RICERCA ITALIANA     

Sviluppo di tecnologie innovative nel post-raccolta di produzioni frutticole di qualità

Università degli Studi di Torino

Abstract

L'apertura del mercato verso prodotti destagionalizzati, la diversificazione dei consumi e la scelta di prodotti ortofrutticoli ad elevato claim nutrizionale sono il panorama in cui domanda ed offerta si trovano oggi a confronto. La soddisfazione edonistica del gusto, la salubrità e le proprietà nutrizionali sono le aspettative implicite legate al consumo di un frutto e, se da una parte il consumatore promuove il consumo di prodotti presenti tutto l'anno sul mercato, di contro è attento alla riscoperta di valori quali la tipicità e la tradizionalità. In quest'ottica ben si collocano le colture del melograno, fico d’india, mirtillo gigante americano e fragola che, insieme a quella delle varietà autoctone di susino, rappresentano uno degli esempi di una frutticoltura italiana in cui tradizione e innovazione si incontrano. Le specie considerate sono rappresentative di tale connubio in quanto consentono la differenziazione colturale, valorizzano le aree marginali, offrono potenzialità per la ricchezza dei principi farmacologicamente attivi, sostengono il legame con il territorio e sottolineano l'influenza che l'ambiente esercita sulla qualità finale.
Queste colture presentano problemi nella fase del post-raccolta legati all’ elevata deperibilità dei frutti destinati al consumo fresco. Inoltre, per melograno e fico d’india, a tali problematiche si aggiunge la scarsa praticità d’ uso che spesso porta il consumatore ad indirizzarsi verso l’ acquisto di altre tipologie di fruttiferi.
Obiettivo del progetto è quello di affrontare le tematiche della qualità e della gestione post-raccolta in modo che, analogamente a quanto avvenuto per specie frutticole di maggiore diffusione, si giunga ad una caratterizzazione e valorizzazione di queste colture.
Il progetto è diviso principalmente in 3 assi di attività:
1.Individuazione di parametri, indicatori e protocolli per la definizione e misura della qualità organolettica e merceologica dei frutti.
2.Studio delle problematiche relative alla supply chain per la gestione del segmento del post-raccolta.
3.Valutazione dei vantaggi/svantaggi economici apportati all’ impresa con l’uso di tecnologie
Sui frutti di tutte le specie sarà avviata una caratterizzazione qualitativa che riguarda i principali parametri misurati, là dove possibile, con metodologie non distruttive (spettometria NIR). Inoltre saranno presi in considerazione anche altri parametri indicatori del grado di maturazione quali clorofilla, antociani e polifenoli (UV visibile) e caratteristiche nutraceutiche. Le misure strumentali con metodi non distruttivi saranno studiate dalle singole UU.OO in sinergia e collaborazione con il POLITO.
Parallelamente alla caratterizzazione qualitativa si daranno avvio a prove di conservazione post-raccolta che, nel caso di melograno e fico d’india, coinvolgeranno non solo frutti interi ma anche frutti minimamente processati. Le tematiche affrontate riguarderanno la determinazione del comportamento dei frutti alla raccolta e sottoposti a differenti regimi di conservazione. L’ attenzione sarà posta in particolare alla realizzazione di A.M. attraverso la preparazione di packaging ritagliati sulle caratteristiche dei singoli frutti. Le singole UU.OO avvieranno studi sulla composizione dell'atmosfera di packaging in funzione della