Struttura e funzione delle molecole organiche negli alimenti - Appunti

The tree of life (Gustav Klimt, 1909)

Classificazione 1

Albero filogenetico (analisi comparativa di sequenze nucleotidiche)

• Lieviti
• Muffe

Classificazione 2

Sistematica dei batteri

Classificazione 3

Sistematica dei lieviti e delle muffe

• Sub phylum
• Classe muffe
• Zygomycota
• Zygomycetes
• Trichomycetes
• Chytridiomycota
• Chytridiomycetes
• Lieviti
• Ascomycota
• Taphrinomycetes
• Lieviti
• Endomycetes
• Lecanomycetes
• Muffe
• Discomycetes
• Plectomycetes
• Pyrenomycetes
• Loculoascomycetes
• Laboulbeniomycetes
• Basydiomicota
• Teliomycetes
• Ustylagomycetes
• Heterobasidiomycetes

Classificazione 4

Homobasidiomycetes

Identificazione dei microrganismi

Analisi di sequenza di alcune regioni del DNA ribosomale (stessa specie se % similarità > 97%)

L’operone ribosomale è una molecola ideale per gli studi filogenetici poiché:

• è ben conservato (universale/multicopia)
• è stabile
• è solo trascritto (per quanto riguarda le molecole di RNA)

Subunità 16S, subunità 26S, regioni spaziatrici ITS1 e ITS2

Classificazione 5

Evoluzione degli esseri viventi

• Respirazione aerobia
• Fotosintesi
• Separazione Archea-Eukarya
• Eterotrofia
• Respirazione anaerobia
• Auxotrofia

Classificazione 6

Classificazione funzionale dei microrganismi nel settore alimentare

Microrganismi utili o indispensabili sono quei microrganismi la cui concentrazione (Unità Formanti Colonia / g o ml) e le cui attività metaboliche sono utili per la preparazione di un alimento (pro-tecnologici) o di un integratore (probiotici), oppure indispensabili per mantenere lo stato di salute del consumatore (microbiota intestinale).

Microrganismi patogeni o tossinogeni sono quei microrganismi la cui presenza o la cui concentrazione nell’alimento (U. F. C. / g o ml) o le cui tossine o i cui prodotti metabolici a certi livelli quantitativi (mg/Kg) costituiscono un pericolo per la salute del consumatore.

Microrganismi indicatori o alteranti sono quei microrganismi la cui concentrazione (U.F.C. / g o ml) o i cui prodotti metabolici a certi livelli quantitativi (mg/Kg) indicano lo stato igienico mantenuto in produzione o in distribuzione, oppure lo stato di alterazione di un alimento, oppure lo stato qualitativo.

Classificazione 7

Microrganismi alimenti e consumatori

Vs + alimenti 0 - - +0 consumatori

Classificazione 8

Classificazione funzionale dei microrganismi nel settore alimentare

Microrganismi utili

• Batteri lattici: → starter, innesti naturali, colture concentrate per la produzione di latti fermentati, formaggi, salumi, semi-conserve vegetali e prodotti probiotici.
• Bifidobatteri: → colture concentrate per latti fermentati e prodotti probiotici.
• Propionibatteri: → starter e innesti naturali per formaggi con occhiatura.
• Batteri acetici: → starter e innesti naturali per aceto.
• Saccaromiceti: → starter e innesti naturali per vino, birra, sidro e prodotti da forno a lievitazione biologica.
• Muffe: → starter e innesti naturali per la produzione di formaggi erborinati.

Classificazione 9

Classificazione funzionale dei microrganismi nel settore alimentare

Microrganismi patogeni

• Elminti: → infestazione alimentare da Nematodi, Cestodi, Trematodi.
• Protozoi: → infezione alimentare da Cryptosporidium, Entamoeba, Giardia, Toxoplasma.
• Muffe: → intossicazioni da aflatossine, ocratossina A, altre micotossine.
• Batteri: → infezioni alimentari da Campylobacter jejuni, Escherichia coli patogeni, Listeria monocytogenes, Salmonella, Vibrio, Yersinia enterocolitica; tossinfezioni alimentari da Bacillus cereus, Clostridium perfringens; intossicazioni da tossine di Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus.
• Virus: → infezioni alimentari da Norwalk virus, HAV, HEV.
• Prioni: → TSE

