Физиологические и биохимические процессы, протекающие в плодах и овощах

Реферат

Хранение картофеля не только завершающий этап сельскохозяйственного производства, но и его начало. От условий хранения семенного картофеля в значительной мере зависит величина и качество будущего урожая. В настоящее время значительно возросли объёмы картофеля, идущего на промышленную переработку, где требуется своя специфика, связанная с технологией производства. Требует внимания также вопрос хранения полученного урожая в личном подсобном хозяйстве.

В последние годы достигнуты заметные успехи в организации хранения картофеля, однако потери всё ещё остаются достаточно большими, и качество клубней при этом заметно ухудшается. В наше время успешное хранение продукции возможно лишь на основе правильного представления о биохимических процессах, происходящих в клубнях на протяжении всего периода хранения.

Необходимы более совершенные методы хранения, основанные на использовании активной вентиляции с применением автоматического управления, физиологически активных веществ и др. Использование этих и некоторых других методов позволяет управлять физиолого-биохимическими процессами, происходящими в клубнях во время хранения.

Процессы, происходящие в плодах и овощах при хранении

Во время хранения в плодах и овощах происходят различные физические и физиолого-биохимические процессы, которые оказывают существенное влияние на их качество и сохраняемость. Эти процессы протекают в тесной взаимосвязи и зависят от природных свойств, плодов и овощей, наличия повреждений, зрелости, качества товарной обработки, режима хранения и других факторов. В значительной мере процессы хранения являются продолжением процессов, происходящих в плодах и овощах во время их роста. Но есть и принципиальное различие между ними: во время роста наряду с распадом органических веществ в плодах и овощах осуществляется синтез этих веществ, а в хранящихся объектах происходит главным образом их распад и расход с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности клеток.

1. Физиологические и биохимические процессы, протекающие в картофеле при хранении

хранение картофель биохимический сахар

Рассмотрим химический состав съедобной части клубня картофеля, который представлен в таблице 1.

Таблица 1 Биохимический состав клубней картофеля (по данным Кучко А.А. и др., 1998)

Вещество

Содержание вещества, % к сырой массе

минимальное

максимальное

среднее

Вода

63,2

86,9

76,3

Крахмал

8,0

29.4

17,5

Сахара

0,1

8,0

1,0

Клетчатка

0,2

3,5

1,0

Сырой протеин

0,7

4,6

2,0

Жиры

0,04

1,0

0,1

Зола

0,4

1,9

1,0

Всего сухие вещества

13,1

36,8

23,7

Органические кислоты

0,1

1,0

0,6

В составе белков картофеля обнаружены все аминокислоты, встречающиеся в растениях, в том числе и все незаменимые. Они содержатся в клубнях как в свободном, так и в связанном виде.

Из полифенолов в клубнях содержатся хлорогеновая и кофейная кислоты, скополин, скополетин и многие другие, значительная часть которых ещё не идентифицирована.

К прочим органическим веществам относятся многие соединения, содержащиеся в очень небольших количествах, но играющие исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности картофеля, например нуклеиновые кислоты, без которых невозможен синтез белка, деление клеток, образование тканей.

То же можно сказать и о витаминах, многие из которых сами, или в соединении с другими веществами, являются активной группой ряда ферментов. В свежеубранном картофеле содержится в среднем 20 мг% витамина С, представленного почти целиком восстановленной формой аскорбиновой кислоты (на долю дегидроформы приходится 2-3 мг%).

Из других витаминов в клубнях содержится (средние данные, в мг%): В1 — 0,11; В2 — 0,06; РР — 0,57; В6 — 0,22; пантотеновая кислота — 0,32; В9 — 0,0008.

К прочим органическим веществам картофеля относятся также глюкозиды — вещества, состоящие чаще всего из сахара и иного компонента неуглеводной природы. Примером являются гликоалкалоиды соланин и чаконин, а также скополетин и другие соединения, которым принадлежит важная роль в защитных реакциях картофеля против фитопатогенных микроорганизмов.

Большая часть гликоалкалоидов, как и полифенолов, находится в покровных тканях клубня, и этим в значительной мере объясняется их защитная роль.

Большая часть веществ, содержащихся в картофеле, растворена в воде и легкодоступна для микроорганизмов. Поэтому клубень представляет собой хороший субстрат для развития микроорганизмов и легко ими поражается. На обезвоживании растительных тканей основан метод заготовки картофеля впрок путём сушки.

В то же время для сохранения картофеля в свежем виде, наоборот, необходимо предупредить испарение клубнями воды, т. к. оно приводит к ослаблению тургора клеток, дезорганизации обмена и, как следствие, снижению уровня устойчивости. Испарение воды — одна из основных причин уменьшения массы картофеля при хранении.

Биохимические процессы, активно протекающие в клубнях, являются причиной изменения их химического состава во время хранения и возникновения различного рода функциональных расстройств. Вместе с тем, именно благодаря тому, что на протяжении всего периода хранения в клубнях продолжаются процессы жизнедеятельности, они обладают определённой устойчивостью к фитопатогенным микроорганизмам.

Свежеубранные клубни картофеля характеризуются довольно низким содержанием сахаров: в среднем 0,7 % на сырой вес или 2,8 % на сухое вещество. Более половины их приходится на глюкозу (около 65 %), примерно 30 % на сахарозу и только 5 % на фруктозу.

Накопление сахаров в картофеле при низкой температуре, а также их исчезновение при повышении температуры, обусловлено различной скоростью следующих трёх реакций углеводного обмена: распадом крахмала до сахаров, превращением сахара вновь в крахмал, окислением сахара в процессе дыхания. Со снижением температуры скорость всех трёх реакций замедляется, а с повышением — ускоряется, но с различной интенсивностью. Ещё в 19 веке Мюллер-Тургау показал (цит. по Метлицкий и др., 1972), что при снижении температуры с 20 до 0єС скорость реакции крахмал — сахар уменьшается на одну треть; скорость сахар — крахмал уменьшается в 20 раз, скорость потребления сахара в процессе дыхания (сахар = углекислый газ + вода) уменьшается в 3 раза.

