Alimenti di origine animale e vegetale

Conseguenze: Gli stress fisici alterano le barriere di protezione naturale,

• incrementano la permeabilità dei tessuti e accelerano il metabolismo, favorendo la

degradazione e l'insorgenza di patologie postraccolta.

1. Fattori che influenzano la respirazione postraccolta

La respirazione è un processo essenziale per il metabolismo dei prodotti ortofrutticoli,

poiché fornisce l'energia necessaria per mantenere le funzioni vitali dei tessuti dopo la

raccolta. La velocità di questo processo è influenzata da diversi fattori principali:

Temperatura

Effetti: La temperatura è il principale regolatore della velocità respiratoria. Un

• aumento della temperatura accelera il metabolismo, causando una maggiore

velocità di respirazione e un consumo più rapido delle riserve energetiche del

prodotto.

Controllo:

• Temperature più basse (<5 °C per molti prodotti) rallentano la respirazione,

◦ riducendo la perdita di nutrienti e prolungando la conservazione.

Temperature troppo basse possono indurre stress da freddo in alcune

◦ colture, causando danni fisiologici.

Composizione dell'atmosfera

Ossigeno (O2): Concentrazioni ridotte di O2 (1-3%) rallentano la respirazione

• aerobica senza innescare processi anaerobici.

Anidride carbonica (CO2): Livelli elevati di CO2 (>3-5%) possono inibire la

• respirazione e ritardare la maturazione. Tuttavia, concentrazioni eccessive

favoriscono la fermentazione.

Bilancio ottimale: Una combinazione adeguata di basse concentrazioni di O2 e

• moderate di CO2 è cruciale per il mantenimento della qualità e la riduzione delle

perdite postraccolta.

Stress fisici

Cause: Ferite, compressioni, abrasioni o manipolazione eccessiva dei prodotti

• possono aumentare la velocità di respirazione.

Conseguenze: Gli stress fisici alterano le barriere di protezione naturale,

• incrementano la permeabilità dei tessuti e accelerano il metabolismo, favorendo la

degradazione e l'insorgenza di patologie postraccolta.

2. Substrati respiratori

La respirazione utilizza diversi substrati a seconda

delle caratteristiche chimiche del prodotto e delle

sue condizioni di conservazione. I substrati

principali sono carboidrati, acidi organici e, meno

frequentemente, lipidi.

Carboidrati

Sono il substrato predominante nella

• maggior parte dei frutti.

Reazione: Il glucosio è il carboidrato più

• utilizzato nella respirazione aerobica:

Quoziente respiratorio (QR):

• Per i carboidrati, QR ≈ 1, in quanto la quantità di CO2 prodotta è pari a

◦ quella di O2 consumata.

Acidi organici

Contributo significativo in molte specie, specialmente in alcune fasi del ciclo di

• maturazione.

QR: Tipicamente >1. Ad esempio, l’acido malico ha un QR = 1,33.

• Utilizzo: Durante fasi come il climaterio (fase di maturazione accelerata), si osserva

• un maggiore utilizzo di acidi organici nei frutti.

Lipidi Sono substrati respiratori secondari e rappresentano una riserva energetica per

• frutti come avocado e oliva.

QR: Tipicamente <1, ad esempio, l’acido palmitico ha un QR = 0,36.

• Limitazioni: I lipidi vengono metabolizzati in condizioni particolari, ma non sono i

• substrati principali nella respirazione della maggior parte dei frutti.

Dinamica del Quoziente Respiratorio (QR)

Variabilità nel tempo:

• Durante la maturazione e il climaterio, il QR cambia a seconda del substrato

◦ predominante.

Mele: QR ≈ 1 nella fase preclimaterica, sale a 1,4 durante il climaterio

◦ (indicando un aumento nell’utilizzo di acidi organici).

Banane: QR ≈ 1 in fase preclimaterica, scende a 0,76 nella fase climaterica

◦ iniziale (indicando un temporaneo uso di lipidi), e ritorna a 1 in

corrispondenza del massimo climaterico.

Condizioni anaerobiche

QR molto elevati (>2) indicano respirazione anaerobica, con produzione di etanolo

• come sottoprodotto.

La rapida variazione del QR può essere un indicatore del passaggio dalla

• respirazione aerobica a quella anaerobica.

L'Importanza della Respirazione

La respirazione aerobica, in condizioni normali, utilizza ossigeno (O₂) per ossidare i

substrati organici, generando energia sotto forma di ATP. Questo processo produce una

quantità di energia molto elevata rispetto alla respirazione anaerobica, che si verifica

quando l'ossigeno è limitato o assente.

La transizione tra queste due modalità è cruciale nel determinare la qualità e la

conservabilità dei prodotti. Quando il livello di O₂ scende sotto una soglia critica, i tessuti

vegetali passano alla respirazione anaerobica, un processo meno efficiente che porta alla

produzione di etanolo e altre sostanze che alterano le caratteristiche organolettiche.

Effetto Pasteur

L'Effetto Pasteur descrive un fenomeno particolare: quando si passa da condizioni

anaerobiche a quelle aerobiche, il metabolismo del glucosio rallenta. Questo avviene

perché la respirazione aerobica è molto più efficiente nel produrre energia:

In condizioni anaerobiche, ogni molecola di glucosio produce solo 2 ATP

• attraverso la fermentazione.

In condizioni aerobiche, la stessa molecola genera 38 ATP attraverso il ciclo di

• Krebs e la fosforilazione ossidativa.

