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Il Pesce nr. 1, 2019

Rubrica: Alghe e dintorni
Articolo di Negroni G.
(Articolo di pagina 132)

Micotossine in acquacoltura: come risolvere il problema con prodotti naturali a base di alghe

Le aflatossine si sviluppano su substrati vegetali a seguito di contaminazioni fungine avvenute durante la coltivazione, il raccolto e l’immagazzinamento. La loro introduzione nel nostro organismo attraverso gli alimenti desta particolare preoccupazione poiché ne sono note le proprietà genotossiche e cancerogene

Le micotossicosi sono malattie animali o umane causate dall’ingestione di micotossine, dall’inalazione, ingestione o dal contatto con la pelle. Gli effetti delle micotossicosi negli animali acquatici sono diversi, con gravi patologie di abbassamento dei livelli immunitari, fino alla morte in casi gravi. Quanto sopra, a seconda delle tossine (tipo di micotossina consumata, livello e durata dell’assunzione), degli animali (specie, sesso, età, razza, fattori di salute generale, stato immunitario, nutrizione) e dell’ambiente (gestione dell’allevamento, igiene, temperatura, qualità dell’acqua). I mangimi per acquacoltura potrebbero essere altamente infestati da micotossine, in particolare nelle zone con elevata umidità e senza adeguati controlli, le prestazioni degli animali acquatici possono essere pericolosamente abbassate con importanti perdite economiche.

Micotossine e aflatossine
Le micotossine, in particolare le aflatossine, sono costituite da prodotti metabolici secondari molto tossici; queste muffe sono presenti su quasi tutti i prodotti agricoli di tutto il mondo. Sviluppano in condizioni particolari di temperatura e umidità nei mangimi e nei silos ove si accumulano i loro componenti.
Numerosi studi hanno dimostrato che si verificano perdite economiche a tutti i livelli della produzione di alimenti e mangimi in presenza di micotossine. Secondo la FAO (Food and Agriculture Organization) il 25% dei raccolti mondiali è contaminato.
Ci sono attualmente più di 400 micotossine conosciute, raggruppabili in sei principali classi: aflatossine, tricoteceni, fumonisine, zearalenone, ocratossina e alcaloidi della segale cornuta. Sono prodotte da diversi tipi di funghi e ogni specie di fungo può produrre più di una micotossina.
Le micotossine differiscono molto nella loro struttura, il che spiega la grande variazione dei sintomi. I principali effetti tossici sono cancerogenicità, genotossicità, nefrotossicità, epatotossicità, estrogenicità, disturbi della riproduzione, immunosoppressione o effetti dermici. Diversi sono i fattori che influenzano i sintomi delle micotossicità:

  • tipo di micotossine consumate, livello di assunzione e durata dell’esposizione;
  • specie animali acquatiche, sesso, razza, età, salute generale, stato immunitario;
  • gestione dell’azienda agricola (igiene, temperatura, densità di produzione, qualità dell’acqua);
  • possibile sinergismo tra micotossine presenti contemporaneamente nei mangimi.

Ogni pianta può essere influenzata da più di un fungo e ognuno di essi può produrre più di una micotossina. Di conseguenza, esiste una grande probabilità che molte micotossine siano presenti in un alimento, aumentando così le probabilità d’interazione tra micotossine e l’insorgenza di effetti sinergici, che sono di grande preoccupazione per la salute e la produttività degli allevamenti. Gli effetti sinergici possono già verificarsi a bassi livelli, quando gli effetti combinati di due micotossine sono molto maggiori degli effetti individuali di ciascuna tossina considerata da sola. In contrasto gli effetti additivi, che si verificano quando gli effetti combinati di due micotossine sono uguali alla somma degli effetti di ciascuna tossina somministrata da sola. Quanto sopra è confermato da Isabelle Oswald (INRA Toulouse, 2018, Olmix meeting). Attenzione deve essere fatta durante la raccolta, il trasporto e la consegna, in quanto i chicchi di cereali rotti e di piccole dimensioni sono più suscettibili all’infezione.