Таким образом, со снижением температуры заметно замедляется скорость всех трёх реакций. Однако сильнее всего ослабляется ресинтез крахмала, и в этом основная причина накопления сахаров в клубнях при низкой температуре. С повышением температуры скорость этой реакции возрастает сильнее других, и поэтому она в первую очередь ответственна за исчезновение сахаров в картофеле при выдерживании клубней в тепле после холодного хранения.

Разная скорость реакций объясняется тем, что все они катализируются различными ферментами, оптимум действия которых находится на различных отрезках температурной кривой. Вместе с тем большое влияние на активность ферментов оказывает величина рН внутриклеточной среды. С понижением величины рН распад крахмала преобладает над его синтезом, а с повышением — усиливается синтез крахмала. Согласно исследованиям Мюллер-Тургау, от 2/3 до 3/4 исчезающих сахаров превращаются в крахмал, а остальные сгорают в процессе дыхания. Эти опыты впоследствии были повторены различными исследователями. И, хотя во многих вновь поставленных опытах соотношения между расходованием сахаров и увеличением крахмала в клубнях существенно отличались от обнаруженных Мюллер-Тургау, основная установленная им закономерность подтвердилась.

Скорость и направление процессов превращения сахаров и крахмала зависят от ряда условий. Большое значение имеет не только температура, но и длительность холодного хранения. Так, в одном из опытов авторы (Метлицкий и др., 1963) периодически учитывали изменение содержания сахара в картофеле после смены холодного хранения на тёплое. Если смену проводили в декабре, т. е. через два с половиной месяца хранения при нулевой температуре, сахаристость клубней снижалась уже на второй день. Если холодное хранение заменяли тёплым в марте, т. е. через пять с половиной месяцев хранения при нулевой температуре, то первый день выдерживания в тепле вызывал даже некоторое повышение сахаристости картофеля и лишь через 2-3 суток начиналось снижение содержания сахаров (таблица 2)

Таблица 2 Изменение сахаристости картофеля после смены холодного хранения на теплое (в % на сырой вес)

Дата анализа

Исходное содержание при 0єС

Через 1 день

Через 5 дней

Декабрь

2,08

2,00

1,03

Март

2,57

2,88

1,39

Это можно объяснить тем, что в условиях длительного хранения картофеля при нулевой температуре процессы распада крахмала заходят очень глубоко и для его ресинтеза требуется значительное время. Чем дольше картофель хранят при низкой температуре, тем дольше требуется выдерживать его в тепле для ресинтеза крахмала.

В большинстве случаев расход сахаров оказывается большим, чем это необходимо на ресинтез крахмала и на дыхание. По-видимому, сахара, не использованные на ресинтез крахмала и на дыхание, превращаются в какие-то промежуточные соединения, химическая природа которых ещё не изучена. Вероятно, они могут возникать как на пути полимеризации сахаров, так и на пути их окисления. Во всяком случае, сахара не превращаются в декстрины, так как декстрины в картофеле составляют не более 2-3 % на сухое вещество.

По данным М.З. Покровской (1965), ресинтезированный крахмал отличается от исходного меньшими размерами зёрен. Уменьшение размера зёрен происходит за счёт увеличения доли мелких зёрен. Если в исходном крахмале на долю мелких зёрен (до 10 мкм) приходится 20 % всех зёрен, то в ресинтезированном — 35 %.Размер зёрен крахмала, содержащихся в клетках картофеля, колеблется от 1 до 100 мкм, но больше всего зёрен величиной от 20 до 40 мкм. С размером крахмальных зёрен связан такой важный показатель качества картофеля, как его консистенция при варке.

Полностью избежать накопления сахаров в клубнях можно при температуре хранения около 10 єС. Но при такой температуре возможные сроки хранения картофеля заметно сокращаются и сильно возрастают потери углеводов на дыхание. По данным Метлицкого Л.В. и др. (1972), при температуре 4-5 єС хотя и происходит накопление сахаров, но в незначительных размерах, и от них можно освободиться за сравнительно короткий срок выдерживания клубней в тепле.

Рассмотренные данные об особенностях углеводного обмена в клубнях картофеля позволяют сделать некоторые практические выводы относительно температурного режима хранения картофеля. Чтобы обеспечить более или менее согласованное прохождение в клубнях основных звеньев углеводного обмена и предупредить вместе с тем заметные потери углеводов, картофель лучше хранить при температуре около 4 єС. При этой температуре хорошо сохраняются не только кулинарные и технологические качества картофеля, но и его семенные свойства.

Клубни некоторых сортов картофеля, хранившиеся при температуре 4 єС, дружнее и быстрее прорастали, чем клубни, хранившиеся при более низкой температуре. Но эта же температура может создать угрозу более быстрого поражения картофеля инфекционными болезнями из-за усиления жизнедеятельности микроорганизмов, а также более быстрого прорастания. Для защиты клубней от инфекционных болезней довольно эффективным средством является хранение в условиях активного вентилирования. Для защиты же от прорастания этого ещё не достаточно, нужны более сильнодействующие средства.

Большие изменения претерпевает в картофеле содержание витамина С. По данным Прокошева С.М. (1947), при среднем содержании витамина С в разных тканях клубня от 10,9 до 15 мг% пределы изменчивости его содержания очень велики: от 5 до 40 мг%. Нижний предел характерен для наиболее старых клубней, прошедших длительное хранение, тогда как верхний предел наблюдается в наиболее молодых, свежевыкопанных.

Картофель, извлеченный из земли, представляет собой живой организм, постоянно претерпевающий физиологические изменения. Наиболее важный процесс — дыхание клубней. В процессе дыхания в результате окисления кислородом воздуха органических веществ происходит образование углекислого газа и воды. При этом выделяется необходимая каждому растительному организму энергия. Наиболее часто веществом, сгорающим в процессе дыхания, является сахар глюкоза. При полном его сгорании в качестве конечных продуктов получается углекислый газ и вода по суммарному уравнению:

С6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 кал.

По этому уравнению на объем поглощенного кислорода должен образоваться равный ему объем углекислого газа. Между энергией дыхания и интенсивностью процессов обмена веществ в организме существует тесная связь. Поэтому изучение интенсивности дыхания картофеля имеет большое значение.

