Derrate - Modulo 2

Patologia delle derrate vegetali

Fisiopatie da freddo – problematiche di tipo abiotico

Tra le problematiche di tipo abiotico, non legate ad alterazioni biologiche, vi sono i danni da freddo, da raffreddamento. La regolazione della temperatura risulta essere critica sia che si vada al di sopra che al di sotto di certe temperature. I danni da freddo, al contrario di quanto si possa pensare, non sono relativi solo alla refrigerazione, ma iniziano dal campo (danni da campo) dovuti a eventi anomali e/o atmosferici. Il danno da freddo avviene anche durante la conservazione. La catena del freddo va gestita perché ha delle conseguenze sulla qualità del prodotto finale. Il danno da freddo non si ha solo in corrispondenza del punto di congelamento dove si ha la morte delle cellule, ma si ha un danno da freddo anche a temperature superiori per cui un prodotto non deve necessariamente morire per avere un danno.

Non tutti i prodotti subiscono il danno termico allo stesso modo, vi sono dei prodotti:

• A bassa suscettibilità (0-5°C) in quanto tollerano il freddo, come ad esempio mele, pere.
• Prodotti a suscettibilità media (5-10°C) come verdure tra cui peperoni, cetrioli e agrumi.
• Prodotti ad elevata suscettibilità (oltre i 10°C) sono quei frutti che subiscono di più il danno da freddo, come ad esempio banane, pompelmi e frutti tropicali.

Cosa accade quando si va oltre le temperature a cui i prodotti vegetali sono più o meno suscettibili? Man mano che si abbassano le temperature la membrana avrà una maggiore permeabilità, vi sarà un maggiore accumulo di ROS e radicali liberi e un’alterazione della composizione lipidica. Non si parla subito di danno termico ma inizialmente si parla di stress da raffreddamento il quale risulta essere una condizione reversibile ma, con il perpetuarsi della situazione di stress, si avrà un danno irreversibile che permette di citare il danno da freddo.

Stato idropico

Stato in cui gli spazi intercellulari dei tessuti parenchimatici delle polpe si riempiono d’acqua a causa di una maggiore permeabilità della membrana delle cellule che non può trattenere l’acqua. Come conseguenza si hanno fenomeni di anossia perché non possono compiere scambi gassosi.

Sintomatologia del danno da freddo

• Maculature
• Imbrunimenti, superficiali o profondi, scuri o chiari
• Disfacimento dei tessuti
• Addolcimento (Effetto Positivo su radicchio e finocchio e Effetto negativo-patologico sulla patata a causa di reazioni di Maillard)

Il freddo porta al mancato intenerimento della polpa, alla scarsa succosità, mancata assunzione del colore tipico (gialli o rosso per i pomodori e verde per le pere) alterazione di una corretta maturazione.

Cause

• Errore umano per cui gli operatori si trovano a leggere termometri difettosi o tarati con un’altra scala.
• Composizione dell’atmosfera: la composizione anomala dell’atmosfera porta ad un aumento della probabilità che si verifichi un danno da freddo. Come composizione anomala si fa riferimento alla presenza di composti estranei proveniente da problemi tecnologici o da forme inquinanti. Ci può essere carenza di ossigeno con un limite di 0,5-1% che porta ad imbrunimenti e di sapore e odore di fermentato. Si ha una diminuzione della concentrazione di ossigeno a causa della naturale respirazione dei prodotti che produce anidride carbonica che porta ad imbrunimenti interni e al cuore duro dell’actinidia.

Asfissia dovuta sia alla diminuzione dell’ossigeno che all’aumento di anidride carbonica. Presenza di gas fitotossici quali SO e NH che portano macchie rosse e ferite. Al giorno d’oggi l’ammoniaca non è così diffuso al contrario di una volta quando i liquidi refrigeranti erano legati ad un impianto contenente ammoniaca. C H etilene prodotto sostanzialmente dal vegetale non di derivazione ambientale.

Fisiopatie da illuminazione – problematiche di tipo abiotico

La luce induce la formazione della clorofilla, la motilità degli stomi e modifica la permeabilità della membrana. Nelle solanacee si forma la solanina. Se non si tiene un vegetale alla luce, ad esempio il radicchio, non si forma la clorofilla ma si sviluppa la tipica colorazione rosa/rossa. (Aspetto tecnologico per portare ad una caratteristica merceologica tale prodotto)

Danni fisici/meccanici

I danni fisici sono sostanzialmente lesioni dell’epidermide che vede delle aperture da cui entrano microrganismi e gas che portano ad imbrunimenti, alterazioni di colore. I danni fisici si possono avere dalla stasi in campo e dalla raccolta alla consegna e vendita del prodotto. Riguardo alla raccolta ogni frutto ha la sua modalità e il suo tempo di raccolta per evitare i danni fisici. In campo, banane e cipolle a causa di venti forti hanno alterazioni esterne, solo estetiche e non grossolane. I danni fisici sono dovuti a fattori quali il trattamento di una grossa quantità di prodotti che vengono trattati a mano ma i principali danni si hanno con un trattamento meccanicizzato, quindi i danni sono dovuti alla raccolta, a trattamenti post raccolta come il trasporto in cassette di plastica che può vedere l’alterazione con il peso dei frutti stessi, al trasporto (sfregamento), alla conservazione e alla disposizione nel punto vendita con l’azione dei clienti sulla cernita, sulla scelta della frutta.

Funghi

Non usare il termine muffa per indicare i funghi. I funghi sono microrganismi eucarioti tipicamente miceliari, tipicamente perché la maggior parte sono miceliari ma non tutti hanno quella composizione. Tali microrganismi sono eterotrofi e hanno un’elevata capacità di adattamento a svariate condizioni ambientali. Sono eterotrofi, non sono in grado di sintetizzare molecole organiche partendo ma molecole inorganiche molto semplici, e si nutrono per assorbimento assorbendo sostanze nutritive da un substrato senza inglobarlo.

Riguardo alla riproduzione, si riproducono con spore, strutture in grado di germinare e in grado di dare origine ad un corpo fruttifero. Inizialmente (1866) i funghi non venivano classificati come eucarioti ma come piante in quanto non si muovono, non sono animati, non parlano, non fanno versi etc. Successivamente viene creato il regno dei protisti che comprende batteri, piante e funghi. La classificazione successiva vede 5 regni che si dividono in due grossi domini: eucarioti e procarioti. Attualmente il regno dei funghi, insieme a piante protisti e animali, è un regno a sé stante. Funghi veri e propri eumiceti; Muffe mucillaginose protozoi; Oomiceti cromisti.

Considereremo principalmente gli eumiceti, non le muffe mucillaginose perché non provocano danni seri agli alimenti vivendo sul materiale vegetale in decomposizione e sono caratterizzati da materiali sgargianti. Tratteremo gli oomiceti perché di essi fanno parte numerosi funghi patogeni.

Struttura e organizzazione dei funghi

Il corpo del fungo prende il nome di tallo; esistono due tipi di tallo, uno di tipo olocarpico e uno di tipo eucarpico. Il corpo olocarpico è un corpo che, al momento della riproduzione, diventa interamente una struttura riproduttiva. Il corpo eucarpico è caratterizzato da una zona deputata all’accrescimento e una zona del corpo destinata alla riproduzione. Tipo di crescita: crescita in forma levulifome e in forma miceliare. Riproduzione: gemmazione, forma di riproduzione più semplice per un fungo per cui si forma un rigonfiamento sulla cellula madre, una volta formato il nucleo e il citoplasma tale rigonfiamento si stacca dal corpo della cellula madre.

Anche se la gemmazione è un processo semplice, la cellula figlia non viene emessa ovunque, in tutte le condizioni. Nel caso di saccharomyces cerevisiae in 10 ore passa da un centinaio di cellule a qualche milione di cellule perché la cellula madre produce cellule figlie per molti cicli di gemmazione. Lo sviluppo di una colonia di lievito è simile a quello di una colonia batterica. Non vi sono funghi che germinano e basta, ma vi sono funghi miceliari che assumono un comportamento intermedio, quando i funghi crescono nelle piante si comportano da funghi miceliari altrimenti si comportano da lieviti se isolati.

La parete e i costituenti delle cellule fungine

Funzioni:

• Conferisce protezione alla struttura sia fisica che luminosa, dai raggi UV oltre che dagli enzimi di altri microrganismi.
• Contiene la pressione osmotica.
• Ha un comportamento selettivo, fa passare molecole più piccole degli interstizi e non fa passare molecole più grandi anche se sono molecole utili ma, tra i lati negativi, non permette il passaggio di macromolecole patogene.

