Плоды и овощи являются функциональными органами однолетних, двулетних и многолетних растений, которые представлены клубнями, корнеплодами, соцветиями, соплодиями, завязями и выполняют строго определенные функции. Комплекс биохимических процессов, протекающих в плодах и овощах после отделения от материнского растения, определяется теми функциями, которые были заложены в них вегетирующим растением, и имеет биологически запрограммированный механизм продолжения рода и время жизни. Эти процессы определяют возможную продолжительность сохранения потребительских свойств плодов и овощей и сроки их годности. По данному принципу все плоды и овощи делят на три группы.
Первая группа. Вегетативные органы двулетних растений (клубни, корнеплоды, луковицы, кочаны), биологическое назначение которых заключается в том, что на втором году жизни они образуют семена, необходимые для продолжения вида. Поэтому эти органы наделены системой защиты для переживания неблагоприятных условий осенью и зимой до начала нового цикла ростовых процессов в весенний период. Этот этап называется стадией покоя. Поэтому основная задача на всех этапах товародвижения этих овощей снизить до допустимого минимума интенсивность всех жизнеобеспечивающих процессов в растительных объектах.
Вторая группа. Генеративные органы (плоды и ягоды однолетних овощных и многолетних плодовых растений), основной биологической функцией которых является обеспечение семян необходимыми питательными веществами и защитным механическим барьером до момента их полного созревания. Как только семена достигнут физиологической зрелости, необходимой для продолжения вида, органы, их содержащие и выполнившие свое генетическое предназначение, начинают отмирать. Поэтому возможные сроки на этапах продвижения товара к потребителю будут определяться степенью зрелости при уборке и скоростью процессов дозревания при хранении.
Третья группа. Листья, части растений (салат, шпинат, укроп), ягоды с момента отделения от материнского растения не выполняют никаких генетически запрограммированных функций продолжения вида, поэтому у них отсутствуют системы защиты, обусловливающие длительное хранение. Они являются скоропортящимися продуктами. Поэтому основная задача на этапе их послеуборочой обработки, транспортирования и реализации заключается в обеспечении условий, предотвращающих потерю влаги, увядание и микробиологическую порчу.
Физиологические процессы, протекающие в плодах и овощах на этапах товародвижения.Плоды и овощи являются живыми растительными объектами. Поэтому в них протекает весь комплекс физиологических процессов, присущих живой растительной системе. Отличительной особенностью является то обстоятельство, что после отрыва от материнского растения все протекающие процессы обеспечиваются энергией и необходимыми химическими соединениями за счет расходования запасных веществ, накопленных в процессе выращивания. Чем интенсивней протекают физиологические процессы в тканях растений, тем быстрее расходуются запасенные в процессе вегетации вещества и снижается пищевая ценность продукции. Плодоовощная продукция как живая система имеет естественный иммунитет, обусловленный комплексом защитных реакций, необходимых для заживления механических повреждений, борьбы с фитопатогенными микроорганизмами, и обладает системой релаксации к неблагоприятным стрессовым условиям окружающей среды.
Дыхание - важнейший процесс, лежащий в основе жизнедеятельности всех живых объектов, в т. ч. и растительных. Назначение дыхания - синтез молекул АТФ, содержащих макроэргические связи, при расщеплении которых выделяется энергия, которая используется для подержания всех процессов жизнедеятельности живых систем. В процессе дыхания происходит необратимый процесс распада органических веществ, в т. ч. Сахаров, до СО2 и Н2О, при этом осуществляется синтез промежуточных соединений, активно участвующих в метаболизме, а также выделяется часть энергии в виде тепла.
При осуществлении транспортирования, складирования и хранения растительных объектов учитывают количество тепла и влаги, выделяемое продукцией, и рассчитывают необходимые условия для их удаления. В результате расходования органических соединений на дыхание происходит уменьшение массы продукции. При достаточном доступе кислорода воздуха растительные объекты осуществляют аэробный тип дыхания, т. е. окисление органических соединений происходит до конечных продуктов - СО2 и Н2О. При недостатке кислорода, когда массовая доля его в воздухе составляет менее 2%, растительные ткани переходят на анаэробное дыхание, которое происходит не до конечных продуктов и в результате которого образуются промежуточные, не до конца окисленные продукты - этиловый спирт, ацетальдегид, уксусная и молочная кислоты. Промежуточные продукты окисления снижают естественный иммунитет плодов и овощей и приводят к возникновению различных физиологических заболеваний, сопровождающихся появлением на поверхности или в мякоти различных пятен, потемнений, некрозов.
Интенсивность процессов дыхания зависит: от температуры хранения, концентрации кислорода; вида продукции, например, интенсивность дыхания яблок в 2-3 раза выше, чем у лука и моркови; от ботанического сорта. Интенсивность дыхания плодов ранних сроков созревания значительно выше, чем у поздних; вызревшие, без физиологических, микробиологических и механических повреждений плоды и овощи имеют более низкий уровень дыхания, более стабильны при хранении, у них меньше потери массы и питательных веществ при хранении. Повышение температуры и концентрации кислорода в процессе хранения и транспортирования активизирует дыхание плодов и овощей.