Le aflatossine nei paesi tropicali
Poiché vi sono condizioni calde e umide favorevoli allo sviluppo di microrganismi, i paesi tropicali sono un luogo ad alto rischio d’infezione da micotossine. I legumi tropicali sono soggetti a infestazione da due specie di funghi strettamente correlati, Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus. A. flavus è la specie più comune in Africa e in Asia, mentre A. parasiticus è predominante in America. Entrambe le specie appartengono al gruppo molto tossico delle aflatossine. La contaminazione da aflatossina dei componenti dei mangimi rappresenta un grave pericolo per la salute umana e animale ed è uno dei limiti più importanti per il commercio. È considerata una causa importante del carcinoma epatocellulare, uno dei tumori più comuni nei paesi tropicali. Studi in Costa d’Avorio, Mozambico, Sudan, Swaziland, Cina e Corea hanno riportato un’alta frequenza di cancro al fegato rispetto ai paesi occidentali. Un fattore è proprio la presenza di tossine pericolose — tra cui Aflatossina B1 prodotta da funghi come A. flavus e A. parasiticus — componenti di base dei mangimi.
La World Food Organization classifica i campioni con oltre 30 μg kg-1 non idonei al consumo umano. Ad esempio, i prodotti a base di arachide e le arachidi disponibili in Africa possono contenere oltre 1.000 μg di kg-1. In Nigeria, gli scienziati hanno trovato fino a 120-510 μg kg-1 di aflatossina B1, B2, G1 e G2 in arachide vendute sul mercato. I funghi che causano l’aflatossina possono infettare cereali e altre colture durante la stagione produttiva e anche dopo il raccolto. L’infezione pre-raccolta da A. flavus e la conseguente contaminazione da aflatossina è più importante nei tropici semi-aridi, specialmente quando la siccità occorre poco prima del raccolto. Le piante stressate dalla siccità perdono umidità da baccelli, pannocchia e semi e pertanto l’attività fisiologica è notevolmente ridotta. Entrambi i fattori aumentano la suscettibilità all’invasione dei funghi. Ci sono anche prove del fatto che il danno alle arachidi da parte dei parassiti del suolo aumenti la contaminazione da aflatossine. Anche le condizioni post-raccolta sono importanti. Le cattive condizioni di raccolta e conservazione possono portare ad un rapido sviluppo dei funghi e quindi all’elevata produzione della tossina. Studi in Africa hanno dimostrato che le condizioni di conservazione sono in genere inadeguate. I cereali sono spesso conservati nel baccello (con la cariosside esterna), ma gli insetti possono facilmente danneggiare i baccelli e facilitare la penetrazione dei funghi. Il cereale viene anche immagazzinato (come seme sgusciato) in aree scarsamente ventilate, che favoriscono lo sviluppo fungino. I cereali sono utilizzati come componenti in molte razioni per l’acquacoltura, aumentando così i rischi di patologie per contaminazione da aflatossina. I piccoli agricoltori affrontano un altro tipo di rischio: si vendono semi puliti (il mercato non accetterà grani danneggiati), mentre i restanti (che potrebbero includere semi danneggiati e contaminati) sono consumati dalla famiglia o incorporati nei mangimi per gli animali acquatici. Le micotossine sono spesso invisibili, insapori, chimicamente stabili e resistenti alla temperatura e allo stoccaggio. Non possono essere distrutte durante i normali processi di produzione del mangime.
I funghi che producono micotossine possono essere divisi in due gruppi:

  • funghi del campo (Fusarium sp.), producono micotossine sul campo (pre-raccolta);
  • funghi post-raccolta (Aspergillus e Penicillium sp.) sviluppano dopo la raccolta.

Tuttavia, in casi particolari, come in condizioni insolitamente calde o secche, le specie Aspergillus e Penicillium possono anche influenzare i cereali in campo e i funghi di campo possono continuare a crescere e produrre micotossine durante il trasporto e lo stoccaggio.

Strategie preventive
Poiché i metodi preventivi durante la crescita delle colture, la raccolta e lo stoccaggio riducono solo il potenziale rischio di contaminazione da micotossine, sono necessarie procedure d’inattivazione e disintossicazione dopo la raccolta. Tali processi dovrebbero:

  • disattivare, distruggere o rimuovere la tossina;
  • non comportare la deposizione di sostanze tossiche, metaboliti o sottoprodotti tossici nel mangime;
  • mantenere il valore nutritivo e l’accettabilità del mangime attraverso l’animale;
  • non comportare alterazioni significative delle proprietà tecnologiche del prodotto;
  • distruggere le spore fungine.

