ornella patoris
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I costituenti del vino potenzialmente tossici per la salute
Ornella Pastoris
Università degli Studi di Pavia
Centro Riccagioia
Torrazza Coste, 11 Novembre 2013
FEASR
Programma di
Sviluppo Rurale 2007-2013
Costituenti del vino
potenzialmente tossici per la salute
• Fitosanitari
• Micotossine (ocratossina A)
• Etilcarbammato
• Amine biogene
• Metalli
• Additivi (es. solfiti)
Individuare metodi per ridurre o
eliminare del tutto la loro
presenza nel prodotto finale
Costituenti del vino
potenzialmente tossici per la salute
• Fitosanitari
• Micotossine (ocratossina A)
• Etilcarbammato
• Amine biogene
• Metalli
• Additivi (es. solfiti)
Costituenti del vino
potenzialmente tossici per la salute
• Fitosanitari
• Micotossine (ocratossina A)
• Etilcarbammato
• Amine biogene
• Metalli
• Additivi (es. solfiti)
Prodotti fitosanitari
Tignoletta della vite
(Lobesia botrana)
Peronospera della vite
(Plasmopara viticola)
Muffa grigia
(Botrytis cinerea)
I principali parassiti della vite
Trattamento preventivo con
prodotti in grado di
preservare la vite e garantire
la qualità dell’uva
Pesticidi nelle uve e nel vino
Pesticida Uva (mg/kg) Vino (mg/kg) Limite OIV (mg/kg)
Uva Vino
Azoxystrobin 0.19 0.09 - 0.13 2 0.5
Cyprodinil 1.03 0.18 - 0.21 5 0.5
Fludioxonil 0.78 0.23 -0.05 2 0.5
Penconazolo 0.58 0.47 0.2
Pyrimethanil 1.11 1.01-1.02 3 2
Caboni and Cabras, Adv Food Nutr Res. 2010; 59: 43-62
Sostanze utilizzate nella chiarificazione
• Il carbone è raccomandato quando il residuo da eliminare è molto basso
• Pesticidi molto idrosolubili come il diclorvos non subiscono variazioni
significative
Cabras et al, J Wine Res. 1995; 6: 201-205
Lieviti e pesticidi
L’attività di lieviti e batteri può essere influenzata
da residui di pesticidi
I lieviti sono in
grado di ridurre i
livelli di pesticidi
sia degradandoli
che assorbendoli
Cabras & Angioni, J Agric Food Chem. 2000; 48: 967-973
Controllo dei pesticidi
Linee guida per un corretto uso dei pesticidi per il
trattamento delle viti e dell’uva e individuazione di
limiti massimi di residui consentiti nel vino
Il processo di vinificazione riduce i residui di pesticidi
eventualmente presenti nel prodotto iniziale
Metodi di rilevamento molto sensibili e precisi
• Gas-cromatografia
• HPLC
• Elettroforesi capillare
• Spettrometria di massa
Fitoalessine
• Composti antimicrobici prodotti dalle piante in risposta a diverse condizioni
di stress sia di origine biotica che abiotica
• Sono generalemente sintetizzate entro poche ore dall’esposizione alla fonte
di stress e si accumulano nella pianta raggiungendo un contenuto massimo
dopo 2/3 giorni
Stimolare la produzione di fitoalessine nella vite
potrebbe rappresentare un’interessante strategia per
limitare l’uso dei pesticidi
• Nella vite le fitoalessine sono un gruppo ristretto di molecole
appartenenti alla famiglia dello stilbene
• La più importante fitoalessina prodotta dalla vite è il resveratrolo (3,5,4’-
triidrossistilbene)
Stilbene Resveratrolo
Fitoalessine
sintetiche
Costituenti del vino
potenzialmente tossici per la salute
• Fitosanitari
• Micotossine (ocratossina A)
• Etilcarbammato
• Amine biogene
• Metalli
• Additivi (es. solfiti)
Ocratossina A (OTA)
• Comunemente presente in cereali, uva, caffè, spezie, cacao
• Individuata nell’uva e nel vino per la prima volta nel 1996
• Prodotta da Aspergillus spp. e Penicillium spp.
