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Le micotossine nella filiera del frumento: risvolti agronomici e gestionali Seminario: “Le micotossine: nuovi scenari nella filiera cerealicola e agroalimentare” – Bologna 12 giugno 2008 Davide Pancaldi Dipartimento di Protezione e Valorizzazione Agro-Alimentare Università degli Studi di Bologna Ilaria Alberti Ente Nazionale delle Sementi Elette – Sez. Verona
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Le micotossine nella filiera del frumento:
risvolti agronomici e gestionali
Seminario: “Le micotossine: nuovi scenari nella filiera cerealicola e agroalimentare” – Bologna 12 giugno 2008
Davide PancaldiDipartimento di Protezione e Valorizzazione Agro-Alimentare Università degli Studi di Bologna
Ilaria AlbertiEnte Nazionale delle Sementi Elette – Sez. Verona
MICOTOSSINE:
Prodotti del metabolismo secondario di varie specie fungine, in particolare del
genere Aspergillus, Penicillium e Fusarium.
Sono in grado di causare effetti tossici, acuti o cronici sugli animali o sull’uomo.
Tossina T-2 e HT-2
Zearalenone
Deossinivalenolo
Ocratossina A
MMIICOTOCOTOSSINASSINA
Le principali micotossine del frumento e funghi produttori
F. sporotrichioides, F. poae
F. graminearum, F. culmorum,
F. cerealis
Fusarium graminearum, F. culmorum,
Aspergillus ochraceus, Penicilliumverrucosum
FUNGHI PRODUTTORIFUNGHI PRODUTTORI
O
OHO O
CH3
H
HH
NC
COO H
HCH2
Cl
O
O
CH3
CH3
CH2
O
O
O
H
H
OH
O
O
CH3
CH3
CH2
O
OO
C
O
CH3C
O
CH3
OC
O
H
O
CH3OO
O
H
H
O
EFFETTI TOSSICI SUGLI ANIMALI E SULL’UOMO - 1
OCRATOSSINA A
Attività cancerogena, nefrotossica citotossica, embriotossica, teratogena, genotossica, immunosoppressiva
Nefropatia endemica dei balcani(BEN); sospetta agente di tumori del tratto urinario (UTT) e di nefriti interstiziali croniche
animali
uomo
Nessun caso di intossicazione acuta è
stato riportato nell’uomo
EFFETTI TOSSICI SUGLI ANIMALI E SULL’UOMO - 2
DEOSSINIVALENOLO
Emesi, rifiuto del cibo, immunosoppressione
Nausea, vomito, diarrea, disturbi gastro-intestinali, vertigini, febbre.
animali
uomo
EFFETTI TOSSICI SUGLI ANIMALI E SULL’UOMO - 3
ZEARALENONE
Iperestrismo (suini e bovini), atrofia testicolare ed ovarica, aborto.
Associato ad alcuni casi di Iperestrismo (adolescenti a Porto Rico)
animali
uomo
Uno dei più potenti estrogeni di origine naturale conosciuti
EFFETTI TOSSICI SUGLI ANIMALI E SULL’UOMO - 4
TOSSINA T-2 e HT-2
Attività dermotossica, emorragica e immunosoppressiva
Leucopenia tossico alimentare (ATA): lesioni necrotiche a livello di cavo orale, esofago, stomaco; emorragie, pronunciata leucopenia dovuta a ipoplasia e aplasia del midollo osseo.
animali
uomo
Interessò, negli anni ’40, il 10% della popolazione di diverse aree rurali della Russia orientale e provocò la morte del 60% dei soggetti colpiti
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO - 1
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
28.0%274979
SCOOP – TASK 3.2.7: OCRATOSSINA A su
FRUMENTO IN EUROPA
0.0%030
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
SCOOP – TASK 3.2.7: OCRATOSSINA A su
FRUMENTO IN ITALIA
Report of experts participanting in Task 3.2.7 – 2002 – Assesment of dietary intake of Ocratoxin A by the population of EU Member States
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO – 1.1
8.6%670
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
PRESENZA DI OCRATOSSINA A IN FRUMENTO
DURO PRODOTTO IN PUGLIA
Palermo et al., (2002). Occurence of ochratoxin A in cereals from Puglia (Italy). Italian Journal of Food Science, n. 4. Vol. 14, 447-453
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO - 2
PRESENZA DI DON su FRUMENTO TENERO E
DURO PRODOTTO IN ITALIA
92301551997-1998
6168881999-2000
83612681998-1999
791001542001-2002
28501092000-2001
516892002-2003
54822003-2004
% campioni positivi F. duro
% campioni positivi F. tenero
n. Campioni esaminati
Annata
Campagna C., Haiudokowski M., Pancaldi D., Pascale M., Ravaglia S., Silvestri M.,Visconti A. (2005) – Fonti di rischio e gestione delle micotossine nel frumento. Inf. Agr. 1/2005.
