Riassunto Patologia delle Derrate Alimentari - Prof. Saracchi

Riassunto patologia delle derrate alimentari

Le derrate vegetali possono avere problemi durante tutta la vita post-raccolta dell’alimento vegetale, quindi dalla selezione, immagazzinamento, trasporto, conservazione. Alcune volte i problemi possono essere prima della raccolta. I problemi toccano molte tipologie di derrate come frutta, ortaggi sia freschi che in conservazione, cereali e legumi. Occorre occuparsi delle patologie delle derrate alimentari soprattutto per un motivo economico, infatti il 10-30% dei raccolti si perde. Le cause di queste perdite sono:

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

Cambiamenti fisiologici

Maturazione/senescenza

Avviene un’alterazione della pigmentazione: viene demolita la clorofilla e prendono maggiore visibilità i carotenoidi e flavonoidi dando la colorazione tipica del frutto maturo. Viene alterata la struttura della polpa che si intenerisce, si creano spaccature, diminuisce la succosità e il vegetale diventa fibroso perché le pectine si sciolgono e le cellule scivolano una sull’altra causando lignificazione. Avviene anche la degradazione dell’amido a zuccheri semplici aumentando la dolcezza del vegetale. Infine, si verificano anche anomalie di sapore, diminuiscono zuccheri e acidi organici che danno sapidità ai frutti.

Attività vegetativa

L’attività vegetativa dopo la raccolta prosegue ed è visibile con la germogliazione, fioritura, sfioritura e tropismo vegetativo. Tutti questi sono sintomi di eccessiva conservazione e tutte queste attività possono essere rallentate gestendo le temperature o la composizione dell’aria.

Perdita di acqua

Dopo la raccolta, i prodotti continuano a disperdere acqua nell’ambiente tramite traspirazione. Esso è un progressivo processo di disidratazione che dipende però dalla temperatura, umidità, ventilazione, forma, morfologia, etc. Questa perdita di acqua avviene tramite le aperture naturali (stomi, radici, etc.) o attraverso ferite. Ciò determina una riduzione di freschezza, croccantezza, turgidità provocando un deprezzamento. Le perdite di peso provocate da questo fenomeno vanno dal 3 al 10% del peso dell’ortaggio. Questo fenomeno può essere contrastato dalla presenza di suberine e cere nelle pareti cellulari e da una rapida refrigerazione dopo la raccolta.

Fisiopatie

Fisiopatie da raffreddamento

Per conservare molti prodotti, la riduzione della temperatura è uno dei fattori chiave poiché permette di ridurre i processi naturali di degradazione e quindi di aumentare i tempi di conservazione. Alcuni prodotti possono essere portati intorno agli 0°C e sono definiti a bassa suscettibilità. Peperoni, cetrioli, agrumi invece intorno ai 5°C manifestano danni a livello della polpa e sono definiti a media suscettibilità. Le banane o i frutti tropicali invece devono essere conservati a temperature maggiori di 10°C per non subire alterazioni come la perdita di consistenza della polpa, la fuoriuscita di acqua, danni all’epidermide come comparsa di macchie nere; essi hanno una suscettibilità elevata. Molti danni alle derrate vegetali derivano anche dall’accumulo dei radicali liberi e di forme attive dell’ossigeno (ROS); alcuni di questi danni sono reversibili ma se le temperature basse persistono i sintomi e danni al vegetale diventano irreversibili.

Sintomatologie

• Maculature di vario genere e dimensioni
• Imbrunimenti porzioni significative virano alle tonalità ocra-marrone
• Disfacimento dei frutti le cellule della lamella mediana (parte esterna della parete vegetale) si scollano poiché a basse temperature le pectine perdono la loro funzione collante che le tiene unite
• Addolcimento si modificano i rapporti quantitativi fra polisaccaridi e zuccheri semplici (aumentano questi ultimi) e il frutto assume un sapore dolce ma poco gustoso
• Alterazione della respirazione le cellule respirando consumano acidi grassi, polisaccaridi e li trasformano in molecole più semplici ed energia. A basse temperature, l’attività respiratoria diminuisce fino a raggiungere una soglia critica.
• I frutti climaterici vengono raccolti immaturi e attuano una lenta e costante maturazione producendo etilene. Se le temperature sono troppo basse i frutti possono assumere esternamente la colorazione che li fa apparire maturi ma la polpa non raggiunge la colorazione della maturazione né tantomeno si sviluppano gli aromi.

