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UN PERICOLO EMERGENTE NELLE FARINE
Escherichia coli Ehec: un pericolo emergente nelle farine
Strains of Escherichia coli Ehec in flours: an emerging hazard
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Escherichia coli is a bacterium that lives in the intestines of humans and animals (mainly cattle and swine) and its presence in food is a sign of a lack of hygiene during the production. Some strains of E. coli, however, can cause severe haemorrhagic colitis in humans and, sometimes, severe kidney damages. These strains, called Stec or Ehec, are often present in raw milk and fresh beef and pork meat, but recently their presence has also been reported in various types of flour. The risks to human health derive both from the consumption of raw or lightly cooked flours and pastries and from cross-contamination that can occur in domestic kitchens. The article is a summary of current knowledge on this new emerging hazard for the flour.
di Valerio Giaccone
Prof. ordinario di “Ispezione e Controllo degli Alimenti di Origine animale”, Università di Padova
L’AUTORE
VALERIO GIACCONE
Laureato in Medicina veterinaria nel 1983, dal 1991 al 1994 è stato professore associato di “Patologia animale e Ispezione delle carni” alla Facoltà di Agraria dell’Università del Molise e poi professore associato di “Ispezione e Controllo dei Prodotti alimentari di Origine animale” alla Facoltà di Medicina veterinaria di Padova. Dal 2002 è professore ordinario di “Ispezione degli alimenti di origine animale” alla Facoltà di Medicina veterinaria di Padova, oggi Scuola di Agraria e Medicina veterinaria. Direttore e docente delle Scuole di Specializzazione post lauream per veterinari in “Allevamento, Patologia e Igiene delle Specie acquatiche e Controllo dei Prodotti derivati” e di “Ispezione degli Alimenti di Origine animale” dell’Università di Padova, si occupa di ecologia microbica degli alimenti, di sicurezza degli alimenti e di normativa applicata al controllo igienico-sanitario dei prodotti alimentari per l’uomo.
LE ATTUALI CONOSCENZE SU ALCUNI CEPPI DEL BATTERIO CURRENT KNOWLEDGE OF SOME STRAINS OF THE BACTERIUM
Tra i batteri che causano infezioni alimentari, i ceppi patogeni di Escherichia coli non sono tra i numericamente più diffusi, ma fra quelli che possono provocare i danni maggiori alla nostra salute. Bastano quantità relativamente basse di questi batteri in un alimento (anche solo 100 batteri per grammo) per provocare nelle persone forti attacchi di colite emorragica, con abbondante sangue nelle feci. Una parte di queste infezioni, inoltre, aggredisce i reni causando problemi di insufficienza renale che possono portare, dopo la guarigione, alla dialisi dei pazienti. Nei casi più gravi si può arrivare al decesso. Tutti possono essere colpiti da un’infezione da E. coli patogeni, ma le persone più a rischio sono quelle che hanno difese immunitarie più deboli, ossia i bambini con meno di due anni di età, gli anziani, le donne in gravidanza e tutti coloro che soffrono di malattie croniche (diabete, patologie del fegato o del cuore), che per questo hanno difese immunitarie meno efficienti. Negli ultimi tre anni le autorità sanitarie americane ed europee hanno segnalato alcuni focolai di infezioni alimentari sicuramente indotti nell’uomo dal consumo di sfarinati, paste lievitate o prodotti da forno consumati crudi o cotti solo in modo parziale, quindi non sufficiente per inattivare i batteri che contaminavano la farina. Vista la gravità di questo potenziale pericolo per i consumatori, cerchiamo di capire meglio di che cosa si tratta.
Cosa sono gli Stec o Ehec?
