Riduzione delle alterazioni nei prodotti ortofrutticoli minimamente trasformati

j,

-to/). 200

Srudiorum Universitatum Docentium Congressus

Atti del Convegno Internazionale

Produzioni alimentari

e qualita della vita

Sassari (Italia), 4-8 Settembre 2000

II

volume

•

Universita degli Stud;

Sassari

Prooceedings of the International Congress

Food production

and the quality of life

Sassari (Italy), September, 4-8, 2000

RIDUZIONE DELLE ALTERAZIONI NEI PRODOTTI ORTOFRUTIlCOU MINIMAMENTE TRASFORMATI REDUCING ALTERATIONS OF MINIMAUY PROCESSED

FRUITS AND VEGETABLES

PIGA A. -AGABBIO M.I

Riassunto

La frutta e gli ortaggi subiscono diverse operazioni di preparazione, conservazio-ne e trasformazioconservazio-ne prima del consumo. Queste pratiche portano ad uno scadi-mento qualitativo del prodotto originario, pertanto it consumatore giudica i1 pro-dotto fresco migliore rispetto a qudlo trasformato e conservato. Percib, Ie nuove tecnologie eli trasformazione delicate come it "minimal processing", sono preferite

dai consumatori. Tale tecnologia prevede Ia pelatura ed il tagUo, prima del confe-zionamento e della conservazione refrigerata.

n

danno meccanico ~pportato con Ie operazioni di taglio innesca una serie di eventi concatenati che portano ad uno sea-dimento qualitativo (perdita di colore, consistenza e caratteristiche sensoriali) pill accentuato, rispetto ai prodotti integri. 11 maggiore ostacolo da affrontare

e,

pertan-to,

il

contenimento degli dfem indesiderati del taglio. Una corretta gestione delle variabili che influenzano la risposta al taglio permette un· prolungamento della shelf-life di questi prodom.

Summary

Fruits and vegetables undergo handling, storage and processing before consump-tion. These practices result in a quality loss, thus the consumer prefers the product as

fresh,

rather than after processing and storage. As a consequence, mild technolo-gies such as minimal processing have been gaining increasing interest of the con-sumers. Minimal processing involves peeling and cutting of the product before packaging and cold storage. Mechanical damage caused by cutting triggers a senes of linked events, resulting in higher quality loss {colour, firmness and sensory

rameters), than the product in the fresh state. Reducing undesirable effects of cut-ting is the main goal to achieve. A well-balanced management of cut related factors helps prolonging the shelf-life of minimally processed

fruits.

1. Introduzione

I prodotti ortofrutticoli minimamente trattati (OMT), sono preparati in modo tale

da

mantenere la loro freschezza originaria pur fornendo al consumatore una maggiore facilica d'uso. La preparazione eli tali prodotti include Ie

fasi

eli selezione, lavaggio, taglio, triturazione, eCCe In seguito, il prodotto viene confezionato con pel-licole di

film

plastico e quindi refrigerato, normalmente a temperature comprese tea 3 e

SoC.

II prodotto, essendo alIo stato fresco, possiede una propria attivica fisiolo-gica, che viene alterata dalle operazioni di preparazione, che causano delle lesioni

aI-le strutture cellulari del prodotto.

La

fisiologia eli tali prodotti, pertanto,

e

quella

ti-pica dei tessuti vegetali sottoposti ad uno stress di natura meccanica. Si evidenziano, infatti, un aumento del metabolismo respiratorio e della produzione di etilene e un'induzione del meccanismo eli riparazione delle ferite. Altre conseguenze negative so no l'imbrunimento enzimatico, l' ossidazione lipidica e

r

aumento della perdita d' acqua. I fattori che regolano l'intensita di

tali

risposte sana molteplici ed inclu-dono la varieta, 10 stadio fisiologico, il ripo e la severita del taglio, la temperatura, la

concentrazione di ossigeno ed anidride carbonica all'interno del confezionamento,

la

pressione di vapore e vari inibitori.

li,

pertanto, di fondamentale importanza ri-durre al minimo Ie conseguenze dovute alle ferite, al fine di prolungare la shelf-life.

