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Les mycotoxines

Formation ONSSA2016

A. Tantaoui Elaraki

16/10/2016 22

L’ animateur

� Spécialité: Microbiologie et Hygiène Alimentaires et Biotechnologie

� Fonctions:- Ex. Professeur de l’Enseignement Supérieur (IAV Hassan II; SUP’AGRO)

- Ex. Directeur de la Recherche (IAV)- Ex. Secrétaire Général CNCPRST- Ex. Directeur de SUP’AGRO

16/10/2016 3

� Sur les mycotoxines:- Thèse du 3e Cycle et Thèse d’Etat- Des dizaines de publications scientifiques

- Auteur d’un ouvrage: « Les Mycotoxines, perspective marocaine »

- Président de la Société Marocaine de Mycotoxicologie (créée en 2011)

16/10/2016 4

Les participants

?

16/10/2016 55

Données techniques

� Support (numérique) distribué� Projection Data Show� Discussion sur cas concrets� Evaluation de la formation par les participants� Durée: 2 jours � Programmation: - 18-19/05/2016 (groupe 1)- 17-18/10/2016 (groupe 2)

16/10/2016 66

Objectifs

� Bien comprendre la problématique générale des mycotoxines dans l’alimentation;

� Connaître les produits les plus susceptibles àla contamination par les mycotoxines;

� Être en mesure d’intervenir pour écarter du marché les produits suspects;

� Être en mesure de conseiller pour minimiser le risque mycotoxines.

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Introduction générale

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� Champignons microscopiques= micromycètes = microorganismes fongiques

� Deux formes:- forme unicellulaire: levures- forme filamenteuse (mycélienne): moisissures

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Levures

bourgeonsbourgeonsbourgeonsbourgeons

Cicatrices de Cicatrices de Cicatrices de Cicatrices de bourgeonnementbourgeonnementbourgeonnementbourgeonnement

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Moisissures

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Mycéliums de moisissures en

culture (milieu solide)

Moisissure sur un fruit

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Aspect filamenteux (mycélien) d’une moisissure en culture

Colonies d’une levure en culture

blé moisi

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Micromycètes utilisés par l’Homme depuis longtemps

- Levures: fermentations (pain, boissons alcoolisées, laits fermentés, etc.): Saccharomyces cerevisiaenotamment

- Moisissures: affinage des fromages . Penicillium camemberti (fromages àcroûte moisie); . P. roqueforti (Roquefort et Bleus)

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Camembert, Brie, etc.

Moisissure externe: Penicillium camemberti

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Roquefort et Bleus

Moisissure interne: Penicillium roqueforti

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Moisissures agents d’altération

- Souvent considérée sans danger pour la santé du consommateur

- nuisance esthétique (aspect) et organoleptique (goût, odeur, couleur, etc.)

- retombée commerciale

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Maladies cryptogamiques et attaque de produits alimentaires

- aspects économiques (producteurs)- aspects organoleptiques (consommateur)

Penicillium italicum

Penicillium digitatum

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Historiquement, principaux liens avec la santé:

- Ergotisme (Europe depuis l’Antiquité)- ATA (Aleucie Toxique Alimentaire) dans l’ex-URSS (années 30 et 40 du XXè siècle)

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Développements

- Découverte des aflatoxines (1960-61)- Développement des recherches- Invention du mot mycotoxine- Les mycotoxines: désormais menace permanente pour la santé publique

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Problème universel

- Grande diversité biologique des moisissures

- Aptitude à s’adapter à des conditions écologiques très variées

- On en trouve sous toutes les latitudes- Aucune région du Monde n’est épargnée

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Au Maroc

- Climat chaud et humide (surtout près des côtes) favorable aux moisissures

- Souvent conditions de stockage défectueuses

- Denrées importées: conditions de transport (bateau) et de stockage

- Habitudes et pratiques aggravantes

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Pratiques aggravantes

- Consommation de produits moisis: noix (prix), figues sèches (goût?)

- Trituration tardive des olives (maâsras traditionnelles)

- Distribution de pain moisi au bétail (laitier)

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Principaux aspects étudiés

� Partie I- Problématique générale des mycotoxines dans l’alimentation

� Partie II- Facteurs conditionnant la production des mycotoxines

� Partie III- Devenir des mycotoxines au cours des traitements technologiques

� Partie IV- Contamination des denrées alimentaires au Maroc

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Partie I

Problématique générale des mycotoxines dans l’alimentation

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Définitions et historique

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De mykes (grec): champignon et toxicum (latin ): poison

Mycotoxine?

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Mycotoxines: substances de faible poids moléculaire produites par les

moisissures dans les denrées alimentaires et douées d’une

toxicité spécifique pour l’Homme et/ou les animaux

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Mycotoxines: substances de faible poids moléculaire produites par les

moisissures dans les denrées alimentaires et douées d’une

toxicité spécifique pour l’Homme et/ou les animaux

Peuvent accessoirement être aussi toxiques pour les microorganismes et/ou les plantes

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Diffèrent des autres toxines fongiques

� Les toxines des champignons vénéneux sont protéiques:

- poids moléculaire élevé

- plus ou moins thermolabiles

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Diffèrent des toxines bactériennes

� Les exotoxines bactériennes (ex.: toxine botulique) sont protéiques (très thermolabiles)

� Les endotoxines bactériennes (ex.: toxines de Salmonelles) sont des lipoprotéines (assez thermolabiles)

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- Diffèrent des phytotoxines:. Produites par des champignons. Actives seulement sur les plantes

- Diffèrent des antibiotiques:. Actifs seulement sur les bactéries. Exemple: Pénicillines produites par des espèces de Penicillium

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Mycotoxicose ?

Mycotoxicose: syndrome spécifique provoqué par l’ingestion d’une

mycotoxine; non infectieuse et non contagieuse (même si aspect

épidémique), contrairement à mycose

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Mycotoxicose ?

Mycotoxicose: syndrome spécifique provoqué par l’ingestion d’une

mycotoxine; non infectieuse et non contagieuse (même si aspect

épidémique), contrairement à mycose

Parfois par inhalation ou contact (peau)Mycotoxicose ≠ Mycose

16/10/2016 34

Historique

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Ergotisme

� Décrit depuis l’Antiquité� Symptômes: hallucinations, gangrènes des extrémités (arrêt de l'irrigation sanguine) suivies de mort

� 40.000 personnes tuées en Aquitaine (France) fin du Xè siècle

� Derniers cas rapportés en 1926 (ex- URSS) et 1951 (France)

16/10/2016 36

Ergotisme: feu de la Saint Antoineou Mal des Ard ents

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Agent causal

- 1777: responsabilité reconnue du pain fait avec de la farine de seigle

- Ce seigle était atteint par l'ergot du seigle dû à un champignon:

Claviceps purpurea

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Claviceps purpurea sur

seigle

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Claviceps

purpurea sur blé

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ATA (Aleucie Toxique Alimentaire)

- Attaque de la moelle osseuse

- Nombreux décès en Europe de l’Est (ex-URSS, années 1930 et 1940), Europe centrale, Etats-Unis, Finlande et Chine.

- Mycotoxines responsables: trichothécènes, produits par des Fusarium

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Découverte des aflatoxines

- UK (période de Noël 1960): 100000 dindes et canards tués;

- Turkey-X disease (maladie X du dindon);

- Farine d’arachide (Brésil):. spores d’ Aspergillus flavus. substance toxique associée

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Découverte des aflatoxines

- UK (période de Noël 1960): 100000 dindes et canards tués;

- Turkey-X disease (maladie X du dindon);

- Farine d’arachide (Brésil):. spores d’ Aspergillus flavus. substance toxique associée

Aflatoxine

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Nouvelle orientation

- Aspergillus flavus, considérée comme une moisissure banale, s’est révélée extrêmement dangereuse

- Depuis, on a découvert des centaines d’autres mycotoxines

- Toutes les moisissures doivent être suspectées

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Nature chimique des mycotoxines

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- Très variable

- Parfois plusieurs variantes chimiques formant un groupe de mycotoxines. Exemples: . les aflatoxines; . les fumonisines; . les trichothécènes

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Principales Aflatoxines

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Ochratoxines

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Citrinine

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Patuline

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Zéaralénone

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Nivanlénol et Déoxynivalénol

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T2-Toxine

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Fumonisines

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Conditions d’apparition des mycotoxines

16/10/2016 56

� Facteurs liés à la moisissure� Facteurs liés au substrat� Facteurs lés à l’environnement

16/10/2016 57

Facteurs liés à la moisissure

- Principaux genres fongiques: Aspergillus, Penicillium & Fusarium

- Dans un genre donné, espèces toxinogènes et espèces non toxinogènes

- Une espèce toxinogène peut produire une ou plusieurs mycotoxines

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- Une mycotoxine peut être produite par une ou plusieurs espèces

- Au sein d’une espèce toxinogène, très grande variation dans la production d’une toxine donnée (on peut même trouver des souches non productrices)

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Facteurs liés au substrat

- Composition du substrat très importante: nutriments nécessaires àcroissance et toxinogenèse

- toxinogenèse plus exigeante que croissance (Aflatoxine et Zinc chez Aspergillus flavus)

- Activité de l’eau (aw)- pH

16/10/2016 60

- La plupart des denrées alimentaires sont susceptibles d’héberger une ou plusieurs moisissures toxinogènes et d’être le siège de la production de mycotoxines

- Les plus exposées: céréales, légumineuses, fruits secs, fruits frais

16/10/2016 61

Facteurs lés à l’environnement

- Humidité relative de l’air: plus elle est élevée, plus il y a risque

- Température: température minimale et optimale pour la synthèse de chaque mycotoxine (≠ températures croissance)

- Oxygénation: nécessaire (meilleure conservation sous atmosphère contrôlée)

16/10/2016 62

- Maîtrise nécessaire des conditions de transport et de stockage des produits alimentaires

- La présence d’une moisissure, même toxinogène, n’implique pas forcément la présence de sa (ses) mycotoxine(s)

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Présence des mycotoxines dans l’alimentation humaine et animale

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Alimentation humaine

� Contamination directe: mycotoxine(s) produite(s) par la (les) moisissure(s) directement sur l’aliment:

- fruits secs (ou séchés): arachides, pistaches, amandes, noix, figues sèches, etc.