Так как скорости ферментативных реакций зависят от концентрации субстрата, то представляет интерес изучение зависимости интенсивности дыхания картофеля от количества простых сахаров. Однако такая зависимость не обнаруживается, хотя некоторые авторы находили при различных температурах хранения картофеля некоторую корреляцию между изменением общего количества сахаров и интенсивностью дыхания.

Установлено, что интенсивность дыхания клубней зависит от их зрелости и поврежденности. Незрелый картофель, равно как и поврежденный при уборке, дышит активнее. Активность дыхания картофеля изменяется и в разные периоды хранения. Обычно дыхание снижается через несколько дней после выкопки картофеля и держится на невысоком уровне при его хранении до декабря и далее. Однако различные сорта картофеля при хранении ведут себя неодинаково.

Кроме факторов, связанных с природными свойствами сортов картофеля, на интенсивность дыхания клубней могут оказывать влияние внешние условия хранения (свет, температура и др.).При изучении влияния света на интенсивность дыхания клубней картофеля сорта Лорх (Колесник, 1965) было найдено, что при 14-15 °С разница между интенсивностью дыхания клубней картофеля на свету и в темноте составляла 0,1-0,5 мг CO2 на 1 кг клубней в 1 час. Клубни картофеля на свету дышали более интенсивно и неравномерно, чем в темноте.

Интенсивность дыхания картофеля при хранении в значительной степени зависит от температуры. Так как в условиях нормальной воздушной среды снижение температуры представляет собой наиболее действенный и простой способ снижения активности дыхания, то влияние температурного фактора подвергалось многочисленным исследованиям. Многие авторы отмечали значительное увеличение интенсивности дыхания при более высоких температурах и указывали на некоторую пропорциональную зависимость между температурой и скоростью дыхания. Обычно принимают, что интенсивность дыхания, измеряемая по выделению CO2, возрастает почти пропорционально температуре в пределах между 0 и 30-35 °С. При 30-40 °С дыхание замедляется, при 45-50 °С — прекращается. За 5 месяцев хранения картофеля при 13 °С и 1 °С потери крахмала в процессе дыхания составили 30 и 8 % от исходного содержания. Зависимость интенсивности дыхания от температуры выражается приближенным правилом: на каждые 10 °С интенсивность дыхания изменяется в 2,5-3 раза.

Понижение температуры не всегда вызывает уменьшение интенсивности дыхания картофеля. Так, при снижении температуры от 5 до 0 °С интенсивность дыхания картофеля повышается. Это подтверждается работами П.Ф. Сокола и др. (1963).

Баркер (цит. по Метлицкому, и др., 1972) наблюдал выделение картофелем CO2 (в мг на 100 г. клубней в час) в следующих количествах: при 3 °С — 0,4 мг, при 1 °С — около 1 мг. Одновременно с этим Баркер нашел в картофеле соответственное увеличение содержания сахаров: 0,9; 3,5 и 7,0 %.

А.А. Колесник указывает, что предварительное длительное хранение клубней при 14-16 °С не оказало большого влияния на интенсивность их дыхания в период дальнейшего хранения при 0-2 °С. Мало изменилось количество СО2, выделяемое клубнями, после их хранения при низкой температуре и при дальнейшем хранении при 0-2 °С. Следовательно, когда клубни находятся в покое, картофель обладает сравнительно низким температурным коэффициентом дыхания.

Зрелые клубни обладают ясно выраженным состоянием внутренне обусловленного покоя глазков. Пробковый камбий при этом остается деятельным. Более того, у покоящегося клубня сохраняется способность восстанавливать при ранениях кожуру из клеток коры. Состояние покоя клубня развивается постепенно и характеризуется малой интенсивностью дыхания. Клубни, находящиеся в состоянии покоя, не прорастают даже при оптимальных для роста условиях внешней среды. Когда период покоя заканчивается прорастание клубней можно задержать понижением температуры и изменением некоторых других условий.

Способность находиться в состоянии покоя возникла у картофеля в процессе эволюции как приспособление к неблагоприятным для роста условиям. Как биологическое свойство эта способность закреплена генетически и является одним из сортовых признаков. Имеются сорта картофеля с разной продолжительностью периода покоя: от одного до трех месяцев. Биохимическая природа покоя клубней картофеля еще недостаточно изучена. Результаты исследований последних лет развивают представление, что состояние покоя обусловлено отсутствием определенных физиологически активных соединений, без которых содержащиеся в растениях вещества не могут быть использованы на построение новых тканей и органов. Препятствие ростовым процессам могут создавать также специфические природные ингибиторы роста (например, абсцизовая кислота), действие которых, в известной мере, может быть осуществлено и химическими соединениями (гидразид малеиновой кислоты).

Вероятнее всего, выход из состояния покоя у картофеля осуществляется как новым синтезом жизненно необходимых веществ, так и инактивацией природных ингибиторов ростовых процессов.

Интенсивность дыхания клубней резко повышается при прорастании клубней и удерживается в дальнейшем на том же уровне. Увеличение интенсивности дыхания наступает несколько раньше видимого начала прорастания клубней. О выходе картофеля из состояния покоя можно судить по интенсивности дыхания. Следовательно, для определения начала прорастания клубней необходимо периодически вести наблюдения за изменениями интенсивности их дыхания. Клубни разных размеров не отличаются между собой по этому показателю.

Усиление активности дыхания в марте-апреле даже при низких температурах свидетельствует об увеличении ферментативных процессов в клубнях в связи с приближением начала прорастания. Как показали исследования, картофель не прорастает при 0-2 °С. По-видимому, прорастание клубней задерживается при температуре хранения ниже 4 °С в декабре — январе, и при температуре ниже 2 °С в последующие месяцы.

