Prima di addentrarci su come l’impiego di metaboliti primari e secondari di derivazione dall’Aspergillus oryzae sia in grado di migliorare i parametri produttivi degli animali a cui vengono somministrati, ritengo sia necessario e doveroso fugare ogni dubbio circa l’elevato grado di sicurezza di questo fungo a tutti i livelli: verso i microbiologi di Akron che preparano le madri per la sua crescita, verso il personale addetto alla produzione, verso il personale dell’industria mangimistica addetto alla miscelazione degli ingredienti, verso gli allevatori che utilizzano mangimi integrati con tali sostanze, verso la salute degli animali che se ne cibano e infine verso il consumatore delle derrate animali prodotte.

La sicurezza alimentare ai giorni nostri riveste un ruolo fondamentale per la società. Se guardiamo a pochi decenni fa, quando si ricercava la copertura alimentare di tutta la popolazione, le parole qualità, tracciabilità, rintracciabilità e trasparenza nella trasformazione non venivano mai menzionate. In questi ultimi anni però, questi concetti sono sempre più al centro dell’attenzione comune, essendo diventati cardini nella produzione e distribuzione delle filiere zootecniche. La qualità, in particolare modo, riveste il ruolo predominante nelle caratteristiche di un prodotto alimentare, e può essere espressa in molti modi a seconda dei parametri utilizzati:

  • Qualità chimico/nutrizionale
  • Qualità organolettica
  • Qualità legale
  • Qualità d’origine/brevetto
  • Qualità igienico/sanitaria

La qualità è rappresentata anche dall’assenza delle micotossine, tossine prodotte da vari ceppi fungini, ognuno prediligendo una coltura e/o un periodo del ciclo di produzione particolare e colpendo in particolar modo granaglie e mangimi.

L’Unione Europea e il nostro paese, hanno sin da subito adottato una politica di pronto intervento ed hanno via via attuato provvedimenti con lo scopo di disciplinare questo fenomeno. Sono stati infatti fissati limiti massimi sulla contaminazione sia degli alimenti che dei mangimi, che tuttora sono tra i più bassi in tutto il mondo.

Chi ha ancora paura dell’Aspergillus oryzae?

L’impiego di Saccharomyces cerevisiae e dei LAB (Lactic Acid Bacteria), il cui inizio dell’utilizzo nella preparazione di alimenti fermentati e di additivi per l’alimentazione animale si perde nella notte dei tempi, non ha mai dato adito a timori circa la sicurezza. Proprio per le loro proprietà salutistiche, questi due microrganismi sono stati classificati come Probiotici, per cui, senza alcun dubbio sicuri. Molti addetti al settore dell’alimentazione animale non ritengono però altrettanto sicuri i derivati dell’Aspergillus oryzae, a causa della possibile produzione di micotossine durante la fase di crescita del fungo, dovuta all’appartenenza del A. Oryzae al gruppo dell’Aspergillus flavus, noto per la produzione di aflatossina.

Con questo articolo vorrei dissipare ogni dubbio circa la sicurezza nell’impiego dei derivati da A. Oryzae prodotti da Akron nell’alimentazione animale.

A. oryzae è considerato non patogeno per le piante, gli animali e l’uomo. Alcuni ceppi di A. oryzae, soprattutto selvatici, possono produrre una varietà di sostanze potenzialmente tossiche quando la fermentazione si prolunga oltre 4-5 giorni, il normale tempo necessario per la produzione di questi alimenti. Akron impiega, in via precauzionale, 48 ore per la sua crescita, anche se il ceppo utilizzato non è in grado di produrre nessuna sostanza dannosa mentre gli isolati di A. flavus selvatici producono prontamente aflatossine e altre micotossine.

La qualità chimico/nutrizionale del prodotto ottenuto dalla crescita di Aspergillus oryzae con sistemi proprietari è data dal suo contenuto in proteine, lipidi, carboidrati e metaboliti ad effetto catalitico, ed è, quindi, la capacità nutritiva dell’alimento stesso.