Il processo, inoltre, dovrebbe essere prontamente disponibile, facilmente utilizzabile, economico e anche gli effetti sull’ambiente dovrebbero essere presi in considerazione. Le procedure di disintossicazione sono suddivise in tre categorie: metodi fisici, chimici, biologici (adsorbimento e biotrasformazione).

Metodi fisici

  • Pulizia – Durante il processo di pulizia dalla polvere di cereale contaminata, la crusca, le polveri e i grani rotti sono eliminati dall’aspirazione o dalla superficie abrasive delle macchine utilizzate.
  • Separazione meccanica e selezione per grandezza – In questo processo il prodotto pulito è separato dai grani contaminati da micotossine. Sono possibili perdite elevate a causa di una separazione incompleta e incerta. Pertanto lo smistamento e la separazione meccanici non sono efficienti in termini di costi.
  • Lavaggio – Le procedure di lavaggio che utilizzano acqua o soluzione di carbonato di sodio comportano una riduzione delle micotossine nei cereali.
  • Segregazione di densità – Per la segregazione può essere utilizzato il sistema di flottazione (differenza di densità) del cereale contaminato. Questo metodo può ridurre la contaminazione da micotossine, ma va notato che l’aspetto e il peso di un particolare seme non indicano necessariamente la contaminazione da micotossine.
  • Inattivazione termica – Le micotossine sono molto stabili al calore, pertanto i trattamenti termici come l’acqua bollente, la torrefazione o anche la sterilizzazione in autoclave non possono distruggerli adeguatamente.
  • Altri – Altri metodi fisici sono l’irradiazione (incluse le microonde), l’ultrasuono o l’estrazione con solvente. L’efficacia dei trattamenti fisici dipende dal livello di contaminazione e dalla distribuzione di micotossine in tutto il cereale. I risultati ottenuti perciò sono spesso incerti e collegati a perdite elevate, questi metodi sono spesso molto costosi. L’applicazione pratica del trattamento fisico è molto limitata.

Metodi chimici
Vari prodotti (basi, agenti ossidanti, diversi gas...) sono stati testati per la disattivazione delle micotossine, ma solo un numero limitato di metodi chimici sono efficaci contro le micotossine senza ridurre il valore nutritivo e l’appetibilità del mangime. Per ottenere risultati di decontaminazione adeguati è necessario monitorare diversi parametri come il tempo di reazione, la temperatura e l’umidità. I metodi chimici richiedono anche ulteriori trattamenti di pulizia e sono quindi molto costosi e richiedono tempo. Possono essere prodotti e sottoprodotti tossici. Il trattamento dei mangimi contaminati con ammoniaca, in passato, era il metodo più comune. Sebbene i primi studi mostrassero questa tecnica come sicura ed efficace, l’ammoniaca non è stata approvata dalla Food and Drug Administration a causa della potenziale tossicità e cancerogenicità del prodotto di reazione.

Metodi biologici
Assorbimento – L’uso di materiali assorbenti è un metodo molto comune utilizzato per prevenire le micotossicosi in particolare le aflatossicosi. Questi composti sono aggiunti al mangime per legare la tossina durante il processo digestivo nel tratto gastrointestinale con conseguente riduzione della biodisponibilità della tossina. L’adsorbimento delle micotossine richiede polarità e anche una posizione adeguata dei gruppi funzionali. A causa di questo fatto, solo poche micotossine possono essere adsorbite in modo efficiente senza influire sugli ingredienti dei mangimi essenziali. Le sostanze scientificamente studiate come potenziali agenti leganti le micotossine includono, tra le altre bentoniti e altri componenti di argilla, zeoliti, terra di diatomea, carbone attivo, fibre da fonti vegetali, estratti di piante e alghe, mix di quanto sopra. Il legame con la micotossina si ottiene con una combinazione di adsorbimento fisico o di fisio assorbimento (legame relativamente debole che coinvolge le interazioni di Van der Waals e legame con idrogeno) o con adsorbimento chimico chiamato anche chemisorbimento (interazione più forte che implica legame ionico o covalente). I parametri critici per la valutazione di un legante di micotossine applicabile sono:

  • chemioassorbimento che indica un forte legame;
  • elevata capacità di adsorbimento (g tossina/kg legante);
  • elevata affinità per micotossine;
  • assenza o basso deassorbimento (rilascio) della micotossina già adsorbita;
  • assorbimento assente o basso di nutrienti essenziali;
  • assenza di tossicità del materiale legante stesso (metalli pesanti, diossine...);
  • basso tasso d’inclusione effettiva nei mangimi;
  • dispersione rapida e uniforme nell’alimentazione durante la miscelazione;
  • stabilità al calore durante la pellettatura, l’estrusione e lo stoccaggio;
  • elevata stabilità su un ampio intervallo di PH.

In diversi studi, i silicati di allumina, di calcio, di sodio idrati (HSCAS), l’estratto di alghe e l’argilla hanno dimostrato di essere gli adsorbenti più promettenti. Tuttavia, mentre sono stati ottenuti risultati di alta qualità e scientificamente spiegati per contrastare l’aflatossina, l’adsorbimento di altre micotossine era limitato (ad esempio zearalenone, ocratossina, fumiosina) o assente in condizioni operative. Una vasta gamma di micotossine potrebbe essere assorbita dal carbone attivo, ma l’efficacia negli studi di alimentazione era molto bassa. Inoltre, è un adsorbente non specifico e lega anche i nutrienti essenziali. Le bentoniti sono minerali argillosi che derivano dalla decomposizione della cenere vulcanica e consistono principalmente nella montmorillonite minerale di fillosilicato (smectite). È stato riportato che le bentoniti e altre argille riducono efficacemente gli effetti inibitori dell’aflatossina alimentare B1.

Biotrasformazione
La disintossicazione biologica delle micotossine da parte di enzimi e/o microrganismi, che è stata studiata per oltre trent’anni, comprende la degradazione delle micotossine nel tratto gastrointestinale, prima che accada il riassorbimento nell’animale. Questo metodo offre un metodo di disintossicazione molto specifico, irreversibile, efficiente ed eco­compatibile e non porta a residui tossici né a prodotti indesiderati. La maggior parte di questi studi uti­lizzava principalmente due habitat biologici, vale a dire il liquido ruminale e il suolo, altri fecero uso di diverse specie animali. Si sa che un numero di microrganismi sia in grado di neutralizzare diverse micotossine.

Azione pre-raccolta
Diversi istituti nazionali e internazionali, tra cui l’ICRISAT, hanno condotto ricerche sulla contaminazione da aflatossine prima del raccolto con il controllo attraverso la resistenza genetica delle piante, metodi biologici e culturali agronomici. Mentre ci sono differenze ge­notipiche nella suscettibilità all’invasione dei funghi e alla pro­duzione di aflatossine, il livello generale di resistenza nel germoplasma e nelle linee di riproduzione è basso.
Recenti studi presso ICRISAT mostrano che le pratiche agronomiche possono ridurre efficacemente la contaminazione.

Nuove strategie per il controllo delle micotossine
Olmix (www.olmix.com) ha creato un interessante sistema di analisi, prevenzione, valutazione e controllo di micotossine. Myco’screen consente di ottimizzare il monitoraggio delle micotossine nel mangime per l’acquacoltura, definendole per area geografica, mangimi specifici, per componenti specifici di mangimi e singole micotossine. Tutti i consigli sono elaborati nei laboratori Olmix con rimedi specifici per ogni esigenza.

