Miglioramento della sicurezza della filiera di prodotti alimentari D.O.C. mediante caratterizzazione di aflatossine

Le aflatossine sono micotossine, note per essere genotossiche e cancerogene, prodotte in particolare da due specie di Aspergillus, un fungo che si trova soprattutto in aree con climi caldi e umidi. Si prevede che il cambiamento climatico avrà un impatto sulla presenza di aflatossine negli alimenti in Europa. Nel 2017, l’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) ha evidenziato come i cambiamenti in temperatura, umidità, precipitazioni e produzione di anidride carbonica, possano influire sul comportamento dei funghi e di conseguenza sulla produzione di micotossine [1]. Data la tossicità e la pericolosità delle aflatossine, l'esposizione attraverso il cibo dovrebbe essere mantenuta più bassa possibile [2]. Infatti, è stato recentemente riportato in letteratura che l’aumento del livello di aflatossine negli alimenti potrebbe aumentare il rischio di tumori indotti da aflatossina per i consumatori di prodotti contaminati da queste sostanze [3]. Le aflatossine possono essere presenti in diversi alimenti, come arachidi, noci, mais, riso, fichi e altri alimenti secchi, spezie, oli vegetali grezzi e semi di cacao, come risultato della contaminazione fungina prima e dopo il raccolto. Le aflatossine sono sostanze organiche note come difuranocumarine e sono classificate in due grandi gruppi in funzione della loro struttura chimica; la serie difurocoumarociclopentenone e la serie difurocoumarolactone. L'aflatossina B1 è quella più comunemente riscontrata negli alimenti  ed è una delle aflatossine con le più elevate attività genotossiche e cancerogene. È prodotta sia da Aspergillus flavus che da Aspergillus parasiticus. L'aflatossina M1 è un importante metabolita dell'aflatossina B1 nell'uomo e negli animali, che può essere presente nel latte di animali nutriti con mangimi contaminati da aflatossina B1.

Allo scopo di proteggere la salute dei cittadini la legislazione Europea ha fissato i livelli massimi di aflatossine negli alimenti e nei mangimi per garantire che essi non risultino dannosi per la salute umana o animale e ha emanato delle linee guida atte a ridurre al minimo la contaminazione degli alimenti da micotossine nelle fasi di stoccaggio e di lavorazione di prodotti agricoli (in particolare tramite il regolamento (CE) 1881/2006, il regolamento (CE) 401/2006 e la direttiva 2002/32/CE). Per eseguire un'adeguata valutazione del rischio sulla salute umana ed animale derivante dall’assunzione di cibi contamiti con aflatossine è necessario disporre di metodi analitici robusti affidabili, riproducibili e in grado di rilevare queste sostanze anche quando presenti a livelli di concentrazione molto bassi. I metodi analitici per la quantificazione di aflatossine in prodotti alimentari comprendono diverse fasi, ognuna cruciale nella esattezza del risultato finale. Queste fasi includono il campionamento del prodotto alimentare, l’estrazione delle molecole di interesse dalla matrice alimentare, la purificazione di suddette molecole ed il loro rilevamento. In tutta la catena di analisi, i metodi devono essere accurati e riproducibili.

Questo progetto di dottorato si pone dunque l’obiettivo di sviluppare metodi analitici per l’isolamento e la caratterizzazione di aflatossine negli alimenti, in particolare in alimenti considerati di pregio nel territorio nazionale e fiore all’occhiello dell’esportazione alimentare italiana all’estero (es. Pistacchio di Bronte). Per quanto riguarda il campionamento, poiché la contaminazione di aflatossine avviene in modo disomogeneo negli alimenti (contaminazione detta “a macchia di leopardo”), possono verificarsi lotti di alimenti altamente contaminati. Pertanto, il campionamento è un passo fondamentale in quanto la concentrazione di aflatossina nei lotti non può essere determinata con il 100% di certezza. Invero, all'interno della procedura di test sulle micotossine, il campionamento è stato dimostrato essere la più grande fonte di variabilità [4]. A tal proposito, verranno impiegate tecniche avanzate di preparazione del campione basate sia sulla cromatografia liquida preparativa, (sia a singola colonna che multicolonna), sia su tecniche di estrazione miniaturizzate a basso impatto ambientale. Particolare attenzione verrà posta nella scelta dei solventi, cercando di privilegiare quelli a basso impatto ambientale, quali alcoli o bio-derivati. L’utilizzo di tecniche continue multicolonna consentirà di ridurre notevolmente il consumo di solvente, anche attraverso processi di riciclo interni. L’ analisi del campione estratto e purificato verrà effettuata adottando approcci green, quali la cromatografia a fluido supercritico (supercritical fluid cromatography, SFC) o la cromatografia liquida ad alta o ultra-alta prestazione (high/ultrahigh performance liquid chromatography, HPLC/UHPLC) con l’utilizzo di solventi a basso impatto ambientale e tempi di analisi ridotti, si utilizzeranno rivelatori spettroscopici e spettrometrici dedicati accoppiati a sistemi cromatografici avanzati. Per massimizzare la sensibilità della rilevazione delle aflatossine, verranno utilizzati dei rivelatori fluorimetrici altamente sensibili insieme a rivelatori spettrometrici (spettrometria di massa) per una determinazione quali/quantitativa multilivello di questi contaminanti.

I risultati di questo progetto di dottorato serviranno non solo a sviluppare efficienti metodologie analitiche dedicate alla determinazione quali/quantitative di questi contaminanti in prodotti alimentari grezzi e nei loro derivati, in un’ottica di economia circolare, anche ad aiutare le aziende ad agire per tempo durante gli step iniziali della produzione industriale. Così facendo, si potranno ridurre gli sprechi (produzione di prodotti processati contaminati quindi inutilizzabili) ed allo stesso tempo intervenire sugli step iniziali del processo industriale, col fine ultimo di salvaguardare la salute del consumatore.

BIBLIOGRAFIA:
[1] EFSA - “Mycotoxins and Climate Change”, 2017.
[2] EFSA Journal – Risk assessment of aflatoxin in Food, 2021, https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.6040
[3] EFSA Journal - Effect on public health of a possible increase of the maximum level for ‘aflatoxin total’ from 4 to 10 lg/kg in peanuts and processed products thereof, intended for direct human consumption or use as an ingredient in foodstuffs, 2108, doi: 10.2903/j.efsa.2018.5175.
[4] Toxins - A Review: Sample Preparation and Chromatographic Technologies for Detection of Aflatoxins in Foods, 2020, https://doi.org/10.3390/toxins12090539

Di Bartolo S.r.l. - Via Garibaldi, 165, 95011 Calatabiano, Catania

Periodo: 6 mesi

Il progetto è coerente con i seguenti Ambiti di Ricerca e Innovazione del PNR 2021-2027:

5.6.2: Scienze e tecnologie alimentari
Articolazione 1. Sicurezza igienico-sanitaria degli alimenti

Questo progetto di dottorato mira a sviluppare metodologie analitiche efficienti, dedicate alla determinazione quali/quantitative di aflatossine in prodotti alimentari grezzi e nei loro derivati.

In un’ottica di economia circolare, questo progetto mira anche ad aiutare le aziende ad agire per tempo durante gli step iniziali della produzione industriale, limitando la produzione di prodotti alimentari contaminati e portando di conseguenza ad una riduzione degli sprechi, col fine ultimo di salvaguardare, oltre che l’ambiente, anche la salute del consumatore.

• Aflatoxins
• D.O.C. food products
• Food safety
• Circular economy
• Green chemistry