2. Coilseguenze fisiologiche in seguito

alla

ferita

2.1 Iriduzione della sintesi di etilene, aumento del tasso respiratorio e variazioni della consistenza

Le ferite apportate sui tess uti scatenano un'devata sintesi di etilene, generalmen-te ndt'arco di un' ora, con picchi tra la sesta e la dodicesima ora [1, 2]. Cetilene

cia

ferita pub accelerare la senescenza di tessuti alIo stadio vegetativo e promuovere la maturazione nei frutti climaterici, 0 accelerare la senescenza in alcuni ortaggi [3].

Cetilene puo aumentare, inoltre, in base alIa severita e alia zona della ferita.

n

taglio su frutti climaterici pub accelerare rinizio della maturazione, con differenze di eta fisiologica tra tessuti sani e feriti [4]. Ceffetto del taglio differisce, inoltre, tra fcutti climaterici e non climaterici [S].

n

tasso di etilene

da

ferita

e

generalmente piu alto negli stadi pre-climaterici e climaterici, rispetto a quelli post-climaterici [2], mentre non

ha

nessun effetto sulla maturazione dei

frutti

non climatecici. Cincremento

di

etilene derivante dal taglio

e

associato, spesso,

ad

una crescita della respirazione. In-fatti, sono interessati a catena un maggiore tasso di degradazione dell' ami do e, in

seguito, vengono attivati il cicio degli acidi tricarbossilici e

fa

catena di traspono de-gli dettroni [6, 7]. Anche il climaterio respiratorio puo essere inHuenzato

dal

taglio. Cincremento respiratorio, pub essere inHuenzato dalla severira e tipo di taglio effet-matO e dalla specie considerata. Uno dei piu imponanti effetti negativi dd taglio

e

la maggiore vdocita di perdita di consistenza. Tale incremento

e

associato

alla

cre-scita della sintesi di etilene nei frum cIimaterici quali il pomodoro [8], l'anguria [9],

il

kiwi e la banana [4].

2.2 Degradazione dei lipidi di membrana

II taglio dei tessuti vegetali puo causare la degradazione dei lipidi di membrana [IO], con perdita di lipidi e della compartimentazione di enzimi e substrati. I.:etile-ne da ferita pub essere la causa di questo even to, in quanto aumenta la permeabilita delle membrane cellulari e riduce la sintesi di fosfolipidi [4]. La perdita di lipidi di membrana

e

mediata dall'azione di lipid-acil idrolasi e D-fosfolipasi, con formazia-ne di acidi grassi [11, 12]. Gli acidi grassi liberati provocano Ia Iisi di organuli cellu-lari e sono huoni substrati per

l'

attacco enzimatico attraverso a-ossidazione 0

attivi-ta

lipossigenasica [13, 14], che causa la formazione di idroperossidi coniugati, i

qua-Ii generano radicaIi liberi che possono attaccare Ie membrane e causarne la disinte-grazione [15].

2.3 Imbrunimento ossidativo

Cimbrunimento ossidativo si vermca alla superficie di taglio, a causa della

perdi-ta di companimentazione che si verifica, permettendo ai substrati e ai rdativi

emi-mi ossidasici di venire in contatto.

n

taglio favorisce l' azione di enzimi responsabili dell'irnbrunimento ossidativo dei tessuti, quali la fenilalanina ammonia-liasi [16], la polifenolossidasi [I7] ed una serie di altri enzimi, che contribuiscono direttamente od indirettamente a questo fenomeno. Caumento della produzione di ecilene in se-guito al taglio, inoltre,

e

associato alIa perdita di clorofilla da pane di numerosi

or-taggi [4, 18, 19].

2.4 Riparazione delle felite

I tessuti vegetali reagiscono al taglio deponendo, intorno alia ferita, suberina e li-gnina ed in seguito con una divisione cellulare sotto

10

strato suherizzato, in modo da costituire un "periderma da feciti' [20]. II primo evento osservabile suIIa superfi-de di taglio

e

il disseccamento dei primi strati di cellule danneggiate.

