Appunti del modulo Patologia delle derrate alimentari e residui con esempio dell'esercizio presente all'esame

Patologie delle derrate alimentari e residui

Contaminazione biotica – Prof. Pasquali Silvia Raccis A.A. 2020-2021

Triangolo e malattia

Una malattia si verificherà se c'è un virus patogeno, se l'ospite è suscettibile e l'ambiente è favorevole: se uno dei tre manca, non c'è più malattia.

• Virulenza patogeno
• Suscettibilità ospite
• Ambiente favorevole

I dettagli del triangolo:

• Ospite: recettività, resistenza (rispondo al patogeno) e immunità (patogeno come se fosse inesistente);
• Ambiente: umidità, temperatura, presenza di antagonisti, presenza di vettori;
• Agente: patogenicità (capacità di fare malattia e di infettare), virulenza (livello di effetto nel dare sintomi), potenziale d'inoculo (esposizione all'ospite), adattamento all'ambiente (evoluzione e mutazione: quello che ha un vantaggio si sviluppa molto di più).

Difesa alle malattie

Tre approcci: riduco suscettibilità dell'ospite, riduco il potenziale d'inoculo, modifico condizioni ambientali rendendole meno favorevoli al patogeno. Le malattie che non presentano l'azione di un patogeno sono dette fisiopatie (o malattie abiotiche) legate tra ospite e ambiente. Il quarto giocatore della malattia è il tempo, si parla di quadrangolo.

Cos’è la malattia

Condizione anomala che ha effetti sulla struttura o funzione di tutto o una parte di un organismo, e che non dipende da un danno diretto. In agricoltura si considera malattia qualsiasi cosa che impedisce alla pianta di performare il proprio massimo potenziale genetico. Infatti, una pianta sana è quella in grado di svolgere le sue funzioni fisiologiche al meglio del suo potenziale genetico. In parole specifiche, malattia è il funzionamento anomalo di cellule, tessuti e organi della pianta in seguito alla continua irritazione da parte di un agente patogeno (biotico o abiotico) che porti alla comparsa di sintomi.

Diagnosi: stabilire l'agente causale (fattore determinante) di una malattia. La fitopatia (malattia della pianta) è definita:

• In base all'organo colpito;
• In base all'effetto fisiologico sulla pianta: malattia fogliare;
• Localizzate o sistemiche;
• In base ai sintomi;
• Infettive o non infettive;
• In base alla posizione;
• Sistematica dei patogeni;
• Tassonomia.

Sintomi e segni

Sintomo: non è quasi mai un'entità fenomenica unica, ma l'effetto finale, non standardizzato, di un convergere di molteplici azioni e reazioni. Solitamente è aspecifico. Sintomo per esempio è l'avvizzimento, causato da malattie diverse che può essere radicale, che guida verso una serie di patogeni.

Segno: per identificare un patogeno. Un riscontro patologico individuato all'esame obiettivo caratteristico specifico (esempio pustole sulle foglie).

Cause delle malattie

Le malattie possono avere cause:

• Biotiche causate da funghi, fitoplasmi, virus. In post raccolta principalmente funghi e batteri;
• Abiotiche: fisiche o chimiche, come condizioni ambientali e/o pedologiche non adeguate, eventi atmosferici, squilibri nutrizionali, inquinanti, agrofarmaci... ES: effetto da ozono (macchie rossastre sulla foglia);
• Genetiche: endogena dovuta alla pianta stessa.

Perdite post-raccolta

Derrate vegetali

Le derrate vegetali si differenziano in base ad alcune caratteristiche:

• Contenuto acqua;
• Contenuto e tipologia di carboidrati, proteine;
• Consistenza della polpa;
• pH della polpa;
• Buccia.

Queste caratteristiche influiscono su:

• Conservabilità e suscettibilità dei vegetali dopo la raccolta;
• Capacità dei patogeni di infettare e moltiplicarsi nei vari.

Cause delle perdite

Le perdite in post raccolta sono dovute a:

• Cambiamenti fisiologici:
• Naturale processo di maturazione;
• Proseguimento di attività vegetativa;
• Perdita d'acqua;
• Fisiopatie (solo interazione tra ambiente e ospite) da:
• Carenze nutrizionali;
• Raffreddamento;
• Anomala composizione dell'atmosfera;
• Illuminazione;
• Cause chimiche:
• Agrofarmaci;
• Gas tossici;
• Cause fisiche:
• Lesioni da taglio;
• Lesioni da impatto;
• Abrasioni;
• Microrganismi

Cambiamenti fisiologici

I prodotti vegetali continuano la loro attività fisiologica anche dopo la raccolta. Questi cambiamenti portano a progressivo deterioramento del prodotto. Questi processi sono legati all’attività metabolica, allo stadio di maturazione, alla temperatura ambientale.