Клубни картофеля при хранении теряют в массе не только вследствие дыхания, но и испарения влаги. Эти потери составляют естественную убыль картофеля, которая является важным показателем его лежкости. Размеры естественной убыли могут быть различными в зависимости от зрелости клубней, качества уборки, температурного режима хранения и других факторов. Исследования Н.М. Львовой (1957) показали, что при стабильной нулевой температуре до середины марта и при 0-1 °С после этого срока потери сухого вещества составили к маю 2,13-3,73 %. Все это говорит о том, что даже при низкой температуре происходит выделение клубнями картофеля CO2 и потеря сухого вещества.

2. Физиологические и биохимические процессы, протекающие в плодах и овощах при хранение

Плоды и овощи объединяют собой группу растительных продуктов, которую отличает большое содержание воды (75—95%) с растворенными в ней сухими веществами: углеводами, органическими кислотами, витаминами, белковыми, дубильными и минеральными веществами.

Вследствие этого они характеризуются высокой ферментативной активностью, низкой устойчивостью к фитопатогенным микроорганизмам и легкой потерей воды.

После сбора урожая в плодах и овощах продолжаются физиолого-биохимические и микробиологические процессы. Направление и интенсивность указанных процессов зависит как от биологических функций, которые они выполняют в жизненном цикле вегетирующего растения, так и от условий окружающей внешней среды.

Особенностью плодов, плодовых овощей и ягод является послеуборочное созревание, обусловленное формированием семян за счет питательных веществ околоплодника (мякоти).

Несмотря на большое видовое разнообразие этой группы общие признаки созревания сходны; различие состоит в варьировании продолжительности созревания — от нескольких дней (земляника, малина и др.) до нескольких месяцев (яблоки, груши).

Созревание плодов сопровождается следующими изменениями: углеводы переходят в более простые соединения. Так, крахмал и другие полисахариды (пектиновые вещества, гемицеллюлоза, целлюлоза) гидролизуются с образованием растворимых сахаров.

Наиболее важными физиолого-биохимическими процессами, происходящими при хранении плодов и овощей, являются изменение в их химическом составе и дыхание.

Изменения в химическом составе плодов и овощей. Такие изменения называют также биохимическими, так как во время хранения плодов и овощей их химический состав изменяется в результате разнообразных ферментативных превращений, в том числе дыхания.

Существенны изменения в содержании углеводов и других пластических веществ, расходуемых клетками в процессе их жизнедеятельности, особенно в период послеуборочного дозревания. Содержание крахмала — основного запасного вещества у большинства плодов и овощей (томатов, моркови и др.) уменьшается в результате его ферментативного осахаривания. Общее содержание сахара при этом возрастает (в период дозревания), но, достигнув определенного максимума, уровень его начинает снижаться. Количество сахарозы, протопектина, гемицеллюлоз, кислот, как правило, снижается, количество растворимого пектина увеличивается. В результате перехода части протопектина в пектин уменьшается твердость плодов. Однако скорость превращения углеводов, а также и характер их изменений зависят от видов их и сортовых особенностей плодов и овощей, условий хранения, степени зрелости и других факторов. Увеличение общего сахара в яблоках происходит не только вследствие осахаривания крахмала плодов (1,5—2% в момент съема зимних сортов), но также за счет гидролиза гемицеллюлоз, пектиновых веществ.

В хранящихся плодах и овощах существенно изменяется количество органических кислот. Как правило, общее содержание кислот в них уменьшается, но количество отдельных из них может возрастать по разным причинам.

Содержание клетчатки в плодах и овощах при хранении почти не изменяется, количество дубильных веществ в процессе дозревания и последующего хранения быстро снижается и соответственно изменяется вкус плодов.

Количество витамина С во время хранения плодов постепенно снижается, и тем быстрее, чем меньшей устойчивостью при хранении обладают плоды. Особенно сильно аскорбиновая кислота разрушается в период перезревания плодов, что связано с нарушением восстановительных процессов в тканях и доступом воздуха к клеткам.

Красящие вещества изменяются наиболее заметно в период дозревания плодов. Содержание хлорофилла в плодах, как правило, снижается, а каротиноидов увеличивается.

Дыхание плодов и овощей. Процесс дыхания является основ ной формой взаимодействия с окружающей средой. Дыхание объективно отражает состояние плодов и овощей в данный период хранения.

Биологическая роль дыхания состоит в том, чтобы обеспечивать живые ткани плодов и овощей энергией, необходимой для их жизнедеятельности. В процессе дыхания высвобождается энергия, накопленная плодами и овощами во время их роста и формирования в виде различных пластических веществ. Расход этих веществ в дыхании наряду с испарением влаги неизбежно сопровождается убылью массы плодов и овощей, поэтому такие потери называют естественными. Их можно снизить путем регулирования интенсивности дыхании и испарения влаги, что имеет важное практическое значение. Процесс дыхания является весьма сложным и протекает через ряд промежуточных превращений веществ с участием определенных ферментов.

При аэробном дыхании, протекающем с участием кислорода воздуха, конечными продуктами является углекислый газ и вода. В случае окисления одной грамм-молекулы гексозы выделяется энергия, соответствующая 674 ккал, или 2824 кДж, тепла. Теплота, выделяемая при дыхании плодов и овощей, является причиной их самосогревания, что нередко наблюдается в хранилищах. При недостаточном вентилировании и охлаждении складских помещений происходит значительное накопление тепла, что в свою очередь усиливает интенсивность дыхания плодов и овощей, т. е. процесс самосогревания их имеет автокаталитический характер. Температура в массе хранящихся картофеля и овощей может иногда достигнуть довольно высоких пределов. Процесс самосогревания усиливается иногда в результате развития термофильных микроорганизмов, обладающих весьма высокой интенсивностью дыхания.

Существенно влияет на интенсивность дыхания поражение плодов и овощей физиологическими заболеваниями.

В разные периоды роста и развития плодов и овощей характер дыхания неодинаков. Наиболее высокая активность дыхания обычно наблюдается в период созревания, особенно на первых этапах их роста, затем падает и через некоторое время вновь повышается. У некоторых плодов и овощей (яблок, груш, айвы, бананов, томатов, дынь и др.) в период дозревания при хранении наблюдается заметный подъем интенсивности дыхания, названный Ф. Киддом и С. Вестом климактерическим подъемом дыхания, или климактериком.