Classificazione 10

Classificazione funzionale dei microrganismi nel settore alimentare

Microrganismi alteranti

• Batteri indicatori di igiene di processo: → carica mesofila aerobia, enterobatteriacee, stafilococchi coagulasi positivi.
• Batteri indicatori di contaminazione fecale: → Escherichia coli, clostridi solfito riduttori.
• Batteri alteranti, indicatori di shelf-life: → Pseudomonadacee, enterococchi, bacilli sporigeni.
• Miceti alteranti, indicatori di shelf-life: → Lieviti, muffe.

Classificazione 11

Parassitosi per via alimentare

Le parassitosi causate dal consumo di alimenti sono dovute a «microrganismi» eucarioti appartenenti al regno degli animali (metazoi, pluricellulari) e al regno dei protisti (protozoi, unicellulari). Essendo parassiti, devono essere «ospitati» da una specie animale per compiere il loro ciclo vitale.

Modalità di trasmissione coinvolgono il circuito oro-fecale: il parassita viene ingerito dall’ospite per mezzo di un alimento contaminato dalle sue uova, cistecerchi, cisti, larve; l’ospite infestato scarica attraverso le feci uova, larve, adulti del parassita. Il ciclo vitale può essere definito diretto quando avviene in un’unica specie ospite, indiretto quando in più specie. Per ospite definitivo si intende la specie ospite in cui avviene la riproduzione sessuata.

Elminti

Conseguenze delle parassitosi

• Metazoi (elminti) causano una infestazione
• Protozoi causano una infezione

Elminti (= vermi)

• Nematodi: vermi cilindrici
• Cestodi: vermi piatti segmentati
• Trematodi: vermi piatti non segmentati

Individui maschili e femminili, ermafroditi (autofecondazione), struttura boccale con uncini o sistema di suzione, organi di aderenza presenti fino ad assenti, canale intestinale ano cieco, copertura del corpo cuticola, tegumento.

Trasmissibili per via alimentare: Trichinella, Enterobius, Anisakis, Taenia solium, Taenia saginata, Diphyllobothrium, Echinococcus.

Trichinosi

Infestazione da trichine, vermi cilindrici di ridotte dimensioni (2mm). Ha una unica cavità che funge da tratto digestivo. Le larve possiedono uno stilo per penetrare nella mucosa intestinale. Dopo ingestione di carne cruda o poco cotta, le cisti liberano le larve nello stomaco dell’ospite che migrano nell’intestino tenue, dove diventano individui adulti. Dopo fecondazione si generano larve che in parte sono scaricate all’esterno con le feci e in parte penetrano la mucosa intestinale, risalgono attraverso i vasi linfatici e si insediano nel tessuto muscolare, ove si incistano e rimangono latenti per anni. Le trichine parassitano l’intestino dell’uomo e di molti animali (maiale, cinghiale, topo, ratto, cane, gatto, carnivori). Ingestione di carne suina, Trichinella spiralis → salumi crudi.

Controllo e prevenzione della trichinosi

Presidio veterinario presso gli allevamenti: cure degli animali, igiene ambientale.

Presidio veterinario al macello: ispezione dell’animale ante mortem, ispezione dei tessuti muscolari (guanciale, diaframma, muscoli intercostali) post mortem.

Buone pratiche di produzione: uso esclusivo di acqua potabile, mantenimento dell’igiene ambientale e dell’impianto, formazione del personale. Precauzione nella preparazione alimentare: cottura al cuore del prodotto (almeno 75°C per 30 s), oppure congelamento almeno -18°C per 96 h, astensione dal consumo (religione ebraica e islamica).