Maturazione e senescenza

Con maturazione si intende il raggiungimento del pieno sviluppo di un vegetale. Con senescenza si intende l'invecchiamento delle cellule con rallentamento e modifica delle normali funzioni vitali. Durante questa fase avvengono alcuni processi tra cui:

• Alterazioni della pigmentazione: produzione di carotenoidi e/o flavonoidi, perdita della clorofilla (indesiderata nei vegetali a foglia);
• Alterazioni della struttura della polpa: intenerimento, spaccature, diminuzione della succosità; fibrosità;
• Degradazione dell’amido a zuccheri semplici: aumento della dolcezza, conversione di amido in zucchero, presenza di zuccheri semplici in organi di riserva;
• Anomalie di sapore: diminuzione di zuccheri e acidi organici (utilizzati come substrati respiratori) e composti aromatici (dispersi in quanto volatili).

Proseguimento dell’attività vegetativa

Caratteristico di molte specie di ortaggi, costituisce un fattore di deterioramento qualitativo dal punto di vista commerciale. Alcuni sintomi sono:

• Germogliazione: emissione germogli, radici o abbozzi fogliari;
• Fioritura e sfioritura;
• Tropismo.

Perdita d’acqua

L’acqua viene dispersa nell’atmosfera dopo la raccolta tramite il processo di traspirazione, definito come la perdita di acqua sotto forma di vapore da parte di un tessuto biologico a contatto con l'ambiente esterno. Nelle piante avviene prevalentemente a livello delle foglie ed è regolata dagli stomi. I tessuti dopo la raccolta non possono reintegrare le perdite idriche: si tratta di avvizzimento: una perdita di turgore cellulare permanente, irreversibile. Al contrario, l'appassimento è una perdita di turgore cellulare, ma in questo caso reversibile, causata da un momentaneo squilibrio idrico. La perdita d'acqua causa un progressivo processo di disidratazione, attraverso aperture naturali o ferite.

Fisiopatie

Malattie di natura non infettiva, dovute a carenza o eccesso nutrizionale, o da condizioni ambientali avverse.

Condizioni sfavorevoli in pre-raccolta

Molti disequilibri nutrizionali riscontrati in campo si manifestano sulle derrate dopo la raccolta:

• Carenza da nutrienti:
• Calcio:
• Butteratura amara nelle pomacee;
• Imbrunimenti e spaccature interne nei tuberi;
• Marciume apicale nel pomodoro: il San Marzano e in generale quelli con il frutto allungato sono più suscettibili;
• Fosforo: tessuti spugnosi nelle pomacee;
• Elevata temperatura ambientale e radiazione solare durante la crescita dei frutti:
• Vitrescenza nelle pomacee (in combinazione con apporto inadeguato di calcio, seguita da prolungata conservazione a basse temperature) la cui polpa assume un aspetto trasparente;
• Vitrescenza nelle patate: in conseguenza di temperature elevate del suolo. La polpa assume una colorazione grigiastra, e un aspetto traslucido e vitreo.

Da raffreddamento

Le basse temperature:

• Rallentamento del metabolismo;
• Riduzione della produzione di etilene;
• Riduzione della perdita di peso.

Le specie vengono suddivise in base alla loro suscettibilità, che può essere:

• Elevata: conservazione oltre 10° C come banane, pompelmi, frutti tropicali in genere;
• Media: conservazione tra 5 e 10°C come peperoni, cetrioli, arance, limoni;
• Bassa: conservazione tra 0 e 5°C come le pomacee.

Le cause delle fisiopatie da raffreddamento sono:

• Esposizione delle derrate a temperature inferiori al punto di congelamento;
• Esposizione a basse temperature che modificano la struttura delle membrane da liquido-cristallina a solido-gelatinosa;
• Disordini dell’equilibrio ionico, accumulo di metaboliti intermedi, ROS e di radicali liberi.

Il livello di danno può essere diverso in funzione della temperatura e del tempo di esposizione della derrata. Si verificano i seguenti sintomi:

• Maculature: dermatosi degli agrumi;
• Imbrunimenti;
• Disfacimento dei tessuti;
• Addolcimento;
• Alterazione della respirazione (frutti tropicali);
• Anomalie di maturazione;
• Anomalie nella consistenza, nella struttura, del colore e dell’aroma.