- fruits frais: pommes, poires, fraises, etc.

16/10/2016 65

� Contamination résiduelle: mycotoxine(s) produite(s) sur la matière première ayant servi à préparer l’aliment; aliment avec toxine(s) parfois sans la (les) moisissure(s) correspondante(s):

- huile brute obtenue à partir de graines oléagineuses ou d’olives moisies

- jus préparé à partir de fruits moisis:pommes, fraises, etc.

- farines de céréales

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� Contamination indirecte (secondaire): mycotoxines dans produits d’origine animale suite à l’ingestion par les animaux d’aliments contaminés :

- Lait - Œufs- Viandes - Abats

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Alimentation animale

� Risque élevé car: - peu de méfiance vis-à-vis de la présence de moisissures sur les fourrages

- tourteaux de graines oléagineuses chargées en mycotoxines et visiblement indemnes

- pain moisi distribué au bétail

16/10/2016 68

Effets des traitements technologiques

� Traitements thermiques, effet limité:- destruction partielle de l’aflatoxine M1 dans le lait par pasteurisation et stérilisation

- idem patuline dans jus de pomme- grillage des arachides (150°C, 30mn): destruction de 60 à 80% de l’aflatoxine

16/10/2016 69

� Fermentations

- lactique: aucune destruction de l’aflatoxine M1 dans le yaourt

- alcoolique: destruction partielle des aflatoxines en panification

16/10/2016 70

Opérations d’extraction et de séparation

� Répartition inégale dans l’extrait et le résidu:

- graines oléagineuses et olive: passage faible dans huile, concentration dans tourteau et grignon

- céréales: répartition variable entre farine et son (selon divers paramètres)

16/10/2016 71

Conséquences

16/10/2016 72

Conséquences sanitaires

� Les intoxications varient en nature et en gravité:

- la sensibilité d’un individu dépend de l’espèce, de l’âge, du sexe, de l’état nutritionnel et physiologique, etc.

- dose et durée d’exposition: on distingue intoxication aiguë et intoxication chronique

16/10/2016 73

� Mycotoxicose aiguë:- due à l’ingestion en un temps court de fortes doses de mycotoxine

- symptômes variés selon les mycotoxines et les espèces touchées

- beaucoup plus fréquente chez les animaux que chez l’Homme

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� Mycotoxicose chronique:- due à l’ingestion répétée, sur longues périodes de temps, de doses infimes (effet cumulatif)

- Certaines toxines provoquent des cancers (prévalence du cancer primitif du foie corrélée à la contamination des aliments par les aflatoxines)

16/10/2016 75

Mycotoxines

Encéphalomalacie

Fumonisine

Fusarium moniliforme

Cancer

Aflatoxines

Aspergillus flavus

Hémorragie poumon et cerveau

Patuline

Plusieurs espèces

Hémorragie du foie

Rubratoxine

Penicillium rubrum

Troubles intestinaux

Austidiol

Aspergillus ustus

Activité trémorgène

Penitrème

Penicillium crustosum

Nécrose hépatique

Stérigmatocystine

Aspergillus versicolor

Syndrome de la bave

Slaframine

Rhizoctonia leguminicola

Néphrotoxicité

Ochratoxine

Plusieurs espèces

Œstrogène

Zéaralénone

F. graminearum

Diversité dessyndromes

mycotoxiques

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Effets sanitaires des principales

mycotoxines

Peut être cancérigène chez l’Homme, incidences sur la production porcine

Zéaralénone

Cancer, lésions rénales, autres effets dommageables chez le porc et la volaille

Ochratoxine A

Soupçonnées de provoquer le cancer de l’œsophage chez l’Homme, des maladies chevalines, porcines et aviaires

Fumonisines

Affections rénales chez l’Homme et le porcCitrinine

Toxicoses aiguës chez l’Homme, troubles internes, inhibition de croissance chez le porc, autres effets

Déoxynivalénol

Effets cancérigènes et autres effets dommageables pour l’Homme, la volaille, le bétail

Aflatoxines

Risques pour la santéMycotoxines

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Conséquences économiques

� Au niveau national ou local- pertes directes: denrées alimentaires écartées de la consommation humaine ou animale (niveau de contamination supérieur aux limites)

- mort d’animaux par intoxication aiguë- baisse de performances zootechniques:

ralentissement de croissance, échec de la prophylaxie, altérations des fonctions de la reproduction, troubles de la

fertilité, chute de ponte, etc.

16/10/2016 78

� Au niveau international- la découverte des mycotoxines a modifié les règles des échanges commerciaux à l’international

- beaucoup de pays (ou communautés) ont instauré des législations sévères pour se protéger

- parfois aspects politiques (ex.: USA-Iran)

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Moyens de lutte

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Détoxification

� Traitement chimique des denrées (aliments du bétail) pour détruire les mycotoxines:

- coûteux;- pas toujours efficace; - odeurs désagréables, etc.

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Adsorption (fixation) des mycotoxines

� Ajout de substances (argiles, corps bactériens ou parois bactériennes) aux aliments du bétail:

- fixent les toxines par adsorption;- éliminées avec les matières fécales; - efficacité limitée;- coût supplémentaire

16/10/2016 82

Triage

� Triage sévère des grains ou fruits moisis:

- même minoritaires, ils peuvent suffire àrelever le taux de contamination d’un lot

- exemple: une graine d’arachide sur 1000 à 10000 graines peut suffire pour que le tourteau obtenu après extraction de l’huile contienne une quantitédétectable d’aflatoxines

16/10/2016 83

Prévention

� Bloquer développement des moisissures et synthèse des toxines:

- variétés de plantes résistantes;- amélioration des pratiques culturales et des conditions de récolte;

- utilisation d’antifongiques;- surveillance des conditions de transport et de stockage (température et humidité notamment)

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Partie II

Facteurs conditionnant la production

des mycotoxines

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Introduction- Les moisissures peuvent proliférer là où la

matière organique est disponible et oùl’humidité et la température sont suffisantes

- Dissémination généralement à l’aide de spores sexuées ou asexuées (différents types)

- Croissance: germination des spores, élongation et ramification des filaments mycéliens, puis sporulation

16/10/2016 86

Ascospores

asque

ascospores

16/10/2016 87

Basidiospores

Remarque: surtout chez les champignons macroscopiques

16/10/2016 88

Zygospores

zygospore

16/10/2016 89

- Sur produits végétaux, croissance fongique et synthèse de toxines ont souvent lieu:

. pendant le transport

. au stockage,

. mais aussi parfois avant récolte

16/10/2016 90

- Sur produits végétaux, croissance fongique et synthèse de toxines ont souvent lieu:

. pendant le transport

. au stockage,

. mais aussi parfois avant récolte

Voir cas des céréales

16/10/2016 91

Claviceps purpurea

Sclerotiniasclerotiorum

Rhizoctonialeguminicola

Helianthosporiumbiseptatum

Alternaria

Cladosporium

Verticillium

Septoria

P. islandicum

P. citrinum

P. rubrum

P. citreoviride

P. cyclopium

P. viridicatum

P. urticae

P. verruculosum

P. puberulum

P. expansum

P. rugulosum

P. palitans

P. roquefortii

A. paras

iticus

A. ochra

ceus

A. cla

vatus

A. fum

igatus

A. rub

rum

A. chevalieri

A. nig

er

A. gla

ucus

F. tricinctum

F. nivale

F. monilifor

me

Ch. globos

um

Pithomyces chartarumStachybotrys atra

Periconia minutissimaF. sporotrichioidesCladosporium sp.Alternaria longipes

Ch. globosum

Dendrochium toxicumMyrothecium verrucariaTrichothecium roseumTrichoderma viride

AbsidiaMucor

Rhizopus

F. graminearum

Aspergillus flavus

Flore du champ

Flore de stockage

Flore d’altération avancée

A.: Aspergillus Ch.: ChaetomiumF.: Fusarium

P.: Penicillium

Différentes flores

fongiques des céréales

16/10/2016 92

Exemples d’attaques fongiquesau champ

Aspergillus flavus sur maïs

Fusarium sur blé

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moisissures sur céréales (et dérivés) après récolte

16/10/2016 94

Fruits frais moisis

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Fruits secs moisis

16/10/2016 96

- La toxinogenèse (synthèse des mycotoxines) est un métabolisme secondaire

- Les conditions les plus favorables à la croissance fongique ne sont pas les plus propices à la toxinogenèse

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� Paramètres gouvernant croissance et toxinogenèse:

- Paramètres liés à la moisissure- Paramètres liés au milieu (substrat)- Paramètres liés à l’environnement

16/10/2016 98

Paramètres liés à la moisissure

16/10/2016 99

Genres

Clavicepsintérêt historique

Byssochlamys, Alternaria, Chaetomium, Paecilomyces,

Rhizopus, Myrothecium, Phomopsis, Trichothecium, Stachybotrys,

Trichoderma, Monascus

Autres genres

Aspergillus, Penicillium, FusariumGenres majeurs

16/10/2016 100

Penicillium

citrinum

Penicillium

verrucosum

Penicillium

16/10/2016 101

Aspergillus

Têtes conidiennes

d’Aspergillus

a: monsériée

b: bisériée

Aspergillus sp.