La qualità nutrizionale viene garantita a ogni livello del processo produttivo a partire da:

  • la preparazione delle madri per la crescita del fungo, nel nostro laboratorio microbiologico seguito dalla dott.ssa Claudia Gobbo, attraverso l’inoculo nel terreno di ceppi non tossigeni di Aspergillus oryzae (AK 7001 – DSMZ 1862- ATCC 46244) guarantendo il controllo biologico. In questo momento Akron possiede una sua ceppoteca di circa oltre 130 diversi ceppi microbici.
  • la scelta delle materie prime derivante dalle aziende certificate QS, GMP+, Fammi QS.
  • alcuni trattamenti specifici in grado di influenzare positivamente le prestazioni del prodotto finito (per es. concentrazione a bassa temp. sottovuoto, filtrazione/centrifugazione e/o supportazione) in grado di garantire le proprietà biologiche dello stesso.
  • infine, anche un corretto processo di conservazione/distribuzione ha un ruolo fondamentale nella garanzia che diamo ai nostri business partners.

La qualità organolettica di un prodotto fermentato e/o supportato è data dalla valutazione di alcune caratteristiche quali l’aspetto, il colore, l’aroma e la consistenza, percepite attraverso gli organi di senso (qualità sensoriale). Si tratta pertanto di valutazioni soggettive del consumatore che sono notevolmente influenzate da fattori psicologici, sociali e culturali. In caso di prodotti derivati dal fermentazione di microorganismi vivi (Saccharomyces cerevisiae, Baccilacce, Latobaccili e muffe) è difficile parlare di odori gradevoli e colore constante che, nonostante ciò, garantisce efficacia e sicurezza del prodotto finale.

Perchè garantiamo l’utilizzo dei derivati dell’Aspergillus oryzae AK 7001 – DSMZ 1862- ATCC 46244 come sicuro?

La qualità legale è quella garantita dall’insieme di norme che interessano il settore alimentare e che devono rispondere ai requisiti determinati dalla legge. Aspergillus oryzae viene riconosciuto come sicuro (GRAS) dall’elenco della FDA (Food and Drug Administration) (tailor., 1979).

La nostra esperienza produttiva con l’A. oryzae dura ormai da più di 25 anni e non abbiamo mai avuto problemi di tossicità o di allergie tra gli addetti alla produzione in Akron nè in quelli dei mangimifici dei nostri clienti. Questo per Akron è fonte di orgoglio, in quanto siamo riusciti a coniugare un significativo aumento della risposta produttiva degli animali con una totale sicurezza di impiego tra tutti gli operatori del settore dell’alimentazione animale.

Per spiegare questo aspetto importantissimo ci siamo basati sui giudizi espressi dall’EFSA, l’Ente europeo per la sicurezza alimentare, sulle risultanze della letteratura internazionale, della F.D.A. Americana, della DSMZ, la ceppoteca tedesca che ha fornito il ceppo ad Akron, e dell’ATCC, la ceppoteca americana che ha in catalogo l’omologo ceppo della DSMZ.

Criteri adottati dalla F.D.A., dall’EFSA e dal DSMZ per la classificazione di una sostanza come GRAS

Il concetto di Generally Recognized as Safe (GRAS) come base per la conformità alle normative statunitensi è fornito dal Federal Food, Drug and Cosmetic Act (FDCA) del 1958 mediante l’iscrizione dell’additivo alimentare. Qualsiasi sostanza che si prevede ragionevolmente possa diventare un componente degli alimenti, o influisca in altro modo sulle caratteristiche dell’alimentazione stesso, è un additivo alimentare. Gli additivi alimentari sono soggetti all’approvazione preliminare della Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti, prima della messa sul mercato, supportata dal parere di esperti qualificati per formazione scientifica ed esperienza in grado di  valutare la sicurezza della sostanza per l’uso previsto. La determinazione di GRAS si basa sulla sicurezza della sostanza dimostrata adeguatamente attraverso procedure scientifiche o attraverso l’esperienza basata sull’uso consolidato negli alimenti prima del 1958, nelle normali condizioni d’uso. “Riconoscimento univoco ed “esperto qualificato” sono componenti chiave di questo linguaggio legale. Una determinazione che una sostanza sia GRAS richiede sia prove tecniche di sicurezza sia una base per concludere che le prove tecniche di sicurezza sono generalmente conosciute e accettate. I dati e le informazioni su cui si basano per stabilire la sicurezza devono essere generalmente disponibili e deve esserci consenso tra gli esperti qualificati sulla sicurezza della sostanza per l’uso previsto” (Tailor e Richardson, 1979).