attività respiratoria, della traspirazione e dell’ eventuale produzione di etilene del frutto intero o minimamente processato. Insieme al POLITO i dati fisiologici saranno correlati con i materiali plastici con effetto barriera selezionati o sviluppati in modo che la sinergia tra le diverse competenze porti alla realizzazione e sperimentazione di sistemi innovativi di conservazione. Sempre nell’ ottica di ottimizzare le potenzialità di conservazione dei frutti sarà ideato un sistema automatizzato che generi e mantenga l'A.M. in ambienti di piccole dimensioni (pallets bag) durante i processi di stoccaggio della frutta. Il sistema sarà messo a punto con sensori allo stato solido per la misura della T° e di parametri chimici. Infine per poter valutare l’ effettiva applicabilità dei risultati da parte del sistema ortofrutticolo non solo in termini di qualità ma anche in termini economici sarà effettuato uno studio costi/benefici per ogni innovazione proposta sulle singole specie. E’ infatti ipotizzabile che un aumento dei costi del lavorato dovuto all’ applicazione delle innovazioni possa essere sostenuto nel caso delle produzioni considerate, poiché si potrà affrontare mercati diversi da quelli attuali ed aumentare il periodo di permanenza. In generale attraverso la ricerca sugli aspetti qualitativi e sulle possibilità di conservazione post-raccolta si intende migliorare l’interfaccia distribuzione-azienda in modo da offrire al consumatore tutte le garanzie sulla validità del prodotto. La ricerca potrebbe inoltre portare ad un incremento della competitività delle produzioni aumentandone l’appetibilità nei confronti dei circuiti della GDO italiana e straniera. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Cristiana Peano Università degli Studi di TORINO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il progetto qui di seguito presentato si inquadra nell’ambito delle tematiche relative a sicurezza alimentare, gestione post-raccolta e compatibilità ambientale dei sistemi produttivi, con l’impegno di rendere trasparente il sistema frutticolo per il consumatore e di rafforzare le azioni sulla determinazione e gestione della qualità delle produzioni frutticole nelle varie fasi della filiera. Infatti la richiesta da parte del consumatore di prodotti ortofrutticoli con standard qualitativi elevati presuppone una filiera del post-raccolta condotta in modo tale da limitare il più possibile processi degenerativi delle caratteristiche qualitative durante tutto il percorso dalla raccolta al punto vendita.
In forma sintetica, il progetto si prefigge di:
• accompagnare le strategie d’impresa che mirano ad implementare le tecniche innovative nella gestione post-raccolta delle produzioni;
• svolgere una funzione di supporto nella costruzione dei percorsi e delle regole della determinazione oggettiva della qualità delle produzioni.
• contribuire all’ aumento della competitività del sistema frutticolo italiano attraverso un miglioramento qualitativo del prodotto venduto ed ad un abbattimento dei costi di gestione
L’ obiettivo principale perseguito dalla ricerca è rappresentato dall’ individuazione e l’applicazione di tecnologie innovative per determinare i più idonei parametri qualitativi utilizzabili dal momento della raccolta e lungo tutte le fasi di conservazione e commercializzazione dei prodotti ortofrutticoli freschi ad elevata deperibilità, nel rispetto degli attributi organolettici richiesti dai consumatori.

