BIOSINTESI E CONTROLLO DELLE MICOTOSSINE NEGLI ALIMENTI 1 1

Nelle derrate alimentari: La crescita di microfunghi (muffe) provoca diverse alterazioni del substrato Nelle derrate alimentari: odori sgradevoli causati da diversi enzimi quali lipasi, proteasi ecc., alterazione del colore Una delle più importanti alterazioni è la formazione di MICOTOSSINE 2 2

Alcune specie fungine contaminano le derrate in campo, altre durante lo stoccaggio Funghi di stoccaggio P. cyclopium P.freii P. hordeii P. polonicum P. verrucosum P. aurantiogriseum P. viridicatum Aspergillus flavus, A.parasiticus Eurotium sp. Funghi di campo Fusarium culmorum F. graminearum F. avenaceum Alternaria alternata A.infectoria Cladosporium herbarum Claviceps purpurea 3 3

Penicillium verrucosum A. parasiticus A. carbonarius P. expansum A. ochraceus 4 4

Il ruolo ecologico di molte di esse è ancora poco chiaro Micotossine Metaboliti secondari prodotti da alcuni generi fungini (Aspergillus, Penicillium, Fusarium per es.) tossici in basse concentrazioni per i vertebrati (Samson, 1996) Il ruolo ecologico di molte di esse è ancora poco chiaro 5 5

Tra gli effetti tossici più importanti figurano: Le micotossine possono avere un effetto dannoso a breve e/o a lungo termine sulle strutture cellulari e quindi sugli organi e sugli apparati Tra gli effetti tossici più importanti figurano: l’induzione di alcuni tipi di tumore l’indebolimento del sistema immunitario Si calcola che il 40% dei decessi nei paesi in via di sviluppo può essere collegato al consumo di derrate contaminate da micotossine 6 6

Una derrata può essere contaminata da più specie fungine con presenza simultanea di diverse micotossine L’effetto cumulativo può essere diverso da quello osservato per ciascuna tossina singolarmente 7 7

Aspergillus flavus, A. parasiticus Alcune micotossine possono essere prodotte da specie diverse appartenenti allo stesso genere: Aspergillus flavus, A. parasiticus AFLATOSSINE Altre vengono prodotte da funghi appartenenti a diversi generi Aspergillus ochraceus, A. carbonarius Penicillium verrucosum OCRATOSSINA A Una singola specie fungina può produrre diverse micotossine PATULINA GRISEOFULVINA P. griseofulvum ACIDO CICLOPIAZONICO ROQUEFORTINA C 8 8

l’immagazzinamento e il processing Le micotossine sintetizzate dai funghi tossigeni vengono normalmente rilasciate all’esterno del micelio fungino e si ritrovano nell’alimento contaminato A causa della loro persistenza queste possono diffondersi indipendentemente dall’organismo fungino che le ha sintetizzate Dopo essere state sintetizzate, le micotossine normalmente rimangono nella derrata anche durante l’immagazzinamento e il processing 9 9

Ci sono diversi punti critici per l’ingresso di infezioni fungine e quindi per una possibile contaminazione da micotossine in una catena alimentare tipo: Piante o loro prodotti (semi) Consumo da parte di animali allevati Infezione fungina Presenza nei tessuti Secrezione con il latte Sintesi di micotossine Prodotti carnei Formaggi Consumo da parte dell’uomo e degli animali Consumo da parte dell’uomo Micotossicosi primarie Micotossicosi secondarie 10 10

Nelle matrici liquide la diffusione di micotossine è veloce e non lascia nessuna parte della derrata incontaminata Nelle matrici solide la diffusione è più lenta e non omogenea: “contaminazione a spot” 11 11

Contaminazione non omogenea Distribuzione non omogenea Distribuzione omogenea Contaminazione non omogenea Il campionamento offre particolari difficoltà 12 12

Principali micotossine presenti negli alimenti AFM1 AFB1 OTA FB1 T-2 DON ZEA 13 13

