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I fitofarmaci negli alimenti – Seminario per il corso di Esercitazioni di Analisi Chimica deiProdotti Alimentari – STAL, Università degli Studi di Milano

di I. Commissati

L’agricoltura è la fonte unica da cui tutta l’umanità trae i alimenti vegetali utili alla nutrizione delgenere umano ed animale. Parlando di vegetali intendiamo parlare dell’ortofrutta, dei cereali, deisemi oleaginosi, di erbe, ecc. ecc.A causa dell’enorme importanza che l’agricoltura riveste per la sopravvivenza dell’umanità e ditutte le specie animali utili all’uomo, l’uomo ha intrapreso, ovviamente per necessità, non solo adifendere dagli attacchi da agenti animali, vegetali, virus nocivi, gli organismi vegetali utili, maanche a “stimolarli” per ottenere una sempre maggiore produzione.Si è poi occupato di scoprire modalità più opportune e sicure sia per la conservazione della qualitàdelle derrate e dei derivati che per l’allungamento in senso temporale dello stoccaggio.

I vegetali, come è noto, costituiscono cibo anche per altri esseri viventi diversi dall’uomo e daglianimali utili a quest’ultimo.Per tale ragione prima si è detto che essi possono subire attacchi da parte di:

animali quali: lepidotteri, ditteri, emitteri adulti o loro larve, ragni , acari,lumache, chiocciole.

altri vegetali multicellulari quali: piante parassite, funghi, lichenialtri esseri unicellulari quali: batteri, muffealtri sistemi unicellulari quali: virus

I vegetali utili possono inoltre essere “soffocati” nel loro previsto sviluppo dalla crescita veloce edincontrollata di altri vegetali quali: l’erba, l’edera ed altre piante rampicanti.Se poi dei vegetali siano utilizzati i semi, allora la miscelazione di questi con quelli derivanti daaltre piante non utili ed aventi lo stesso ciclo di sviluppo e maturazione, e con esse conviventi comead esempio frumento e papaveri, produce sia una diminuzione di resa per ettaro che unadiminuzione di qualità del seme pregiato. Come aggravante i semi dei vegetali non utili possonoessere anche velenosi come ad esempio quelli della segale cornuta.

Per garantire una difesa più efficiente di quella di tipo empirico, l’uomo ha studiato e sintetizzatomolecole organiche, capaci di assolvere a tutte le funzioni sopraccitate. Tali composti costituisconola grande famiglia dei fitofarmaci o pesticidi.I fitofarmaci, in base alla o alle specifiche proprietà svolte, possono essere suddivisi in:

1. Insetticidi2. Fungicidi o anticrittogamici3. Acaricidi4. Limachicidi o molluschicidi5. Diserbanti6. Nematocidi

Accanto a queste classi di fitofarmaci, poiché alcuni principi attivi sono in grado di svilupparecontemporaneamente due o tre delle attività succitate, si riscontrano anche classi miste quali:

1. Anticrittogamici – insetticidi2. Anticrittogamici – acaricidi3. Insetticidi – acaricidi

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I prodotti dell’agricoltura però devono essere anche conservati per un tempo il più lungo possibilenei sili senza alterazioni qualitative, quantitative e microbiologiche.Per allungare il periodo di stoccaggio con la garanzia di qualità della derrata, sono state messe apunto molecole che hanno permesso il raggiungimento del target succitato.Tali composti sono suddivisi nelle seguenti classi:

1. Fisiofarmaci antiriscaldo (per le pomacee)2. Antiruggine3. Antitraspiranti (pinolene per minimizzare i traumi da trapianto)4. Antigermoglianti (per le patate)5. Rodenticidi6. Fumiganti (per la disinfestazione dei sili e degli ambienti)

Per ottenere una maggiore produzione si sono studiate e sintetizzate molecole capaci di “stimolare”direttamente od indirettamente la produttività. Tali composti organici sono classificati tra ifitoregolatori:

1. azotorganici, come il clormequat, la cianammide ed il flumetralin2. fosforganici fosfonati cme l’etefon3. fenossicarbossilici4. gibberelline

Per ciò che concerne la famiglia delle gibberelline si può dire quanto segue:

1. sono regolatori di crescita presenti nelle piante superiori2. chimicamente sono degli acidi che si differenziano tra loro per il numeri di atomi

di C (19-20)3. attualmente sono state isolate oltre 90 gibberelline. Le più utilizzate oggigiorno

sono: l’acido gibberellico, la GA4 e la GA7

esse sono considerate dei fitormoni in quanto sono in grado di influenzare il metabolismo cellularein ordine allo sviluppo, alla fioritura, all’anticipo della produzione, all’uniformità della pezzaturadei frutti ed al colore, al tempo della maturazione.

