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Classificata dall’AIRC come possibile cancerogeno per l’uomo a causa della sua elevata tossicità, l’Ocratossina A (OTA) è prodotta dai funghi Aspergillus e Penicillium spp e può contaminare molti prodotti agricoli, come cereali e frutta, e sopravvivere ai processi industriali a cui vengono generalmente sottoposti gli alimenti, giungendo inalterata al prodotto finito e causando seri problemi alla salute del consumatore.

L’uva da vino rappresenta, dopo i cereali, il secondo alimento più contaminato dall’ OTA. Durante la vinificazione, la tossina, estremamente resistente, passa nel vino compromettendone la qualità e impedendone, a volte, la commerciabilità. I funghi micotossigeni infettano l’uva in campo a partire dall’invaiatura e la massima produzione della tossina si realizza in condizioni di temperatura comprese tra 15-20°C ed umidità tra 95 e 98%.

Anche la latitudine gioca un ruolo importante; nelle aree più a sud, le uve sembrano maggiormente soggette alla presenza di OTA a causa della maggior frequenza in tali zone di AspergillusLe strategie attualmente utilizzate in cantina per la rimozione dell’OTA dal vino riguardano essenzialmente materiali ad azione adsorbente quali il carbone attivo e la bentonite. Tali carboni enologici, nonostante la loro efficacia, possono compromettere la qualità del vino, rimuovendo da esso composti aromatici molto importanti ed antociani.

La rilevante attenzione rivolta all’OTA è dovuta alla sua elevata tossicità per l’uomo. La sua pericolosità è da collegarsi alla sua capacità di essere assorbita facilmente a livello dello stomaco, dal tratto gastro-intestinale e dall’intestino, per poi essere diffusa nel corpo umano attraverso il sangue, raggiungendo reni, fegato, pancreas, muscoli e interferisce con il sistema immunitario [1;2].  Può restare nel corpo per un lungo periodo, fino a 35 giorni. Per tali motivi, l’OTA è classificata dall’AIRC come possibile cancerogeno per l’uomo, gruppo 2B (AIRC 1993).

Materiali adsorbenti da scarti vegetali: quali vantaggi?

Negli ultimi anni, sta ricevendo sempre più attenzione lo studio di materiali adsorbenti derivanti dai vegetali. Il costo assai ridotto, l’ampia disponibilità e i molteplici campi applicativi, permettono a questi materiali di affiancare, e magari in futuro sostituire definitivamente, gli adsorbenti più tradizionali.

Studiando alcuni scarti vegetali, è stato possibile rintracciare un metodo innovativo ed alternativo, rispetto a quelli già esistenti, per la riduzione del livello di OTA. Sono stati presi in considerazione alcuni scarti di origine vegetale: gusci macinati di frutta secca, tra cui mandorle, nocciole, noci, arachidi ed altri quali fibra di cocco (CON), posa di caffè (COG) e bucce di clementine (CLE), scelti per la loro efficacia adsorbente nei confronti dell’OTA.

La capacità adsorbente e la capacità di trattenere la tossina dopo diversi cicli di adsorbimento, è stata testata sia in soluzione acquosa che in miscela acqua/etanolo 14%, per simulare la matrice del vino dal punto di vista alcolico. A scopo comparativo, sono stati anche impiegati alcuni ben noti adsorbenti ad elevata efficacia già utilizzati in ambito ambientale, quali il biochar (BC), l’hydrochar (HC) ed un acido umico da fibra di cocco (HA) [3;4].

I risultati preliminari di questa ricerca hanno dimostrato che tutti i materiali precedentemente elencati sono in grado di adsorbire l’OTAIn particolare, sono risultati molto efficaci i campioni di posa di caffè (26% di adsorbimento), fibra di cocco (56%) e bucce di clementine (61%) e secondo la seguente scala di rimozione dell’OTA dall’acqua: BC > HA > CLE > CON > HC > COG > altri gusci di frutta secca, e secondo la seguente scala di rimozione dalla miscela acqua/alcool: CLE > CON > COG (in tal caso, esclusi BC, HC e HA).