Ossiuriasi

Infestazione da ossiuri, vermi cilindrici di colore bianco di ridotte dimensioni (4 mm). Parassitosi infantile. Le uova ingerite dall’ospite si schiudono nell’intestino tenue e si trasformano in larve. Nell’intestino crasso gli individui adulti si coniugano e le femmine migrano nella zona perianale liberando le uova. Gli ossiuri non hanno ospiti intermedi. Ingestione di acqua non potabile, cibo sporco di suolo. Enterobius vermicularis

Anisakiasi

Infestazione da vermi cilindrici di lunghezza 2 cm. Resistono all’acidità dello stomaco, poiché hanno uno strato protettivo esterno che permette loro di annidarsi nella parete gastrica. L’uomo è un ospite accidentale. Ingestione di pesci crudi (alici, aringhe, merluzzi, sgombri) e molluschi (calamari e seppie) e preparazione gastronomiche a base di pesci e molluschi crudi. Anisakis simplex

Controllo e prevenzione dell’anisakiasi

Presidio veterinario all’allevamento ittico.

Presidio veterinario alla raccolta del pescato: ispezione dei tessuti muscolari post mortem.

Precauzione nella preparazione alimentare: cottura al cuore del prodotto (almeno 65°C per 1 min) oppure congelamento almeno -18°C per 96 h.

Teniasi

Infestazione da tenie, vermi piatti lunghi da pochi millimetri a metri. L’estremità anteriore è munita di apparato boccale, detto scolice, munito di ventose e rostrello uncinato, fungente da organo di fissazione alla mucosa dell’intestino tenue. Il corpo è formato da segmenti (proglottidi) contenenti gli apparati digerenti e sessuali. Ingestione di carne bovina Taenia saginata, ingestione di carne suina Taenia solium, ingestione di carne di pesci d’acqua dolce Diphyllobothrium.

Controllo e prevenzione della teniasi

Presidio veterinario presso gli allevamenti: cure degli animali, igiene ambientale.

Presidio veterinario al macello: ispezione dell’animale ante mortem, ispezione dei tessuti muscolari (guanciale, diaframma, muscoli intercostali) post mortem.

Buone pratiche di produzione: uso esclusivo di acqua potabile, mantenimento dell’igiene ambientale e dell’impianto, formazione del personale. Precauzione nella preparazione alimentare: cottura al cuore del prodotto (almeno 75°C per 30 s) oppure congelamento almeno -18°C per 96 h, astensione dal consumo (religione ebraica e islamica).

Echinococcosi

Infestazione da un piccolo cestode Echinococcus, (< 6 mm). L’estremità anteriore è munita di scolice, munito di ventose e rostrello uncinato, fungente da organo di fissazione alla mucosa dell’intestino tenue. Il corpo è formato da tre proglottidi, una immatura, una matura e una gravida, dalla quale si liberano le uova. Le uova contengono ciascuna un embrione (oncosfera) e vengono eliminate con le feci dell'animale infestato. Ingestione di verdure crude contaminate da feci di canidi. Echinococcus granulosus

Diagnosi e cura di parassitosi

• Visita medica: anamnesi
• Analisi: analisi del sangue (stato infiammatorio, eosinofilia, accertamento specifici anticorpi), osservazione delle feci
• Cura farmacologica: specifica per tipo di elminte, riposo e reidratazione
• Mantenimento e cura dell’igiene personale

Protozoi

Un protozoo è strutturalmente una cellula eucariotica, provvista di membrana plasmatica, membrana nucleare, nucleo, reticolo endoplasmatico, apparato Golgi, mitocondri. I protozoi sono eterotrofi, sprovvisti di pigmenti, mobili e anaerobi facoltativi. La riproduzione può essere asessuata e/o sessuata; il ciclo sessuato e asessuato può svolgersi in ospiti diversi. Alcuni protozoi presentano due forme vitali asessuate:

• Ciste: forma di resistenza
• Trofozoite: forma vegetativa

Infezioni di origine alimentare

I protozoi si classificano in:

• Flagellati: Giardia lamblia
• Amebozoi: Entamoeba histolytica, Acanthamoeba
• Sporozoi: Toxoplasma gondii, Cryptosporidium parvum
• Ciliati: Balantidium

Giardiasi

Infezione causata da Giardia lamblia. Il parassita è presente sotto forma di cisti nel suolo, nell’acqua non potabile, negli alimenti e viene ingerito dall’ospite. Resiste allo stress ambientale e all’acidità gastrica grazie alla produzione di involucro protettivo. Nell’intestino tenue si sviluppa (trofozoite), si riproduce per scissione binaria e riveste la superficie intestinale causando una grave enterite, con diarrea e dolori addominali. Gli enterociti risultano gravemente danneggiati, se non distrutti. Permane anche come forma cistica che viene scaricata con le feci.

