ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ХИТОЗАНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯБЛОК НА СРОК ИХ ХРАНЕНИЯ

INFLUENCE OF THE CONCENTRATION OF CHITOSAN PREPARATIONS IN THE PROCESSING OF DIFFERENT APPLE VARIETIES ON THEIR STORAGE TIME

Холмирзаев И.Х. Абдуллаев Ф.Т.

28.04.2022 220

4(97)

13. Химическая технология

Цитировать:

Холмирзаев И.Х., Абдуллаев Ф.Т. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ХИТОЗАНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯБЛОК НА СРОК ИХ ХРАНЕНИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13479 (дата обращения: 18.11.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В основу статьи положен новый экологически чистый полимер хитозан и его композиции с органическими кислотами, увеличивающими сроки хранения плодов яблок по видам, механизмы действия биопрепаратов на сроки хранения. Показано, что при хранении яблок большое значение имеют оптимальная среда, концентрация препаратов и относительная влажность.

ABSTRACT

The article is based on a new environmentally friendly polymer chitosan and its compositions with organic acids that increase the shelf life of apple fruits by species, the mechanisms of action of biological products on the shelf life. It is shown that the optimal environment, concentration of preparations and relative humidity are of great importance during the storage of apples.

Ключевые слова: хитозан, уксусная кислота, янтарная кислота, глицирризиновая кислота, антибактериальное действие, противомикробное действие, контролируемая атмосфера, контролируемая газовая среда.

Keywords: chitosan, acetic acid, succinic acid, glycyrrhizic acid, antibacterial action, antimicrobial action, controlled atmosphere, controlled gas environment.

За последние годы мировой рынок фруктовой продукции вырос на несколько процентов. Годовое потребление на одного человека в мире составляет 120 килограммов фруктов. Среди стран - поставщиков фруктовой продукции Китай, США, Вьетнам, Турция, Марокко, Евросоюз, некоторые страны Азии, Иран, Пакистан и Индия и другие. По данным последних 3 лет продовольственная безопасность остается одной из глобальных проблем мира. При этом в ведущих развитых странах мира (США, Россия, страны ЕС, Япония и др.) основное внимание уделяется обеспечению населения экологически чистыми продуктами питания. В этих странах в процессе хранения и переработки пищевых продуктов большое внимание уделяется использованию препаратов, полученных из природного сырья без использования химических пестицидов [1].

Важность развития органического сельского хозяйства и производства органических пищевых продуктов Республики Узбекистан подчеркнута в Указе Президента Республики Узбекистан № ПФ-5995 от 18 мая 2020 года «О дополнительных мерах по обеспечению соответствия показателей качества и безопасности сельскохозяйственной продукции международным стандартам» [2].

В процессе хранения фруктов и овощей в мировом опыте используются различные технологии. Например, для создания газовой среды и длительного хранения фруктов в контролируемой атмосфере используются следующие технологии: ULO (Ultra Low Oxygen) - хранение в камере с очень низким содержанием кислорода (менее 1-1,5%); RCA (Rapid Controlled Atmosphere) - технология быстрого снижения концентрации кислорода; ILOS (Initial Low Oxygen Stress) - сверхбыстрое снижение уровня кислорода в камере за короткое время; LECA (Low Ethylene Controlled Atmosphere) – технология снижения уровня этилена в камере; DCA (Dynamic Controlled Atmosphere) - динамически управляемая атмосфера; СО₂shock treatment - технология шоковой обработки углекислым газом за счет повышения концентрации углекислого газа до 30% [3].

Широко применяется технология хранения с использованием модифицированной атмосферы. Газообразная среда формируется мембраной, отбирающей газ из полиэтиленовой пленки, путем вдыхания сырья (поглощение О₂, выделение СО₂) или с помощью пакетов из полимерных пленок барьерного типа.

Кроме того, использование некоторых синтетических антисептиков при длительном хранении плодов, удлиняет сроки хранения, но оказывает негативное влияние на здоровье потребителей.

В литературе широко описаны антибактериальные и антимикробные свойства хитозана. Покрытие поверхности плода полупроницаемым хитозановым покрытием изменяет уровни эндогенных газов (CO₂, O₂ и этилен), препятствуя аэробному дыханию, что отражает бактериологическое и фунгистатическое действие этого биополимера.

Оксид серы (SO₂) – имеет сильный едкий запах, хорошо растворяется в воде. Сернистым газом обрабатывают фрукты, сухофрукты и свежий виноград для увеличения срока хранения. В процессе обработки оксидом серы изменяется химический состав клеточного сока, разрушаются некоторые витамины и микроэлементы. Так как оксид серы – это газ, то после окончания обработки на поверхности фруктов могут остаться соли сернистой кислоты, в то время, как сам газ улетучивается. У астматиков сульфиты могут вызывать сильную аллергию, при попадании в организм сульфиты разрушают витамин B₁, что при длительном воздействии вызывает нервное расстройство [4].

