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In Italy (2004) products for human uses made
from maize generate a business of 592 million €
60%16%
11%
5%8%
Amiderie Molini industriali Molini artigianale Trasporto Manut.ne e Comm.le
IMPORTANZA ECONOMICA AD USO NON ZOOTECNICO
Source: Aires.
In Italia i prodotti per uso alimentare ricavati dal mais generano un business di oltre 500 milioni di euro
USI INDUSTRIALI DEL MAIS
Whiskey bourbon: 70-80% mais, 15% segale, 5-10% malto
Farina bramata
Fioretto
Fumetto Birra
MACINAZIONE UMIDA
• Lo scopo della macinazione umida è la produzione di amido puro e di vari prodotti derivati dall’amido estratto.
• Il processo si basa sull’impiego dell’acqua calda (per 30-36 ore, t°<50°C) integrata da processi chimici o enzimatici per convertire l’amido in sciroppi e zucchero.
• I sottoprodotti sono: germi, usati per estrarre olio, o unitamente ai pericarpi (crusca) per l’alimentazione degli animali.
Composizione chimica dell’amido
L’amido di mais è costituito da molecole di destrosio organizzate in catene:
- amilosio, a struttura lineare - amilopectina, a struttura ramificata Il rapporto amilosio/amilopectina è: nel mais comune mediamente 26/74, nel mais waxy 0,2/99,8 nell’amylo-mais 30/70
PRINCIPALI DERIVATI DELLA MACINAZIONE UMIDA
• GLUTINE DI MAIS (corn gluten meal) per mangimi
zootecnici o usi alimentari (alto contenuto proteico, 60%)
• CONCENTRATO DELLE ACQUE DI MACERAZIONE (corn steep liquor) contiene sostanze azotate (21%), glucidiche e saline solubili, usato in mangimistica e nell’industria farmaceutica come substrato di fermentazione. Viene addizionato alla semola di mais per formare la farina glutinata di mais (corn gluten feed)
• CRUSCA usata in mangimistica • GERME per estrazione di olio e, come
sottoprodotto, il panello ad uso mangime.
OLIO DI MAIS
• BUONA QUALITÀ per alto contenuto in acidi grassi insaturi (>80%)
• Alto contenuto in ACIDO LINOLEICO (55-60%) ACIDO OLEICO (30%)
• Basso contenuto in ACIDO LINOLENICO (0,8%) • Alto contenuto in SOSTANZE ANTIOSSIDANTI (tocoferoli)
MACINAZIONE A SECCO • La granella viene macinata e sottoposta a tre
operazioni di setacciatura, dalle quali si ricavano: BRAMATA o SEMOLINO (prodotto più grossolano),
usato per preparare prodotti per la prima colazione a base di cereali (corn flakes), per mezzo di cottura, rullatura e tostatura.
FIORETTO o FARINA DI MEDIA FINEZZA, è cucinata in acqua bollente per preparare la polenta
FUMETTO o FARINA FINE, così come la media, è usata per fare frittelle, pane di mais, vari altri prodotti da forno (dolci e biscotti) o per l’industria della birra o del whisky in sostituzione del malto.
SOTTOPRODOTTI, germi, usati per estrarre olio, o
unitamente ai pericarpi (crusca) per l’alimentazione degli animali.
