La normativa europea che attualmente regola la qualità del kiwi per la commercializzazione indica come parametro di raccolta il contenuto in zuccheri (°Brix) nei frutti, che deve essere almeno uguale o superiore a 6,2 per la cv Hayward (Actinidia deliciosa). Il parametro convenzionalmente utilizzato, invece, per i frutti di Actinidia chinensis è il colore della polpa. L’intensità della colorazione gialla della polpa, assunta come parametro per stabilire l’epoca di raccolta, dipende dalla degradazione della clorofilla e dall’aumento della concentrazione dei carotenoidi, che avvengono nelle ultime fasi del processo di maturazione dei frutti (Mcghie e Ainge, 2001). Tali modifiche nel colore dei frutti sono determinabili con colorimetri ed è stato individuato, soprattutto per la cv Hort 16°, un valore (104° Hue) in corrispondenza del quale la polpa vira verso un giallo dorato e la qualità dei frutti raggiunge i massimi livelli. Tale parametro è stato esteso anche alle altre cultivar di Actinidia chinensis coltivate nel nostro ambiente. La determinazione della qualità finale dei frutti di Actinidia chinensis e lo stadio di maturazione raggiunto alla raccolta sono estremamente importanti in quanto influenzano il decorso post-raccolta dei frutti ed il raggiungimento delle caratteristiche di colore, di sapore ed aroma che determinano l’accettabilità da parte dei consumatori (Costa et al. 2011). Ne consegue che lo stadio di maturazione deve essere determinato con grande precisione attraverso protocolli rigorosi e tecniche e strumentazioni adeguate allo scopo. I colorimetri sono gli strumenti che vengono normalmente impiegati per monitorare la colorazione della polpa dei frutti. Purtroppo però la misura richiede la distruzione dei frutti esaminati e la numerosità del campione è generalmente non adeguata a descrivere in modo appropriato lo stadio di maturazione dei frutti della partita considerata. Infatti, è risaputo che in Actinidia i frutti di una stessa pianta sono caratterizzati da un’amplissima variabilità (Smith et al., 1994) e l’aspetto esteriore degli stessi non consente di evidenziare eventuali differenze (Costa et al. 2003). Quindi, ne consegue che la scarsa numerosità di frutti considerati non consente di valutare adeguatamente le caratteristiche di maturazione (uniforme o eterogenea) della totalità dei frutti presenti "in campo" o "in magazzino" e questo comporta successive difficoltà di gestione in conservazione e nelle successive fasi di commercializzazione. I protocolli che sono stati approntati per affrontare questo aspetto sono complicati, per fornire indicazioni affidabili, richiedono un aumento della numerosità del campione e conseguentemente molto tempo per l’effettuazione delle analisi necessarie, ma non sono in grado né di fornire una informazione in tempi brevi, né tantomeno in tempo reale e, soprattutto, si basano sulla distruzione del campione. L’introduzione di strumentazioni che non richiedono la distruzione del campione di frutti considerato, introdotte negli ultimi anni, potrebbe migliorare consistentemente la bontà delle determinazioni necessarie alla definizione della qualità dei frutti consentendo di effettuare le misure su un grande numero di frutti e di ripetere le analisi nel tempo sugli stessi campioni monitorandone l’evoluzione fisiologica della maturazione. Tra le tecniche non distruttive attualmente disponibili, la spettroscopia nel visibile/vicino infrarosso (vis/NIR) viene considerata particolarmente promettente ed è sicuramente quella più sperimentata ed adottata da una decina di anni a questa parte (Nicolaï et al., 2005; Costa et al., 2003). In considerazione dei limiti delle metodiche attualmente proposte, delle caratteristiche dell’informazione che viene oggi richiesta e dalle potenzialità offerte da alcune recenti nuove strumentazioni non-invasive, si propone un nuovo protocollo di analisi dei frutti di Actinidia chinensis per definire in tempo reale lo stadio di maturazione più appropriato per effettuare la raccolta commerciale dei frutti e le caratteristiche di variabilità della maturazione della partita considerata. Si riportano quindi i risultati ottenuti con una tecnica vis-NIR ed il nuovo protocollo basato sui risultati raggiunti.