Aspergillus flavus

Aspergillus ochraceus

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Fusarium

Macroconidies (MC)

et microconidies (mc)

de Fusarium

Fusarium verticilloides

Fusarium moniliforme

MCmc

16/10/2016 103

Espèces

P. verrucosumPenicillium

A. ochraceus, A. melleus, A. niger, A. sulphureus, A. carbonarius, A. auricomus, A. glaucus, A. alliaceus

AspergillusOchraotoxineA

F. anthophilum, F. dlamini, F. napiforme, F. nygamai, F. proliferatum, F. verticillioides

FusariumFumonisines

A. flavus, A. parasiticus, A. bombycis, A. pseudotamarii, A. ochraceoroseus

AspergillusAflatoxines

Espèces Genres Toxines

16/10/2016 104

Espèces (suite)

P. variotiPaecylomyces

B. fulva, B. niveaByssoochlamys

P. expansum, P. diplodomycola, P. sclerotigenum, P. paneum, P. griseofulvum, P. carneum, etc.

Penicillium

A. clavi, A. terreusAspergillusPatuline

M. ruber, M. purpureusMonascus

P. citrinum, P. expansum, P. verrucosum, etc.

Penicillium

A. terreus, A. niveus, A. oryzaeAspergillusCitrinine


16/10/2016 105

Espèces (suite)

A. flavus, A. oryzae, A. pseudotamarii, A. tamarii

Aspergillus

F. acuminatum, F. equiseti, F. sambucinum, F. semitectum, F. sporotrichioides

FusariumT2-Toxine

P. griseofulvum, P. commune, P. diplodomycola, P. camemberti, P. palitans, P. aurantiogriseum

Penicillium

Acide cyclo-piazonique

F. crookwellense, F. culmorum, F. semitectum, F. graminearum

FusariumZéaralénone


16/10/2016 106

Espèces toxinogènes de Fusarium

Produisent au moins une mycotoxine chacune15 autres

F. poae

F. graminearum

F. acuminatum

F. verticillioides

F. sporotrichioides

FB1MONZEAHT2-Toxine

T2-Toxine

DONEspèces

DON: Déoxynivalénol; ZEA: Zéaralénone; MON: Moniliformine; FB1: Fumonisine B1

Mycotoxine produite

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Mycotoxines « émergentes » de Fusarium

- Enniatines: essentiellement ENA

ENA1 ENBENB1

- Fusaroproliférine- Beauvéricine

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Fusarioses

Pertes estimées (blé et orge) aux USA: 2,9 milliards de Dollars / an

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- 35 molécules d’ENs ont été isolées,

dont essentiellement A, A1, B, B1

- Activité biologique: phytotoxique.

Fusarium tricinctum

Fusarium avenaceum

hexadepsipeptide

Enniatines (ENs)

16/10/2016 110

- Espèces de Fusarium et Beauveria bassiana.

- Induit une fragmentation de l’ADN.

- Activité antibactérienne

Beauvéricine (BEA)

Fusarium proliferatum

Fusarium poae

16/10/2016 111

- Activité biologique contre Artemia salina

- Cytotoxique: lignes cellulaires des Lymphocytes B

- Tératogène

Fusaroproliférine (FUS)

Fusarium subglutinans

16/10/2016 112

Autres espèces toxinogènes

P. roqueforti

Acide pénicillique, roquefortine, isofumigaclavines A et B, PR toxine, acide cyclopiazonique

P. camemberti

PénitrèmeP. crustosumPenicillium

Stratoxines, rodicines, verrucarines, atranones

S. atra (S. chartarum)

Stachybotrys

Toxines Espèces Genres

16/10/2016 113

Souches

- Grande variabilité de l’intensité de toxinogenèse d’une souche à l’autre

- Pourcentage de souches d’A. flavusproduisant les aflatoxines:. Zone tropicale (Afrique, Amérique Latine): 44%. Maghreb: 23,6%. Europe: 17,9%

16/10/2016 114

8,50,065,57,110,65,7

1042,8471918588

10719537910772

ArachideSojaMaïsBléRiz

Sorgho

NRRL 3145NRRL 2999NRRL 3000Souches

Variabilité du pouvoir toxinogène entre les souches d’une même espèce fongique: cas d’Aspergillus parasiticus(aflatoxines totales en µg/g)

16/10/2016 115

- Une souche d’A. flavus peut produire plus d’aflatoxines qu’une autre sur un milieu donné et moins sur un autre milieu

- Au sein d’une espèce réputée toxinogène, présence possible de souches non toxinogènes

- Un substrat moisi avec espèce toxinogène ne contient pas forcément la (les) toxine(s) correspondante(s)

16/10/2016 116

Paramètres liés au substrat

16/10/2016 117

Denrées « sensibles »

- Contamination directe par les aflatoxines concerne surtout céréales, graines oléagineuses, légumineuses, fruits frais, fruits secs (ou séchés)

- Confirmation expérimentale: inoculation de souches toxinogènes et comparaison des quantités de toxines produites

16/10/2016 118

Maïs Blé

Riz MaïsFusaroproliférineF. subglutinans

Blé, orgeMaïs Fumonisine B1F. verticillioidesF. proliferatum

Olive Riz Plusieurs A. altenata

LégumineusesCéréales P. verrucosum

Céréales Légumineuses

Olive Blé

Ochratoxine A

A. ochraceus

OliveRizAflatoxines A. flavus

Substrat -Substrat +Toxines Espèces

+: le plus favorable; -: le moins favorable

16/10/2016 119

Effet de la nature du substrat sur la production des aflatoxines par Aspergillus parasiticus (aflatoxines totales en µg/g)

5,7 5,57,10,06

8847192,8

72537919

SorghoMaïsBléSoja

8,510,6

104185

107107

ArachideRiz

NRRL 3145NRRL 2999NRRL 3000

16/10/2016 120

Principaux paramètres liés au substrat

- Disponibilité des nutriments- Taux d’humidité et activité de l’eau (aw)

- pH- Présence d’inhibiteurs naturels- Autres facteurs

16/10/2016 121

Disponibilité des nutriments

- Rapport protéines/carbohydrates élevé ne permet pas synthèse de patuline sur céréales par P. roqueforti

- Production d’OTA sur orge par A. ochraceuset P. verrucosum positivement corrélée au taux de protéines

- Forte production d’OTA avec glucose ou saccharose, faible avec d’autres sucres

- Zinc nécessaire à synthèse des aflatoxines par A. flavus

16/10/2016 122

Humidité du substrat et activité de l’eau

- Taux d’humidité (teneur en eau): pourcentage d’eau dans la composition globale

- Activité de l’eau (aw: activity of water): rapport du nombre de molécules d’eau libre sur le nombre total des molécules d’eau

16/10/2016 123

Humidité du substrat et activité de l’eau

- Taux d’humidité (teneur en eau): pourcentage d’eau dans la composition globale

- Activité de l’eau (aw: activity of water): rapport du nombre de molécules d’eau libre sur le nombre total des molécules d’eau

aw=Pression de vapeur du milieu

Pression de vapeur de l’eau

16/10/2016 124

- aw pour la croissance des moisissures, en général: entre 0,70 et 0,99

- Chaque espèce exige une activité de l’eau (aw) minimale pour sa croissance

- Chaque espèce a aussi une aw optimale de croissance

16/10/2016 125

o Espèces hygrophiles: exigent aw élevées (surtout bactéries + quelques moisissures)

o Espèces osmophiles ou osmotolérantes: adaptées aux faibles aw dues aux fortes concentrations en sucres (surtout levures)

o Espèces xérophiles ou xérotolérantes: adaptées aux milieux relativement secs (surtout moisissures)

o Espèces halophiles ou halotolérantes: adaptées aux faibles aw dues aux fortes concentrations en sel (espèces de bactéries + espèces de moisissures)

16/10/2016 126

o Surtout xérophiles ou xérotolérantes: adaptées aux milieux relativement secs

o Quelques espèces hygrophiles: exigent awélevées

o Quelques espèces halophiles ou halotolérantes: adaptées aux faibles awdues aux fortes concentrations en sel

