Alimenti di origine animale e vegetale

LA RESPIRAZIONE DEI TESSUTI

Appunti+ slide: 14.10.2020

Essendo tessuti vivi, i prodotti vegetali hanno un metabolismo supportato dalla respirazione.

La respirazione e la fotosintesi sono dei processi attraverso il quale il carbonio viene riciclato nella biosfera→ con la

fotosintesi avviene la sua organicazione: il carbonio della CO viene trasformato in C organico del glucosio; con la

2

respirazione si ha il meccanismo opposto: per cui dal C organico viene liberata CO .

2

La respirazione nei vegetali ha il fine di produrre ATP utile agli altri processi biologici→ zucchero ossidato a dare CO , acqua

2

ed energia: C H O + 6O = 6CO + 6H O + energia (673 kcal/mole)

6 12 6 2 2 2

L’efficienza di questo processo comunque non è mai del 100%→ circa il 40% di energia viene immagazzinato come ATP (38

molecole da una di glucosio) il restante 60% viene persa come calore (392 Kcal).

Il tasso respiratorio è un indicatore del metabolismo di un tessuto/organo→ es. un tessuto giovane (stadio di sviluppo

anticipato) ha attività metabolica più veloce, quindi più deperibile. Quindi esiste una correlazione tra la deperibilità del

prodotto e il tasso respiratorio, che è un’indicazione per la potenziale vita di conservazione del prodotto (più alto è il tasso

respiratorio più corta è la vita post-raccolta). ALTO tasso respiratorio ->Postharvest life PIU’ CORTA

Classificazione dei prodotti in base all’indice di deperibilità, correlata

appunto al tasso respiratorio, al metabolismo e allo stadio di sviluppo.

Esempi:

-asparago→ germoglio (molto giovane) → alta respirazione

-broccolo o cavolfiore→ sono fiori→ molto deperibili con metabolismo

molto accelerato

-mele o patate→ producono etilene ma nonostante questo hanno

respirazione ridotta

-datteri→ consumati al limite della senescenza sono frutti secchi, semi→

perché sono organi di sopravvivenza che devono durare nel tempo a

garantire che lo sviluppo della specie quando le condizioni sono ottimali

alla crescita della pianta. Hanno basso metabolismo perché hanno poca

acqua.

Il tasso di respirazione è una velocità, cioè sono i mg di CO2 prodotti per Kg di prodotto per ora.

I fattori che influenzano il tasso di respirazione sono:

Tipologia di organo/tessuto→ es. il fiore respira più velocemente di una foglia.

Dimensioni→ maggiore è la dimensione minore è il tasso respiratorio

Stadio di sviluppo→ più giovane è più respira

Se climaterico o meno (anche se la distinzione è solo valida durante la fase climaterica).

Conoscendo il tasso di respirazione (mg di CO2 prodotta per kg di prodotto per ora) si può calcolare:

• il tasso di perdita di peso secco,

• la quantità di calore prodotta,

• la quantità di acqua metabolica prodotta 16

Molti ortaggi vengono commercializzati ad

una maturazione di consumo non

fisiologica. Sono soprattutto i frutti

zuccherini che vengono commercializzati a

maturazione completa.

Esempio: 100 Kg di fagiolini con 91,4% di umidità e conservati a 10°C (temperatura corretta) hanno un tasso di respirazione=

45mg CO2/Kg*h e una perdita di peso fresco del 3% a settimana.

Poiché i fagiolini sono raccolti ad uno stadio anticipato hanno un metabolismo veloce. Considerando i pesi molecolari per n.

di moli dei prodotti della respirazione: → vengono prodotti 0,68mg di glucosio per ogni mg di CO2 e all’ora.

L’acqua che viene prodotta durante la respirazione aerobia si forma nell’ultima fase del trasporto di elettroni nei mitocondri:

l’ossigeno accetta elettroni riducendosi ad acqua.

Conoscendo il tasso di respirazione si può calcolare il tasso di perdita di peso, il calore prodotto e la quantità di acqua

metabolica prodotta. I 0,68 mg di glucosio consumati in un’ora diventano 0,734g di

glucosio per Kg di CO2 al giorno. Quindi per 100Kg di fagiolini

vengono consumati 0,514Kg di sostanza secca alla settimana.

Questo quantitativo, seppur non importante, impatta sul gusto.

17

L’acqua metabolica costituisce l’acqua acquisita dai tessuti per tasso di

respirazione per ora→ 0,309Kg H2O acquisita in una settimana.

Quindi il bilancio finale →

Da questi calcoli si nota che il peso perso dalla respirazione del glucosio è di 0,514Kg

ma viene acquisito del peso costituito dall’acqua metabolica. Il 3% di perdita di peso è

quindi costituito in gran parte dalla perdita di acqua traspirata.

L’energia invece prodotta dalla respirazione di una mole di glucosio è di

686Kcal persa in parte come calore.

