Potenzialità dei trattamenti biologici per la protezione dei prodotti orto-frutticoli in post-raccolta: un caso studio.

La sicurezza del consumatore, in termini di alimentazione, passa attraverso due principi:
1) “Food Safety”;
2) “Food Security”.

La prima è volta a rispettare la giusta esigenza del consumatore in termini di utilizzo di “cibo salubre e sicuro”; mentre la seconda è volta al raggiungimento della autosufficienza alimentare. I metodi biologici di controllo delle infezioni e delle infestazioni si pongono in tale ottica.

Le perdite in post-raccolta di frutta e verdura possono raggiungere il 25% della produzione totale nei paesi industrializzati e oltre il 50% nei paesi in via di sviluppo. Queste perdite sono da attribuire prevalentemente all’attacco di funghi patogeni per l’alto contenuto di nutrienti, acqua e ad una diminuzione delle difese dopo la raccolta e stoccaggio (Droby et al., 1992 ). Il deperimento dei prodotti ortofrutticoli provoca grandi perdite economiche, da qui la necessità di introdurre tecniche di protezione rispettose della salute umana e dell’ambiente.

Il controllo biologico o biocontrollo (Biological Control Agents, BCA) ha tutte le caratteristiche per assolvere a tale compito, anche se si è ancora lontani dall’ottimizzazione dei metodi. L’applicabilità richiede una efficacia del 95 - 98%, valori non ancora raggiunti. Il biocontrollo è definito come “controllo di una fitopatia attuato tramite processo biologico o di suoi prodotti” (Wisniewski et al., 2007). Lo sviluppo di un BA (Biological Control) richiede una prima fase di identificazione del microrganismo, e una seconda fase di sviluppo. In Fig. 2.5 è rappresentato, in sintesi, il diagramma di flusso dei fattori che incidono nello sviluppo di un agente biologico.

Alla base della scelta di un agente di BA, fondamentale per il successo commerciale, ci sono l’isolamento e lo screening (Droby et al. 2009).
Caratteristiche essenziali di un agente di biocontrollo sono :
• stabilità genetica
• efficacia a bassa concentrazione verso un’ampia varietà di patogeni e prodotti
• sopravvivenza in condizioni avverse
• ridotte esigenze nutrizionali
• basso costo di produzione
• estesa “shelf-life”
• facile applicabilità
• compatibilità alle pratiche commerciali
• non patogenicità per l’uomo e l’ospite

Ancor prima delle caratteristiche elencate, il microrganismo utilizzato come antagonista biologico deve avere la capacità di colonizzare, sopravvivere e moltiplicarsi nell’ambiente abitualmente occupato dal patogeno (Janisiewicz 1988,1997; Manso e Nunes 2011). Molte delle infezioni in post-raccolta sono causate da patogeni da ferita, pertanto la ricerca è finalizzata ad identificare antagonisti che contrastino questi microrganismi. La prima selezione, oltre che in vitro, avviene con studi sui frutti feriti, sui quali si valuta direttamente la capacita dell’agente di BA di uccidere il patogeno. In vitro si seleziona il microrganismo in base ai metaboliti antifungini prodotti, mentre si scartano quegli antagonisti non produttori di antibiotici (Andrews, 1985). Normalmente per favorire la crescita dell’agente di BA si opera il lavaggio della frutta lesa. La tecnica descritta da Janisiewicz ,1987 consiste nell’isolare il microrganismo dalla superficie della frutta mediante lavaggio e l’applicazione di colonie pure nella ferita seguita da quella del patogeno.

Queste strategie hanno effetto protettivo, ma nessun effetto verso le infezioni latenti (Droby et al., 2009). Una volta selezionato l’antagonista si fa uno screening secondario che confermi l’attività di biocontrollo al fine di determinare la concentrazione minima efficace (CME). Generalmente il biocontrollo è applicato prima della comparsa del patogeno.

