MICOTOXICOZELE

MICOTOXICOZELE

MICOTOXINELE:

Ø      denumirea provine din limba greaca - mykes=fung)

Ø      sunt produsi secundari de metabolism elaborati de micetii toxinogeni printr-o serie de reactii catalizate de enzime in conditii specifice de umiditate si temperatura

Ø      Rolul acestor metaboliti pentru organismele producatoare nu este pe deplin cunoscut.

Ø      240 specii de miceti

Ø      500 de micotoxine

D.p.d.v. chimic:

• polipeptide
• compusi terpenici
• derivatii acidului oxalic
• alcaloizi
• derivati chinonici
• derivati cumarinici

Micotoxinele sunt depozitate in:

Ø      micelii

Ø      organele de fructificare

Ø      in spori- doar urme

Ø      trec in substrat

O specie de miceti poate elabora un complex de micotoxine cu structuri diferite.

O toxina poate fi elaborata de mai multi miceti.

Factorii care influenteaza dezvoltarea micetilor si producerea de micotoxine:

n      capacitatea genetica, substratul ,umiditatea, pH-ul substratului

n      coeficientul de activitate al apei, temperatura, aeratia- compozitia atmosferei

n      luminozitatea

n      agentii biologici microorganismele concurente

n      perioada de timp de la contaminare, lucrarile agrotehnice si fitosanitare

Capacitatea genetica

doar unele specii de miceti cresc pe produsele agricole, doar un % limitat elaboreaza micotoxine

- in cadrul aceleasi specii apar diferente intre tulpini in ceea ce priveste producerea de micotoxine;

Substratul nutritiv

- Este factor esential in determinarea tipului de miceti care se dezvolta, fiind sursa de azot, carbon si substante minerale.

F. bune grauntele de cereale,turtele oleaginoase,furajele combinate, nutreturile insilozate incorect, fructele, legumele uscate, pestele uscat

- Porumbul este "contaminat universal" cu fumonizine, zearalenona si tricotecene produse de Fusarium spp si de alte toxine produse de fungi, cum sunt aflatoxinele si ochratoxina, produse de Aspergillus spp

-Aspergillus spp se dezvolta foarte bine pe cerealele amidonoase, pe nuci, smochine.

- A. ochraceus :in cereale si in produsele obtinute din acestea, fructe, condimente,

- A. carbonarius : in struguri si in stafide,

- Stachybotrys spp, Alternaria spp, Cladosporium spp : substrat bogat in celuloza;

- Sorgul, secara, orzul, bumbacul, orezul, ovazul, fasolea, sfecla sunt surse de carbohidrati pt. fungi.

Modificari in substrat: ex.F.culmorum:

- boabele neinfestate contineau 71,3% amidon in materia uscata, boabele atacate contineau doar 70,3%.(enzimele din fung au degradat amidonul) ;

- valoarea continutului proteic si a polizaharidelor neamidonoase a crescut in boabele inoculate, fata de cele neinoculate

Integritatea substratului se dezvolta pe grauntele sparte traumatizate

Compozitia chimica a substratului

- sporirea productiei de aflatoxine are loc daca in substrat exista sulfat de amoniu , aminoacizi, L-glutamat, glicocol, glucide, zinc, fier, mangan ;

- scaderea productiei de aflatoxine se poate datora prezentei excesive in substrat a azotatului de potasiu, L-alaninei, peptonei, extractului de drojdie, molibdenului, cuprului, lactozei ;

- nivelul scazut de potasiu din sol, independent de disponibilitatea azotului, poate creste riscul de putrezire al paielor si de atac al mucegaiurilor si, implicit, de producere de micotoxine .

Umiditatea:

In functie de necesarul de umiditate, micetii care ataca grauntele, se clasifica in:

Ø      miceti de camp - ataca grauntele in dezvoltare, pe cele mature si plantele la U=22-25% (Alternaria spp, Fusarium spp, Clamidosporium spp);

Ø      miceti de depozit - se dezvolta in/pe graunte - dezvoltarea lor si producerea de aflatoxine se face la U=13-18% (Penicillium spp, Aspergillus spp);

Ø      micetii alterarii avansate - prezinta aceleasi cerinte ca micetii de camp (F. graminearum ).

In functie de necesitatile de apa pentru germinarea sporilor, micetii se clasifica in:

Ø      hidatofiti - folosesc apa lichida pentru germinatie si vegetatie;

Ø      mezofiti - folosesc apa lichida pentru germinatie, iar vaporii de apa pentru vegetatie;

Majoritatea genurilor de miceti ce contamineaza furajele sunt mezofiti.

- Punctul critic, respectiv umiditatea cea mai mica a substratului care favorizeaza producerea de miceti, este 13% .

