Физиологические и биохимические процессы, протекающие в продукции при хранении

 

Физиологические процессы. Жизнедеятельность всех живых компонентов партии плодов и овощей определяется процессом дыхания. В процессе дыхания образуется тепло, которое определяет особенности условий хранения и размещения продукции. Различают аэробное и анаэробное дыхание. При аэробном дыхании расходуются гексозы и окисление идет до конечных продуктов (углекислый газ и вода).

При хранении, особенно, в период после окончания покоя, нарушается согласованность отдельных звеньев процесса дыхания, и окисление приостанавливается на каком-то промежуточном этапе. Но плоды и овощи это живые компоненты, они должны поддерживать свою жизнедеятельность. В результате этого начинается анаэробное дыхание с накоплением недоокисленных продуктов (этиловый спирт, уксусный альдегид, уксусная кислота, молочная кислота и т. д.). Анаэробное дыхание нежелательно, т. к. приводит к возникновению признаков физиологического расстройства (появляются потемнения, возникают пятна, некрозы и т. д.). Показателем, который характеризует развитие анаэробных процессов, служит дыхательный коэффициент (ДК). Дыхательный коэффициент показывает отношение объемов СО₂/О₂ при дыхании. Если дыхательный коэффициент равен 1, то на дыхание расходуются гексозы и окисление идет до конечных продуктов СО₂ и О₂. Если дыхательный коэффициент больше 1, то на дыхание используются кислоты. Интенсивность дыхания плодов, овощей и картофеля намного выше, чем зерна и зернопродуктов.

Интенсивность дыхания зависит от следующих факторов:

1. Род, вид, сорт и разновидность плодоовощной продукции.

2. Степень зрелости плодоовощной продукции. Резкий подъем интенсивности дыхания в начале фазы дряхления (старения) называют климактерисом или климактерической точкой дыхания. После климактериса интенсивность дыхания снова понижается.

3. Наличие механических и других повреждений. Механические повреждения усиливают дыхание.

4. Температура окружающей среды. При повышении температуры интенсивность дыхания повышается, достигает максимума, а затем резко уменьшается.

5. Относительная влажность воздуха. Влажность воздуха влияет непосредственно на интенсивность биохимических процессов, приводит к увяданию продукции, клетки теряют тургор, тем самым увеличивается интенсивность дыхания.

6. Газовый состав воздуха. Накопление СО₂ при одновременном снижении О₂ приводит к снижению интенсивности дыхания, задерживается климактерический кризис, замедляется послеуборочное дозревание. В результате этого плоды долго остаются твердыми и недозрелыми, а срок их хранения увеличивается.

Таким образом, с дыханием тесно связана лежкость и устойчивость картофеля, плодов и овощей к болезням. Существует тесная связь процесса дыхания с дозреванием и старением плодов, периодом покоя и началом прорастания клубней, корнеплодов, луковиц и т. д.

Биохимические процессы. Раневые реакции – процесс образования раневой перидермы на месте повреждения. Наиболее интенсивно раневые реакции идут на свежеубранных клубнях картофеля при температуре +15…18°С и высокой относительной влажности воздуха. При таком режиме раневые реакции проходят за 10...15 дней. При снижении температуры до +10°С и ниже интенсивность раневых реакций резко замедляется. Изменение влажности газовой среды от 70 до 95% практически не влияет на интенсивность раневых реакций клубней картофеля. Однако снижение влажности ниже 80% ведет к потере влаги, поэтому целесообразно влажность поддерживать в период раневых реакций на уровне 95%. Обязательным условием интенсивного прохождения раневых реакций является свободный доступ О₂ к поврежденной ткани. Даже при наличии в среде 21% кислорода раневые реакции в слое насыпи при оптимальной температуре и влажности воздуха проходят замедленно. Это связано с накоплением при хранении продуктов обмена веществ, в т. ч. и влаги. Поэтому в первый период хранения клубней необходимо:

- проводить активное вентилирование;

- не допускать увеличения высоты насыпи более 1,5 м.

Отмечено, что в период раневых реакций образуется не просто перидерма, которая выполняет механическую функцию, т. е. защищает клубни при дальнейшем хранении, но в ней еще образуются антибиотические вещества, которые подавляют развитие микроорганизмов.

В период раневых реакций образуются фитоалексины – это вещества, которые образуются в растительных клетках после соприкосновения с паразитом.

Фитоалексины способствуют возникновению иммунитета.

Созревание и старение. Наибольшей пищевой и вкусовой ценностью плоды и овощи обладают при определенной степени созревания. Дальнейшее хранение их в свежем виде приводит к старению и ухудшению качества.

У большинства плодов и овощей различают следующие степени зрелости.