In inglese sono gli acronimi di “Shiga-Toxin producing Escherichia coli e di EnteroHaemorrhagic Escherichia coli”. Gli Stec sono particolari ceppi di E. coli capaci di sintetizzare e rilasciare nel nostro intestino specifiche tossine che si chiamano shigatossine perché come struttura e funzione somigliano alle tossine prodotte da un altro importante patogeno alimentare (Shigella dysenteriae). Le shigatossine sono delle tossine batteriche che appartengono alla categoria delle citotossine: quando si agganciano agli specifici recettori che si trovano sulla membrana delle cellule umane, vi pe-
AUTORITÀ SANITARIE INTERNAZIONALI HANNO SEGNALATO INFEZIONI CAUSATE DAL CONSUMO DI SFARINATI
netrano e le uccidono. La morte in massa delle cellule, per effetto delle shigatossine, può provocare gravi danni ai tessuti. Le shigatossine sono rilasciate dai coli Stec nell’intestino e le prime cellule a essere colpite sono quelle della mucosa intestinale che va a brandelli, sanguinando. Ciò spiega l’infiammazione intestinale (colite), la febbre e la presenza di sangue nelle feci (nei casi più gravi si parla anche di “diarrea tutto sangue e niente feci”). Assorbite attraverso la parete dell’intestino, le shigatossine possono arrivare al sangue e con esso raggiungere altri organi del corpo, ma l’azione più dannosa la esercitano sulle cellule filtratrici del rene, che vengono uccise in massa, provocando un’insufficienza renale acuta che può essere anche mortale; in casi meno gravi, dopo la guarigione del paziente i danni renali però restano, come delle cicatrici, e ciò impone il ricorso alla dialisi renale permanente o al trapianto di rene. Non sempre le infezioni da E. coli Stec degenerano in insufficienza renale, ma quando questa compare il quadro sintomatologico si aggrava di molto, tanto che i clinici hanno coniato un termine specifico per questa malattia: Seu, ossia Sindrome emolitico-uremica (in inglese Hus Hemolytic uremic syndrome). Ciò spiega perché sovente le persone che sono colpite da queste infezioni intestinali e/o renali devono ricorrere a cure mediche in ospedale, con relativo aggravio dei costi economici connessi alla loro gestione come pazienti. Le emorragie a livello intestinale sono uno dei sintomi più evidenti e spaventosi di queste infezioni ed è per questo motivo che gli stessi ceppi Stec ora citati sono stati poi chiamati anche Ehec, ossia E. coli enteroemorragici perché con la loro azione provocano emorragie e perdite di sangue. I ceppi Stec (Ehec) di E. coli sono classificati anche in base al loro sierotipo: è stato accertato che sono un centinaio i sierotipi di E. coli che possono provocare infezioni intestinali nell’uomo, ma il 90% delle forme morbose è causato da soli 10 sierotipi, i più frequenti e probabilmente anche i più aggressivi per il nostro organismo. Questi 10 sierotipi sono chiamati in inglese i “top ten” e sono capitanati da un famoso sierotipo, chiamato O157:H7.
Perché ceppi patogeni di E. coli nelle farine?
I ceppi Stec (Ehec) di E. coli vivono nel basso intestino dell’uomo e degli animali, in particolare nel bovino e nel suino, senza che però gli animali ne siano infetti (condizione di portatore sano). Si è stimato che i bovini portatori sani emettano con le feci quantità piuttosto limitate di coli Stec (100-1.000 batteri per grammo di feci), ma in alcuni capi portatori sembra che la quantità di coli Stec presenti nelle feci possa arrivare anche fino a 100 mila batteri per grammo, con un possibile aumento esponenziale della contaminazione ambientale. Questi bovini sono chiamati “super shedder” (eliminatori potenziati del batterio). Con le feci animali i coli Stec possono contaminare il latte crudo in fase di mungitura o le carni di bovino e suino in sede di macello. Inoltre, con i liquami freschi sparsi sui campi a scopo di fertilizzazione organica, questi stessi coli Stec possono contaminare anche i vegetali in campo (soprattutto quelli a foglia larga) e alcuni tipi di frutta che crescono a contatto con il suolo, come angurie e meloni.
