Биохимические процессы в клубнях картофеля при хранении

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 21.09.2024

Дыхание. В тканях овощей, плодов и картофеля при дыхании происходят те же процессы, что и в зерне, но интенсивность дыхания в них намного выше. Однако в пределах рассматриваемой группы продуктов интенсивность дыхания различна и зависит от рода, вида, разновидности, сорта, степени зрелости, наличия механических и других повреждений, условий окружающей среды (температуры, относительной влажности и газового состава воздуха). При хранении моркови за 6 мес расход органических веществ на дыхание составляет 2,1 %, а при хранении картофеля в течение 8 мес только 0,74 %. За 1 ч 1 кг моркови поглощает кислорода 16,1 мг и выделяет диоксида углерода 17,3 мг; то же количество картофеля соответственно 9,4 и 10,1; лимонов соответственно 3,3 и 4,4 мг.

Дыхательный коэффициент у всех продуктов несколько выше единицы, что указывает на наличие анаэробного процесса (особенно в семечковых и цитрусовых плодах). В процессе дыхания выделяется много тепла. Тепловыделение овощей (капусты, моркови, лука) и картофеля составляет 1008. 3780 кДж/(т-сут). Количество выделяющегося тепла зависит от вида заложенной на хранение продукции и сезона хранения. Например, тепловыделение у капусты белокочанной осенью составляет 1680. 3780 кДж/(т-сут), весной 1470. 3360, зимой 1218. 1470 кДж/(т-сут). У моркови и лука оно несколько ниже, а у картофеля еще меньше. Вот почему в осенний период легче охладить картофель и труднее капусту.

Значительно и количество влаги, выделяемое овощами, плодами и картофелем в процессе дыхания и испарения, оно составляет 170. 800 г/(т-сут), существенно изменяясь в зависимости от вида продукции и сезона хранения. Выделяемые при дыхании тепло, влага и диоксид углерода следует рассматривать как суммарный результат жизнедеятельности клубней, корнеплодов, кочанов, плодов и находящихся на них микроорганизмов.

Интенсивность дыхания у разных сортов неодинакова. Интенсивность дыхания яблок сорта Кальвиль на 15 % ниже, чем сорта Бойкен, и на 20 % выше, чем сорта Ренет Симиренко. Даже отдельные ткани одного и того же органа дышат по-разному. Например, у цитрусовых плодов ткани кожуры дышат в восемь — десять раз интенсивнее, чем ткань мякоти.

На интенсивность дыхания влияют многие причины. У плодов и овощей наиболее интенсивное дыхание отмечается в первые дни после уборки, что связано с их реакцией на отделение .

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: съемную, техническую (или технологическую), потребительскую.

При съемной степени зрелости плоды и овощи, вполне развившиеся и сформировавшиеся, способны после уборки дозреть и достигнуть потребительской зрелости. При технической степени зрелости они достигают оптимальных технологических свойств для переработки на определенные продукты. При потребительской степени зрелости овощи и плоды достигают наиболее высокого качества по внешнему виду, вкусу и консистенции мякоти. При первой степени зрелости плоды готовы к съему, упаковке, отправке на дальнее расстояние и закладке на хранение. Вторая степень характеризует готовность продукции для технологической переработки, третья — для использования в свежем виде. Переход от первой степени зрелости ко второй отмечается изменениями структуры и химического состава веществ, отложенных в плодах.

У некоторых видов продукции степени зрелости совпадают по времени. К ним относятся виноград, вишня, арбузы, мандарины, апельсины. У большинства плодов от съемной до потребительской зрелости проходит несколько дней, а иногда и месяцев. У яблок летних сортов потребительская зрелость наступает непосредственно на дереве или через несколько дней после съемной зрелости. Яблоки и груши осенних и зимних сортов, абрикосы, персики, хурму, лимоны, дыни, томаты, предназначенные для транспортирования и хранения, собирают в съемной зрелости. Преждевременная уборка семечковых плодов приводит к недобору урожая, сморщиванию плодов во время хранения, ухудшению окраски и несвойственному сорту вкусу. При запаздывании с уборкой резко сокращаются сроки хранения плодов, усиливаются физиологические заболевания.

Изменение окраски. Возникает в результате разрушения хлорофилла, синтеза каротиноидов и пигментированных фенольных соединений, таких как антоцианы (синие, красные). Основной пигмент спелого красного томата—ликопин, красного перца — капсантин, апельсина — виолаксантин. Каротиноиды могут синтезироваться в темноте, но не в отсутствие кислорода. Кислород, этилен и повышенная температура стимулируют данный процесс.

