Способ хранения урожая плодоовощной и растениеводческой продукции - RU2325810C2
Код документа: RU2325810C2
Описание
Изобретение относится к технологии сохранения плодоовощной и растениеводческой продукции - ягод, фруктов, овощей, растений (петрушка, укроп) и др., позволяющей обеспечить ее надежную сохранность при длительном хранении.
Обычно известные способы хранения плодоовощной и растениеводческой продукции направлены на замедление ферментативных процессов, приводящих к преждевременному старению и порче продуктов, а также на уничтожение микроорганизмов.
Самым распространенным способом хранения плодоовощной и растениеводческой продукции является способ хранения при пониженной температуре в обычной или искусственно создаваемой регулируемой газовой среде (РГС). Лучшие результаты достигаются при хранении плодоовощной и растениеводческой продукции при пониженном содержании кислорода, повышенном содержании диоксида углерода и относительной влажности 85-95%. (Полимерные пленки для выращивания и хранения плодов и овощей, под ред. С.В.Генеля и В.Е.Гуля, Москва, Химия, 1985).
Данный способ используется для длительного хранения больших объемов плодоовощной и растениеводческой продукции в стационарных хранилищах.
Основным недостатком данного способа является относительно небольшие сроки хранения.
Другим способом хранения, замедляющим ферментативные процессы послеуборочного созревания и старения растений и плодов, а также развитие многих физиологических заболеваний (загар, распад от старения, мокрый ожог, маслянистость кожицы и др.), грибных гнилей, является способ, предусматривающий обработку урожая плодоовощной и растениеводческой продукции перед закладкой на хранение газообразным 1-метилциклопропеном (МЦП) путем контакта растений и плодов с атмосферой, содержащей газообразный МЦП.
Так как МЦП при нормальных условиях представляет собой газообразное нестабильное вещество, склонное к реакциям окисления, полимеризации и другим превращениям, его применяют в виде препаратов, представляющих собой продукты сорбции МЦП различными твердыми веществами. Выпуск газообразного МЦП из препарата осуществляют путем его взаимодействия с водой, например, за счет его погружения в воду. (US 6313068, RU 2267272).
Урожай плодоовощной и растениеводческой продукции помещают в герметичные камеры, контейнеры или хранилища. Там же размещают одну или несколько емкостей, заполненных водой, в которых и осуществляют взаимодействие препарата с водой.
Результатом данной операции является высвобождение газообразного МЦП из препарата в атмосферу хранилища (камеры, контейнера), в котором находятся плоды овощей, фруктов, растений и др., где и происходит непосредственный контакт газообразного МЦП с плодами и растениями.
В литературе описано много факторов, влияющих на отклик (реакцию) плодов и растений на длительность хранения плодов (без потери товарного качества) при воздействии на них газообразного МЦП. К этим факторам, в частности, относят концентрацию МЦП в помещении во время обработки плодов и растений, продолжительность их обработки в атмосфере, содержащей МЦП, зрелость плодов и растений на время обработки, интервал между сбором урожая и временем обработки, а также вид и культурный сорт обрабатываемых растений и плодов. Отмечается, что промежуток времени между сбором урожая и обработкой, в пределах которого достигается максимальный отклик на воздействие МЦП, зависит от зрелости плода и культурного сорта растения. Например, для того чтобы предотвратить развитие поверхностного ожога на яблоках «Granny Smith», обработка должна быть выполнена в течение 2 недель после сбора урожая. Плод, обработанный спустя 4 и более недель после того, как собран урожай, давал при дальнейшем хранении поверхностный ожог и имел более низкую твердость и титруемую кислотность по сравнению с плодом, обработанным в течение 2 недель после сбора урожая. (J.Mattheis, X.Fan, L.C.Argenta, Management of climacteric fruit ripening with 1-methylcyclopripene (1-MCP), an inhibitor of ethylene action. Thirtieth Annual Meeting «Plant growth regulation Society of America, held jointly with The Japanese Society for Chemical Regulation of plants», Vancouver, British Columbia, Canada. August 3-6, 2003, p.20-23.).
Несмотря на большой объем информации, в настоящее время литературе отсутствует информация, позволяющая определить, какую же концентрацию МЦП необходимо создавать при обработке плодов и растений в зависимости от их физиологического состояния, культурного сорта, сроков после сбора урожая. Обычно для обработки рекомендуют выдержку в атмосфере, содержащей МЦП в количестве от 0,1 до 1000 ppm.
