Лекция 4
ЛЕКЦИЯ 4
ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ХРАНЕНИИ ПЛОДОВ И
ОВОЩЕЙ
Цель:
сформировать
представление о процессах протекающих при хранении плодов и овощей
2. Изменения в плодах и овощах
3. Устойчивость плодов и овощей при хранении
1. ЗНАЧЕНИЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
Плоды и овощи - сочные растительные объекты потребления, хранения и
переработки. Они содержат до 80... 97 % воды, которая обусловливает прохождение
физиологических и биохимических процессов, существенно влияет на режим хранения
и технологию переработки. Испарение воды приводит к нарушению процессов роста и
созревания плодов и овощей. Слабый тургор клеток снижает устойчивость объектов
хранения к микроорганизмам и товарный вид продукции. Вода и растворенные в ней
вещества - благоприятная среда для развития микроорганизмов, которые в итоге
портят продукцию.
Плоды и овощи - малокалорийные, но весьма ценные продукты питания. Из-за
содержащихся в них биологически активных веществ они являются незаменимыми.
Плоды, ягоды и овощи содержат белки, крахмал, сахар, низкомолекулярные азотистые
соединения, витамины, пектиновые вещества, органические кислоты, минеральные,
ароматические и другие полезные вещества. Пектиновые вещества способствуют
пищеварению, в белках овощей находятся незаменимые аминокислоты, подавляющее
большинство витаминов содержится только в плодах и
овощах.
Основная причина порчи свежих плодов и овощей - микроорганизмы. Они
широко распространены в окружающей среде, быстро размножаются, способны питаться
различными веществами, их споры устойчивы к низким и высоким температурам. Все
плоды и овощи при хранении могут поражаться грибами, которые вызывают различные
гнили (серую, белую, черную, фомоз, плодовую и т. д.) и плесени (зеленую,
черную, розовую, голубую и т. д.). Основа вегетативного тела гриба - мицелий
(грибница), который образуется из широко разветвленных гифов и хорошо виден без
увеличения. Грибы размножаются вегетативно (делением мицелия), бесполовым (через
споры) и половым путями (при помощи зиготы). Развиваются грибы в присутствии
кислорода воздуха. Отдельные виды плесеней бывают полезными, и их широко
используют в консервной промышленности, например, для увеличения выхода
сока.
На плодах, овощах и продуктах их переработки развиваются бактерии -
одноклеточные микроорганизмы размером до 0,005 мм. Они вызывают такие болезни,
как сосудистый или слизистый бактериоз капусты, мокрую бактериальную гниль лука
и корнеплодов и т. д. Споры бактерий очень устойчивы к различным факторам.
Бактерии развиваются в присутствии кислорода и без него. Например, в консервных
продуктах без доступа воздуха может развиваться опасный для человека вид
бактерий - палочки ботулинуса, выделяющие сильный яд (токсин). Маслянокислые и
гнилостные бактерии вызывают порчу продуктов с выделением неприятно пахнущих
веществ. Отдельные виды бактерий так же, как и грибы, используют при переработке
плодов и овощей. Например, молочнокислые бактерии применяют при солении и
квашении овощей, мочении яблок.
На сырье, особенно на плодах и ягодах, находится немало дрожжей -
одноклеточных микроорганизмов размером до 0,01 мм цилиндрической, круглой или
заостренной формы. Они вызывают спиртовое брожение и этим портят свежие ягоды
малины, земляники, вишни и т. д.
Плоды и овощи могут портиться и в результате физиологических и
биохимических процессов. Ферменты вызывают разрушение различных веществ,
потемнение продукции, появление на ней пятен и т.
д.
Учитывая все это, плоды, овощи и продукты их переработки можно сохранить
от порчи двумя способами: 1) не уничтожая микроорганизмы и ферменты в продукции,
подавить их деятельность; 2) совершенно изолировать продукцию от действия
микроорганизмов и ферментов, уничтожив их, и исключить затем доступ извне. К
первому способу относят хранение плодоовощной продукции в свежем виде, ко
второму - консервирование.
Требования, предъявляемые к качеству плодов и овощей, определяются
назначением продукции: для потребления в свежем виде - одни, для хранения -
другие, для переработки - третьи. Все эти требования отражены в соответствующих
стандартах или технических условиях.
Показателями качества плодоовощной продукции служат форма, величина,
окраска, степень зрелости, свежесть, наличие дефектов. В ряде случаев учитывают
массу плодов, ягод и овощей, вкус, внутреннее строение (у корнеплодов),
плотность кочана и его зачистку (у капусты), длину шейки (у лука), израстание и
наросты (у моркови) и другие индивидуальные
показатели.