В конце хранения (весной) дыхание вегетативных овощей возрастает в связи с начавшимися процессами прорастания (окончанием периода покоя и переходом к генеративной стадии развития), а также в связи с повышением температуры воздуха в хранилищах без искусственного охлаждения в отличие от плодов, дыхание которых в конце хранения заметно ниже, чем в начале хранения (в период дозревания).

Устойчивость плодов и овощей против заболеваний

Болезни плодов при хранении. Яблоки и груши при хранении поражаются рядом физиологических и грибных болезней. Физиологические болезни появляются главным образом тогда, когда плоды несвоевременно были собраны, если был недостаток или избыток какого либо элемента при минеральном питании.

При недостатке кальция наблюдается горькая ямчастость яблок и опробковение мякоти груш. Характеризируется появлением на поверхности плодов слегка вдавленных, почти округлых пятен. Если признаки болезни наблюдаются в саду, то при хранении они будут прогрессировать, но чаше всего болезнь проявляется через 4 — 6 недель после съема. Такие плоды теряют товарный вид и имеют склонность к увяданию.

Побурение мякоти и опухлость вследствие перезревания плодов. Заболевание напоминает внутреннее побурение, связанное с переохлаждением плодов, — мякоть становится рыхлой, темной. Основным отличием является то, что поражение обнаруживается обычно и с поверхности плода — на кожице появляются расплывчатые тусклые или бурые пятна, мягкие на ощупь. В некоторых случаях кожица лопается. Причина заболевания — перезревание плодов, поздний съем, обильные поздние дожди в сочетании с низкими температурами.

Налив или стекловидность. При этом заболевании отдельные участки плода в результате наполнения их соком становятся стекловидными, твердыми и более тяжелыми. Такое явление встречается еще в саду, незадолго до уборки или обнаруживается в первый период хранения. Особенно часто плоды поражаются наливом в годы с теплой солнечной осенью, когда они перезревают. Чтобы предупредить налив, плоды следует своевременно снимать с дерева и стараться быстрее их охладить до 2-4 оС.

Загар, или «горение» плодов. Под загаром понимают побурение кожицы плодов, которая обычно легко отделяется от мякоти. При очень сильном поражении побурение может распространятся и на подкожные слои мякоти плода. Часто начинается от чашечки или с мене зрелой стороны плода. Наиболее сильно проявляется во второй период хранения. Снижение загара может быть достигнуто более поздним съемом плодов, быстрым охлаждением плодов.

Внутреннее побурение мякоти вследствие переохлаждения плодов. Заболевание обнаруживается только на разрезе. Мякоть становится более рыхлой, сухой, постепенно буреет. Побурение начинается с семенных камер и распространяется вдоль сосудистых пучков. Основной причиной заболевания служит переохлаждение плодов, которое может произойти еще на дереве или в холодильнике. Снижение потерь от внутреннего побурения мякоти может быть достигнуто сбором плодов в начальные сроки съемной зрелости и хранение их при температуре 4-2 оС, не допуская даже кратковременного понижения температуры ниже 0 оС.

Паразитарные болезни.

Плодовая гниль или монилиоз. Может развиваться как в саду на дереве (или на падалице), так и при хранении.

Поражение начинается с небольшого бурого пятна, которое быстро разрастается и уже за несколько дней может охватить весь плод. Мякоть его становится буровато-коричневой, рыхлой, губчатой, приобретает сладковато-кислый вкус. На плодах, зараженных еще в саду на дереве, образуются желтовато-бурые подушечки конидиального спороношения гриба. При позднем заражении во время транспортировки, а также при повторном перезаражении во время хранения, когда создаются условия, малоблагоприятные для развития гнили, конидиальное спороношение на поверхности плода не развивается. В этом случае плоды быстро мумифицируется.

Заражение монилией происходит только при наличии механических повреждений на кожице плода.

Черная, или чернораковая гниль. Заболевание вызывает гриб, являющийся возбудителем черного рака плодовых.

Заражение плодов черной гнилью происходит еще на дереве, обычно незадолго до уборки.

Главным источником первичной инфекции этой гнили является пораженная черным раком кора, особенно в старых садах. При хранении перезаражение происходит редко, так как споры гриба почти не прорастают без капельной влаги.

И ряд других инфекционных болезней (горькая, серая гнили, парша, сизая плесень).

Различные виды и сорта плодов и овощей отличаются друг от друга по устойчивости к микробиологическим и физиологическим заболеваниям.

Устойчивость плодов и овощей является проявлением их естественных или наследственных свойств, сложившихся под влиянием внешних условий и передающихся по наследству.

В этой связи огромное значение имеет выращивание устойчивых к болезням сортов плодов и овощей. Однако в природе отсутствуют такие сорта, которые вообще не поражались бы микроорганизмами при благоприятных условиях.

Большая или меньшая устойчивость плодов и овощей данного сорта к микроорганизмам или полная невосприимчивость, основанная на несовместимости растительного организма и паразита, является наследственным признаком, который регулируется генетическим аппаратом организма. Существует корреляция между количеством генов, определяющих устойчивость данного вида например, картофеля разных сортов) и данному паразиту, и количеством рас этого паразита, обладающих вирулентностыо. Генетика устойчивости сорта соответствует обычно генетике вирулентности паразита. Физические расы обнаружены у многих паразитических микроорганизмов, способных поражать различные сорта картофеля.

Устойчивость плодов и овощей против заболеваний при хранении определяется многими биологическими факторами — анатомическим строением, образованием раненой перидермы, выделением бактерицидных веществ (фитонцидов и фитоалексинов), реакцией сверхчувствительности, характером внутриклеточного обмена веществ, и прежде всего дыхания, и др. Причем все эти факторы взаимосвязаны, а также обусловливаются внешними условиями индивидуального роста и развития организма (т. е. в процессе онтогенеза), когда происходит формирование плодов и овощей.

В любом случае поражение плодов и овощей облегчается при наличии механических повреждений. Поэтому, если происходит заживление механически нанесенных ран, болезнь может дальше развиваться, что имеет важное значение в практике хранения плодов и овощей.

