Micotossine e digestione anaerobica

(1)

Con la collaborazione di

Convegno finale

Biogas, aspetti igienico-sanitari e prodotti DOP

Giovedì 22 ottobre 2015 Centro Internazionale Loris Malaguzzi Via Bligny, 1/4 - 42124 Reggio Emilia

MICOTOSSINE

E DIGESTIONE ANAEROBICA

A. Pietri – UCSC Piacenza

L. Rossi, M. Soldano – C.R.P.A. SpA

(2)

A.Pietri «Micotossine e digestione anaerobica»

«Biogas, aspetti igienico-sanitari e prodotti DOP» Convegno finale – Centro Malaguzzi - RE, 22/10/15

Progetto CRPA SpA 2013 – LR 28/98

«Biogas_micotossine_clostridi»

«Effetti della digestione anaerobica sulla presenza di

micotossine, clostridi e altri microrganismi - indicatori dello stato igienico-sanitario del digestato»

Finanziato da: Regione Emilia-Romagna Responsabilità scientifica:

A. Pietri, P. Battilani, F. Cappa - Università Cattolica - Piacenza

Durata: 24 mesi (ottobre 2013-settembre 2015)

(3)

MICOTOSSINE

Dove si trovano?

MANGIMI

FARINE

(4)

Cancerogeno genotossico

E’ l’epatocancerogeno più potente che si conosca.

IARC: classe 1

Principio ALARA (As Low As Reasonably

Achievable)

(5)

O

O O

OCH₃ O

OH

O

O O

OCH₃ O

OH

AFLATOSSINA M₁

AFLATOSSINA M₂

METABOLITI AFLATOSSINE NEL LATTE

(6)

Regolamento CE n. 466/2001 del 08/03/01

L’aflatossina M

₁

è un metabolita dell’aflatossina B

₁

e può essere presente nel latte e nei prodotti

lattiero-caseari derivanti da animali che hanno

consumato mangimi contaminati e sebbene

l’aflatossina M

₁

, (IARC classe 2B, ndr) dal punto di

vista dell’azione cancerogeno-genotossica, sia

considerata meno pericolosa dell’aflatossina B

₁

, è

imperativo evitarne la presenza nel latte e nei

prodotti lattiero-caseari destinati al consumo

umano e particolarmente all’alimentazione della

prima infanzia.

(7)

Contenuto massimo di aflatossina B

₁

nei mangimi e nelle materie prime

Regolamento n. 574/11

Valore di riferimento in mg/ kg al tasso di umidità

del 12%

Materie prime per mangimi 0,02

Mangimi completi e complementari AD eccezione di:

0,01

Mangimi composti per bovini da latte e vitelli, ovini da latte e agnelli, caprini da latte e capretti, suinetti e pollame giovane

0,005

Mangimi composti per i bovini (eccetto bovini da latte e vitelli), ovini (eccetto ovini da latte e

agnelli), caprini (eccetto caprini da latte e capretti), suini (eccetto suinetti) e pollame (eccetto pollame giovane)

0,02

(8)

Prodotto Aflatossine: contenuti massimi ammissibili (µg/kg)

B₁ B₁+B₂+G₁+G₂ M₁ Arachidi, frutta a guscio, frutta secca e prodotti

derivati, destinati al consumo umano ……

2,0 4,0 _

Cereali e prodotti derivati, destinati al consumo umano 2,0 4,0 _ Alimenti a base di cereali ed altri alimenti destinati ai

lattanti e ai bambini

0,10

Latte (latte crudo, latte destinato alla fabbricazione di prodotti a base di latte)

_ _ 0,050

Alimenti dietetici a fini speciali destinati specificatamente ai lattanti

0,1 0,025

LIVELLI MASSIMI DI AFLATOSSINE PREVISTI DAL REGOLAMENTO UE

165/10

(9)

Trasferimento di AFM

₁

dal latte ai formaggi

Formaggio Fattori di concentrazione

Crescenza 2,6

Caprino 2,5

Mozzarella 4,5

Caciotta 3,5

Grana Padano/Parmigiano Reggiano 5,5

(10)

Distribuzione dell’aflatossina nei prodotti agricoli

• Generalmente, meno dello 0,1% dei baccelli o cariossidi sono contaminati

• Un singolo baccello di arachide è risultato contenere 1 milione di ng/g (ppb)

• Un singolo seme di cotone è risultato contenere 5 milioni di ng/g (ppb)

• Una singola cariosside di mais è risultata contenere 400 mila ng/g (ppb)

• E’ stato stimato che in una partita di mais

contaminata a livello di 20 ppb, solo 6 cariossidi

su 10 mila sono contaminate

(11)