Anomala composizione atmosferica

La normale composizione dell’atmosfera è: N₂=78%, O₂=21%, CO₂=0,012%, gas nobili, tracce di altri elementi. Viene spesso usata l'Atmosfera Controllata (AC): un processo di sottrazione dell'ossigeno presente nell'aria realizzato tramite il controllo simultaneo delle percentuali dei gas presenti nell'atmosfera, della temperatura e dell'umidità in un determinato ambiente. La riduzione del livello di O₂ e l’innalzamento di CO₂ nell’ambiente di conservazione provocano:

• Abbassamento dell’intensità respiratoria;
• Rallentamento del metabolismo della derrata;
• Riduzione di produzione dell’etilene;
• Blocco della degradazione della clorofilla.

Le principali problematiche:

• Carenza di ossigeno: provoca imbrunimenti interni (cuore nero della patata) e dell’epidermide, sapore e odore di fermentato;
• Eccesso di anidride carbonica: decolorazioni dell’epidermide, imbrunimenti interni e “cuore duro“ dell’actinidia (kiwi);
• Etilene: provoca maturazione anticipata, senescenza, piccole macchie necrotiche rossastre molto sensibili (soprattutto in frutti climaterici). Può essere contrastato da 1-metilciclopropene (1-MCP).

Da illuminazione

Le fisiopatie da illuminazione provocano:

• Produzione di clorofilla;
• Conversione dei leucoplasti (presenti in tessuti come radici, tuberi) in cloroplasti;
• Inverdimento delle derrate e delle patate;
• Aumento della produzione di alcaloidi (solanina e caconina).

Cause chimiche

I danni sono causati dagli agenti chimici fitotossici:

• NH₃ provoca piccole macchie rosso-nerastre su stomi, lenticelle, ferite. Causa inoltre aree imbrunite superficiali che si estendono in seguito alla polpa.
• SO₂ provoca aree decolorate sul rachide e all’inserzione del picciolo sull’acino d’uva.
• CaCl₂ usato per contrastare i danni da carenza di calcio (butteratura amara), ma provoca imbrunimento e macchie intorno alle lenticelle.

Cause fisiche

Le cause fisiche possono essere lesioni da taglio o da impatto, abrasioni o compressione, che possono provocare:

• Danni diretti come l'imbrunimento;
• Aumento della respirazione;
• Aumento della produzione di etilene;
• Accelera la senescenza;
• Una via d’entrata per i patogeni.

Microrganismi

Le infezioni da microrganismi possono iniziare:

• In campo, prima della raccolta;
• Durante la raccolta;
• In post-raccolta (mediante le ferite).

Batteri

Esistono circa 100 specie batteriche che causano malattie sulle piante, sono particolarmente comuni e severe ai tropici ma con le condizioni favorevoli possono crescere ovunque. I sintomi si manifestano principalmente come:

• Maculature fogliari e dei frutti;
• Cancri e disseccamenti;
• Avvizzimenti, marciumi molli e tumori.

I batteri causano:

• Marciumi molli su diverse derrate: 21 famiglie di dicotiledoni, 16 famiglie di monocotiledoni, carota, patata, sedano, cetriolo, peperone, insalate…
• Lisi delle cellule vegetali a causa della loro attività pectolitica, cellulosolitica, proteolitica;
• Macchie idropiche che si allargano rapidamente;
• Completo disfacimento e collasso dei tessuti, con liberazione delle sostanze volatili.

Oomiceti

Gli oomiceti non sono funghi, e sono caratterizzati da:

• Parete cellulare costituita da cellulosa;
• Ife diploidi e prevalentemente asettate (dette cenocitiche);
• Zoospore biflagellate: due flagelli.

Gli agenti che causano le malattie più dannose del mondo sono:

• Phytophthora infestans: peronospora della patata e del pomodoro (causa principale della grande carestia in Irlanda del 1845-1849). Occasionalmente provoca danni anche sulla melanzana;
• Phytophthora citrophthora, P. parasitica, P. cactorum provocano marciume bruno degli agrumi (allupatura) come: limone, arancio dolce, mandarino, limetta… Lo sviluppo della malattia avviene in stagioni particolarmente piovose che coincidono con la maturazione del frutto. Provoca: imbrunimento delle foglie, formazione di seccume e gomma nei rami più piccoli, gomma sui rami più grandi. I frutti assumono un colore ambrato sempre più intenso e un odore tipico di marcio;
• Albugo spp. provoca ruggini bianche;
• Phytophthora capsici provoca cancrena pedale del peperone;
• Plasmopara viticola causa la peronospora della vite;
• Phytophthora ramorum provoca morte improvvisa della quercia;
• Pythium spp. provoca marciumi e morie da Pythium.