CENNI SU PROBLEMATICHE DI ECOTOSSICOLOGIA

Un principio attivo per poter essere commercializzato deve essere autorizzato dal Ministero dellaSanità (DIRCEE 91/414 . DL 17 marzo 1995 n° 194).L’iscrizione delle sostanze attive all’allegato I è effettuata solo se:

1. è comprovata di effetti nocivi sulla salute dell’uomo e degli animali nonché sulle acquesotterranee e di effetti inaccettabili sull’ambiente, correlati ai residui derivanti da unaapplicazione del preparato in conformità alle buone pratiche fitosanitarie, nonché lapossibilità di determinare detti residui, se significativi dal punto di vista tossicologico oambientale con metodi analitici di applicazione corrente.

2. Assenza di effetti nocivi sulla salute dell’uomo e degli animali e di effetti inaccettabilisull’ambiente associati all’impiego dei preparati secondo una applicazione conforme aiprincipi delle buone pratiche fitosanitarie come stabilito dall’artico 4 comma 1, lettera b

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punti 4 e 5 (punto 4: Non produce effetti nocivi in maniera diretta ed indiretta sullasalute dell’uomo o degli animali o sulle acque sotterranee; punto 5: non produce effettiinaccettabili sull’ambiente con riferimento alla contaminazione delle acque compresequelle potabili e sotterranee nonché l’impatto sulle specie bersaglio)

3. Per l’iscrizione di una sostanza attiva nell’allegato I si tiene conto, ove occorra, deiseguenti elementi:

• Dose giornaliera accettabile per l’uomo• Livello ammissibile di esposizione per l’operatore• Stima del destino e della distribuzione nell’ambiente nonché dell’impatto sulle

specie non bersaglio

Da questi estratti della legge sembra che essa sia veramente perfetta; in realtà le cose secondo ilmio parere sono alquanto diverse. Infatti nulla è detto in ordine ai prodotti di degradazione delprincipio attivo primario. Facciamo un esempio. I fungicidi ditiocarbammati e tiouramdisolfurirappresentano una delle classi di fitofarmaci tra le più commercializzate nel mondo. La strutturachimica corrisponde alla seguente:

La molecola è altamente instabile e si decompone in breve tempo liberando CS2 ed etilentioure diformula:

Tale molecola ha effetti cancerogeni sull’uomo (Merk index; Seventh Annual Report oncarcinogens (PB95-109781, 1994) p 210.

Né la determinazione di tale metabolita, né la quantità massima residua negli alimenti è previstadalla legge. Esiste ufficialmente infatti solo il metodo per la determinazione dei tiourami editiocarbammati (DM 18/04/81) che consiste nella decomposizione catalizzata del residuo diditiocarbammato e successiva misurazione spettrofotomentrica del complesso colorato che il solfurodi carbonio forma con uno specifico cromogeno.Molti altri esempi possono essere riportati.Solo per alcuni alimenti quali il latte ed i suoi derivati, la carne ed i suoi derivati, le leggi oggi (DMdel 2000 e 2001) impongono di determinare alcuni metaboliti ossigenati di alcuni pesticidi siaclorurati (es.ossiclordano) e fosforati (es.forate solfone-forate solfossido-forate ossisulfossido).