Антоцианы обычно присутствуют в эпидермальном слое плодов. Они локализированы в вакуолярном соке и представляют собой р-гликозиды антоцианидинов. Синтез антоцианидинов зависит от света, их концентрация в кожице яблок различных сортов варьирует от 0,1 до 2,16 мг/л (на сырую массу). Циани-дин преобладает в спелых плодах.

Изменение консистенции. Прочность структуры плодов в процессе созревания и хранения уменьшается. Установлены критические параметры удельного сопротивления для хранения плодов. Например, при удельном сопротивлении 75. 80 г/мм 2 яблоки сорта Пепин шафранный целесообразно снимать с хранения, так как после этого они начинают загнивать.

У всех плодов по мере созревания часто усиливается аромат, изменяется окраска, улучшается вкус, они становятся более мягкими. Соответственно возрастает содержание растворимых пектиновых веществ вследствие гидролиза протопектина и других полисахаридов, скрепляющих клеточные стенки ткани плода.

Основная особенность плодоовощной продукции — высокое содержание воды, в среднем 80 — 90% (в чесноке около 60%, в огурцах до 96%). По этому признаку их объединяют в группу растительного сочного сырья. Из-за высокого содержания воды в продукции этой группы отмечается высокая интенсивность обмена веществ в клетках. Большая часть воды находится в свободной подвижной форме, что обуславливает не только усиленный обмен веществ, но и повышенную чувствительность плодоовощной продукции к условиям окружающей среды. Поэтому для снижения интенсивности обмена веществ картофель, овощи, плоды хранят при температуре, близкой к 0°С.
Дыхание — основной процесс обмена веществ в плодах и овощах при хранении. В процессе дыхания образуются вещества, энергия, необходимые для гидролиза и передвижения веществ, связанных с послеуборочным дозреванием, защитными реакциями. При дыхании выделяется тепло, в массе продукции формируются определенные условия, которые влияют на технологию размещения продукции, вентиляцию, охлаждение и хранение.

Дыхание сочной растительной продукции протекает по аэробному типу в том случае, когда имеется свободный доступ воздуха и окисление идет до конечных продуктов. Но такие условия бывают не всегда. При недостатке кислорода воздуха продукция переходит на приспособительный тип дыхания, анаэробный.

В этом случае образуются такие недоокисленные продукты, как этиловый спирт и другие, что может привести к возникновению физиологических расстройств в виде потемнений, некрозов и т.п.
На интенсивность дыхания влияют многие причины, такие как вид продукции, сорт, степень зрелости, наличие механических и других повреждений, условия окружающей среды. У плодов, овощей наиболее интенсивное дыхание отмечается в первые дни после уборки. Затем интенсивность дыхания постепенно снижается, наступает состояние покоя (для некоторых видов), а к весне — вновь возрастает.
Колебания температуры при хранении усиливают интенсивность дыхания. Пониженная влажность воздуха в хранилищах приводит к увяданию заложенной продукции, потере клетками ткани тургора, увеличению интенсивности дыхания. Газовый состав воздуха влияет на интенсивность дыхания. Увеличение количества углекислого газа, а также снижение кислорода уменьшают интенсивность дыхания плодов, овощей, замедляют процесс старения и увеличивают процесс хранения. С дыханием тесно связано протекание раневых реакций у картофеля, корнеплодов.

Раневые реакции. Плоды и овощи как живые объекты при хранении могут сопротивляться повреждающим воздействиям. Например, свежеубранные клубни картофеля, механически поврежденные, могут образовывать новые покровные ткани. На месте повреждения образуется раневая перидерма, которая пропитывается воскоподобным веществом, что препятствует проникновению в клубень микроорганизмов. Так формируется механический барьер. Кроме механического появляется еще химический барьер. В раневой зоне в ответ на контакт с микроорганизмами образуются фитоалексины, которые отсутствуют в здоровых тканях и возникают после поражения болезнями. Фитоалексины обладают антибиотическими свойствами и способны подавить развитие микроорганизмов. Чем быстрее они образуются, тем более устойчив данный сорт к фитопатогенным микроорганизмам. По мере хранения способность клубней продуцировать фитоалексины падает, что снижает их устойчивость к болезням.

Оптимальные условия для протекания раневых реакций у картофеля: температура 18 — 20°С, относительная влажность воздуха % и свободный доступ кислорода. В течение 8—14 дней механические повреждения зарубцовываются, картофель можно загружать на хранение. У корнеплодов моркови, свеклы и других раненые реакции проходят в течение 10 дней при температуре 10— 12°С, влажности воздуха 90—95%.

