Физиологические и биохимические процессы, протекающие в продукции при хранении
Лекция 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ, ОВОЩЕЙ, ПЛОДОВ И ЯГОД
Характеристика плодоовощной продукции и картофеля как объектов хранения
Любая партия картофеля, овощей и плодов неоднородна и состоит из следующих компонентов:
· клубни, плоды, овощи;
· примеси (листья, черешки, частицы почвы и т. д.);
· поврежденные плоды, овощи, клубни, корнеплоды, ягоды и т. д.;
· микроорганизмы;
· нематоды, клещи и насекомые в продукции или хранилище;
· воздух в промежутках между клубнями, плодами и овощами.
1. Партии картофеля, плодов, овощей и ягод представляют собой комплекс живых компонентов, т. е. биоценоз или биологическое сообщество;
2. Каждая партия сочной продукции характеризуется физическими свойствами (сыпучесть, скважистость, механическая прочность, сорбционные свойства, теплофизические свойства);
3. В период хранения в каждой партии плодоовощной продукции протекают физиологические (дыхание, физиологические расстройства), биохимические (процессы превращения веществ) и микробиологические процессы (самосогревание, болезни при хранении);
4. В период хранения может происходить повреждение продукции насекомыми, клещами и нематодами, т. е. при хранении плодов и овощей необходимо учитывать энтомологический фактор;
5. Интенсивность всех процессов в партии плодоовощной продукции зависит от температуры (- 3 до +10°С), относительной влажности воздуха (80…95%), газового состава среды (кислород 3…5%, азот 90…95%, углекислый газ 2…5%);
|
|
|
6. Учитывая, что в продукции содержится большое количество воды и чувствительность ее к окружающей среде, картофель, плоды, овощи необходимо хранить в условиях психроанабиоза, т. е. при температуре близкой к 0°С.
Физические свойства плодов и овощей
Плодоовощная продукция характеризуется следующими физическими свойствами:
Сыпучестьплодоовощной продукции характеризуется такими показателями как угол трения и угол естественного откоса.
Угол трения – наименьший угол, при котором плоды и овощи начинают скользить по какой либо поверхности (25…30°). Он зависит от шероховатости поверхности и формы продукции. С округлой и гладкой поверхностью продукция имеет меньший угол трения и более сыпуча, чем плоды и овощи с удлиненной формой.
Угол естественного откоса– наименьший угол, при котором овощи и плоды начинают скользить друг по другу (40…45°).
Закладку картофеля и овощей в бурты необходимо проводить с учетом угла естественного откоса. Перемещение картофеля и овощей по транспортеру необходимо проводить под углом меньшим, чем угол трения, иначе продукция будет скатываться с транспортера в обратном направлении. Максимальный наклон ленточного транспортера - 18...24°, планчатого - 30...33°.
|
|
|
Самосортирование. Любая партия картофеля, плодов и овощей неоднородна по размерам, плотности и массе. Поэтому при механизированной загрузке хранилищ наблюдается явление самосортирование. Более крупные, с большей массой кочаны, клубни и корнеплоды распределяются вблизи от места падения, а мелкие перемещаются дальше по насыпи. В результате этого образуются неоднородные участки насыпи по скважистости и засоренности. Самосортирование явление отрицательное, т. к. приводит к образованию очагов самосогревания и порче продукции. Для предупреждения явления самосортирования необходимо проводить предварительное сортирование плодоовощной продукции по форме и размеру, очистку от примесей.
Скважистость – количество воздуха в межклубневых, межплодовых пространствах насыпи. Скважистость в партии клубней картофеля составляет в среднем 42…45%, свеклы столовой - 50…55%, моркови – 51…53%. За счет скважистости в насыпи плодоовощной продукции происходят такие процессы как передача тепла потоками воздуха и перемещение влаги в виде пара.
|
|
|
Скважистость зависит от следующих факторов:
- вид продукции;
- форма продукции;
- размер или масса продукции;
- состояние поверхности продукции;
- наличие примесей (частицы почвы, органические примеси снижают скважистость);
- высота насыпи продукции (с увеличение высоты насыпи, скважистость уменьшается).
Механическая прочность – удельное сопротивление плодов и овощей вдавливанию штампа площадью 1 см2 и выражается в кг/см2. Механическая прочность определяется также усилием на раздавливание, путем сжатия между двумя пластинами.
Она зависит от анатомического строения поверхностных тканей, прочности структуры мякоти, размера и массы продукции. У картофеля удельное сопротивление клубней изменяется в пределах 17…25 кг/см2. Усилие на раздавливание в зависимости от массы клубней составляет от 30…98 кг. Механическая прочность определяет количество механических повреждений при уборке, транспортировке, перегрузке и хранении продукции.
