Appunti di Patologie delle derrate alimentari

Scienze e tecnologie alimentari - UniMi

Appunti di lezioni di: Patologia delle derrate alimentari

Patologia delle derrate alimentari

Per lo studio degli argomenti previsti dal programma sono consigliati i seguenti materiali:

• De Cicco, Bertolini, Salerno "Patologia post raccolta dei prodotti vegetali" Piccin editore.
• Documenti integrativi depositati sulla pagina Ariel del corso.
• Appunti dalle lezioni.

01/10/19 Banane: ciclo produttivo

Le produzioni e le esportazioni

Produzione globale [dati FAO]: sulla produzione totale di 60 mln annui, i maggiori produttori mondiali di banane sono India e Cina continentale, e sono la maggior parte destinate al mercato interno. Successivamente, seguono tutte le zone di America centro meridionale e Africa.

La produzione europea è spostata in Grecia con 250’000 tonnellate. Il dato della Turchia è di 320 tonnellate ma in realtà la sua produzione sta aumentando. L’Italia è seconda nella produzione europea. Le rese per ettaro sono simili tra Medio-Oriente e America Centrale mentre la zona dei Caraibi è circa 1/3 di quella di Panama.

Le importazioni sono maggiori negli US e una grande fetta è data dall’Europa, in cui spicca la Germania e i Paesi Bassi (che hanno il porto mondiale di Rotterdam, quindi sì, sono importatori ma non consumatori). L’esportazione di banane dall’America Centrale è in continuo aumento, mentre quella dai Caraibi è stabile perché sono regine di esportazione verso l’Europa da anni, così hanno livelli di esportazioni costanti.

Il mercato mondiale delle banane è quasi monopolizzato dalla Chiquita. La banana acerba è ricca di amido.

Il bananeto

Il bananeto preso in considerazione è da definirsi organico/biologico. È una pianta quasi da ombra, sottobosco. Non è una pianta dominante sulle altre. In natura stanno all’ombra, coperti. Il frutto è vario, non ha semi (non nasce da fecondazione). Il platano e la banana sono diversi frutti.

La tassonomia della banana è varia. La banana che non mangiamo è la Cavendish, derivante dalla Musa acuminata. Prima si mangiava la Gros-Michel che è stata eliminata per un infestante che ha fatto morire le piante. Mentre i platani sono degli incroci tra Musa acuminata e Musa balbisiana.

La produzione è industriale ed estensiva. La produzione delle piante da mettere in campo, anche questa parte dalla fabbrica. In vitro vengono prodotte, poi fatte radicare, sviluppare, crescere in serra e piantate in campo.

L’industria è sviluppata, la coltura sembra apparentemente non importante in realtà è molto industrializzato e importante. L’acqua è fondamentale per la crescita della banana. Né poca né troppa.

I campi sono scavati a mano da canali di scolo, impianti di irrigazione sono goccia a goccia.

La pianta

È formata da un grande germoglio e il fusto è proprio alla base che emette dei polloni, se ne mantiene uno e quando il fusto erbaceo produrrà il frutto. Il banano cresce e in 9 mesi è in grado di dare un casco di banane. Sono molto longevi, 20 anni o più possono continuare a produrre.

Il fusto delle piante in Rep. Domenicana è lungo 15 cm mentre in Panama anche 40 cm. Dal fusto crescono delle brattee da cui si producono dei fiori, il futuro casco di banana. I fiori sono commestibili ma deperiscono in fretta. I frutti si ribaltano e da lì crescono le banane.

Sviluppo e raccolta dei frutti

Si sceglie il casco, si coprono di sacchi forati per evitare contaminazione degli animali. Quando viene insaccato, viene anche scritturata la data così da definire la raccolta scalare annua. 52 settimane all’anno. Per evitare gli sfregamenti tra le banane, dentro nel palloncino vengono ricoperte e separate da fogli di polistirolo. Il calibro delle banane è deciso dalla grande distribuzione. Successivamente i caschi vengono staccati e trasferiti su teleferica. La pianta viene tagliata in campo e rimane come sostanza organica, così come i caschi di banane non conformi.

Le malattie

Possono essere sia a livello di pianta, sia a livello di buccia della banana.

• Panama disease
• Anthracnose. Possibile trovarlo anche in mercato anche se ogni banana macchiata viene eliminata dal mercato.
• Crown rot. Nella fase di trasporto e conservazione si sviluppa la malattia quindi non si può vedere dal campo ma soltanto dopo il trasporto. La marciura della corona, il pezzo delle piante dove sono appese le banane sull’albero. Classica malattia delle banane.