OBIETTIVI DEL PROGETTO

VERIFICARE COMPORTAMENTO IN DIGESTIONE

ANAEROBICA DI FARINE DI MAIS CONTAMINATE DA MICOTOSSINE (AFLATOSSINE)

INDAGARE L’INCIDENZA DEL PROCESSO DI

DIGESTIONE ANAEROBICA SULLA PERSISTENZA DI MICOTOSSINE (AFLATOSSINE) NEI DIGESTATI DA DESTINARE ALL’USO AGRONOMICO

TEST SPERIMENTALE DI DIGESTIONE ANAEROBICA PROVE STOCCAGGIO E

SPANDIMENTO

(12)

Sistema costituito da :

- 3 digestori anaerobici in acciaio (23 l) con tre accessi (carico biomasse solide e liquide, scarico digestato), miscelati da eliche azionate da motori elettrici.

Ognuno è dotato di termostatazione con serpentine elettriche, trasduttore per rilevamento della pressione nello spazio di testa, guardia idraulica (GI) elettrovalvole (EV) per scarico biogas, datalogger per pressione e temperatura;

IMPIANTO PILOTA SPERIMENTALE CSTR MULTILINEA

EV+ GI

Carico biomasse liquide

Scarico

Sensori pressione

Carico biomasse solide

Campionamento biomasse in ingresso (3 per biomassa per ciclo)

Campionamento digestato settimanale per almeno 7 settimane

(13)

TEST IN CONTINUO: impostazione prove AFLATOSSINE

Mesofilia

Temperatura (°C) 38±0,2°C HRT (giorni) 50 COV (kgSV/m³*die) 2,0-2,5

3 cicli ripetuti per tesi

Durata:

55-83 giorni

Rapporto peso tal quale (%)

LB-SM+F_esente LB-SM+F_AFLA 1 LB-SM+F_AFLA 2

Liq. bovino 45 45 45

Silomais 45 45 45

Farina mais 10 10 10

Rapporto peso SV (%)

LB-SM+F_esente LB-SM+F_AFLA 1 LB-SM+F_AFLA 2

Liq. bovino 10 10 10

Silomais 59 59 58

Farina mais 31 31 32

(14)

AFB1 nelle matrici di partenza

AFB1 AFB1 AFB1

µg/kg µg/kg µg/kg

LB 5,3 Silomais 0,0 F_esente 3,7

Media 1 2,2 Media 1 0,2 Media 1 3,8

• Limite rilev. 0,1 microgrammi/kg

Liquame bovino Silomais Farina esente

(15)

AFB1 nelle matrici di partenza

AFB1 AFB1

µg/kg µg/kg

Farina AFLA1 63,2 Farina AFLA2 213,0 Farina AFLA1 57,2 Farina AFLA2 244,9 Farina AFLA1 65,9 Farina AFLA2 264,4

Media 1 62,1 Media 1 240,8

Farina AFLA1 87,5 Farina AFLA2 421,2 Farina AFLA1 67,2 Farina AFLA2 305,8 Farina AFLA1 64,5 Farina AFLA2 328,3

Media 2 73,1 Media 2 351,8 Farina AFLA 1 Farina AFLA 2

(16)

ALTRE MICOTOSSINE

nelle matrici di partenza

AFB2 AFG1 AFG2 FB1 FB2 FB1+FB2 (µg/kg) (µg/kg) (µg/kg) (µg/kg) (µg/kg) (µg/kg) ESENTE 0,2 0,1 0,0 1192,7 581,4 1774,2 AFLA 1 2,5 4,7 0,1 1343,9 590,2 1934,1 AFLA 2 7,1 9,6 0,3 2656,5 763,0 3419,5 Concentrazione medie (almeno 6 campioni)

(17)

RESE IN BIOGAS e METANO

MEDIA ± deviazione standard

(18)

ANDAMENTO AFB1 - TESTIMONE

[AFB1] ATTESA: calcolata ipotizzando che AFB1 al proseguo del carico si

«accumuli» nel digestato

[AFB1] MISURATA:

misura eseguita su tutto il digestato estratto

settimanalmente.

(19)

ST digestato:

6-7%

ANDAMENTO AFB1 – TESI AFLA 1

Conc. attesa Conc. misurata µg/kg ST µg/kg ST 5 Media 24,94±6,29 24,97± 18,4 7 Media 35,2± 7,4 12,87±10,1 9 Media 41,91±11,5 12,27±9,0 Sett.

(20)

ST digestato: 6-7%

ANDAMENTO AFB1 – TESI AFLA 2

Conc. attesa Conc. misurata µg/kg ST µg/kg ST

6 Media 96,4±7,6 14,2 ± 12,5

7 Media 120,3± 13,1 8,4 ± 3,8

9 Media 157,1±31,2 7,8 ± 3,0

Sett.