В связи с этим при обработке препаратами на основе МЦП в лучшем случае имеет место перерасход дорого препарата, а в худшем случае быстрая порча обработанных плодов и растений.
Именно, по причине возможности возникновения ситуаций, связанных с порчей заложенного на хранения урожая плодов и овощей, большинство хозяйств, занимающихся производством и хранением плодоовощной продукции, с осторожностью относятся к применению данных препаратов в промышленном масштабе.
Таким образом, недостатками способов, использующих послеуборочную обработку плодов газообразным МЦП, является нерациональное использование дорогих препаратов, содержащих МЦП, а также их низкая надежность их применения.
Задачей предлагаемого способа является снижение расхода препаратов, содержащих МЦП, при сохранении длительного срока хранения плодоовощной и растениеводческой продукции.
Данная задача решается способом хранения урожая плодоовощной и растениеводческой продукции, включающим обработку урожая газообразным 1-метилциклопропеном, и последующее его хранение в обычной или регулируемой газовой среде при пониженной температуре, в котором перед обработкой в плодоовощной и растениеводческой продукции определяют содержание эндогенного этилена, а обработку осуществляют путем контакта урожая плодоовощной и растениеводческой продукции с атмосферой, в которой максимальная концентрация 1-метилциклопропена в газовой фазе в течение обработки, по крайней мере, в 1.2-3 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в плодоовощной и растениеводческой продукции перед обработкой.
В качестве источника МЦП используют препарат «Фитомаг», полученный по патенту RU 2267272, содержащий 0.5-2 мас.% МЦП, а также газообразный МЦП, полученный по патенту RU 2267477.
Данный способ можно использовать для увеличения сроков хранения различных сортов отечественных и зарубежных фруктов и овощей: Яблоки - Антоновка обыкновенная, Жигулевское, Мартовское, Синап Орловский, Ренет Симиренко, Северный Синап, Декабренок, Орлик, Айдаред, Голден Делишес, Ред Чив, Старкримсон, Грани Смит, Ред Делишес, Фуджи, Корей. Грушы - Любимица Яковлева, Августовская Роса, Осеннее Яковлева, Красавица Черненко, Аббат Феттель, Любимица Клаппа. Томаты - Фараон. Огурцы - Кураж, а также продукции растениеводства (петрушка, укроп, мята, кориандр и др.).
В каждом примере перед обработкой урожая газообразным МЦП определяют его физиологическое состояние, выбраковывают больные плоды и, после этого, определяют концентрацию межклеточного (эндогенного) этилена в ppm (в массовых частях на миллион) с использованием метода, описанного в статье (Е.М.Beyer, P.W.Morgan "A Method for Determining the Concentration of Ethylene in the Gas Phase of Vegetative Plant Tissues" Plant Physiol. (1970) 46, 352-354) при условиях, изложенных в статье Nehemia Aharoni «Relationship between Leaf Water Status and Endogenous Ethylene in Detached Leaves» Plant Physiol., 1978, 61, 658-662), т.е. под вакуумом 50 мм рт.ст. и выдержке 3 мин. Анализ на содержание этилена в выделившемся газе проводят на Газовом хроматографе «КРИСТАЛЛ ЛЮКС - 4000». (Колонка капиллярная, OV - 101, ⌀=0.3 мм, L=50 м, ПОЛИСОРБ. Пламенно-ионизационный детектор. Температура испарителя - 70°С. Температура колонки - 170°С. Температура детектора - 170°С. Расход водорода - 25 см3/мин. Расход воздуха - 250 см3/мин. Время анализа - 8 мин.)
После этого урожай разделяют на несколько равных партий.
Первую партию плодов помещают в замкнутое пространство (контейнер или хранилище) с обычной или регулируемой атмосферой (контрольный пример).
Остальные партии плодов помещают в замкнутое пространство (контейнер или хранилище), в атмосфере которого создают концентрацию МЦП, в 1.2-3 раза превышающую концентрацию эндогенного этилена (заявленный способ), и концентрацию МЦП вне заявленном интервале соотношений (сравнительные примеры).