Donc, les moisissures

16/10/2016 127

Aw min. (en moyenne)

Bactéries : 0,90-0,91Levures : 0,88

Moisissures : 0,80

Bac. halophiles : 0,75Mois. xérophiles : 0,65Lev. osmophiles : 0,60

Aw min. (cert. espèces)

Candida utilis : 0,94Mucor spinosus :0,93

Candida zeylanoides: 0,90Aspergillus glaucus : 0,70

A. echinulatus : 0,64Saccharomyces rouxii : 0,62

16/10/2016 128

Aw min. (en moyenne)

Bactéries : 0,90-0,91Levures : 0,88

Moisissures : 0,80

Bac. halophiles : 0,75Mois. xérophiles : 0,65Lev. osmophiles : 0,60

Aw min. (cert. espèces)

Candida utilis : 0,94Mucor spinosus :0,93

Candida zeylanoides: 0,90Aspergillus glaucus : 0,70

A. echinulatus : 0,64Saccharomyces rouxii : 0,62

Minimum absolu: 0,60

16/10/2016 129

� Farines de blé 13-15� Riz 13-15� Légumes déshydratés 14-20� Amidon 18� Fruits déshydratés 18-25

� Viande dégraissée séchée 15� Lait en poudre entier 8� Œuf entier déshydraté 10-11

Teneur critique: « alarm water content »

à 20°C, HR de l’air: 70% (en %)

16/10/2016 130

Isotherme d’adsorption:courbe des teneurs en eau en fonction de l’activité de l’eau à une température donnée, quand le produit est en phase de réhumidification (HR de l’air >100 aw)

Isotherme de désorption:courbe des teneurs en eau en fonction de l’activité de l’eau à une température donnée, quand le produit est en phase de séchage (HR de l’air

16/10/2016 131

20

18

16

14

12

10

0,7 0,8 0,9

Sorption

Désorption 1

Activité de l’eau

Teneur en

eau (%)

Bactéries

Levures osmophiles

Levures

Moisissures xérotolérantes

Moisissures hygrophiles

Isothermes de sorptiondu blé vers 20°C et zones

d’activitédes différentescatégories de

micro-organismes

16/10/2016 132

� Les moisissures de stockage peuvent se contenter d’aw relativement faibles

� Les levures viennent ensuite

� Les bactéries sont les plus exigeantes en eau libre

16/10/2016 133

1,000,950,850,70 0,900,800,75aw

xérophiles

hygrophiles

mésophiles

A. restrictus A. glaucusA. versicolor

A. ochraceus

A. flavusA. nidulans

P. cyclopiumP. viridicatumP. expansum

A. fumigatus

Cladosporium cladosporioides

Stachybotrys atraFusarium sppMucorales

Aspergillus

PenicilliumAutres dontFusarium

Moisissures xérophiles ou xérotolérantes

16/10/2016 134

Moisissures xérophiles ou xérotolérantes (suite)

50

100

43210 Temps (mois)

Croissance pondérale (% du maximum)

aw0,98

aw0,90

aw0,85

aw0,80

aw 0,70

Effet de l’activité de l’eau des grains sur la croissance d’Aspergillus

candidus*

* Moisissure xérotolérante très commune sur céréales

16/10/2016 135


� Conséquences: plus l’aw des grains est faible:

o Plus vitesse de croissance faible (pente de la phase exponentielle)

o Plus niveau maximum atteint en phase stationnaire réduit

o Plus phase de latence longue: pas d’altération microbienne apparente

16/10/2016 136

50

100

43210 Temps (mois)

Croissance pondérale (% du maximum)

aw0,98

aw0,90

aw0,85

aw0,80

aw 0,70

Limite de la phase de latence

Vitesse de croissance

Niveau maximum de la phase stationnaire

Effets de l’aw des grains sur les paramètres de croissance des micro-organismes (exemple d’Aspergillus candidus)


16/10/2016 137

20

18

16

14

12

10

0,7 0,8 0,9

Sorption

Désorption 1


Teneur en

eau (%)

Levures osmophiles


Cas d’Aspergillus glaucus(xérotolérante)

16/10/2016 138

20

18

16

14

12

10

0,7 0,8 0,9

Sorption

Désorption 1


Teneur en

eau (%)

Levures osmophiles


Une humidité de 16% (aw de 0,78 à 20-25°C) ne permet pas de stopper le développement des moisissures xérotolérantes

(Aspergillus glaucus) Une aw de 0,70 ralentit nettement la croissance, d’où une

conservation de plusieurs mois

16/10/2016 139

� Le développement, même lent, des moisissures, s’accompagne de production d’eau métabolique; l’awtendra donc à s’élever (la température aussi: « hot spot »)

Remarque

16/10/2016 140


Risque de développement d’espèces plus exigeantes en eau

Remarque

16/10/2016 141


Risque de développement d’espèces plus exigeantes en eau

Altération visible et irréversible des grains

Remarque

16/10/2016 142

0,83-0,870,800,88

0,97-0,990,99

0,70-0,750,70

0,85-0,880,85-0,88

0,91

AflatoxinesAflatoxinesOchratoxinesAc.pénicillique

Patuline

A. flavus

A. parasiticus

A. ochraceus

A. ochraceus

P. expansum

Aw min de toxinogenèse

Aw min de croissance

MycotoxineMoisissure

Activité de l’eau minimale: toxinogenèsegénéralement plus exigeante que croissance

16/10/2016 143

En réalité, plusieurs cas de figures

0,95-0,99-0,95-0,99-A. carbonarius

0,99-0,93-0,95-A. niger

0,98-0,98-A. alliaceus

0,95-0,990,80-0,900,95-0,990,77-0,85A. ochraceus

0,90-0,990,83-085OTA-0,80-0,85P. verrucosum

0,98---A. parasiticus

0,95-0,980,80-0,82AFs0,990,80-0,83A. flavus

aw optaw minToxineaw optaw min

ToxinogenèseCroissance

AFs: aflatoxines; OTA: ochratoxine A; min: minimum; opt: optimum

16/10/2016 144

0,97-ZEA--F. oxysporum

0,97-ZEA0,98-0,990,90F. culmorum

0,980,95NIV

0,97-0,990,95DON

0,97-0,990,95NIV

0,97-0,990,95DON

0,97-ZEA0,98-0,990,90F. graminearum

0,97--0,90F. proliferatum

0,97-FB1-0,90F. verticillioides

aw optaw minToxine aw optaw min

ToxinogenèseCroissance Espèces

DON: Déoxynivalénol; FB1: Fumonisine B1; NIV: Nivalénol; ZEA: Zéaralénone; min: minimum; opt: optimum

16/10/2016 145

L’influence de l’humidité dépend de la température

20-30°C, 10j, infection inchangée, taux de toxines > 6mg/kg37°C, 10j: moisissure disparueTaux de toxines inchangé (initial)

2 mg/kgF. graminearum(80% des grains)

27%

20-30°C, 10j, infection 42-60%NIV+DON > 2mg/kg37°C, 10j: moisissure disparueTaux de toxines inchangé (initial)

16/10/2016 146

Aucune apparition de mycotoxine après 10 mois25 ou 30°C

13% (aw=0,734)Riz

Détérioration fongique sévère au bout de 3 mois

30°C

Se conserve très bien pendant un an

15°C

15%Maïs

Etat de la conservationTempérature Teneur en eau

Produit

16/10/2016 147

Influence du pH

- croissance des moisissures de pH 3 à8, opt ≈ 5

- en général Penicillium poussent à des pH plus bas que Aspergillus et Fusarium

- pH a moins d’impact que température et aw, mais il existe des interférences

16/10/2016 148

Interférence température/pH

6,55

5 à 6,512

3,5 à 6,525

Zonze de pH pour croissance et toxinogenèse maximales

Température (°C)

Croissance et production de patuline par Penicillium patulum

16/10/2016 149

Effet du pH sur proportions relatives des aflatoxines par A. parasiticus

AFB1/AFG1 = 0,5pH 5,5

AFB1/AFG1 = 3pH 3,5Deuxièmeétude

Plus d’AFs du groupe G

pH initial > 6

Plus d’AFs du groupe B

pH initial < 6Première étude

AFs: aflatoxines; AFB1: aflatoxine B1; AFG1: aflatoxine G1

16/10/2016 150

Présence d’inhibiteurs naturels

- Oleuropéine (composé phénolique amer des olives) inhibe croissance des Aspergillus et synthèse des aflatoxines

- Tyrosol et acide cafféique (issus de décomposition des composés phénoliques des olives) inhibent croissance fongique

16/10/2016 151

- Huiles essentielles des épices et plantes aromatiques: fort potentiel antifongique

- Acides gras présents naturellement dans aliments (hydrolyse des lipides) inhibiteurs pour les moisissures

16/10/2016 152

Autres facteurs liés au substrat

- Système de culture des céréales: diminution de la contamination en mycotoxines dans les cultures biologiques (effet des traitements antifongiques); mais controversé

- Stress hydrique des plantes en cours de culture: plus de mycotoxines

- Effet de la variété cultivée: moins de fumonisine dans maïs transgénique (amélioration moins nette pour aflatoxines)