Le aflatossine Problema mondiale, contaminazione in campo e/o nel post raccolta Presente in molte derrate alimentari (semi oleosi, mais, frutta secca, caffè) e mangimi Negli ultimi 40 anni sono stati effettuati numerosi studi sulla sintesi di aflatossine Oggi si conosce l’intero cluster genico che presiede la loro sintesi, anche se la regolazione della sua espressione non è stata completamente compresa 14 14

Le aflatossine – meccanismo d'azione Dopo l’ingestione, l'AFB1 viene attivata dal citocromo P450 formando un epossido in grado di legarsi alle basi puriniche, inducendo in questo modo genotossicità e citotossicità Cancerogeno per gli animali e l’uomo, organo target: fegato Limite UE: Cereali e loro prodotti destinati al consumo umano: 2 µg/Kg (Solo B1); 4 µg/Kg (B1+B2+G1+G2). 15 15

Ocratossina A Prodotta da alcune specie di Aspergillus e Penicillium Rilevata in semi di mais, orzo, grano, in diversi paesi Europei e in USA Rilevata anche nella birra e nel vino La crescita di Aspergillus tossigeni sembra legata alle condizioni di alta umidità e temperatura Alcune specie di Penicillium si sviluppano però anche a basse temperature (5°C) 16 16

Limite UE: Cereali grezzi: 5 µg/Kg. Inibitore competitivo della sintesi proteica attraverso la soppressione della fenilalanina RNA sintetasi Incrementa la perossidazione lipidica. Nefrotossico, incluso nella lista di composti potenzialmente cancerogeni Limite UE: Cereali grezzi: 5 µg/Kg. 17 17

La Fumonisina B1 è la più frequente e la più tossica Fumonisine Prodotte da diverse specie di Fusarium La Fumonisina B1 è la più frequente e la più tossica Possono causare la leukoencephalomalacia (gravi danni cerebrali) nei cavalli 18 18

Limite UE: Mais grezzo: 2000 µg/Kg Queste molecole inibiscono la sintesi degli sfingolipidi attraverso l’inibizione dell’enzima ceramide sintetasi. Questa attività porta all’accumulo di alcuni precursori tossici degli sfingolipidi: le sfinganine. Le Fumonisine possono inoltre indurre perossidazione lipidica e alterazioni nel DNA 19 19

Inibitori della sintesi proteica Tricoteceni Gruppo di composti chimici correlato, prodotto da alcuni Fusarium spp, Cephalosporium spp e Trichoderma spp Inibitori della sintesi proteica La più diffusa, e meno tossica, è la vomitossina (DON) che comunque induce emorragie nel tratto digerente 20 20

Deossinivalenolo Prodotta da alcune specie di Fusarium durante l'interazione con l'ospite (e.g. F. graminearum - FHB in grano) Il loro meccanismo d'azione si basa sull'inibizione della sintesi proteica possono causare necrosi ed emorragie in tutto il tratto digestivo, riduzione dei processi rigenerativi del sangue, del midollo e della milza ed inoltre mutazioni agli organi riproduttivi Limite UE: Pasta secca: 750 µg/Kg; 21 21

Tossina T2 La tossina T-2 considerata responsabile di Aleukia alimentare che in Russia tra il 1942 e 1947 provocò la morte di 100.000 persone Malattia caratterizzata da macchie sulla pelle, emorragie interne multiple, consumo di midollo osseo Limite UE: under way...; 22 22

Zearalenone Metabolita secondario prodotto da diverse specie di Fusarium Contaminante di vari cereali in particolare mais Micoestrogeno capace di legare i recettori cellulari in luogo dell’estrogeno provocando così una sintomatologia tipica negli animali da allevamento (sterilità e ridotta produzione di latte) Limite UE: Cereali grezzi diversi dal mais: 100 µg/Kg 23 23

Patulina Prodotta da alcune specie di Aspergillus e Penicillium che crescono sui frutti e si ritrovano nei succhi di frutta (in particolare succo di mela) Ha proprietà antibiotiche Causa emorragie cerebrali, gastriche e polmonari Sospetto cancerogeno Limite UE: Succo di frutta 50µg/Kg 24 24