Созревание и старение. В плодах и овощах, как в любых других живых объектах, происходят процессы созревания и старения. Наилучшими пищевыми и вкусовыми свойствами обладают при определенной степени созревания. У большинства плодов и овощей различают следующие степени зрелости: съемную, технологическую и потребительскую.
При съемной степени зрелости плоды и овощи, полностью сформировавшиеся, способны после уборки дозреть.
При технологической степени они соответствуют оптимальным технологическим показателям для переработки на определенные продукты.
При потребительской степени зрелости достигают наиболее высокого качества по внешнему виду, вкусу и консистенции мякоти.
При первой степени зрелости плоды готовы к съему, упаковке, отправке на дальнее расстояние и закладке на хранение. Вторая степень позволяет эффективно использовать продукцию для технологической переработки, третья степень — для потребления в свежем виде. Переход от одной степени зрелости к другой характеризуется изменениями структуры и химического состава веществ. Изменяется окраска, консистенция, соотношение сахаров, кислот и др.
У некоторых видов продукции степени зрелости совпадают по времени. К ним относятся виноград, вишня, арбузы. У большинства же плодов от съемной до потребительской зрелости проходит несколько дней, а иногда месяцев. Яблоки и груши осенних и зимних сортов, абрикосы, персики, хурму, лимоны, дыни, томаты, предназначенные для транспортирования, собирают в съемной зрелости.
Преждевременная уборка семечковых плодов приводит к недобору урожая, сморщиванию плодов во время хранения, ухудшению окраски, несвойственному вкусу. Наоборот же, при запаздывании с уборкой резко сокращается срок хранения плодов, усиливается проявление физиологических заболеваний. Самую длительную лежкость отмечают при хранении у плодов, снятых в оптимальные сроки.

Покой и прорастание. Покоем называется определенный период в жизненном цикле растений, во время которого сильно понижена интенсивность многих физиологических процессов и отсутствует видимый рост. Продолжительность покоя — генетический признак сорта. На продолжительность периода покоя существенно влияет температура хранения. Задержать прорастание при хранении картофеля и корнеплодов можно с помощью химических препаратов. Например, опрыскивают ботву за 2 —4 недели до уборки 0,25%-ным раствором препарата ГМ-Na или осенью перед закладкой на хранение обрабатывают клубни, корнеплоды препаратом М-1.

Физиологические расстройства. Нарушение естественных физиологических функций, в первую очередь дыхания каждой клетки и всего организма, приводит к физиологическим расстройствам. Существенная черта всех физиологических расстройств — это то, что они не вызываются патогенными микроорганизмами, а происходят из-за внутреннего нарушения баланса обмена веществ. Физиологические расстройства вызывают неблагоприятные внешние условия в период роста растений, во время уборки урожая, транспортировки и хранения продукции. Например, у картофеля физиологические расстройства делятся на внутренние, которые могут быть обнаружены только при разрезании клубней, и внешние, которые легко определяются при визуальном осмотре.

Потемнение мякоти вызывается механическим повреждением клубней от ударов в процессе уборки, послеуборочной доработки и сортировки или от давления на клубень при хранении. Почернение сердцевины клубней наблюдается у картофеля многих cортов после длительного хранения при температуре 0°С.
Точечный некроз капусты проявляется в поле перед уборкой, в процессе хранения расстройство усиливается и достигает максимума в марте — апреле. Способствуют развитию точечного некроза и повышенные дозы азотных удобрений.
Распад тканей лука наблюдается в полевых условиях. В этом случает внешние сочные чешуи луковицы становится сероватыми и водянистыми. Чаще всего болезнь проявляется при высокой температуре, повышенной влажности воздуха в хранилище. Чтобы предотвратить развитие данного функционального расстройства, лук следует хранить при температуре близкой к 0°С и относительной влажности воздуха ниже 65%.

Повреждение, вызываемое охлаждением, наблюдается у некоторых видов при долгом хранении на холоде. Их выделяют в группу холодочувствительной продукции. Например, у яблок некоторых сортов в диапазоне температуры 0 — 3°С возникают внутренние побурения, водянистое разложение, омертвение тканей. При температуре 0 —7°С у огурцов появляются ямчатость, мокрые пятна, у баклажанов — почернение семян, поверхностное омертвение тканей. У зрелых томатов при температуре 1 — 10°С возникает водянистость, размягчение тканей. Недозревшие томаты, охлажденные на корню или при перевозках, теряют способность к дозреванию. Для каждого вида существуют определенные пределы допускаемого охлаждения, не вызывающие порчу.
Большое количество физиологических расстройств отмечается у яблок. Стекловидность плодов проявляется в виде просвечивающихся участков на поверхности плодов. Такие яблоки твердые и невкусные.