Наряду с дыханием большую роль в сохраняемости плодов и овощей играют процессы, связанные с образованием в ответ на инфекцию антибиотических веществ, подавляющих паразитные организмы, а также продуцируемые ими экзоферменты и токсины. Антибиотическими свойствами обладают некоторые вещества, образующиеся в раненой и прираневой зонах.

Реакция сверхчувствительности или некротическая реакция, заключается в том, что вместе с проникшим паразитом отмирают и сами клетки пораженного участка. Благодаря этому инфекция дальше не распространяется, а на пораженном месте образуются некротические пятна, размер которых зависит от устойчивости сорта, продолжительности роста гриба числа убитых клеток пораженного объекта. Причиной гибели клеток и проникшего паразита являются образующиеся при этом фитоалексины, а также продукты окисления полифенолов. Последние, по-видимому, могут также локализовать очаг инфекции и предупреждать проникновение в прилегающие здоровые клетки токсических веществ, оставшихся на пораженном участке.

Устойчивость плодов и овощей против заболеваний — это сложное физиологическое явление. Однако его нельзя связывать только с содержанием каких-либо определенных веществ (сахаров, кислот, аминокислот и др.), а следует рассматривать как выражение общих свойств живой клетки и клеточных включений, всех процессов, происходящих в ткани под влиянием инфекции.

Факторы, влияющие на сохраняемость плодов и овощей

За критерий сохраняемости плодов и овощей практически принимают сроки их хранения и размеры потерь, которые зависят от видовых и сортовых признаков (природных особенностей), условий выращивания, степени зрелости, вида и степени поврежденности, режима хранения и перевозки и других факторов. При этом сроками хранения следует считать время, в течение которого плоды и овощи в нормальных условиях сохраняют свои потребительные достоинства, и имеют минимальные потери, а не любой срок, который может исчисляться до момента их порчи.

По срокам хранения при оптимальных условиях плоды можно разделить на три группы:

  • плоды с длительным сроком хранения (в среднем от З до 6—8 мес.): яблоки, груши зимних сортов и виноград поздних сроков созревания (некоторые столовые сорта), лимоны, апельсины, клюква, гранаты, орехи;
  • плоды со средним сроком хранения (в среднем от 1 до 2—З мес.): яблоки, груши и виноград со средним сроком созревания, айва, рябина, брусника и др.;
  • плоды с коротким сроком хранения (в среднем 15 —20 дней): большинство косточковых, ранние сорта яблок, груш и винограда, смородина, крыжовник и некоторые другие ягоды.

Различные виды овощей по срокам хранения с учетом оптимальных условий также можно разделить на три группы.

Овощи с длительным сроком хранения представляют собой вегетативные органы двухлетних растений, например корнеплоды (кроме редиса, являющегося однолетним растением), )картофель, кочанная капуста, лук репчатый, чеснок и другие, которые дают семена на второй год жизни. Во время хранения эти овощи способны пребывать в состоянии покоя, в них продолжаются биологические процессы дифференциации генеративных органов, например в корнеплодах увеличивается количество почек, способных прорастать. Основным мероприятием по удлинению сроков хранения этих овощей является предупреждение их заболеваний и прорастания.

Овощи со средним сроком хранения, к которым относят плодовые овощи. По сохраняемости они уступают овощам первой группы; внутри этой группы виды овощей различаются по срокам хранения (томаты и баклажаны, тыквы и огурцы, арбузы и дыни).

Плодовая мякоть — обеспечивает питательными веществами и сохраняет содержащиеся в ней семена. После созревания семян происходит разрушение клеточных структур мякоти, активизируются процессы распада. Продолжительность хранения плодовых овощей зависит от степени зрелости, при которой они убраны, и от интенсивности биохимических изменений в их тканях, в связи с чем режим хранения этих овощей должен обеспечивать наибольшее замедление процессов, происходящих в них после уборки при хранении.

Овощи с коротким сроком хранения представляют собой листья (салат, щавель, шпинат, зеленый лук, укроп, чабер, эстрагон и др.), которые значительно уступают по срокам хранения другим группам овощей.

Сохраняемость овощей в пределах указанных групп в значительной мере определяется хозяйственно-ботаническим сортом, а плодов — помологическим сортом, а также скоростью процессов созревания, условиями выращивания, при которых происходит их формирование (температура и влажность воздуха, почва, удобрения, вносимые в почву, высота местности над уровнем моря агротехнические приемы), и другими факторами.

Влияние тепла сказывается сохраняемости двояко: с одной стороны, более высокая температура во время вегетационного периода ускоряет созревание плодов и овощей, вследствие чего они нередко приобретают свойства, присущие более скороспелым сортам, а это отрицательно влияет на их хранение. Но, с другой стороны, в условиях теплого климата формирование плодов и овощей поздних сортов происходит медленнее, в течение более продолжительного вегетационного периода. Плоды и овощи, не получившие необходимого количества тепла, содержат меньше сахара и плохо сохраняются (например, виноград, яблоки, арбузы, дыни и др.).

Плоды и овощи во время роста должны получать достаточное количество влаги. Но при избыточном водоснабжении почвы они содержат больше влаги, обладают повышенной испаряемостью и увядают.

Сохраняемость овощей в пределах указанных групп в значительной мере определяется хозяйственно-ботаническим сортом, а плодов — помологическим сортом, а также скоростью процессов созревания, условиями выращивания, при которых происходит их формирование (температура и влажность воздуха, почва, удобрения вносимые в почву, высота местности над уровнем моря, агротехнические приемы), и другими факторами.

Установлено, что возбудитель белой гнили — основной источник потерь при хранении моркови — способен сохраняться в почве четыре года и даже более. Поэтому морковь, которая выращивалась бессменно на одном и том же поле в течение четырех лет, при последующем хранении в 2 раза меньше поражалась белой гнилью по сравнению с морковью, выращенной при соблюдении севооборота.

Очень большое влияние оказывают удобрения, и в первую очередь соотношения между основными удобрениями — азотом, фосфатом и калием.

