Изменение состава и свойств плодов и овощей

При охлаждении и последующем хранении в плодах и овощах происходят микробиологические, биохимические, химические, физические процессы, вызывающие изменения состава, свойств и в конечном итоге товарного вида, а также потребительских достоинств плодоовощной продукции. При этом наиболее важное значение (по быстроте и масштабам порчи) имеют микробиоло­гические процессы.

Необходимым условием развития микроорганизмов является наличие в продукте или на его поверхности воды в доступной для них форме. Потребность микроорганизмов в воде может быть вы­ражена количественно в виде активности воды, которая зависит от концентрации растворенных веществ и степени их диссоци­ации.

Развитие микрофлоры при понижении температуры резко тор­мозится, причем тем больше, чем ближе температура к точке за­мерзания тканевой жидкости продукта. Эффект влияния пониже­ния температуры на микробную клетку обусловлен нарушением сложной взаимосвязи метаболических реакций в результате раз­личного уровня изменений их скоростей и повреждением молеку­лярного механизма активного переноса растворимых веществ че­рез клеточную мембрану. Наряду с этим происходит изменение и качественного состава микроорганизмов. Некоторые группы их раз­множаются и при низких температурах, вызывая заражение трав­мированных при уборке и транспортировке плодов и овощей. За­тем инфекция распространяется и на здоровые, неповрежденные плоды и овощи.

Особенно опасны болезни, возникающие в поздний период вегетации, поскольку на хранение могут быть заложены больные плоды и овощи, что приводит к инфицированию всей товарной массы. Наиболее распространенные болезни — черная плесневидная и мокрая бактериальная гнили. Благодаря наличию плотной оболочки, покрытой воском, плоды более устойчивы к действию патогенной микрофлоры, чем овощи.

На интенсивность развития микробиологических процессов влияет влагосодержание поверхностных слоев продукта. Испаре­ние влаги с поверхности в процессе охлаждения плодов и овощей не компенсируется миграцией воды из внутренних слоев, что приводит к увеличению концентрации растворенных компонентов и понижению активности воды и, как следствие, к подавлению жизнедеятельности микроорганизмов. Уровень снижения влагосодержания зависит от степени гидрофильности клеточных коллои­дов, анатомического строения и состояния покровных тканей, условий и режимов холодильной обработки, степени зрелости, упаковки, способов и сроков хранения, интенсивности дыхания и других факторов.

Различные виды и сорта плодов и овощей неодинаково устой­чивы к микробиологическим заболеваниям, что определяется их восприимчивостью к последним, проявляющейся в результате непосредственного контакта продуктов с фитопатогенными мик­роорганизмами.

Большая или меньшая устойчивость плодов и овощей к микро­организмам или полная невосприимчивость, основанная на не­совместимости растительного организма и паразита, — наслед­ственный признак, который регулируется генетическим аппара­том организма. Микроорганизмы обладают высокой адаптацией к защитным механизмам плодов и овощей, которые по мере созре­вания теряют иммунитет.

Устойчивость плодов и овощей к заболеваниям при хранении определяется многими взаимосвязанными биологическими фак­торами: анатомическим строением, образованием раневой пери­дермы, выделением бактерицидных веществ, реакцией сверхчув­ствительности, характером внутриклеточного обмена и главным образом дыхания. При хранении в результате дыхания происходит распад сложных органических веществ, накопленных плодами и овощами во время их роста и формирования, до более простых, сопровождающийся выделением энергии и испарением влаги.

В разные периоды роста и развития плодов и овощей характер их дыхания неодинаков. Наиболее высокая его активность наблю­дается в период созревания, особенно на первых этапах роста, затем она снижается и через некоторое время снова повышается. В период созревания (при хранении) в яблоках, грушах, бананах, томатах, дынях наблюдается интенсивный подъем дыхания (климактерис), затем спад. В следующий период плоды перезревают и становятся менее устойчивыми к заболеваниям.

В охлажденных плодах и овощах в периоды дозревания и созре­вания происходят изменения окраски, вкуса, аромата, консис­тенции, в результате чего формируются их высокие потребитель­ские достоинства. Периодам дозревания и созревания плодов и овощей соответствуют предклимактерический (с низким уровнем дыхания) и климактерический (с максимальным уровнем дыха­ния) периоды.

Пониженные температуры тормозят интенсивность климактерического подъема дыхания, растягивая его во времени, способствуют удлинению сроков хранения. Состояние климактерия - это поворотный пункт в жизни плода, когда его развитие и созре­вание уже закончены, а разрушение еще не началось. В посткли­мактерический период (интенсивность дыхания снижается) в пло­дах начинаются необратимые изменения.

Климактерический подъем дыхания протекает у разных плодов неодинаково и отражает скорость их созревания. Так, у яблок и груш он длится несколько недель, у бананов — от 1 до 3 сут, а у апельсинов и лимонов он отсутствует вообще.

Вегетативные овощи с наступлением конца лета — началом осени переходят в состояние покоя, т.е. естественного приспо­собления к неблагоприятным условиям внешней среды. Происхо­дит временная приостановка, задержка всех жизненных процес­сов, причем продолжительность состояния покоя у отдельных видов и сортов овощей различна.

В состоянии естественного покоя возникают внешне не прояв­ляющиеся специфические изменения, без которых невозможен последующий переход растения к активной жизни. При неблаго­приятных условиях хранения растения могут перейти в состояние вынужденного покоя.

Для сохранения овощей необходимо создать условия для пред­отвращения прорастания, т.е. обеспечить длительное и устойчи­вое состояние естественного и вынужденного покоя. Длительность и глубина покоя регулируются фитогормонами и природными ингибиторами роста.

При переходе овощей в состояние покоя интенсивность дыха­ния уменьшается, в результате происходят сложные изменения в протоплазме клеток: клетка обогащается жирами и фосфолипидами, гидрофильность коллоидов снижается, оводненность уменьшается, проницаемость клеточной оболочки понижается.

В конце хранения (весной) дыхание вегетативных овощей воз­растает в связи с начавшимися процессами прорастания (оконча­нием периода покоя и переходом к генеративной стадии разви­тия). К моменту окончания периода покоя в овощах понижается содержание ингибиторов и возрастает действие стимуляторов ро­ста, которые усиливают интенсивность дыхания, активизируются гидролитические и окислительные процессы. При повышении ферментативной активности покоящихся тканей используются запасные вещества, являющиеся источниками энергии, и плас­тические соединения в процессе биосинтеза новых клеток и тка­ней проростка. Энергия связи воды с компонентами клеток умень­шается, доля более подвижной воды увеличивается, устойчивость запасающих тканей к фитопатологическим заболеваниям и их способность к синтезу защитных соединений ослабевают. По мере развития процессов роста снижается содержание питательных веществ в овощах.

Процесс дыхания — довольно сложный и протекает через ряд промежуточных превращений веществ с участием ферментов. При аэробном дыхании происходит поглощение кислорода, сопровож­дающееся (при участии тканевых ферментов) окислением орга­нических веществ с последующим выделением углекислого газа, воды и энергии. Плоды и овощи в первую очередь расходуют угле­воды, затем органические кислоты, азотистые, пектиновые, ду­бильные вещества, гликозиды и др. По мере изменения дыхатель­ного субстрата изменяется и дыхательный коэффициент (ДК), определяемый как отношение объема выделенного СО₂ к объему поглощенного О₂. Величина дыхательного коэффициента зависит от многих причин, в том числе и от доли сахаров и кислот, вовле­каемых клеткой в процесс дыхания.

Энергия, выделяемая при дыхании плодов и овощей, частич­но используется клеткой для обменных реакций и на процесс ис­парения, запасается в виде химически связанной энергии в АТФ, а также в большом количестве уходит в воздух камеры в виде теп­лоты.

При усилении анаэробных процессов возрастают количество СО₂ и величина ДК, энергии при этом выделяется значительно меньше, чем при аэробном дыхании. Для обеспечения себя необ­ходимой энергией плоды и овощи вынуждены увеличить расход дыхательного субстрата, что ведет к потере массы.

Интенсивность дыхания зависит от вида, сорта плодов и ово­щей, степени их зрелости, газового состава тканей и среды, тем­пературы и др.

Замедление скорости внутриклеточных реакций при понижен­ных температурах приводит к снижению интенсивности дыхания. Однако в результате испарения воды оно может возрастать, при­чем интенсивность испарения влаги зависит не только от пара­метров охлаждающей среды, но и от объекта. Значительные раз­меры паренхимных клеток и межклетников, небольшая толщина покровных клеток определяют интенсивность испарения воды плодов и особенно овощей.

Испарение влаги при хранении плодов и овощей нарушает нор­мальное течение обмена веществ в тканях, вызывает ослабление тургора и увядание. Последнее происходит, как правило, не по всей поверхности плода и овоща, а только на отдельном участке (со слабой покровной тканью). Так, морковь начинает увядать с конца корня, яблоки и груши — с участка около чашечки. Увя­дание ускоряет процессы распада содержащихся в клетках ве­ществ, увеличивает их расход на дыхание, нарушает энергети­ческий баланс.

Под влиянием охлаждения изменяются вязкость и подвижность Протоплазмы, что приводит к нарушению ее структуры, тем са­мым снижается жизнеспособность клетки.

Для сохранения нормальной жизнедеятельности плодов и овощей при одновременном максимальном понижении интенсивно­сти процессов обмена температура должна быть достаточно низ­кой, но не ниже физиологических возможностей, определяемых видовыми особенностями организма, а во избежание подморажи­вания — как минимум на 1 °С превышать криоскопическую тем­пературу продукта.

При резком понижении температуры может возникнуть час­тично разобщение дыхания, в результате возрастет тепловыде­ление.