Il tasso respiratorio può essere calcolato attraverso:

La perdita di sostanza secca

La produzione di energia

Il consumo di ossigeno e/o la produzione di CO2

La produzione di CO2 può essere determinata utilizzando:

Sistema statico -> Il frutto viene posto in un contenitore chiuso dotato di

Sistema statico→ il frutto viene chiuso in un vaso con una valvola, da

una valvola, attraverso la quale è possibile prelevare l’atmosfera interna

cui si inserisce una siringa per prelevare dell’atmosfera che si creato

con una siringa dopo un certo periodo di tempo.

nello spazio di testa dopo un certo tempo. Con il tempo si accumula

Durante questo intervallo, si verifica un accumulo di CO₂ (e di etilene nei

CO2 (ed etilene nei frutti climaterici) e diminuisce l’O2 →il frutto

frutti climaterici) e una diminuzione dell’O₂. Se l’O₂ diventa insufficiente,

continua a respirare ma ci sarà un momento in cui l’ossigeno verrà a

il frutto inizia a fermentare, alterando il tasso respiratorio.

mancare e il frutto inizia a fermentare. Il tasso respiratorio dei tessuti

Per evitare questo effetto, è fondamentale limitare il tempo di accumulo

viene alterato quindi, per minimizzare questo effetto il prelievo dei gas

dei gas a circa 2-3 ore prima del prelievo.

deve essere fatto dopo un breve periodo di tempo (2-3 ore).

Sistema dinamico -> In questo sistema, il flusso d’aria in ingresso e in uscita è noto (portata controllata). La

Sistema dinamico→ si conosce il flusso d’aria in entrata e in uscita (portata conosciuta): la produzione di CO2 o il

produzione di CO₂ o il consumo di O₂ sono calcolati misurando la differenza di concentrazione tra l’aria in ingresso e

consumo di O2 sono facilmente calcolabili misurando la differenza di concentrazione tra l’ingresso e l’uscita. Prima

quella in uscita.

di prelevare il campione di gas occorre aspettare 6-8 ore così che si instauri l’equilibrio tra aria entrante ed uscente

È necessario attendere 6-8 ore affinché si stabilisca l’equilibrio tra l’aria entrante e uscente, garantendo una

(produzione di CO2 costante). In questo caso non c’è pericolo che il frutto vada in anossia perché l’ossigeno non

produzione di CO₂ costante. In questo caso, non c’è rischio di anossia, poiché l’ossigeno è sempre presente.

verrà mai a mancare.

Analisi della CO₂ al gascromatografo (GC) -> La CO₂ viene analizzata tramite un gascromatografo (GC) con rivelatore a

La successiva analisi della CO2 avviene usando il gascromatografo→ al suo interno si trova una colonna sul quale i

conducibilità termica (TCD). Il gas carrier trasporta il campione attraverso una colonna cromatografica, dove i componenti

ripartiscono cromatograficamente le sostanze che escono dopo un certo tempo di ritenzione. Un rilevatore invia un segnale

vengono separati in base al tempo di ritenzione. Il TCD rileva variazioni di conducibilità termica causate dalla presenza del

elettrico commisurato in base alla concentrazione del gas da analizzare.

campione, trasformandole in un segnale elettrico proporzionale alla concentrazione di CO₂. Questo sistema consente

un’analisi precisa e affidabile della CO₂, utile per studiare il tasso respiratorio. 18

tasso respiratorio

Il tasso respiratorio per unità di peso è alto nei frutti immaturi e nei vegetali, e diminuisce con l’età. Es.: il girasole è un fiore

Durante il ciclo di vita dei frutti e delle piante, il tasso respiratorio varia in modo significativo in base alla loro età, alla

composto che a seconda dell’età dell’organo respira diversamente (cioè sempre meno); comunque il fiore respira più delle

tipologia di tessuto e alle caratteristiche specifiche della specie o cultivar. In generale, i frutti e i vegetali immaturi

foglie.

presentano un tasso respiratorio molto elevato, che diminuisce progressivamente con l'invecchiamento. Ad esempio, nel

caso del girasole, che è un fiore composto, il tasso respiratorio si riduce con l’età del fiore, anche se rimane sempre più alto

Fanno eccezione i frutti climaterici→ L’inizio della respirazione climaterica (minimo climaterico) coincide con l’inizio della

rispetto a quello delle foglie.

fase di ripening, con il raggiungimento della dimensione massima dei frutti, l’inizio di produzione di etilene e la minima

Tuttavia, esistono delle eccezioni, come i frutti climaterici. Questi frutti attraversano una fase particolare chiamata

respirazione.

respirazione climaterica, che coincide con l’inizio della maturazione (o ripening). Questa fase è caratterizzata da un aumento

Esistono specie con comportamento diverso anche tra le proprie cultivar→ es. la maggior parte delle pesche è climaterica

improvviso della respirazione e dalla produzione di etilene, un ormone essenziale per la maturazione.

ma delle varietà, a seguito di mutazioni, sono aclimateriche, come anche il melone invernale.

l momento iniziale di questa fase, noto come minimo

climaterico, coincide con il raggiungimento della

I frutti non climaterici hanno una respirazione che

dimensione massima del frutto e il punto di minima

cala col tempo (solo l’ananas la mantiene abbastanza

respirazione. Successivamente, il tasso respiratorio

costante). I climaterici hanno invece un picco più o

aumenta in maniera marcata durante il picco

meno alto: i tropicali hanno un’attività respiratoria

climaterico. Non tutti i frutti, però, si comportano allo

abbastanza alta mentre i frutti come le mele o il

stesso modo. I frutti non climaterici, presentano

pomodoro hanno un climaterio meno accentuato.

invece una respirazione che diminuisce gradualmente

nel tempo senza mostrare un picco climaterico.

I frutti climaterici sono quelli che continuano a maturare

anche una volta che vengono staccati dalla pianta.

frutto climaterico : albicocca , avocado , banana

frutti non climaterici: anacardo, ananas, arancia

Cambiamenti fisiologici nella fase di ripening

Appunti+ slide: continuazione tasso resp