Испарение влаги происходит в основном через устьица и чечевички, в меньшей степени через кутикулу. В вегетационный период испарение уравновешивается поступлением влаги через корневую систему. При хранении происходят некомпенсационные потери влаги за счет возникновения разницы парциального давления паров влаги в атмосфере хранения и над поверхностью продукции. Процесс испарения имеет также физиологическое назначение, осуществляется отвод тепла, выделяемого при дыхании, и перемещение растворенных веществ из центра объекта к его поверхностным участкам.
Потери воды приводят к нарушению согласованности биохимических процессов и ослаблению устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды. Потери воды в пределах до 5% могут приводить к обратимому (восстанавливаемому) увяданию плодоовощной продукции, увеличение потерь влаги (более 5-7%) вызывает необратимое увядание и потерю потребительских свойств продукции. Для зеленных овощей критические потери влаги составляют 2-3%.
Различают три степени увядания: первая - легкая (допускается для овощной зелени, огурцов, семечковых плодов); вторая -увядание без признаков морщинистости, такая продукция имеет низкие потребительские свойства и относится к нестандартной; третья - сильное увядание со сморщиванием поверхности, продукция относится к отходу. Поэтому задача при товародвижении продукции состоит в том, чтобы свести к минимуму потери влаги.
Скорость испарения зависит от следующих факторов:
- от относительной влажности воздуха окружающей среды (ОВВ); равновесная влажность воздуха для плодоовощной продукции составляет 99-99,5%, при этой влажности практически не будет происходить испарение влаги продукцией. Между тем при этой влажности высока вероятность развития микроорганизмов. Поэтому для каждого вида плодов и овощей устанавливается оптимальный (компромиссный) влажностный режим для хранения;
- температуры воздуха;
- скорости движения воздуха;
- соотношения площади поверхности объекта к его объему, например листья салата теряют воду в 150-200 раз быстрее, чем картофель;
- толщины и химического состава покровных тканей; влагоудер-живающей способности клеточных коллоидов разных видов плодоовощной продукции;
- периода хранения (осень, зима, весна).
Замерзание или подмораживание плодов и овощей происходит при нарушении температурных режимов хранения, транспортирования и реализации. Образование кристаллов льда вызывает нарушение целостности клеточной оболочки, и при оттаивании продукция теряет клеточный сок. Подмороженная и замороженная продукция полностью утрачивает свои потребительские свойства и не подлежит реализации. Многие виды плодоовощной продукции чувствительны к пониженным положительным температурам, при которых у них возникают физиологические заболевания - "холодный ожог", пухлость, потемнение мякоти, разрыв кожицы и др., которые также приводят к полной потере потребительских свойств.
Состояние покоя и прорастания. Покой - период жизни двулетних растений, когда у них отсутствует видимый рост листьев и корней, характеризует процесс подготовки почек к развитию в будущем сезоне. Это приспособительная реакция растительных органов для переживания неблагоприятных сезонных условий, закрепленная генетически. В этот период устанавливается стабильная и низкая интенсивность биохимических процессов и дыхания. Различают глубокий покой, когда почки не прорастают даже при благоприятных температурно-влажностных режимах (картофель), и вынужденный покой - прорастание продукции может начинаться при повышении температуры и влажности среды (кочанная капуста, корнеплоды). Сохраняемость овощей зависит от продолжительности и глубины периода покоя. Наиболее важным фактором является температура хранения, которая снижается до максимально допустимой индивидуально для каждого вида овощной продукции.