Combustione del mais
I residui (stocchi, foglie, tutoli, brattee) utilizzati tal quali, o imballati o addensati in pellet o bricchette di diverse dimensioni
La granella, in sostituzione di pellet legnosi, in caldaie di piccole dimensioni
I prodotti della lavorazione della granella (es. farine, amido) quali ingredienti o additivi dei pellet
AVVERSITÀ
• Meteoriche: temperature, siccità, ristagno idrico, vento, grandine
• Parassiti animali ipogei: elateridi (ferretti), agrotidi (nottue), miriapodi, maggiolino, grillotalpa, afidi radicali
• Parassiti animali epigei: piralide, diabrotica, nottua delle graminacee, tripidi, sesamia, crambide
• Parassiti vegetali: carbone, elmintosporiosi, fusariosi, marciumi stocco
PIRALIDE (Ostrinia nubilalis)
Facilità di stroncamento dello stocco Danni produttivi fino al 30%. Danni qualitativi Sulle spighe danneggiate sviluppo di muffe che producono micotossine Il livello di suscettibilità cresce con lo sviluppo della pianta e con la conseguente diminuzione nelle foglie del glucoside Dimboa (presente fino allo stadio V7-9)
PIRALIDE: CICLO BIOLOGICO
Ovideposizione sulla pagina inferiore delle foglie
Scavano gallerie nel fusto arrivando anche al pennacchio
Ovideposizione sulla spiga I
I
I
2a generazione più dannosa
Lotta mediante trattamenti bioinsetticidi a base di Bacillus thurigensis, o chimici. Importante l’epoca (schiusa delle uova e prima della penetrazione nella pianta), di solito dopo una settimana dalla sfarfallamento
APPLICAZIONI PRODOTTI ANTIPIRALIDE
IGR=insect growth regulator, molecole che disturbano la muta degli insetti
DIFESA:
Avvicendamento,
Semine precoci,
Scelta dell’ibrido,
Geoinsetticidi,
Trattamenti con insetticidi
Elateridi (gen. Agriotes)
Frequenti in terreni dopo prato o medicaio Le larve completano lo sviluppo dopo numerose mute (>8), superando anche 2 inverni
Elateridi - sintomatologia Le larve, ma anche gli adulti, prima attaccano i semi in germinazione, successivamente la parte interrata della pianta e poi l’intera pianta.
Lotta: concia del seme o geoinsetticidi
Nottue- danni
Lotta: trattamento con insetticidi a base di deltametrina (piretroidi), nel tardo pomeriggio o alla sera con abbondante bagnante
Afidi (Rhopalosiphon maidis, R. padi) e Cicaline (Metopolophium dirhodum, Laodelphax striatellus, Peregrinum maidis )
Gli afidi sono particolarmente dannosi sui mais dolci
Crambide (Angustalius malacellus)
• Diffuso in pianura padana • Compie saltuari attacchi, favoriti dalla soppressione di graminacee spontanee • Le larve attaccano prevalentemente i mais dolci e di secondo raccolto • La pianta reagisce con emissione di culmi secondari • Depone le uova nel terreno • Tre generazioni/anno. La seconda è la più dannosa
Sesamie (Sesamia cretica e S. nonagrioides) Sono diffuse al centro ed al sud. Le larve scavano gallerie nello stocco, nell’asse delle
pannocchie e delle spighe e danneggiano le cariossidi. La S. cretica svolge 2-3 generazioni, la S. nonagrioides, 4. Svernano come larve nei residui degli stocchi. Le piante attaccate in uno stadio giovanile disseccano; quelle già sviluppate, minate nello stocco, si indeboliscono e si stroncano facilmente
PRINCIPALI MALATTIE FUNGINE
• Carbone (Ustilago maydis) • Marciume del seme e delle plantule (Pythium spp.,
Helmintosporium spp.) • Elmintosporiosi (Helmintosporium turcicum, H.
maydis) • Peronospora (Sclerospora macrospora) • Marciume dello stocco (Fusarium graminearum) • Fusariosi della spiga (Fusarium verticillioides) • Marciumi da Aspergillus flavus • Marciumi delle spighe e delle cariossidi (Penicillium
spp.) • Mosaico del mais (Maize Mosaic Virus) • Nanismo ruvido del mais (Maize Rough Dwarf Virus) • Nanismo giallo dell’orzo (Barley Yellow Dwarf Virus)
Carbone (Ustilago maydis) Causa la formazione di galle su varie parti della pianta, ma soprattutto sulla spiga. Le galle sono bianche ma dopo circa 20 gg si trasformano in una massa nera pulverulenta. Danno produttivo ridotto
Marciume del seme e delle plantule (Pythium spp., Helmintosporium spp.)
Funghi presenti nel terreno o sul seme. È spesso causa di morte della pianta L’infezione prende avvio sulle parti della pianta a contatto con il terreno, causando imbrunimenti e successivi fenomeni di marcescenza La gravità della malattia è influenzata da terreni mal drenati, compatti, freddi e umidi I mais dolci sono più sensibili
Elmintosporiosi (Helmintosporium turcicum, H. maydis)
Malattia fogliare che causa disseccamenti con conseguente indebolimento della pianta. La malattia è favorita da condizioni di umidità molto alta. La specie maydis comprende due razze:
- razza "O"; - razza "T" (più pericolosa; attacca le
foglie, le guaine, il culmo determinando il marciume del tutolo). Questi patogeni vengono controllati mediante la concia del seme.