Anche l’europea EFSA ha implementato un sistema (QPS) simile per concetto e scopo alla definizione GRAS (generalmente riconosciuta come sicura). Inoltre, la sicurezza di questo organismo è supportata anche dall’Organizzazione mondiale della sanità (Organizzazione per l’alimentazione e l’agricoltura/Organizzazione mondiale della sanità, 1987).

DSMZ a sua volta classifica un microrganismo nella classe 1 “Classificazione degli agenti biologici nei gruppi a rischio” nel caso di alcuni batteri, virus, funghi e altri agenti biologici che possono infettare l’uomo e renderlo malato. Questi sono noti come agenti patogeni.

Molti altri agenti biologici, al contrario, sono innocui (apatogeni) o rappresentano un pericolo solo per le persone vulnerabili (agenti patogeni opportunistici).

Quali categorie di gruppi di rischio ci sono?

Gli agenti biologici sono assegnati a quattro gruppi di rischio per consentire ai datori di lavoro di attuare misure di protezione ed istruzioni d’uso adeguate. La classificazione si basa sul grado di rischio di infezione dei rispettivi agenti biologici. Gli agenti biologici nel gruppo di rischio 1 presentano il rischio più basso di infezione, mentre quelli nel gruppo di rischio 4 rappresentano il rischio più elevato.

Gruppo di rischio 1

In questo gruppo sono presenti agenti biologici che difficilmente causano malattie in un individuo. Pertanto il giudizio espresso da questi sistemi di valutazione sulla sicurezza derivante dall’impiego dei derivati di Aspergillus oryzae deve essere considerato estremamente validante.

Prove scientifiche cerca la sicurezza dell’impiego di A. oryzae

Per non tediare il lettore con una disamina approfondita di carattere genetico, abbiamo allegato in calce una serie di lavori scientifici che illustrano ampiamente le differenze genetiche dell’A. oryzae rispetto ad altre specie di Aspergillus.

Riportiamo solo le conclusioni che emergono da tali lavori.

Il genoma di A. oryzae è composto da otto cromosomi con una dimensione intera del genoma di 37,6 Mb. Il confronto del genoma di A. oryzae con altri due Aspergilli sp., A. nidulans e A. fumigatus, sequenziati in timeline simili ha rivelato che A. oryzae aveva una dimensione del genoma del 25-30% maggiore rispetto alle altre due specie. Di conseguenza, A. oryzae aveva 2000–3000 geni in più rispetto ad A. nidulans e A. fumigatus. L’aumento del numero di geni, in accordo con l’aumento delle dimensioni del genoma, deriva principalmente dall’espansione genica dei geni metabolici. Ciò include idrolasi secretoria, trasportatori e geni del metabolismo primario e secondario, tra i quali l’espansione dei geni del metabolismo secondario è più rilevante.

I geni produttori di aflatossina presenti in A. flavus non sono stati trovati in A. oryzae

Questi risultati suggeriscono che la lunga storia di uso industriale di A. oryzae ha rimosso i geni sfavorevoli per consumo il umano. In alternativa, A. oryzae, in qualche modo, potrebbe essere stato selezionato come mutante sicuro sin dall’inizio.