О влиянии условий выращивания на лежкость плодов можно на основании следующих данных, заимствованных из различных источников. Установлено, что почвы с близким залеганием галечника, песчаника и кислые содержат в недостаточном количестве кальция и бора, вследствие чего выращенные на таких почвах плоды, и в частности яблоки, сильнее поражаются при хранении горькой ямчатостью, стекловидностью и низкотемпературными ожогами. Но содержание в почве кальция еще не всегда обеспечивает хорошее поступление его всегда обеспечивает хорошее поступление его в плоды. А поскольку кальций является обязательным компонентом клеточных мембран, то даже незначительное снижение его содержания в плодах может привести к серьезным нарушениям в обмене веществ со всеми вытекающими последствиями. В связи с этим весьма эффективным является предуборочное опрыскивание плодов раствором, содержащим кальций.

3. Оптимальный режим хранения плодов и овощей

Под режимом хранения следует понимать совокупность условий, которые необходимо соблюдать, чтобы в достаточной мере замедлить биохимические процессы в плодах и овощах, максимально сохранить качество и снизить потери и воспрепятствовать поражению их микробиологическими и физиологическими заболеваниями.

Условия, при которых в наилучшем состоянии сохраняется качество плодов и овощей, а процессы, происходящие в них, осуществляются нормально. Для каждого вида и даже отдельного сорта плодов и овощей существуют оптимальные условия хранения.

Режим хранения включает следующие важнейшие факторы: температуру, влажность воздуха, обмен воздуха, состав газовой среды и свет.

Температура

Для хранения большинства плодов и овощей температура должна быть на уровне около 0° С. При низкой температуре энергия дыхания плодов и овощей заметно снижается, а следовательно, снижается расход органических веществ и уменьшаются потери влаги; кроме того, при 0° С значительно ослабевает деятельность микроорганизмов. Но это не означает, что можно создавать произвольно низкую температуру; уровень температуры хранения обычно находится где-то близко к границе, но выше температуры замерзания тканей. Однако такие плоды, как лимоны, мандарины, бананы, ананасы, картофель, хранят при температуре, значительно более высокой, чем точка замерзания; бананы — при температуре от 12 до 16° С, а темпе ратура замерзания их тканей около —2° С.

В настоящее время предусматриваются дифференцированные температурные режимы дл хранения отдельных сортов картофеля, яблок и других видов овощей и плодов.

Кроме уровня температуры, весьма существенным фактором хранения является ее постоянство, так как резкие перемены усиливают колебания интенсивности дыхания и способствуют появлению физиологических заболеваний.

Влажность воздуха существенно влияет на сохраняемость плодов и овощей. Поскольку плоды и овощи содержат много воды, то лучше было бы хранить их при влажности воздуха, близкой 100%. Однако очень высокая влажность воздуха благоприятна для развития микроорганизмов, и поэтому плоды и овощи приходится хранить при относительной влажности воздуха в пределах от 70 до 95%. Лишь овощную зелень, имеющую непродолжительные сроки хранения, удается хранить при влажности 97— 100% (путем непрерывного опрыскивания ее водой).

Если излишняя влажность воздуха создает благоприятную среду для развития плесени, то слишком пониженная влажность воздуха вызывает усиленное испарение влаги из плодов и овощей.

Испарение даже небольшого количества воды, примерно 6—8%, вызывает их увядание. Поэтому оптимальная влажность воздуха должна быть достаточно высокой (85—95%).

Однако некоторые овощи (репчатый лук, чеснок) хранят при пониженной влажности воздуха (70—80%).

Обмен воздуха означает его вентиляцию и циркуляцию. Вентиляция — это поступление воздуха в хранилище извне; циркуляция — движение воздуха внутри хранилища вокруг плодов и овощей (т. е. внутренний обмен).

Вентиляция необходима для создания определенной температуры, влажности и газового со става воздуха в складе.

При хранении плодов и овощей в складах может накапливаться излишнее тепло и излишняя влага. Источниками тепла и влаги кроме дыхания и испарения являются также почва в некоторых складах и тепло, выделяемое при конденсации влаги в результате соприкосновения теплого воздуха с холодной крышей. Различают вентиляцию естественную и принудительную, или механическую, к которой относят также активную вентиляцию.

Естественная вентиляция действует по закону тепловой конвекции. Воздух, находящийся в массе картофеля, овощей и плодов, нагреваясь вследствие тепловыделения при дыхании, расширяется, делается легче и вместе с парами воды движется вверх и удаляется через вытяжные трубы или шахты, а холодный воздух, как более плотный и тяжелый, проникает в хранилище через приточные трубы, двери, люки, окна и каналы. Скорость движения воздуха, а следовательно, и эффективность вентиляции тем больше, чем выше разница температур удаляемого и поступающего воздуха и больше расстояние по высоте между вытяжных труб или шахты и приточным отверстием.

Для лучшей циркуляции воздуха обычно полы закромов делают решетчатыми. В хранилищах с естественной вентиляцией трудно поддерживать необходимый режим хранения картофеля и овощей осенью и весной. Поэтому осенью для снижения температуры держат открытыми вытяжные и приточные трубы, шахты, люки, двери, каналы, закрывая только решетчатые двери; запрещается заваливать овощами проходы, чтобы не затруднять движение воздуха. По мере снижения наружной температуры создают нормальную температуру и в массе хранимой продукции, при снижении наружной температуры до -3, -5° С каналы при вентиляции закрывают, а затем утепляют. Зимой хранилище вентилируют через вытяжные трубы и двери, а в сильные морозы закрывают. Весной вентиляцию проводят в более холодное время суток, а если температура наружного воздуха выше, то хранилище не вентилируют, чтобы уберечь холод.

Естественную вентиляцию устраивают только в хранилищах небольшой емкости (250—500 т) при небольшой высоте слоя картофеля и овощей, так как в более крупных хранилищах для обеспечения нормального воздухообмена существует потребность в побудительных средствах. При увеличении высоты загрузки особенно загрязненной продукции (с землей и др.) труднее вентилировать массу картофеля и овощей естественной вентиляцией, так как резко уменьшается движение воздуха через массу, возникают очаги самосогревания и порчи. Регулировать температурно-влаж- ностный режим в таких хранилищах сложно, особенно осенью и весной.