Gli obiettivi specifici possono essere così sintetizzati:
a) monitoraggio delle condizioni ambientali delle celle e fisiologiche dei frutti per prolungare la fase di conservazione e commercializzazione dei prodotti frutticoli freschi ad elevata deperibilità, nel rispetto degli attributi organolettici rilevati alla raccolta;
b) ricerca e sviluppo di metodi analitici rapidi, sensibili e affidabili, mediante approcci integrati basati sulle competenze specifiche sviluppate nel tempo dai vari soggetti coinvolti nella ricerca fondati principalmente sull'uso di materiali funzionalizzanti;
c) studio dell’ ottimizzazione della gestione post-raccolta dei frutti (melograno, fico d’india, susino e mirtillo gigante americano e fragola) attraverso l’uso di tecnologie innovative;
d) analisi economica del sistema attuale e valutazione dei vantaggi/svantaggi economici apportati all’ imprese con l’uso di tecnologie innovative. <<<

Risultati parziali attesi

Le tematiche affrontate risultano di particolare interesse per il mondo imprenditoriale frutticolo che si trova ogni giorno di più a dover colloquiare con un mercato esigente non solo per ciò che concerne la qualità delle produzioni ma anche la logistica del sistema. Le attività del progetto sono incentrate su obiettivi concreti in modo da affiancare temi più propriamente sperimentali con l’applicazione e l’utilizzo pratico dei risultati della stessa. Infatti il progetto è rivolto all’ottenimento di risposte che permettano un’integrazione adeguata tra il mondo della ricerca e il sistema gestionale delle centrali ortofrutticole per creare una spirale di eccellenza di ricadute per entrambe.
Il punto di massima aggregazione dei risultati porterà a:
o individuare le corrette modalità di stoccaggio (Temperatura, Umidità Relativa, Atmosfera Normale, Atmosfera Controllata Atmosfera modificata) e durata del periodo di stoccaggio e di condizionamento del prodotto ortofrutticolo per il mantenimento di un elevato standard qualitativo;
o fornire la possibilità di una gestione più attenta delle lavorazioni di post-raccolta nelle centrali ortofrutticole attraverso la divisione delle partite di prodotto non esclusivamente in base alla categoria commerciale e alle caratteristiche esterne, ma considerando anche le caratteristiche qualitative interne;
o acquisire dati di riferimento riguardanti il decadimento qualitativo che si verifica sul prodotto in base alle diverse modalità di conservazione e commercializzazione;
o ottenere un quadro rappresentativo dei tempi e delle condizioni di conservazione e trasporto dei prodotti ortofrutticoli, individuando le possibili situazioni in cui si può verificare un decadimento della qualità;
o applicare metodi innovativi nella valorizzazione delle produzioni frutticole nazionali;
o valorizzare tecniche produttive e di gestione post-raccolta più rispettose della qualità e consentire un controllo e una certificazione da parte di terzi;
o migliorare l’interfaccia distribuzione-azienda in modo da offrire al consumatore, inteso come ultimo anello della catena agro-alimentare, tutte le garanzie sulla validità del prodotto;
o migliorare la gestione dei flussi di prodotto e di informazioni per aumentare le performances della supply-chain e ridurre i costi di gestione del postraccolta dei prodotti frutticoli altamente deperibili;
o aumentare la competitività delle produzioni frutticole (melograno, fico d’india, susino, mirtillo gigante,fragola);
o aumentare l’ ‘appetibilità’ delle filiere frutticole oggetto della ricerca nei confronti dei circuiti della grande distribuzione italiana e straniera. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L’evoluzione generale dei mercati di riferimento, lo sviluppo delle politiche nazionali e comunitarie, i cambiamenti delle strutture produttive e i gusti del consumatore sono i fattori principali che negli ultimi anni hanno influenzato la frutticoltura moderna. La salubrità degli alimenti, la destagionalizzazione dei prodotti, la rintracciabilità e i consumi extra domestici sono i temi di maggiore interesse su cui quotidianamente si devono confrontare tutti gli attori della filiera ortofrutticola nell’incontro tra domanda e offerta e la fase della conservazione post-raccolta assume un’importanza determinante per affrontare le sfide dei nuovi mercati. La necessità di poter dilazionare l’offerta mantenendo immutate le caratteristiche qualitative ed organolettiche costituisce un’esigenza molto forte sia del produttore che dell’industria della commercializzazione.