Fisiopatie da anomala composizione gassosa (dell’atmosfera)

Problema di conservazione in ambienti chiusi come nelle celle frigorifere (non riguarda ambienti aperti). Questi problemi possono essere carenza di ossigeno e presenza di CO₂ quando le celle vengono mantenute a temperature troppo elevate perché i vegetali continuano il loro processo di maturazione troppo velocemente producendo CO₂ e vanno incontro a anossia ovvero una grande morte delle cellule. Ci si accorge perché i sapori e colori cambiano: la polpa e l’epidermide tendono al bruno e l’aroma tende al fermentato. Oppure può esserci una eccessiva presenza di ammoniaca che però è un tipo di danno più frequente in passato quando la tecnologia prevedeva l’utilizzo dell’ammoniaca come gas refrigerante. Altri tipi di problemi derivano dai prodotti solforilati come l’anidride solforosa e l’anidride solforica che derivano da prodotti distribuiti sulla merce prima di essere conservata, e poi evaporavano. I danni da SO₂ sono visibili sul rachide e sui peduncoli del grappolo d’uva. Infine, ci sono i problemi derivanti da etilene ovvero un gas presente dove c’è la frutta, soprattutto se è in fase di maturazione; è un ormone vegetale e funge da catalizzatore della maturazione. Esso agisce anche a basse temperature.

Fisiopatie da illuminazione

Alcuni prodotti vanno tenuti al buio, altrimenti andrebbero incontro ad alterazioni. Essi sono i prodotti eziolati ovvero dovrebbero contenere clorofilla ma vengono coltivati al buio per rimanere bianchi. Esempi di questi prodotti sono il radicchio e il sedano. Gli asparagi invece possono modificare la loro curvatura in relazione alla frazione che la luce ha nei confronti degli apici. I tuberi di patate invece quando la luce li colpisce i loro leucoplasti diventano cloroplasti e il colore vira al verde, solo che contemporaneamente avviene la formazione di solanina e caconina (alcaloidi tossici).

Funghi

Sono dei microrganismi eucarioti, tipicamente miceliari, eterotrofi, si nutrono per assorbimento e per nutrirsi devono interagire con il substrato e sciogliere ciò che occorre a loro e si riproducono tramite spore.

Cenni storici

Prima della nascita della microbiologia, i funghi erano inseriti nel regno delle piante, con la nascita della microbiologia, i funghi diventarono parte del regno dei protisti dove erano inseriti tutti i materiali viventi che non erano piante o animali. Nel 1969 si crearono 5 regni che vennero suddivisi in 2 domini: eucarioti (funghi, animali, piante, protisti) e procarioti (batteri). Negli anni ’90 il regno dei funghi fu suddiviso in 3 gruppi: funghi veri e propri (eumiceti), muffe mucillaginose (protozoi), oomiceti (cromisti).

Muffe mucillaginose

Esse appartengono ai protozoi e sono degli stadi protoplastici privi di parete. Essi si nutrono per fagocitosi. Sono al termine della catena di degradazione della sostanza organica e si trovano su materiale in decomposizione formando macchie colorate.

Oomycota

Crescono come i funghi, sono molto simili ad essi e vengono studiati e controllati con gli stessi metodi ma non sono funghi. Essi appartengono al regno dei cromisti e la loro parete contiene cellulosa anziché chitina.

Struttura e organizzazione vegetativa dei funghi

Il tallo (corpo) fungino è di 2 tipi:

• Tallo olocarpico: a maturità tutto il corpo del fungo diventa una struttura riproduttiva
• Tallo eucarpico: è più specializzato, in quanto una parte del corpo a maturità dà origine alle strutture riproduttive ma una parte continua ad avere le caratteristiche del micelio vegetativo.

I funghi nella maggior parte hanno talli eucarpici. Un altro aspetto che li caratterizza è il tipo di crescita e ne troviamo due tipologie:

• Crescita levuliforme: un fungo levuliforme ha delle cellule tondeggianti e una porzione del corpo della cellula madre evidenzierà un’escrescenza che diventerà sempre più grossa e piano piano la cellula figlia si staccherà dalla cellula madre.
• Crescita miceliare: è tipica di moltissimi funghi, le cellule costituiscono dei tubi ramificati che danno origine alle ife e al micelio.