Grazie a questa maggiore efficienza, il tessuto vegetale non ha bisogno di metabolizzare

rapidamente il glucosio, portando a un rallentamento del tasso respiratorio

complessivo. Questo è vantaggioso perché riduce il consumo delle riserve energetiche,

preservando la qualità del prodotto.

Punti di Inversione e Low Oxygen Limit (LOL)

Il punto di inversione rappresenta il livello minimo di ossigeno in cui la respirazione

aerobica è ancora predominante rispetto a quella anaerobica. In pratica, è il limite al di

sotto del quale il tessuto passa alla fermentazione per soddisfare le sue esigenze

energetiche. Descrizione del Grafico

Un tipico grafico che rappresenta il

punto di inversione mostra:

Aerobica: La

1.Respirazione

produzione di CO₂ aumenta

inizialmente con la diminuzione della

pressione parziale di O₂,

raggiungendo un picco.

di Inversione: Questo è il

2.Punto

momento in cui il livello di O₂ scende

a tal punto che la respirazione

aerobica non è più sufficiente a

soddisfare le richieste energetiche. A

partire da qui, si osserva un calo

della produzione totale di CO₂ e un

aumento dei metaboliti della

fermentazione, come etanolo.

Anaerobica: La

3.Respirazione

produzione di CO₂ diminuisce ulteriormente e il processo fermentativo diventa

predominante.

Fattori che influenzano il punto di inversione

Specie e varietà: Ad esempio, frutti con elevate capacità respiratorie (es. mele

• "Braeburn") tendono ad avere un punto di inversione a livelli di O₂ più alti rispetto

a varietà meno respiratorie.

Stadio di maturazione: Frutti immaturi o in fase climaterica hanno tassi respiratori

• diversi che influenzano la soglia critica.

Temperatura: A temperature più elevate, il consumo di O₂ aumenta, spostando il

• punto di inversione verso livelli di ossigeno più alti.

Implicazioni del Punto di Inversione nella Conservazione

Conoscere il punto di inversione è essenziale per progettare strategie di conservazione:

Atmosfera Controllata (AC): Si regola il livello di O₂ appena sopra il punto di

• inversione per ridurre la respirazione senza indurre fermentazione.

Atmosfera Dinamica (DCA): Utilizzando sensori (es. fluorescenza della clorofilla), è

• possibile monitorare in tempo reale il passaggio dalla respirazione aerobica a

quella anaerobica, regolando l'atmosfera in modo dinamico.

Composizione Atmosferica e

Conservazione

La composizione dell’atmosfera in cui

sono conservati i prodotti ortofrutticoli

gioca un ruolo fondamentale nel

controllare la respirazione e, quindi, nel

preservare la qualità e prolungare la

conservabilità. Questo punto analizza in

modo dettagliato gli effetti dell’ossigeno

(O₂), dell’anidride carbonica (CO₂) e delle

condizioni atmosferiche controllate sui

tessuti vegetali.

L’Ossigeno (O₂)

L’ossigeno è essenziale per la respirazione aerobica. La sua concentrazione nell’atmosfera

influisce direttamente sul metabolismo del prodotto:

Livelli di O₂ nell’aria: L’atmosfera normale contiene circa il 20,9% di O₂.

• Riduzione dell’O₂: Livelli di O₂ ridotti al 2-3% rallentano significativamente la

• respirazione aerobica, riducendo il consumo di substrati energetici e la produzione

di anidride carbonica.

Low Oxygen Limit (LOL): Se il livello di O₂ scende sotto il limite critico

• (tipicamente 1-2%), il prodotto passa alla respirazione anaerobica, con

conseguenze negative come la produzione di etanolo e acetaldeide, che alterano il

sapore e la qualità.

Effetti pratici della riduzione dell’O₂

Ritardo della maturazione.

• Rallentamento dei processi enzimatici che portano alla degradazione.

• Prolungamento della shelf life.

•

Tuttavia, se l’ossigeno è troppo basso, si rischiano disordini fisiologici dovuti alla

fermentazione.

L’Anidride Carbonica (CO₂)

La CO₂ ha un duplice effetto sul metabolismo:

Effetti benefici:

• Riduce il tasso respiratorio e la produzione di etilene, un ormone che

◦ stimola la maturazione.

Ritarda la senescenza e riduce la crescita di patogeni fungini.

◦

Effetti negativi:

• A livelli elevati (>5%), può indurre fermentazione anche in presenza di O₂,

◦ aumentando la produzione di acetaldeide e etanolo.

Bilancio ottimale

Livelli di CO₂ intorno al 2-5% sono generalmente ideali per rallentare i processi

• metabolici senza rischi di fermentazione.

Livelli superiori richiedono un controllo rigoroso delle altre condizioni atmosferiche,

• come la concentrazione di O₂.

Combinazione di O₂ e CO₂

La relazione tra O₂ e CO₂ è cruciale per ottimizzare la conservazione:

Atmosfera controllata (AC): Una combinazione specifica di O₂ basso e CO₂

• moderato, tipicamente O₂ ~2% e CO₂ ~3%, aiuta a mantenere il prodotto in uno

stato di metabolismo ridotto senza innescare fermentazione.

Atmosfera dinamica (DCA): Regola dinamicamente i livelli di O₂ e CO₂ in base ai

• segnali fisiologici del prodotto (ad esempio, il segnale di fluorescenza clorofilliana),

mantenendo condizioni ideali durante tutta la conservazione.

Risposta dei Prodotti alla Composizione Atmosferica

La risposta dei prodotti alla composizione atmosferica varia in b