A maturazione fisiologica diversi metabolismi comportano un insieme di modificazioni qualitative e quantitative dei componenti principali del frutto (amido, zuccheri, acidità, pectine, colore ecc.) che si riflettono sul valore alimentare, nutrizionale e sulla qualità commerciale del prodotto stesso (consistenza, sapore, colore ecc.). La velocità di tali processi, cruciali nel definire la durata commerciale (“shelf-life”) del prodotto, sono direttamente correlati all’aumento della temperatura a cui il prodotto si viene a trovare dopo la raccolta e variano in maniera consistente in relazione alla natura dello stesso (frutto a bacca o drupacea). La gestione della deperibilità/freschezza diventa quindi centrale per il sistema commerciale e distributivo e rappresenta la nuova frontiera competitiva nell’ambito di una nuova concezione della funzione logistica. L’applicazione delle nuove metodiche di indagine di base al settore del post-raccolta, un approccio interdisciplinare ed un impulso alla sperimentazione rappresentano i presupposti per il miglioramento delle tecnologie attualmente adottate per la conservazione dei prodotti ortofrutticoli (pre-refrigerazione, refrigerazione, atmosfera controllata, atmosfera modificata) considerando la peculiarità delle diverse specie ortofrutticole e l’importanza dei fattori pre-raccolta (variabili tra le numerose realtà produttive del nostro Paese) sul comportamento del prodotto in post-raccolta. L’impiego del freddo e delle atmosfere modificate e controllate unite ad un packaging selezionato rappresentano ad oggi le soluzioni più impiegate nelle imprese orto frutticole per minimizzare le perdite di prodotto prevenendone le alterazioni da patogeni post raccolta e da insetti, e mantenere nel tempo quelle caratteristiche qualitative come aspetto, tessitura, sapore e valore nutritivo.
Durante gli ultimi 2 decenni, la popolarità del “packaging attivo” (AP) ha prodotto un importante cambiamento nella concezione degli imballaggi: la funzione di protezione è stata trasformata da passiva ad attiva. Recentemente sono stati sviluppati una serie di nuovi materiali da imballaggio per fornire una protezione "attiva" dell’alimento. AP è stato definito come un sistema nel quale il prodotto, l’imballaggio e l'ambiente interagiscono positivamente per aumentare la shelf-life o per ottenere alcune caratteristiche che non possono essere raggiunte altrimenti. AP è stato anche definito come un sistema di imballaggio che modifica attivamente la condizione dell’imballo per estendere la conservazione o migliorare la sicurezza o le proprietà sensoriali degli alimenti, mantenendo la qualità del cibo. Tutte le tecnologie AP coinvolgono meccanismi fisici, chimici o biologici per regolare le interazioni tra il pacchetto, il prodotto e lo spazio di testa per conseguire i risultati desiderati.
Gli approfondimenti scientifici ed i trend evolutivi sopra richiamati hanno ovviamente preso spunto e riguardato soprattutto le specie maggiori per le quali era ed è più impellente la necessità, anzitutto economica, di pervenire ad idonei protocolli per la gestione del prodotto, per l’aumento della sua shelf-life. Da tali tematiche sono rimasti quasi completamente esclusi invece i prodotti frutticoli minori, per i quali, l’assenza di un quantitativo minimo di prodotto, l’incostanza delle forniture, e l’interesse spesso solo locale, ha fatto si che rimanessero relegati ad un ruolo secondario. In tale contesto si inseriscono le colture del melograno (Punica granatum L.),ficodindia (Opuntia ficus-indica L.),mirtillo gigante americano, susino e fragola che presentandosi eterogenee sotto molteplici punti di vista, sono dotate di tratti particolari e interessanti, quali la rusticità, le potenzialità nel contribuire alla diversificazione dei prodotti e l’adattabilità a territori marginali.Anche per queste due specie, che peraltro esprimono elevati livelli di qualità nutrizionale, attraverso il miglioramento della gestione del post raccolta sia per il consumo fresco che per quello trasformato in prodotto di IV gamma è possibile pertanto ottenere un nuovo valore aggiunto del prodotto. La ricerca della qualità concepita non solo in funzione delle caratteristiche pomologiche del frutto ma anche in funzione del valore nutrizionale ad esso collegato, ottenuta con il miglioramento della gestione in post raccolta, è il criterio base di acquisto per il consumatore che implementa la ricerca di strumenti d’analisi degli indicatori di qualità, del grado di maturazione e della sicurezza dei frutti che siano rapidi, affidabili e non distruttivi. Generalmente si seguono due strade parallele: metodi spettroscopici e sensori allo stato solido. Nel settore ortofrutticolo la spettroscopia NIR è in continuo progresso ed è una delle tecniche più utilizzate per il controllo non distruttivo. L'aspetto positivo di questi metodi è costituito dalla semplicità e la rapidità delle analisi, nelle applicazioni non invasive e non distruttive che danno la possibilità di utilizzare la spettroscopia NIR per un gran numero di campioni. Nel 1995 Richmond J.C. ha pubblicato un lavoro sulla qualità del latte, nel 2003 Pederson J.C. ha applicato un metodo spettroscopico per il controllo di processo on-line e dalla fine degli anni '90 un numero rilevante di ricercatori ha sviluppato temi riguardanti l'utilizzo del NIR nel settore ortofrutticolo. Anche se la spettroscopia UV-Vis è una tecnica ampiamente utilizzata per l'analisi di sostanze naturali, essa non è ancora impiegata estensivamente lungo la filiera, a causa della sua maggior complessità rispetto al NIR. Rispetto al NIR l’UV-Vis ha in più il vantaggio di poter misurare quantitativamente alcune specie molecolari presenti nella buccia, come la clorofilla, gli antociani o i carotenoidi, importanti indicatori di maturazione.