Побурение кожицы (загар) чаще наблюдается в области чашечки, проявляется через 2—4 месяца хранения в годы с сухой жаркой погодой в конце сезона вегетации. Часто встречается и у груш.
Подкожная пятнистость (горькая ямчатость) характеризуется появлением на поверхности плодов маленьких вдавленных пятен диаметром 2 — 3 мм, которые хорошо видны при съеме яблок. При хранении пятна буреют, мякоть яблок в месте впадин становится коричневой, горькой на вкус. Основной причиной горькой ямчатости считают дефицит кальция. Джонатановая пятнистость появляется во время хранения яблок сорта Джонатан в виде мелких черных пятнышек на поверхности.
Внутреннее побурение мякоти плодов возникает сначала вокруг сердечка, затем распространяется по всей мякоти. Обычно происходит при хранении при температурах около 0°С. Пухлость плодов (побурение мякоти от перезревания) наблюдается у поздно убранных, крупных яблок. Мякоть яблок теряет плотность, становится сухой, мучнистой и невкусной.

Увядание плодов обычно вызывается низкой влажностью воздуха в хранилище (менее 80%). Плоды сморщиваются, уменьшается их масса.
Микробиологические процессы, происходящие при хранении картофеля, овощей, плодов.
На поверхности картофеля, овощей и плодов находится большое количество микроорганизмов, которые попадают на них во время выращивания, уборки. Во время хранения многие виды микроорганизмов могут активно развиваться и приводить к большим потерям, как в массе продукции, так и в качестве. Основная причина порчи многих видов сочной растительной продукции при хранении — активное развитие микроорганизмов. Наиболее распространенные болезни картофеля, овощей и плодов, которые вызываются микроорганизмами, следующие: микозы (плодовая, голубая, зеленая, розовая гнили, фомоз, фитофтора, черная, серая плесени); бактериозы (слизистый бактериоз, мокрая гниль, мокрая бактериальная гниль картофеля). Среди других возбудителей порчи встречаются дрожжи, вирусы, вироиды.

Авторы:
Матвеев А.А - кандидат сельскохозяйственных наук
Матвеева В.А. - преподаватель Арзамасского сельскохозяйственного колледжа

В основе лежкости клубней лежит их биологическое свойство находиться после уборки в состоянии глубокого физического покоя. Продолжительность периода покоя зависит от сорта, условий выращивания и хранения.

Обмен веществ в покоящихся клубнях снижается до минимума. Выделение углекислого газа при температуре +4 град. С составляет 3-6 мг/кг за один час (в зависимости от сорта). По окончании покоя в начале прорастание клубней интенсивность дыхания возрастает в 3-5 раз и более.

Важная биологическая особенность клубней - способность возобновлять покровную ткань в местах механических повреждений. Лучше всего проходит рубцевание повреждений у растущих и свежеубранных клубней. Эта способность сохраняется и в первый период хранения, но с началом образования ростков теряется.

При правильном выборе сроков уборки, поддержании в первые две недели хранения температуры +10. +18 град.С, относительной влажности воздуха 90. 95% и интенсивном вентилировании образование новой покровной ткани происходит успешно. Этот период хранения называют лечебным. Продолжительность его определяется степенью повреждения клубней и зрелостью.

Важное технологическое значение имеют процессы взаимопревращений крахмала в сахар и сахара в крахмал. В вызревших клубнях при нормальных условиях хранения содержится в среднем 15. 18% крахмала и 0,5. 1,5% сахаров. При падении температуры ниже +3оС вследствие осахаривания крахмала происходит интенсивное накопление сахаров. Одновременно совершается и обратное преобразование сахаров в крахмал. Однако при пониженной температуре этот процесс протекает медленнее, что и является причиной накопления сахаров. При накоплении сахаров до 7. 8% клубни становятся сладкими на вкус. Процесс накопления сахаров при недлительном холодном хранении обратим при последующем отеплении клубней. В результате чего клубни становятся физиологически здоровыми, вкус их становится нормальным.

Накопление сахаров в клубнях следует рассматривать как и защитную реакцию на переохлаждение.

Образование темноокрашенных зон внутри клубней происходит при механических воздействиях : уборке, сортировке, затаривании и т.д.. Во всех случаях, когда ткани клубней в какой-либо мере повреждены, при холодном хранении в них образуются темные пятна. Проводить сортировку и затаривание клубней перед реализацией нужно после отепления клубней в теплых и светлых помещениях.