In uno studio del 2012, Gibbons et al. ha confrontato le sequenze del genoma di 14 ceppi diversi geograficamente e industrialmente di A. oryzae e A. flavus con i loro ceppi di riferimento, per saperne di più sulla discendenza flavus-oryzae, sui cambiamenti funzionali associati alla domesticazione dei microrganismi e sull’impatto dei processi di produzione sulla variazione del genoma. In primo luogo, lo studio ha evidenziato come la diversità nucleotidica a livello di genoma tra i ceppi di A. oryzae era circa il 25% rispetto a quella tra i ceppi di A. flavus. Questo risultato, associato alla consapevolezza che A. oryzae è monofiletico, indica che tutti i ceppi di A. oryzae provengono da un singolo evento di domesticazione, cioè un antenato comune. Nel complesso, quello che è emerso da questo e da altri studi è che l’atossicità dell’A. oryzae deriva fondamentalmente dalla lunga storia di addomesticamento del fungo, che risulta fondamentalmente diverso da quello effettuato su molti animali e piante. Infatti, mentre l’addomesticamento di diverse piante e specie animali è stato in gran parte effettuato attraverso una “manipolazione genetica” dei percorsi di sviluppo che influenzano la crescita e la morfologia, l’addomesticamento di alcuni microrganismi tra cui A. oryzae è stato guidato dalla ristrutturazione del metabolismo (Gibbons et al. 2012).

Naoki Kato afferma che la sua incapacità di produrre micotossine, a causa della mutazione o della repressione trascrizionale dei geni responsabili della loro biosintesi, è coerente con l’ipotesi che A. oryzae sia una specie domestica derivata da A. flavus, una specie selvatica che è un noto produttore di aflatossina.

La qualità di origine/ brevetto

La Comunità Europea ha creato alcuni sistemi noti per promuovere e tutelare i prodotti agro-alimentari: per esempio, i marchi DOP e IGP tutelano ulteriormente il consumatore. Akron srl, pur essendo ancora un’azienda di piccole/medie dimensioni ma oramai riconosciuta anche al livello internazionale, ha investito un gran numero di risorse sia umane che finanziarie nello sviluppo e nella ricerca per garantire un constante progresso nella qualità e efficacia dei nostri prodotti. Grazie a una delle più importanti realtà italiane, specializzata in brevetti, Akron ha iniziato le procedure per la brevettazione che ci permetterà di tutelare le innovazioni produttive apportate ai nostri prodotti.

La qualità igienico/sanitaria

Per garantire la qualità igienico/sanitaria degli alimenti, un ruolo fondamentale è rivestito dall’operatore del settore alimentare, sia esso produttore, distributore o venditore: “La sicurezza degli alimenti va garantita lungo tutta la catena alimentare, a cominciare dalla produzione primaria” (Reg. CE 852/2004). Un altro regolamento comunitario afferma che “per garantire la sicurezza degli alimenti occorre considerare tutti gli aspetti della catena di produzione alimentare come un unico processo, a partire dalla produzione primaria inclusa, passando per la produzione di mangimi fino alla vendita o erogazione di alimenti al consumatore inclusa, in quanto ciascun elemento di essa presenta un potenziale impatto sulla sicurezza alimentare” (Reg. CE 178/2002).

Bibliografia

Machida M.,  Asai K.,  Sano M.,  Tanaka T.,  Kumagai T.,  Terai G.,  Kusumoto K.,  Arima T.,  Akita O.,  Kashiwagi Y.,  Abe K.,  Gomi K.,  Horiuchi H.,  Kitamoto K.,  Kobayashi T.,  Takeuchi M.,  Denning D. W.,  Galagan J. E.,  Nierman W. C.,  Yu J.,  Archer D. B.,  Bennett J. W.,  Bhatnagar D.,  Cleveland T. E.,  Fedorova N. D.,  Gotoh O.,  Horikawa H.,  Hosoyama A.,  Ichinomiya M.,  Igarashi R.,  Iwashita K.,  Juvvadi P. R.,  Kato M.,  Kato Y.,  Kin T.,  Kokubun A.,  Maeda H.,  Maeyama N.,  Maruyama J.,  Nagasaki H.,  Nakajima T.,  Oda 9-9- K.,  Okada K.,  Paulsen I.,  Sakamoto K.,  Sawano T.,  Takahashi M.,  Takase K.,  Terabayashi Y.,  Wortman J. R.,  Yamada O.,  Yamagata Y.,  Anazawa H.,  Hata Y.,  Koide Y.,  Komori T.,  Koyama Y.,  Minetoki T.,  Suharnan S.,  Tanaka A.,  Isono K.,  Kuhara S.,  Ogasawara N.,  Kikuchi H. Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae, Nature, 2005, vol. 438 (pg. 1157-1161).