Myco’screen
Il punto più critico per avere un’analisi accurata del mangime o della materia prima (RM) è raccogliere un campione rappresentativo da esso: le micotossine infatti non sono presenti in modo omogeneo negli alimenti per animali. Di conseguenza, il campione deve essere un accumulo di diversi sotto campioni prelevati da diversi siti del complesso del mulino: silos, camion, deposito o alimentatori. È molto importante seguire le procedure Olmix per ottenere i risultati più accurati. Si consiglia anche di controllare lungo tutta la catena di approvvigionamento, dalla raccolta e ai trasporti. È molto comune che ci sia una co-contaminazione da micotossine, quindi esiste la possibilità di sinergismo e accumulo di micotossine: tutto questo è rilevabile con gli strumenti Olmix. Dopo l’individuazione di micotossine possono essere utilizzati alcuni prodotti specifici di Olmix come rimedi: si tratta di composti a base di argilla ed estratti di alghe. Olmix ha predisposto anche un Myco-calculator, un software specifico per aiutare la formulazione di mangimi considerando una gamma di oltre 10 micotossine nella formulazione. Il sistema totale di micotossine Olmix comprende i seguenti passaggi: procedure di campionamento che riguardano tutta la filiera, analisi delle micotossine in laboratori certificati, report dettagliati personalizzati che includono la poli-contaminazione di diverse micotossine, panoramica sulla contaminazione. Il nuovo prodotto naturale brevettato da Olmix per il controllo delle micotossine nei mangimi per acquacoltura è illustrato in Figura 1: include argilla selezionata specifica (Montmorillonite micronizzata con strutture a strati), interspaziata con estratti di alga (Ulva sp.) e altri prodotti. L’associazione tra montmorillonite ed estratti di alghe aumenta lo spazio interstrato di Montmorillonite (x10) e migliora/aumenta la sua funzionalità coi seguenti vantaggi: superficie assorbibile accessibile, numero e tipo di siti di adsorbimento, complessità della struttura che evita il desorbimento e ampio spettro di adsorbimento. La formulazione del prodotto Olmix è ottimizzata dalla combinazione di altri adsorbenti (Montmorillonite micronizzata, terra di diatomee e pareti cellulari di lievito) e ingredienti immunostimolanti (estratti di alghe) per garantire un ampio spettro di adsorbimento contro le micotossine al miglior rapporto costo/efficacia. La quantità di prodotti aggiunti dal mangime anti-micotossina varia da 1 a 2 kg per tonnellata. Per prevenire patologie subacute o acute negli animali acquatici è necessario l’uso di un legante per le micotossine in grado di assorbirle. Le micotossine hanno un ampio spettro di strutture molecolari, polarità, dimensioni e flessibilità. A causa di questa diversità è importante che il legante di micotossine usato sia in grado di legare il più ampio spettro possibile di strutture cellulari delle micotossine senza diminuire l’accessibilità di nutrienti nell’intestino.

Conclusione
Le micotossine, in particolare l’aflatossina, possono creare uno stato patogeno e sub-patogeno pericoloso negli animali d’allevamento, compresi quelli acquatici. È importante disporre di un piano di screening appropriato incluso nel piano HACCP dell’allevamento. Con gli ingredienti vegetali usati al posto della farina di pesce nei moderni mangimi per acquacoltura ci sono maggiori rischi di contaminazione da micotossine che iniziano dalla raccolta in campo fino agli impianti di lavorazione e negli stoccaggi in azienda. Queste tossine possono avere un serio effetto nocivo su pesci, crostacei e altri animali acquatici d’allevamento: mortalità, crescita e immunità ridotta, aumento della conversione alimentare, ecc…Possono essere causati da una singola micotossina o, come è più comune, da più micotossine che lavorano insieme sinergicamente causando ancora più danni, anche se presenti in piccole quantità. Olmix fornisce un pacchetto specifico in cui sono considerati i seguenti punti chiave: procedure di campionamento, micotossine, report personalizzati, panoramica sulla contaminazione, inclusi i consigli sulla sicurezza e sull’uso di specifici prodotti naturali. Quanto sopra consente un monitoraggio continuo e completo contro le micotossine nella vostra azienda.
Gianluigi Negroni

Note e bibliografia

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Didascalia: l’invasione da muffe di alimenti e mangimi, in determinate condizioni ambientali di stoccaggio, come umidità e/o temperature specifiche elevate, può portare allo sviluppo di micotossine, in particolare di pericolose aflatossine. La contaminazione degli alimenti per acquacoltura contenenti micotossine rappresenta una seria minaccia per la salute e la produttività degli animali e l’aumento dell’uso di piante terrestri al posto delle farine di pesce ha aumentato il rischio d’infestazione (photo © auremar – stock.adobe.com).

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