Corpo del fungo

Una delle strutture principali che lo differenzia dagli altri eucarioti è la parete. Essa conferisce rigidità, contiene e bilancia l’effetto della pressione osmotica, costituisce un setaccio molecolare impedendo a grosse molecole di entrare nella cellula come alcune tossine. Essa costituisce uno schermo contro i raggi UV, uno dei fattori che può portare alla debilitazione dei funghi, e inoltre, protegge dall’azione di enzimi litici ed altri microrganismi. La parete è composta principalmente da due componenti:

• Componente fibrillare, principalmente è chitina, polimero dell’acetil-glucosammina, ma anche fibrille di glucano, un polimero meno ramificato dell’acetil-glucosammina. Nella parete degli oomycota c’è anche cellulosa.
• Componente amorfa, per controbilanciare le forze di pressione, principalmente è costituito da chitosano, una chitina poco o non acetilata, e in dosi minori anche glucani, mannani, proteine e lipidi. Delle volte, come modificazione, troviamo anche della melanina ma quando il fungo la accumula nella parete va incontro a una protezione eccessiva perché rende la parete impermeabile da far morire il citoplasma.

Ifa

L’unità fondamentale dello sviluppo vegetativo e riproduttivo dei funghi è l’ifa fungina. Essa è una cellula tubulare contenente il citoplasma all’interno del quale possiamo trovare molti ribosomi, molti vacuoli, molti mitocondri e molti nuclei; essa però non è un insieme di cellule ma molti nuclei che lavorano in contemporaneo. L’ifa si accresce solo nella zona apicale, infatti qui le pareti sono più sottili e non ci sono fibre longitudinali per impedire l’allungamento; la pressione osmotica fa entrare acqua e crea una pressione fisica contro l’apice dell’ifa che tende ad allungarsi e costruire nuova parete. Questa zona di accrescimento non è infinita perché appena dietro l’apice ifale vengono deposte delle fibrille longitudinali. Le ife non crescono casualmente ma seguono dei tropismi: sono attratte da alcune sostanze o sentono altre sostanze come nocive. Questo tropismo verso sostanze alimentari è stato dimostrato solo per gli Oomycota verso fonti di amminoacidi. Tutte le ife, in un certo momento, ramificano formando il micelio. Quando l’ifa si accresce, il citoplasma interno abbandona le zone vecchie per stare nella zona dell’apice. Delle limitazioni all’accrescimento dell’apice spesso portano all’aumento delle ramificazioni.

Anastomosi

In diverse occasioni le ife si possono incontrare fra di loro e nei punti di contatto avviene una lisi delle pareti e un’unione delle membrane, per cui si instaura una continuità citoplasmatica tra una ifa e l’altra. Quando due funghi vanno in anastomosi fra di loro possono mettere in condivisione dei nuclei che entreranno a fare parte del citoplasma. Esso è un meccanismo importantissimo per l’evoluzione perché molti dei patogeni vegetali hanno gruppi di compatibilità differenti, anche molto numerosi, e questo fenomeno spesso significa fare riproduzione. I meccanismi esatti per cui avviene la anastomosi spesso non sono chiari; le ife si scambiano dei segnali per entrare in anastomosi.

Matrice extra-ifale

La matrice extra-ifale è costituita da polisaccaridi e glicoproteine e gioca un ruolo importante nei rapporti fra il fungo e gli altri organismi.

Setti

Sono delle strutture molto importanti nella vita di un fungo; sono delle pareti trasversali create lungo le ife. Non tutti i funghi fanno i setti. Essi vengono formati generalmente lontano dall’apice vegetativo e hanno diverse funzioni: rafforzano e difendono l’ifa in caso di danneggiamento, separano le strutture ifali specializzate (quelle di resistenza o quelle riproduttive). Esistono diverse tipologie di setti:

• Setto completo viene fatto da tutti i funghi (anche quelli non settati), ed è una parete completa fatta solo in caso di emergenza o di riproduzione. Esso provoca una separazione netta tra due sezioni di ifa
• Setto semplice è quello più comune, è dotato di un piccolo foro da cui può passare di tutto, anche i nuclei (abbiamo dunque una continuità citoplasmatica)
• Setto doliporo tipico dei Basidiomiceti (funghi più evoluti), ha un foro centrale e delle membrane (parentosomi) che sono forate; passa quindi tutto il citoplasma tranne i nuclei, ed è fatto apposta per tenere separati quest’ultimi. I basidiomiceti usano questo setto per crescere apicalmente, ma mantenere coppie di nuclei diversi. Per facilitare questa regolazione della distribuzione dei nuclei c’è la connessione a fibbia ovvero una sorta di ponte che si crea fra 2 porzioni ifali per consentire il passaggio di nuclei o altro.