• Nell’uva i principali produttori sono A. niger e soprattutto l’A. carbonarius che infettano l’uva prima del raccolto
Effetti di OTA sulla salute
• Nefrotossica (danni dipendenti da dose ed esposizione)
• Immunotossica
• Teratogena
• Cancerogena (gruppo 2B, IARC 1993)
Lunga emivita
Maiale: 70-120 ore
Pollo: 4 ore
Uomo: 840 ore
Presente anche in prodotti
di origine animale destinati
all’alimentazione umana
TWI
120 ng/kg di peso corporeo (Efsa, 2006)
Livelli di esposizione
15-60 ng/kg di peso
corporeo alla settimana
OTA nell’uva e nel vino
• Clima (temperatura e umidità)
• Zona geografica (latitudine)
• Annata di produzione
• Fattori legati alla vinificazione
La presenza di OTA nell’uva e
nel vino è influenzata da
numerosi fattori:
Livelli massimi di OTA ammessi in
succo d’uva, mosto e vino
2 µg/kg (Regolamento CE n. 123/2005)
Effetto della latitudine
I vini dei Paesi più meridionali sono in genere più
contaminati come conseguenza del clima più caldo e secco
Valero et al., Food Chemistry 2008; 108: 593–599
CII 15% > 2µg/l
CIII 27% > 2µg/l
Annata di produzione
L’annata – come conseguenza del clima e della presenza di fenomeni
metereologici – può influenzare la presenza di OTA nelle uve
Lucchetta et al., Toxins 2010; 2: 840-855
Lopez De Cerain et al., Food Addit Contam 2002; 11:1058–1064
Fattori legati al tipo di vinificazione
Pur non essendoci differenze di contenuto di OTA tra
uva bianca e nera, il contenuto di micotossina nei
vini rossi è superiore rispetto agli altri vini
Brera et al., J Agric Food Chem 2008; 56: 10611–10618
Nella produzione del vino bianco la sansa
(la parte solida a cui rimane legata la
maggior parte di OTA) viene separata dal
succo, mentre nei vini rossi viene
lasciata macerare a contatto con il
succo. Questo spiega per quale motivo i
vini rossi hanno livelli di OTA maggiori
rispetto ai vini bianchi
OTA nei vini italiani
La regione di origine del vino, come conseguenza diretta
del diverso clima, influenza il contenuto di OTA
Brera et al., J Agric Food Chem 2008; 56: 10611–10618
OTA nei vini italiani
Piemonte
3 ng/l
Lombardia
15 ng/l
Triveneto
43 ng/l
Romagna 115 ng/l
Marche 25 ng/l
Abruzzo 195 ng/l
Puglia 1302 ng/l
Sicilia 1366 ng/l
Toscana 498 ng/l
Emilia 17 ng/l
Considerando solo i vini rossi
si crea un gradiente dei
livelli di OTA da nord a sud
lungo il versante adriatico
Pietri et al., Food Addit Contam 2001; 18: 647-654
Esposizione della popolazione italiana
Sebbene i cereali siano considerati la maggior fonte di esposizione
ad OTA, recenti studi hanno sottolineato l’importante contributo
apportato dal vino (in particolare dai vini rossi)
Miraglia e Brera, 2002
Esposizione della popolazione italiana
L’assunzione quotidiana di OTA con il vino varia considerevolmente a
seconda del consumo, del tipo di vino e dell’area geografica
Brera et al., J Agric Food Chem 2008; 56: 10611–10618
TDI = 17.1 ng/kg
Come minimizzare il rischio di contaminazione
Minimizzare il danno agli acini sulla vite è uno degli elementi
chiave per ridurre il rischio di contaminazione da OTA
• tenere sotto controllo gli eventuali danni agli acini causati
da funghi o da muffe patogene tramite l’utilizzo di fungicidi
• tenere sotto controllo i danni causati da insetti utilizzando
insetticidi
• sfruttare pergolati e la potatura in modo che i grappoli
abbiano una adeguata esposizione al sole, non rimangano
impigliati nei fili dei tralicci ed abbiano spazio a
disposizione
• controllare le tempistiche di irrigazione per ridurre il
rischio di rottura degli acini in caso di pioggia prima del
raccolto
Come minimizzare il rischio di contaminazione