16/10/2016 153

- Attaques d’insectes: plus de croissance fongique et plus de toxines

- Brisures des grains et des cosses des fruits secs (arachides, noix, pistaches, etc.): idem

- Blessures des fruits et des olives: idem

16/10/2016 154

� Les enveloppes externes du caryopse du blé : substrat moins favorable au développement des moisissures que les couches profondes

16/10/2016 155

� Les enveloppes externes du caryopse du blé : substrat moins favorable au développement des moisissures que les couches profondes

Pour une humidité de 17,5-18%:

- Grain entier (enveloppes intactes): visiblement moisi après 15 à 20 jours

- Grain « pelé » (enveloppes altérées mécaniquement): visiblement moisi en 5 à 6 jours

16/10/2016 156

Paramètres liés à l’environnement

16/10/2016 157

La température

- Les moisissures peuvent proliférer et produire leurs mycotoxines dans des éventails très larges de température

- A toutes les étapes de la production et de la manutention (y compris réfrigération), le risque de moisissure existe

- Certaines espèces (dans les genres Penicillium et Fusarium): croissance à des températures négatives et synthèse de toxines à 0°C

16/10/2016 158

8-1010-13120-412

16/10/2016 159

25250PAT3525-2 à -3P. expansum

41312041200P. verrucosum

3720153730-3710A. carbonarius

-30--30-A. alliaceus

373112

OTA

3724-378A. ochraceus

4025-3012AFs4332-3310A. flavus, A. parasiticus

maxoptminToxmaxoptmin

ToxinogenèseCroissance Espèce

AFs: aflatoxines; OTA: ochratoxine A; PAT: patuline; Tox: toxinemin: minimum; opt: optimum; max: maximum;

16/10/2016 160

3715-3010FB137304F. verticillioidesF. proliferatum

-15-a-DON

-20-NIV

-28-DON31210F. culmorum

-15-a-DON

-20-NIV

-28-DON

-20-ZEA-24-26-F. graminearum

maxoptminToxmaxoptmin

ToxinogenèseCroissance Espèce

DON: Déoxynivalénol; FB1: Fumonisine B1; NIV: Nivalénol; ZEA: Zéaralénone; Tox: toxine; min: minimum; opt: optimum; max: maximum;

16/10/2016 161

- Zone de température permettant la croissance généralement plus étendue que celle permettant la toxinogenèse

- Variations cycliques de température (cycles de 12h entre 15 et 25; ou 15 et 30°C): plus de ZEA et DON par F. graminearum que maintien àtempérature constante

16/10/2016 162

Oxygénation et atmosphère contrôlée

- Les moisissures sont aérobies (celles des aliments sont aérobies strictes)

- Prévention significative de la synthèse des toxines sous atmosphère contrôlée

16/10/2016 163

- Sachets polyéthylène avec CO2/N2(différents rapports), et sachets polypropylène (58% CO2 et 42% N2): inhibition de synthèse de patuline par P. expansum sur pommes

- Substances chimiques capables d’absorber l’O2 dans emballage (atmosphère à moins de 0,01% d’O2): inhibition totale de croissance d’A. flavus et de synthèse des aflatoxines

16/10/2016 164

- Attention!- Moins de 1% d’O2 peut suffire à la croissance des moisissures

- Pour de nombreuses espèces, la croissance linéaire n’est divisée par 2 qu’avec moins de 0,14% d’O2

- Production d’aflatoxines par A. flavussur cacahuètes sous atmosphère contrôlée (taux résiduel en O2)

16/10/2016 165

� Conservation de grains semi-humides (20% environ) possible sous atmosphère neutre (anaérobiose)

� Inconvénient: perte du pouvoir germinatif

� Réservée aux céréales destinées àdes usages particuliers: alimentation animale, amidonnerie, etc.

16/10/2016 166

�Si HR de l’air > 100 aw de l’aliment, l’aliment absorbe de l’eau

�Pour les produits à aw faible (céréales, légumineuses, épices, etc.), l’aw peut devenir favorable aux moisissures

�La température joue un rôle important dans l’échange d’humidité et dans la croissance elle-même

�Importance de la ventilation

Humidité relative de l’air

16/10/2016 167

- Dans les produits en grains (céréales, légumineuses, épices entières, etc.), les moisissures utilisent la vapeur d’eau présente entre les grains

Absence de ces toxines après 10 mois à 25 et à 30°C

HR de l’air 73,5%

Présence d’aflatoxine B1, de citrinine et d’ochratoxine A après 8 à 10 semaines

HR de l’air 75%Riz

stocké

16/10/2016 168

Taux d’humidité (%) atteints dans différentes conditions de température et d’humidité relative de l’air

30,0*28,0*

22,0*21,8*

14,09,2

11,67,0

9,96,8

28-3110-11

Cumin

23,0*22,5*

16,0*13,2

12,612,4

10,611,0

9,09,9

28-3110-11

Riz

9080705030

Humidité relative de l’air (%)Tempé-rature(°C)Produit

* : moisissure visible

16/10/2016 169

Interactions biologiques

� Arthropodes (insectes et mites)à l’origine de l’altération fongique des céréales

16/10/2016 170

- activité métabolique: élévation de température et humidité autour des grains

- assurent dissémination des spores qui utilisent les nutriments des excréments des arthropodes

16/10/2016 171

- Présence d’insectes ravageurs dans maïs stockés accentue le développement fongique et la toxinogenèse

- Plus forte accumulation de toxines dans le maïs conventionnel que dans le maïs transgénique rendu génétiquement plus résistant aux insectes

16/10/2016 172

� Autres microorganismes

- Bactéries lactiques: inhibition de croissance et effets controversés sur toxinogenèse

- Explication: pH acide et compétition nutritionnelle?

16/10/2016 173

- Autres espèces de moisissures, soit:. Inhibition de la croissance mais pas de la

toxinogenèse. Inhibition simultanée de croissance et de

toxinogenèse (cette inhibition varie avec température)

- Souches non toxinogènes réduisent toxinogenèse de souches toxinogènesde la même espèce (A. flavus et AFs)

16/10/2016 174

+++++++++

+++++++-+

+--+++--+

Humiditérapidité de séchageréhumidificationhumidité relative

TempératureEndommagement mécaniqueBroyage des grains« Hot spots »Temps

Au stockage

A la récolte

Au champ

FACTEURS PHYSIQUES

+: a un effet -: n’a pas d’effet

Récapitulatif

16/10/2016 175

+++++

-----

--+++

CO2O2Nature du substratNutrition minéraleTraitements chimiques

Au stockage

A la récolte

Au champ

FACTEURS CHIMIQUES


Récapitulatif

16/10/2016 176

+++++++

-----+-

+++++++

Variété de planteStress (plante)Vecteurs invertébrésInfection fongiqueSouche fongiqueCharge de sporesÉcosystème microbien

Au stockage

A la récolte

Au champ

FACTEURS BIOLOGIQUES


Récapitulatif

16/10/2016 177

Conclusion

- Conditions de toxinogenèse plus restrictives que conditions de croissance fongique

- Des souches appartenant à une espèce réputée toxinogène peuvent être non toxinogènes

16/10/2016 178

Conclusion

- Conditions de toxinogenèse plus restrictives que conditions de croissance fongique

- Des souches appartenant à une espèce réputée toxinogène peuvent être non toxinogènes

Une denrée moisie n’est pas forcément contaminée par des mycotoxines

16/10/2016 179

Espèce nontoxinogène

MoisissureEspèce

toxinogène Souchetoxinogène

Souche non toxinogène

Substratdéfavorable

Substratfavorable

Environt

défavorable Environt

favorable

Traitementstechnologiques

Aliment moisi sansmycotoxines

Aliment sain

Aliment moisi avecmycotoxines

Consommation humaine ou animale

Aliment non moisi avecmycotoxines

16/10/2016 180

Partie III

Devenir des mycotoxines au cours des

traitements technologiques

16/10/2016 181

Introduction

16/10/2016 182

- Les matières premières (MP) des IAA peuvent être contaminées par les mycotoxines:. MP végétales généralement directement

contaminées. MP animales souillées suite à l’ingestion,

par les animaux, d’aliments contaminés

- Que deviennent ces mycotoxines au cours des traitements technologiques?

16/10/2016 183

Contamination indirecte des aliments d’origine animale

16/10/2016 184

- Transformation des mycotoxines dans l’organisme animal (métabolisation)

- Rejets : fèces, urine, salive, lait, œufs (toxines telles quelles ou transformées)

- Accumulation dans des organes: foie, reins, etc. (toxines telles quelles ou transformées)

16/10/2016 185

Distribution d’une mycotoxine et de ses métabolites dans l’organisme

SangT+M

Œuf T+M

Rein T+M

Lait T+M

MuscleT+M

Autres Viscères

T+M Foie

T M

Aliment T Fèces TTube digestif T(destruction ?)

Urine T+MT: mycotoxineM: métabolite

16/10/2016 186

Contamination des denrées d’origine animale

- Lait- Œufs

- Viandes - Abats

16/10/2016 187

Métabolisation des mycotoxines (exemple: Aflatoxine)

�Chez la vache, l’AFB1 (tourteaux d'arachides, de maïs, etc.) partiellement transformée dans le foie en plusieurs métabolites

�L’AFM1 (Milk aflatoxin) est excrétée dans le lait.