(21)

AFB1 – Analisi statistica

(ANOVA – Misure ripetute)

Entro ciascuna tesi, la concentrazione MISURATA di AFLA nei digestati NON PRESENTA DIFFERENZE

SIGNIFICATIVE

Il confronto tra CONCENTRAZIONI ATTESE E MISURATE NON EVIDENZIA DIFFERENZE

SIGNIFICATIVE nelle TESI TESTIMONE e AFLA 1

Il confronto tra CONCENTRAZIONI ATTESE E

MISURATE EVIDENZIA DIFFERENZE SIGNIFICATIVE per la TESI AFLA 2

(22)

Aflatossina AFB1 - Bilancio di massa

1 2 3 MEDIA dev.st

AFLA 0 36,2% 0,0% 0,0% 12,1% 20,9%

AFLA 1 96,2% 67,7% 62,0% 75,3% 18,3%

AFLA 2 98,4% 92,4% 93,4% 94,7% 3,2%

Abbattimenti

ABBATTIMENTO=

AFB1 totale IN (biomasse*concentrazione MISURATA) - AFB1 totale OUT (digestato*concentrazione MISURATA)

(23)

CONCLUSIONI

Il comportamento in DA di farine contaminate con AFB1 (sino a 20 volte il limite ammesso per uso zoot.) è del tutto simile a quelle delle farine esenti

La concentrazione di AFB1 misurata nei digestati è minore rispetto a quella attesa nelle TESI AFLA 1 e 2

Con farine con AFB1 sino a 300-400 g/kg SI OSSERVA UN ELEVATO E SIGNIFICATIVO

ABBATTIMENTO DELLA CONCENTRAZIONE NEL DIGESTATO

 IL BILANCIO DI MASSA EVIDENZIA UN CHIARO ABBATTIMENTO, VARIABILE DAL 62% AL 98%

(24)

Convegno finale

«Biogas, aspetti igienico- sanitari e prodotti DOP»

CRPA, Reggio Emilia 22 ottobre 2015

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.

Amedeo Pietri Lorella Rossi

Personale Laboratorio CRPA - RE Personale Laboratorio ISAN - PC

Micotossine e digestione anaerobica

MICOTOSSINE

E DIGESTIONE ANAEROBICA

MICOTOSSINE

Dove si trovano?

Cancerogeno genotossico

E’ l’epatocancerogeno più potente che si conosca.

IARC: classe 1

Principio ALARA (As Low As Reasonably

Achievable)

Regolamento CE n. 466/2001 del 08/03/01

L’aflatossina M

è un metabolita dell’aflatossina B

e può essere presente nel latte e nei prodotti

lattiero-caseari derivanti da animali che hanno

consumato mangimi contaminati e sebbene

l’aflatossina M

, (IARC classe 2B, ndr) dal punto di

vista dell’azione cancerogeno-genotossica, sia

considerata meno pericolosa dell’aflatossina B

, è

imperativo evitarne la presenza nel latte e nei

prodotti lattiero-caseari destinati al consumo

umano e particolarmente all’alimentazione della

prima infanzia.

Contenuto massimo di aflatossina B

nei mangimi e nelle materie prime

Regolamento n. 574/11

Trasferimento di AFM

dal latte ai formaggi

Distribuzione dell’aflatossina nei prodotti agricoli

• Generalmente, meno dello 0,1% dei baccelli o cariossidi sono contaminati

• Un singolo baccello di arachide è risultato contenere 1 milione di ng/g (ppb)

• Un singolo seme di cotone è risultato contenere 5 milioni di ng/g (ppb)

• Una singola cariosside di mais è risultata contenere 400 mila ng/g (ppb)

• E’ stato stimato che in una partita di mais

contaminata a livello di 20 ppb, solo 6 cariossidi

su 10 mila sono contaminate

OBIETTIVI DEL PROGETTO

IMPIANTO PILOTA SPERIMENTALE CSTR MULTILINEA

TEST IN CONTINUO: impostazione prove AFLATOSSINE

AFB1 nelle matrici di partenza

AFB1 nelle matrici di partenza

ALTRE MICOTOSSINE

nelle matrici di partenza

RESE IN BIOGAS e METANO

ANDAMENTO AFB1 - TESTIMONE

ANDAMENTO AFB1 – TESI AFLA 1

ANDAMENTO AFB1 – TESI AFLA 2

AFB1 – Analisi statistica

(ANOVA – Misure ripetute)

Aflatossina AFB1 - Bilancio di massa

CONCLUSIONI

Grazie per l’attenzione!