Концентрацию МЦП в объеме хранилища создают путем взаимодействия определенного количества препарата «Фитомаг» с водой или водным раствором, содержащим органические (синтанол ДС-10, этанол и др.) и/или неорганические вещества (гидроксиды или карбонаты щелочных металлов - NaOH, КОН, NaHCO3 и др.). Концентрация органических или неорганических веществ в водном растворе обычно составляет от 0.1 до 3 мас.%. Количество воды или водного раствора органических или неорганических веществ - 3÷7 массовых частей на 1 массовую часть препарата.
Взаимодействие препарата с водой или растворами органических или неорганических веществ проводят в одном или нескольких открытых аппаратах (открытые стеклянные или металлические сосуды) с мешалкой, которые по возможности равномерно распределяют по хранилищу или контейнеру. Для этого в аппарат последовательно загружают заданное количество воды или водного раствора органических и/или неорганических веществ и препарата «Фитомаг» и включают мешалку.
Количество препарата (GПР), необходимого для создания требуемой (максимальной) концентрации 1-метилциклопропена (СМЦП) в атмосфере хранилища или контейнера, вычисляют по формуле:
GПР=ρВ·СМЦП·V·10-4/Сх,
где GПР - количество препарата, г;
ρВ - плотность атмосферы в хранилище, г/м3;
СМЦП - необходимая концентрация МЦП в объеме хранилища или контейнера, ppm (в массовых частях МЦП на миллион массовых частей атмосферы хранилища);
V - объем хранилища или контейнера, м3;
СX - содержание МЦП в препарате, мас.%;
10-4 - коэффициент пересчета ppm в мас.%.
Реальную концентрацию МЦП в объеме хранилища или контейнера дополнительно контролируют методом газохроматографического анализа (Газовый хроматограф «КРИСТАЛЛ ЛЮКС - 4000». Капиллярная колонка OV - 101, ⌀=0.3 мм, L=50 м. Пламенно-ионизационный детектор. Температура испарителя - 130°С. Температура колонки - 270°С. Температура детектора - 270°С. Расход водорода - 28 см3/мин. Расход воздуха - 500 см3/мин), отбирая для этого пробы газа из хранилища или контейнера.
Результаты анализа свидетельствуют, что концентрация МЦП в атмосфере хранилища достигает своего максимального значения (практически равной расчетной по формуле) через 10-70 минут, после взаимодействия препарата с водой. Время достижения максимального значения зависит, главным образом, от интенсивности перемешивания в аппарате, в котором происходит взаимодействие препарата с водой или водными растворами органических или неорганических веществ, а также от концентрации органических и неорганических веществ в данном растворе.
Плоды выдерживают в атмосфере, содержащей МЦП, в течение 12-48 часов, после этого хранилище или контейнер заполняют обычной или регулируемой атмосферой.
В дальнейшем все партии плодов хранят в одинаковых условиях (в регулируемой и/или обычной атмосфере), периодически отбирая образцы плодов и определяя их физиологическое состояние: твердость, процент больных плодов (загар, гниль). Кроме того, сразу после выемки плодов из хранилища, определяют содержание эндогенного этилена в плодах и оценивают их физиологическое состояние.
Аналогичную оценку физиологического состояния плодов проводят после их выемки из хранилища и выдержки в течение 7 суток в комнатных условиях.
Следующие примеры иллюстрируют способ:
Примеры 1-5 иллюстрируют способ хранения урожая плодов яблок сорта «Антоновка обыкновенная».
Из собранного урожая плодов яблони сорта «Антоновка обыкновенная» выбраковывают больные и механически поврежденные плоды, отбирают плоды приблизительно одинаковой твердости и определяют в них концентрацию эндогенного этилена. Для данного сорта концентрация эндогенного этилена составила 0.7 ppm. Плоды разделяют на пять равных партий.
Пример 1 (контрольный)
Первую партию помещают в хранилище объемом 500 м3 без обработки МЦП и хранят при температуре +3°С в обычной атмосфере в течение 7 месяцев. (Таблица 1, Пример 1).
Пример 2
Вторую партию помещают в хранилище 500 м3 и после этого в атмосфере хранилища создают концентрацию МЦП равную 0.84 ppm, т.е. такую концентрацию МЦП, которая в 1,2 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в плодах.
