Fusariotossine: Tossicità alimentare ed ambientale

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Introduzione 
 
 
Le micotossine derivano dal metabolismo delle muffe e possono 
ritrovarsi in alimenti contaminati. Per i vegetali, la contaminazione può 
avvenire in seguito a coltivazione in condizioni ambientali sfavorevoli, 
ad infestazione da insetti o ad inadeguata conservazione e trasporto del 
materiale. Nel caso di prodotti come insaccati e formaggi si possono 
verificare contaminazioni da muffe durante la maturazione e la 
conservazione del prodotto. Le micotossine rappresentano un gruppo di 
sostanze caratterizzate da una grande diversità strutturale che spiega la 
varietà degli effetti avversi indotti. Sono responsabili infatti di danno a 
livello epatico (aflatossine, acido ciclopiazonico, patulina), renale         
(acido penicillinico), del sistema nervoso (acido 3-nitropropionico, 
tricoteceni), del sistema ematopoietico e gastrointestinale (tricoteceni ), 
ed alcune, inoltre, possono provocare anche attività cancerogena. 
Attualmente sono note più di 300 micotossine ma solo di un numero 
limitato si conoscono gli effetti tossici (Galli et al., 2004). Tutte le 
micotossine sono considerate dei metaboliti secondari, ossia composti 
extracellulari secreti nel substrato ed in grado di influenzare lo sviluppo 
del micelio (Pulina & Battacone, 2005) . La classificazione  delle 
micotossine prevede la loro suddivisione in due categorie quali 
“micotossine maggiori”  e  “micotossine minori”.  Nella prima 
categoria rientrano l‟ocratossina A (OTA), le fumonisine (FBs), i 
tricoteceni, lo zearalenone (ZEA), la patulina, le aflatossine.  Sono 
classificate come micotossine  minori i seguenti metaboliti secondari 
fungini: acido ciclopiazonico, la sterigmatocistina, la gliotossina, la 
citrinina, le tossine tremorgeniche, quali il penitrem, la fusarina C,
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l'acido fusarico, l'acido penicillico, l'acido micofenolico, la rocfortina, la 
tossina PR e le tossine prodotte dal genere Stachybotrys.  Oltre alla 
pericolosità dovuta alla possibile produzione di micotossine, lo sviluppo 
delle muffe nelle derrate alimentari provoca fenomeni di impaccamento 
nei sili e riduzione quantitativa e soprattutto qualitativa del valore 
alimentare: alcune ricerche hanno dimostrato che, nel caso del mais, una 
partita fortemente contaminata subisce diminuzioni del tenore in 
energia, proteine e grassi del 5,  7 e 63 % rispettivamente: la quota 
lipidica è infatti quella più sensibile all'attacco fungino. 
Recentemente l'ergosterolo è stato individuato come un costituente della 
parete cellulare di alcuni parassiti vegetali, in particolare di muffe e 
lieviti, mentre nelle piante superiori non è presente o lo è solo in tracce; 
alcuni autori hanno proposto la determinazione quantitativa 
dell'ergosterolo come misura della contaminazione fungina. La validità 
di questo marcatore è dovuta al fatto che tale sterolo è un costituente 
della membrana fungina e pertanto le funzioni vitali associate a questa 
sono ad esso legate. Essendo un metabolita primario e non secondario 
dei funghi, il rapporto con la crescita è immediato. Sulle granaglie, 
l‟ergosterolo è di solito presente a livello di pochi mg/kg; la granella di 
mais di buona qualità dovrebbe contenere livelli inferiori ai 4 mg/kg, 
mentre oltre gli 8 mg/kg la qualità è dubbia e sono opportuni ulteriori 
accertamenti (Cahagnier. 1988).
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Per prevenire la contaminazione da micotossine delle derrate, bisogna 
impedire la crescita fungina. Per evitare lo sviluppo di funghi occorre 
prendere un insieme di misure che scaturiscono dalla conoscenza del 
ccilco vitale delle muffe; i funghi hanno bisogno di acqua, ossigeno 
(minimo 1-2%), tempo e temperatura adeguata (variabile a seconda delle 
specie: le temperature elevate favoriscono gli Aspergilli, le basse i 
Fusarium).  
Qualità iniziale delle materie prime, controllo della temperatura, 
dell'umidità e dell'ambiente di conservazione, trattamenti fisici e 
chimici, pulizia dei sili e dei trasporti, sono la chiave del controllo 
dell'attività fungina. La contaminazione iniziale di derrate alimentari 
non sottoposte a sterilizzazione o pastorizzazione, da parte delle spore 
fungine, è inevitabile. In effetti, una delle caratteristiche comuni delle 
specie fungine delle derrate poco idratate è la loro  grande capacità di 
sporulazione e di disseminazione. Tra le numerose micotossine fino ad 
ora conosciute meritano particolare attenzione quelle prodotte dai funghi 
del genere Fusarium per via del loro elevato numero e per i numerosi 
metaboliti , in particolar modo i tricoteceni che essi possono produrre. 
Dalla tabella riportata in basso è possibile rendersi conto di come sia 
forte l‟incidenza del genere Fusarium nella contaminazione alimentare 
del mais, molto più elevata rispetto ad altre micotossine più conosciute 
come le aflatossine e le ocratossine: le specie di Fusarium riscontrate in 
campioni analizzati sono addirittura cinque, contro le tre del genere 
Aspergillus e la sola specie del Penicillium. Risulta evidente, pertanto, 
come sia importante il controllo del genere Fusarium e soprattutto la 
conoscenza di questa vasta specie per poter prevenire la formazione dei 
metaboliti secondari (tricoteceni in primis) nelle derrate alimentari. Le
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micotossine che più frequentemente vengono riscontrate nel mais 
prodotto in Italia sono fumonisine, deossinivalenolo, zearalenone e 
aflatossine (Petri et al., 2004) . Tutte, tranne le aflatossine appartengono 
ai metaboliti secondari del genere Fusarium.  
In relazione all‟elevato rischio di contaminazione delle derrate 
alimentari da parte delle fusariotossine, questo lavoro di tesi si propone 
di fare il punto della situazione sulle conoscenze attualmente disponibili 
in letteratura relativamente alle tossine del genere Fusarium più 
pericolose ed a quelle maggiormente presenti negli alimenti.  
 