GENERALITA’ SULLA NOMENCLATURA

Molti pesticidi chimici hanno nomi comuni accettati dall’International Organisation forStandardization. L’accettazione è avvenuta attraverso il suo Comitato Tecnico 81 (ISO/TC 81) per

CH2 NH C S

S

S

SCNHCH2

(Zn)y

X

NH

NH S

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il quale la segreteria è la British Standards Institution (BSI). I principi per coniare questi nomicomuni sono spiegati in ISO 257: 1988 ed in BS1831: parte 1:1985.Se la molecola, per esempio, è un acido essa può essere usata sia in forma salina che in forma diestere. Ordinariamente il nome comune è assegnato all’acido da cui deriva; dal questo nome il nomedel sale e dell’estere possono essere derivati in maniera diretta ovvero per aggiunta del nomedell’estere o dello ione. Esempio: diclofop diclofop-metile.Nomi abbreviati o brevi sono altresì utilizzati per alcuni gruppi di ioni e di esteri.Facciamo degli esempi:

abbreviazione Nome IUPAC StrutturaButotil 2-butossietil CH3-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-Diolamine Bis(2-idrossietil)ammonio (OH-CH2-CH2)2-N

+H2

Etotil 2-etossietil CH3-CH2-O-CH2-CH2-Meptil 1-metileptil CH3-(CH2)5-CH-(CH3 )-Metilsolfato Metil solfato CH3-OSO2O-

Mesil 1-metilesil CH3-(CH2)4-CH-(CH3 )-Olamina 2-idrossietilammonio HO-CH2-CH2-N+H3

Terfuril (±) tetraidrofurfuril

Trimesio Trimetilsolfonio (CH3)3S+

Trolamina Tris(2-idrossietil)ammonio (OH-CH2-CH2)3-N+H

In pratica ci sono due nomi ISO; uno inglese designato con E-ISO ed uno francese designato con F-ISO. Da notare che i nomi F-ISO sono generalmente utilizzati dalle popolazioni di lingua francese. Inomi approvati dall’Organizzazione Standard Francese, AFNOR, non corrispondononecessariamente a quelli F-ISO.

Il prontuario dei fitofarmaci ha registrato nell’arco di oltre un trentennio una forte evoluzione sianell’ambito dei prodotti commerciali, sia in quello dei principi attivi utilizzati nel nostro Paese.Su circa 10.500 prodotti registrati presso il Ministero della Sanità sino ad oggi, oltre 3.500 sonostati revocati e dei restanti solo oltre 2.000 sono quelli attualmente in catalogo ed effettivamentecommercializzati dalle varie industrie operanti a livello nazionale, prodotti questi a base di circa350 principi attivi ad azione anticrittogamica, insetticida, diserbante, ecc., presenti nel panoramafitoiatrico italianoPer quanto attiene ai principi attivi sono state sintetizzate nuove sostanze che hanno assunto unaposizione di rilievo nella soluzione di importanti problematiche per la difesa delle colture.Dal punto di vista dell’innovazione sono stati ottenuti anche ottimi risultati con la scoperta di nuoveclassi di prodotti dotati di caratteristiche particolarmente favorevoli riguardo alle esigenze odiernesul piano tossicologico ed ecotossicologico.Nella scelta dei moderni mezzi di lotta, accanto ai prodotti chimici di sintesi, hanno assunto unasempre maggiore importanza sia i feromoni sessuali prodotti sinteticamente ed utilizzati secondovarie metodologie nel controllo degli insetti nocivi, sia il comparto dei biotecnologici rappresentatiessenzialmente dagli insetticidi batterici, dai nematodi ed insetti utili, dai funghi e virus utili.Oltre alle novità che riguardano i fitofarmaci, si è pure assistito in questi ultimi decenni ad unaevoluzione dei criteri di intervento contro i fitoparassiti, criteri con i quali si è passati gradualmentedalla lotta a calendario degli anni ’60, a quella guidata e successivamente a quella integrata ebiologica.La legislazione fitoiatrica che poggiava fondamentalmente sul DPR 3/8/68 n. 1255 e definiva ifitofarmaci “presidi sanitari” classificandoli in quattro classi, con il recepimento della direttivacomunitaria 91/414/CEE ha introdotto nuove disposizioni per i prodotti da impiegare in fitoiatriadefiniti ora come “prodotti fitosanitari” e con una nuova distinzione dal punto di vista tossicologico.