È quindi logico che, una volta immessi nell’ambiente, i ceppi patogeni di E. coli possano anche contaminare alimenti ritenuti “insospettabili” come i semi e le granaglie, ma i focolai di infezione alimentare segnalati a partire dal 2016, provocati con certezza dalle farine, hanno suscitato sorpresa tra gli esperti del settore perché si partiva dal concetto che i coli Stec avessero bisogno di una certa quantità di umidità per vivere, umidità che invece è molto ridotta negli alimenti essiccati o disidratati come le granaglie e i loro derivati, cioè le farine. In realtà, grazie a prove sperimentali condotte negli ultimi tre anni da vari autori, sappiamo che i ceppi Stec di E. coli possono sopravvivere anche per vari mesi in derrate molto secche come latte in polvere, spezie e, appunto, farine. Inoltre, le farine sono usate quasi sempre per produrre alimenti che poi subiscono una cottura più o meno intensa e fino a pochi anni fa si riteneva che i
I CEPPI DI E. COLI STEC POSSONO SOPRAVVIVERE NELLE FARINE PER DIVERSI MESI
Riscaldamento Tempi di inattivazione rilevati (in minuti)
55° C 60° C 65° C 70° C 20,0 - 42,9 4,9 - 10,0 2,4 - 3,2 0,2 - 1,6
ceppi Stec di E. coli fossero batteri molto termosensibili. Non si riusciva quindi a capire come le farine contaminate da ceppi Stec di E. coli potessero aver provocato focolai di infezione alimentare attraverso prodotti da forno (cotti), ma anche in questo caso diverse prove sperimentali hanno fornito risultati che hanno permesso di migliorare le nostre conoscenze in merito. Negli Usa, Forghani et al. (2019) hanno inoculato sperimentalmente tre ceppi enteroemorragici di E. coli (sierogruppi O45, O121 e O145) in farina di grano per valutare quanto a lungo vi sopravvivessero i batteri a una temperatura di 23° C. Tramite analisi di laboratorio gli autori statunitensi hanno dimostrato che a temperatura ambiente i ceppi di E. coli Ehec erano ancora vivi a distanza di 168 giorni, ossia dopo oltre 5 mesi (nelle stesse condizioni Salmonella può resistere viva anche un anno). Gli stessi autori hanno valutato anche la resistenza termica di E. coli al calore esponendo la farina contaminata sperimentalmente a 55°, 60°, 65° e 70° C. Ho sintetizzato i risultati delle loro analisi in TABELLA 1. Dalle analisi risulta che i ceppi Stec di E. coli hanno una resistenza leggermente inferiore a quella di Salmonella. Per conoscere la resistenza termica dei coli Stec nelle paste lievitate a temperature superiori ai 70° C possiamo fare riferimento allo studio condotto da Suehr et al. nel 2019 in qualità di esperti della Fda americana. Gli autori hanno inoculato nella farina di grano un ceppo di E. coli sierogruppo O121 portando il tutto a 25° C e con un valore di acqua libera (Aw) di 0,45, poi
i campioni inoculati sono stati trattati a 70°, 75° e 80° C. Dopo il trattamento gli autori hanno verificato i tempi necessari a una riduzione consistente dalla carica iniziale (il 90%). I risultati ottenuti sono riportati in TABELLA 2. Le percentuali di sopravvivenza con conteggio di carica e calcolando i valori d e z. A 70°, 75° e 80° C i valori D per E. coli O121 erano 18.16 ± 0.96, 6.47 ± 0.50 e 4.58 ± 0.40 minuti rispettivamente, mentre i valori z erano 14.57 ± 2.21° C. I risultati hanno confermato che E. coli è leggermente meno termoresistente di Salmonella in condizioni come quelle sperimentali messe in atto dagli autori citati. Risultati altrettanto interessanti sono stati pubblicati da Daryaei et al. nel 2020. Gli autori hanno studiato ben 22 differenti ceppi di E. coli Stec inoculandoli in farina di grano di due differenti livelli di umidità (8% e 13%, che corrispondono a valori di Aw di 0,25 e 0,55) per valutarne la resistenza a un trattamento a 82° C per 5 minuti. I risultati hanno dimostrato che il livello di umidità della farina ha un impatto molto significativo sull’inattivazione termica dei batteri. La popolazione di Stec, infatti, è stata inattivata in media di 1,7 Log nella farina all’8% di umidità e di 6,0 Log in quella al 13%.
Perché le persone si ammalano con i prodotti da forno?