Крупные клубни, плоды и овощи сильнее травмируются, чем средние и мелкие. Если плодоовощная продукция получает ушибы или какие-то механические воздействия с величиной больше, чем механическая прочность, то плоды и овощи получают повреждения, наблюдается раздавливание продукции. При несоблюдении высоты насыпи продукции, наблюдается раздавливание сочной продукции, особенно в нижней части насыпи.
|
|
|
Опытным путем установлены предельные значения высоты падения плодов и овощей, превышение которых приводит к повреждениям. Предельная высота падении на металлические прутки клубней картофеля составляет 10…20 см, моркови – 10…30 см, свеклы столовой – 20…40 см, лука – 50…100 см, а при падении на слой продукции они равняются соответственно для картофеля 30, моркови – 30…40, свеклы – 40…50 и лука репчатого – 100…150 см.
Транспортировку, перегрузку и размещение продукции в хранилище необходимо проводить с учетом значений механической ее прочности и не допускать механических повреждений.
Сорбционные свойства сочной растительной продукции – это прежде всего процессы испарения влаги и отпотевания продукции. Быстрому испарению влаги и увяданию продукции способствуют следующие причины:
- большие размеры клеток и межклеточных пространств;
- незначительная толщина покровного слоя клеток;
- слабая влагоудерживающая способность цитоплазмы по причине низкого содержания белков и других коллоидов;
- недостаточно высокая относительная влажность воздуха в хранилищах или окружающей среде. Чтобы не допускать большого испарения влаги и снижения качества продукции в хранилищах для основных видов плодов и овощей необходимо поддерживать влажность воздуха в пределах 90...95%. Для репчатого лука, тыквы, кабачков относительная влажность воздуха должна быть в пределах 70...75%.
Однако высокая относительная влажность воздуха в хранилище приводит к отпотеванию продукции, что вызывает развитие микроорганизмов и порчу плодов и овощей. Отпотевание продукции происходит тогда, когда температура в хранилище опускается ниже точки росы.
Для предупреждения отпотевания и порчи продукции рекомендуется:
- проводить активное вентилирование;
- при наличии приточно-вытяжной вентиляции продукцию укрывать соломой, стружкой и другими теплоизоляционными материалами, обладающими большой гигроскопичностью. Конденсационную влагу, которая оседает на материалы, удаляют вместе с материалами.
Подверженность замерзанию.Холод незаменимое условие для хранения плодов и овощей, т. к. способствует замедлению процессов созревания продукции и жизнедеятельности микроорганизмов. Однако, при снижении температуры до отрицательных значений наблюдается замерзание продукции, которое приводит к нарушению структуры и последующему отмиранию тканей. Диапазон температур, вызывающий замораживание плодов и овощей, называют точкой замерзания. Для основных плодов и овощей значения точки замерзания следующие: абрикосы -1…-2°С; яблоки –1,1°С; слива –1°С; лимоны –1,5°С; картофель –0,7°С; капуста –0,9°С; морковь –1,4°С; зеленый лук –0,9°С.
При подмораживании плоды и овощи:
- темнеют;
- изменяют вкус.
При охлаждении плодоовощной продукции в хранилищах необходимо учитывать следующие особенности:
- температура овощей, плодов и картофеля изменяется тем быстрее, чем больше разница между температурой продукции и температурой окружающей среды;
- температура продукции изменяется тем быстрее, чем быстрее движение воздуха;
- температура изменяется быстрее, чем мельче продукция по размеру;
- плоды и овощи россыпью или в мелкой таре охлаждаются значительно быстрее, чем при хранении толстым слоем или в крупной таре;
- упакованная продукция охлаждается быстрее, чем не упакованная;
- охлаждение плодов и овощей до заданных режимов хранения нужно проводить быстро (2…3 дня). Повышение температуры после хранения при низких положительных температурах необходимо проводить постепенно на 1,0…1,5°С в сутки. Повышение температуры считают законченным, когда температура продукции на 4…5°С ниже дневной температуры воздуха. Несоблюдение данного правила приводит к потемнению мякоти плода.
Теплофизические свойства.Овощи, плоды и картофель обладают плохой тепло - и температуропроводностью. Они очень медленно охлаждаются и также медленно нагреваются. Это связано в основном с высокой скважистостью плодоовощной продукции, т. к. воздух плохой проводник тепла. В результате плохой тепло- и температуропроводности сочной продукции, тепло выделяемое живыми компонентами массы овощей может привести к самосогреванию. Самосогревание приводит к частичной или полной потере качества продукции.
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.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1966; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!