Riferimenti Bibliografici:

Alocilja EC, Radke SM. 2003. Market analysis of biosensors for food safety. Biosens Bioelectron 18(5-6):841–6.

Appendini P, Hotchkiss JH. 2002. Review of antimicrobial food packaging. Innovative Food Sci Emerg Technol 3(2):113–26.

Brecht J.K., Chau K.V., Fonseca S.C., Oliviera F.A.R (2002). “ CA transport of fresch produce in MAP: Designing systems for optimal atmosphere conditions through the postharvest handling chain”. Acta Hortic. (Proc.8th Int.Controlled Atm.Res.Conf)

Brecht J.K., Chau K.V., Fonseca S.C., Oliviera F.A.R., Silva F.M., Numes M.C.N. Bender R.J.(2003). “ Maintaining optimal atmosphere conditions for fruit and vegetables throught the postharvest handling chain “. Postharvest Biology and Technology 27 : 87-101.

Brody AL, Strupinsky ER, Kline LR. 2001. Active packaging for food applications. Lancaster: Technomic Publishing. p. 236

Capocasa F., Diamanti J., Costantini E., Battino M., Mezzetti B. (2007) – Effetto del portinnesto sulle caratteristiche qualitative e nutrizionali dei frutti di pesco e susino – Riassunti dei lavori delle VIII Giornate Scientifiche SOI , Sassari 8-12 maggio, Italus Hortus 14: 197-198.

D'hallewin G., Schirra M., Maneddu E. 1999. Effect of heat on epicuticular wax of cactus pear fruit. Tropical Science, 39:244-247.

E. Mehinagic, G. Royer, D. Bertrand, R. Symoneaux, F. Laurens, F. Jourjon "Relationship between sensory analysis, penetrometry and visible-NIR spectroscopy of apples belonging to different cultivars", Food Quality and Preference 14 (2003) 473-484.

Exama A., Arul J., Lencki R.W., LeeL.Z., Toupin C. (1993). “Suitability of plastic films for modified atmosphere packaging of fruits and vegetables “. Journal of Food Science 58 (6) :1365-1368.

Garcia J.M., Medina R.J. , J.M. Olìas (1998). “ Quality of strawberries automatically packed in different plastic films”. Journal of Food Science 63 (6): 1038-1041.

Gil, M.I., Martinez, J.A., Artes F. 1996. Minimally processed pomegranate seeds. Lebensm.-Wiss. U-Technol., 29:708-713.

Harb J., Streif J. (2006)- “The influence of different controlled atmosphere storage conditions on the storability and quality of blueberries cv Bluecrop”Erwerbs-Obstbau (48): 115-120.