Созревание и старение плодов и плодовых овощей. Жизненный цикл плодов и плодовых овощей включает в себя три последовательных этапа жизнедеятельности: рост и развитие, которые сопровождаются увеличением массы и размеров плодов, накоплением основных питательных и запасных веществ до уровня, обеспечивающего возможный процесс дозревания (у дозревающих плодов); созревание, которое связано с незначительным увеличением массы и размеров, созреванием семян, при этом в тканях происходят качественные изменения, формируются потребительские свойства. После завершения процесса созревания начинается процесс старения, характеризующийся реакциями распада, снижением уровня естественного иммунитета и последующего постепенного отмирания растительных клеток и тканей. Поэтому основная задача на всех этапах товародвижения заключается в максимальном снижении активности процессов жизнедеятельности и в первую очередь интенсивности дыхания. По характеру дыхания продукции после съема с материнского растения в процессе дозревания все плоды и плодовые овощи делят на три группы: - климактерические, способные к дозреванию, у них процесс дозревания включает три фазы - предклимактерическую (сопровождается низкой интенсивностью дыхания); климактерическую (на последней стадии дозревания происходит характерный подъем активности дыхания, получивший название климактерического подъема) и постклимактерическую (происходит снижение уровня дыхания). Первые две фазы относятся к периоду созревания (дозревания), а последняя -к перезреванию и старению живой растительной продукции. Рост интенсивности дыхания катализируется "гормоном созревания" - этиленом, выделяемым самими плодами, которые чувствительны к этилену даже в небольших его концентрациях. Климактерические плоды убирают в физиологической стадии зрелости (3/4 спелости), что позволяет осуществлять их транспортирование на дальние расстояния без снижения качества. К климактерическим плодам относят семечковые плоды, пло-, довые овощи и большинство тропических и субтропических плодов (бананы, авокадо, манго, папайя, киви и др.);
- неклимактерические плоды характеризуются достаточно ровным дыханием на протяжении всего периода после съема. В таких плодах отсутствует необходимое количество основного запасного вещества— крахмала, они не могут улучшать потребительские свойства после уборки в недозрелом состоянии, поэтому их убирают в стадии близкой к потребительской степени спелости. Этилен не активизирует интенсивность дыхания, поэтому их относят к плодам не чувствительным к этилену. К этой группе принадлежат ананасы, цитрусовые, инжир, гранаты, многие представители косточковых плодов и овощей; '- плоды с поздним подъемом интенсивности дыхания. У них интенсивность дыхания возрастает только после завершения дозревания. Сюда относится немногочисленная группа плодов, например хурма, персики, нектарины и земляника садовая. Послеуборочное дозревание семечковых плодов, плодовых овощей и ряда тропических и субтропических фруктов и овощей - это период хранения, в течение которого происходит окончательное завершение процессов формирования семян, зародышей и околоплодника. Околоплодник за период дозревания приобретает необходимые потребительские свойства, соответствующие состоянию полной биологической спелости. В мякоти снижается содержание крахмала, протопектина, органических кислот, дубильных веществ, увеличивается содержание моно- и дисахаридов, растворимых пектиновых веществ, снижается содержание хлорофилла, изменяется гамма пигментов покровных тканей (снижается содержание хлорофилла, увеличивается содержание каротиноидов, антоцианов). При этом консистенция дозревающих плодов становится сочной, формируются свойственные данному виду и сорту вкус, цвет и аромат. Возрастает толщина воскового слоя кутикулы. Затем наступает старение тканей околоплодника, плодовая мякоть после созревания семян начинает быстро разрушаться. В зависимости от планируемых сроков хранения скорость дозревания можно регулировать. Для ускорения процесса дозревания повышают температуру и массовую долю этилена в камерах дозревания. Для замедления процесса дозревания, а соответственно, увеличения сроков хранения продукции используют технологические приемы, снижающие активность процессов жизнедеятельности растительных тканей (снижение температуры хранения до допустимого минимума, разложение эндогенного этилена в атмосфере хранения, хранение в газовых средах с пониженной концентрацией кислорода и повышенной концентрацией углекислого газа и др.).
Процессы заживления механических повреждений. Известно три наиболее распространенных способа заживления механических повреждений целостности покровных и прилежащих к ним паренхимных тканей.
Общим для всех плодов и овощей является усыхание поврежденных и прилегающих к раневой зоне клеток и их отмирание. При этом возрастает концентрация сухих веществ в клеточном соке, повышается осмотическое давление, которое препятствует развитию микроорганизмов. Для большинства плодов, ягод, плодовых и зеленных овощей это является единственным барьером для проникновения фитопатогенов. В раневой зоне могут образовываться фунгитоксичные вещества, служащие химическим барьером на пути микроорганизмов, - полифинолы, фитоалексины и др.
У картофеля, свеклы и моркови усыхание клеток сопровождается суберинизацией и отмиранием клеток раневой зоны. Клеточные оболочки и межклеточные пространства пропитываются сложным липидоподобным веществом - суберином, препятствующим проникновению микроорганизмов.
У картофеля, кроме суберинизации раневой зоны, происходит образование новой ткани -раневой перидермы.
Некротическая реакция - реакция растительной клетки на внедрение фитопатогена. При проникновении микроорганизмов внутрь клетки может происходить отмирание растительных клеток пораженного участка и самих микроорганизмов, в результате чего происходит локализация зоны повреждения и на пораженных местах образуются некротические участки.
Тепловыделение на этапах товародвижения. Высокая ин тенсивность тепловыделения плодоовощной продукции обуслов лена активностью дыхания растительных объектов, в результате которого выделяются тепло и вода. В условиях затрудненного от вода выделяемого тепла из-за наличия примесей органическою и неорганического происхождения (земля, песок, растительные остатки и др.), некалиброванной, мелкой продукции, отсутствия необходимой аэрации и других причин может произойти повышение температуры в массе продукции, которое приводит к развитию микроорганизмов и сельхозвредителей. Эффективность отвода тепла и влаги из больших масс продукции достигается необходимым уровнем воздухообмена и снижением температуры хранения.