Aspergillus niger

Aspergillus niger è capace di tollerare condizioni estremamente acide, una caratteristica che lo rende prezioso come produttore industriale di acido citrico. Si tratta di una muffa appartenente alla sezione Nigri del genere Aspergillus, all'interno della famiglia Aspergillaceae, ordine Eurotiales, classe Eurotiomycetes e phylum Ascomycota. Come le altre specie del suo genere, è ubiquitario: si trova nel suolo, nell'acqua, sulla vegetazione, nelle materie fecali, sui residui in decomposizione e persino sospeso nell'aria.

Questa muffa cresce rapidamente e può sporulare già pochi giorni dopo la germinazione. La combinazione di diversità metabolica, elevata produttività, capacità di secrezione e modifiche post-traduzionali fa di questa specie un organismo tanto comune quanto rilevante, capace di produrre acidi, proteine e composti bioattivi con un'efficienza fuori dal comune per un fungo microscopico.

Il tratto più distintivo di Aspergillus niger non è visibile a occhio nudo, ma emerge dalla sua rapidità di crescita: la specie può sporulare nel giro di pochi giorni dalla germinazione, un ritmo tipico dei membri del genere Aspergillus, il gruppo di muffe comuni che colonizzano suolo, acqua, vegetazione, materiale fecale e detriti in decomposizione.

A livello fisiologico, la specie si distingue per un'ampia diversità metabolica e per un'elevata capacità di secrezione, che le permette di produrre in abbondanza acidi, proteine e metaboliti secondari. È inoltre in grado di effettuare modifiche post-traduzionali sulle proteine che sintetizza, una capacità non comune tra i funghi filamentosi.

Una delle caratteristiche più utili per il riconoscimento del suo ruolo biologico è la tolleranza a condizioni estremamente acide, che la contraddistingue dalla maggior parte degli altri microrganismi e ne fa un produttore industriale di acido citrico particolarmente efficiente.

Aspergillus niger è una specie ubiquitaria, presente in quasi tutti gli ambienti terrestri. Gli habitat più comuni comprendono il suolo, i residui vegetali e gli ambienti indoor; la specie è stata rinvenuta anche su frutta e verdura in decomposizione.

I dati di osservazione mensile (GBIF) mostrano un andamento con un picco marcato a gennaio (713 osservazioni) e un secondo picco ad aprile (667), seguiti da un calo più graduale nei mesi centrali e finali dell'anno, con il valore minimo a dicembre (128). Va ricordato che questi conteggi rappresentano solo osservazioni di presenza, non indicatori di abbondanza, densità di popolazione o dell'areale nativo completo della specie.

Data la sua natura cosmopolita e la capacità di colonizzare substrati molto diversi tra loro, la presenza di Aspergillus niger si sovrappone spesso ad ambienti antropizzati, dove la disponibilità di materia organica in decomposizione ne favorisce lo sviluppo indipendentemente dalla stagione.

Aspergillus niger agisce sia come agente di deterioramento post-raccolta di frutta e verdura sia come patogeno opportunista dell'uomo, un doppio ruolo ecologico che ne definisce l'impatto su piante e animali. Sulle colture provoca la cosiddetta muffa nera in legumi, frutta e verdura come arachidi, uva e cipolle, risultando un comune contaminante alimentare; la sua tolleranza a un ampio intervallo di pH, umidità e temperatura (da 15 a 53 °C) favorisce infezioni che causano marciume post-raccolta con perdite economiche significative per l'industria alimentare. Nelle piante, l'infezione può ridurre la germinazione dei semi e l'allungamento di radici e germogli, portando la pianta a morire prima della maturazione; su cipolle e piante ornamentali provoca inoltre una muffa fuligginosa.

Nell'uomo, le spore di Aspergillus niger, essendo la specie estremamente diffusa nell'ambiente, vengono comunemente inalate e possono causare aspergillosi, un'infezione fungina che colpisce soprattutto persone con sistema immunitario compromesso o patologie polmonari preesistenti come asma e fibrosi cistica. Tra le forme più note figurano l'aspergillosi bronco-polmonare allergica, la sinusite allergica da Aspergillus e l'aspergillosi polmonare cronica. Rispetto ad altre specie del genere, come Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus e Aspergillus terreus, questa specie causa raramente polmonite.

Aspergillus niger è alla base della produzione industriale di acido citrico (E330) e di acido gluconico (E574), sostanze considerate accettabili per il consumo quotidiano dall'Organizzazione Mondiale della Sanità; la sua fermentazione è inoltre classificata come sicura (GRAS) dalla Food and Drug Administration statunitense. La produzione di acido citrico avviene coltivando la muffa in un terreno ricco di zuccheri e sali minerali, a un pH acido compreso tra 2,5 e 3,5: complessivamente, questo fungo genera oltre un milione di tonnellate metriche di acido citrico all'anno, utilizzato nel controllo della crescita microbica, nell'industria alimentare e delle bevande, e in ambito farmaceutico.

La specie viene coltivata industrialmente tramite fermentazione in stato solido (SSF), che utilizza substrati come crusca di frumento, polpa di zucchero, lolla di riso o farina di mais, oppure tramite fermentazione sommersa (SmF) in grandi fermentatori liquidi con controllo preciso di temperatura e pH. Cresce tipicamente su agar destrosio di patata (PDA), ma anche su terreni come l'agar Czapek-Dox, tollerando temperature comprese tra 6 e 47 °C, un pH da 1,5 a 9,8 e livelli di umidità relativa fino al 100%.

Oltre agli acidi organici, Aspergillus niger produce enzimi di grande interesse industriale: la glucoamilasi è impiegata nella produzione di sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio, le pectinasi nella chiarificazione di sidro e vino, l'alfa-galattosidasi in prodotti anti-flatulenza come Beano, e la glucosio ossidasi nella progettazione di biosensori per il glucosio. La fruttosiltransferasi estratta da questa specie viene inoltre utilizzata per produrre fruttooligosaccaridi (FOS), impiegati in alimenti a basso contenuto calorico con proprietà prebiotiche.

1. Al microscopio, Aspergillus niger si riconosce per i conidi bruno scuro a superficie rugosa, portati da conidiofori bruni, osservabili su terreni come Potato Dextrose Agar, Czapek Yeast Agar e Malt Yeast Agar.
2. Le spore di questa specie sono state rilevate fino a 58 km di altitudine nell'atmosfera terrestre.
3. Aspergillus niger è stato identificato anche nelle mummie egizie antiche, e le sue spore possono essere inalate quando questi reperti vengono disturbati.
4. È una causa comune di otomicosi, un'infezione fungina del canale auricolare associata a dolore e perdita temporanea dell'udito, particolarmente frequente nei climi tropicali.
5. La specie è oggetto di studio per la sua sensibilità a oli essenziali, estratti vegetali e composti di sintesi, nell'ambito della ricerca su nuove sostanze antifungine.
6. Su circa 180 specie note del genere Aspergillus, solo una quarantina, incluso A. niger, sono state associate a problemi di salute in persone immunocompromesse.