Съемная зрелость. Плоды и овощи при данной степени зрелости вполне сформировавшиеся, они способны после уборки дозреть и достигнуть потребительской зрелости. При определении съемной зрелости определяют: основную окраску кожицы; окраску семян; плотность мякоти; склонность к предуборочному опадению; содержание крахмала; число дней от цветения до созревания; сумму температур от конца цветения до оптимального срока съема; гидротермический коэффициент.

Преждевременная уборка семечковых плодов приводит к недобору урожая, сморщиванию плодов во время хранения, ухудшению окраски и не свойственному вкусу. При запаздывании с уборкой резко сокращаются сроки хранения плодов, усиливаются физиологические заболевания.

Самую длительную лежкость и меньшие потери отмечают при хранении плодов, снятых в оптимальные для каждого сорта сроки, когда они приобретают характерные для сорта качества и обладают максимальной устойчивостью против микробиологических и физиологических заболеваний.

Техническая или технологическая. При данной степени зрелости плоды и овощи достигают оптимальных технологических свойств, для переработки на определенные продукты.

Потребительская, т. е. когда плоды и овощи используют в свежем виде.

Изменение консистенции. В период хранения, особенно, после климактерического кризиса, наблюдается размягчение тканей картофеля, плодов и овощей, т. е. уменьшается прочность структуры тканей. Причина размягчения тканей состоит в том, что протопектин, который скрепляет клеточные стенки, при хранении в результате гидролиза превращается в растворимый пектин.

Биохимические изменения. В процессе созревания и старения происходят изменения товарного качества, пищевой ценности плодов и овощей. Все это связано с биохимическими изменениями. Примеры биохимических изменений следующие:

1. Для большинства плодов характерно постепенное накопление сахаров, которые у разных культур неодинаковы по составу;

2. В яблоках увеличивается содержание восков, изменяется состав красящих веществ, уменьшается количество хлорофилла и увеличивается содержание каротиноидов;

3. Уменьшение количества кислот и изменение соотношения сахар/кислота. Уменьшение количества кислот связано с окислением при дыхании и в результате их распада. В результате распада яблочной кислоты образуется ацетальдегид, который способствует побурению тканей плодов;

4. Образование новых кислот. Например, образование янтарной кислоты в плодах приводит к началу функциональных расстройств, в результате чего происходит побурение тканей;

5. В процессе созревания в плодах и овощах возрастает содержание этилена (С₂Н₄). Установлена закономерность, чем раньше образуется в плодах и овощах этилен, тем скорее развивается и завершается созревание. Этилен стимулирует дыхание и способствует распаду хлорофилла. В результате этого зеленые томаты, лимоны, апельсины, мандарины быстрее приобретают свойственную им окраску.

4. Период покоя и способы предупреждения прорастания. Лежкость овощей определяется в основном глубиной и продолжительностью периода покоя. Период покоя – в жизненном цикле растений – следует рассматривать как приспособленческую реакцию к неблагоприятным условиям. Продолжительность покоя - генетический признак и у разных овощей он неодинаков.

Картофелю и луку свойствен глубокий физиологический покой, при котором почки не трогаются в рост даже в благоприятных условиях. У капусты, корнеплодов почки при благоприятных условиях могут прорасти и осенью, но дают вегетативные побеги, которые можно задержать при пониженных температурах без снижения качества продукции.

Состояние покоя и начало прорастания связано со следующими изменениями в клубнях картофеля:

- В послеуборочный период меристемы (образовательные ткани картофеля) – глазки не способны использовать органические вещества для построения новых тканей и органов;

- Меристемы (глазки) в период покоя содержат низкое количество нуклеиновых кислот и только с увеличением их до определенного уровня, и с началом синтеза новой информационной РНК становится возможным деление клеток и прорастание клубней;

- Во время покоя глазков под действием природных ингибиторов роста (кофейная кислота, абсцизовая кислота) – блокируются некоторые биохимические процессы;

- В состоянии покоя у картофеля находятся только глазки (ткани меристемы), а запасающие ткани обладают способностью активизировать биохимические изменения в ответ на инфекцию или механические повреждения;

- В клубнях имеются фитогормоны (ауксины, гиббереллины, этилен, абсцизовая кислота). Гиббереллины – стимуляторы роста, которые повышают активность некоторых ферментов, стимулируют рост стеблей растений и прерывают покой почек картофеля.

Абсцизовая кислота – наоборот определяет покой семян, снимает все эффекты, которые вызывают гиббереллины.

Способы предупреждения прорастания при хранении:

- соблюдение оптимальной температуры при хранении.

- предуборочное опрыскивание ботвы картофеля, корнеплодов 0,25 % раствором натриевой солью гидразита малеиновой кислоты (NaКМЦ). Опрыскивание проводят за 3...4 недели до уборки урожая. Гидразит малеиновая кислота подавляет развитие ростков и увеличивает сроки хранения.

- обработка продукции гидрелом (0,4...0,5 % раствором). Обработка препаратом увеличивает содержание абсцизовой кислоты, которая подавляет прорастание.