Metodi di conservazione di prodotti alimentari vegetali basati sul ruolo fisiologico dell'etilene nei processi di maturazione del frutto

L'etilene è un importante ormone vegetale che influenza diversi processi quali la crescita, lo sviluppo e le risposte allo stress durante tutto il ciclo di vita della pianta. In particolare, svolge un ruolo importante nella maturazione dei frutti climaterici. Questi frutti sono caratterizzati da un aumento di produzione dell'etilene durante la maturazione e da un picco di respirazione, fenomeni che invece non si osservano nei frutti non climaterici, poiché questi sono insensibili all'ormone. La maturazione è caratterizzata da complessi eventi molecolari e biochimici che portano a modificazioni del colore, del sapore, dell'aroma e della tessitura del frutto ed è quindi una fase importante per determinare la qualità dei prodotti alimentari vegetali. Poiché il processo di maturazione è controllato principalmente dall'etilene, è importante conoscere il suo meccanismo d'azione e il pathway di sintesi di questo ormone per sviluppare delle tecnologie che permettono di migliorare la shelf-life del frutto. In questo modo si possono ridurre gli sprechi e trasportare i prodotti su maggiori distanze. Perciò, i temi affrontati in questo elaborato di tesi sono: 1) i dettagli dei meccanismi molecolari che regolano sia la biosintesi che i processi di trasduzione del segnale mediato dall'etilene nelle piante e 2) gli approcci tecnologici ad oggi impiegati per migliorare la conservazione dei prodotti alimentari vegetali. L'etilene viene sintetizzato a partire dalla metionina. L'acido1-ammino 1-ciclopropan carbossilico sintasi e l'acido 1-ammino 1-ciclopropan carbossilico ossidasi sono due enzimi chiave nella sintesi dell'etilene e sono fondamentali punti di controllo. Essi sono codificati da due famiglie multigeniche, regolate in modo specifico durante lo sviluppo. Questa regolazione è critica per il passaggio dalla fase pre-climaterica, caratterizzata da una bassa produzione di etilene, alla fase climaterica, in cui si osserva un'elevata produzione dell'ormone. L'etilene è percepito da recettori localizzati sulla membrana del reticolo endoplasmatico. Quando si lega al recettore attiva una cascata trascrizionale, che coinvolge diverse proteine e fattori di trascrizione, e termina con l'attivazione di geni codificanti per gli enzimi coinvolti nel processo di maturazione. Le tecniche utili per migliorare la conservazione dei prodotti alimentari vegetali agiscono sul processo di sintesi dell'etilene, sul suo recettore oppure eliminano l'ormone quando viene prodotto. Queste tecniche prevedono: 1) la modificazione dell'atmosfera esterna, regolando le concentrazioni di O2, per inibire gli enzimi chiave della via di biosintesi dell'ormone, 2) l'utilizzo di ossidanti per convertire l'etilene a CO2 e 3) l'utilizzo di prodotti chimici che inibiscono il recettore dell'etilene. La tecnologia più efficace è basata sull'1-metilciclopropene, un antagonista dell'etilene che non è tossico e può essere applicato dopo la raccolta della frutta. Questa molecola volatile è capace di legarsi al recettore bloccando la trasduzione del segnale e quindi la maturazione del frutto.