FoieAflatoxine M1

Aflatoxine B 2a

Aflatoxine R 0(Aflatoxicol)

Aflatoxine B1

16/10/2016 188

Métabolisation de l’aflatoxine B1 (alimentation) en aflatoxine M1 (rejetée dans le lait)

16/10/2016 189

ZEA; α– ou β-zéaralénolZéralénone (ZEA)

De-époxydéoxynivalénol (DOM-1)Déoxynivalénol (DON)

T2; HT2; acétyl HT2-toxinesT2-Toxine

OTA; OTαOchratoxine A (OTA)

GM2aG2a

M2aB2a

GM2G2

GM1G1

M2B2

M1; B2a; R0; M4; Q1B1Aflatoxines

Principales formes rejetées Mycotoxine absorbée

16/10/2016 190

Dose orale unique 920 mg

0,0001 (dose totale < 4ng/ml)

DON + DOM-1Déoxynivalénol(DON)

-0,01ZEAZéaralénone(ZEA)

Autre essai: 160 ppb

0,2 (conc. max: 35 ppb)

T2 toxine + métabolites

T2-Toxine

Chèvres; 5mg de toxine/kg

0,026OTA

Vaches, 11 semaines

0OTA et OTαOchratoxine A (OTA)

Limites: 0,17 à6,2%

1-3 (en moyenne)

Aflatoxine M1Aflatoxine B1

Observations Taux de rejet (%)

Formes rejetées

Mycotoxine ingérée

Taux de rejet des mycotoxines dans le lait

16/10/2016 191

Rejet d’aflatoxines dans les différentes fractions de l’œuf (en µg/g) après ingestion d’une dose unique (11,26 mg)

12,478,268,873,23Membrane

7,316,436,425,10Jaune

-5,257,724,98Blanc

48h24h14h10h

Temps d’ovipositionTemps après

ovulationFraction

16/10/2016 192

Taux d’ochratoxine A détectés dans les œufs de poule ayant ingéré la toxine

* Moyenne de 6 poules

1,9 +0,3

5,7 +2,0

3,7 +2,5

4,7 + 2,7

Blanc Jaune Blanc Jaune Niveau de contamination*

(ppb)

5,0 ppm0,5 ppm

Taux d’ochratoxine A dans l’alimentation

16/10/2016 193

Effets des traitements technologiques

16/10/2016 194

� Effets des opérations unitaires- Les traitements thermiques- Le froid- Opérations d’extraction et de séparation- Les fermentations- L’irradiation

� Procédés technologiques complexes - Panification- Raffinage des huiles- Fromagerie

16/10/2016 195

Effets des opérations unitaires

16/10/2016 196

Les traitements thermiques

16/10/2016 197

- à l’état sec, les aflatoxines stables jusqu’à leur point de fusion et peuvent résister plusieurs heures à150°C

- La pression peut améliorer le taux de destruction:. Riz cuit sous pression: 70% de destruction. Riz cuit sans pression: 50% de destruction

16/10/2016 198

Effets des traitements thermiques

Réd° 83-87,5%Autoclavage, 3hOTACéréales

Stables Stables Détruits

120°C180°C210°C, 30-40 min

DON, T2 toxine

-

Résiste Cuisson ZEACéréales

Résiste Ébullition, 90 minDONMoût de brasserie

Réd° 50-70%Grillage (sec ou à l’huile)AFs

Réd° 10%100°CAFB1Arachides

Résultat Traitement Toxine Produit

AFB1: aflatoxine B1; AFs: aflatoxines; DON: Déoxynivalénol; OTA: ochratoxine A; ZEA: zéaralénone

16/10/2016 199

Stabilité thermique de l’aflatoxine M1 dans le lait (différentes expériences)

Barèmes de pasteurisation

Taux de destruction (%)

62°C-30 min70°C-30 min71°C-40 sec72°C-45 sec74°C-30 min75°C-40 sec77°C-16 sec80°C-45 sec

0 à 350

28,9+11a; 6 à 13b4540120

0 à 64

Total 0 à 64

a: lait artificiellement contaminé; b: lait naturellement contaminé.

Explications:

- barèmes variés

- contamination naturelle ou artificielle

- méthodes d’analyse

16/10/2016 200

Barèmes de pasteurisation

Taux de destruction (%)

62°C-30 min70°C-30 min71°C-40 sec72°C-45 sec74°C-30 min75°C-40 sec77°C-16 sec80°C-45 sec

0 à 350

28,9+11a; 6 à 13b4540120

0 à 64

Total 0 à 64

a: lait artificiellement contaminé; b: lait naturellement contaminé.

Explications:

- barèmes variés

- contamination naturelle ou artificielle

- méthodes d’analyse

Conséquence: présence d’aflatoxine M1 danslaits pasteurisés du

commerce!!!

16/10/2016 201

Effet du froid

16/10/2016 202

(aflatoxine M1 dans le lait)

40120

060- 18Congélation

11-251-35

806

4040

Réfrigération

Taux de réduction (%)

Durée (j) Température (°C)

Traitement

16/10/2016 203

Extraction, séparation

16/10/2016 204

AFB1: aflatoxine B1; AFM1: aflatoxine M1; AME: Alternariol Méthyl Ether; AOH: alternariol; AT: acide ténuazonique; OTA: ochratoxine A; ZEA: zéaralénone

Résultats variables selon céréale, toxine, mouture (sèche ou humide), etc.

AFB1; OTA; ZEA; T-2 toxine

Mouture Céréales

Huile: très peu

Grignon: majorité

AFB1; OTA; AME; AOH

Olives

Huile: 0-traces

Tourteau: 3 présentes

AOH; AME; AT

Graines de tournesol

Huile brute 1-15

Tourteau 85-99

AFs

Trituration

Graines oléagineuses

Cail. Égoutté14-80

Lactosérum 20-86

Égouttage Caillé de fromagerie

Crème 5,5-25

Lait écrémé75-94,5AFM1

Écrémage Lait

Répartition (%)Toxine Opération Mat. Prem.

16/10/2016 205

Répartition dans l’industrie des céréales

Répartition similaire entre son et farine

Sèche OTABlé, orge

Germe: 6-12% des 3AFB1: 39-42% dans parties solubles et 20-38% dans fibresZEA: 49-56% dans gluten et 17-26% dans parties solublesT2: 64-70% dans parties solubles

Humide AFB1; ZEA;

T2-toxineMaïs

Enveloppes: 5-31%Germe: 30-49%

Maïs

Spécialement dans sonsèche AFB1

Riz, blé

RésultatsMoutureToxines Produit

AFB1: aflatoxine B1; OTA: ochratoxine A; ZEA: zéaralénone

16/10/2016 206

Concentration similaire dans farine et sonOchratoxine AOrge, blé

Concentration dans farine augmente avec taux d’extraction (maximum dans son)

Aflatoxine B1Blé dur

Son 95; riz poli 5Aflatoxine B1Riz

Enveloppes 5-31; Farine de son 7-12; Germe 30-49; « Grits » 3-6;

Farine à faible taux de lipides 2-3; Farine à taux de lipides élevé 14-15

Aflatoxine B1Maïs

Céréale Mycotoxine Distribution (%)

Distribution des mycotoxines; mouture sèche

16/10/2016 207

Effet des fermentations

16/10/2016 208

� Fermentation lactique

� Fermentation alcoolique

16/10/2016 209

Laits fermentés et leurs ferments

100%Lben

58%Culture de Lac. diacetylactis

100%AFM1 (5µg/l)

Culture de Lactococcus lactis

Réduction AFB1 (art.)

AucuneYaourt

Très faibleCulture de Lactobacillusbulgaricus

Très faible

AFM1

Culture de Streptococcusthermophilus

Réduction Toxine Milieu

AFB1: aflatoxine B1; AFM1: aflatoxine M1; art.: contamination artificielle

16/10/2016 210

Réduction de l’AFB1 par des bactéries lactiques

(milieu MRS liquide; pH 6,5; 30°C)

44,89Lb. rhamnosus

22,28Lb. casei

20,26Lb. lactis

5,21Lb. plantarum

4,46Lactobacillus brevis

2,15Leuconostoc mesenteroides

1,80Pediococcus acidilactici

Taux maximal de réduction (%)Espèce

16/10/2016 211

Lactobacillus rhamnosus:- Est très active sur les aflatoxines- Réduit instantanément les taux:. d’ochratoxine A. de zéaralénone. d’α-zéaralénol

16/10/2016 212

Mécanismes d’action des bactéries lactiques

� Transformation biochimique

AFB2a (non toxique)AFB1Bactéries du yaourt

Aflatoxicol (moins toxique) + AFB2a (non toxique)

AFB1Lactococcus lactis

Formes de transformationToxine Bactéries

AFB1: aflatoxine B1; AFB2a: aflatoxine B2a

16/10/2016 213

� Fixation sur la paroi des bactéries:- Plusieurs souches de Lactobacillus,

Lactococcus et Bifidobacterium (24h; 37°C): fixation d’AFB1 (5,6 à 59,7%)

- Fixation sur paroi de Lb. casei et Lb. lactisrapide et réversible (lavage)