Materiali e metodi
Le indagini sono state svolte per un biennio (2011-2012) su un impianto in produzione della cv Jintao (A. chinensis) sito nell’azienda sperimentale dell’Università di Bologna. Nel biennio è stata monitorata la maturazione dei frutti in pianta a partire da un mese prima dell’ipotetica data di raccolta fino al raggiungimento della raccolta commerciale, eseguendo campionamenti ad intervalli di 7 giorni. Lo stadio di maturazione raggiunto è stato espresso come IDA ottenuto con il “kiwi-meter” (Fig. 1). Questo strumento (brevetto Università of Bologna n° PD2009A000081) è stato sviluppato dal gruppo di ricerca di Guglielmo Costa ed è distrinbuito dalla ditta TR di Forlì; è costituito da 6 diodi LEDs posizionati intorno al rilevatore e da un fotodiodo posizionato nella parte interna della corona di LED. I led emettono in modo alternato tre differenti lunghezze d’onda: 640 nm, 560 nm e la lunghezza d’onda di riferimento a 750 nm. Il frutto viene quindi illuminato alternativamente con tre sorgenti monocromatiche; dopo la ri-emissione della luce, che attraversa il frutto e viene rilevata dal fotodiodo, viene calcolato l’Indice DA (= indice di differenza di assorbanza). La differenza A(640nm) – A(750nm) è utilizzata per i frutti di Actinidia chinensis, nei quali la colorazione della polpa è gialla; la differenza A(560nm) - A(750nm) è utilizzata normalmente nei frutti di Actinidia deliciosa, la cui colorazione della polpa è verde. Rispetto alla prima versione del kiwi-meter (Costa et al, 2010), nell’ultima è stata modificata la testa di lettura per agire su una superficie più piccola, quale quella dei frutti nelle prime fasi di sviluppo, ed anche evitare inquinamenti luminosi. L’Indice DA con l’avanzare della maturazione ha un andamento decrescente; nel caso dei frutti di Actinidia chinensis da 1,8 a 0. L’Indice DA è stato misurato sia sulla parte esterna dei frutti (“Indice DA esterno”) (Fig. 2), sia a 2 mm di profondità (“Indice DA interno”) (Fig. 3). Per ottenere un valore di variabilità di maturazione dei frutti della partita considerata, l’andamento della maturazione stessa in pianta è stata monitorata su un campione più ampio (500 frutti) confrontando i dati con quelli ottenuti con un campione meno numeroso (100 frutti), scelto casualmente. Questi frutti sono stati monitorati a partire da circa un mese prima della raccolta quando l’IDA raggiungeva 1,8-1,9 (corrispondente ad un colore della polpa tendenzialmente verde), fino in prossimità della raccolta al raggiungimento di un valore di Indice DA inferiore ad 1 (cioè ad un colore della polpa giallo). Ad ogni campionamento, su 20 frutti, l’Indice DA è stato anche determinato sulla polpa. Inoltre, i dati di IDA sono stati correlati con i principali parametri tradizionali (solidi solubili, durezza della polpa, colore della polpa). Il contenuto in solidi solubili è stato ottenuto con un rifrattometro digitale Atago (Optolab, Modena, Italia) sulle due porzioni terminali dei frutti; la durezza della polpa mediante penetrometro (FTA Guss) dotato di puntale da 8 mm sulle due facce ortogonali del frutto; le coordinate colorimetriche L, C, H° mediante colorimetro Minolta (CR 200). I dati ottenuti sono serviti per la creazione di un protocollo semplice e rapido per stabilire con precisione l’epoca di raccolta dei frutti e le caratteristiche di variabilità della maturazione alla raccolta. Protocollo operativo per i frutti di Jintao (A. chinensis) (Fig. 4) Il protocollo si compone delle seguenti fasi : 1) Step 1: misura dell’Indice DA in pianta su una popolazione di 100 frutti, scelti in maniera casuale; 2) Step 2: lo strumento consente di determinare sia la media dell’Indice DA, sia la distribuzione della maturazione sulla base dei 100 frutti considerati. Si stabilisce quindi un valore limite di Indice DA, superiore a quello della media dei 100 frutti, per la scelta dei successivi campioni sui quali misurare l’indice anche sulla polpa (Indice DA interno). Si selezionano quindi 10 frutti con Indici DA più elevati e comunque superiori alla media. Si procede quindi a misurare l’Indice DA interno su tali frutti, dopo aver asportato circa due millimetri di buccia. 3) Step 3: si procede a calcolare la media dell’indice DA interno dei 10 frutti precedentemente selezionati; se il valore della media è ≤ 0,05 significa che il colore della polpa in tutti i campioni ha virato verso il giallo. In caso contrario, se il valore medio dell’Iindice DA interno è ≥ 0,05 non si effettua la raccolta ed è necessario ripetere la procedura a distanza di qualche giorno.