Для этого в открытый стеклянный сосуд, снабженным мешалкой, объемом 1 л, содержащего 315 г водного раствором NaOH (0,3 мас.%) и синтанола ДС-10 (0,1 мас.%) вносят 45 г препарата Фитомаг, содержащего 1,2% МЦП, закрывают хранилище и включают мешалку. Периодически с интервалом 15 минут отбирают пробы атмосферы на содержание в ней МЦП. Концентрация МЦП в атмосфере хранилища достигает максимально возможной величины (0.84 ppm) через 65 минут.
Плоды выдерживают в этой атмосфере в течение 24 часов. После этого хранилище открывают, убирают стеклянную емкость с раствором, создают требуемые условия хранения (+3° С) и хранят в обычной атмосфере 7 месяцев. (Таблица 1, Пример 2).
Пример 3 (сравнительный)
Третью партию помещают в хранилище 500 м3 и после этого в атмосфере хранилища создают концентрацию МЦП равную 0.7 ppm, т.е. такую концентрацию МЦП, которая равна концентрации эндогенного этилена в плодах (вне заявленных интервала соотношения) и выдерживают в течение 24 часов. (Таблица 1, Пример 3)
Пример 4
Четвертую партию помещают в хранилище 500 м3 и после этого в атмосфере хранилища создают концентрацию МЦП равную 2.1 ppm, т.е. такую концентрацию МЦП, которая в 3 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в плодах, и выдерживают в течение 24 часов. (Таблица 1, Пример 4)
Пример 5 (сравнительный)
Пятую партию помещают в хранилище 500 м3 и после этого в атмосфере хранилища создают концентрацию МЦП, равную 2.8 ppm, т.е. такую концентрацию МЦП, которая в 4 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в плодах (т.е. вне заявленных интервала соотношения), и выдерживают в течение 24 часов. (Таблица 1, Пример 5)
Через 7 месяцев хранилища открывают и сравнивают все эти пять партий плодов. Результаты сравнения этих пяти партий приведены в таблице 1.
Нетрудно заметить, что необработанные плоды первой партии по примеру 1 почти на 55% поражены загаром (Таблица 1, Пример 1). При выдержке первой, не обработанной партии плодов при нормальных условиях в течение 7 дней после хранения в хранилище, в ней практически отсутствуют здоровые плоды (пораженных загаром 98%).
В обработанных МЦП партиях плодов по примерам 2, 4 и 5 (по заявленному способу, т.е. когда концентрация МЦП в 1.2-3 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в плодах) плодов, пораженных загаром, нет. Количество плодов, пораженных гнилью, в обработанных по заявленному способу примерах в 2 раза меньше.
В примере 3, когда концентрация МЦП в атмосфере хранилища была равна концентрации эндогенного этилена в плодах (т.е. выполненного вне заявленного интервала соотношений) уже 4.5% плодов поращены загаром и больший процент плодов поражены гнилью. (Таблица 1, Пример 3)
Качество плодов обработанных по примеру 5, когда концентрация МЦП в 4 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в плодах (т.е. выполненного вне заявленного интервала соотношений), практически такое же, как и качество плодов партии 4, когда концентрация МЦП превышает концентрацию эндогенного этилена в 3 раза. Это свидетельствует о том, что трехкратный избыток МЦП по отношению к эндогенному этилену в плодах достаточен для получения положительного результата. (Таблица 1, Пример 5) и увеличение концентрации МЦП в объеме хранилища будет приводить только лишь перерасходу дорогого препарата.
Аналогично проводят испытания другой плодоовощной и растениеводческой продукции, содержащей различное количество эндогенного этилена.
Примеры 6-9
Иллюстрируют способ при обработке и хранении плодов яблони сорта «Антоновка обыкновенная», содержащей 1.5 ppm эндогенного этилена, с последующим хранением плодов в регулируемой атмосфере. Пример 6 - контрольный (без обработки МЦП). Примеры 8 и 9 - сравнительные. Пример 7 - по заявленному способу. Результаты приведены в таблице 1.
Примеры 10-13
Иллюстрируют способ при обработке и хранении плодов яблони сорта «Синап Орловский», содержащих 5 ppm эндогенного этилена, с последующим хранением плодов в регулируемой атмосфере. Пример 10 - контрольный. Примеры 12-13 - сравнительные. Пример 11 - по заявленному способу. Результаты приведены в таблице 2.
Пример 14-17
Иллюстрируют способ при обработке и хранении плодов яблони сорта «Мартовское», содержащих 2 ppm эндогенного этилена, с последующим хранением в обычной атмосфере. Пример 14 - контрольный. Примеры 16-17 - сравнительные. Пример 15 - по заявленному способу. Результаты приведены в таблице 3.
