Patologia delle derrate alimentari

Patologia delle derrate alimentari

I problemi relativi alle derrate possono riguardare molte tipologie, tra cui frutta e ortaggi freschi, frutta e ortaggi in conservazione e cereali/legumi. Il motivo principale per cui ci occupiamo delle derrate è un motivo economico, questo perché il 10-30% dei raccolti si perde dopo la sua raccolta generando quindi un danno economico non indifferente.

Cause

• Perdite dovute a modificazioni fisiologiche (cambiamenti fisiologici o fisiopatie)
• Perdite dovute a cause chimiche
• Perdite dovute a cause fisiche
• Perdite dovute a MO (funghi e batteri)

Cambiamenti fisiologici

Maturazione e senescenza

Durante questo fenomeno avviene un'alterazione della pigmentazione, viene demolita la clorofilla, i carotenoidi assumono maggiore visibilità conferendo la colorazione tipica al frutto maturo, questo fenomeno viene chiamato invaiatura. (Per gli ortaggi verdi la degradazione della clorofilla significa ingiallimento e quindi eccessiva senescenza.) Durante la senescenza avviene un'alterazione della struttura della polpa, essa si intenerisce, si creano delle spaccature e diminuisce la sua succosità, il vegetale diventa fibroso questo perché le pectine si sciolgono e le cellule scivolano una sull'altra causando lignificazione. Successivamente avviene anche la degradazione dell'amido a zuccheri semplici con conseguente aumento della dolcezza. Questo fenomeno non è positivo però per i tuberi che, se esposti alla luce, sviluppano degli alcaloidi di sapore amaro. Si possono verificare all'interno del vegetale anomalie di sapore dove diminuiscono gli acidi organici e i composti aromatici; con la senescenza questo fenomeno aumenta fino a portare ad un appiattimento dei caratteri organolettici.

Attività vegetativa

L'attività vegetativa prosegue anche dopo la raccolta, è visibile con la germogliazione, con la fioritura, la sfioritura e con il tropismo vegetativo. Questi sono sintomi di eccessiva conservazione e si possono rallentare gestendo la temperatura e la composizione dell'aria. Possiamo fare una distinzione tra i frutti climaterici e non climaterici; i frutti climaterici sono in grado di maturare anche dopo la loro raccolta, mentre i non climaterici nel momento in cui li raccogliamo cominciano la loro senescenza. Il responsabile di questo fenomeno è l'etilene che costituisce l'ormone dei vegetali, è volatile e permette ai frutti di gestire la fase finale (senescenza), esso modula anche la risposta della pianta alle variazioni ambientali. L'etilene è quell'ormone che stimola la sintesi di nuovo etilene nei frutti climaterici in maturazione, la produzione di pigmenti, la degradazione delle clorofille, stimola la germinazione e la produzione di radici avventizie, stimola il metabolismo fenolico e la fioritura delle Bromeliaceae (ananas e mango); mentre inibisce la sintesi di etilene nella fase vegetativa dei frutti climaterici, inibisce la fioritura e rallenta la distensione; inoltre inibisce il trasporto delle auxine.

Perdite di acqua

Dopo la raccolta i vegetali continuano a disperdere acqua nell'atmosfera, tramite la respirazione. Questo processo dipende dalle temperature, dall'umidità relativa e dalla ventilazione; dipende anche dal rapporto superficie/volume, dalla forma e dall'integrità dei tessuti. La perdita d'acqua avviene attraverso le aperture naturali (stomi, lenticelle e radici), questa perdita riduce inizialmente la turgidità e la croccantezza dei prodotti e successivamente comporta l'avvizzimento. La percentuale di perdita di peso dovuta alle perdite di acqua è riconducibile dal 3 al 10% del peso totale; ciò che può contrastare questa perdita sono la deposizione di suberina e cere nelle pareti cellulari dei tessuti periferici. Questo fenomeno è massimo per i vegetali a foglia mentre è minimo per le patate.

