Micotossine del mais: mezzi di gestione delle contaminazioni

4. STRATEGIE DI PREVENZIONE IN CAMPO PER LE MICOTOSSINE

DEL MAIS…………………………………………………………………… 22

4.1. Sistemi di

coltivazione…………………………………………………… 22

4.2. Resistenza dell’ospite e selezione

ibrida………………………………… 23

4.3. Gestione del suolo, residui colturali e rotazione

colturale………………. 23

4.4. Irrigazione……………………………………………………………….

24 3

4.5. Controllo di parassiti e

malattie…………………………………………. 24

4.6. Agenti di controllo biologico (Biological Control Agents - BCAs)…….

25

5. RACCOLTA ED ESSICCAZIONE DEL MAIS………………………….. 26

6. GESTIONE POST-RACCOLTA DEL MAIS PER MINIMIZZARE I

RISCHI DI CONTAMINAZIONE DI MICOTOSSINE………………… 27

6.1. Pulizia e cernita del mais……………………………………………….

27

6.2. Stoccaggio del mais…………………………………………………….

27

6.3. Lavorazione del mais……………………………………………………

28

6.3.1. Fresatura……………………………………………………………. 28

6.3.2. Processo termico…………………………………………………… 29

6.3.3. Sfaldamento ed estrusione………………………………………… 30

6.3.4. Nixtamalizzazione tradizionale…………………………………… 30

6.3.5. Detossificazione …………………………………………………… 31

CONCLUSIONI………………………………………………………………… 32

BIBLIOGRAFIA

SITOGRAFIA

RINGRAZIAMENTI 4

1. INTRODUZIONE

Il mais è uno dei cereali più importanti prodotti per il consumo umano e animale

nell’Unione Europea (UE), e viene coltivato principalmente per cereali e foraggi ed è

secondo solo al frumento nella produzione cerealicola totale dell’Unione Europea

(UE). Dal 2017 l’UE importa volumi significativi di mais, proveniente

principalmente da Ucraina, Brasile e Canada. Ciò è dovuto in parte all’aumento della

domanda di mais per mangime (+8%) e alle significative riduzioni della produzione

di orzo e altri cereali anche per il consumo di mangimi. Inoltre, il mais è uno dei

cereali che viene esposto maggiormente alle micotossine (Palumbo et al., 2020).

Le micotossine sono metaboliti secondari di funghi che hanno proprietà tossiche per

gli animali, compreso l'uomo; includono qualsiasi metabolita non enzimatico di un

fungo che è dannoso per un altro organismo. I cereali, compreso il mais, sono tra i

prodotti più comunemente contaminati. La contaminazione da micotossine delle

cariossidi di cereali si verifica a seguito di infezione fungina o infestazione delle

piante durante il loro sviluppo, raccolta o dopo la raccolta (Munkvold et al., 2018).

1.1. Cenni storici

L’inizio della moderna tossicologia risale al 1960, anno in cui venne dato grosso

impulso alla ricerca delle micotossine, in seguito ad una grave intossicazione che

colpì il settore avicolo in Inghilterra, divenuta successivamente nota con il nome di

“Turkey X disease” (ovvero la malattia X dei tacchini) dove più di 100.000 tacchini

5

morirono dopo aver consumato farina di noci ed arachidi brasiliane contaminate. Il

principale contaminante fungino isolato da quelle arachidi era Aspergillus flavus. Le

indagini successive effettuate consentirono l’isolamento dell’agente eziologico e di

una miscela di composti tossici fluorescenti, denominati aflatossine (Nesbitt et al.,

1962). In aggiunta, successivi studi hanno portato all’identificazione, all’isolamento

e alla caratterizzazione chimica delle aflatossine e si scoprì che tali sostanze

potevano essere separate cromatograficamente in quattro diverse componenti: B1,

B2, G1 e G2, a seconda del colore della fluorescenza emessa (blue o green) in

relazione all’irradiazione con luce ultravioletta a 360 nm ed alla loro mobilità

cromatografia (Budavari et al., 2001).

Successivamente, alla scoperta delle aflatossine, Allcroft e Carnaghan (1963),

ipotizzarono che alcuni residui di aflatossina ingeriti dagli animali con la razione,

potessero ritrovarsi nel latte o in altri derivati. In vacche da latte alimentate con

prodotti contaminati da aflatossina B1 venne ritrovata una sostanza che, in alcuni

esperimenti condotti sulle anatre, risultò nociva quanto l’aflatossina B1; tale sostanza

risultò essere legata anche alle frazioni caseiniche della cagliata; tale sostanza rivelò

una fluorescenza blu-viola simile a quella precedentemente osservata per

l’aflatossina B1, ma in questo caso, dato il primo isolamento dal latte, gli venne

attribuito il nome di aflatossina M o “milk toxin”. L'aflatossina M1 è stata quindi il

primo metabolita idrossilato della B1 ad essere isolato e identificato (Bottalico, 1988;

Campbell et al., 1970). Nel tentativo di chiarire l’eziologia del cancro al fegato

nell’uomo prodotto dall’aflatossina B1, scoprirono, per la prima volta, la presenza

dell’aflatossina M1 nelle urine. Successivamente furono isolate a partire dalle urine e

dal latte le aflatossine M1 e M2, identificandole come metaboliti della B1 e B2 dei

mammiferi (Campbell et al., 1970).