Funghi

I funghi sono caratterizzati da:

• Cellula eucariotica;
• Alimentazione eterotrofa;
• Parete cellulare formata principalmente da chitina;
• Ife aploidi, sia settate che assettate;
• Produzione di spore.

Zigomiceti

Esistono circa 1100 specie di zigomiceti, sono principalmente saprofiti, alcuni parassiti, caratterizzati da:

• Ife cenocitiche;
• Rapida crescita del micelio;
• Spore asessuali (sporangiospore) e sessuali (zigospore).

Le principali fisiopatie da zigomiceti sono:

• Marciume nero da Rhizopus spp. (Rhizopus stolonifer), il cui micelio è formato da diversi tipi di ife: aploidi (cenocitiche), stoloni, rizoidi e sporangiofori. Le lesioni si sviluppano rapidamente ed appaiono rigonfie e idropiche. Provocano la tipica crescita fungina bianca inframmezzata da piccole sfere nere (sporangio) e presentano l'odore tipico di fermentazione;
• Marciume deliquescente da Mucor spp. (Mucor piriformis) che non sono presenti stoloni e rizoidi. Provocano marciume molle e deliquescente, con rigonfiamento del frutto, lacerazione dell’epidermide e fuoriuscita di liquido con odore di fermentato. In corrispondenza delle fessurazioni della buccia si forma una muffa superficiale, a volte molto abbondante e compatta, altre volte poco sviluppata.

Ascomiceti

Esistono circa 32.000 specie di ascomiceti, caratterizzati da:

• Ife settate;
• Spore asessuali (conidi) e sessuali (ascospore prodotte negli aschi nei corpi fruttiferi: gli ascocarpi).

Le principali fisiopatie da ascomiceti sono:

• Marciume verde da Penicillium digitatum e marciume azzurro da Penicillium italicum. Provoca la più importante perdita post-raccolta negli agrumi. Si manifesta con piccole aree idropiche che successivamente si ricoprono con micelio bianco (margine più grande nel P. digitatum);
• Marciume verde-azzurro da Penicillium expansum. L'infezione avviene tramite ferite o aperture naturali, in condizioni di elevata umidità e alte temperature (20-25 °C), ma anche a 0 °C. i frutti colpiti presentano una o più tacche marcescenti, molli, di forma rotondeggiante e dal contorno ben definito. Il marciume si espande rapidamente e si presenta di colore bruno chiaro, in corrispondenza della lesione si sviluppa muffa biancastra che successivamente produce spore;
• Marciume grigio detto botrite da Botrytis cinerea. Si tratta di un fungo polifago in grado di infettare tantissimi ospiti, sia in campo che in post-raccolta. Può interessare le pomacee e la fragola, nonché diverse piante ortive (insalate, zucchino, melanzana, pomodoro). Le infezioni avvengono in modi diversi: per penetrazione attraverso i fiori, tramite ferite di varia origine e per contatto. L’infezione si manifesta con un’area marcescente, in rapida espansione, che interessa l’intero frutto;
• Marciume bruno: importante malattia fungina delle drupacee in campo e in conservazione. È causato da:
• Monilinia fructicola: comune in Europa, attiva anche a basse temperature;
• M. fructigena: colpisce prevalentemente le pomacee;
• M. fructicola: presente soprattutto in America, Australia, ma si sta diffondendo anche in Europa;
• Marciume lenticellare da Neofabrea vagabunda (Gloeosporium album) che colpisce soprattutto le mele, ma anche pere Kaiser e Conference. Il patogeno penetra attraverso le lenticelle e poi blocca il suo sviluppo in attesa della completa maturazione del frutto, provocando un marciume di forma circolare di colore bruno, depresso e incentrato su una lenticella più chiara. La macchia marroncina si espande rapidamente raggiungendo il diametro di 2-4 cm, su di essa compaiono numerose pustoline di colore bianco (fruttificazioni del fungo).

Funghi

Esistono circa 1 milione e mezzo di specie fungine, di cui però se ne conoscono solo un decimo. Occupano solo il 10% della biodiversità totale, ma hanno una funzione molto importante. Si è visto che negli ultimi anni il numero di funghi capaci di provocare malattie su animali (compreso l'uomo) che piante è in crescita, grazie ai cambiamenti climatici e alla loro capacità di colonizzare ambienti diversi e la loro elevata plasticità.

Tipologie

In natura esistono diverse tipologie di funghi:

• Eduli (commestibili): come orecchione;
• Decompositori: che possiedono enzimi in grado di degradare anche la lignina. La decomposizione è essenziale per il ciclo chi