Peronospora o cima pazza (Sclerospora macrospora)
Causa alterazioni in varie parti della pianta.
La più caratteristica e quella a carico del
pennacchio che si trasforma in una massa di
strutture fogliari.
L’infezione è favorita da condizione di
sommersione delle giovani piantine (fino allo
stadio di 4-5 foglie)
Sintomi: abbondanti accestimenti, arricciamenti
e arrotolamenti delle foglie superiori, foglie
strette e nastriformi, piante più piccole
Marciume dello stocco (Fusarium graminearum) Il rammollimento del culmo, soprattutto nella parte basale, e la sua disgregazione sono i sintomi tipici del marciume che causa indebolimento della pianta fino alla morte nei casi più gravi Causa allettamenti e stroncature del culmo, spighe ridotte, cariossidi piccole e striminzite e ammuffimenti sulla spiga
Fusariosi della spiga (Fusarium verticillioides)
Causa marciumi all’apice o su piccoli gruppi di cariossidi in
altre parti della spiga
Spore trasportate dal vento
o dalla pioggia, l’infezione
avviene attraverso le sete o
ferite da grandine o da insetti,
oppure da seme infetto
MARCIUME DELLO STOCCO, DELLA SPIGA E DELLE CARIOSSIDI DA FUSARIUM/ GIBBERELLA (Fusarium graminearum/Gibberella zeae/, F. verticillioides/G. fujikuroi) Fusarium. Stadio iniziale F. Stadio avanzato
F. Infezioni sulla foglia, Danno da Gibberella nello stocco
MARCIUME DELLO STOCCO, DELLA SPIGA E DELLE CARIOSSIDI DA FUSARIUM/ GIBBERELLA Producono MICOTOSSINE: tricoteceni e zearalenone (F. culmorum e F. graminearum); T2, HT2 (F. sporotrichiodes) fumosine (F. verticilliodes e F. proliferatum)
F. Infezione tardiva. Il bianco indica micelio non ancora maturo
Evidenti danni alla granella
Marciumi da Aspergillus flavus L’infezione avviene attraverso le sete o le ferite delle cariossidi, specialmente quando l’umidità della granella scende sotto il 28% (attenzione ai danni sulla
granella con raccolta ritardata!) Produce una muffa verde sulle cariossidi e può produrre aflatossine, la cui produzione può continuare anche in post-raccolta
La loro moltiplicazione avviene specialmente in condizioni di stress idrico.
MARCIUMI DELLA SPIGA E DELLE CARIOSSIDI DA ASPERGILLO (Aspergillus flavus A. parasiticus) Si sviluppano anche in magazzino con umidità > 15%.
Danni da piralide con infezione da Aspergillus Granelle danneggiate da Aspergillus
MARCIUME DELLA SPIGA E DELLE CARIOSSIDI DA PENICILLIUM (Penicillium spp.) Sviluppo prevalente in magazzino se seme danneggiato. Producono ocratossine
Spiga e cariossidi danneggiate
Micotossine
• Sono sostanze naturali, prodotte da funghi microscopici, in grado di causare effetti tossici, acuti o cronici, sugli animali e sull’uomo
• I funghi tossigeni sono dei Deuteromiceti e tra essi le secie più pericolose sono comprese nei generi Aspergillus, Fusarium e Penicillium, oltre ad Alternaria e Claviceps
• Essendo sostanze stabili si accumulano nell’organismo e causano tossicità una volta raggiunto un certo livello nei tessuti
• La loro pericolosità è elevata perché:
• Provocano gravi danni a diversi organi del corpo (alcune possono essere cancerogene)
• Riescono ad agire a basse concentrazioni
• Alcune passano attraverso l’apparato digerente e si possono ritrovare, variamente modificate, nei prodotti zootecnici
• Non esistono metodi efficaci per eliminarli dai prodotti contaminati
• Permangono anche dopo che è stato eliminato l’organismo che le ha prodotte
• Possono essere presenti anche dove la muffa non è visibile
• La produzione di micotossine è condizionata da fattori ambientali tra cui i più importanti sono umidità e temperatura
• I funghi tossigeni sono diffusi in modo quasi ubiquitario nei nostri ambienti; sono dotati di grande capacità saprofitaria e vivono e si riproducono a spese di tutti i tipi di s.o. non vivente.
