BIOSINTESI E CONTROLLO DELLE MICOTOSSINE NEGLI ALIMENTI

• 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

• Alcune specie fungine contaminano le derrate in campo, altre durante lo stoccaggio

Funghi di campo

Fusarium culmorumF. graminearumF. avenaceumAlternaria alternataA.infectoriaCladosporium herbarumClaviceps purpurea

Funghi di stoccaggio

P. cyclopiumP.freiiP. hordeiiP. polonicumP. verrucosumP. aurantiogriseumP. viridicatumAspergillus flavus, A.parasiticusEurotium sp.

A. parasiticusA. parasiticus A. carbonariusA. carbonariusPenicillium Penicillium verrucosumverrucosum

A. ochraceusA. ochraceusP. expansumP. expansum

Micotossine 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

• 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

• 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

Alcune micotossine possono essere prodotte da specie diverse appartenenti allo stesso genere:

AFLATOSSINE Aspergillus flavus, A. parasiticus

OCRATOSSINA A Aspergillus ochraceus, A. carbonariusPenicillium verrucosum

P. griseofulvum

PATULINA

GRISEOFULVINAACIDO CICLOPIAZONICO

ROQUEFORTINA C

Una singola specie fungina può produrre diverse micotossine

Altre vengono prodotte da funghi appartenenti a diversi generi

• 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

Piante o loro prodotti (semi)

Ci sono diversi punti critici per l’ingresso di infezioni fungine e quindi per una possibile contaminazione da micotossine in una catena alimentare tipo:

Infezione fungina

Sintesi di micotossine

Consumo da parte dell’uomo e degli animali

Micotossicosi primarie

Consumo da parte di animali allevati

Presenza nei tessuti

Prodotti carnei

Consumo da parte dell’uomo

Secrezione con il latte

Formaggi

Micotossicosi secondarie

• 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”

Contaminazione non omogenea

• Il campionamento offre particolari difficoltà

Distribuzione non omogenea Distribuzione omogenea

Principali micotossine presenti negli alimentiPrincipali micotossine presenti negli alimenti

O

O

CH3

CH3

CH2

O

O

O

H

H

O H

DONDON

O

O

CH3

CH3

CH2

O

OO

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O

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O

CH3

OC

O

H

T-2T-2

O

CH3O

O

O

O

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H

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O

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CH3

H

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COO H

HCH2

ClOTAOTAO O

O

O

O

OCH3

AFB1AFB1

OO

O

OO OCH3

OH

AFM1AFM1

CH3CH3

O

O

O

O

O

OO O

O

O

O

OH OH

OH

OH

OH

OHH

NH2

FB1FB1

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

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).

Ocratossina AOcratossina 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)

Inibitore competitivo della sintesi proteica attraverso la soppressione

della fenilalanina RNA sintetasi

Incrementa la perossidazione lipidica.Nefrotossico, incluso nella lista di

composti potenzialmente cancerogeniLimite UE: Cereali grezzi: 5 µg/Kg.

FumonisineFumonisine

• 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

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

Limite UE: Mais grezzo: 2000 µg/Kg

TricoteceniTricoteceni

• 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

DeossinivalenoloDeossinivalenolo

•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;

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...;

ZearalenoneZearalenone• 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

PatulinaPatulina

•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