Tecnologie fisiche, chimiche e biologiche per la mitigazione della contaminazione da Fusarium e deossinivalenolo nella filiera birraria.

The study aims to analyze and propose innovative solutions to the problem of Fusarium and deoxynivalenol (DON) contamination in the beer production chain, a bottleneck for the brewing industry that causes significant economic losses and food safety risks. Fungal contamination of malting barley by Fusarium species, particularly F. graminearum and F. culmorum, poses a multifaceted threat: it causes yield losses, reduced malt quality, and gushing in the final beer. During infection in the field and the subsequent malting phase, these fungi produce mycotoxins, primarily DON, which are hazardous to human health. DON persists throughout the malting and brewing phases due to its thermal stability and water solubility, reaching worrying concentrations in the final product. Climate change is also exacerbating the problem: higher humidity and higher temperatures favor both fungal infection of barley and the resulting production of mycotoxins. Current control strategies present significant limitations in terms of effectiveness, costs, environmental impact, and sustainability. This paper analyzes three innovative methodologies to overcome these critical issues: a physical approach based on the use of Saccharomyces cerevisiae cell walls derived from industrial processing as bioadsorbents added to the must, capable of removing up to 45% of DON without altering quality parameters; a chemical treatment using gaseous ozone during malting, which reduces Fusarium incidence by approximately 98% while preserving barley germination; and a microbiological method based on Pythium oligandrum as a biocontrol agent, which reduces F. culmorum growth by up to 60% and DON production by 37%. These technologies represent sustainable and effective alternatives to conventional methods, and each addresses the contamination problem with complementary mechanisms of action. The adoption of these approaches would guarantee food safety by preserving the organoleptic quality of beer, avoiding the use of synthetic chemical fungicides and valorising by-products of the brewing industry.

Lo studio si propone di analizzare e proporre soluzioni innovative alla problematica della contaminazione da Fusarium e deossinivalenolo (DON) nella filiera produttiva della birra, un collo di bottiglia per l’industria birraria che comporta significative perdite economiche e rischi per la sicurezza alimentare. La contaminazione fungina dell’orzo da malto da parte di specie di Fusarium, in particolare F. graminearum e F. culmorum, rappresenta una minaccia multiforme: causa perdite di resa, riduzione della qualità del malto e fenomeni di gushing nella birra finale. Durante l’infezione in campo e la successiva fase di maltazione, questi funghi producono micotossine, principalmente DON, pericolose per la salute umana. Il DON persiste attraverso le fasi di maltazione e produzione grazie alla sua stabilità termica e solubilità in acqua, raggiungendo concentrazioni preoccupanti nel prodotto finale. I cambiamenti climatici stanno inoltre aggravando il problema: condizioni di maggiore umidità e temperature più elevate favoriscono sia l’infezione fungina dell’orzo che la conseguente produzione di micotossine. Le attuali strategie di controllo presentano limitazioni significative in termini di efficacia, costi, impatto ambientale e sostenibilità. Il presente elaborato analizza tre metodologie innovative per superare queste criticità: un approccio fisico basato sull’utilizzo di pareti cellulari di scarto di Saccharomyces cerevisiae derivanti dalla lavorazione industriale come bioadsorbenti da addizionare al mosto, capaci di rimuovere fino al 45% del DON senza alterare i parametri qualitativi; un trattamento chimico mediante ozono gassoso durante la maltazione, che riduce del 98% circa l’incidenza di Fusarium, preservando la germinazione dell’orzo; un metodo microbiologico a base di Pythium oligandrum come agente di biocontrollo, che riduce fino al 60% della crescita di F. culmorum e del 37% la produzione di DON. Queste tecnologie rappresentano alternative sostenibili ed efficaci rispetto ai metodi convenzionali, e ciascuna affronta il problema della contaminazione con meccanismi d’azione complementari. L’adozione di tali approcci garantirebbe la sicurezza alimentare preservando la qualità organolettica della birra, evitando l’uso di fungicidi chimici di sintesi e valorizzando sottoprodotti dell’industria birraria.