rischio zero per le infezioni alimentari o la loro totale eradicazione non sono possibili, sia le autorità competenti sia l industria devono impegnarsi affinché attraverso le attività di gestione e di controllo a livello di filiera, si riduca in modo significativo l incidenza nella popolazione. In particolare è stata riconosciuta l interessante potenzialità della 2

3 Valutazione Quantitativa del Rischio Microbiologico (VQRM) per la conoscenza e analisi dei sistemi di produzione alimentare, individuazione dei punti di debolezza e di forza in termini di controllo delle contaminazioni microbiche, valutazione del rischio per il consumatore e definizione delle miglior strategie di gestione del rischio. Lo studio dei prodotti alimentari, dei processi tecnologici di trasformazione delle materie prime agricole, e delle dinamiche di sviluppo o di morte dei microrganismi, rappresenta la più importante strategia, necessaria e valida per la valutazione e la gestione del rischio microbiologico. La conoscenza dei fenomeni appartenenti alla cinetica microbica, rappresenta un fattore essenziale per stabilire la conservabilità o shelf-life dei prodotti alimentari e prevenire le infezioni di origine alimentare. Tale attività si è basata sull utilizzo: o di protocolli sperimentali già in uso da parte di alcune UU.OO.; in assenza di riferimenti normativi, è stato obiettivo del WP codificare procedure basate sull utilizzo di metodiche analitiche in grado di rispondere comunque ai requisiti delle norme della qualità (metodiche validate ed accreditate secondo i principi della ISO 7218); o delle informazioni attinte da documenti della comunità economica europea (ad esempio Documento tecnico di orientamento per gli studi sulla vita commerciale degli alimenti pronti al consumo inerenti alla Listeria monocytogenes Annie BEAUFORT, Marie CORNU, Hélène BERGIS, Anne-Laure LARDEUX, Unit Quantitative Microbiology and Risk Assessment, Bertrand LOMBARD, CRL Coordinator AFSSA-LERQAP, CRL for Listeria monocytogenes, Maisons- Alfort, France) ma anche dai protocolli sperimentali richiesti dalle Autorità Competenti dei Paesi Terzi (Russia, Brasile, Nuova Zelanda, Canada, USA, Australia, Giappone) per garantire, da parte degli operatori del settore alimentare italiano, il rispetto dei requisiti igienico sanitari per l esportazione in ambito Extra europeo. Aggiornamento dei manuali di autocontrollo: l analisi dei dati ottenuta dai WP precedenti, ha permesso l identificazione di limiti critici attraverso i quali definire il monitoraggio dei punti di processo dei differenti processi di trasformazione dei Formaggi D.O.P. considerati nel progetto; di conseguenza anche i piani di autocontrollo potranno essere revisionati e definiti in base a giustificazioni scientifiche che consentano non solo di razionalizzare le attività analitiche ma soprattutto di definire in modo appropriato l identificazione dei CCP di processo. Il progetto ha previsto la promozione di interventi mirati alla individuazione della fonte di contaminazione e alla verifica dell efficacia delle azioni messe in atto dagli OSA, sulla base dei risultati ottenuti, nel corso del dal Piano di sorveglianza sulla prevalenza di Listeria monocytogenes in formaggi molli di produzione nazionale ed estera prelevati presso gli stabilimenti di trasformazione e al commercio sul territorio della Regione Lombardia, nonché sulla base dei dati storici dei controlli e dei casi di allerta per presenza di Listeria monocytogenes. Creazione di un database on-line per la gestione dei dati oggetto del monitoraggio dei manuali HACCP: tutti i risultati dell attività di cui sopra, dalla raccolta delle anagrafiche di processo e di prodotto agli esiti analitici, comprese le proiezioni dei modelli matematici, sono disponibili in un area riservata del sito alla quale tutti i soggetti coinvolti (Ministero della Salute, Regione Lombardia, Asl territorialmente competenti, IZSLER, produttori, allevatori) possono accedere mediante password dispositiva Risultati Lo studio delle proprietà chimico fisiche e microbiologiche del prodotto rappresenta il primo fattore per analizzare i rischi microbiologici ad esso associato. Infatti, per dimostrare le qualità igienico sanitarie dei prodotti è indispensabile conoscere e documentare la molteplicità di fattori 3