Amebiasi

Infezione causata da Entamoeba histolytica, un’ameba, anaerobia facoltativa, in grado di attraversare e distruggere la parete intestinale. Il parassita è presente sotto forma di cisti nel suolo e nell’acqua non potabile e viene ingerito dall’ospite attraverso alimenti non puliti o trattati con acqua non potabile (soprattutto ortaggi, frutta). Passata la barriera gastrica si insedia a livello del colon dove si riproduce per scissione binaria (trofozoite). Evolvono successivamente le forme cistiche che vengono scaricate con le feci. Causa una grave enterite, con diarrea mucosa e saguinolenta e forti dolori addominali. Possono verificarsi delle complicanze extra-intestinali assai pericolose. Il parassita può migrare nel fegato (amebiasi epatica) e nel polmone (amebiasi polmonare).

Toxoplasmosi

Infezione causata da Toxoplasma gondii. Parassitosi del gatto e di altri animali domestici. È presente sotto forma di oocisti (uova) nelle feci che vengono disseminate nell’ambiente. La trasmissione avviene per via alimentare: ingestione di cibo contaminato da materiale fecale o a contatto con superfici non sanificate, contatto diretto con animale parassitato. Oppure per via transplacentare, causando aborto o danni cerebrali, oculari ed epatici nell’infante. La toxoplasmosi risulta auto-limitante nell’adulto sano ma diventa una patologia gravissima per il feto, il neonato e l’immuno-depresso.

Criptosporidiosi

Infezione causata da Cryptosporidium parvum. Parassitosi umana e di altri animali domestici. L’ospite ingerisce le forme di resistenza (oocisti) che nell’intestino tenue si sviluppano in adulti (trofozoiti). Dopo colonizzazione ove si possono avere cicli sessuati e asessuati, si ha la formazione di cisti che vengono eliminate con le feci. La trasmissione avviene per via alimentare: ingestione di acqua non potabile o acqua ricreazionale contaminata da feci, ingestione di cibo contaminato da materiale fecale o a contatto con superfici non sanificate.

Controllo e prevenzione nelle produzioni alimentari

• Presidio ambientale su potabilizzazione delle acque
• Buone pratiche di produzione: uso esclusivo di acqua potabile, mantenimento dell’igiene ambientale e dell’impianto, protezione, monitoraggio e lotta degli animali infestanti, formazione del personale, trattamento termico (freddo / caldo)
• Buone pratiche di distribuzione: uso esclusivo di acqua potabile, mantenimento dell’igiene ambientale e dell’impianto, protezione, monitoraggio e lotta degli animali infestanti, formazione del personale
• Gestione della preparazione alimentare: cottura al cuore del prodotto (almeno 75°C per 30 s), oppure congelamento almeno -18°C per 96 h

Diagnosi e cura di parassitosi

• Visita medica: anamnesi
• Analisi: analisi del sangue (stato infiammatorio, accertamento specifici anticorpi), osservazione delle feci
• Cura farmacologica: specifica per tipo di protozoo, riposo e reidratazione
• Mantenimento e cura dell’igiene personale

Statistiche di tossinfezioni alimentari

N° casi di tossinfezione alimentare / anno

• 1996 1997 Italia
• 1998 1999 Centro
• 2000 Nord
• 2001 2002 Sud + Isole
• 2003 2004 2005

Fonte: Ministero della Salute (2007)

N° casi di tossinfezione alimentare / regione

Fonte: Ministero della Salute (2007)

N° casi di tossinfezione alimentare / provincia

Fonte: Ministero della Salute (2007)

N° casi con agente patogeno identificato

• Percentuale identificazione
• Italia: 8,3%
• Trentino Alto-Adige: 15,2%
• Marche: 10,2%
• Calabria: 0,9%

Fonte: Ministero della Salute (2007)

Casi di tossinfezione alimentare distribuiti per luogo di origine

Luogo % ponderata

• Casa privata: 0,01