Картофель отличается сравнительно невысоким тепло- и влаговыделением. Поэтому отсортированные клубни можно сохранять слоем 1,6. 1,8 м при естественной вентиляции и до 5м при активной. Интенсивному воздухообмену способствует высокая скважность : 42. 48% для средних, 35. 40% для мелких клубней.

Допустимая высота падения клубней на металл - 20 см, на дерево - 30 см, на рыхлую почву - 100 см, на клубни - 30 см.

Условия хранения.

Хранение продовольственного картофеля подразделяют на следующие периоды - послеуборочный (лечебный), основной (вынужденный покой) и весенний (после начала прорастания).
Лечебный период имеет продолжительность от нескольких дней до 3-х недель. Для вызревших клубней с незначительными повреждениями при уборке, продолжительность его минимальная. Для недозрелых клубней с неокрепшей кожурой и значительными механическими повреждениями продолжительность его максимальная. Во время лечебного периода необходимо создавать условия для дозревания клубней и зарубцовывания механических повреждений. Этому способствует температура +15. +20 град. С и относительная влажность воздуха 85. 95%. К концу периода температуру снижают до +10 град. С и переходят к охлаждению до +2. +6 град. С. При несоблюдении этих условий наблюдается повышенное выделение углекислого газа.

При переходе от лечебного периода к основному среднесуточную температуру снижают на 0,5. 1 град. С.

Относительная влажность воздуха в основной период должна быть 90. 95%. С целью предотвращения развития фитофтороза температуру хранения можно снижать до +1 град. С.

Весенний период. Для предотвращения прорастания почек клубней температуру в хранилищах снижают на 1-3 град. С по сравнению с основным периодом. Благодаря большой теплоемкости клубней удается создать запас холода и не допустить повышения температуры в штабелях картофеля.

При хранении семенного картофеля необходимо к моменту высадки клубней стимулировать образование недлинных ростков, которые не обламывались бы при посадке. Для этой цели необходимо применять отепление клубней на свету при температуре +15. +18 град. С в течение 2-3 недель. Это способствует лучшему развитию растений и получению большего урожая.

Технология и этапы хранения.

Первое звено в технологии хранения картофеля - уборка. За одну-две недели до уборки ботву надо скашивать косилками - измельчителями или уничтожать десикантами. Вместе с ботвой с поля удаляются возбудители многих болезней (особенно - фитофторы), что исключает перезаражение клубней, кожура их грубеет, что снижает их травмирование при уборке.

Во время уборки желательно провести полевую сортировку, удаляют больные и поврежденные клубни. В специализированных картофелеводческих хозяйствах должны быть специальные площадки под навесом, оснащенные вентиляционными установками для обсушивания партий мокрой продукции и проведения лечебного периода, сортирования, затаривания клубней, их временного хранения с последующей механизированной перегрузкой на зимнее хранение. Недопустимо закладывать на хранение партии картофеля в сильной степени поврежденности фитофторозом, подмороженные, с удушением. Хранят картофель в буртах, траншеях и хранилищах. Для фермерских хозяйств, которые пока характеризуются небольшим объемом производства, рассмотрим вариант хранения картофеля в хранилищах. В хранилищах с естественной вентиляцией его размещают в закромах слоем до 1,8 м - семенной и до 2,2 м - продовольственный. При загрузке картофеля в закрома стремятся не повредить клубни, недопустимо хождение по насыпи. Для предотвращения отпотевания в закромах с естественной вентиляцией поверхность насыпи укрывают рыхлым теплоизолирующим материалом - соломой, соломенными матами, рогожей, мешковиной и др.. В этом случае слой отпотевания перемещается на теплоизолятор и увлажняет его, а не клубни. Теплоизолятор следует периодически заменять. Если слой загрузки картофеля не более 1,4м, то определенный эффект дает устройство гребней на его поверхности. Чередующиеся гребни высотой 0,5м способствуют рассеиванию тепла из штабеля и снижают вероятность отпотевания.

При хранении ценного посадочного картофеля его закладывают в небольшие ящики, которые составляют в продуваемые штабеля. Эффективно опудривание клубней мелом.

В хранилищах с активным вентилированием картофель размещают в закромах с глухими стенами высотой до 5м. В них можно создать определенный режим для каждого сорта.

Устройство и оборудование хранилищ в соответствии с требованиями культуры позволит сохранить клубни в течение срока (вплоть до нового урожая), свести потери его до минимума, создать условия для получения большего урожая в следующем сезоне, окупит затраты на его устройство в короткий срок, сделает труд приятным и высокопроизводительным.

Читайте также: