Le perdite post-raccolta rappresentano una sfida globale. Ogni anno, infatti si stima che il 50% di frutta e verdura si perde ancora prima di raggiungere i banchi dei mercati. La causa? I funghi post-raccolta, microrganismi che si sviluppano sui prodotti freschi causando muffe e marciumi. Tra i principali responsabili figurano Botrytis cinerea, Penicillium spp., Colletotrichum spp., Alternaria spp. e Monilinia spp. – nomi che per il settore agroalimentare significano una sola cosa: perdite economiche ingenti. Oggi la lotta contro questi patogeni si basa soprattutto su metodi fisici, come l’atmosfera controllata o le radiazioni UV, e su trattamenti chimici, come il cloruro di calcio o il bicarbonato. Ma se si potesse combatterli in modo più naturale? La risposta arriva dalla Spagna, dove un team di ricercatori ha individuato una soluzione sorprendente in un alimento comune: i broccoli.

Un recente studio pubblicato sulla rivista Springer Nature ha rivelato che le foglie di broccolo, spesso considerate scarti agricoli, contengono sostanze antimicrobiche naturali chiamate glucosinolati (GSL). Questi composti si sono dimostrati potenziali biopesticidi antifungini, capaci di contrastare diversi patogeni post-raccolta che colpiscono pomodori, mele e uva bianca da tavola.

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I broccoli, da scarto agricolo a scudo antifungino

I glucosinolati (GSL) sono composti naturali ricchi di zolfo, tipici delle piante appartenenti all’ordine delle Brassicales, come cavoli, cavolfiori e broccoli. Ne esistono circa 200 varietà, e le specie del genere Brassica — tra cui appunto i broccoli — ne contengono da 10 a 40 tipi diversi. A seconda del tipo di amminoacido presente nella loro struttura, i GSL si dividono in tre grandi famiglie: aromatici (derivati da fenilalanina o tirosina), indolici (dal triptofano) e alifatici (da alanina, leucina, isoleucina, metionina o valina). Questi composti svolgono un ruolo chiave nella difesa naturale delle piante, grazie alle loro proprietà antimicrobiche e insetticide: agiscono infatti come veri e propri biocidi naturali, efficaci contro batteri, funghi, oomiceti, nematodi e insetti.

Il loro potere deriva dal cosiddetto “sistema GSL-mirosinasi”, un meccanismo biochimico che si attiva quando la pianta subisce un danno o viene attaccata da un patogeno. In quel momento, l’enzima mirosinasi scinde i glucosinolati, trasformandoli in una serie di composti secondari, noti come prodotti di idrolisi dei glucosinolati (GHP), dotati di un’elevata attività biocida. Contro i funghi, questi composti agiscono in due modi: direttamente, danneggiando le membrane e le pareti cellulari del patogeno, oppure indirettamente, stimolando i meccanismi di difesa della pianta stessa. Ma come sfruttare queste proprietà naturali? 

Dalla foglia al laboratorio: come si ottengono gli estratti

Per sfruttare le proprietà antimicrobiche dei glucosinolati (GSL), i ricercatori hanno preparato estratti vegetali utilizzando proprio foglie di broccolo. Per farlo hanno utilizzato broccoli provenienti da due tipi di coltivazione: una tradizionale, basata su fertilizzanti chimici, e una biologica, che impiega solo concimi organici. Le foglie, raccolte e congelate a temperature di –20 °C e –80 °C, sono poi state sottoposte a un processo di estrazione con una miscela fredda di metanolo e acqua, seguita da varie fasi di agitazione, incubazione e centrifugazione per isolare la parte liquida utile. Dopo l’eliminazione del metanolo, gli estratti sono stati conservati a freddo fino all’analisi.

Per studiarne il contenuto, gli scienziati hanno utilizzato un cromatografo liquido ad altissime prestazioni (UHPLC), uno strumento di laboratorio capace di separare e misurare con estrema precisione le sostanze presenti. Questo ha permesso di identificare e quantificare i diversi tipi di glucosinolati, confrontandoli con campioni di riferimento già noti.