Risultati
L’esame della figura 5, relativa alla definizione della maturazione dei frutti nell’ultimo mese, sottolinea che l’IDA è risultato in grado di descrivere puntualmente l’andamento della maturazione consentendo di stabilire con esattezza il momento più opportuno per effettuare la raccolta. Nel biennio considerato, la maturazione dei frutti (espressa come Indice DA), ha presentato un andamento decrescente con lievi differenze da un anno all’altro. È importante sottolineare che il medesimo valore (IDA=1), considerato adeguato per effettuare la raccolta, viene raggiunto in date diverse (1 ottobre 2011 e 10 ottobre 2012) nei due differenti anni. Ciò consente di affermare che l’IDA rimane costante negli anni (IDA=1), anche quando le date di raggiungimento della raccolta sono diverse. Tale affermazione è anche supportata dal fatto che esiste un’alta correlazione fra l’indice DA/colore della polpa rilevato sul frutto intero (indice DA esterno r=0,55) e fra l’Indice DA interno/colore della polpa rilevato direttamente a contatto con la polpa, in modo altamente significativo (r=0,82) (Figg. 6 e 7). Altrettanto importante è la definizione della variabilità della maturazione della partita di frutti considerata. Il “kiwi-meter” consente di raggruppare i frutti in diverse classi di maturazione omogenea espressa come Indice DA, fornendo anche una consistenza percentuale per ogni classe. I risultati ottenuti su campioni di numerosità di frutti diversa (500 e 100 frutti) sono risultati praticamente simili. Inoltre, le osservazioni effettuate in due momenti temporali diversi (Figg. 8 e 9) presentano rispettivamente la distribuzione dell’indice DA ottenuta su frutti scelti casualmente il 1 di ottobre e una settimana dopo la raccolta. Da notare come una settimana prima della raccolta stimata (1 ottobre) (Fig. 8) ci sia ancora un elevato numero di campioni nelle classi con indice 1,1-1,2 e 1,2-1,3 (quindi frutti con un colore della polpa ancora tendente al verde). Queste classi, tuttavia, sono completamente scomparse nella distribuzione misurata dopo la raccolta (17/10) (Fig. 9), con all’opposto un rilevante aumento della numerosità del campione nelle classi con indice DA inferiore a 0,9. L’Indice DA è quindi in grado di descrivere la variabilità di maturazione presente in pianta in termini di uniformità/disformità di maturazione, come descritto dalla gaussiana formata dai frutti nelle varie classi, più ampia nella raccolta precoce, corrispondente ad una maturazione più disforme, più ristretta nella raccolta posticipata corrispondente ad una maturazione più uniforme. Da notare, inoltre, come lo scostamento tra la distribuzione di un campione di 500 frutti e un campione di 100 frutti (Figg. 8-9) sia veramente molto ridotto. Da questo si può dedurre che basta effettuare un campionamento su una popolazione di 100 frutti per descrivere in modo accurato una popolazione molto più ampia. Sulla base dei risultati su esposti si vuole quindi proporre un nuovo protocollo di campionamento dei frutti di Actinidia chinensis, da adottare direttamente in campo, che permetta di individuare la data ottimale di raccolta, di ridurre la variabilità di maturazione e quindi di ottenere partite di frutti con una migliore ed uniforme qualità organolettica. Risultati pratici dell’ applicazione del protocollo In tabella 1 vengono riportati i valori medi dell’Indice DA esterno, dell’Indice DA interno, del contenuto in solidi solubili (SSC) e del colore della polpa (°H) calcolati su una popolazione di 10 frutti nelle ultime tre date di campionamento rispettivamente il 1°, il 10 e il 17ottobre. Utilizzando il protocollo proposto si riportano i risultati ottenuti sui 10 frutti (Step 3) che avevano raggiunto l’Indice DA esterno maggiore della media raggiunta dai 100 frutti iniziali (Step 1) (dati non riportati) (Tab.1). Nelle tre date di monitoraggio si può osservare come il 1 di ottobre l’ Iindice DA interno era ancora maggiore di 0,05 e il valore Hue era di 106°; quindi, la raccolta non doveva essere effettuata. Il giorno 10 ottobre, ripetendo la stessa procedura, si osservava che l’Indice DA interno aveva invece raggiunto un valore minore di 0,05; i frutti infatti raggiungevano un valore di Hue di 104°. Era quindi possibile effettuare la raccolta. A conferma di ciò, i dati ottenuti il 17 ottobre, cioè una settimana ancora più tardi, indicavano che il valore di Indice DA interno era fortemente sceso sotto il valore di 0,05 (-0,07) e l’Hue aeva raggiunto un valore di 100° indicando che il momento ottimale per la raccolta era stato superato. E’ bene tenere conto di questo per scegliere la strategia di conservazione più adeguata.