Fig. 1 – Campioni a contatto con l’Ocratossina A

Subito dopo l’adsorbimento, è stato eseguito il desorbimento per valutare l’eventuale rilascio dell’OTA da parte degli stessi materiali e le prove hanno dimostrato una notevole ritenzione dell’OTA anche dopo un ciclo di desorbimento. La quantità di micotossina adsorbita all’equilibrio, qe (μg g−1), è stata calcolata considerando la concertazione iniziale di ocratossina A in soluzione, quella all’ equilibrio, il volume della soluzione e la massa dell’adsorbente. La quantità di OTA desorbita dai materiali è stata calcolata sulla base dalla quantità di prodotto in soluzione prima e dopo il desorbimento.

Dopo aver testato numerosi materiali per la loro capacità di adsorbire e trattenere questa micotossina, lo studio si è focalizzato sui tre materiali in grado di adsorbire di più, e cioè la buccia di clementine, la fibra di cocco e la posa di caffè. Lo studio della cinetica di adsorbimento dell’OTA condotto con i materiali selezionati ha mostrato che il processo di adsorbimento della micotossina era piuttosto rapido su ogni materiale.

L’equilibrio di adsorbimento, infatti, veniva raggiunto in circa due ore su ciascuno dei tre adsorbenti (CLE, CON, COG), tempi brevi al pari dei carboni enologici solitamente impiegati. Questo risultato indica che l’interazione tra l’adsorbente e l’OTA è di tipo chimico (chemi-adsorbimento) e che la formazione di tali legami chimici tra le specie interagenti presenta una certa stabilità.

Ciò è stato successivamente confermato dall’analisi della superficie dei materiali con la tecnica della microscopia a scansione elettronica (SEM), la quale consente di identificare aspetti morfologici degli adsorbenti con informazioni sulla distribuzione dei pori. I tre materiali presentano infatti tutti una struttura differente ed eterogenea, altamente porosa, con micro-particelle, canali e pori irregolari e di differente diametro.

Conclusioni

Alla luce dei risultati finora ottenuti, è possibile ipotizzare un impiego concreto di questi materiali per la rimozione dell’Ocratossina A. Essi si inseriscono alla perfezione nel concetto di economia circolare poiché passano dall’essere prodotti di scarto al diventare una risorsa per decontaminare.

Semplicità di preparazione, origine del tutto naturale, ampia disponibilità, costo nullo e innocuità per persone ed animali, conferiscono a questi materiali caratteristiche di sostenibilità ambientale ed economica come pochi. I risultati incoraggianti di questa ricerca necessitano di approfondimenti futuri.

Uno degli aspetti da studiare riguarderà la possibilità di impiegare questi materiali per decontaminare il mosto ed anche esaminare il loro comportamento verso importanti componenti del vino, come antociani e polifenoli, al fine di ipotizzare il loro impiego in campo enologico, e per applicazioni di interesse alimentare ed ambientale.

Bibliografia

    1. A., Mantovani A. (1988) Ocratossina A: problemi tossicologici e rischi per la sanità pubblica. Annuale dell’Istituto Superiore della. Sanità Vol. 24, N.4, 613-620.Massoud R., Cruz A., Darani K.K. (2018) Ochratoxin A: from safety aspects to prevention and remediation strategies. Current Nutrition & Food Science, 14, 11-16.
    1. Gupta V.K, Ribeiro Carrott P.J.M.,Suhas. (2009) Low cost adsorbents: growing approach to wastewater treatment- a review. Critical Review environmental science Technology, 39, 783-842.
    2. Loffredo E., Taskin E. (2017) Adsorptive removal of ascertained and suspected endocrine disruptors from aqueous solution using plant-derived materials. Enviromental Science and Pollution Research, 24(23), 19159-19166.
    3. Lagergren S. (1898) Zur Theorie Der Sogenannten adsorption geloster stoffe, kungliga svenska Vetenskapsakademiens. Handlingar, 24,1-39.
    4. Ho Y.S., McKay G(1999) Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochemistry, 34, 451–465.