I patogeni sono diversi e vari per geolocalizzazione del bananeto. Un’unica malattia per diverse aree e diversi modi per la stessa malattia. I principali del marciume della corona è il Fusarium (che produce anche tossine). E all’interno del Fusarium, ne abbiamo diversi, con diversi agenti che la provocano.

Processo

1. Arrivo dei caschi dal campo: Vengono tolti i sacchi e le protezioni.
2. Lavaggio dei caschi: Da qui le banane stanno all’ombra dato che è un frutto che soffre di ustioni al caldo.
3. Desmane (smontaggio dei caschi come la GDO richiede):
   • Eliminazione dei rachidi
   • Eliminazione dei frutti non conformi
4. Lavaggio
5. Taglio pezzatura
6. Lavaggio nuovamente per eliminare i residui di lattice che esce dalla buccia che imbrunisce.
7. Gli scarti vanno a finire agli scarti organici che usano per concimazione organica da rimettere ai campi. Le banane conformi finiscono sul mercato locale sfuse o incassettate come fonte di amido.
8. Preparazione dei vassoi. L’operatore sceglie le banane in numero giusto e pezzatura giusta per riempire un vassoio preciso per la GDO. Controllo del peso.
9. In alcune realtà le corone vengono trattate con fungicidi mentre in ambiente biologico non è possibile.
10. Prima di inscatolare, appongono le etichette.
11. Container
12. Punti di raccolta con celle di conservazione.
13. Sulla nave, l’aria viene controllata. Le banane saranno in ambiente fresco e in atmosfera protettiva.

Dopo 12 giorni, si arriva negli stabilimenti di maturazione delle banane. Ne sigillano in celle e poi si utilizza il gas a base di etilene per indurre la maturazione (36 - 48 h). Le scatole sono forate per indurre la permeabilità dei gas nelle celle. Le macchie nere sulla banana determinano l’accumulo di zuccheri.

7/10/19 - Meccanismi di difesa dei tessuti vegetali

Meccanismi che le piante attuano per difendersi da possibili agenti patogeni di tipo biotico. La malattia è un’eccezione nel ciclo vitale della pianta e la pianta stessa presenta meccanismi di difesa per sconfiggere le malattie. Mentre il patogeno può oltrepassare i meccanismi di difesa.

Le resistenze delle piante nel ciclo vitale

Le resistenze delle piante sono di tipologia:

• Strutturale. Quindi barriere fisiche che impediscono al patogeno di penetrare e diffondersi nei tessuti.
• Metabolica. Reazioni biochimiche che si verificano nelle cellule e nei tessuti vegetali e danno origine a sostanze tossiche per il patogeno o creano condizioni che ne inibiscono la crescita.

Alcune barriere nella resistenza vengono attuate nel momento in cui vengono attaccate dal patogeno, altre sono sempre presenti quindi preesistenti.

La resistenza strutturale

Le strutture preesistenti riguardano quelle solitamente esterne e possono favorire la penetrazione dei patogeni o sono preposte a barriera. Queste barriere fisiche sono presenti sempre:

• Cere. Formano uno strato idrorepellente così da far scivolare via l’acqua in quanto la presenza di acqua sopra o dentro un tessuto provoca infezione e proliferazioni di patogeni. Quindi già la presenza di un ambiente idrorepellente non forma i ristagni di acqua così da non creare un ambiente favorevole. Inoltre la cera non è di facile degradazione da parte dei patogeni.
• Cuticola (cera + cutina). Dura da essere forata, non è di facile degradazione da parte dei patogeni. Un ostacolo di tipo fisico e meccanico.
• Pareti cellulari. Spesse e robuste che costituiscono un ostacolo meccanico. I costituenti non sono facilmente degradabili dai microrganismi se non eccezioni e specializzazioni.

Le strutture non sono tutte uguali per tutti i prodotti naturali, si hanno relazioni di costituenti minori di composizione. Sono diversi i materiali e gli spessori delle strutture esterne. Queste possono cambiare anche nell’evoluzione del frutto/vegetale. Quindi le barriere sono molto variabili tra pianta e pianta e anche nel corso del tempo.