Modifiche ifali

Le ife possono anche modificarsi e/o aggregarsi fra di loro per essere specializzate per compiere determinate azioni. Una delle modificazioni frequenti dei funghi che attaccano le derrate vegetali sono i rizoidi; essi sono delle specie di radici che hanno funzione di ancoraggio e servono come base per delle strutture riproduttive. Un’altra modifica è la clamidospora, una sorta di camera di sicurezza che il fungo organizza lungo le ife, costituita da una sezione di ifa dove accumula organuli e materiale di riserva; le pareti vengono ispessite e i setti vengono chiusi formando strutture di resistenza. Un’aggregazione di ife interessante è lo sclerozio. È una specie di gomitolo di ife, dove le ife più esterne melanizzano le pareti che si ispessiscono, vengono intrise di melanina e diventano più scure. Quelle ife moriranno ma proteggono la parte interna dell’agglomerato che resterà vivo anche in condizioni estreme. Ci sono poi delle strutture che non sono tipiche dei funghi che attaccano le derrate alimentari: gli appressori, delle ventose che servono per far sì che l’ifa non si stacchi dal tessuto su cui cresce. C’è poi anche l’austorio, una struttura caratteristica di alcuni funghi che hanno la necessità di sottrarre nutrimento a delle cellule vegetali mantenendole vive almeno per qualche giorno. Anche in questo caso l’ifa si assottiglia (come negli appressori) e produce uno stiletto di penetrazione, fora la parete della cellula ma non il plasmalemma facendo rimanere viva la cellula. Un’altra struttura che assomiglia all’austorio ma meno invadente è l’arbuscolo. In questo caso il fungo preleva dalla cellula carboidrati e dà alle radici della pianta acqua e alcuni sali minerali come il fosforo che sono difficili da estrarre dal terreno. Altre volte le ife si uniscono fra di loro per aumentare la loro forza, e di solito rilasciano enzimi verso l’esterno, per cui l’unione di più ife ha un impatto più forte sul substrato. Un tipo di associazione è il cordone che può essere di varia lunghezza.

Riproduzione fungina

La riproduzione è lo strumento che hanno i funghi per diffondersi nell’ambiente e per mantenersi nel tempo, e quando si vuole fermare un fungo, si cerca di bloccare la sua germinazione. Inoltre la riproduzione è importante per la tassonomia fungina, perché essa è organizzata nella maggior parte dei casi sulle strutture riproduttive. Le condizioni in cui il fungo si riproduce sono contrastanti: o quando ha molto substrato a disposizione, oppure quando il substrato non riesce ad essere ottimale per la crescita. Esistono 3 tipi di riproduzione:

• Sessuata da origine a spore sessuate o gamiche come oospore, zigospore, ascospore, basidiospore
• Asessuata da origine a spore asessuate o agamiche: sporangiospore, tallospore, blastospore, conidi
• Vegetativa il micelio è una massa di ife abbondanti, se stacco delle parti e le metto altrove saranno in grado di mantenersi in vita e accrescersi. (sclerozi, clamidospore, rizomorfe)

Con il termine spore, si intendono diversi tipi di propaguli microscopici specializzati per la dispersione o per la sopravvivenza in stato di latenza. Spesso il termine fa riferimento a delle strutture sessuate, ma ci sono anche delle spore asessuate. Una cosa che accomuna tutti i tipi di spore è il fatto di avere accumulato nei propaguli sostanze di riserva, spesso caratterizzati da pareti resistenti. Le spore sono delle capsule di salvataggio.

Germinazione

È la fase critica della spora; nella maggioranza dei casi la germinazione inizia con un assorbimento di acqua, infatti se riesco a limitarlo, contrasto la germinazione. Essa avviene con un rigonfiamento della spora, una frattura della parete e l’emissione di uno o più tubetti germinativi che si nutrono di ciò che contiene la spora, ma questo nutrimento dura poco perché il nuovo apice ifale dovrà rendersi autonomo e assorbire dal substrato. La germinazione delle spore è determinata dalle condizioni esterne. I parametri per la germinazione della spora sono temperatura, umidità, e presenza di nutrienti.