В процессе холодильного хранения плодов и овощей происхо­дит существенное изменение углеводов, пектиновых веществ, ви­таминов, которые в значительной степени определяют пищевую ценность этих продуктов. Особенно значительные изменения на­блюдаются в углеводах, которые расходуются клетками в процес­се жизнедеятельности в период послеуборочного дозревания. Со­держание крахмала в некоторых плодах и овощах уменьшается вследствие его ферментативного осахаривания. Общее количе­ство сахаров при этом возрастает, а затем начинает снижаться, так как расходуется на дыхание. В некоторых культурах крахмал при хранении синтезируется (фасоль, сахарная кукуруза, овощ­ной горох и др.).

При хранении картофеля в клубнях с понижением температуры в определенных пределах происходит накопление сахаров, а при повышении ее возрастает синтез крахмала из сахаров, что связано с активностью ферментов, катализирующих прямую и обратную реакции и имеющих различный температурный оптимум.

В процессе хранения количество сахарозы, протопектина, гемицеллюлоз, органических кислот обычно снижается, а раство­римого пектина увеличивается. В результате перехода части прото­пектина в пектин твердость плодов уменьшается. Скорость пре­вращения углеводов, а также характер их изменений зависят от вида и сорта плодов, степени зрелости, условий хранения и дру­гих факторов.

Существенное влияние на качество и сохраняемость плодов оказывают превращения в пектиновом комплексе. По мере ста­рения плодов растворимый пектин распадается до полигалактуроновой кислоты и метилового спирта, в результате проис­ходят разрыхление тканей, отравление клеток, возникают функ­циональные расстройства. Содержание полифенолов в плодах и овощах за счет гидролиза быстро снижается, образуется мно­жество других соединений, что отражается на вкусе и аромате продуктов.

Во время хранения изменяется витаминный состав плодов и овощей. Наибольшим изменениям (особенно в период перезрева­ния) подвергается витамин С. Наименьшие потери витамина С у цитрусовых. С понижением температуры хранения потери витами­на С уменьшаются. В процессе хранения увеличивается количество каротиноидов, а количество хлорофилла снижается.

На качество продуктов в период охлаждения и хранения влия­ет взаимодействие с внешней средой: возникает тепло-, влаго- и газообмен, интенсифицируются процессы окисления кислородом воздуха.

Режим хранения охлажденных продуктов растительного про­исхождения должен обеспечивать условия, определяемые есте­ственным иммунитетом, при максимальном снижении интенсив­ности биохимических процессов и подавлении развития микро­флоры (табл. 5).

Таблица 5

Рекомендуемые режимы и продолжительность холодильного хранения некоторых плодов и овощей (по данным Н. А. Моисеевой и И. Л. Волкинда)

Необходимо осуществлять контроль за соблюдением техноло­гического режима хранения, качеством и сохранностью плодов и овощей.

Температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха контролируют и регистрируют в течение всего периода хранения. На современных холодильниках контроль за режимом и параметрами хранения осуществляется автоматически с приме­нением ЭВМ.

Плоды и овощи, которые хранят в холодильниках, размещен­ных в местах сбора, направляют непосредственно на реализацию или на распределительные холодильники в местах потребления. При этом очень важно при перегрузке и транспортировании со­блюдать непрерывность холодильной цепи.

Некоторые плоды и овощи (груши, томаты и др.) в процессе хранения не дозревают, поэтому за несколько суток до реализа­ции их переносят в помещение с усиленной циркуляцией воздуха (при температуре 18 — 20 °С и относительной влажности 90 %). Переборку, сортировку, перетаривание плодов и овощей из сани­тарных соображений также целесообразно проводить в специаль­ных помещениях.

В целях поддержания оптимального температурно-влажностного режима, сохранения качества продукции и экономичности хра­нения рекомендуется:

максимально ограничивать теплопритоки в камеры, сокращать сроки их загрузки, поддерживать равномерность температурного поля;

вентилировать камеры летом в ночные часы, зимой — в дневные;

использовать тару с равновесной влажностью, соответствую­щей параметрам воздуха в камере;

хранить плоды и овощи со слабой водоудерживающей способ­ностью в камерах меньшей вместимости;

камеры длительного хранения загружать полностью;

экранировать штабеля в частично загруженной камере или пе­регружать продукцию в камеру меньшей вместимости;

соблюдать правила хранения различных групп плодов и ово­щей, не допуская совместного хранения продукции, требующей разного температурно-влажностного режима.

Определяющим фактором сохранения высоких потребительских свойств замороженных плодов и овощей является температурный режим. Понижение температуры уменьшает потери массы и ин­тенсивность необратимых изменений их качества.

Стойкость продуктов растительного происхождения к микро­организмам при хранении в значительной степени зависит от их первоначальной зараженности. Важное значение имеет постоян­ство температурно-влажностного режима, так как даже незначи­тельные его колебания приводят к перекристаллизации в тканях и сублимации влаги.

Оптимальным режимом хранения замороженных плодов и ово­щей являются температура -18 °С и относительная влажность воздуха 95 — 98 %.