MyToolBox - Gestione intelligente e integrata delle micotossine
E se esistesse uno strumento per aiutare i gestori di silo a prevedere la presenza di micotossine nei loro impianti di stoccaggio, ad analizzare i dati meteorologici rilevanti, a riutilizzare i raccolti contaminati e a comprendere meglio le normative? Come si è scoperto, esiste uno strumento del genere attualmente in fase di sviluppo: il progetto MyToolBox. Gli autori Birgit Poschmaier e Rudolf Krska ce lo spiegano.
L'Unione Europea ha stimato che il 5-10% della produzione agricola mondiale viene persa a causa della contaminazione da micotossine.1 Queste perdite si trasformano in elevati oneri finanziari, non solo a causa delle perdite di resa e di raccolto totale, ma anche a causa dei costi di ispezione e di analisi. Gli eventi meteorologici estremi complicano ulteriormente il panorama globale delle micotossine, richiedendo che i metodi di previsione e rilevamento si adattino a questa nuova e mutevole realtà. Sebbene le soluzioni innovative siano essenziali per affrontare queste nuove sfide, l'integrazione del know-how e delle competenze esistenti è un passo fondamentale per le parti interessate lungo la catena alimentare e dei mangimi, per affrontare in modo sostenibile il problema delle micotossine. Questa è l'essenza di un progetto su larga scala ora finanziato dalla Commissione Europea: il progetto MyToolBox (www.mytoolbox.eu) (Accordo di sovvenzione n. 678012).
Integrare le esigenze degli utenti in una piattaforma di supporto decisionale online
Decenni di ricerca hanno mostrato enormi progressi nell'individuazione delle micotossine lungo tutta la catena di produzione, dalle materie prime agli alimenti che consumiamo. Naturalmente, sono stati sviluppati e messi in pratica metodi per ridurre il rischio di contaminazione da micotossine. Questi vanno dalla gestione delle colture al campionamento, allo stoccaggio e alla lavorazione. Alla fine, le normative sono arrivate a riflettere molte di queste conoscenze, anche se in un linguaggio e in un formato difficile da capire e da navigare.
MyToolBox trasforma queste conoscenze in un testo facilmente comprensibile che riflette le più moderne tecniche di raccolta dei dati: Invece di navigare attraverso elenchi di micotossine e di come gestirle nelle varie colture, gli utenti di MyToolBox possono selezionare prima la coltura e poi esplorare come limitare la contaminazione da micotossine nelle diverse fasi della produzione. Ad esempio, i limiti massimi dell'UE per il deossinivalenolo (DON) nella farina di grano utilizzata per un'ulteriore lavorazione sono diversi dal limite massimo di DON nel grano grezzo utilizzato per un'ulteriore lavorazione.
Inoltre, la concentrazione di DON consentita nel grano destinato al consumo umano è inferiore a quella del grano destinato all'alimentazione animale. La piattaforma elettronica MyToolBox inverte questo focus mettendo al primo posto il raccolto, consentendo all'utente di seguire ogni fase di lavorazione e le relative contaminazioni massime di micotossine consentite - con l'aiuto di nuove intuizioni derivanti da esperimenti dedicati. Oltre a trasformare le informazioni esistenti in formati facilmente comprensibili, MyToolBox cerca di supportare gli utenti finali nel loro processo decisionale. Ha quindi sviluppato strumenti di supporto decisionale in tempo reale per gli agricoltori e i gestori di silo, consentendo loro di reagire rapidamente alle potenziali minacce di micotossine.
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Micotossina
Gestione delle micotossine facile da usare per gli agricoltori
In Europa, le micotossine più diffuse per il grano sono il DON e lo zearalenone (ZEN), generalmente prodotti dai funghi Fusarium spp. Per il mais, le micotossine più frequenti sono le fumonisine (FUM) e le aflatossine (AF), generalmente prodotte dai funghi Fusarium e Aspergillus, rispettivamente. Indipendentemente dalla disponibilità di ospiti o colture vulnerabili, lo sviluppo dei funghi e la produzione di tossine dipendono in larga misura dai parametri meteorologici, come la temperatura e l'umidità. Ad esempio, è noto che le temperature calde e la pioggia durante la fioritura del mais aumentano il rischio di contaminazione da aflatossine nella coltura. MyToolBox fornisce una serie di raccomandazioni per gli agricoltori che coltivano grano, mais, orzo e avena, che vanno dalla gestione dei detriti e della rotazione delle colture all'uso di biopesticidi e di cultivar resistenti e al supporto in tempo reale durante la stagione di crescita.
