Appunti di Patologia delle derrate alimentari

2017 Protezione degli alimenti: patologia delle derrate alimentari

Alterazioni fisiologiche

I frutti sono classificabili in climaterici e non climaterici. La quantità di CO₂ inoltre può essere usata come indice della vitalità dei frutti. I frutti non climaterici perdono le proprie attività nel corso del tempo; al contrario, i climaterici nell’arco di qualche giorno rallentano la loro respirazione fino al punto di minimo climaterico, dopo il quale la respirazione riprende con una curva molto ripida, fino al picco climaterico. Solo qui il frutto torna a spegnersi; il frutto climaterico continua a maturare anche dopo la raccolta.

Frutti climaterici sono albicocche, avocado, banane, cachi, mele, meloni, pesche, pere, prugne. Frutti non climaterici sono ananas, pompelmi, olive, peperoni, arance, fragole, ciliegie, cacao, limoni, uva, cetrioli.

Etilene

L’etilene è un ormone vegetale che agisce a livello di gas sulla crescita, regolando i processi della fase di maturazione e senescenza dei frutti; stimola il distacco del frutto; interviene nella quasi totalità dei casi nelle condizioni di stress (situazione molto comune per le piante) per controbilanciarle o accentuarle (la pianta preferisce perdere le foglie piuttosto che spendere energia). È una sostanza volatile che può essere quindi persa dal frutto.

Stimola molti fenomeni:

• Sintesi dell’etilene stesso agisce a dosi bassissime che però aumentano velocemente
• Maturazione dei frutti climaterici (meno non climaterici)
• Produzione di pigmenti della maturazione
• Degradazione della clorofilla
• Germinazione dei semi
• Formazione di radici avventizie (tipo edera)
• Respirazione e metabolismo fenolico
• Fioritura nelle Bromeliaceae (ananas)
• Invecchiamento (senescenza)

Al contrario, inibisce:

• Sintesi dell’etilene in fase vegetative
• Fioritura
• Trasporto delle auxine
• Distensione dei germogli e delle radici
• Alterazione dell’orientamento delle fibrille nella parete cellulare

Maturazione e senescenza

Alterazione della pigmentazione

Durante la maturazione, la clorofilla cala per lasciare il posto ai flavonoidi e ai carotenoidi che quindi diventano visibili (oppure vengono prodotti da zero) e il frutto cambia colore. Questo fenomeno è influenzato dalla luce, dalla temperatura e dalla composizione dell’atmosfera. La luce è deleteria per il verde delle verdure, nello stesso modo della temperatura. Gli incrementi di CO₂ a scapito dell’O₂ causano la degradazione della clorofilla e la brillantezza dei colori scompare.

Esiste una stretta relazione tra luce e temperatura: per esempio, dei pomodori verdi mantenuti a bassa temperatura rimangono tali; invece le patate lasciate alla luce vanno incontro a produzione di pigmenti verdi che possono poi dare problemi in cottura.

Alterazioni della polpa

In maturazione si ha l’intenerimento della polpa, che in pochi giorni o settimane può diventare anche eccessivo, in quanto le pectine solubili aumentano a scapito delle insolubili (si trovano tra una cellula e l’altra). La presenza di pectine solubili fa sì che le cellule si allontanino. Gli enzimi dei patogeni lisano le pectine, modificano gli zuccheri e alcune proteine a livello della parete vegetale vanno incontro a modificazioni che allentano la solidità della polpa. La polpa quindi va incontro a spaccature, dovute anche ad un aumento del volume delle cellule stesse o dello spazio intercellulare o ad elevati contenuti di acqua o etilene. Su queste spaccature intervengono i MO saprofiti che peggiorano la situazione.

Inoltre, la polpa può perdere succosità; a causa per esempio di un’eccessiva refrigerazione che rende la polpa granulosa e farinosa, lignificare a livello delle pareti, formare delle fibre (legumi, carote, asparagi, sedano). Questi sono tutti fenomeni dovuti alla presenza di etilene ed elevate temperature.

Degradazione dell’amido

Nel corso della maturazione, l’amido diminuisce aumentando la dolcezza del frutto perché si liberano zuccheri semplici, situazione non sempre positiva (patate da friggere).

Anomalie del sapore

Nei frutti climaterici, i sapori anomali si formano velocemente dopo il picco, a causa della diminuzione di acidi organici, zuccheri e composti aromatici. Inoltre, si forma un sapore alcolico, dovuto ad EtOH e acetaldeide (anossia), e amaro, dovuto invece all’accumulo di composti fenolici.