Principali costituenti della parete

• Parte fibrillare: chitina e glucano (polimeri dell’acetilglucosammina) + cellulosa (polimero glucosio)
• Parte amorfa: chitosano, glucani, mannani, proteine e lipidi

Strati

• Glucani amorfi
• Glicoproteine e proteine
• Proteine
• Chitina

Cellula fungina

La cellula fungina è composta da membrana cellulare, reticolo endoplasmatico, mitocondri, vacuoli (molti) e nuclei (più di uno, spesso diversi tra loro).

Ifa

L’ifa è il singolo filamento che costituisce i funghi che, come sappiamo, sono una struttura filamentosa. Le ife non crescono lungo tutta la loro lunghezza, ma solo in fase apicale, in corrispondenza dell’apice più estremo. Ife e fibrille longitudinali cooperano per l’allungamento e l’ispessimento della struttura. Se le fibrille si pongono trasversalmente non avviene più l’accrescimento. All’esterno dell’ifa c’è una matrice esterna detta “matrice extra ifale”. La crescita avviene per decomposizione della materia ad esempio cellulosa.

Tropismi ifali

La crescita dell’ifa non è una crescita con una direzione casuale ma avviene verso qualcosa che lo interessa e lontano da qualcosa che lo infastidisce. Non è detto che la molecola che lo attrae è quella di cui si nutrirà ma viene comunque direzionato. Attratto verso radici, legno e sostanze in composizione. Riguardo ad altri tropismi possono essere differenti in base alla fase del ciclo vitale; ad esempio la luce li può infastidire ma ci può essere un’esposizione alla stessa in fase riproduttiva quando il fungo necessita di spazio.

La crescita regolata da tali fattori non è unidirezionale ma avviene in diverse direzioni contemporaneamente dando origine a delle ramificazioni dette “ramificazioni ifali”. Tali ramificazioni sono differenti da specie a specie in quanto varia la distanza della prima ramificazione dall’apice a seconda della specie. Il fungo cresce ma a furia di allungarsi quello che era il corpo del fungo viene svuotato, muore mantenendo in quiescenza solo le strutture riproduttive e rimane viva solo l’ifa nella sua parte apicale. Man mano viene abbandonata la parte vecchia per cui la parte viva è sempre quella apicale, agli estremi. Sostanzialmente si ha una crescita radiale delle ife, in tutte le direzioni.

Cerchio delle streghe o delle fate

Le caratteristiche non sono solo strutturali ma si differenziano anche in base al fenotipo, alla colorazione visibile e alla composizione visibile utile alla classificazione fungina.

Anastomosi ifali

Il fenomeno di anastomosi ifali consiste nello scambio di nuclei tra funghi, tra individui simili tra loro che si scambiano nuclei e materiale citoplasmatico all’interno della stessa specie. L’anastomosi avviene anche tra funghi della stessa specie anche di colonie e ceppi diversi. L’anastomosi non inizia con la prossimità ma a distanza e può essere apicale, tra apico oppure avvenire lungo le ife. Le ife possono essere settate oppure asettate. Quelle settate formano un setto che isola, setta due settori al contrario della continuità citoplasmatica tipica dei funghi che rimane a livello delle ife asettate (setto completo). Le ife vengono settate in presenza di una situazione anomale, di un pericolo, in presenza di una lesione per isolare la zona lesionata.

Ifa dei basidiomiceti

Le ife dei basidiomiceti sono una sorta di porta girevole, una connessione a ponte tra due porzioni di ifa separate da un setto.

Derrate

Le ife non hanno tutte una stessa struttura e funzione ma possono specializzarsi. L’utilità della specializzazione sta nel fatto che nell’ambiente di crescita fungina c’è una grossa competizione tra le varie specie fungine per cui le ife risultano avere poi un diametro incostante e variabile. Le strutture sono utili quindi alla colonizzazione, alla riproduzione, alla diffusione nell’ambiente e alla sopravvivenza in presenza di condizioni ambientali avverse.

Strutture utili a reagire alle condizioni avverse

I principali funghi che colonizzano le derrate alimentari sono i rizoidi. Tali funghi non hanno una funzione di parassita, non sottraggono sostanze nutritive ma si sviluppano strutturalmente, sono strutturalmente invasivi sulle derrate. Le ife dei rizoidi assumono una struttura che presenta delle “fondamenta” nel substrato le quali fungono da base di ancoraggio per il corpo, per le ife del fungo. Tali strutture sono poi caratterizzate da una melanizzazione che rende più rigida la struttura complessiva del fungo.