• Strumenti che permettono di prevedere le regioni viticole a
rischio di contaminazione da OTA e che sfruttano modelli che
tengono conto delle temperature e delle precipitazioni stagionali
• Raccolta di campioni nei vigneti sa sottoporre ad analisi
microbiologiche
• Applicazione dei metodi di
controllo della contaminazione
da Aspergillus spp
Controllo chimico
(fungicidi)
Controllo biologico (lieviti,
agenti di biocontrollo)
Trans-resveratrolo
• Il trans-resveratrolo (3,5,4-triidrostilbene) è un
composto antiossidante naturale che si accumula nelle
foglie e nella buccia degli acini in risposta a danni di
varia natura (infezioni fungine, radiazioni UV, danni
chimici…)
• Si può trovare anche nel vino in concentrazione
variabile in funzione dei processi viticoli ed enologici
• Ha proprietà di pesticida naturale
Svantaggi dei fungicidi
• Residui nell’uva dopo la
vendemmia e quindi possibile
presenza nel vino
• Potenziali effetti nocivi per la
salute
• L’uso persistente favorisce la
selezione di ceppi resistenti
Necessità di sviluppare metodi
di controllo alternativi
Controllo biologico della produzione di OTA
• Utilizza microrganismi (agenti
di biocontrollo) antagonisti dei
funghi patogeni e rappresenta
una buona e promettente
alternativa ai pesticidi
• Uno dei vantaggi è che gli
agenti di biocontrollo possono
essere impiegati insieme ai
pesticidi, riducendo quindi i
livelli di questi ultimi
necessari per tenere sotto
controllo la crescita fungina
I lieviti come agenti di biocontrollo
I livelli di OTA negli acini pretrattati con lieviti
sono significativamente inferiori
De Curtis et al., Int J Food Microbiol 2012; 159: 17-24
I lieviti epifiti
• Sono i principali costituenti della flora microbica
che ricopre la superficie degli acini di uva
• Sono evolutivamente adattati a questa nicchia
ecologica
• Possono essere validi agenti di biocontrollo per la
loro capacità di colonizzare i grappoli di uva e
competere (per spazio e nutrienti) con i funghi
patogeni
• Possono sopravvivere e colonizzare gli acini nelle
vigne mantenendo l’equilibrio dell’ambiente
naturale
I lieviti epifiti
Portano ad una considerevole riduzione della crescita sia
di A. carbonarius che di A. niger sugli acini di uva
Bleve et al., Int J Food Microbiol 2006; 108: 204-209
Interventi durante la vinificazione
I principali elementi che riducono i rischio di
contaminazione durante e dopo la raccolta:
• selezione dell’uva e raccolta in modo da
minimizzare i danni agli acini e ridurre la
perdita di succhi durante il trasporto
• rapido trasporto alla cantina
• conservazione a bassa temperatura dell’uva
raccolta
• corretta condotta igienica nella cantina
Interventi durante la vinificazione
Durante la fermentazione
alcolica l’OTA viene adsorbita
da mannoproteine presenti
sulla parete dei lieviti e quindi
“sottratta” al vino
Selezionare ceppi di lievito la
cui parete abbia una
composizione proteica che
garantisca elevata capacità di
adsorbire l’OTA
Agenti raffinanti (es. carbone vegetale) rimuovono l’OTA dal vino,
ma compromettono la qualità del prodotto finale
Agenti proteici (es. albumina) e la bentonite legano l’OTA, ma la
loro efficacia può dipendere dalla presenza di altre proteina
nell’uva
Interventi durante la vinificazione
In base alle norme generali di salvaguardia della salute e alle
direttive comunitarie, tutte le aziende del settore alimentare – e
quindi anche le cantine che producono vino – devono mettere a
punto dei sistemi di autocontrollo basati sulle norme HACCP
Individuare i punti critici di controllo, ossia quei passaggi della
