Fenomeni indesiderati di natura biotica e abiotica possono ridurre drasticamente la shelf-life delle produzioni ortofrutticole nel post-raccolta.
Il contenimento dei microrganismi indesiderati, tradizionalmente basato sull’utilizzo di sostanze chimiche, in seguito alle restrizioni imposte della Comunità Europea sull’uso dei pesticidi e alla maggiore richiesta da parte dei consumatori di prodotti biologici (o a ridotto contenuto di pesticidi), è oggi orientato verso l’adozione di nuovi approcci caratterizzati da una maggiore sostenibilità sociale e ambientale.
In questo contesto, l’uso di microrganismi antagonisti (MA) occupa un posto di riguardo tra le strategie di lotta alle patologie post-raccolta, insieme all’uso di sostanze di origine biologica e ai moderni trattamenti fisici. Infatti, i microrganismi antagonisti, già oggetto di studio e di impiego da più di un ventennio, negli ultimi anni raccolgono un sempre più ampio consenso da parte degli operatori del settore.
I principali meccanismi d’azione dei MA sono riconducibili a fenomeni di antagonismo che comprendono la produzione di sostanze antibiotiche, la competizione per lo spazio, l’iperparassitismo e in alcuni casi anche l’induzione di resistenza nelle piante ospiti. In questo settore trovano una maggiore applicazione batteri e lieviti compatibili con le tecniche successive di lavorazione e conservazione dei prodotti.
Le patologie post-raccolta partono già dal campo
Le alterazioni/contaminazioni imputabili a microrganismi possono essere particolarmente insidiose, anche perché capaci di agire nel solco di alterazioni di cui sono responsabili agenti fisici, chimici o organismi biologici superiori. Lo sviluppo di spoilage microbici (es. Botrytis cinerea, Colletotrichum spp., Aspergillus spp., Fusarium spp., Penicillium spp.) rende il prodotto scarsamente appetibile a causa di una ridotta qualità sensoriale.
La contaminazione da parte di patogeni alimentari (es. Listeria monocytogenes, sierotipi enteroemorragici di Escherichia coli, salmonelle), invece, aumenta il rischio che il consumo possa rivelarsi dannoso per la salute del consumatore. Esistono, poi, agenti biologici microscopici in grado di procurare complicazioni cumulate, come i funghi filamentosi produttori di micotossine (es. ceppi tossigeni afferenti ai generi Aspergillus, Fusarium, Penicillium).
La loro crescita rende, infatti, il prodotto sgradevole e, al contempo, tossico. Il danno in post-raccolta ha un’incidenza rilevante in quanto riguarda derrate per le quali è stato realizzato uno sforzo economico notevole, sostenendo le spese di coltivazione, di raccolta e per i trattamenti/processi atti a garantire la qualità dei prodotti raccolti durante il periodo di conservazione.
Nondimeno, per derrate non più idonee al consumo, è necessario sostenere spese di smaltimento. Recentemente, l'Organizzazione per l'alimentazione e l'agricoltura (Fao) ha stimato che il 21,6% della produzione alimentare mondiale di frutta e verdura si perde proprio durante lo stoccaggio e la distribuzione.
Sotto il profilo del controllo e del monitoraggio, spesso accade che nonostante la produzione appaia sana al momento della raccolta, essa ospiti infezioni latenti e quiescenti in grado di causare notevoli problematiche durante lo stoccaggio.
Questo tipo di infezioni quiescenti possono verificarsi ‘dal campo alla tavola’ in diversi stadi di sviluppo della pianta, come riportato da numerosi studi su pomacee, drupacee, uva da tavola, agrumi, actinidia, fragole, frutti tropicali e ortaggi. Le contaminazioni pre-raccolta rappresentano una sorta di inoculo che trova adeguate condizioni per la crescita quando la manipolazione post-raccolta procura lesioni meccaniche al prodotto. Il fenomeno è particolarmente rilevante per funghi filamentosi quali B. cinerea e Colletotrichum spp. che hanno una buona attitudine a svilupparsi tanto in pre-quanto in post-raccolta.
Applicazioni di microrganismi in pre-raccolta
Alla luce di queste considerazioni, l’applicazione di MA prima della raccolta può rappresentare una soluzione per ridurre patologie post-raccolta con un criterio preventivo. Diverse sono le esperienze riportate in letteratura.