Fisiopatie

Fisiopatie da raffreddamento

Per conservare alcuni prodotti la riduzione della temperatura è un fattore chiave, per la conservazione delle derrate vegetali però non possiamo scendere oltre certe temperature perché si causerebbe la morte cellulare. Alcuni prodotti possono essere portati intorno agli 0°C e sono quelli a bassa suscettibilità come le mele, le pere e l'actinidia. Altri prodotti invece come peperoni, cetrioli, agrumi devono essere conservati a temperature superiori ai 5°C perché intorno a queste temperature manifestano danni a livello della polpa, queste specie hanno una suscettibilità media alle basse temperature. Infine, abbiamo i frutti ad elevata suscettibilità che devono essere conservati a temperature superiori a 10°C, come le banane o i frutti tropicali; se vengono messi a basse temperature subiscono alterazioni come la perdita di consistenza della polpa, fuoriuscita dell'acqua e danni all'epidermide. Molti danni delle derrate derivano da accumuli di radicali liberi e di ROS.

Sintomatologie

I sintomi possibili derivanti da un danno da basse temperature sono maculature, imbrunimenti che causano un viramento del colore a ocra-marrone, un disfacimento che è causato da uno scollamento delle cellule a livello della lamella mediana (strato più esterno dei tessuti parenchimatici). La componente principale della lamella mediana sono le pectine, che durante il disfacimento perdono la loro funzione collante. Può esserci anche un addolcimento poiché si modificano i rapporti tra zuccheri semplici e polisaccaridi, allo stesso tempo però si ha una perdita degli acidi organici. Avviene anche un'alterazione della respirazione, le cellule respirando consumano acidi grassi e li trasformano in molecole più semplici, a basse temperature l'attività respiratoria diminuisce fino al punto in cui aumenta esponenzialmente. I frutti climaterici vengono raccolti quando sono ancora acerbi per poi procedere con una costante maturazione producendo etilene, se si conservano a temperature troppo basse, il frutto assume colorazione esterna come se fosse maturo, ma in realtà internamente la polpa non raggiunge la maturazione, tantomeno gli aromi. Le basse temperature inoltre possono portare ad anomalie di consistenza e di attività metabolica. Es. patata perde turgidità e imbrunisce, mela presenta spaccature e la polpa si lacera. I sintomi da danno termico possono essere di tipo stressante oppure irreversibile, questo dipende dal tempo di conservazione alle basse temperature.

Fisiopatie da anomala composizione gassosa (atmosfera)

Questo è un problema di conservazione in ambienti chiusi, come nelle celle frigorifere. Possiamo avere carenza di ossigeno (sotto il 10%) e presenza di CO₂, se le celle sono a temperature troppo alte i vegetali continuano la loro maturazione troppo velocemente producendo CO₂ andando incontro ad anossia (morte graduale delle cellule). Quando avviene questo fenomeno l'epidermide tende al bruno e il sapore tende al fermentato. I sintomi sono differenti da vegetale a vegetale, per l'actinidia per esempio la parte centrale diventa più dura e tende a imbrunire. I livelli di asfissia vanno da 0.5 a 1% di ossigeno. Un altro problema è dato da un'eccessiva presenza di ammoniaca, era molto frequente in passato quando si utilizzava l'ammoniaca come gel refrigerante. Possiamo sennò avere danni da solforilati, come l'SO₂ ed è dato da quest'ultima distribuita sulla merce prima di essere conservata, oppure quando venivano utilizzati dei solfiti per evitare delle fermentazioni. Anche qui i danni dipendono dal vegetale e vanno dalla morte dei tessuti alle alterazioni di colore. Infine, possiamo avere un'eccessiva presenza di etilene, come detto in precedenza è prodotto dal frutto stesso con la funzione di ormone, la presenza di etilene anticipata rischia di provocare danni alle cellule, questo gas agisce anche a bassissime concentrazioni. Un altro danno da composizione gassosa è dato dai fitotossici, essi entrano dagli stomi e dalle lenticelle e sono l'ammoniaca gassosa, l'anidride solforosa e solforica e l'etano.

Fisiopatie da illuminazione

Alcuni prodotti vanno tenuti al buio altrimenti andrebbero incontro ad alterazioni, essi sono i prodotti eziolati ovvero coltivati al buio e venduti come tali per evitare la presenza di pigmenti colorati. Un esempio è il radicchio o il sedano, inoltre altri prodotti come gli asparagi possono modificare la curvatura in base alla quantità di luce che ricevono. Altro risvolto riguarda i tuberi, che mutano i loro leucoplasti in cloroplasti quando la luce li colpisce facendo virare il colore al verde e producendo la solanina e la caconina (alcaloidi tossici).

Fisiopatie da impatto

Sono causate da impatti meccanici, possono avvenire in diverse fasi come ad esempio lo sviluppo dei frutti, oppure durante la raccolta e la selezione; una fase molto delicata dove possiamo avere questo tipo di danni è il trasporto.