- Fixation sur Lb. rhamnosus par complexation avec peptidoglycane de la paroi

16/10/2016 214

Fermentation alcoolique

Red° 0% après 7 j de fermentation avec Saccharomyces cerevisiae

Blé, orgeDON

Orge: 0,1-0,92 µg/kgBière: 0,03-0,1 µg/lBière

Orge OTA

100%Cidre Jus de pommePAT

92%AFG1

79%Pâte au levain traditionnel

Farine AFB1

35%AFB1

22%Pâte fermentéeFarine

DON

RéductionProduit finiSubstratToxine

AFB1: aflatoxine B1; AFG1: aflatoxine G1; DON: Déoxynivalénol; OTA: ochratoxine A; PAT: patuline

16/10/2016 215

Fermentation alcoolique

Red° 0% après 7 j de fermentation avec Saccharomyces cerevisiae

Blé, orgeDON

Orge: 0,1-0,92 µg/kgBière: 0,03-0,1 µg/lBière

Orge OTA

100%Cidre Jus de pommePAT

92%AFG1

79%Pâte au levain traditionnel

Farine AFB1

35%AFB1

22%Pâte fermentéeFarine

DON

RéductionProduit finiSubstratToxine

AFB1: aflatoxine B1; AFG1: aflatoxine G1; DON: Déoxynivalénol; OTA: ochratoxine A; PAT: patuline

16/10/2016 216

Fermentations (récapitulation)

AFB1: aflatoxine B1; AFG1: aflatoxine G1; AFM1: aflatoxine M1; DON: Déoxynivalénol; FB1: fumonisine B1; OTA: ochratoxine A; PAT: patuline

Réduction 79/92%AFB1/1FG1Levain tradit°

Réduction 22%DON

Réduction 35% AFB1Alcoolique Pain

Sans effetForte stabilité

DONOTA; FB1

Bière

Disparition PATAlcoolique

Jus (pomme)

Disparition AFM1Lactique (lben)

Sans effetRéduction

AFM1AFB1

Lactique (yaourt)Lait

Résultat Toxines Fermentation Produit

16/10/2016 217

Effet de l’irradiation

16/10/2016 218

- Radiations actives sur les moisissures, moins sur toxines déjàprésentes

- Traitement 6 à 10 kGy: pas d’effet sur DON dans l’orge

- Traitement 5 à 10 Mrad: réduction partielle des Afs dans les aliments

16/10/2016 219

Effets des procédés technologiques complexes

16/10/2016 220

Panification

- Étapes de la panification: mélange des ingrédients, pétrissage, fermentation, cuisson

- L’ensemble du processus n’élimine pas totalement les toxines présentes

16/10/2016 221

- DON: . Réduction 22% par fermentation. Réduction 44% dans produits finis

- AFB1:. Taux de récupération dans farine: 40-66%. Taux de récupération dans la pâte: 10-20% . Taux de récupération dans le pain: 10-20%. Donc: effet de la cuisson nul

16/10/2016 222

Taux de réduction des AFs (%) aux

différentes étapes de la panification

Après ferment°

Avant ferment°

87,385,815,054,573,9AFG1

87,786,315,352,571,2AFB1

Globale FermentationPétrissage Mélange Toxine

AFB1: aflatoxine B1 AFG1: aflatoxine G1

16/10/2016 223

Schéma général du raffinage des

huiles alimentaires brutes

Raffinage des huiles

Huile brute

Huile neutre

Huile raffinée

DémucilaginationNeutralisation

Décoloration

Désodorisation

Huile blanchie Décirage (tournesol)

Pâtes de neutral°

Cires

Terres décolo-rantes usagées

16/10/2016 224

- Neutralisation à la soude: destruction de la plus grande partie des AFs

- Décoloration: destruction complémentaire

- Mais: parfois résidus importants de toxines dans les huiles raffinées

16/10/2016 225

Résidus d’aflatoxines dans huiles raffinées

Réduction de la contamination par le raffinage; mais huiles raffinées pouvant contenir jusqu’à2000 ppb!

Huiles de sésame, de germe de maïs, d’olive

28200Après raffinage

956618236Avant raffinageHuile de son de

riz

Maximum (ppb)

Moyenne (ppb)

Minimum (ppb)

16/10/2016 226

Résidus d’aflatoxines dans huiles raffinées

Réduction de la contamination par le raffinage; mais huiles raffinées pouvant contenir jusqu’à2000 ppb!

Huiles de sésame, de germe de maïs, d’olive

28200Après raffinage

956618236Avant raffinageHuile de son de

riz

Maximum (ppb)

Moyenne (ppb)

Minimum (ppb)

Attention! L’huile d’olive

est généralement consommée brute (vierge)

16/10/2016 227

Fabrication des fromages

16/10/2016 228228

Lait

Caillé

Lactosérum Caillé égoutté

Coagulation

Egouttage

Affinage

Fromage frais

Fromage affiné

Vente

Schéma général de la fabrication des

fromages

16/10/2016 229

Coagulation

- Coagulation grâce à l’action de la présure, souvent combinée à l’acidification par les bactéries lactiques

- Effet des bactéries lactiques (déjà vu)- Effet de la présure: aucun - Chauffage au cours du caillage: réduction

de l’AFM1- Chauffage du caillé: pas d’effet

16/10/2016 230

Égouttage et traitement du caillé

- Répartition de l’AFM1 entre lactosérum et caillé égoutté très variable selon les cas (14 à 80% retenus dans le caillé)

- Lavage du caillé: élimination partielle de l’AFM1

- Salage en saumure: faible réduction de l’AFM1

16/10/2016 231

- Quantité totale d’AFM1 dans le fromage plus faible que celle initialement présente dans le lait (20 à 65%)

- Concentration du fromage en AFM1 toujours supérieure à celle du lait de départ (effet de concentration)

16/10/2016 232

Concentration de l’AFM1 dans le fromage par rapport à la teneur du lait de départ

Taux de concentration*

Fromages

8,15,83,73,21,7

MozzarellaParmesan

Tilsit; CamembertFromage frais

Brick

* Teneur du fromage /teneur du lait de départ (µg/kg en AFM1)

16/10/2016 233

Conclusion

- Les traitements technologiques ne suffisent généralement pas à débarrasser les produits alimentaires des mycotoxines

- La prévention de la contamination est la meilleure voie

- Une huile raffinée est plus sûre qu’une huile brute

- Un produit peut être contaminé sans avoir été moisi (lait, œufs)

16/10/2016 234



- Une huile raffinée est plus sûre qu’une huile brute: « mythe de l’aliment biologique »

- Un produit peut être contaminé sans avoir été moisi (lait, œufs)

16/10/2016 235

Conclusion



- Une huile raffinée est plus sûre qu’une huile brute

- Un produit peut être contaminé sans avoir été moisi (lait, œufs) : « mythe de l’aliment frais »

16/10/2016 236

Partie IV

Contamination des denrées alimentaires

au Maroc

Alimentation animale

237

1945: Intoxication de porcs avec une alimentation moisie (Ninard & Hinterman)

1979: 640 vaches laitières tuées (Province de Nador); son de blé moisi

1991: 216 équidés tués (Gharb); paille moisie suite à une forte pluie à la fin de l’été

Cas d’empoisonnement

Stachybotryotoxicose sur Equidés,

Gharb (1991)

85

11318

Stachybotris atra

Produits Analysés AFB1 OTA Référence

Tourteau de SojaTour. de tournesol Aliment composé

121853

145

---

Tantaoui Elarakiet al., (2000)

Aliments pour volailles

70 1 0 Benkerroum & Tantaoui

Elaraki., (2001)


20 13(20 ppb)

- Zinedine et al.,(2007)


70 - 21(30 ppb)

Sifou et al.,(2012)

240

- Non researched

Mycotoxines dans aliments du bétail

AFB1: aflatoxine B1; OTA: ochratoxine A

Alimentation Humaine

Céréales et dérivés

Produits Analysés Positifs Niveau

(µg/kg)

BléOrgeMaïs

Son de blé

107755054

0010

--

18-

Total 286 1 18

Produits AnalysésPositifs

OTA ZEA

BléOrge Maïs

Son de blé

87754314

03*00

0000

Total 219 3 0

243

Aflatoxine B1

Ochratoxine A & Zéaralénone

OTA: ochratoxine A; ZEA: zéaralénone

* 1,13 – 2,83 µg/kg

Tantaoui Elaraki et al., Actes Inst. Agron. Vét., 1994, 14, 11-6

Aflatoxine B1, Ochratoxine A & Zéaralénone

16/10/2016 244

Déoxynivalénol (vomitoxine) dans le blé dur

Nombre

d’échantillons

analysés

Positifs aux

EnniatinesaENA (mg/kg) ENA1 (mg/kg)

Moy Max Moy Max

Blé

Maïs

Orge

25

31

8

12

13

7

34

nd

nd

34

nd

nd

105

207

84

209

445

220

a: Enniatines A, A1, B & B1; ENA: Enniatine A; ENA1: Enniatine A1

Moy: valeur moyenne dans les échantillons positifs; Max: valeur maximale

Zinedine A. et al., Food Control, 22 (2011), 1-5

Enniatines dans céréales


Zinedine A. et al., Food Control, 22 (2011), 1-5

Nombre

d’échantillons

analysés

Beauvéricine

(mg/kg)