Форма. У
плодов, ягод и овощей - это особенность помологического сорта. Сильные
отклонения от типичной для сорта формы влияют на качество и
сохраняемость.
Форму учитывают при сортировании плодов семечковых (яблоки, груши, айва)
и косточковых культур. Она должна быть характерной для каждого помологического
сорта. Уродливые плоды - нестандартные, для хранения они непригодны, но их можно
использовать для выработки соков и пюре.
Величина. Определяют
по наибольшему поперечному диаметру (айва, груши, яблоки, морковь, свекла, лук,
томаты, плоды бахчевых культур), по длине и поперечному диаметру (огурцы).
Баклажаны и перцы удлиненной формы измеряют по длине без плодоножки, округлой
формы - по наибольшему поперечному диаметру. Величину капусты определяют по
массе кочана.
В большинстве случаев высший предел величины не ограничен, но для свеклы,
моркови и огурцов он установлен, так как слишком крупные экземпляры бывают
грубыми. Например, размер корнеплодов моркови должен составлять 25... 60 мм
(допускают отклонения корнеплодов от установленных размеров, но не более 10% к
массе), столовой свеклы - 50...140 мм. Для огурцов размеры детализированы в
большей степени. Их разделяют на пикули, корнишоны, зеленцы, огурцы, а также по
назначению: для потребления в свежем виде, соления или консервирования. Размеры
огурцов теплично-парниковых и длинноплодных сортов не
определяют.
Нижний предел величины устанавливают для всех овощей, плодов и ягод.
Например, размер луковиц овальных форм должен составлять не менее 30 мм,
остальных - 40 мм. Для плодов, разделенных на товарные сорта, размеры определены
с учетом сорта. Для свежих яблок поздних сроков созревания размеры плодов
круглой формы следующие (мм): высший товарный сорт - 65, первый - 60, второй -
50, третий (для промышленной обработки)-400; для плодов овальной формы
соответственно 60, 50, 45, 35 мм.
Иногда нижний предел величины устанавливают для плодов и ягод первого
товарного сорта, а для второго - нет. Например, размер свежей земляники первого
сорта должен составлять не менее 20 мм; абрикосов европейских и ирано-кавказских
сортов - не менее 30, среднеазиатских сортов - не менее 25
мм.
Окраска. Зависит
от сорта и степени зрелости. Должна быть типичной для данного сорта, убранного в
технической степени зрелости. Например, огурцы для засола и реализации в свежем
виде должны обладать зеленой окраской, яблоки для длительного хранения -
зеленоватым оттенком (при хранении он исчезает, и плоды приобретают ярко
выраженную окраску сорта) и т. д.
Зрелость. Один
из основных показателей качества плодов и овощей. В зависимости от назначения их
убирают в различной степени зрелости: яблоки для длительного хранения снимают
немного недозрелыми, лук и капусту - полностью вызревшими, огурцы - зелеными с
недозрелыми семенами и т. д.
Свежесть. В
основном зависит от тургора клеток, т. е. от содержания влаги. При увядании
качество и сохраняемость продукции снижаются, увеличивается расход питательных
веществ. Интенсивность увядания зависит от влажности почвы, условий хранения,
вида плодов и овощей, степени зрелости (недозревшие увядают
быстрее).
Механические
повреждения. Могут
возникнуть при уборке, транспортировании или в результате повреждения градом.
Для продукции товарных сортов механические повреждения недопустимы, но в
отдельных случаях в зависимости от вида повреждений и культуры их разрешают в
небольших количествах (до 10 %). Например, у яблок первого сорта возможно
наличие до двух градобоин (не влияющих на хранение) общей площадью до 2
см2.
Повреждения
болезнями и вредителями. Этот
показатель касается всех плодов, ягод и овощей. При сильном поражении плоды и
овощи почти все бывают нестандартными и непригодными к длительному хранению.
Болезни, появившиеся в поле, могут более интенсивно развиться в
хранилище.
Однородность. Это
наличие в партии плодов и овощей, одинаковых по форме, размеру, степени зрелости
и т. д. Существенно влияет как на продолжительность хранения, так и на качество
переработанной продукции. Например, яблоки разной степени зрелости, заложенные
на хранение в одном контейнере, дают больше потерь, чем однородные, так как
перезревшие плоды могут вызвать порчу
лежкоспособных.
Показатели
внутреннего строения. Отдельные
виды продукции требуют анализа состояния мякоти (яблоки) и ее сочности
(корнеплоды), наличия пустот (свекла), содержания сухих веществ (томаты) и т. д.
Например, в зависимости от содержания сухих веществ в плодах томата,
используемых для выработки концентрированных томатопродуктов, устанавливают
закупочные цены на сырье.
2. ИЗМЕНЕНИЯ В ПЛОДАХ И ОВОЩАХ
Созревание. В
период созревания в плодах и овощах существенно изменяются химический состав и
строение тканей. По мере созревания идет накопление сухих веществ в результате
увеличения общего количества сахара, крахмала и т. д., меняется соотношение
сахаров (моносахаров и сахарозы) и содержание витаминов, дубильных и красящих
веществ и т. д., уменьшается количество кислот. Для корнеплодов, лука, капусты и
других овощных культур существует общая закономерность: при интенсивном
накоплении сухих веществ повышается их
лежкоспособность.
Характер изменений химического состава в плодах и овощах зависит от
многих факторов, и в первую очередь от биологических особенностей. Корнеплоды,
кочаны, луковицы - органы растений, в которых накапливаются питательные
вещества. После посадки в поле на второй год они дают семена. Поэтому данные
культуры называют двулетними, и изменения химического состава при созревании
связаны с физиологическими процессами образования репродуктивных органов
(цветков).
Играют роль и индивидуальные особенности культур. Например, к моменту
уборки в корнеплодах моркови в три-четыре раза увеличивается содержание
каротина. Количество витамина C у лука и капусты сначала увеличивается, а к
концу вегетации уменьшается.
Существенно изменяются размеры корнеплодов, луковиц, кочанов. Вначале их
масса довольно быстро увеличивается, но в период созревания этот процесс
замедляется, зато повышается плотность овощей. Чем больше плотность, тем выше
сохраняемость. Иногда при неблагоприятных условиях выращивания корнеплоды и
кочаны перерастают и растрескиваются, что снижает их товарный вид и
лежкоспособность.
В процессе созревания корнеплодов, особенно свеклы и редьки, изменяется
строение кожицы. Она становится более прочной, так как при делении клеток
образуется пробковый слой (суберин), повышающий устойчивость овощей к
фитопатогенным микроорганизмам. У лука в период созревания усыхает перо и шейка,
высыхают кроющие листья. Все это повышает лежкоспособность
луковиц.
В плодах тыквы, которые можно хранить более года, изменяется содержание
аминокислот, сахаров, крахмала, каротина и других
веществ.
У плодов и ягод существуют свои особенности изменения состава в период
созревания. Например, в яблоках (особенно зимних сортов) значительно изменяется
содержание крахмала. Вначале его количество увеличивается, а к моменту уборки
крахмал начинает гидролизоваться (расщепляться) до сахаров. В результате плоды
становятся более сладкими. Содержание крахмала в яблоках часто служит
показателем их съемной зрелости.
По мере созревания в плодах в результате гидролиза протопектина
увеличивается количество пектина. Протопектин образует соединения с клетчаткой и
гемицеллюлозами, поэтому при его гидролизе мякоть плодов размягчается. И если
сначала плоды бывают твердыми и не совсем пригодны для употребления в пищу, то в
дальнейшем они становятся менее прочными.
При созревании яблок, груш, айвы и других плодов в результате образования
суберина повышается прочность их кожицы. Суберин интенсивно образуется в местах
повреждения плодов градом, сельскохозяйственными вредителями, при опрыскивании
деревьев неправильно приготовленными растворами и т. д. По мере роста плодов их
способность образовывать суберин уменьшается, повреждения не закрываются, и в
этих местах начинается загнивание.
На поверхности гладких плодов при созревании вместо суберина образуется
восковой налет, препятствующий проникновению микроорганизмов к внутренним, более
нежным частям. Лежкоспособность плодов при наличии воскового налета
повышается.
Происходят изменения и окраски. В результате распада хлорофилла исчезает
зеленый цвет. Накапливание окрашенных веществ (каротиноидов и антоцианов)
приводит к появлению у плодов различных оттенков.
В плодах многолетних плодовых и однолетних овощных культур происходят
биохимические и физиологические процессы созревания семян: становится более
прочной оболочка, меняется окраска. Появление коричневой окраски у семян яблок -
один из показателей съемной зрелости плодов.
Хранение. При
хранении плодов и овощей процессы, происходящие при созревании, продолжаются, но
они значительно отличаются от первых. Это происходит в результате того, что
объекты хранения (плоды, корнеплоды, луковицы и т. д.) уже отделены от
материнского растения (или его части), поступление питательных веществ и воды из
почвы прекращается - условия выращивания меняются на условия
хранения.