I ceppi patogeni Stec di E. coli sono piuttosto resistenti al calore per quanto abbiamo appreso dagli ultimi studi condotti sui prodotti da forno, ma è comunque vero che in generale i prodotti da forno sono sottoposti a trattamenti termici molto intensi e per tempi più o meno lunghi, per cui ci chiediamo come abbiano fatto le farine contaminate da E. coli Stec a fare ammalare delle persone. A questa domanda possiamo rispondere esaminando i focolai di infezione alimentare documentati finora in bibliografia. Il primo focolaio di infezione da E. coli Stec si è verificato negli Usa nel 2009. In quel caso la fonte era un impasto per biscotti pronto per essere messo in forno che ha causato 77 casi clinici, di cui 35 ospedalizzati, e 10 casi di Hus (Neil et al., 2012). Le persone si erano ammalate perché avevano consumato parte della pasta anco-
Riscaldamento Tempi di inattivazione rilevati (in minuti)
70° C
75° C
80° C 18,16 ± 0,96 6,47 ± 0,50 4,58 ± 0,40
UNA CAUSA DI INFEZIONE PUÒ DERIVARE DAL CONSUMO DI PASTA LIEVITATA ANCORA CRUDA
ra cruda o non avevano cotto a sufficienza i biscotti. Il focolaio più esteso si è verificato di nuovo negli Usa tra dicembre 2015 e settembre 2016 e ha coinvolto 56 pazienti in ben 24 Stati: per 55 di essi la farina all’origine dell’episodio è risultata contaminata dal sierotipo O12, mentre in un caso il sierotipo di E. coli in causa era O26. I due ceppi erano entrambi produttori di shigatossine. L’età dei pazienti era compresa tra 1 e 95 anni con una media di 18 e il 77% dei casi erano donne. 16 pazienti hanno richiesto il ricovero in ospedale per le cu-
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re del caso, ma la sindrome Seu è comparsa in un solo paziente e non ci sono stati decessi. Molti dei pazienti affermarono che producevano sovente il pane in casa e che in genere erano abituati ad assaggiare un po’ della pasta lievitata prima di farla cuocere. Per 3 casi l’origine è stata ancora più insolita: erano tutti bambini ed avevano contratto l’infezione in ristoranti; il personale di quei ristoranti ammise poi che avevano offerto ai bambini un po’ di pasta lievitata per giocarci in attesa del pasto e il contatto con la pasta contaminata da E. coli era stato sufficiente per provocare l’infezione. Nei restanti casi si è osservato che le farine contaminate, sparse in cucina come si fa di solito quanto si usa una farina, avevano contaminato altri alimenti o superfici di lavoro, che poi avevano favorito il trasferimento dei batteri ad altri alimenti consumati evidentemente crudi (casi di contaminazione crociata).
Conclusioni
Le farine di cereali apparentemente non dovrebbero essere a rischio di trasmettere all’uomo batteri patogeni quali Salmonella o ceppi emorragici di E. coli perché sono “troppo secche” e i batteri non riescono a duplicare in substrati così poveri di acqua libera. In realtà, alcuni episodi di infezione alimentare provocati dal consumo o dal contatto con farine e paste lievitate ci confermano che il pericolo esiste e va affrontato. I ceppi di E. coli Stec (Ehec) patogeni non sono per fortuna così diffusi come Salmonella, ma possono circolare nell’ambiente provenendo dal contenuto intestinale di uomo, bovini e suini.
Una situazione igienica carente a livello di produzione potrebbe comportare la contaminazione delle farine in fase di molitura o in quelle successive, e il fatto che le farine presentino di norma tassi di umidità molto bassi non ci mette del tutto al riparo. Prove sperimentali hanno dimostrato che nelle farine i ceppi di E. coli Stec possono restare vivi anche per cinque mesi a temperatura ambiente. Nemmeno la cottura dei prodotti da forno costituisce una difesa assoluta contro questi batteri perché hanno una certa resistenza al calore; in particolare, occorre studiare bene il processo di cottura per poter dimostrare che nei prodotti si raggiungono a cuore temperature sufficienti per inattivare questi batteri. Inoltre, le indagini epidemiologiche condotte sui focolai di infezione alimentare finora accertati hanno dimostrato che il rischio di infezione non viene dai prodotti da forno cotti, quanto piuttosto dalla manipolazione della farina e delle paste lievitate da parte dei consumatori. Il rischio sta in parte nel consumare la pasta lievitata ancora cruda e in parte nel diffondere la farina in polvere su superfici di lavoro in cucina, che diventeranno poi fonti di contaminazione crociata che favoriscono il passaggio di questi batteri dalle farine ad altri alimenti che sono consumati senza ulteriore cottura. I produttori di farine non hanno molte difese da porre in atto se non quelle dell’applicazione delle corrette buone prassi igieniche di lavorazione e di manipolazione all’interno delle loro aziende, per prevenire le contaminazioni delle farine da parte di Salmonella e di E. coli Stec. Può essere utile, a mio parere, inserire nell’etichetta delle farine e delle paste lievitate precise indicazioni per un uso corretto dei prodotti, quali il cuocerli nelle corrette condizioni di tempo e temperatura, di non consumare cruda la pasta lievitata e (se possibile) di non farla toccare ai bambini piccoli e agli anziani, visto che tali soggetti rientrano nelle categorie a maggior rischio di infezione.