Pomodori, mele e uva sotto la lente

Per mettere alla prova l’efficacia antifungina degli estratti di foglie di broccolo, i ricercatori hanno scelto tre frutti simbolo dell’agricoltura mediterranea: pomodorini ciliegini, mele Golden Delicious e uva bianca da tavola Sugar Crisp. Prima dei test, ogni frutto è stato accuratamente disinfettato e su ciascuno sono state praticate tre piccole ferite per simulare i punti di infezione. In queste incisioni sono state applicate diverse soluzioni di estratto di broccolo, in concentrazioni variabili dall’1% al 100%, mentre un gruppo di controllo è stato trattato solo con acqua. In alcune prove è stato aggiunto anche l’enzima mirosinasi, per verificare se la sua presenza potesse potenziare l’azione antifungina dei glucosinolati (GSL) trasformandoli nei loro derivati più attivi, i prodotti di idrolisi (GHP).

I frutti così trattati sono stati poi infettati con i funghi e conservati in ambienti umidi a 25 °C, condizioni ideali per favorirne la crescita. Dopo sette giorni, gli studiosi hanno valutato la percentuale di ferite infette, mentre dopo due settimane hanno analizzato la gravità della malattia, misurando nei casi delle mele anche il diametro delle lesioni.

DI ( a ) e DS ( b ) in mele infette da B. cinerea e trattate con diversi estratti di GSL di broccoli, senza l’aggiunta dell’enzima mirosinasi (MYR-) o con l’aggiunta di mirosinasi (MYR+). Fotografie di mele infette trattate con estratti di GSL senza mirosinasi ( c ) e con mirosinasi ( d ). GE1: da broccoli convenzionali conservati a -80 °C; GE2: da broccoli convenzionali conservati a -20 °C; GE3: da broccoli biologici conservati a -80 °C; GE4: da broccoli biologici conservati a -20 °C. Il test t di Student è stato utilizzato per il confronto delle medie ( p  ≤ 0,05) negli esperimenti sulla frutta; le differenze significative sono indicate con un asterisco. I dati sono rappresentati come medie ± SE (n = 6)

Perché funziona (e perché non sempre)

I risultati hanno mostrato che, senza l’aggiunta dell’enzima mirosinasi, gli estratti di broccolo non avevano un effetto significativo: in pratica, i GSL da soli non bastavano a fermare i funghi. In particolare, nei pomodori infettati da Botrytis cinerea, la temuta muffa grigia, l’aggiunta dell’enzima ha ridotto in modo netto la gravità della malattia. Anche sulle mele, l’effetto è stato positivo, sebbene più variabile: alcuni estratti hanno diminuito la gravità dell’infezione, sia da soli sia in combinazione con la mirosinasi. Gli studiosi hanno inoltre osservato che i broccoli biologici contenevano una quantità maggiore di GSL rispetto a quelli coltivati in modo convenzionale. Ciò potrebbe dipendere dal diverso uso di fertilizzanti: le coltivazioni tradizionali, più ricche di azoto, favoriscono la crescita della pianta ma riducono la produzione di metaboliti difensivi come i GSL. Tuttavia, la letteratura scientifica resta divisa su questo punto, con studi che segnalano risultati anche opposti.

Non tutti i funghi, però, hanno reagito allo stesso modo. Gli estratti di broccolo non sono stati efficaci contro Alternaria alternata e Penicillium expansum, due patogeni comuni di pomodori e mele. Secondo i ricercatori, la causa potrebbe essere l’assenza della sinigrina, un particolare GSL precursore dell’isotiocianato di allile (AITC), noto per la sua forte azione antifungina. In breve: mancava “l’arma segreta” capace di colpire questi funghi più resistenti.
Diverso il discorso per l’uva bianca, dove gli estratti non hanno mostrato efficacia. Secondo gli studiosi, la ragione potrebbe risiedere nel fatto che l’uva è un frutto non climaterico, cioè non produce etilene, un ormone vegetale fondamentale per l’attivazione delle difese naturali. Inoltre, l’alto contenuto di zucchero potrebbe favorire la crescita del fungo, riducendo ulteriormente l’effetto protettivo dei GSL.

Un passo verso l’agricoltura del futuro

Federica Del Vecchio
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