- La umiditatea de 13-15% predomina A. glaucus, la umiditate mai mare de 15% apar A. ochraceus, A. versicolor

Pentru a preveni dezvoltarea mucegaiurilor

Ø      pe cerealele depozitate, umiditatea trebuie sa fie sub 13%,

Ø      pe produsele finite din materii prime vegetale, umiditatea trebuie sa fie sub 10%,

Ø      in laptele praf, ouale deshidratate umiditatea trebuie sa fie 4%

Ø      P. citreonigrum infesteaza orezul dupa recoltare, atunci cand umiditatea ajunge la 13-15%; A. glaucus predomina la umiditatea 14,6%.

Ø      Cresterea lui Fusarium pe porumb necesita umiditate minima de 22 - 25%.

Valoarea pH a substratului

Fungii se dezvolta in limite largi de pH, de la 1,5 la 8,5

Ø      Optim pentru A. flavus este pH=4-6. A. flavus se dezvolta slab la pH sub 3 si peste 7,5.

Ø      Absidia corymbifera se dezvolta cel mai bine la pH=3-8

Umiditatea relativa (UR) a aerului

- Umiditatea relativa (UR) a aerului are rol favorizant in dezvoltarea micetilor si elaborarea de micotoxine, daca este mai mare de 70-80%

- UR peste 70% favorizeaza contaminarea micotica indirect, prin modificarea umiditatii substratului.

A. flavus se dezvolta la UR=80%, optim la UR=85%.

- UR≥ 75% este optima pentru A. glaucus    

Fungii capabili sa creasca in conditii de depozitare cu umiditate mica se pot imparti in doua categorii:

Ø      xerofili cresc bine in conditii de umiditate relativa mica

Ø      xerotoleranti cresc bine in conditii de umiditate, dar tolereaza si conditiile de uscaciune.

Coeficientul de activitate al apei :

- Este un concept fizico-chimic, care cuantifica relatia dintre umiditatea in substrat si capacitatea microorganismelor de a se dezvolta pe acel substrat.

Activitatea apei defineste legatura dintre umiditatea substratului si umiditatea aerului.

Activitatea apei este numeric egala cu umiditatea relativa in conditii de echilibru (URE), exprimata sub forma zecimala : aw(proba)=URE(aer)/100

- Viata exista intre 0,9999 si 0,60 (aw) - activitatea apei minima la care incepe germinatia si dezvoltarea.

- Limita de crestere pentru cei mai multi fungi xerofili este de 0,7

- Fungii cresc la valori diferite ale activitatii apei

Ø      Alternaria spp aw =0.85-0.88,

Ø      Cladosporium spp, aw=0.84-0.88.

Ø      genul Mucor spp, aw=0.90-0.94,

Ø      genul Rhisopus spp, aw=0.93 genul Aspergillus se dezvolta la aw=0.75-0.94,

Ø      genul Penicillium , aw=0.78-0.86,

Ø      Fusarium spp , aw=0.86-0.91

Temperatura

- Temperatura optima de vegetatie a micetilor saprofiti este cuprinsa intre 18-27^oC.

- Dupa modul in care genurile de miceti se dezvolta, pot fi impartite astfel:

Ø      mezofile - se dezvolta intre 10- 40 ^oC, optim la 25-35 ^oC, majoritatea;

Ø      termofile - se dezvolta la 50-60 ^oC - speciile din nutreturile murate;

Ø      termotolerante - intre 10-60 ^oC.

- Genurile Fusarium spp, Penicillium spp, Alternaria spp se dezvolta la temperaturi cuprinse intre 20-25 ^oC;

- Pentru genul Aspergillus spp, temperatura optima este de 25-35 ⁰C.

- Unele tulpini de A. flavus se dezvolta la 7,50C (temperatura obtinuta la refrigerare) ;

- nu s-a putut detecta aflatoxina B1-Aspergillus parasiticus- la o valoare a activitatii apei sub 0,83 si la o temperatura sub 10 ^oC;

- A. fumigatus este un fung termotolerant, temperatura optima fiind de peste 40˚C; el poate creste intre 20-50 ^oC.

- F. nivale se dezvolta si in caz de inghet usor si la temperaturi de peste 55 ^oC.

- Elaborarea toxinei T-2 de catre Fusarium spp are loc la 8 ^oC ;

- Elaborarea DON si NIV de catre F. culmorum poate avea loc la 15 ^oC, dar cresterea este mai mare la 25 ^oC

- Vremea umeda, ploioasa si calduroasa din perioada de inflorire permite infestarea porumbului si a cerealelor cu specii de Fusarium. Temperaturile scazute, ce urmeaza infestarii, pot mari producerea de DON, care va creste in perioada de depozitare .

- Absidia corymbifera este un fung termotolerant, putandu-se dezvolta mai bine la 37 ⁰C, dar se dezvolta si la temperaturi de 48 -52 ^oC ;

- Speciile genului Rhizopus se dezvolta bine la temperatura de 37 ^oC .

- Temperatura optima pentru elaborarea de micotoxine este diferita de temperatura optima de crestere vegetativa. Ex.temperatura optima pentru dezvoltarea A. flavus este de 36-38 ^oC, iar producerea maxima de aflatoxine este la 28-32 ^oC, AB este elaborata la 24-28 ^oC, iar AG la 30 ^oC.

Temperatura mai scazuta nu blocheaza elaborarea micotoxinelor, daca umiditatea nu actioneaza limitativ.

n      Cladosporium = -7 si +7 ^oC

n      Stachybotris ^oC

Aeratia

- Micetii sunt microorganisme aerobe, cu necesitati de oxigen diferite. Lipsa oxigenului duce la moartea hifomicetelor toxinogene.

Reducerea concentratiei de oxigen in substrat influenteaza negativ sinteza de metaboliti (micotoxine), germinarea sporilor, cresterea talului si sporularea.

Prezenta oxigenului in concentratie de 1% permite dezvoltarea unui numar mare de miceti !!!

- Barbotarea de azot in mediu duce la scaderea semnificativa a masei de miceliu si a cantitatii de aflatoxina elaborata.

- Prin asigurarea anaerobiozei se obtine conservarea optima a nutreturilor insilozate. De ex., pentru A. flavus reducerea concentratiei de oxigen de la 5% la 1% inhiba cresterea si producerea de aflatoxine.

- Concentratia de 10% CO₂ inhiba producerea de A. flavus, iar cea de peste 20% CO₂ inhiba cresterea tuturor micetilor.

- Anumiti miceti, de ex. Mucor spp, pot germina in N₂ pur, fara oxigen .

Luminozitatea

- Micetii se dezvolta la intuneric sau in spatii slab luminate.

-Expunerea nutreturilor la lumina, raze UV, raze solare, limiteaza contaminarea micotica.

-In conditii de iluminare continua inceteaza sinteza.

-Stachybotrys chartarum se dezvolta foarte rapid in conditii de expunere la lumina, sporularea este favorizata de alternanta zi/noapte .

- P.citreonigrum creste mai ales la lumina naturala, in zonele cu temperatura moderata.

Agentii biologici :

-pot cauza incalzirea substratului, cresterea umiditatii datorita secretiilor digestive si prin excreta =>influenteaza favorabil dezvoltarea, multiplicarea micetilor si producerea de micotoxine

-lezionarea boabelor favorizeaza contactul micetilor cu suportul nutritiv

-insectele transmit spori de fungi diferiti, inca din stadiul vegetativ al plantelor

-pot actiona ca diseminatori ai sporilor fungici si pot avea toleranta mare la prezenta unor micotoxine .

Microorganisme concurente

- Microflora diversa dintr-un anumit substrat determina interactiuni de tip competitiv intre speciile si tulpinile de miceti - favorizeaza dezvoltarea unora in detrimentul altora.

- Existenta unor micete nemicotoxinogene scade cantitatea de micotoxine elaborate (mai mica decat in culturile pure).

- A. niger inhiba dezvoltarea lui A flavus

- Micetii inhiba dezvoltarea bacteriilor, iar unele bacterii pot metaboliza micotoxinele din substrat - Flavobacterium auratiacum metabolizeaza aflatoxina B1

- Studii recente au demonstrat ca divesele tipuri de fungi interactioneaza intre ele in conditiile depozitarii cerealelor. Apar interactiuni inter- si intra-specifice.

- S-a descoperit ca producerea de ochratoxina A (OTA) de catre P. verrucosum este puternic influentata de competitia cu ceilalti fungi .

-Un alt studiu a aratat ca producerea de ochratoxina A a fost inhibata semnificativ de prezenta simultana in mediu a micetilor F. culmorum si F. poae .

Perioada de timp de la contaminare

- Timpul necesar pentru dezvoltarea micetilor si inceperea elaborarii de micotoxine este intre 24-36 ore.Ø Continutul maxim de aflatoxine apare in intervalul de 8-10 zile de la contaminare .ØProducerea de toxine DON si NIV a continuat timp de 40 zile, in cazul cerealelor infestate cu P. culmorum . Spectrul de specii de fungi prezente in silozurile cu porumb, sorg si fan variaza cu durata timpului de depozitare. Ex. :dupa doua - trei luni de la depozitare, speciile detectate apartin genurilor Penicillium , Fusarium si Aspergillus. Specia Byssochlamis nivea, care sintetizeaza PAT, apare in silozuri dupa sase luni .

Lucrarile agrotehnice si fitosanitare:

- Fungii care produc boli ale frunzelor nu produc micotoxine, dar controlarea aparitiei lor poate avea impact indirect asupra mucegaiurilor si producerii micotoxinelor in alte parti ale plantei. Ex.:s-a sugerat folosirea fungicidelor foliare

-Exista dispute intre fermieri, daca sa se continue araturile la adancime sau sa se are mai la suprafata sau chiar deloc. Desi metoda in care nu se ara are avantaje (de exemplu reducerea eroziunii solului, imbunatatirea structurii solului), aceasta metoda afecteaza micromediul in care cresc cerealele. Incidenta patogenilor plantelor a crescut.

- Rotatia culturilor:incidenta dezvoltarii lui Fusarium spp. in graul si porumbul de toamna si contaminarea acestora cu DON. - rezultate neconcludente / cercetatori austrieci