lavorazione in cui il rischio di contaminazione è maggiore ed in cui
vanno quindi concentrate le analisi di controllo
Nei processi di vinificazione i punti critici di controllo per
monitorare i livelli di OTA sono la pigiatura e la fermentazione
alcolica. Al termine di questi passaggi è quindi buona norma
effettuare dei prelievi per opportune analisi
Costituenti del vino
potenzialmente tossici per la salute
• Fitosanitari
• Micotossine (ocratossina A)
• Etilcarbammato
• Amine biogene
• Metalli
• Additivi (es. solfiti)
Etilcarbammato (uretano)
• A lungo usato come antisettico nell’industria delle
bevande alcoliche
• Alte concentrazioni hanno proprietà cancerogene
• Non esistono limiti legali; la FDA
ha raccomandato un limite
volontario di 15 μg/l nei vini da
tavola e 60 μg/l in quelli liquorosi
• Può essere naturalmente presente nei cibi e nelle
bevande fermentati, come liquori, vini, birre, pane,
salsa di soia e yogurt
Fonti di etilcarbammato nel vino
Deriva dal metabolismo dei lieviti, che durante la fermentazione
alcolica porta alla formazione di grandi quantità di urea di per sé
non tossica
Anche durante la
fermentazione
malolattica i batteri
possono produrre
precursori
dell’etilcarbammato,
come la citrullina ed il
carbamilfosfato
Come ridurre l'etilcarbammato nel vino
• Utilizzare nella fermentazione ceppi batterici in
grado di portare a termine una fermentazione
malolattica completa, in modo da ridurre il rischio
di formazione di citrullina
• Intervenire sui quei processi di coltivazione e
produzione che potrebbero determinare un aumento
dei livelli di arginina nell’uva e nel vino
• Nei vini con alti livelli di urea la legge permette
l’uso della ureasi, un additivo in grado di degradare
l’urea. L’ureasi viene ricavata dal Lactobacillus
fermentum
Costituenti del vino
potenzialmente tossici per la salute
• Fitosanitari
• Micotossine (ocratossina A)
• Etilcarbammato
• Amine biogene
• Metalli
• Additivi (es. solfiti)
Amine biogene
• Ruolo molto importante nelle cellule e nell’organismo
umano (istamina e tiramina, ad esempio, sono mediatori nel
sistema nervoso centrale e contribuiscono a controllare la
pressione sanguigna)
• Contengono uno o più sostituenti organici legati ad un
atomo di azoto. Hanno basso peso molecolare e
derivano da aminoacidi aromatici o cationici
Istidina
Istidina
decarbossilasi
Istamina
Amine biogene
Spermidina
Tiramina
Feniletilamina
Istamina Triptamina
Putresceina
Cadaverina
Alifatiche
Aromatiche
Eterocicliche
Spermina
Amine biogene
• Presenti in piante, frutta e vegetali
• Si formano principalmente durante la fermentazione e l’invecchiamento
• La loro presenza in alimenti e bevande è indesiderata in quanto possono causare problemi alla salute
Nelle bevande alcoliche l’etanolo può inibire gli enzimi
responsabili della detossificazione delle amine biogene a
livello intestinale (es. COMT e MAO), determinando così
un aumento della loro tossicità
Effetti delle amine biogene sulla salute
Una eccessiva assunzione può dar luogo a diverse reazioni
indesiderate con differenze dovute a sensibilità individuale
Istamina Rash, edema, mal di testa, ipotensione, vomito, palpitazioni, diarrea
e problemi cardiaci
Tiramina e feniletilamina
Ipertensione ed altri sintomi associati a vasocostrizione (soprattutto
emicrania e addirittura emorragie celebrali) dovuti al rilascio di
noradrenalina
Putresceina e cadaverina
Non sono di per sé tossiche, possono comunque aumentare la tossicità
di istamina, tiramina e fenietilamina dal momento che interferiscono
con le reazioni di detossificazione
Amine biogene nei vini
• Il contenuto di amine biogene nei vini rossi è maggiore rispetto