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO – 2.1
PRESENZA DI DON su FRUMENTO TENERO in
EMILIA – ROMAGNA
764762002
191542004
62662003
% campioni positivi F. tenero
n. Campioni esaminati
Annata
Delogu G., Terzi V., Rossi V., Gigolini M., Scudellari D.(2005) – Micotossine nei cereali, pronto un nuovo metodo per ridurre i rischi. Agricoltura, n. 7/2005.
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO – 2.2
61%31045088
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
SCOOP – TASK 3.2.10: DEOSSINIVALENOLO su
FRUMENTO IN EUROPA
Report of experts participanting in Task 3.2.10 – April 2003 – Collection of occurrence data of Fusarium toxins in food and assessment ofdietary intake by tha population of EU Member States
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO - 3
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
30.0%254847
SCOOP – TASK 3.2.10: ZEARALENONE su
FRUMENTO IN EUROPA
0.0%053
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
SCOOP – TASK 3.2.10: ZEARALENONE su
FRUMENTO IN ITALIA
Report of experts participanting in Task 3.2.10 – April 2003 – Collection of occurrence data of Fusarium toxins in food and assessment ofdietary intake by tha population of EU Member States
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO - 4
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
12.0%1451213
SCOOP – TASK 3.2.10: HT-2 su FRUMENTO IN
EUROPA
21.0%2971417
% campioni positivi
n. Campioni positivi
n. Campioni esaminati
SCOOP – TASK 3.2.10: T-2 su FRUMENTO IN
EUROPA
Report of experts participanting in Task 3.2.10 – April 2003 – Collection of occurrence data of Fusarium toxins in food and assessment ofdietary intake by tha population of EU Member States
PRESENZA DI T-2 e HT-2 su FRUMENTO in ITALIA
In una indagine condotta nel NORD ITALIA su 21 campioni di cariossidi di
frumento sono stati riscontrati livelli TRASCURABILI delle due tossine
PRESENZA DELLE MICOTOSSINE NEL FRUMENTO –4.1
Causin et al. – Report of experts participanting in Task 3.2.10 – April 2003 – Collection of occurrence data of Fusarium toxins in food and assessment of dietary intake by tha population of EU Member States
O
O
CH3
CH3
CH2
O
O
O
H
H
O H
DEOSSINIVALENOLO
MICOTOSSINA PIU’ DIFFUSA SU FRUMENTO EUROPA ED IN ITALIA
STUDI SULLA DISTRIBUZIONE DEL DON NEI PRODOTTI DI MOLITURA-1
Pancaldi D., Pisi A., Alberti I., Romani S. (2004) – Control of Fusarium head blight and accumation of deoxynivalenol in durum wheat grain, semolina and bran. Phytopathologia Mediterranea, 43, 351-359.
Campione in natura
Campione “pulito”
Crusca Semola
FRUMENTO DURO
0.744 0.744 ppmppm
0.577 0.577 ppmppm
0.568 0.568 ppmppm 0.354 0.354 ppmppm
Frumento tal quale
Scarti di
pulitura
Frumento pulito
Crusca Farinetta Semola
Pasta
(Bühler Mill Model MLU 202)
Condizionamento(umidità finale 17%, 14 h + 3 h)
SetacciaturaRationel Kornservice Mod. M220V
(5 mm × 15 mm e 2 mm × 19 mm)
STUDI SULLA DISTRIBUZIONE DEL DON NEI PRODOTTI DIMOLITURA (FRUMENTO DUROFRUMENTO DURO)
Distribuzione del DON nei prodotti di molitura del frumento duro e negli spaghetti prima e dopo cottura
100
77
159
64
37 3320
0
50
100
150
200
Frumento
non pulito
Frumento
pulito
Crusca Farinetta Semola Spaghetti Spaghetti
dopocottura
DON (%)
Scarti di pulitura 414%
Campagna C., Haiudokowski M., Pancaldi D., Pascale M., Ravaglia S., Silvestri M.,Visconti A. (2005) – Fonti di rischio e gestione delle micotossine nel frumento. Inf. Agr. 1/2005.
Frumento tal quale
Frumento pulito
Crusca Tritello Farina
Scarti di
pulitura
(Molino Modello Chopin CD1)
Condizionamento(umidità 16.5%, 40h)
Ventilazione con
pulitore Esetek mod. SLM
STUDI SULLA DISTRIBUZIONE DEL DON NEI PRODOTTI DIMOLITURA (FRUMENTO TENEROFRUMENTO TENERO)
Distribuzione del DON nei prodotti di molitura del frumento tenero
100
40
205
136
76
26
0
50
100
150
200
250
Frumentonon pulito
Frumentopulito
Scarti dipulitura
Crusca Tritello Farina
DON (%)
Campagna C., Haiudokowski M., Pancaldi D., Pascale M., Ravaglia S., Silvestri M.,Visconti A. (2005) – Fonti di rischio e gestione delle micotossine nel frumento. Inf. Agr. 1/2005.