Un’altra modalità per far fronte alle condizioni avverse è la sintesi di spore, di clamidospore. Tali spore vengono sintetizzate lungo il micelio del fungo, soprattutto all’apice e nelle zone mediane dove il fungo ispessisce le pareti, concentra all’interno citoplasma e sostanze di riserva. Il citoplasma viene chiuso dalla parete e si forma la spora, la clamidospora. Dopo la formazione della spora il micelio muore, continua a crescere solo nella parte apicale colonizzando il substrato. Le clamidospore, come tutte le spore, sono strutture quiescenti in grado di germinare in presenza di condizioni favorevoli. Con la germinazione ha di nuovo origine l’ifa fungina che colonizzerà il substrato e, in caso di condizioni sfavorevoli, compie lo stesso tipo di adattamento.

Modificazione della struttura dell’ifa dando origine a sclerozi; le pareti esterne del fungo hanno melanizzato le pareti ispessendole e rendendole più rigide. Tale ispessimento porta ad una protezione delle ife centrali dalle condizioni avverse. Tale sclerozio cresce nella segale, ad esempio, e con il suo sviluppo crea una struttura rigida esternamente più grossa della cariosside di segale stessa. Lo sclerozio va ad immagazzinare una serie di tossine e di alcaloidi quindi risulta essere dannoso se ingerito. (Sclerozio di Claviceps Purpurea -> Cancrena e morte + ergotismo - Fuoco di S.Antonio). Tale malattia viene chiamata così perché nel XVI secolo colpì soprattutto la congregazione religiosa di S.Antonio. Gli sclerozi vanno da pochi millimetri ad una decina di centimetri per cui in alcuni paesi tipo l’Australia alcuni sclerozi selezionati vengono utilizzati per l’alimentazione.

Appressori e fronde miceliari

Gli appressori sono una sorta di ventose per far aderire meglio il fungo ad una data superficie. Tale ventosa viene determinata allargando, aumentando la superficie dell’ifa che sta meglio adesa sia per la maggiore superficie che per la presenza di sostanze colloidali, adesive. Le sezioni che forano una parete sono i cosiddetti “stiletti di penetrazione” nell’ordine di Micron. Tali ventose sono utili per forzare una parete vegetale di un’altra struttura o semplicemente hanno una funzione di adesione per non far staccare il proprio micelio.

Le fronde miceliari sono dei punti in cui le ife si dipartono in ramificazioni che risultano essere dei piccoli ventagli in grado di produrre enzimi rilasciati dai molti apici del ventaglio. Tali fronde miceliari sono associate agli appressori ma forzano enzimaticamente e non meccanicamente.

Austori

Gli austori sono funghi che prelevano nutrimenti da cellule vive (funghi biotrofi), non uccidono le cellule cibandosene in un secondo tempo. La cellula deve essere mantenuta viva. Tali funghi con gli stiletti di penetrazione forano la membrana senza penetrare nel citoplasma della cellula quindi la cellula viene mantenuta viva nelle condizioni idonee per la sottrazione del nutrimento alla cellula da parte del fungo stesso.

Arbuscoli (basidiomiceti)

Tali funghi hanno una struttura molto simile ad un austorio ma essi non utilizzano solo le strutture cellulari dell’acqua ma vivono in simbiosi con la stessa. Il fungo ricava dalla pianta gli zuccheri e la pianta ricava dal fungo acqua e sali minerali. (Es. Porcini)

Trappole

Riguardo all’approvvigionamento ci sono funghi che integrano la propria dieta ingerendo azoto da nematodi (vermi) nel caso in cui tali funghi crescano in ambienti poveri di azoto. I funghi producono sostanze colloidali, bottoni grossi ricoperti da sostanze colloidali sui quali passa il nematode che rimane adeso al bottone. Altre trappole sono degli anelli con la colla che si stringono e strozzano il nematode.

Aggregazioni ifali

Cordone

Le ife si appressano, si concentrano in piccole aree sfruttando meglio il substrato degradandolo meglio. Tale struttura altererà maggiormente il substrato.

Rizomorfe

Tale modificazione riguarda non aggregati di ife ma solo le ife più esterne che vedono melanizzate le pareti che diventano più dure. Tali strutture crescono velocemente e la rizomorfa è in grado di attraversare substrati, zone povere di nutrimento raggiungendo zone favorevoli alla colonizzazione. Tali rizomorfe possono crescere anche per 1/1,5 m ogni anno. Tra le rizomorfe vi sono i cosiddetti “chiodini” che sono i principali responsabili della degradazione radicali delle piante quindi della morte delle stesse perché tali funghi passano da una pianta all’altra vista l’elevata capacità di estendersi e di attraversare ambienti.