Примеры 18-21
Иллюстрируют способ при обработке и хранении томатов сорта «Фараон» степени зрелости Красный, содержащих 3 ppm эндогенного этилена, с последующим хранением в обычной атмосфере при 8°С. Пример 18 - контрольный. Пример 21 - сравнительный. Примеры 19, 20 - по заявленному способу. Результаты приведены в таблице 4.
Примеры 22-25
Иллюстрируют способ при обработке и хранении томатов сорта «Фараон» степени зрелости Оранжевый, содержащих 1.5 ppm эндогенного этилена, с последующим хранением в обычной атмосфере при 8°С. Пример 22 - контрольный. Пример 24 - сравнительный. Примеры 23, 25 - по заявленному способу. Результаты приведены в таблице 4.
Примеры 26-29
Иллюстрируют способ при обработке и хранении томатов сорта «Фараон» степени зрелости Бланжевые, содержащих 1.0 ppm эндогенного этилена, с последующим хранением в обычной атмосфере при 8°С. Пример 26 - контрольный. Примеры 28, 29 - сравнительные. Пример 27 - по заявленному способу. Результаты приведены в таблице 4.
Примеры 30-33
Иллюстрируют способ при обработке и хранении томатов сорта «Фараон» степени зрелости Красный, содержащих 3 ppm эндогенного этилена, и различном времени обработки (от 6 до 48 часов), с последующим хранением в обычной атмосфере при 8°С. Концентрация МЦП в атмосфере камеры во всех примерах в 3 раза превышала концентрацию эндогенного этилена в плодах и составляла 9 ppm. Для быстрого распределения МЦП в объеме в камере был установлен вентилятор. Результаты приведены в таблице 5.
Результаты испытания показали, что время выдержки практически не влияет на срок хранения обработанных плодов.
Примеры 34-36
Иллюстрируют способ при обработке и хранении томатов сорта «Фараон» степени зрелости Красный, содержащих 3 ppm эндогенного этилена, и различном времени обработки (от 1 до 6 часов), с последующим хранением в обычной атмосфере при 8°С.
Концентрацию МЦП в камере создавали путем испарения чистого МЦП, полученного по патенту RU 2267477. Для быстрого распределения МЦП в объеме в камере был установлен вентилятор. Концентрация МЦП в примере 34 в 3 раза превышала концентрацию эндогенного этилена в плодах, в примере 35 - в 2.7 раза и в примере 36 в 2.3 раза. Результаты приведены в таблице 5.
Результаты испытания показали, что способ создания заданной концентрации МЦП не влияет на сроки хранения.
Таким образом, при сравнении необработанных МЦП плодов (контрольные примеры) и обработанных МЦП овощей и фруктов в атмосфере, содержащей различные концентрации МЦП, видно, что создание концентраций МЦП в объеме хранилища или камеры, превышающих концентрацию эндогенного этилена более чем в три раза, практически не приводит к улучшению их качества (сравнительные примеры 5, 9, 13, 16, 24, 28).
В то же время, обработка плодов при концентрации МЦП менее требуемой, т.е. когда отношение концентрации МЦП к концентрации эндогенного этилена менее 1.2, приводит к преждевременной порче овощей и фруктов (сравнительные примеры 3, 8, 12, 17, 21, 29).
Данный способ не ограничивается приведенными примерами. Аналогичные результаты наблюдаются при обработке других овощей и фруктов (бананов, клубники, земляники и др.), а также продуктов растениеводства (петрушка, укроп, мята, кориандр и др.). В качестве источника МЦП могут быть использованы другие препараты, содержащие МЦП, а также газообразный МЦП, полученный сразу после синтеза, например, по патенту RU 2267477.
Реферат
Изобретение относится к технологии длительного хранения плодоовощной и растениеводческой продукции. Перед закладкой на хранение продукции в ней определяют содержание эндогенного этилена и выдерживают в атмосфере, содержащей 1-метилциклопропен, максимальная концентрация которого в атмосфере, по крайней мере, в 1,2÷3 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в продукции перед обработкой. Использование изобретения позволит снизить расход препаратов, обеспечивающих длительное хранение плодоовощной и растениеводческой продукции. 5 табл.
