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Les mycotoxines
Formation ONSSA2016
A. Tantaoui Elaraki
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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
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� 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)
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Les participants
?
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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)
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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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16/10/2016 19
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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16/10/2016 29
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
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Historique
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16/10/2016 35
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)
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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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16/10/2016 52
Nivanlénol et Déoxynivalénol
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16/10/2016 53
T2-Toxine
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16/10/2016 54
Fumonisines
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Conditions d’apparition des mycotoxines
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� Facteurs liés à la moisissure� Facteurs liés au substrat� Facteurs lés à l’environnement
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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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16/10/2016 58
- 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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16/10/2016 59
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
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- 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
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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)
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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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16/10/2016 63
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.
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� 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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16/10/2016 67
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
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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
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16/10/2016 69
� Fermentations
- lactique: aucune destruction de l’aflatoxine M1 dans le yaourt
- alcoolique: destruction partielle des aflatoxines en panification
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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)
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Conséquences
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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
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� 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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16/10/2016 74
� 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)
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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.
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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
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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
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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
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16/10/2016 86
Ascospores
asque
ascospores
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Basidiospores
Remarque: surtout chez les champignons macroscopiques
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Zygospores
zygospore
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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
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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
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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
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Exemples d’attaques fongiquesau champ
Aspergillus flavus sur maïs
Fusarium sur blé
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16/10/2016 93
moisissures sur céréales (et dérivés) après récolte
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16/10/2016 94
Fruits frais moisis
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16/10/2016 95
Fruits secs moisis
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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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16/10/2016 97
� Paramètres gouvernant croissance et toxinogenèse:
- Paramètres liés à la moisissure- Paramètres liés au milieu (substrat)- Paramètres liés à l’environnement
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16/10/2016 98
Paramètres liés à la moisissure
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16/10/2016 99
Genres
Clavicepsintérêt historique
Byssochlamys, Alternaria, Chaetomium, Paecilomyces,
Rhizopus, Myrothecium, Phomopsis, Trichothecium, Stachybotrys,
Trichoderma, Monascus
Autres genres
Aspergillus, Penicillium, FusariumGenres majeurs
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Penicillium
citrinum
Penicillium
verrucosum
Penicillium
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16/10/2016 101
Aspergillus
Têtes conidiennes
d’Aspergillus
a: monsériée
b: bisériée
Aspergillus sp.
Aspergillus flavus
Aspergillus ochraceus
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16/10/2016 102
Fusarium
Macroconidies (MC)
et microconidies (mc)
de Fusarium
Fusarium verticilloides
Fusarium moniliforme
MCmc
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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
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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
Espèces Genres Toxines
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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
Espèces Genres Toxines
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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
-
16/10/2016 107
Mycotoxines « émergentes » de Fusarium
- Enniatines: essentiellement ENA
ENA1 ENBENB1
- Fusaroproliférine- Beauvéricine
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16/10/2016 108
Fusarioses
Pertes estimées (blé et orge) aux USA: 2,9 milliards de Dollars / an
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16/10/2016 109
- 35 molécules d’ENs ont été isolées,
dont essentiellement A, A1, B, B1
- Activité biologique: phytotoxique.
Fusarium tricinctum
Fusarium avenaceum
hexadepsipeptide
Enniatines (ENs)
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16/10/2016 110
- Espèces de Fusarium et Beauveria bassiana.
- Induit une fragmentation de l’ADN.
- Activité antibactérienne
Beauvéricine (BEA)
Fusarium proliferatum
Fusarium poae
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16/10/2016 111
- Activité biologique contre Artemia salina
- Cytotoxique: lignes cellulaires des Lymphocytes B
- Tératogène
Fusaroproliférine (FUS)
Fusarium subglutinans
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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
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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
Moisissures xérophiles ou xérotolérantes (suite)
� 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)
Moisissures xérophiles ou xérotolérantes (suite)
-
16/10/2016 137
20
18
16
14
12
10
0,7 0,8 0,9
Sorption
Désorption 1
Activité de l’eau
Teneur en
eau (%)
Levures osmophiles
Moisissures xérotolérantes
Cas d’Aspergillus glaucus(xérotolérante)
-
16/10/2016 138
20
18
16
14
12
10
0,7 0,8 0,9
Sorption
Désorption 1
Activité de l’eau
Teneur en
eau (%)
Levures osmophiles
Moisissures xérotolérantes
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
� Le développement, même lent, des moisissures, s’accompagne de production d’eau métabolique; l’awtendra donc à s’élever (la température aussi: « hot spot »)
Risque de développement d’espèces plus exigeantes en eau
Remarque
-
16/10/2016 141
� Le développement, même lent, des moisissures, s’accompagne de production d’eau métabolique; l’awtendra donc à s’élever (la température aussi: « hot spot »)
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
+: a un effet -: n’a pas d’effet
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
+: a un effet -: n’a pas d’effet
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
- 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: « mythe de l’aliment biologique »
- Un produit peut être contaminé sans avoir été moisi (lait, œufs)
-
16/10/2016 235
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) : « 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)
Aliments pour volailles
20 13(20 ppb)
- Zinedine et al.,(2007)
Aliments pour volailles
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
-
Moy: valeur moyenne dans les échantillons positifs; Max: valeur maximale
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
a: Enniatines A, A1, B & B1; ENA: Enniatine A; ENA1: Enniatine A1
Moy: valeur moyenne dans les échantillons positifs; Max: valeur maximale
-
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
10640Nombre d’échantillons
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
a: Enniatines A, A1, B & B1; ENA: Enniatine A; ENA1: Enniatine A1
Moy: valeur moyenne dans les échantillons positifs; Max: valeur maximale
-
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
48Nombre d’échantillons
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
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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
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16/10/2016 273
Contacts
A. Tantaoui Elaraki:[email protected]
Société Marocaine de Mycotoxicologie:www.msm.org.ma