Attività vegetativa

Gli aspetti negativi sono:

• Formazione di germogli (patate) e radici avventizie (carote) per eccessiva umidità
• Inverdimento (carciofi)
• Tropismi dovuti principalmente alla luce (asparagi storti)
• Fioritura anticipata o sfioritura

Perdita di acqua e avvizzimento

La traspirazione attraverso aperture naturali o ferite è alla base prima della perdita di turgore e successivamente dell’avvizzimento, fenomeni che possono essere desiderabili (uvetta, passito) o meno (mele). Il fenomeno è tanto più intenso quanto più è bassa l’umidità relativa, è alta la temperatura, sono elevati il ricambio di aria e il rapporto superficie/volume e quante più sono le lesioni dell’epidermide.

Modificazioni fisiopatologiche

Freddo

I danni da freddo riguardano soprattutto la conservazione del prodotto e quindi la sua qualità. Il limite del danno da freddo non è legato al congelamento del succo cellulare, ma esiste una fascia di temperatura in cui i prodotti vengono danneggiati.

Si distinguono specie:

• A bassa suscettibilità (0-5°C) sopportano il freddo (mele, pere)
• A media suscettibilità (5-10°C) tollerano le basse temperature (peperoni, cetrioli, agrumi)
• Ad alta suscettibilità (>10°C) frutti tropicali (banane)

Se queste temperature non vengono rispettate, si creano problemi alle membrane cellulari che perdono fluidità (freddo) o si rompono (caldo); si accumulano ROS e radicali liberi, responsabili di un invecchiamento precoce delle cellule; si alterano i lipidi. Da condizioni ottimali, i frutti possono venirsi a trovare in condizioni di stress da raffreddamento e quindi vanno incontro a danni da freddo irreversibili.

I danni da freddo si manifestano con:

• Macchie piene di acqua, perché le membrane non sono più in grado di trattenerla (idropia), e conseguente anossia
• Imbrunimenti della polpa più o meno estesi o profondi in funzione della temperatura e del tempo di esposizione (mele e banane)
• Marciume, ovvero disfacimento dei tessuti
• Variazione del rapporto tra zuccheri semplici e amido con conseguente addolcimento (finocchio, radicchio, cardo), il quale può essere però anche negativo (patate)

I danni da freddo sono alla base anche del mancato intenerimento della polpa (pesche) e della scarsa o assente succosità.

Atmosfera e illuminazione

La luce è il fattore fondamentale della fotosintesi per la formazione della clorofilla che in realtà non è sempre gradita: nelle solanacee, per esempio, determina anche la presenza nella polpa di alcaloidi. La luce non consente lo sviluppo delle specie che devono crescere al buio (sedano sbianchito).

Regola l’apertura e la chiusura degli stomi; modifica la permeabilità del protoplasto ed è un fattore che può essere regolato nei magazzini, ad esempio per completare la maturazione.

L’effetto di eccessi o carenze di illuminazione sono spesso contemporanei o analoghi agli effetti dei danni termici ed udometrici. L’eziopatogenesi delle fisiopatie da illuminazione dipende dalla durata del periodo di illuminazione, dall’intensità luminosa e dalla natura della luce (lunghezza d’onda).

Diversi prodotti devono essere conservati al buio per evitare ad esempio l’inverdimento (patate) o la produzione di alcaloidi (solanina e caconina). L’obiettivo della conservazione di alcuni prodotti al buio è l’eliminazione della clorofilla (sedano e radicchio) l’illuminazione causerebbe un danno commerciale.

Perdite di natura fisica

I profondi cambiamenti nel mercato dei prodotti ortofrutticoli freschi, dovuti dai nuovi orientamenti dei gusti dei consumatori e delle esigenze dei produttori, hanno portato alla selezione di specie e cultivar dotate di elevata produttività e resistenza alle alterazioni biotiche. Altrettanto non si può dire circa la resistenza degli ortofrutticoli alla manipolazione a partire dalla raccolta fino alla distribuzione al dettaglio. Durante queste fasi, i frutti e gli ortaggi sono sottoposti a sollecitazioni meccaniche che possono influenzare in maniera determinante la loro qualità: infatti, danni meccanici da impatto, compressione e abrasione possono essere responsabili di un aumento della respirazione e della produzione di etilene con conseguente accelerazione dei processi di senescenza e maggiore predisposizione all’attacco da parte dei patogeni.