Valerio Giaccone
BIBLIOGRAFIA
• Beuchat L.R., Komitopoulou E., Beckers H., Betts R.P., Bourdichon
F., Fanning S., Joosten H.M., ter Kuile B.H. (2013), Low-water activity foods: increased concern as vehicles of foodborne pathogens, Journal of Food Protection, 76, pp. 150-172. • Crowe S.J., Bottichio L., Shade L.N., Whitney B.M., Corral N.,
Melius B., Arends K.D., Donovan D., Stone J., Allen K., Rosner J.,
Beal J., Whitlock L., Blackstock A., Wetherington J., Newberry L.A.,
Schroeder M.N., Wagner D., Trees E., Viazis S., Wise M.E. (2017),
Shiga Toxin-Producing E. coli Infections Associated with Flour,
New England Journal of Medicine, 377, pp. 36-43. • Daryaei H., Sui Q., Liu H., Rehkopf A., Peñaloza W., Rytz A., Luo
Y., Wan J. (2019), Heat resistance of Shiga toxin-producing
Escherichia coli and potential surrogates in wheat flour at two moisture levels, Food Control, 108, 106788. • Daryaei H., Sui Q., Liu H., Rehkopf A., Peñaloza W., Rytz A., Luo Y.,
Wan J. (2019), Bacteriological analysis of wheat flour associated with an outbreak of Shiga toxin-producing Escherichia coli O121,
Food Microbiology, 82, pp. 474-448. • Finn S., Condell O., McClure P., Amézquita A., Fanning S. (2013).
Mechanisms of survival, responses and sources of Salmonella in low-moisture environments, “Fronties in Microbiology”, 4, 331. • Forghani F., den Bakker M., Liao J.-Y., Payton A.S., Futral A.N.,
Diez-Gonzalez F. (2019), Salmonella and Enterohemorrhagic
Escherichia coli Serogroups O45, O121, O145 in Wheat Flour:
Effects of Long-Term Storage and Thermal Treatments, Frontiers in
Microbiology, 10, 323. • Gill A., McMahon T., Dussault F., Petronella N. (2020), Shiga toxinproducing Escherichia coli survives storage in wheat flour for two years, Food Microbiology, 87, 103380. • Kindle P., Nüsch-Inderbinen M., Cernela N., Stephan R. (2019),
Detection, isolation, and characterization of Shiga Toxin-
Producing Escherichia coli in Flour, Journal of Food Protection, 82(1), pp. 164-167. • Knödler M., Berger M., Dobrindt U. (2016), Long-term survival of the Shiga toxin-producing Escherichia coli O104:H4 outbreak strain on fenugreek seeds, Food Microbiology, 59, pp. 190-195. • Liu S., Anderson N.M., Fleischman G.J., Grasso E.M. (2014),
Thermal resistance study of STEC in low moisture foods using differential scanning calorimeter (DSC), https://www.ifsh.iit.edu/ system/files/members/resources/grasso-ecoli.pdf. • Mäde D., Geuthner A.-C., Imming R., Wicke A. (2017), Detection and isolation of Shiga-Toxin producing Escherichia coli in flour in
Germany between 2014 and 2017, Journal Consumers Protection
Food Safety, (2017) 12, pp. 245-253. • Morton V., Cheng J.M., Sharma D., Kearney A. (2017), An outbreak of Shiga toxin-producing Escherichia coli O121 infections associated with flour - Canada, Canadian Community Disease
Report, 43, pp. 154-155. • Neil K.P., Biggerstaff G., MacDonald J.K., Trees E., Medus
C., Musser K.A. (2012), A novel vehicle for transmission of
Escherichia coli O157:H7 to humans: multistate outbreak of E. coli O157:H7 infections associated with consumption of ready-tobake commercial prepackaged cookie dough-United States, 2009,
Clinical Infectious Diseases, 54, pp. 511-518. • Suehr Q.J., Anderson N.M., Keller S.E. (2019), Desiccation and
Thermal Resistance of Escherichia coli O121 in Wheat Flour,
Journal of Food Protection, 82, pp. 1308-1313.