ai bianchi e ai rosé
• Putresceina, tiramina e istamina sono le amine biogene
maggiormente presenti nel vino
Martuscelli et al, Food Chem. 2013; 140: 590-597
Fonti di amine biogene nei vini
I lieviti possono contribuire al
livello finale
La maggior parte si forma durante
i processi di fermentazione
malolattica
Del Prete et al, Food Chem. 2008; 112: 474-481
Marcobal et al, J Food Protect. 2006; 69: 397-404
Fattori che influenzano la formazione
di amine biogene nel vino
• Il materiale del contenitore usato durante la fermentazione
malolattica (acciaio inossidabile, botti di rovere) può influenzare il
contenuto di amine biogene nel vino
• Alcuni parametri come pH, etanolo, SO2 influenzano l’attività delle
decarbossilasi e la loro espressione
- Ad alti valori di pH i batteri crescono
meglio, quindi questo favorisce la
formazione di amine biogene: per
questo motivo i vini bianchi, che sono
generalmente più acidi, contengono
meno amine biogene rispetto ai vini
rossi
- Ad alti valori di pH la SO2 è meno
attiva e quindi anche questo fattore
può favorire la formazione di amine
biogene
Mazzoli et al, Amino Acids. 2009; 36: 81-89
Effetto dell’invecchiamento con fecce
Martin-Alvarez et al, Eur Food Res Technol. 2006; 222: 420-424
Durante l’invecchiamento le proteine presenti nella feccia, principalmente
derivanti dalla autolisi dei lieviti, vengono idrolizzate a peptidi e questi
peptidi vengono successivamente degradati ad aminoacidi e amine
Tempi di macerazione più lunghi possono favorire una maggior produzione di
amine biogene, soprattutto istamina, tiramina e putresceina
Marques et al, Food Chem. 2008; 107: 853-860
Come ridurre il contenuto di
amine biogene nel vino
• Sostanze chiarificanti (bentonite, PVPP) possono
adsorbire le amine biogene riducendone i livelli nel vino
• Utilizzare ceppi batterici aventi bassa o nulla capacità di
produrre amine biogene (in quanto privi del gene che
codifica per l’enzima coinvolto nella loro formazione)
Ceppo batterico Istamina Tiramina Putresceina
Lactobacillus brevi ND 0.4 g/l ND
Oenococcus oeni ND ND ND
Lactobacillus buchneri ND ND 0.9 g/l
Leuconostoc mesenteroides ND 1.1 g/l ND
Moreno-Arribas et al, Int J Food Microbiol. 2003; 84: 117-123 (adapted)
ND = non determinabile (<2x10-5 g/l)
Determinazioni in vitro su terreni di coltura addizionati di aminoacidi precursori
Effetto di trattamenti antifungini sui
livelli di amine biogene nel vino
Marques et al, Food Chem. 2008; 107: 853-860
• I vini ottenuti da uve non trattate hanno livelli di amine biogene
superiori rispetto a quelli ottenuti da uve che hanno ricevuto un
trattamento fungicida
• La fonte di amine biogene nel vino può essere collegata allo
sviluppo di funghi sull’uva non trattata
Effetto di starters commerciali
L’uso di starters ben selezionati inoculati all’inizio della fermentazione
malolattica può ridurre la produzione di amine biogene
Martin-Alvarez et al, Eur Food Res Technol. 2006; 222: 420-424
Marques et al, Food Chem. 2008; 107: 853-860
Conclusioni
• Un’ampia varietà di composti possono influenzare
la sicurezza del vino
• Grazie agli sforzi della ricerca scientifica in campo
enologico, l’industria vitivinicola dispone di
adeguate conoscenze e mezzi per controllare e
prevenire o comunque ridurre al minimo la
formazione di composti potenzialmente pericolosi
per la salute
• Negli anni più recenti sono state fatte anche
numerose scoperte su componenti del vino che
hanno un effetto benefico sulla salute (polifenoli,
peptidi) a confermare che un moderato consumo di
vino fa effettivamente bene alla salute