OCH2

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CLASSIFICAZIONE DEI FITOFARMACI

ANTICRITTOGAMICIO FUNGICIDI

AZOTO-SOLFORGANICI 1. Ditiocarbammati2. Tiadiazine3. Tioanilidi4. Tiocianochinoni5. tioftalimmidi

AZOTORGANICI AZOTORGANICIAROMATICI-ALIFATICI

1. Acetammidi2. Carbammati3. Derivati dell’urea4. Fenilammidi5. Guanidine6. nitroderivati

AZOTO ETEROCICLICI 1. Benzimidazolici2. Chinoline3. Fenilpirrolici4. Imidazolici5. Morfoline6. Pirimidine7. Triazolici

ALOIDROCARBURI 1. Aloidrocarburi alifaticiANALOGHI DELLESTROBILURINE

AzoxystrobinaKresoxym metile

FOSFORGANICI Alcoilfosfonati (fosetil alluminio)Tiofosfati ( tolclofos-metile)

STANNORGANICI

COMPOSTI INORGANICI Fentin idrossidoFentin acetato

INSETTCIDI AZOTORGANICI CARBAMMATI-ESTERIAROMATICI

BenfuracarbCarbaril

CARBAMMATI- OSSIME AldicarbMetomil

BENZOILREE DiflubenzuronTRIAZINE Triazina

SimazinePropazina

AZOTO-SOLFORGANICI DITIOCARBAMMATI

CICLOESANI LindanoBHC

CICLOPENTANI EndosulfanDIFENILMETANI DDT

FOSFORGANICI FOSFATI

TIOLOFOSFATI

TIONOFOSFATI

DITIOFOSFATI

FENOSSIDERIVATI

DERIVATI VEGETALI ESIMILI SINTATICI

PIRETRINE

PIRETROIDI

PIRETRINOIDI

ALTRI DERIVATIVEGETALI

NicotinaRotenoneAzadiractina

ANTICRITTOGAMICI –INSETTICIDI

AZOTORGANICI DINITROFENOLI DNOC

ACARICIDI ALOIDROCARBURI BNZILATI Bromopropilato

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CICLOPENTANI EndosulfanDIFENILETANOLI Dicofol