L’applicazione preventiva di ceppi selezionati di Erwinia sp. e Pseudomonas sp. è considerata il meccanismo primario con cui proteggere i fiori di pero e melo contro il fuoco batterico. Nella coltivazione di fragola, B. cinerea attacca dalle parti floreali infette e senescenti portando ad infezioni latenti che si sviluppano successivamente in marciumi attivi sui frutti maturi.
L'applicazione allo stadio di fioritura mediante irrorazione di Aureobasidium pullulans e Candida oleophila, si è dimostrata più efficace nel sopprimere l'incidenza di muffa grigia dei frutti, rispetto alle applicazioni successive alla raccolta. Allo stesso modo, trattamenti con A. pullulans ed Epicoccum purpurascens su piante di ciliegio in piena fioritura hanno ridotto il numero di infezioni latenti da Monilinia laxa sui frutti verdi. In Tabella 1 sono riportate altre esperienze relative agli ultimi 5 anni.
tab. 1 - Esempi di applicazioni di MA in pre-raccolta con effetti positivi (anche)
sulle patologie post-raccolta
| Frutto | Anno, Paese | Trattamento | Effetto |
| Drupacee | 2017, Spagna | Trattamenti a base di Bacillus amyloliquefaciens CPA-8 per controllare il marciume bruno in condizioni di campo. | Utilizzato alla corretta concentrazione, CPA-8 riduce il marciume bruno post-raccolta con efficacia simile alle applicazioni chimiche. |
| Uva da tavola | 2018, Turchia | Bacillus subtilis QST 713, Azotobacter chroococum, Azotobacter vinelandii. | Mantenimento della qualità post-raccolta dell'uva da tavola cv. 'Antep Karası'. |
| Mango | 2019, Brasile | Applicazione di una formulazione commerciale di Bacillus subtilis QST 713. | Ridotto decadimento del frutto. |
| Datteri | 2020, India | Spray fogliare pre-raccolta ottenuto da filtrati colturali da Aspergillus niger e Rhizopus oryzae. | Migliora il meccanismo di difesa delle piante, con anche una migliore qualità e durata di conservazione dei frutti. |
| Drupacee | 2021, Belgio, Francia, Italia e Spagna | Applicazione di due agenti di biocontrollo, Bacillus amyloliquefaciens CPA-8 o Penicillium frequentans 909. | Con incidenza del marciume bruno in post-raccolta <35%, il livello di efficacia è stato paragonabile all’applicazione chimica. |
Fonte: Sellitto et al. (2021) Fermentation 7(2), 60
L'applicazione di microrganismi antagonisti prima della raccolta permette di ottenere un controllo attivo dei patogeni rispetto ai soli trattamenti di post-raccolta soprattutto quando il substrato colonizzabile (ad esempio petali, stami) può diventare un focolaio di infezione. Questo approccio si può definire come una manipolazione della comunità epifita delle piante al fine di avere un tempo di interazione maggiore con il patogeno, che può variare in funzione dell’infezione da controllare.
Infatti l'applicazione preventiva consente una rapida colonizzazione dei tessuti sensibili riducendo la disponibilità di nutrienti prima della contaminazione da parte del patogeno. Tuttavia, la gestione delle patologie post-raccolta in presenza di applicazione preventiva di MA richiede conoscenza del sistema colturale, dell'epidemiologia della malattia, della biologia, dell'ecologia e delle dinamiche di popolazione degli antagonisti, l’effetto delle condizioni ambientali e delle interazioni tra queste variabili per scegliere il momento ottimale per l'applicazione degli agenti di biocontrollo.
I microrganismi antagonisti più utilizzati
Diversi prodotti commerciali concepiti per il biocontrollo in conservazione o funzionali a coadiuvare, attraverso il biocontrollo, specifiche fasi tecnologiche in trasformazione sono anche raccomandati per applicazioni su pianta, al fine di migliorare gli standard di qualità e sicurezza in post-raccolta.
Le specie Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Metschnikowia fructicola e Torulaspora delbrueckii sono maggiormente rappresentative di queste soluzioni, tuttavia il settore delle biotecnologie microbiche è molto dinamico e in continua evoluzione.
Accanto ai nuovi processi di screening e selezione degli agenti di biocontrollo, i trend emergenti nella ricerca e sviluppo di settore comprendono il miglioramento della risposta agli stress tipici del pre-/post-raccolta, l’interazione con il microbioma naturalmente associato al prodotto e l’effetto sinergico con altre strategie chimico-fisiche.