• Le micotossine si possono sviluppare sia nelle piante infette in campo, sia nelle derrate immagazzinate.
• In campo si possono sviluppare soprattutto quando le piante sono soggette a stress e su ibridi/varietà suscettibili.
• La tecnica colturale può influire sullo sviluppo
dei funghi tossigeni. • Nella fase di raccolta ed essiccazione i danni
meccanici al seme ed i tempi lunghi di riduzione dell’umidità possono favorire lo sviluppo dei funghi.
• In fase di conservazione, con presenza di superfici di condensazione e nuclei di riscaldamento si può avere un ulteriore sviluppo dei funghi e delle micotossine
• Alcune micotossine sono labili al calore ed il rischio di assunzione nell’uomo si riduce per effetto della cottura degli alimenti, mentre è rilevante nella formulazione dei mangimi per l’allevamento del bestiame, utilizzati senza trattamento
• La completa sanità è considerata oggi la base
per ogni prodotto destinato all’alimentazione.
I limiti di contaminazione tollerati divengono
sempre più restrittivi sia perché la tecnica
permette di evidenziare quantitativi sempre
più bassi di contaminanti, sia perché sono
sempre di più le sostanze che vengono
studiate e che risultano dannose.
• Le micotossine sono un problema di filiera
• Diverse micotossine sono implicate nell’insorgenza di malattie nell’uomo (effetto cancerogeno). Il meccanismo d’azione si esplica a livello degli acidi nucleici, inibendo la sintesi del DNA o alterando la trascrizione e la traduzione dell’informazione genetica e la sintesi proteica.
• Nei bovini da latte, suini e pollame le micotossine provocano danni al fegato o in altri organi, riducendo l’efficienza della crescita, la conversione del mangime in carne, il livello di fertilità, la resistenza alle malattie, l’efficacia delle vaccinazioni, etc.
• Aspergillus spp: molto termofilo (da 7 a 42°C), resiste al secco, predilige clima caldo, è tipico del post-raccolta
• Penicillium spp: predilige ambienti freschi ed umidi, è tipico del post-raccolta
• Fusarium spp: preferisce temperature fresche ed elevati livelli di umidità, diffuso nelle aree settentrionali, è tipico del campo
FUSARIUM-TOXINS IN EUROPA
Fumonisine B1-B2
Media 1999-2003
Deossinivalenolo
Media 1999-2003
Zearalenone
Media 1999-2003
Fumonisins are higher in South Europe
DON and ZEA are higher in Center-North Europe
da 0 a 75% della media Europea
1999 - 2003
da 75 a 125%
da 125 a 250%
più di 250%
dati non sufficienti
M edia di tut te le località 1999 - 2003
Zearalenone 0.06 ppm
Deossinivalenolo 0.82 ppm
Fumonisine B1 e B2 1.59 ppm
Source: Indagine Europea di Syngenta Seeds
Misure di contenimento delle micotossine
• Punto chiave della strategia di contenimento dello sviluppo di patogeni tossigeni è la gestione integrata dell’agrotecnica, dal momento che sullo sviluppo delle malattie fungine incide largamente l’andamento climatico, ma risultano fattori determinati anche le scelte agronomiche, varietali e la protezione fungicida.
Gli ibridi più precoci (300-400) sono maggiormente suscettibili alla contaminazione da aflatossine, mentre gli ibridi più tardivi (600-700) sono più predisposti alla contaminazione da fumosine.
(Miglioramento genetico)
DIFESA
• Per limitare lo sviluppo di malattie si può agire in modo preventivo attraverso la scelta degli ibridi e delle tecniche colturali (avvicendamento, sfibramento e interramento con aratura dei resti colturali) o in modo curativo applicando agrofarmaci ad azione specifica contro i patogeni.
• Una corretta scelta del seme è alla base della prevenzione delle malattie, così come una buona semina
• Il diserbo e la concimazione possono svolgere un ruolo importante nel controllo delle malattie, perché piante vigorose sono in grado di affrontare meglio gli attacchi dei patogeni
• La concia del seme garantisce buona protezione delle plantule da insetti e patogeni presenti nel seme e nel terreno