SOLFORGANICI SOLFITI PropargiteSOLFONI TetradifonSOLFONATI Fenson

AZOTORGANICI BENZOIDROSSIME

BENZOIL UREE

PIRIDAZINONI

TETRAZINE

TRIAZAPENTADIENI

AZOTO-SOLFORGANICI

STANNORGANICI AzociclotinCiexatinFenbutatin ossido

ANTICRITTOGAMICI– ACARICIDI

AZOTORGANICI DINITROFENOLI Dinocap

INSETTIICIDIACARICIDI

AVERMECTINE Abamectina

AZOTORGANICI CARBAMMATI MetiocarbTRIAZAPENTADIENI Amitraz

MOLLUSCHICIDI ALDEIDI

AZOOTORGANICI CARBAMMATI

NEMATOCIDI ALOIDROCARBURI ALOIDROCARBURIPARAFFINICIALOIIDROCARBURIETILENICI

AZOTORGANICI CARBAMMATI

AZOTO-SOLFORGANICI

FOSFORGANICI

RODENTICIDI CUMARINE BrodifacoumBromadioloneùcoumatetralilWarfarin

INDADIONI ClorofacinoneDISERBANTI AROMATICI-ALIFATICI-

ALICICLIICIBENZAMMIDI

CLOROACETANILIDI

OSSIACETAMMIDI

PROPIOANILIDI

BENZONITRILI BENZONITRILI

IDROSSIBENZONITRILI

CARBAMMATI CARBAMMATI

TIOLCARBAMMATI

DITIOCARBAMMATI

DERIVATI DELL’UREA FENIL UREE ClortoluronDiuronLinuron

SOLFONILUREE AmidosulfuronAzimsulfuron

NITRODERIVATI DINITROANILINE

DINITROFENOLI

DINITROFENILETERI

AZOTORGANICI EETEROCICLICI

DIAZINE 1 benzotiazine2 piridazinoni3 tiadiazine4 uracili

CHINOLINE

DIPIRIDILICI

IMIDAZOLINONI

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ISOXAZOLI

PIRIDINE

TRIAZINE

FOSFORGANICI

STANNORGANICI

MEZZI DI DIFESA BIOTECNOLOGICIINSETTICIDIBATTERICI

BACILLUSTHURINGIENSIS

1. Bacillus t. var. kurstaki2. Bacillus t. var. israelensis3. Bacillus t. var. tenebrionis

NEMATODI UTILI NEMATODIENTOMOPARASSITI

1. Nematode Steinernema feltiae2. Nematodi Hterorhabditis spp

INSETTI ED ACARIUTILI

INSETTI PARASSITOIDIE PREDATORI

ACARI PREDATORI

INSETTI PRONUBI

FUNGHI UTILI FUNGHIENTOMOPATOGENIFUNGHI ANTAGONISTI

VIRUS UTILI VIRUSENTOMOPATOGENI

MODIFICATORI DEL COMPORTAMENTO

FEROMONI FEROMONI SESSUALI

FEROMONIAGGREGANTIATTIVATORI DELIACARIATTIVATORI ESTIMOLANTI PER LEAPI

TRAPPOLECROMOTROPICHE EVARIE

TRAPPOLECROMOTROPICHE

TRAPPOLE VARIE

FITO REGOLATORI AZOTORGANICI AMMONIOQUARENARIO

Clormequat cloruro

CARBAMMATI ClorprofamDINITROANILINE Flumetralina

PendimetalinIDRAZIDI Daminozide

Idrazide maleicaFOSFORGANICI FOSFONATI EtefonALTRIFITOREGOLATORI

ACIDIFENOSSICARBOSSILICIACIDI NAFTILACETICI

GIBBERELLINE Acido gibberellicoGibberellina A4 e A7

FISIOFARMACI ANTICARENZA

ANTIRISCALDO DifenilamminaEtossichina

ANTIRUGGINE

ANTITRASPIRANTI PinoleneDEFOGLIANTI

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SCHEMA DI ANALISI MULTIRESIDUALE DI FITOFARMACI IN MATRICI ALIMENTARI(riferimenti alle tecniche operative riportati nelle pagine seguenti)

Multiresiduale

Fungicidi

Nematocidi

Insetticidi-acaricidi

InsetticidiPesticidi organofosforati

Insetticidi organoclorurati

Insetticidi Piretrinoidi

Pesticidi. N-metil carbammati Insetticidi

Insetticidi-nematocidi

Insetticidi acaricidi ureici

Insett, acaricidi carbammati

Insett. regolat. crescita ureici

Fitofarmaci triazinici Insetticidi

Diserbanti

Fungicidi anilazinici

Diserbanti azotorganici

Diserbanti ureici

Fitofarmaci fungicidi Fungicidi

Fungicidi eterociclici

Fung. azoto-aromatici

Fungicidi triazolici

Fungicidi fenilaminici

Fungicidi acetamidici

Acaricidi Acaricidi

Acaric. azotorganici

Regolatori di crescita

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Tecniche operative GC/ECD/FPD/MS per la determinazione multiresiduale

dei fitofarmaci in matrici alimentari (UNI EN 12393-1,2,3/N)

GC- FPD (unica corsa) Pesticidi organofosforati Insetticidi

Insetticidi-acaricidi

Nematocidi

Fungicidi fosforati

GC- ECD (unica corsa)

Insetticidi organoclorurati

Insetticidi piretrinoidi

Diserbanti azotorganici

Fitofarmaci fungicidi

Fungicidi eterociclici

Fungicidi

Fung. azotoaromaticiAcaricidi

FitoregolatoriRegolatore di crescita

GC- MS

Fungicidi triazolici

Insett.-acar.carbammati

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Tecniche operative GC/ECD/FPD/MS per la determinazione multiresidualedei fitofarmaci in matrici alimentari

(estrazione prevista secondo UNI EN 12393-1,2,3/N)

HPLC fluorimetria postcolonna (pickering)

Insetticidi N-metilcarbammati

Insett.- nematocidi carbammati

Insetticidi triaziniciHPLC UV Vis

(unica fase mobile)

Diserbanti triazinici

Diserbanti ureici

Fungicidi anilazinici

Fungicidi fenilamminici

Fungicidi acetammidici

Insetticidi - acaricidi ureici

Acaricidi azotorganici

HPLC UV Vis(unica fase mobile)

Insetticidi regolatori di crescitaureici