• Tomentosità. La presenza di peli superficiali, sviluppano un effetto idrorepellente come per le cere. Possono avere diversa origine, possono svilupparsi in modo diverso in relazione con l’età.
• Stomi e lenticelle. Queste strutture sono preposte per la traspirazione in vegetali che hanno strati di cere superficiali. Sono aperture di contatto ambiente esterno - interno. Sono delle potenziali porte di ingresso per i patogeni. Gli stomi hanno possibilità di chiusura e regolata, le lenticelle no e si trovano sui frutti, sui tuberi sotto forma di lacerazioni.

Le strutture neoesistenti sono presenti in momenti particolari, tipicamente dopo un attacco microbico o infezione, vengono create delle barriere.

Le strutture possono essere di tipo istologico, quindi la modificazione dei tessuti:

• Apposizione di strati di sughero, produzione di sugherina che va ad impermeabilizzare i tessuti. Li impermeabilizza creando uno scambio di gas limitato, una barriera per tossine e enzimi. Il patogeno che va a contatto con questo sughero, fa fatica a entrare perché il sughero non viene smantellato. Nel caso di grandine, il tessuto lesionato diventa un’area non più colonizzabile. Nei tessuti, può instaurarsi perciò le polpe possono essere più rigide. Utilizzato come mezzo di difesa per lesioni, alle basi delle foglie, nei frutti. I sugheri delle querce sono delle trasformazioni post mortem della corteccia.
• Strati di abscissione formati soprattutto in tessuti giovani, determinano l’eliminazione della zona infetta. Utilizzato dalle foglie per cadere dalle piante.
• Formazione di tille. Inibiscono la diffusione del patogeno nei vasi. Funghi o batteri che crescono nei vasi della pianta. Quindi costrizione dei vasi delle piante così da non far circolare il patogeno. Quindi il patogeno, deve uscire e cambiare vaso così da far perdere tempo al patogeno.
• Depositi di gomme. Riempimento delle zone intracellulari intorno alle zone di infezione, così da impedire la proliferazione e rallentare l’avanzata del patogeno. Es. delle drupacee: rami lesionati da cui escono gomme. La pianta utilizza energia in quanto utilizza e lisa le proprie pareti per tramutarle in gomme.

Le strutture possono essere di tipo cellulare:

• Apposizione di strati di callosio. Formati intorno allo stiletto, la cellula producendo una parete legnosa, cerca di rallentare la proliferazione dei funghi. In teoria l’ifa finisce le riserve nutritive all’interno delle cellule per cercare di degradare queste pareti di neo degradazione.
• Ipersensibilità. Meccanismo di necrosi delle cellule che viene attivato nel momento in cui il patogeno entra nelle cellule stesse. Vengono Uccise le cellule, il patogeno cerca di utilizzare il substrato per nutrimento ma le cellule vengono uccise. (Es. uso del tabacco per identificare la sensibilità)

La resistenza metabolica

Le strutture preesistenti riguardano:

• Sostanze ad attività antibiotica dette fitoanticipine. Fenoli costitutivi, come catecolo e acido protocatecuico (cipolla contro C. dematium circinans), tangeretina e naringina (P. digitatum), benzaldeide (B. cinerea e M. fructicola), tannini.

Le strutture neoesistenti si attivano soltanto nel momento dell’attivazione:

• Fitoalessine. Sostanze antibiotiche a basso peso molecolare, prodotte in seguito all’espressione di geni indotta dall’infezione.
• Proteine collegate alla patogenesi. Chitinasi, glucanasi, perossidasi.
• Aumentata concentrazione di fenoli costitutivi (attivazione geni codificanti per gli enzimi coinvolti) e loro ossidazione.
• SAR. Resistenza Sistemica Acquisita. Gli organi della pianta iniziano a correre ai ripari con meccanismi post infezionali, anche quando le infezioni sono molto lontane. Resistenza efficiente, lontana.

8/10/19 - Fattori antibiotici

La maturazione dei frutti

I frutti climaterici e non

La vita del frutto post-raccolta dipende dalla tipologia di frutto preso in esame e la differenza è indicata dalla produzione di CO₂ che i frutti rilasciano dopo essere stati colti, che è un modo indiretto per misurare la respirazione di un tessuto. Questo determina l’attività del frutto. Entrambi i frutti hanno una breve fase di rallentamento dell’attività, come se il frutto stesse morendo.

Successivamente i frutti non climaterici procedono a morire, i tessuti perdono le attività, vanno in fase di senescenza fino alla morte finale. Dopo invece il minimo pre-climaterico presente in entrambe le tipologie di frutti, nei frutti climaterici si ha un aumento climaterico con un’accentuata attività in relazione con un accentuato aumento di produzione di CO₂ raggiungendo il picco climaterico. Qui avranno una maturazione accentuata.