Anche agenti chimici di varia natura, quali liquidi refrigeranti o prodotti per trattamenti post raccolta, possono essere fitotossici per i prodotti freschi, in quanto causano una riduzione intrinseca della qualità o una maggiore predisposizione alle malattie parassitarie.

Sin dal momento della raccolta, i frutti e gli ortaggi sono soggetti a sollecitazioni meccaniche dovute ad impatti o vibrazioni che possono provocare lesioni superficiali o deformazioni permanenti della struttura cellulare dei tessuti con conseguente perdita di qualità e/o di prodotto. Anche nel corso della selezione del prodotto in magazzino, che oggi è affidata a tecnologie sempre più sofisticate e delicate, il frutto può subire dei danni: i prodotti ortofrutticoli presentano una massa medio-grande che accentua il danno da sollecitazione e resistenza meccanica tanto più bassa quanto maggiore è il livello di maturazione. A tal proposito, bisogna ricordare che, poiché oggi si tende ad accorciare la distanza temporale tra maturazione di raccolta e di consumo fino al punto di lanciare le linee di prodotto “maturato sulla pianta”, è necessario porre la massima attenzione durante la manipolazione del prodotto per preservarlo da sollecitazioni meccaniche che potrebbero dare luogo a danni.

Al fine di ridurre questi danni, esiste un’ampia sperimentazione per definire le macchine e le operazioni che causano danni meccanici e per mettere a punto sistemi per il monitoraggio e quantificazione di tali sollecitazioni. In tal senso, con l’ausilio di accelerometri sulla superficie dei frutti vengono monitorate le sollecitazioni meccaniche subite durante la raccolta e il trasporto per adottare opportune soluzioni e ridurre al minimo gli effetti negativi.

La suscettibilità ai danni meccanici dipende dalla specie, dalla cultivar, dalla dimensione, dallo stato di maturazione, dalla temperatura dei tessuti vegetali e dalle condizioni di stoccaggio. Questi danni sono generalmente prodotti da forze esterne. Le lesioni osservabili sui frutti possono essere distinte in lesioni da taglio e punture, da impatto, da compressione e da vibrazione o abrasioni.

Dal momento della raccolta, i frutti possono andare incontro a lesioni dell’epidermide che consentono l’ingresso di MO e gas (ossidazione), a cui le cellule rispondono con l’aumento di polifenoli, e che sono la causa della perdita di turgore per la perdita di acqua. Il picciolo è esso stesso una via di ingresso per il patogeno e una via di uscita per l’acqua. Inoltre, lo spessore del frutto è responsabile della compressione della polpa, così come lo sfregamento: per evitare gli urti si usa, per esempio, l’acqua al posto del nastro trasportatore (evitare vibrazioni e abrasioni).

Lesioni da taglio e punture

Possono essere già presenti sul frutto nel momento della raccolta, provocati da spine. Più frequentemente sono però provocate dagli angoli taglienti o schegge dei contenitori, soprattutto se di legno o con chiodi o punti metallici sporgenti, parti metalliche taglienti lungo la linea di sezione. L’accurata selezione dei frutti alla raccolta e l’uso di contenitori di plastica o altro materiale che evitino il contatto con superfici taglienti può ridurre questo tipo di lesioni, responsabile nella maggior parte dei casi dell’insediamento di patogeni nella ferita.

Lesioni da impatto

Sono dovute all’urto del frutto o ortaggio contro una superficie dura che può essere costituita dai contenitori per la raccolta e il trasporto, dalla linea di selezione o dal contenitore finale. La caduta dei frutti sul terreno e la raccolta meccanica, che si sta diffondendo per i frutti destinati alla trasformazione, accentuano notevolmente i danni da impatto. La lesione da impatto potrebbe essere determinata anche da una caduta da una determinata altezza da terra del contenitore stesso quando è pieno. Queste lesioni sono molto comuni e spesso non sono immediatamente visibili all’esterno se non dopo alcune ore o giorni dall’evento, in seguito alla comparsa di aree edematose e imbrunite. Il confezionamento direttamente in campo, l’uso di morbidi poggianti sulle pareti dei contenitori, l’attenzione e la cura degli operatori che raccolgono i prodotti, le linee di lavorazione e gli eventuali sbalzi di livello attenuati da opportuni accorgimenti possono nel loro complesso ridurre la gravità del danno.

