L’ozono, un alleato per la conservazione della frutta

I processi metabolici naturali che accompagnano la maturazione dei frutti, come la respirazione, la traspirazione e la produzione di etilene, possono influenzarne significativamente la qualità sia durante la conservazione sia nel prodotto finale. È noto che durante la maturazione si assiste ad una serie di cambiamenti chimico-fisici che si riflettono nella consistenza, nell’aroma e nel sapore che caratterizzano il frutto.

Le basse temperature, da sole o in combinazione con atmosfere modificate (modificando la composizione dei gas) o atmosfere controllate (monitorando e regolando la composizione dei gas), possono essere considerate strategie post-raccolta comuni che incidono sul metabolismo dei frutti.

Sebbene molto efficaci nel promuovere la conservabilità e la durata di conservazione, per alcuni frutti questi metodi possono risultare eccessivi, impedendo successivamente la progressione dei cambiamenti fisiologici propri della maturazione del frutto e limitando il raggiungimento di elevati standard qualitativi.

Una nuova strategia di conservazione: l’Ozono 

L’ozono è una molecola di ossigeno triatomica (O3) altamente instabile in grado di ossidare direttamente o indirettamente numerose molecole organiche ed inorganiche. Prodotto in seguito alla ionizzazione di ossigeno o di aria in sistemi a scarica a barriera (DBD, Dielectric Barrier Discharge), nell’industria alimentare è studiato principalmente come agente per l’inattivazione dei microrganismi o per la rimozione di sostanze tossiche quali micotossine e residui di pesticidi.

L’interazione con frutta e verdura ha dimostrato anche di innescare e regolare i processi ossidativi che portano al ritardo dell’ammorbidimento. Questo controllo può avvenire attraverso l’inibizione delle idrolasi (enzimi) della parete cellulare o la soppressione dei geni importanti per la biosintesi di proteine ​​o etilene, che a loro volta stimolano i geni correlati allo smantellamento della parete cellulare.

La capacità ossidativa dell’ozono può inoltre svolgere un ruolo positivo nel ritardare i cambiamenti di colore della frutta e nell’incrementare il contenuto di metaboliti secondari e l’attività antiossidante. L’incremento nell’attività dei mitocondri sembra promuovere l’accumulo di specie reattive dell’ossigeno come O2·–, ·OH, H2O2, e 1O2, accumulo che può essere associato ad un decremento dell’intensità respiratoria e a un incremento nella produzione di polifenoli e di acido ascorbico. 

Cosa è importate studiare prima del trasferimento della tecnologia su scala industriale

Le reazioni ossidative indotte dall’ozono sono complesse e dipendono da numerose variabili legate sia ai parametri operativi, come concentrazione del gas e tempo di trattamento, sia alle caratteristiche chimico-fisiche e microbiologiche del prodotto da trattare. Un’analisi approfondita dei modelli che regolano tali interazioni appare imprescindibile per la definizione di linee guida operative volte a evitare perdite e a preservare, al contempo, le caratteristiche nutrizionali e organolettiche dei prodotti ortofrutticoli.

I dati attualmente disponibili sulle modifiche apportate ai frutti sono limitati e frammentari, così come le conoscenze sulle concentrazioni ottimali del gas e sui tempi di trattamento in base alle caratteristiche del frutto sono scarse. È noto che, se applicato in modo errato, l’ozono può avere un impatto negativo anche sulle caratteristiche qualitative dei frutti.

Obiettivi principali della ricerca

Il lavoro di ricerca, che coinvolge anche il Centro di Sperimentazione Laimburg e si articola in tre anni, si propone di fornire un contributo significativo all’implementazione della tecnologia su scala industriale chiarendo i seguenti punti fondamentali:

• meccanismi di generazione e decomposizione dell’ozono all’interno delle celle di conservazione, con particolare attenzione ai fattori che influenzano entrambi i processi;
• meccanismi di ossidazione indotta dall’ozono e relative molecole target;
• meccanismi d’azione dell’ozono nel ritardare la maturazione dei frutti climaterici (mele e pere) e non climaterici (fragole, ciliegie e lamponi), attraverso l’analisi di cambiamenti microstrutturali che possono verificarsi a livello della cuticola e della parete cellulare, strutturale e dell’attività enzimatica;
• meccanismi d’azione dell’ozono nello stimolare la difesa dei prodotti ortofrutticoli, ovvero l’aumento del contenuto di metaboliti secondari e dell’attività antiossidante in risposta allo stress abiotico, con particolare attenzione alle modificazioni del metabolismo energetico mitocondriale e all’accumulo di specie reattive dell’ossigeno.

Principali risultati attesi

I principali risultati del progetto di ricerca consentiranno di chiarire:

• il ruolo della tecnologia nel ritardare la maturazione dei frutti;
• il ruolo della tecnologia nella produzione di metaboliti con proprietà antiossidanti;
• i criteri di scalabilità della stessa in un impianto industriale.