ARPA Rivista N. 5 e 6 settembre-dicembre 2007
I progressi della biologia molecolare
per la sicurezza alimentare
Le tecniche messe in campo dalla biologia molecolare hanno aperto nuove prospettive
nell’ambito della sicurezza alimentare. L’amplificazione del DNA mediante la PCR
(reazione a catena della polimerasi) e il successivo sequenziamento genico consentono
l’identificazione dei contaminanti biologici. L’esperienza di Arpa Emilia-Romagna.
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I notevoli progressi conseguiti
dalla biologia molecolare nei vari
settori della ricerca scientifica
hanno aperto nuove prospettive
nel campo della sicurezza alimentare, consentendo l’attuazione di controlli analitici in
grado di innalzare i livelli di qualità igienico-sanitaria (food safety)
e merceologica (food authenticity)
dei prodotti destinati al consumo
umano.
Relativamente agli aspetti sanitari della sicurezza alimentare, i
nuovi strumenti messi a disposizione dalle tecniche biomolecolari consentono l’identificazione
e la tipizzazione dei contaminanti biologici (batteri, tossine e
altri prodotti metabolici, virus,
miceti, protozoi) con un grado di
affidabilità e sensibilità di gran
lunga superiore a tutti gli altri
metodi diagnostici, dal momento
che si basano sullo studio del
patrimonio genetico dei microrganismi, da cui deriva l’univocità
che caratterizza ogni essere
vivente.
La sicurezza microbiologica dei
prodotti alimentari ha ricevuto
un impulso innovativo di grande
rilevanza con l’affermarsi delle
tecniche di PCR (polymerase chain
reaction, reazione a catena della
polimerasi), scoperta da Muller
negli anni 80.
La possibilità di amplificare il
target ricercato mediante PCR
consente di superare le difficoltà
diagnostiche
correlate
alle
matrici ambientali e alimentari,
dove in genere i germi indagati
risultano molto diluiti e immersi
in una moltitudine microbica da
cui sono difficilmente differenziabili mediante le tipizzazioni
biochimiche e sierologiche dei
metodi classici.
Alla PCR tradizionale end point si
sono poi affiancate molteplici
versioni (nested PCR, multiplex
PCR, real-time PCR) caratteriz-
zate da una crescente sensibilità
e specificità, oltre che da una
maggiore processività. L’applicazione di tali tecniche nella routine analitica è stata facilitata
dalla messa a punto di kit commerciali, che le hanno rese disponibili e alla portata di molti laboratori di microbiologia alimentare.
Indubbiamente le tecniche di
sequenziamento genico offrono
la massima risoluzione, ma nell’applicazione routinaria risulta
più semplice l’applicazione di
altri sistemi tecnico-analitici
avanzati, tra cui la tecnologia dei
microarrays, basati sulla miniaturizzazione delle tecniche di ibridazione. I microarrays a DNA
sono costituiti da piccoli supporti
solidi (chip di silicio, vetrini,
membrane di plastica) su cui
sono immobilizzate migliaia di
sequenze oligonucleotidiche o
peptidiche, in posizioni prefissate.
Metodologie di tipo microarrays
sono state sviluppate anche per
la rilevazione multipla di
sequenze transgeniche in alimenti.
Il progresso delle tecniche biomolecolari è continuo e offre
grandi potenzialità per poter analizzare la diversità microbica dei
germi coltivabili, dei quali rende
possibile anche l’individuazione
dei patotipi, ma risulta altresì
indispensabile per l’identificazione di microrganismi difficilmente coltivabili o addirittura
non coltivabili (es. virus epatite
A, norovirus).
Tra i microrganismi non coltivabili i norovirus, o norwalk-like
virus, rappresentano i patogeni
emergenti – ritenuti responsabili
della maggior parte delle foodborne e waterborne disease non batteriche – in tutto il mondo compresi i Paesi industrializzati. Dai
dati pubblicati dal Cdc (Center for
disease control, Usa), in America
ogni anno si verificano circa 23
milioni di casi di gastroenteriti
epidemiche da norovirus. La diagnosi è possibile grazie all’approccio molecolare basato sull’amplificazione di frammenti del
genoma virale mediante RT-PCR
(reverse transcription PCR), trattandosi di virus a RNA a singolo
filamento, a cui si può far seguire
il sequenziamento dei prodotti
amplificati ai fini di studi epidemiologici.
Anche in tema di micotossine, di
supporto ai metodi tradizionali, si
stanno implementando metodi
molecolari indiretti per identificare il DNA fungino della specie
micetica
produttrice
della
sostanza tossica; così come si
stanno diffondendo metodi
molecolari per l’identificazione
di ingredienti nascosti o in
tracce, potenzialmente dannosi
per il consumatore (allergeni).
Sul versante invece della food
authenticity, gli standards qualitativi proposti dalla recente normativa europea, in tema di sicurezza
alimentare, hanno reso sempre
più attuale il concetto di “tracciabilità degli alimenti, dei mangimi, e dei loro ingredienti”
(regolamento CE n. 178/2002),
lungo tutta la filiera produttiva.
In questo caso la “tracciabilità
molecolare” derivante dall’iden-
tificazione di specie animali e
vegetali, diventa uno strumento
indispensabile per smascherare
eventuali frodi perpetrate ai
danni del consumatore, e per la
certificazione di autenticità dei
prodotti di origine controllata.
Alcuni tra i numerosi campi di
applicazione:
- identificazione delle specie animali nell’industria dell’allevamento e nei prodotti a base di
carni
- identificazione di specie nel
comparto ittico (tecnica DNA-barcoding o codice a barre genetico)
- controllo di autenticità delle
varietà di uve e olive utilizzate
nella produzione di vino e olio
- identificazione delle semole di
produzione della pasta tipica
made in Italy.
In Arpa Emilia-Romagna le tecniche biomolecolari hanno ricevuto uno sviluppo crescente
negli ultimi anni presso il Dipartimento tecnico della Sezione di
Bologna, laboratorio di riferimento per tutta la rete regionale,
e comprendono al momento,
essenzialmente tecniche di PCR
soprattutto nella versione realtime, applicate alla ricerca di patogeni in matrici alimentari e
ambientali e allo studio di OGM.
Leonarda Chetti
Arpa Emilia-Romagna
BIBLIOGRAFIA
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- Terzi V., Morcia C., et al. DNA analysis for autenthicity assessment of monovarietal pasta. Eur.Food Res. Tech., 2004, 219, 428-431
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WEBGRAFIA
- www.cdc.gov, Center for disease control and prevention, Department of
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- www.epa.gov, Environmental protection agency, Usa