Raggiunto il picco climaterico, i frutti rallentano l’attività e andranno incontro alla curva e si ha un declino post-climaterico fino ad arrivare alla senescenza e morte del frutto. In presenza di etilene, il picco di maturazione si raggiunge prima.

Dalla fase massima di maturazione alla post-maturazione, passano 3-4 giorni.

Questo diverso destino, definisce la possibilità di maturare anche dopo essere staccati dall’albero. I frutti non-climaterici dopo essere staccati, andranno a deperire mentre i frutti climaterici, andranno a maturare post raccolta. Quindi la raccolta può essere attuata anche dei frutti acerbi, perché la maturazione si attua durante la conservazione. Mentre la raccolta prematura di frutti non-climaterici non influenza la liberazione di qualità caratterizzanti del frutto.

Climaterici: Banana - albicocca - Avocado - Anguria - Cachi - Fico - Mango - Mela - Melone - Nettarina - Pesca - Pera - Pomodoro - Prugna - Kiwi

Non-climaterici: Ananas - Arancia - Cetriolo - Cacao - Ciliegia - Fragola - Limone - Mirtillo - Oliva - Peperone - Pompelmo - Uva

Il pomodoro in realtà ha un comportamento duplice da varietà a varietà.

L’etilene

L’etilene favorisce la maturazione dei frutti climaterici. È un ormone naturale delle piante, prodotto dai vegetali e che produce la crescita, attivo anche in quantità minori. Ha attività su diversi processi fisiologici della vita della pianta: senescenza, abscissione, maturazione dei frutti.

L’etilene stimola vari processi:

• Produrrà maggiore etilene un frutto che è lesionato e in stato fisiologico. L’etilene stimola la produzione di altro etilene nei frutti climaterici.
• Stimola anche la produzione di pigmenti smaltendo le clorofille. (es. banane negli anni ’80: le banane che arrivano immature nei centri di maturazione e lì vengono inondate da etilene, i pigmenti della clorofilla spariscono e vengono prodotti pigmenti gialli che caratterizzano la banana. Ora l’ingiallimento delle banane è un processo più soft).
• Formazione di radici avventizie. Radici che crescono non dovrebbero stare.
• Germinazione dei semi
• Respirazione
• Metabolismo fenolico. Rendono meno attaccabili i tessuti vegetali o vengono prodotti come difesa antibiotica. Solitamente però in quantità eccessive degradano i colori e producono off-flavours.
• Favorisce la fioritura delle Bromeliaceae (mango e ananas)
• Provoca la senescenza

L’etilene inibisce anche delle attività quali:

• La sintesi dell’etilene nei frutti climaterici in fase vegetativa e nei frutti non-climaterici
• Stimola la fioritura delle piante
• Il trasporto delle auxine
• La crescita per distensione dei germogli e delle radici
• Il normale orientamento delle fibrille nella parete cellulare

Durante la maturazione e la senescenza

Durante i processi di maturazione, si hanno degli aspetti fisiologici caratterizzanti che cambiano: maturazione/senescenza, attività vegetativa, perdite di acqua.

1. Alterazioni della pigmentazione: Avviene la progressiva demolizione della clorofilla con la modifica e viraggio verso colori come giallo, arancio, rosso e viola. Quindi vengono in risalto i pigmenti come carotenoidi e flavonoidi. Per quanto riguarda invece la maturazione delle verdure, è il contrario, le perdite di colore verde date dalla clorofilla e la comparsa delle colorazioni gialle, sono sintomo di invecchiamento delle colture. Queste alterazioni sono date dall'esposizione alla luce e alla temperatura insieme alla composizione dell’atmosfera.
2. La modifica della colorazione delle banane. Dopo essere uscita dagli impianti di maturazione, avranno delle colorazioni comunque intorno al verde (3 - 4).
3. In alcuni ortaggi, si ha inverdimento della pigmentazione (es. patate) tramite la produzione di clorofilla data l’esposizione alla luce di ortaggi che crescono sotto terra. Essendo fusti modificati, questi hanno la potenzialità di produrre pigmenti verdi, che producono soltanto una volta estratti dalla terra ed esposti alla luce. Nel momento in cui si sviluppa il verde, si ha lo sviluppo di solanina, un alcaloide tossico per l’uomo. L’esposizione a basse temperature riduce in pomodoro la degradazione della clorofilla e la produzione di licopene.