2. PRINCIPALI FUNGHI PRODUTTORI DI MICOTOSSINE

Le micotossine presenti nel mais possono essere raggruppate in base ai funghi che le

producono; i principali funghi tossigeni nel mais sono le specie appartenenti ai generi

Aspergillus, Fusarium e Penicillium. 6

Il genere Fusarium comprende i funghi tossigeni più diffusi nel mais, le specie di

Aspergillus sono associate agli impatti più gravi sulla salute umana per il mais

contaminato da micotossine mentre le specie di Penicillium sono relativamente di

minore importanza (Munkvold et al., 2018).

2.1 Fusarium

Fusarium spp. causano due diverse malattie sulla spiga di mais in campo: i) il

marciume rosa della spiga da Fusarium, causato principalmente da F. verticillioides,

F. proliferatum e F. subglutinans, specie che allo stato attuale sono riferibili alla

specie complex Gibberella fujikuroi e ii) il marciume rosso da Gibberella che è

causato prevalentemente dalla specie F. graminearum. Tali marciumi iniziano dalla

parte apicale della spiga di mais dove si può sviluppare una muffa rossa o rosa che

copre gran parte di essa. Come già detto quest’ultimo è di solito causato da F.

graminearum ma altre specie affini come F. culmorum o F. meridionale possono

causare sintomi identici e sono importanti in alcune parti del mondo (Palumbo et al.,

2020). Il nome comune della malattia è legato alla fase sessuale di F. graminearum,

ovvero Gibberella zeae che costituisce appunto il teleomorfo. Il marciume rosso

causato da Gibberella predomina nelle zone più fresche o in quelle con livelli di

precipitazioni più elevati durante la stagione di crescita. Il marciume rosa causato da

Fusarium si verifica tipicamente su cariossidi singole o su gruppi di cariossidi

fisicamente danneggiati e si presenta sottoforma di muffa bianca o rosa chiaro; nel

dettaglio, Fusarium verticillioides è l’agente patogeno principale ma sintomi uguali

sono causati da F. proliferatum, F. subglutinans o F. temperatum. Il marciume

causato da Fusarium e il marciume causato da Gibberella sono favoriti da condizioni

molto diverse; quello causato rosa da Fusarium è più comune nelle zone più calde e

secche rispetto al marciume rosso da Gibberella. Inoltre, il marciume della spiga da

Gibberella è favorito da alti livelli di umidità intorno alle sete, seguiti da temperature

moderate e precipitazioni elevate durante il periodo di maturazione. Entrambe le

7

malattie sono state associate spesso a lesioni da insetti. Fusarium spp. e le loro

micotossine si possono sviluppare nel mais immagazzinato ma solo quando le

condizioni di conservazione non sono ideali; è necessaria un’umidità del 19% del

cereale o più affinché le specie di Fusarium si sviluppano nel cereale immagazzinato

(Munkvold et al., 2018).

2.2. Aspergillus

Diverse specie di Aspergillus possono infettare le cariossidi di mais, principalmente

in magazzino, ma anche in pieno campo.

Nel dettaglio, Aspergillus flavus e A. parasiticus sono le specie più rappresentative e

temibili in termini di produzione di micotossine e, in campo, i sintomi di marciume

delle cariossidi sono causati da A. flavus che appare come una muffa polverulenta di

colore verde oliva. Le principali condizioni che portano all’infezione da A. flavus e il

conseguente accumulo di aflatossine sono lo stress da alta temperatura e siccità. La

gravità del marciume da Aspergillus, l’infezione da A. flavus ed elevati livelli di

aflatossina sono stati a lungo associati anche a lesioni del chicco dovute alle punture

di alimentazione degli insetti nel campo e durante lo stoccaggio. I danni alle bucce e

alle cariossidi forniscono un facile accesso alle spore fungine disperse nell’aria.

La nottua del mais ovvero Helicoverpa zeae, la piralide del mais ovvero Ostrinia

nubilalis, la piralide del mais del sud-ovest ovvero Diatraea grandiosella, e nottuide

Spodoptera frugiperda, sono state associate ad elevati tassi di infezione da A. flavus.

Il danno degli insetti al grano successivamente immagazzinato e stoccato per

parecchio tempo può costituire un fat