Discussione e conclusioni
Sulla base dei risultati ottenuti nella presente indagine si può affermare che l’Indice DA ottenuto con la strumentazione vis/NIR “kiwi-meter” è altamente affidabile. La strumentazione è risultata, infatti, perfettamente in grado di descrivere puntualmente l’andamento della maturazione nel periodo pre-raccolta considerato, così come si evince dai dati riportati nel presente lavoro. L’Indice DA è inoltre risultato un indice robusto, non influenzato dalle condizioni ambientali, essendo risultato costante di anno in anno. In virtù dell’elevata correlazione osservata tra “Indice DA interno” ed il colore della polpa determinato con il colorimetro, la misura dell’Indice DA potrebbe sostituire la misura del colore della polpa (°H) utilizzata oggi come parametro di riferimento. Peraltro, va ricordato che il colore espresso come °Hue, oltre ad essere una misura che richiede la distruzione dei frutti esaminati, rappresenta solo una componente del colore (LCH), mentre la misura dell’Indice DA interno misura la degradazione della clorofilla, parametro maggiormente correlato alla maturazione del frutto. Il presente lavoro vuole quindi offrire un’innovativa metodica di campionamento dei frutti di Actinidia chinensis, applicabile da tecnici e agricoltori, tramite l’introduzione dell’Indice DA quale parametro non invasivo, semplice ed economico, in grado di fornire “in tempo reale” le informazioni necessarie per la definizione del momento della raccolta ed in grado di sostituire la metodologia di campionamento attualmente adottata su larga scala che, invece, é in grado di fornire solo informazioni parziali. La metodologia attuale definisce la data di raccolta sulla base delle tradizionali analisi distruttive effettuate su un campione di circa 30 frutti per impianto, prelevati da due a tre volte prima della raccolta. Tale procedura è estremamente dispendiosa in termini di tempo per l’elevato numero di analisi e per l’approvvigionamento dei campioni. Inoltre, è poco discriminante e non fornisce nessuna indicazione sulla variabilità della popolazione di frutti nell’impianto. Il nuovo protocollo proposto è invece in grado di descrivere puntualmente la variabilità di maturazione della partita di frutti considerata su di un campione di soli 100 frutti, come dimostrato da questo studio in cui i dati ottenuti sono risultati più che comparabili con quelli derivati da un campione di numerosità ben maggiore (500 frutti). Tale risultato è confermato anche da quanto ottenuto su altre specie: su melo, infatti, i dati ottenuti su due campioni di numerosità estremamente diversa hanno fornito sostanzialmente lo stesso andamento (Costamagna et al., 2010). Inoltre, il nuovo protocollo suggerito è semplice, consente di aumentare significativamente la numerosità del campione e, nel contempo, di ridurre i costi di prelievo e le analisi di laboratorio, rappresentando uno strumento efficace per la definizione del momento più opportuno per effettuare le raccolta e della variabilità di maturazione della partita. La conoscenza di queste due informazioni può consentire altresì non solo un’ottimale gestione delle fasi di raccolta, ma anche di scegliere la strategia di frigoconservazione migliore da adottare.
Massimo Noferini, Alvaro Soto, Giovanni Fiori, Lucia Piccinini, Sofia Mauri, Guglielmo Costa