Процессы, происходящие в плодах и овощах при хранении, разделяются на
биохимические (изменение химического состава), физиологические (дыхание,
образование новых тканей, изменение структуры тканей, дозревание и перезревание)
и физические. В результате деятельности микроорганизмов могут развиваться и
микробиологические процессы, приводящие к загниванию плодоовощной продукции. При
хранении плодов иногда происходят физиологические заболевания, ухудшающие
качество продукции вследствие нарушения биохимических
процессов.
Биохимические процессы, происходящие в плодах и овощах при их росте и
созревании, отличаются от этих процессов при хранении тем, что в последнем
случае в основном происходит гидролиз, а не синтез органических соединений. Чем
медленнее идет гидролиз, тем дольше хранятся плоды и овощи - идет постепенное
дозревание.
При хранении в овощах обычно уменьшается содержание различных веществ.
Например, у лежкоспособных сортов тыквы (Столовая зимняя А-5) при уборке может
быть 5... 10% крахмала, который при хранении плодов полностью переходит в
сахара. В связи с этим количество сахаров увеличивается, а затем начинает
уменьшаться, так как они расходуются на дыхание. Соответственно и вкус вначале
улучшается, а затем ухудшается.
В первое время хранения у отдельных корнеплодов, например редьки, также
идет гидролиз крахмала, продолжается образование суберина в кожице. В этот же
период у двулетних овощных культур происходят биохимические процессы, связанные
с изменением точек роста, дифференциацией их
клеток.
В плодах семечковых культур при хранении изменяется химический состав,
происходит дозревание, а при более длительном сроке и перезревание. Крахмал
гидролизуется до сахаров, уменьшается количество органических кислот. В
результате первоначального увеличения сахаров меняется сахарокислотный индекс
(отношение количества сахаров к кислотам): плоды становятся более сладкими.
Иногда сладость плодов увеличивает фруктоза, образовавшаяся при гидролизе
сахарозы. Фруктоза в 1,7 раза слаще сахарозы.
Во время хранения яблок протопектин гидролизуется до пектина, в
результате содержание пектина увеличивается, а прочность мякоти, зависящая от
протопектина, уменьшается. Нередко по этому показателю судят о продолжительности
хранения плодов. При дальнейшем хранении яблоки перезревают, их мякоть сильно
размягчается, пектин гидролизуется на пектиновую кислоту и метиловый спирт,
ядовитый для человека; плоды из полезных становятся вредными. Поэтому хранить
яблоки дольше установленного срока не
рекомендуется.
Содержание витаминов в плодах при длительном хранении уменьшается.
Претерпевают соответствующие изменения и дубильные вещества: при хранении они
разрушаются, терпкость плодов уменьшается.
Все это свидетельствует о том, что при хранении происходят значительные
изменения химического состава. Факторы, влияющие на скорость биохимических
процессов, многочисленны: температура, относительная влажность воздуха, состав
газовой среды и т. д. Например, повышение температуры усиливает биохимические
процессы и способствует развитию микроорганизмов. Необходимо делать все
возможное, чтобы замедлить биохимические процессы и продлить тем самым срок
хранения плодов и овощей. На продолжительность хранения существенно влияют и
физические изменения.
Увядание. Это
наиболее часто встречающееся явление. Оно происходит главным образом из-за
испарения воды, которое объясняется слабой водоудерживающей способностью
протоплазмы (внутреннее содержимое клетки). Интенсивность испарения зависит от
структурных особенностей плодов и овощей. В наибольшей степени испаряют влагу
листовые овощи, капуста, ягоды. Плоды и овощи с тонкой кожицей, а также
невызревшие испаряют влаги больше, чем плоды с прочными, опробковевшими тканями
и зрелые.
Увядание - нежелательное явление, так как в результате него продукция
теряет товарные качества. При увядании увеличивается проницаемость клеток, что
снижает их устойчивость к болезням. Увядание усиливает гидролитическую
активность ферментов, поэтому возрастает интенсивность
дыхания.
При увядании маточников замедляются процессы дифференциации точек роста,
что может привести к образованию "упрямцев" - растений, не дающих семена, а
развивающихся только вегетативно. Процессы увядания легко регулируют. Для этого
в хранилище поддерживают высокую относительную влажность воздуха или упаковывают
продукцию в полиэтиленовые пакеты.
Отпотевание. При
хранении плодов, а также моркови, свеклы и других овощей иногда увлажняется
верхний слой продукции. Это результат соприкосновения теплого и влажного
воздуха, поднимающегося из слоя продукции, с холодным верхним слоем, что
приводит к конденсации влаги. Влага может сконденсироваться и на потолке, а с
него попасть на продукцию.