Lesioni da compressione

Frequenti soprattutto sui frutti di debole consistenza, maturi o ultramaturi, le lesioni da compressione possono portare a schiacciamento del frutto con piccole spaccature nel caso di tessuti molto turgidi oppure a semplice deformazione. I maggiori danni sono presenti sui frutti superiori del contenitore, a causa dell’eccessivo riempimento, oppure sui frutti posti sul fondo per l’eccessivo peso. La cura degli operatori nel riempimento e nella movimentazione dei contenitori e la scelta di confezioni idonee riducono l’entità del danno in maniera importante.

Lesioni da vibrazioni e abrasioni

Le lesioni da vibrazione sono determinate dagli urti contro i rami o tra i frutti stessi ad opera delle sollecitazioni per i venti forti. Più di frequente però sono prodotte in superficie nel corso del trasporto verso il magazzino su rimorchi poco ammortizzati, nel corso della lavorazione, dopo confezionamento o durante il trasporto finale. Le condizioni delle strade, la velocità del mezzo di trasporto, i movimenti dei frutti all’interno della confezione e delle confezioni stesse possono determinare la maggiore o minore entità del danno. Il confezionamento in cassette munite di alveoli di giusta misura, l’uso di materiali morbidi per separare i prodotti, la disposizione ottimale dei contenitori sui mezzi di trasporto possono ridurre l’entità del danno.

Perdite di natura chimica

Pochi sono gli agenti fitotossici che possono recare danni ai prodotti ortofrutticoli freschi in post raccolta. Fra questi vi è l’ammoniaca usata negli impianti di refrigerazione ad espansione diretta, dove si possono verificare anche delle fughe di gas dall’evaporatore, responsabili di lesioni di vario tipo sulle derrate in conservazione. Concentrazioni inferiori all’1% di ammoniaca e particolari condizioni ambientali causano imbrunimenti per lenticellari a pere e mele ed estesi imbrunimenti del flavedo delle arance. Le pesche sono molto sensibili: infatti, concentrazioni dello 0.02% possono già provocare estesi imbrunimenti dell’epicarpo, quando esposte per alcune ore. Ad oggi i danni da ammoniaca sono meno frequenti rispetto agli anni passati, non tanto per il minor impiego di ammoniaca come refrigerante, che appare invece rivalutato per le macchine meno efficienti, quanto per le nuove tipologie di impianto a refrigerazione diretta. In questi impianti, il fluido frigorifero circola solo nelle sale macchine, mentre come fluidi indiretti nelle celle vengono usati miscele acqua – glicole.

Altri composti chimici dannosi sono rappresentati dall’SO₂ sull’uva da tavola, dal bromuro di metilene, usato in deroga per la disinfestazione di alcuni prodotti ortofrutticoli freschi destinati all’esportazione, il cloruro di calcio per il controllo della butteratura amara delle mele, l’etossichina usata contro il riscaldamento superficiale delle mele e delle pere. Nel caso dell’uva da tavola, i danni da eccesso di SO₂ si manifestano con un imbrunimento o con una perdita di colore della buccia a partire dalla zona peduncolare per poi interessare l’intera bacca. Inoltre, sono provocati da un erroneo uso dei pannelli a base di sodio metabisolfito. Questi pannelli, usati in Italia solo per l’uva destinata all’esportazione, vengono inseriti nelle confezioni d’uva, chiuse ermeticamente già in campo, dove le temperature spesso superano i 30°C. In presenza di umidità ed elevate temperature, si libera SO₂ in eccesso provocando fitotossicità sulle bacche. Inoltre, in seguito a questo erroneo uso, l’SO₂ si esaurisce rapidamente, perdendo così il vantaggio della persistenza del gas nella confezione.

Perdite di natura microbica

Le malattie post raccolta determinano perdite di notevole importanza economica. Nonostante le moderne tecnologie di conservazione e distribuzione, le perdite post raccolta oscillano in media tra il 10 e il 15% con valori notevolmente più elevati nei Paesi in via di sviluppo. In generale, responsabili della maggior parte delle perdite post raccolta di natura microbica sono le malattie causate da poche specie batteriche ma numerose specie fungine. Ai funghi sono attribuibili le infezioni soprattutto sui frutti, mentre sugli organi vegetativi sono più frequentemente presenti quelle di natura batterica.

Le malattie causate da questi patogeni sono spesso riconoscibili dai sintomi che sono segni visibili dell’interazione che intercorre tra l’ospite e il patogeno. Nella maggior parte dei casi, i sintomi consistono nella decolorazione e distribuzione dei tessuti infetti con formazione di evidenti lesioni, più comunemente sotto forma di marciumi umidi o secchi. Le infezioni dovute ai patogeni possono verificarsi durante lo sviluppo del prodotto in camp... [testo troncato]