Lesioni da taglio e punture

Date da spine, angoli e schegge di legno.

Lesioni da compressione

Sono dovute allo schiacciamento meccanico e si verificano quando abbiamo elevate quantità di frutti uno sopra l'altro, o compressioni degli strati superficiali dei frutti quando i contenitori sono sovraccaricati.

Lesioni da vibrazioni e abrasioni

Si verificano durante il trasporto grazie agli sfregamenti dei frutti, riguardano spesso i frutti più delicati come le banane e possono essere causate anche da venti molto forti.

Perdite dovute a MO

Sono danni di natura biotica e sono causati da funghi e batteri.

Funghi

Caratteristiche principali

Sono MO eucarioti, tipicamente miceliari (anche se non tutti) e eterotrofi. Si nutrono per assorbimento e devono interagire con il substrato, sono in grado di modificare le strutture su cui crescono e si riproducono attraverso le spore. Inizialmente i funghi erano classificati sotto il regno dei protisti, ovvero tutti i viventi che non sono né piante né animali; successivamente vengono creati 5 regni suddivisi in due domini: procarioti ed eucarioti, viene poi inserito un terzo dominio che è quello degli archea. Negli anni '90 i funghi subiscono una revisione e suddivisione in tre gruppi:

• Funghi veri e propri (eumiceti)
• Muffe mucillaginose (protozoi)
• Oomiceti (cromisti)

Muffe mucillaginose

Sono affini al regno dei protozoi, sono privi di parete e si nutrono per fagocitosi; esse presentano delle modificazioni a livello della parete delle spore infatti essa è costituita da galattosammina invece che chitina, le possiamo trovare su materiale in decomposizione e non interessano la patologia vegetale.

Oomycota

Sono molto simili ai funghi e crescono nello stesso modo, ma non sono funghi; appartengono al regno dei cromisti e la loro parete cellulare contiene cellulosa invece che chitina. Questi MO annoverano moltissimi patogeni vegetali e noi li consideriamo come funghi in senso lato.

Struttura e organizzazione dei funghi

Il fungo è composto da un tallo (corpo) che può essere di due tipi: olocarpico se a maturità tutto il corpo del fungo diventa una struttura riproduttiva mentre eucarpico se solo una parte a maturità avrà scopo riproduttivo mentre il resto della struttura continuerà ad avere le caratteristiche del micelio vegetativo. Spesso i funghi hanno tallo eucarpico.

Possiamo inoltre avere due tipi di crescita:

• Crescita levuliforme: esso ha cellule tondeggianti e una porzione del corpo della cellula madre si ingrosserà fino a tal punto da staccarsi e generare la cellula figlia (gemmazione dei lieviti).
• Crescita miceliare: le cellule andranno a costituire dei tubi che comporranno le ife e il micelio. Spesso troviamo funghi che sono in grado di passare da una crescita all'altra.

Corpo del fungo

La parete è una delle strutture che lo differenziano dagli altri eucarioti, essa inoltre conferisce rigidità, contribuisce a mantenere stabile l'effetto osmotico, impedisce a grosse molecole di entrare perché per farlo devono essere ridotte e quindi funge da setaccio naturale e infine costituisce uno schermo contro i raggi UV.

Costituenti della parete

È costituita da due componenti:

• Componente fibrillare: che contrasta l'estensione della parete ed è costituita principalmente da chitina, ma anche fibrille di glucano (sempre derivante dall'acetil-glucosammina), nella parte degli oomycota troviamo anche la cellulosa.
• Componente amorfa: che bilancia gli effetti della pressione, costituita da chitosano, a volte possiamo trovare anche della melanina anche se quando il fungo la accumula nella parete va incontro ad una protezione eccessiva.

Il citoplasma e gli organuli sono gli stessi di quelli delle cellule vegetali, quindi troviamo la membrana cellulare, un REL, i mitocondri e i vacuoli, oltre al nucleo.