 
PRINCIPALI FUNGHI PRODUTTORI DI TOSSINE NEI CEREALI 
FUNGO PRODUTTORE 
Condizioni di sviluppo: 
Temperatura aria 
%umidità rel. Aria               
% umidità Granella 
MICOTOSSINA 
PRODOTTA 
Aspergillus Flavus    
Aspergillus Parasiticus 
Temp. 10-42°C Opt. 32°C                          
um. rel. Aria 82%          
um. granella 16-30% 
Aflatossine B1, B2, G1, 
G2 
Aspergillus Ochraceus 
Penicillium Sp. 
Temp. 5-35°C Opt. 28°C  
um. rel. Aria 80%          
um. granella 16-20% 
Ocratossina A 
Fusarium Graminearum 
Fusarium Culmorum        
Fusarium Sporotrichioides 
Temp. 4-35°C Opt. 25°C  
um. rel. Aria 94%          
um. granella 20-21% 
Deossinivalenolo 
(DON)        
Zearalenone                                 
T2 -  HT2 
Fusarium Verticillioides  
(moniliforme)                    
Fusarium Proliferatum 
Temp. 4-36°C Opt. 25°C  
um. rel. Aria 91%          
um. granella 18-20% 
Fumonisine 
   
Fonte: "Da Mais: qualità e micotossine". A cura di A.I.R.E.S. (2004)
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Capitolo 1 
 