Patogeni seminali dei cereali
6
1
2
3
4
5
Cochliobolussativus
Ustilago hordei
Pyrenophoragaminea
Fusarium spp.
Ustilago nuda
f.sp. tritici
f.sp. hordei.
Pyrenophora teres
Leptosphaerianodorum
Tilletia caries
Tilletia foetida
Rynchosporiumsecalis
1 - Gluma 4- Endosperma
2- Pericarpo 5- Embrione
3- Strato di aleurone 6- Peli apicali
Fusariosi della spiga Fusarium Head Blight(FHB)
DANNI SPIGADANNI SPIGA
DISSECCAMENTI DISSECCAMENTI TOTALI O PARZIALI TOTALI O PARZIALI
IN SEGUITO IN SEGUITO ALL’INVASIONE, DA ALL’INVASIONE, DA PARTE DEL MICETE, PARTE DEL MICETE,
DEI TESSUTI DEI TESSUTI CONDUTTORICONDUTTORI
COMPROMISSIONE COMPROMISSIONE PARZIALE O TOTALE PARZIALE O TOTALE DELLA PRODUZIONE DELLA PRODUZIONE DIDI CARIOSSIDICARIOSSIDI
GRANELLA GRANELLA STRIMINZITA e STRIMINZITA e CONTENENTE CONTENENTE MICOTOSSINEMICOTOSSINE
MICOTOSSINE
PATOGENO
PATOGENO
(tossigeno)
Clima
- pioggia
- umidità
- temperatura
Inoculo (potenziale)
Precessione colturale
Terreno- lavorato
- minima lavorazione- semina su sodo
Residui colturali- interramento- distruzione parziale
- distruzione completa
Infezione spiga (Incidenza e Gravità)Contaminazione delle
cariossidi
Suscettibilità della pianta
- cultivar (resistente o tollerante)
- stadio di sviluppo
- investimento
- concimazione
Ospiti alternativi (diserbo)
Infezione sistemica ?
SementeSemente
-- sanasana
-- conciataconciata
CONTAMINAZIONE DEL SEME
Fattori influenzanti le infezioni e il contenuto di DON nelle cariossidi
Pressione
infettiva
Impiego di fungicidi- principio attivo (dose)- epoca di applicazione- tipo di applicazione
GRAZIEGRAZIE
Le micotossine nella filiera del frumento: risvolti agronomici e gestionali
Seminario: “Le micotossine: nuovi scenari nella filiera cerealicola e agroalimentare” – Bologna 12 giugno 2008
Viola arvensis
Urtica dioicaViola arvensis
Stellaria mediaUrtica dioica
Galium aparineGalium aparine
Rumex obtusifoliusRumex obtusifolius
Ranunculus repensRanunculus repens
Viola arvensisRanunculus acrisRanunculus acris
Ranunculus acrisMatricaria spp.Matricaria spp.
Matricaria spp.Senecio vulgarisSenecio vulgarisViola arvensis
Galium aparineCirsium arvensisCapsella bursa-pastorisVeronica persica
Capsella bursa-pastorisCapsella bursa-pastorisBetae vulgarisMatricaria spp.
F. poaeF. avenaceumF. culmorumF. graminearum
DIFFUSIONE DELL’INOCULO
VENTO
DIFFUSIONE DELL’INOCULO
VENTO
SCHIZZI DI PIOGGIA
DIFFUSIONE DELL’INOCULO
VENTO
SCHIZZI DI PIOGGIA
INSETTI (tripidi, cavallette, Mosca domestica)
DIFFUSIONE DELL’INOCULODIFFUSIONE DELL’INOCULO
VENTO
SCHIZZI DI PIOGGIA
INSETTI (tripidi, cavallette, Mosca domestica)
ACARI (genere Siteroptes)
DIFFUSIONE DELL’INOCULODIFFUSIONE DELL’INOCULO
VENTO
SCHIZZI DI PIOGGIA
INSETTI (tripidi, cavallette, Mosca domestica)
ACARI (genere Siteroptes)
Fig.2 - Correlation between the percentage of infected kernels of CS by F. graminearum and F. culmorun and
contamination by DON
y = 0,0658x + 0,026
R2 = 0,7942
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0
% of infected kernels
DON (ppm)
1995: segnalazione della prima infezione di tipo epidemico di fusariosi della spiga
in Italia
Analizzati per la ricerca della tossina DON in Emilia-Romagna:frumento tenero: 13 campioni >> 100% positivifrumento duro: 36 campioni >> 100% positivi
Lops R., Pascale M., Pancaldi D., Visconti A. (1998) – Infezioni fungine e presenza di deossinivalenolo in cariossidi di frumentoProdotte in diverse regioni italiane. Inf. Fitopat., 4, 60-66.