Принудительная вентиляция, осуществляемая с помощью электровентиляторов, в том числе через массу продукции по методу активного вентилирования, позволяет регулировать температуру и влажность воздуха в крупных хранилищах более гибко при большой высоте загрузки и более эффективно с учетом вида хранимой продукции. При этом емкость хранилищ используется экономичнее, уменьшаются потери, удлиняются сроки хранения овощей и плодов.

Активная вентиляция, по существу, означает усиленное равномерное периодическое проветривание (продувание) массы картофеля и овощей снизу вверх воздухом с определенными температурой, влажностью и скоростью. При этом наружный воздух можно подавать непосредственно в массу продукции, минуя воздух хранилища, или с подмешиванием их в умеренно-холодную погоду (частичная рециркуляция); при очень низкой температуре наружного воздуха вентиляцию можно проводить только воздухом хранилища (полная рециркуляция) или частичным подмешиванием наружного воздуха, но чтобы была требуемая температура смеси. Может быть также использован специальный обогрев воздуха до оптимальной температуры и влажности или искусственное охлаждение и подача по воздуховодам кондиционированного воздуха.

Кроме температуры, влажности и обмена воздуха важным фактором режима хранения плодов и овощей является состав газовой среды окружающего воздуха, а точнее, содержание в нем углекислого газа, кислорода и азота.

Свет также оказывает воздействие на интенсивность ферментативных процессов. На свету усиливается, например, прорастание картофеля. Кроме того, свет способствует позеленению клубней и увеличению в них содержания соланина. Поэтому плоды и овощи, как правило, хранят в темноте.

4. Естественная убыль массы плодов и овощей при хранении

Потери, массы плодов и овощей, вызванные испарением влаги и расходованием органических веществ в процессе дыхания, от носят к естественным, или нормированным. При этом значительная часть потерь приходится на испарение влаги (75 — 85%), а на расходование органических веществ —15—25%. Эти потери неизбежны при любых условиях хранения, но могут быть снижены до минимума путем создания оптимальных условий.

Нормы убыли массы свежих плодов и овощей при длительном хранении дифференцируют по ряду признаков: по видам продукции, зонам (холодная и теплая зоны), способам хранения (на складах, в буртах и траншеях), условиям хранения, типам складов (холодильники, склады без искусственного охлаждения, с активной и естественной вентиляцией, ледяные склады) и по срокам хранения. Кроме того, разные нормы установлены для яблок осенних и зимних сортов, а для корнеплодов — в зависимо от хранения с переслойкой или без переслойки песком; у ранних сортов : картофеля и овощей естественная убыль выше, чем у позднеспелых.

В разные месяцы хранения плоды и овощи теряют в масса неодинаково, в зимние месяцы потери всегда наименьшие, поэтому нормы убыли дифференцируют по месяцам.

Плоды и овощи разного товарного качества будут иметь различные потери в массе. Эти потери при прочих равных условиях будут зависеть в значительной мере от вида и степени поврежденности плодов.

Естественная убыль массы плодов и овощей подлежит списанию с материально-ответственных лиц по фактическим размерам убыли, но не выше установленных норм, после инвентаризации продукции на основе соответствующего расчета. Исчисляют естественную убыль в процентах к среднему остатку товаров за каждый, месяц хранения.

Физические процессы

Основными физическими процессами, происходящими в плодах и овощах при хранении, являются испарение влаги, выделение тепла, изменение температуры.

Физический процесс испарения воды зависит от степени гидрофильности коллоидов, анатомического строения и состояния покровных тканей (толщина и плотность кожицы, наличие воскового налета), характера и степени поврежденности, влажности окружающей атмосферы, скорости движения воздуха, температуры хранения, степени зрелости, упаковки, сроков и способов хранения плодов и овощей и других факторов, в том числе от интенсивности аэробного дыхания, в процессе которого также образуется вода.

Молодые корнеплоды, овощная зелень, недоразвитые плоды, в которых цитоплазменные и вакуолярные коллоидные частицы обладают слабой водоудерживающей способностью, легко отдают влагу, увядают и теряют свежесть.

Повреждения механические или грибковые, как правило, также усиливают потери воды. Так, яблоки, пораженные паршой на площади до З см2, за 6 мес. хранения теряют 2,8% воды, на площади до 6 см2 — 5,7%; здоровые за это же время теряют 0,8% воды.

Выделение влаги плодами и овощами различно в разные периоды хранения; в начале хранения обычно наблюдается активное испарение воды (период послеуборочного дозревания), в средний период оно понижается, а в конце хранения вновь повышается вследствие приближении нового вегетационного периода. Перезревание плодов сопровождается усиленной влагоотдачей, так как по мере старения коллоидов понижается их гидрофильность.

Как пониженная влажность, так и повышенная температура воздуха усиливают испарение воды. Скорость испарения влаги не находится в прямой зависимости от содержания ее в плодах и овощах, а зависит от температуры, дефицита влажности воздуха, циркуляции воздуха, степени зрелости и других факторов. Иногда наблюдается обратное явление — повышение содержания влаги в плодах и овощах при высокой относительной влажности окружающего воздуха, например при хранении корнеплодов в умеренно влажном песке. Очевидно, влага, образующаяся в процессе аэробного дыхания, остается в тканях и, кроме того, плоды и овощи поглощают ее из окружающей среды.

Однако в большинстве случаев на практике наблюдается увядание плодов и овощей, особенно при низкой влажности воздуха, усиленной вентиляции и т. д. Увядание нередко происходит не по всей массе плода и овоща, а на отдельном участке (где слабее покровные ткани), например морковь начинает увядать с конца корня, яблоки и груши — с участка около чашечки. Опыты показывают также, что увядание плодов начинается с поврежденных участков (пятна парши, уколы долгоносика и т. д.).

Поэтому многие практические меры при хранении плодов и овощей имеют целью максимально уменьшить испарение влаги и предупредить увядание плодов и овощей. К таким мерам относятся: поддержание в хранилищах достаточно высокой влажности воздуха, переслойка овощей песком, применение упаковочных материалов, обертка плодов в бумагу и др.