La

suberizza-none e la formazione del periderma sono influenzate dalle condizioni ambientali.

La suberizzazione di tuberi di patata

e

tanto piu rapida quanto piu alta

e

la tempe-ratura

di

stoccaggio [21]. Inoltre, che il fenomeno

e

ottimaIe, se si

e

alia

temperatu-ra di 10DC,

ad

umidira relativa del 98% e decresce d'intensica per valori inferiori al

900/0, mentre a 20DC e uguale per umidica relativa superiore al 70%.

E

stata eviden-nata l'inibizione di questo fenomeno quando i tuberi sono stati stoccacl in atmosfe-re contenenti livelli di 02<10% e di CO2>5O/o (21,22].

2.5 Metaboliti secondari

Una delle conseguenze del taglio.e la sintesi di una serie di composti secondari, molti dei quali sembrano essere correlati al meccanismo di riparazione della ferita 0

come difesa dall' attacco biotico. Questi composti variano in considerazione della specie e dei tessuti interessati. In alcuni casi, tali sostanze possono influenzare I' aro-ma,

il

profumo, l'aspetto,

il

valore nutritivo 0 la sicurezza degli OMT. Alcuni com-posti responsabili dell' aroma e del profumo possono risultare evanescenti, con la conseguenza di uno scatso profumo rispetto ai prodotti freschi anche dopo un bre-ve periodo di stoccaggio, mentre alcuni odori e sapori sgradevoli possono persistere per lungo tempo. I composti prodotti in seguito alle ferite possono esserc= ascritti al-Ie classi dei fenoli fenilpropanoidi, terpenoieli, alcaloieli, tannini e acidi grassi ed al-coli a lunga catena (23]~

2.6 Perdita eli peso

I tessuti vegetali raggiungono l'equilibrio idrico con I'atmosfera che Ii circonda, quando quest' ultima

e

alIa stessa temperatura del vegetale ed

ha

un'umidica relativa compresa tra il99 ed il99,5% [20]. II taglio dei vegetali, espone la supemcie inter-na dei tessuti e

fa

aumentare drasticamente

il

fenomeno della traspirazione. I.:incre-mento di perdita di peso pub variare da un minimo di 5-10 volte sino ad oltre 500 volte in piu rispetto ai vegetali intatti, secondo i casi [20]. II mantenimento della freschezza pub essere ottenuto minimizzando II disseccamento in corrispondenza delle supemci

di

taglio, mediante

10

stoccaggio a basse temperature e l'uso eli film barriera al vapore acqueo. II disseccamento pub, inoltre, scatenare la produzione di

etilene da stress [24].

3. Variabili che.inHuenzano la risposta dei tessuti al

taglio

3.1 Specie e varied

Le specie vegetali differiscono notevolmente per quanto

riguarda

illivello di de-p~ribilica, che

e

legato alIa particolare fisiologia di ogni specie e varied. Per esempio,

il

tasso di produzione di ewene pub variare anche di 1000 volte tra ie diverse specie, inHuenzando in tal modo non solo la deperibilira della specie in questione, ma an-che delle altre esposte all' etilene, come ad esempio nelle insalate miste. Gli

oMT

so no sempre piu deperibili rispetto agli originari intatti ed

e

percib importante la

Pigtl .ti .• AgttbbiD M.

scdta eli varied caratterizzate dalla pib elevata possibile shelf-life. Tale selezione do-vrebbe partire dalla ricerca eli varieta a maturazione pib lenta, migliore manteni-mento della consistenza 0 pib pregevoli caratteristiche sensoriali [25]. Un aItro

fat-to da tenere in seria considerazione,

e

dato dalIa restrizione nell'uso delle basse tem-perature di stoccaggio imposto dalle specie sensibili al danno da freddo. Penanto, in

tal

caso, la scelta deve andare verso variera menD suscettibili a queste fisiopatie. 3.2 Maturid fisiologiea

Gli effetti negativi del taglio sono particolarmente evidenti negli staeli iniziaIi 0

terminali dello sviluppo di un vegetale. Specie quaIi i broccoli e il mais dolce rag-giungono la loro maturira commerciale in uno stadio ontogeneuco molto precace, caratterizzato da un'intensa attivita metabolica ed un modesto contenuto di

sostan-'LC di riserva. Le ferite appoctate durante la preparazione f.umo aumentare il taSSO

re-spiratorio e penanto, tali ortaggi conswnano velocemente illoro pool di sostanze di riserva e vanno incantto ad una rapida degradazione. AI contrario, vegetali come la

patata, fiutti di specie arboree e aIcune cucurhitacee, quando sana raccaiti in uno stadio ontogenetico avanzato, mosttano la tendenza ad avere un componamento metabolico molto rallentato

ed

una maggiore quanod di sostanze di riserva. In que-sta caso, si comprende me la shelf-life

e

sicuramente pib gestibile e prolungata. Di-versi frutti climaterici (mde, pere, kiwi) sono spesso raccalti quando han no rag-giunto la maturica fisiologiea, rna prima

di

quella di consumo, onde consentire una pib facile e lunga conservazione refrigerata. AI contrario i frutti non climaterici so-no raccolti quando sana quasi 0 totalmente maturi commercialmente; percib, in

al-cum casi sono pib deperihili dei frutti climaterici. Se consideriamo che i frutti mi-nimamente trasformati sonG concepiti per un rapido e pronto consumo, anche nel case delle specie climateriche la raccolta deve essere estesa

al

momenta della matu-rita commerciale.

La

scelta del momenta eli raccolta migliore per tali prodotti pub consentire eli raggiungere un compromesso tea quaIita e shelf-life.

3.3 Grado di severica della ferita

La

produzione di etilene aumenta in molte specie vegetali in relazione alIa seve- . rira delle ferite appoctate daIle operazioni di taglio. La tecruea di lavorazione mini-ma eli una lattuga pub inBuenzarne la shelf-life in mini-maniera molto mini-mareata, a eausa della estensione del danno arrecato.

La

preparazione eli strisce eli lattuga iceberg per strappo manuaIe ha consentito una' ritenzione significativamente superiore dell' a-scorbato totale e ddt' apparenza esterna, rispetto alIo stesso campione preparato per taglio utllizzando delle lame [26]. Penanto, razione dello strappo, provocando una minore fuoriusdta di succo cdlulare, rispetto

aI

taglio con coltelli, incrementa la

shelf-life del prodotto. Anche la dimensione del taglio influenza in misura diretta Ia vita di mercato eli questi prodotti, cos} come la direzione. In peperoni verdi la tipo-logia di taglio per una migliore conservazione si

e

rivelata quella

ad

anelli lungo I' as-se trasVersale, rispetto al taglio a strisce longitudinali 0 a pezzi [27]. Questo

feno-meno

e

dovuto ad una maggiore solubilizzazione delle pectine nel caso del taglio longituelinale.

3.4 Temperatura

II miglior metodo per poter limitare gli effetO negativi della ferita

e

il ricorso

aI-le basse temperature di conservazione. Le reazioni metaboliche di frutta ed onaggi, infatti, sono ridotte di 3-4 volte per una diminuzione della temperatura di conser-vazione di 10°C. Cincremento della rcspirazione, della produzione di etilene, cosl come di tutte Ie reazioni collegate, sono, pertanto, notevoimente rallentate quando i prodotti seguono s~enamente la catena del freddo durante tune Ie fasi dalla rae-colta alla produzione. La temperatura dell'area di processo e deU'acqua di lavaggio deve essere il piu prossima possibile ai O°C. Infatti, data la breve shelf-life di questi prodotti, Ie fisiopatie da raffreddamento potrebbero non essere un problema, in

quanta il danno verificabile in seguito a temperature di conservazione al di sotto della soglia da danno da freddo potrebbe essere eli gran lunga inferlore al grade di

deperimento riscontrabile a temperature di stoccaggio superiori a tale limite, come d' altronde verificato su ortaggi come Ie zucchine [28].

3.5 Differenza

d.i

pressione di vapore

I.e zone eli taglio degli OMT perdono umielid ad una velocid molto sostenuta quando si ttovano in una atmosfera con una umidid relativa non prossima alia satu-razione. Quando tali prodotti vengono preparati,

iI

contenuto cellulare delle superfi-ci ferite pub danneggiare Ie cellule intatte ed essere un buon substrato per la crescita dei microrganismi. Di conseguenza, tali vegetali vengono lavati per rimuovere i ma-teriali presenti sulla superficie e l'acqua viene rimossa successivamente per centrifu-gazione, che, purtroppo, causa una leggera disidratazione dell' alimento. Per mante-nere

il

minor deficit di pressione di vapore, i vegetali tagliati sono confezionati in pd-Hcole di film plastieo semipermeabili ai gas con propriera barriera nei confrono dd vapore acqueo. La perdita d'acqua dai tessuti, comunque, pub ancora verificarsi a causa delle flunuazioni di temperatura all'interno del confezionamento. Nel caso che

la temperatura di quest' ultimo sia superiore rispeno all'ambiente circostante si puo avere

il

fenomeno della condensa sui prodatto. Pertanto, una buona prassi prevede un adeguato intervento di prerefrigerazione ed un corretto controllo delle

tempera-ture di stoccaggio. Cuso di rivestimenti protettivi commestibili per la riduzione della

Piga A. A.gabbio M

perdita d' acqua per traspirazione

e

un mezzo alternativo in via di studio. 3.6 Composizione atmosferica

II ricorso alle atmosfere controllate costituisce un valido suppono per il mante-nimento della qualira ed il prolungamento della shelf-life di frutti ed onaggi

inte-ci, in quanto rallenta l'attivid. metabolica, 10 sviluppo di marciumi e, specialmen-te, la biosintesi e l'azione dell'etilene [29, 30]. Le atmosfere comunemente utiliz-zate prevedono un abbassamento della concentrazione di 02 ed un incremento di quella della CO_2• In alcuni casi si puo utilizzare il monossido di carbonio con

fun-zioni anti imbrunimento e per l'inibizione della crescita microbica. Nel caso degli OMT, pero, il brevissimo periodo di stoccaggio rende pressoche impossibile avva-lersi

ill

questa tecnica, per cui si ricorre alle atmosfere modificate (MAP),

ottenibi-Ii confezionando i prodotti all'interno di pellicole plastiche.

La

scelta dei film pla-stid viene operata considerando una se~ie di pararnetri propri del vegetale e del materiale.

I.:

obiettivo primario delle MAP

e,

infatti, di raggiunger~ un equilibrio

tea tutte queste variabili,

ill

modo che l'atmosfera all'interno del confezionamento raggiunga

a1

piu presto un equilibrio per quanto riguarda Ie concentrazioni di 02

e di CO_2, Tale state viene ottenuto quando il prodotto, attraverso la respirazione, consuma la stessa quantita di 02 che il film plasoco fa entrare dall'esterno e, di converso, produce tanta CO₂ quanta il film fa uscire verso l'ambiente circostante. In breve, la permeabilita del film a questi due gas deve soddisfare

il

tasso

di

respi-razione del prodotto. Penanto, nella sdezione del film si devono. prima di tutto considerare Ie condizioni ottimali di preparazione e stoccaggio del prodotto (tipo di taglio, temperatura di conservazione, quantita) ed in seguito conoscere il tasso

di respirazione del prodotto, nonche Ie caratteristiche del film plastico (permeabi-lira, superficie, spessore) [31]. A causa della stretta dipendenza dalla temperatura sia del processo respiratorio, sia della permeabilira. ai gas del

film

plastico, un MAP pub man tenere la desiderata concentrazione di gas solamente in un ristretto

cam-po di temperature. Se la temperatura cambia di pochi gradi, infatti, anche

r

atmo-sfera all'interno del confezionamento varia, diventando poco appropriata se non potenzialmente dannosa. Pertanto,

e

indispensabile un rigoroso controllo della· temperatura quando si usano Ie MAP per gli

OMT.