Fusaroproliférine

(mg/kg)

Positifs Moy Max Positifs Moy Max

Blé

Maïs

Orge

25

31

8

7

6

4

2

17

3

4

59

5

4

1

ND

2

0.6

ND

2

0.6

ND

Beauvéricine & Fusaroprolférine dans céréales

Nombre

d’échantillons

Positifs aux

Enniatines

totalesa

ENA (mg/kg) ENA1 (mg/kg)

Moy Max Moy Max

Rabat

Casablanca

Kénitra

Errachidia

Tanger

Mohammedia

16

10

11

12

10

11

5

5

7

3

6

9

51.5

8.8

14.3

13.3

38.5

12.8

119.5

9.1

16.8

15.3

38.5

15.3

nd

nd

448.7

nd

56.2

270

nd

nd

448.7

nd

56.2

441.3

Enniatines dans le Riz

Sifou A. et al., Food Control, 22 (2011), 1826-30



16/10/2016 248

FréquenteCo-présence

ENB; ENB1; ENA1; ZEA

Plus forte incidence

96Échantillons contaminés (au moins une toxine)

22Nombre de toxines recherchées

98Nombre d’échantillons

Mycotoxines dans la semoule de couscous

Zinedine et al. Inter Conf Mycotoxins & Cancer (2016)

Mycotoxines dans les pâtes alimentaires

Bouafifsa et al., Inter Conf Mycotoxins & Cancer (2016)

Bouafifsa et al., Inter ConfMycotoxins & Cancer (2016)

Référence

80% positifs aux ENs & ZEA

50% positifs au DON (conc. > lim. max.

européenne)

Principaux résultats

137Nbr de toxines recherchées


DON: Déoxynivalénol; ENs: Enniatines; ZEA: zéaralénone

16/10/2016 250

Ochratoxine A dans le pain (frais)

16/10/2016 251

- Pourcentage de contamination: 48% (0.14 à 150 ng/g)

- 26 % échantillons > LMR (Europe) (3ng/g)

- La présence d’OTA dans le pain est due àla contamination de la matière première (farine)

16/10/2016 252

- Contamination moyenne : 13 ng/g

- Consommation quotidienne moyenne : 577 g

- Pour un adulte (60 kg): DI = 126 ng/kg pc

- 7 fois > TDI (17.1 ng/kg bw) : EFSA (2006)

- 9 fois > TDI (14 ng/kg bw) : Comité mixte FAO/WHO (2001)

16/10/2016 253

- Exposition potentielle des marocains à l’OTA via la consommation de pain

- Cette exposition est probablement liée aux cas de néphropathies: Insuffisance Rénale Chronique (4000 nouveaux cas/an)

L’hypothèse reste à confirmer: études épidémiologiques, étude Cas-Témoins

254

Enniatines dans produits à base de céréales(Breakfast & Infant Cereals)

Mahnine N. et al., Food Chemistry, 124 (2011), 401-403

Produits Principal

constituant

Nombre

(Positifs)aENA (mg/kg) ENA1 (mg/kg)

Moy Max Moy Max

Breakfast

(n = 48)

Infant

(n =20)

Maïs

Blé

Riz

Autre (fr. rings)

Autre (muesli)

Autre (fitness)

Avoine

Blé

Riz

17(7)

7(1)

9(2)

2(0)

10(9)

2(0)

1(1)

14(0)

6(2)

nd

nd

nd

nd

20

nd

nd

nd

nd

nd

nd

nd

nd

29,7

nd

nd

nd

nd

43

469

55.1

nd

140.4

nd

99.1

nd

52

423.6

469

61.4

nd

688

nd

99.1

nd

52



Principal

constituant

Nbr

d’échantillons

Beauvéricine (mg/kg) Fusaroproliférine (mg/kg)

Pos Moy Max Pos Moy Max

Breakfast cereals

Maïs

Blé

Riz

Autre (fr. rings)

Autre (muesli)

Autre (fitness)

Avoine

Infant cereals

Blé

Riz

17

7

9

2

10

2

1

14

6

nd

nd

nd

nd

2

nd

nd

nd

2

nd

nd

nd

nd

3.7

nd

nd

nd

5.6

nd

nd

nd

nd

5.3

nd

nd

nd

10.6

nd

nd

1

nd

4

nd

1

nd

nd

nd

nd

3.9

nd

1.9

nd

4.4

nd

7.4

nd

nd

3.9

nd

5.5

nd

4.4

nd

7.4

Beauvéricine & Fusaroproliférine dans produits àbase de céréales (Breakfast & Infant Cereals)

Pos: nombre d’échantillons positifs; Moy: valeur moyenne dans échantillons positifs; Max: valeur maximale

Mahnine N. et al., Food Chemistry,

124 (2011), 401-403

Aflatoxine M1 dans le lait crû

El Marnissi et al., Food Chem Toxicol 50 (2012), 2819-21

8%Valeurs > lim. max. eur. (50 ng/l)

10-100Valeurs limites (ng/l)

13Échantillons positifs


8Unités laitières traditionnelles

257

7 % > LMR européenne

Aflatoxin M1 dans le lait pasteurisé

258

Taux de

contamination

53 – 84 %

ArgentineBrésilCorée

EspagneIndeIranItalie

JaponKoweïtLibye

Portugal Turquie

Aflatoxin M1 dans le lait

16/10/2016 259

- Contamination moyenne: 0.0186 µg/l- Consommation: 64 L/personne/an- DI = 3.2 ng AFM1/personne /jour

Pays ou région DI (AFM1) ng/personne/jour

Europe 6.8

Amérique Latine 3.5

Orient 12

Moyen Orient 0.7

Afrique 0.1

Maroc 3.2

A. Zinedine et al. Intern J Food Microbiol, 114 (2007): 25-29.

Estimation de la prise journalière DI (Daily Intake)

Filali et al., Food Addit Contam 18 (2001), 565-8

Ochratoxine A dans les boissons

1,161,16114Jus de fruits

--05Bière

0,028-3,240,653030Vin

Valeurs limites (µg/l)

Moyenne (µg/l)

Positifs Nombre d’échantillons

Produits Analysés Contaminés Valeurs limites (ppb) Référ.

Arachides Arachides Amandes

NoixNoix

PistachesRaisins secsRaisins secs

Figues sèches Pruneaux

Dattes

476

272750244244383835

613129000010

25-120*820**18-30*

20*586-2790*

----

20*-

21223221222

Total 330 12 18-2790 -

261

* µg/kg Aflatoxin B1

** µg/kg total aflatoxins B1+B2+G1+G2

Aflatoxines dans les fruits secs

1- Tantaoui Elaraki et al., Actes Inst. Agron. Vét., 1994, 14, 11-162- Tantaoui Elaraki et al., Actes Inst. Agron. Vét., 2000, 20, 65-703- Elkamch & Touhami, Mémoire IAV, 2015

Produits AnalysésAflatoxine B1 Ochratoxine A

Positifs Valeurs limites (µg/kg)

Positifs Valeurs limites (µg/kg)

Olives Noires Façon Grèce

103 12 5-37 5 40-80

Huile d’olive vierge

60 0 - 3 40

262

Tantaoui Elaraki & Le Tutour, Oléagineux, 1985, 40, 451-4

Olives et huile d’olive

263

Aflatoxines dans les épices

16/10/2016 264

Conclusion

- Résultats épars (modestie des moyens vs. diversité des produits, espace, temps);

- Souvent recherche de 1 ou 2 molécules, alors que risque réel de présence simultanée de plusieurs mycotoxines:. Coexistence d’espèces fongiques variées. Production possible de plusieurs toxines par une même espèce

16/10/2016 265

- Orientation vers techniques de multidétection pouvant extraire et doser 20 à 30 mycotoxines à la fois

- Méthodes modernes (HPLC, GC/MS, etc.) plus performantes que méthodes anciennes (TLC): . de plus en plus de chance de détecter contaminations. taux de contamination notés plus élevés

266

Grands défis pour le Maroc:- Problème des maâsras traditionnelles: écrasement d’olives fortement moisies car gardées trop longtemps avant trituration- Utilisation du pain rassis (souvent moisi) dans l’alimentation du bétail laitier

Olives moisies triturées dans les mâasras traditionnelles

270Photo M. Majdi

Pain moisi destin é àl’alimentation des vaches

laitières

16/10/2016 271

Recommandations

� Instaurer une législation spécifique aux mycotoxines

� Procéder à des études épidémiologiques pour évaluer la prévalence des affections sanitaires liées aux mycotoxines

� Éduquer le consommateur

16/10/2016 272

- Les huiles d’olive au goût le plus fort ne sont pas les meilleures

- Les figues sèches moisies ne sont pas bonnes

- Les noix très bon marché sont dangereuses

- Ne plus donner le pain rassis; acheter juste selon le besoin; détruire le reste

Messages au consommateur

16/10/2016 273

Contacts

A. Tantaoui Elaraki:[email protected]

Société Marocaine de Mycotoxicologie:www.msm.org.ma

formation onssa 2016 a. tantaouielaraki › ...- certaines toxines provoquent des cancers...

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