4 combinati, anche dinamici, che ne determinano la sicurezza (tecnologia ad ostacoli). È possibile studiare il comportamento di patogeni durante il processo produttivo, attraverso contaminazioni artificiali (challenge test) delle materie prime (in questi casi latte o panna) e/o durante la shelf life dei prodotti. Il comportamento è analizzato in particolare durante le fasi che nel corso del progetto sono state individuate come critiche (affioramento del latte, lavorazione della cagliata, stagionatura, porzionatura), mediante prove che avvengono in ambiente controllato, equiparabile a quello industriale. Le attività sperimentali condotte nell ambito del progetto di ricerca hanno dimostrato che: durante il processo di produzione del Parmigiano Reggiano e del Grana Padano, la fase critica per il contenimento del pericolo costituito da presenza di Map nel latte crudo è rappresentata sia dalla fase di affioramento che dal connubio tra fase di lavorazione (cottura e giacenza sotto siero della cagliata) che stagionatura; il formaggio Gorgonzola si è rilevato un substrato favorevole alla crescita di L. monocytogenes. Sperimentalmente sono stati calcolati 6 valori che esprimono il tasso di crescita massimo per L. monocytogenes a 8 C. le caratteristiche intrinseche (ph, aw) del formaggio Quartirolo D.O.P. creano un ambiente sfavorevole allo sviluppo di L. monocytogenes. la pasta di Taleggio D.O.P., supporta lo sviluppo di L. monocytogenes artificialmente inoculata sulla superficie del prodotto e incubata a 8. la crosta del Taleggio D.O.P., supporta lo sviluppo di L. monocytogenes artificialmente inoculata sulla superficie del prodotto e incubata a 8. L attività svolta nel corso del progetto di ricerca ha permesso di definire alcuni aspetti che risultano importanti al fine di pervenire ad una riduzione della prevalenza di Listeria spp. e Listeria monocytogenes nei siti di trasformazione di Gorgonzola e Taleggio in particolare e negli stabilimenti di trasformazione dei prodotti RTE in generale; tali considerazioni hanno permesso di redigere specifiche Linee Guida, destinate proprio all implementazione di specifiche attività da svolgere da parte degli OSA nell ambito dei piani di autocontrollo aziendale 1.4. Discussione La creazione dell anagrafica dei produttori e delle produzioni attraverso l utilizzo di ArsAlimentaria, consentirà di pianificare in modo più accurato e specifico i futuri piani di autocontrollo e conseguentemente si avranno anche ricadute sulle attività di campionamento ufficiale: infatti sarà possibile concentrare l attività di campionamento sulle produzioni che, per aspetti legati alle caratteristiche del processo produttivo (ingredienti, fasi di trasformazione, quantità prodotte, etc.) risulteranno maggiormente a rischio dal punto di vista igienico sanitario. Poiché ai sensi del Reg. CE 178/2002 la responsabilità della Sicurezza Alimentare è in carico all OSA, Ars Alimentaria prevede al suo interno un settore dedicato alla raccolta dei dati di autocontrollo nel totale rispetto della garanzia di riservatezza e privacy del dato. La disponibilità in Ars alimentaria dei dati di autocontrollo aziendale rappresenta il primo fondamentale