Lo strumento di supporto in tempo reale si basa su modelli di previsione collegati a stazioni meteorologiche in tutta Europa. In MyToolBox, un agricoltore, ad esempio, può identificare un campo, selezionare la stazione meteo più vicina e inserire i dati di base della coltura, come la data di semina. Dopo aver fornito aggiornamenti minimi, come l'uso di pesticidi o il diserbo, l'agricoltore riceverà una mappa del rischio del campo, che indica un rischio basso (verde), medio (ambra) o alto (rosso) di contaminazione da micotossine nel raccolto. Le contromisure per ridurre questo rischio, o le opzioni su come gestire il materiale contaminato, possono essere trovate in MyToolBox; lo strumento fornisce sia avvertimenti che raccomandazioni.
Nell'ambito del progetto, MyToolBox ha testato l'efficacia di nuovi biopesticidi che mitigano la contaminazione da DON nel grano (Regno Unito) e nell'avena (Norvegia) e di ceppi di Aspergillus atossigeni che limitano le aflatossine nel mais in Serbia. Quest'ultimo metodo si è rivelato particolarmente efficace nelle prove iniziali. Risultati simili sono stati riscontrati per l'uso di ceppi di Aspergillus atossigeni di origine locale in alcuni Stati dell'Africa. Sebbene l'efficienza economica sia soggetta a ulteriori miglioramenti, l'efficacia dell'uso di ceppi atossigeni si è rivelata un metodo prezioso per affrontare la contaminazione da aflatossine nel mais in Europa.
Utilizzo di colture altamente contaminate
Se i livelli di contaminazione superano tutti i livelli massimi, anche quello per i mangimi, sono state testate opzioni di utilizzo alternative per riutilizzare quelle che altrimenti sarebbero colture inutilizzabili. Gli esperimenti su scala pilota hanno dimostrato che gli enzimi ricombinanti possono degradare simultaneamente fino al 100% e al 90% di FB1 e ZEN, rispettivamente. La biotrasformazione è stata confermata dalla formazione dei prodotti di degradazione non tossici FB1 idrolizzato e ZEN idrolizzato. D'altra parte, la produzione di biogas si è rivelata un modo sensato di utilizzare grano e mais altamente contaminati: sebbene la produzione di metano fosse leggermente ritardata, non si sono riscontrate differenze significative nella resa di metano tra substrato altamente e minimamente contaminato; la contaminazione da micotossine del digestato era inferiore al LOD. Questi risultati sono stati integrati nella piattaforma elettronica MyToolBox per informare i responsabili dell'impianto, i responsabili della produzione di mangimi e i responsabili degli impianti di bioetanolo/biogas.
Sistema di allarme per il monitoraggio dei sili
Oltre agli agricoltori, anche i gestori di silo devono salvaguardare la sicurezza dei loro raccolti, in quanto i funghi di stoccaggio possono diffondersi rapidamente e contaminare i cereali immagazzinati con micotossine. La prassi attuale nella gestione dei silo consiste nel misurare la temperatura e l'umidità relativa, periodicamente o in remoto. Nell'ambito del progetto MyToolBox, sono stati sviluppati dei sensori che utilizzano la CO2 come parametro di preallarme. Includendo la CO2 nel modello di previsione, la potenziale contaminazione può essere prevista con tre-cinque giorni di anticipo rispetto all'utilizzo dei soli sensori sensibili alla temperatura; ciò consente una reazione più rapida alla minaccia di contaminazione. I sensori di MyToolBox avviseranno l'utente del potenziale aumento di ZEN (per il grano immagazzinato) e di aflatossina (per il mais immagazzinato) più vicino ai nodi del sensore nel silo, consentendo all'utente di individuare la minaccia di contaminazione in un punto specifico del silo.
Far contare l'utente
Oltre alla previsione in tempo reale delle micotossine nei campi e nei silos, è stato chiesto a un gruppo di potenziali utenti finali nei Paesi Bassi, Serbia, Italia, Regno Unito, Turchia e Norvegia di fornire il loro feedback su una piattaforma integrata di gestione delle micotossine. Per ottenere la massima risposta, è stato seguito un solido piano di divulgazione che comprendeva la condivisione dei risultati nelle comunità scientifiche e programmi per raggiungere le industrie e gli utenti finali attraverso workshop mirati per le parti interessate. Abbiamo anche sfruttato le presentazioni a fiere e conferenze e i collegamenti con altre reti e progetti (come MycoKey e ISM) in Europa e in Cina. Questo ci ha aiutato non solo a produrre una piattaforma facile da usare e ricca di informazioni utili per le parti interessate, ma anche a contribuire alla valutazione dei rischi.
A differenza dei progetti e degli standard precedenti, il progetto MyToolBox sfrutta un approccio multi-attore completamente integrato, con un alto grado di coinvolgimento dell'utente finale, per affrontare i problemi derivanti dalle micotossine lungo la catena alimentare e dei mangimi. La riduzione dei rischi di micotossine nelle colture si tradurrà in una riduzione delle perdite lungo la catena alimentare. Fornendo informazioni tracciabili lungo la catena di approvvigionamento, grazie alla tecnologia ICT mainstream, MyToolBox è in grado di dare un contributo sostanziale alla salute, alla sicurezza e al benessere dei consumatori.