Ifa

Essa costituisce l'unità fondamentale dello sviluppo, è una cellula tubolare contenente citoplasma e molti nuclei, infatti l'ifa è un ammasso di citoplasma in cui sono presenti molti nuclei che lavorano in contemporanea, essa è in grado di accrescere solo nella parte apicale, qui non ci sono fibre e le pareti sono più sottili, inoltre in questo punto è permesso all'acqua di entrare e spingere verso la parte apicale creando un allungamento, il citoplasma all'interno nel frattempo costruirà una nuova parete. Le ife solitamente non crescono in direzioni casuali ma presentano dei tropismi, a volte sono attratte da alcune sostanze o sono respinte da altre, solitamente le sostanze che attraggono l'ifa sono sostanze che percepisce come segnale, ad esempio sostanze in decomposizione. Il tropismo è stato dimostrato per gli Oomycota, soprattutto verso fonti di amminoacidi. A un certo punto tutte le ife ramificano formando il micelio, questo succede perché il citoplasma mentre l'ifa si accresce si sposta verso la parte apicale, abbandonando la parte inferiore. Quando sono poste delle limitazioni di accrescimento all'apice spesso avremo delle ramificazioni, quello che noi vediamo come colorato sul fungo sono le strutture riproduttive che si sono differenziate sul micelio.

Anastomosi

Le ife per diversi motivi si possono incontrare fra loro e nei punti di contatto avviene un'unione delle membrane creandosi una continuità citoplasmatica, questo fenomeno viene detto anastomosi, quando due funghi vanno in anastomosi possono mettere in condivisione persino dei nuclei; questo costituisce un meccanismo importante per l'evoluzione perché molti patogeni vegetali possiedono gruppi di miceli differenti e la possibilità di fare anastomosi significa anche fare riproduzione con geni di numero elevato. Questo fenomeno avviene spesso e i funghi lo fanno per essere sicuri che i nuclei messi in condivisione siano diversi e che le energie utilizzate non siano vane andando in riproduzione. Le anastomosi possono avvenire sia tra apici che lungo le ife e avvengono anche tra colonie diverse e ceppi diversi della stessa specie.

Matrice extra-ifale

È costituita da polisaccaridi e glicoproteine ed è fondamentale nel ruolo fra fungo e altri organismi, questa matrice è influenzata molto dalle condizioni ambientali.

Setti

Altra struttura molto importante per il fungo, sono delle sorta di pareti trasversali create lungo le ife, NON TUTTI i funghi fanno i setti. Vengono formati lontano dall'apice vegetativo e hanno diverse funzioni tra cui rafforzare la struttura dell'ifa, contribuire alla sua difesa in caso di danneggiamento e separano anche strutture ifali specializzate. Ne esistono di diverse tipologie:

• Setto completo: fatto da tutti i funghi, è una parete completa fatta solo in casi di emergenza; una volta che si è creato si crea una separazione netta fra le due parti e solitamente funge da separatore definitivo di due sezioni di ifa.
• Setto semplice: è quello più comune (Ascomycota e Deuteromycota) è dotato di un piccolo foro che garantisce la continuità citoplasmatica.
• Setto doliporo: è tipico dei Basidiomiceti, questo setto ha il foro centrale provvisto di gonfiamenti e membrane che si chiamano parentosomi. Questo setto consente il passaggio di tutto il citoplasma, tranne dei nuclei. I Basidiomiceti utilizzano questo tipo di setti per crescere apicalmente mantenendo coppie di nuclei diversi. A facilitare la distribuzione dei nuclei c'è una struttura chiamata connessione a fibbia che costituisce una sorta di ponte e si crea fra due porzioni ifali, separate da un setto per consentire il passaggio dei nuclei. Per i Basidiomiceti è fondamentale arrivare alla riproduzione con queste due coppie di nuclei diverse.

Nel caso di setto doliporo e del setto semplice i fori possono chiudersi in caso di necessità.

Modifiche ifali

Le ife possono modificarsi e aggregarsi tra loro per essere specializzate a compiere determinate azioni, una delle modificazioni più frequenti sono i rizoidi; sono delle specie di radici che hanno una funzione di ancoraggio e vengono differenziate quando servono da base per delle strutture riproduttive particolarmente ampie. Un'altra modifica è la clamidospora, una sorta di camera di sicurezza che si organizza lungo le ife ed è costituita da una sezione di ifa al cui interno il fungo accumula organuli e materiale di riserva, nella clamidospora le pareti vengono ispessite e i setti vengono chiusi formando una struttura resistente. Altro tipo di modifica interessante è lo sclerozio, possiamo paragonarlo a un gomitolo di ife dove le ife esterne melanizzano le pareti e diventano più scure. Queste ife esterne moriranno e fungono da protettrici della parte centrale che resta vivo anche in condizioni avverse.