passo per il raggiungimento della Sicurezza Alimentare, in quanto consente di definire, per ogni processo e prodotto, la corretta applicazione dei Principi dell HACCP attraverso un percorso che permetta di gestire gli elementi afferenti all analisi del pericolo nel rispetto dei requisiti normativi Comunitari (Reg CE 178/2002, Reg. CE 2073/2005 e s.m.i.) ed extracomunitari (Usa, Australia, Nuova Zelanda, Giappone, India, etc.). Le informazioni già presenti in Ars alimentaria e costantemente aggiornate rappresentano uno strumento di divulgazione finalizzato alla comunicazione di tutti i fattori afferenti alla sicurezza alimentare rivolgendosi in modo trasversale tanto al consumatore finale quanto a tutti gli attori che intervengono nella filiera agroalimentare Conclusioni Il Regolamento (CE) 178/2002 della Commissione Europea stabilisce che la valutazione del rischio deve essere obiettiva, sulla base di prove scientifiche ed essere svolta in modo 4

5 indipendente e trasparente. La sicurezza degli alimenti deve prevedere un approccio integrato secondo il concetto dal campo alla tavola. Per tale scopo si è ricorso all uso di diversi strumenti nel tempo: nel 1980 l'obiettivo principale era di usare buone pratiche igieniche, negli anni 90 è stato implementato il sistema HACCP ( Hazard Analysis Critical Control Point) e nel 2000 è stato sviluppato il concetto di analisi del rischio secondo i dettami del Codex Alimentarius, in corso di attuazione a livello UE. La necessità di tutelare la sicurezza del consumatore in relazione all applicazione dei regolamenti comunitari ed alle richieste delle Autorità sanitarie di Paesi Terzi importatori di prodotti Made in Italy basati sull analisi del rischio, impone la collaborazione tra le diverse figure professionali coinvolte (Consorzi di produttori, Autorità sanitarie Regionali e Locali, laboratori dell IZSLER territorialmente competente); tale collaborazione deve però potersi fregiare della possibilità di usufruire di banche dati aggiornate costantemente che permettano anche l estrapolazione di dati scientificamente spendibili. Questo obiettivo, come indicato anche dal Reg. Ce 178/2002, è realizzabile solo attraverso la creazione di un sistema informativo, qual è Ars-alimentaria 1.6. Bibliografia 1. Baranyi J, Pin C, Ross T (1999) Validating and comparing predictive models, Int J Food Microbiol Baranyi J, Roberts TA (1994) An approach to predicting bacterial growth in food, Int J.Food Microbiol 23: Baranyi, J., Tamplin, M.L., ComBase: a common database on microbial responses to food en-vironments. J. of Food Prot., 67, Budde, B.B., Hornbaek, T., Jacobsen, T., Barkholt, V., Koch, A.G., Leuconostoc carnosum 4010 has the potential for use as a protective culture for vacuum-packed meats: culture isolation, bacteriocin identification and meat application experiments. International Journal of Food Microbiology 83, Cassin, M.H., Lammerding, A.M., Todd, E.C.D., Ross, W., McColl, R.S., Quantitative risk assessment for Escherichia coli O157-H7 in ground beef hamburgers. Int. J.Food Microbiol., 41, Cornu M., Billoir E., Bergis H., Beaufort A., Zuliani V., (2011) Modeling microbial competition in food: Application to the behavior of Listeria monocytogenes and lactic acid flora in pork meat products. Food Microbiol., 28, Dens, E.J., Vereecken, K.M., Van Impe, J.F., A prototype model structure for mixed microbial populations. J. Theor. Biol., 201, Devlieghere, F., Geeraerd, A.H., Versyck, K.J., Vandewaetere, B., Van Impe, J., Debevere, J., Growth of Listeria monocytogenes in modified atmosphere packed cooked meat products: a predictive model. Food Microbiol., 18, Devlieghere, F., Vermeiren, L., Debevere, J., New preservation technologies: possibilities and