Hess-Pierce B., Kader A.A. 2003. Responses of "Wonderful" pomegranates to controlled atmospheres.Proc. 8th Int. CA Conference. Acta Hort 600, ISHS:751-757.

Holcroft D. M., Gil M.L. and Kader A.A. 1998. Effect of carbon dioxide on anthocyanins, phenylalanine ammonia lyase and glucosyltransferase in the arils of stored pomegranates. J.Amer.Soc. Hort.Sci. 123 (1): 136-140.

Jacxsens, L., Devlieghere, F., Van der Steen, C., Debevere, J., 2001. Effect of high oxygen modified atmosphere packaging on microbial growth and sensorial qualities of fresh-cut produce. International Journal of Food Microbiology 71, 197–210.

Kim N.D., Mehta R., Yu W., Neema I., Lansky E. 2002- Chemopreventive and adjuvant therapeutic potential of pomegranate (Punica granatum) for human breast cancer. Breast cancer Research and treatment 71:203-217.

Labuza, T.P. and Breene, W.M. 1989. Applications of “Active Packaging” for improvement of shelf-life and nutritional quality of fresh and extended shelf-life foods. J. Food Proc. Preserv., 13:1–69.

M. G Ferruzzi, S. J. Schwartz “Overview of Chlorophylls in foods”, in Handbook of Food Analytical Chemistry: Pigments, Colorants, Flavors, Texture and Bioactive Food Components, Ed. John Wiley &amp; Sons (2005) pg. 155-163.

Piga, A., S. D’Aquino, M. Agabbio and M. Schirra. 1996. Storage life and quality attributes of cactus pears cv. “Gialla” as affected by packaging. Agr. Med. 126:423-427.

S. Saranwong, S. Kawano “Fruits and Vegetables”, in Near-infrared spectroscopy in food science and technology”, Ed. Wiley, 2006.

Schirra, M., M. Agabbio, S. D’Aquino and T.G. McCollum. 1997. Postharvest heat conditioning effects on early ripening ‘Gialla’ cactus pear fruit. HortScience 32:702-704.

Schirra, M., P. Inglese and T. La Mantia. 1999. Quality of cactus pear [Opuntia ficus-indica (L.) Mill.] fruit in relation to ripening time, CaCl2 pre-harvest sprays and storage conditions. Sci. Hort. 81:425-436.

Schotsmans W., Molan A., MacKey B.(2007)“ Controlled atmosphere storage of rabbitey bluberries enchance postharvest quality aspects” Postharvest Biology and Technology (44): 277-285.

Stewart D., Oparka J., Iannetta P.P.M. , Davies H.V.(1999). “Effect of modified atmosphere packaging (MAP) on soft fruit quality”. Plant biochemestry &amp; phytochemestry (43):119-124

Tian, S., Xu, Y., Jiang, A., Gong, Q., 2002. Physiological and quality responses of longan fruit to high O2 or high CO2 atmospheres in storage. Postharvest Biol. Technol. 24, 335–340.

Van der Steen, C., Jacxsens, L., Devlieghere, F., Debevere, J., 2002. Combining high oxygen atmospheres with low oxygen modified atmosphere packaging to improve the keeping quality of strawberries and raspberries. Postharvest Biol. Technol. 26, 49–58

Vermeiren L, Devlieghere F, van Beest M, de Kruijf N, Debevere J. 1999. Developments in the active packaging of foods. Trends Food Sci Tech 10:77–86.

V. A. McGlone, R. B. Jordan, P. J. Martinsen “Vis/NIR estimation at harvest of pre- and post-storage quality indices for Royal Gala apple; Postharvest Biology and Technology 25 (2002) 135-144.

Yam KL, Lee DS. 1995. Designing modified atmosphere packaging for fresh produce.In: Rooney ML, editor. Active packaging. New York: Blackie Academic &amp; Professional. p 55-73. <<<