Kobayashi T.,  Abe K.,  Asai K.,  Gomi K.,  Juvvadi P. R.,  Kato M.,  Kitamoto K.,  Takeuchi M.,  Machida M. Genomics of Aspergillus oryzae, Biosci. Biotechnol. Biochem., 2007, vol. 71 (pg. 646-670).

Akao T.,  Sano M.,  Yamada O.,  Akeno T.,  Fujii K.,  Goto K.,  Ohashi-Kunihiro S.,  Takase K.,  Yasukawa-Watanabe M.,  Yamaguchi K.,  Kurihara Y.,  Maruyama J.,  Juvvadi P. R.,  Tanaka A.,  Hata Y.,  Koyama Y.,  Yamaguchi S.,  Kitamoto N.,  Gomi K.,  Abe K.,  Takeuchi M.,  Kobayashi T.,  Horiuchi H.,  Kitamoto K.,  Kashiwagi Y.,  Machida M.,  Akita O. Analysis of expressed sequence tags from the fungus Aspergillus oryzae cultured under different conditions, DNA Res., 2007, vol. 14 (pg. 47-57).

Takahashi T.,  Chang P. K.,  Matsushima K.,  Yu J.,  Abe K.,  Bhatnagar D.,  Cleveland T. E.,  Koyama Y. Nonfunctionality of Aspergillus sojae aflR in a strain of Aspergillus parasiticus with a disrupted aflR gene, Appl. Environ. Microbiol., 2002, vol. 68 (pg. 3737-3743).

Tominaga M.,  Lee Y. H.,  Hayashi R.,  Suzuki Y.,  Yamada O.,  Sakamoto K.,  Gotoh K.,  Akita O. Molecular analysis of an inactive aflatoxin biosynthesis gene cluster in Aspergillus oryzae RIB strains, Appl. Environ. Microbiol., 2006, vol. 72 (pg. 484-490).

Bok J. W.,  Keller N. P. LaeA, a regulator of secondary metabolism in Aspergillus spp., Eukaryot. Cell, 2004, vol. 3 (pg. 527-535).

Lee Y. H.,  Tominaga M.,  Hayashi R.,  Sakamoto K.,  Yamada O.,  Akita O. Aspergillus oryzae strains with a large deletion of the aflatoxin biosynthetic homologous gene cluster differentiated by chromosomal breakage, Appl. Microbiol. Biotechnol., 2006, vol. 72 (pg. 339-345)

Traditional healthful fermented products of Japan. Murooka Y, Yamshita M. Traditional healthful fermented products of Japan. J Ind Microbiol Biotechnol. 2008 Aug;35(8):791-8.

Gibbons JG1, Salichos L, Slot JC, Rinker DC, McGary KL, King JG, Klich MA, Tabb DL, McDonald WH, Rokas A. The evolutionary imprint of domestication on genome variation and function of the filamentous fungus Aspergillus oryzae Curr Biol. 2012 Aug 7;22(15):1403-9.

Genetic Safeguard against Mycotoxin Cyclopiazonic Acid Production in Aspergillus oryzae Dr. Naoki Kato  Dr. Masafumi Tokuoka  Yasutomo Shinohara  Dr. Makoto Kawatani  Dr. Masakazu Uramoto  Dr. Yasuyo Seshime  Prof. Dr. Isao Fujii … First published: 23 May 2011 https://doi.org/10.1002/cbic.201000672.

 

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