limitations. International Dairy Journal 14 (4), Holzapfel, W.H., Geisen, R., Schillinger, U., Biological preservation of foods with reference to protective cultures, bacteriocins and food-grade enzymes. International Journal of Food Microbiology 24, Juven, B.J., Barefoot, S.F., Pierson, M.D., McCaskill, L.H., Smith, B., Growth and survival of Listeria monocytogenes in vacuum-packaged ground beef inoculated with Lactobacillus alimentarius FloraCarn L-2. Journal of Food Protection 61, Le Marc Y, Huchet V, Bourgeois CM, Guyonnet, J P, Mafart P, Thuault D (2002) Modelling the growth kinetics of Listeria as a function of temperature, ph and organic acid concentration. Int J Food Microbiol 73, Le Marc Y., Valík L., Medveďová A. (2009) Modelling the effect of the starter culture on the growth of Staphylococcus aureus in milk, International Journal of Food Microbiology 129 5

6 Mataragas, M., Drosinos, E.H., Metaxopoulos, J., Antagonistic activity of lactic acid bacteria against Listeria monocytogenes in sliced, cooked cured pork shoulder stored under vacuum or modified atmosphere at 4F2 jc. Food Microbiology 20, McMeekin, T., Bowman, J., McQuestin, O., Mellefont, L., Ross, T., Tamplin, M., The future of predictive microbiology: Strategic research, innovative applications and great expectations. Int. J. of Food Microbiol.,128, Mellefont LA, McMeekin TA, Ross T (2008) Effect of relative inoculum concentration on Listeria monocytogenes growt in coculure J Food Microbiol 112(2): Mellefont, L.A., Ross, T., Effect of potassium lactate and a potassium lactate-sodium diacetate blend on Listeria monocytogenes growth in modified atmosphere packaged sliced ham. J. of Food Prot., 70, Pin C, Sutherland JP, Baranyi J (1999) Validating predictive models of food spoilage organisms, J Appl Microbiol 87: Pouillot, R., Lubran, M.B., Predictive microbiology models vs. modeling microbial growth within Listeria monocytogenes risk assessment: What parameters matter and why. Food Microbiol., Ratkowsky, D.A., Olley, J., McMeekin, T.A. and Ball, A. (1982) Relation between temperature and growth rate of bacterial cultures. Journal of Bacteriolgy 149, Rodriguez, J.M., Martinez, M.I., Horn, N., Dodd, H.M., Heterologous production of bacteriocins by lactic acid bacteria. International Journal of Food Microbiology 80, Rosenow (et al.), 1987: Growth of Listeria monocytogenes in skim, whole and chocolate milk and whipping cream during incubation at 4, 8, 13, 21 and 35 C. Journal of Food Protection 50: Ross, T., McMeekin, T.A., Predictive microbiology a review. Int. J. Food Microbiol., 23, Ross, T., McMeekin, T.A., Modeling microbial growth within food safety risk assessments. Risk Anal., 23, Schvartzman, M.S., Maffree, A., Tenenhaus-Aziza, F., Sanna, M., Jordan, K., Modeling the fate of Listeria monocytogenes during manufacture and ripening of smeared cheese made with pasteurized or raw milk. Int. J. Food Microbiol. 145 (Suppl. 1), S31eS SANCO/1628/2008 (2008) Working document, draft of the guidance document on the shelflife studies for ready-to-eat foods, under regulation (EC) no 2073/2005 of the 15 November 2005 on microbiological criteria for foodstuffs 27. Vereecken, K.M., Dens, E.J., Van Impe, J.F., Predictive modelling of mixed microbial populations in food products: evaluation of two-species models. J. Theor. Biol., 205, Vereecken, K.M., Devlieghere, F., Bockstaele, A., Debevere, J., Van Impe, J.F., A model for lactic acid induced inhibition of Yersinia enterocolitica in mono- and coculture with Lactobacillus sakei. Food Microbiol. 20, Il Responsabile Scientifico Dott. Paolo Daminelli Documento prodotto in originale informatico e firmato digitalmente ai sensi del Codice dell Amministrazione Digitale (D.L.vo n.82/2005 e s.m.). 6