Per le infezioni latenti si consigliano applicazioni in pre-raccolta per consentire una stabilizzazione del microrganismo antagonista prima che il patogeno possa manifestarsi. Fondamentale è che l’antagonista possa sopravvivere nelle condizioni ambientali del campo ( Ippolito e Nigro 2000) e che le concentrazioni dell’antagonista siano compatibili con la possibilità dei prodotti trattati di essere commerciabili, nell’ambito 107-109 cfu/mL.

Meccanismi d’azione

I meccanismi d’azione attraverso cui si esprime il BA sono:
• Competizione per nutrienti e/o spazio
• Parassitismo e produzione di enzimi litici
• Produzione di sostanze antimicrobiche
• Resistenza indotta nel frutto

Produzione e formulazione di un agente di biocontrollo

La produzione di massa di un agente di BA ha come obiettivo l’ottenimento di un gran numero di cellule efficaci in un breve periodo. Condizione indispensabile è che i nutrienti del mezzo devono essere soddisfacenti ai bisogni della cellula. Invece i fattori limitanti alla produzione massiva sono quello riferiti agli alti costi sulla determinazione dei quali incidono: il substrato, lo scarso rendimento di biomassa prodotto e la scarsa richiesta del prodotto (Fravel et al.,1999).

Riguardo ai substrati , vi è un interesse notevole verso gli scarti dell’industria alimentare; utilizzabili come fonte di azoto e carbonio e che consentirebbero un abbattimento dei costi. Le fasi successive che portano alla commercializzazione sono l’aumento progressivo della produzione e la formulazione del prodotto. Il processo di formulazione ha come obiettivo la possibilità di poter mantenere stabile l’attività di biocontrollo. Una estensione della “shelf-life” di almeno 6 mesi alle condizioni ambientali abituali ripetuta per almeno 2 stagioni e la possibilità di applicazione del prodotto con attrezzature esistenti, fanno parte del processo di formulazione. (Hofstein e Chapple 1998).

Prospettive in biocontrollo

L’obiettivo primario è garantire efficacia elevata e costante del biocontrollo, in particolar modo verso le infezioni latenti. Per raggiungere questo traguardo è possibile adottare i seguenti approcci :
• Miscele antagoniste
• Manipolazione dell’ambiente nutrizionale
• Applicazioni in pre-raccolta
• Manipolazione genica
• Integrazione con altri metodi : Fisici, GRAS (Generally Recognized As Safe)

Applicazioni commerciali

Per essere commercializzato un agente di BA deve soddisfare alcuni criteri. Ogni agente prima di essere immesso in commercio deve superare alcuni test che riguardano il comportamento su frutti e cultivar diversi, modalità e condizioni di applicazione e stoccaggio. I test devono essere condotti su larga scala utilizzando il prodotto fresco e trattato con l’antagonista.

Inoltre il test commerciale pilota deve comportare l’utilizzo di una grande quantità di frutta in confezionamenti e luoghi diversi e sottoposta a infezioni naturali (Janisiewicz e Korsten 2002; Torres et al., 2007). La registrazione dell’agente di BA o dei suoi derivati è un requisito fondamentale all’uso commerciale come procedura di sicurezza alimentare. In Europa la registrazione risulta difficoltosa a causa della legislazione restrittiva. In USA i processi di registrazione sono semplici e poco costosi e richiedono poco tempo. L’ultima direttiva europea CE 1107/2009 definisce le nuove tempistiche di registrazione di prodotti a base di microrganismi ponendo un limite a cinque anni.

Il crescente interesse verso i metodi alternativi ai fungicidi in post-raccolta ha stimolato la ricerca, essendo pochi i prodotti commercializzati è necessario un impegno nell’approfondire i molteplici aspetti del biocontrollo in post-raccolta per potenziarne l’efficacia e la varietà in modo da diventare una valida alternativa all’uso dei prodotti fitosanitari.