I.e tipologie di fum plastico utilizzabili per questi prodotti sono numerose e comprendono polietilene, polipro-pilene, miscele di polietilene e etilene vinil-acetato, copolimeri 0 laminati di

diver-se materie plastiche. I

film

utilizzati devono soddisfare anche altre caratteristiche, quali resistenza allo strappo e alIa perforazione, macchinabilira, termosaldabilira, termoretraibilira, trasparenza, eCCe Nessun film plastico ha, purtroppo, tutte queste caratteristiche. Molti dei piu moderni film sono, infatti, coestrusi 0 laminati di

di-verse ripologie eli materie plastiche, ognuna delle quali con una 0 piu delle su

elen-cate propriera. Quando utilizzati propriamente possono creare un ambiente adatto per il manterumento della freschezza e della sicurezza d'uso, in modo tale che

ven-ga conservato il valore aggiunto di questi prodotti. 3.7 Trattamenti chimici

I trattamenti chimici possono essere utilizzati negli OMT per controllare i mar-ciumi, l'imbrunimento e per mantenerne 1a consistenza. Cuso dell'ipoclorito di

so-dio come agente sanitizzante

e

una pranca di routine, almeno nelle nazioni dove

e

consentito.

n

pH delle soluzioni deve essere mantenuto prossimo aI valore di 7, per mantenere l'ipoclorito nella forma attiva eli acido ipoclorico. Bolin a

aL

[32] ripor-tano che l'uso dell'ipoclorito sulla lattuga tagliata

e

capace eli conttollame l'imbruni-mento ossidativo.

E

state dimostrato che l'ipoclorito di calcio

e

piu efficace di quello

di sodio nella prevenzione dell'imbrunimento di patate tagliate a fette, per un possi-bile dfetto inibitorio del calcio sull' enzima polifenolossidasi [33]. Soluzioni di ipo-clorito di sodio a pH 11 sono state pill efficaci, rispetto a quelle a pH 7, nella ridu-zione dell'imbrunimento, espresso come variaridu-zione del parametro L, di fene di

pata-ta, mentre a pH 4 si aveva un migUor risultato con Ie fette di me1a. C uso di compo-sri antimbrunimento aIternarivi (ascorbati, acido cittico, derivati del resorcinolo, aminoacidi solforati, ecc.)

e

sempre piu studiato, a causa della crescente prcoccupa-zione di possibili reazioni allergiche dovute ai sol6ti. Un molo molto importante per

la quaIira degli OMT

e

svolto dal calcio. Questo elemento

e

essenziale per

il

mante-nimento della integrita delle membrane e delle pareti cellulari.

n

calcio, infatti, svol-ge un molo fondamentale nel mantenimento della struttura delle pareti cellulari dei

frotti e di altri organi di riserva, in quanto interagisce con gli acidi pectici delle mem-brane per formare pectato di calcio.

n

calcio

e

importante per

il

mantenimento della permeabilira e della compartimentazione cellulare. La maggior parte delle calcio de-ficienze portano

ad

imbrunimento della polpa, causato da un accresciuta perdita ill

precursori fenolici dai vacuoli al citoplasma e conseguente ossidazione ad opera ill

enzimi fenolasici. La produzione eli etilene

e,

inoltre, stimolata nei tessuti in cui vi ~

carenza eli calcio [34]. I:aggiunta eli calcio a questi tessuti, comunque, riduce

i1

taSSO

respiratorio e blocca la sintesi di etilene [34, 35]. La respirazione

e

inHuenzata dal calcio in virtU delle propriera di questo clemento di limitazione della diffusione d~ substrati dai vacuoli

al

citoplasma, dove risiedono

gli

enzimi del processo [36]. ¥lSO

i potenziali effetti benelici di questo elemento, vari cipi

eli

trattamenti (direttamente in campo prima della raccolta, a pressione atmosferica 0 per infiltrazione sottO vuoto

nel postraccolta, con diverse formulazioni di sali di calcio, ecc.) sono alIo studio

per

incrementare l'incorporazione del calcio nei tessuti di frutti ed. ortaggi.

Piga A. Agahbio M.

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