Il genere Fusarium e i suoi metaboliti 
 
 I funghi appartenenti al genere Fusarium sono funghi filamentosi 
ampiamente distribuiti sulle piante e nel terreno. Si trovano nella 
normale micoflora di prodotti quali riso, il fagiolo, la soia ed altri 
raccolti (Pitt et al., 1994) Mentre la maggior parte delle specie sono più 
comuni alle zone tropicali e subtropicali, alcune abitano in terreni  nei 
climi freddi. Oltre ad essere un agente inquinante comune e un agente 
patogeno ben noto per le piante, le specie Fusarium possono causare  
varie infezioni nell‟uomo come l‟insorgere di micosi (Anaissie et al., 
1988). Il genere Fusarium attualmente contiene oltre 20 specie ma è 
molto probabile che questo numero vada nel corso degli anni 
aumentando. Tra quelle attualmente riconosciute i generi Fusarium 
Solani, Fusarium oxysporum, Fusarium  chlamydosporum, Fusarium 
graminearum, Fusarium Culmorum , Fusarium Sporotrichioides , 
Fusarium Verticillioides  (moniliforme)  Fusarium Proliferatum sono 
quelle più note e più studiate. Oltre ad essere degli agenti patogeni 
comuni delle piante le specie del Fusarium sono responsabili di  
infezioni superficiali e sistematiche nell‟uomo,  infezioni identificate 
con il nome di fusariosi. Le micotossine prodotte dal Fusarium trovate 
all‟interno degli alimenti  si generano  soprattutto nel campo di raccolta 
anche se una certa sintesi della tossina può verificarsi durante 
l'immagazzinaggio. I livelli  di umidità e  di  temperatura  durante  le
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infestazioni  dell'insetto  e il periodo della crescita sono fattori critici che 
interessano la sintesi della tossina e causano l‟infezione da fungo. Il 
tempo umido e freddo durante la fioritura del frumento favoriscono 
l‟infezione con il graminearum del Fusarium che produce il DON 
(deossinivalenolo), mentre la pioggia di fine stagione aumenta i rischi 
d‟infezione con il Fusarium moniliforme, il produttore principale delle 
fumonisine. L'incidenza del DON  nella contaminazione del frumento 
invernale in terra canadese è stata segnalata in percentuali dal  22  al  
100% secondo le indagini eseguite durante il 1980-1994, con una più 
alta presenza  in periodi climatici sfavorevoli. In questo periodo le 
concentrazioni della micotossina erano generalmente basse, essendo in 
media 0.06-0.75 ppm, ma alcuni campioni contenevano 5.67 ppm di 
DON (Scott. 1997). 
Le micotossine prodotte dalle specie del Fusarium sono di due 
tipi generali:  
1) i tricoteceni non estrogenici (DON (deossinivalenolo detta anche 
vomitossina), nivalenol, tossina T2 e diacetossiscripenolo 
2) i micoestrogeni (Zearalenone (ZEN) e zearalenol). (Diekman & 
Green, 1992). 
Di notevole importanza, anche perché sono quelle che maggiormente 
vengono riscontrate nel mais di produzione italiana sono le fumonisine.
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1.1  Tricoteceni 
 I tricoteceni sono delle micotossine molto diffuse nel mondo che 
possono entrare nella catena alimentare dell‟uomo tramite l‟ingestione 
di prodotti naturali quali ad esempio i cereali e anche per via dei prodotti 
alimentari derivanti dalla trasformazione di cereali, mais e frumento. 
Questa categoria di metaboliti secondari del genere fusarium ha la 
particolarità di essere tossico sia per l‟uomo e sia per gli animali . Tali 
micotossine sono composte esclusivamente da atomi di carbonio, 
idrogeno e ossigeno (IARC. 1983). Sono attualmente noti circa 170 
tricoteceni, tutti caratterizzati da un sistema ad anello tetraciclico 
sesquiterpenoide 12,13-epossitricotecen-9-ene, la cui  tossicità è dovuta 
al gruppo epossidico. La contaminazione si ha principalmente in 
frumento, orzo, avena, segale e mais. A seconda dei gruppi funzionali, i 
tricoteceni si suddividono in due gruppi, quelli appartenenti al tipo A 
includono principalmente le tossine T-2, HT-2 e diacetossiscirpenolo 
(DAS), caratterizzate dalla presenza di un gruppo diverso da un 
carbonile al C8 e quelli del tipo B caratterizzati dalla presenza di un 
gruppo carbonile al C8 che includono principalmente il deossinivalenolo 
(DON), noto anche come vomitossina, il nivalenolo (NIV), il 3- 
acetildeossinivalenolo (3-AcDON) e il 15-acetildeossinivalenolo       
(15-AcDON) (IPCS. 1990). Oltre che produrre le micotossine questi 
funghi presentano agenti patogeni importanti che causano un certo 
numero di malattie serie nei raccolti. In uno studio condotto in Germania 
sono stati analizzati  45 campioni di diversi alimenti quali soia, fagioli 
interi, noci arrostite della soia, farina e fiocchi d‟avena, prodotti 
fermentati (salsa di soia) raccolti a caso nei depositi alimentari e  sono 
stati analizzati per rilevare la presenze di tossine derivanti dal Fusarium.
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Una gamma di 13 tricoteceni di tipo A così come del tipo B è stata 
determinata da gascromatografia e da spettrometria di massa, lo 
zearalenone (ZEA) e l'alfa e  beta-zearalenol (alfa e beta-ZOL) da 
cromatografia a fase mobile liquida ad alto rendimento (HPLC) con la 
fluorescenza e la rilevazione UV. I limiti di segnalazione variavano fra 1 
e 19 mg/Kg. Almeno una delle tossine studiate è stata rilevata in ben 11 
prodotti dei  45 campioni degli alimenti a base di soia appartenenti a 
prodotti differenti. Scirpentriol (SCIRP), 15 monoacetoxyscirpenol, 4.15 
diacetoxyscirpenol, tetraolo del T2, HT-2 tossina, desossinivalenolo 
(DON), 15 - e il acetyldeoxynivalenol 3, ZEA, l'alfa e beta-ZOL sono 
stati rilevati in almeno un campione, mentre, non è stata riscontrata 
nessuna presenza di altre micotossine. Cinque su undici campioni erano 
positivi per una tossina, un campione per due, tre, sei o sette tossine, due 
campioni per cinque tossine, a dimostrazione della possibilità di 
contaminazione dell'alimento della soia con una gamma di tossine del 
genere Fusarium. SCIRP, DON e ZEA (Zearalenone) sono stati ritrovati 
fino ad un massimo di 108, 260 e 214 mg/Kg, le altre tossine in quantità 
molto inferiori (Schollenberger et al., 2006). I funghi del genere 
Fusarium produttori di tricoteceni sono ubiquitari e prediligono substrati 
molto umidi e la produzione di tossine avviene a temperature inferiori 
(4-10 °C ) rispetto a quelle ottimali per lo sviluppo di miceti (20-22°C).