Влага, находящаяся на поверхности овощей и плодов, - благоприятная среда
для развития микроорганизмов. В этом случае потери от болезней бывают намного
выше, чем от увядания.
Замерзание.
При низких температурах хранения плоды и овощи могут замерзнуть. Такая продукция
теряет свои пищевые качества и после оттаивания не может храниться дальше,
теряет сок, темнеет и быстро загнивает. Температура замерзания плодов и овощей
неодинакова: для листовых овощей она составляет около минус 1 °С, для
корнеплодов - ниже минус 1 °С, для яблок (в зависимости от сорта) - минус
1,5...минус 2,5 °С. Но последние могут находиться в переохлажденном состоянии
незамороженными даже при температуре минус 3... минус 5°С. Из всех культур резко
выделяется лук острых сортов. После длительного хранения при температуре минус
3... минус 5°С он оттаивает и нормально прорастает.
Самосогревание. К
процессам, происходящим при хранении, относится и самосогревание плодов и
овощей. Оно возникает в результате хранения продукции большим слоем при
недостаточной вентиляции. При дыхании плодов и овощей выделяется тепло,
накапливающееся в массе продукции.
3. УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ ПРИ
ХРАНЕНИИ
Устойчивость плодов и овощей к болезнетворным микроорганизмам и
физиологическим расстройствам играет большую роль в продлении срока хранения.
Это свойство зависит в первую очередь от сортовых особенностей культуры.
Например, капуста сорта Амагер 611 более устойчива к серой гнили, чем кочаны
сорта Московская поздняя 115, поэтому и хранится лучше. Иммунные, не
восприимчивые к болезням сорта противодействуют проникновению гриба в ткань. В
ответ на поражение гнилями в растениях накапливаются токсичные для паразита
антибиотические вещества - фитоаллексины, играющие защитную
роль.
Устойчивость плодов и овощей зависит от плотности тканей и кожицы,
наличия воскового налета, степени зрелости, механических повреждений и т. д. В
этом случае нарушается защитный слой, и микроорганизмы свободно проникают к
нежным тканям.
На это свойство влияет и химический состав. Такие вещества, как
полифенолы, гликозиды, фитонциды и прочие, обладают фунгитоксическими
свойствами, т. е. препятствуют развитию болезней.
Устойчивость к механическим повреждениям зависит от толщины и строения
кожицы, содержания клетчатки, интенсивности образования суберина. У различных
плодов и овощей и даже сортов толщина покровного слоя не одинакова. Например, у
редьки он прочнее, чем у свеклы и тем более у моркови. А у моркови сорта Шантенэ
2461 покровный слой толще, чем у корнеплодов сорта Нантская 4. Хорошо вызревшие
кочаны, корнеплоды более устойчивы к механическим
повреждениям.
Высокая естественная устойчивость плодов и овощей может быть снижена при
неправильной уборке (невызревший материал, механические повреждения) и
неправильном размещении продукции на хранение. Например, если разместить в одном
штабеле капусту лежко- и нележкоспособного сортов, то нележкоспособные кочаны
начнут быстро гнить, и эта гниль распространится на лежкоспособные.
Подмораживание овощей снижает их лежкоспособность, так как замороженные ткани
погибают, а многие болезни развиваются только на мертвых тканях (например, серая
гниль на кочанах капусты).
При хранении устойчивость к болезням постепенно уменьшается в результате
ослабления физиологических процессов. Более того, нарушение
окислительно-восстановительных процессов вызывает физиологические заболевания. В
хранилище плоды и овощи находятся в большем контакте друг с другом, чем в саду
или на плантации, что облегчает распространение инфекции. Применять против
болезней химические препараты в хранилищах труднее, чем в поле. Чтобы снизить
потери при хранении, используют лежкоспособные сорта, убирают продукцию без
механических повреждений, размещают в хранилищах с учетом биологических
особенностей и создают оптимальный режим хранения.
Контрольные вопросы
1. Расскажите о пищевом значении плодов и
овощей.
2. Каковы причины порчи продукции?
3. Перечислите требования, предъявляемые к качеству овощей, плодов,
ягод.
4. Перечислите изменения, происходящие в плодах при
созревании.
5. Какие биохимические процессы происходят в плодах и овощах при
хранении?
6. Расскажите о биохимических изменениях, возникающих при хранении плодов
и овощей, Какова их роль в увеличении срока
хранения?
7. В чем проявляется устойчивость плодов и овощей к болезнетворным
микроорганизмам, физиологическим расстройствам и механическим
повреждениям?
8. Назовите причины, которые могут снизить естественную устойчивость
плодов и овощей.
9. Из-за чего уменьшается устойчивость плодов и овощей к болезням при
хранении?