Одним из более перспективных путей решения этой проблемы является создание съедобных полимерных покрытий на поверхности фруктов. Покрытие фруктов полупроницаемой пленкой из хитозана изменяет уровень эндогенных газов CO₂, О₂ и этилена, затрудняет аэробное дыхание, что и объясняет бактерио- и фунгистатическое действие препарата [5].

В настоящей работе нами использован наиболее перспективный способ решения этой проблемы – это создание «съедобных» полимерных покрытий на поверхности плодов яблок.

При обработке яблок препаратами хитозана и его производными потеря воды у них снижалась на 20-40% в зависимости от сорта (табл.1, 2).

Согласно мировым стандартам, препараты нового поколения должны отвечать следующим требованиям: надежный механизм действия; экономическая эффективность и экологическая безопасность.

К таким требованиям можно отнести препараты на основе хитозана и его производных с органическими кислотами, т.к. они обладают биологически активными, антимикробными, антибактериальными и биоразлагаемыми свойствами [6-10].

В нашем исследовании средняя молекулярная масса аналитического чистого хитозана составила М_ηs - 25000, степень деацетилирования 85 мол.%, использовали уксусную, лимонную, янтарную и глицирризиновую кислоты.

Подготовка плодов яблок для длительного хранения (контроль механических повреждений, первичное охлаждение до 3⁰С, хранение при определенной температуре) осуществлялась нами в соответствии с инструкциями УзДСТ ИСО 1212:2010.

Перед закладкой на хранение плоды яблок обрабатывали хитозаном и его производными комплексами на основе органических кислот (уксусной, янтарной, аскорбиновой и глицирризиновой кислоты), пригодных для употребления в пищу.

Для исследований нами использовались следующие сорта яблок: Фарангиз, Фуджи куки, Наманганский красный, Голден супер, Голден делишес, Грей смит, Ренет Симиренко. Плоды были собраны согласно технологии, затем хранились в холодильнике при +5⁰С в течение суток, потом обрабатывались препаратами на основе хитозана и его производных разной концентрации для длительного хранения, после чего их хранили при от +1 до +3⁰С. Препараты готовили растворением 0,2% раствора хитозана в водных растворах органических кислот в соотношении 1:1, 1:2 и 2:1 в течение 25 часов при температуре 25ºС. Поверхность плодов обрабатывали полимерным покрытием рН 6,5-6,7, каждый из плодов погружали в раствор полимера на 1 минуту и затем сушили на открытом воздухе [11].

В качестве контроля использовали дистиллированную воду, обработанные плоды взвешивали и помещали в холодильник для хранения при температуре +3ºС и относительной влажности 90-95%.

Пищевая ценность плодов оценивалась визуально и органолептически. Результаты обработки выражали в процентах массы испорченных плодов к общей массе переработанных плодов в конце эксперимента (процент потери) (табл. 1, 2).

Результаты исследования и анализ:

В результате проведенных опытов, анализа и органолептических наблюдений, были подобраны оптимальные концентрации препаратов в зависимости от сортов яблок, которые были использованы в последующих исследованиях.

В заключение из вышеизложенного можно сделать вывод, что наибольшая эффективность препаратов на основе композиции хитозана с уксусной кислотой наблюдалась при хранении яблок сорта Фарангиз. Установлено, что эффективность в 2,4-2,8 раза выше, чем при контроле сроков годности. Эксперименты показали, что эффективность комплекса хитозан-глицирризиновая кислота выше в 2,4 раза по сравнению с контролем. Результаты опыта показывают, что эффективность препаратов на основе хитозана и уксусной кислоты при хранении яблок сорта Фуджи куки нового районирования в Узбекистане в 1,7-1,8 раза выше по сравнению с контролем.

Таблица 1

Препараты, применяемые при обработке сортов яблок, для длительного хранения, и их сравнительная оценка с контролем. Температура -1 +2С°, относительная влажность 90-95%

Варианты	Использованные сорта яблок
Варианты	Фарангиз, мес.	%	Фуджи куки, мес.	%	Наман-ганская красная, мес.	%		Голден супер, мес.		%	Голден делишес, мес.	%	Грейн смит, мес.	%	Ренет Симиренко, мес.	%
Срок хранения по рекоменд. USAID, контроль	8	100	7	100	9		100		11	100	12	100	12	100	11	100
Хитозан 0,1% - Уксусная к-та 0,2% (1:1)	19	237	10,5	150	12		140		15,8	144	16,8	140	22	183	23,1	210
Хитозан 0,1% - Уксусная к-та 0,1 % (1:1)	20	250	12,5	178	15,7		175		19,5	177	20	167	21,5	179	22,6	205
Хитозан 0,5% - Уксусная к-та 2% (1:1)	6	77	5	71	5,4		60		9,1	83	10,2	85	8,3	79	8,3	76
Хитозан 0,2% - Уксусная к-та 1% (2:1)	7,6	95	6	85	6,3		70		10,3	94	8,8	73	9	75	10,4	95
Хитозан 0,2% -Уксусная к-та 0,2% (1:1)	22,8	285	10,5	150	13,5		150		24	218	24	200	23,4	195	24,7	225
Хитозан 0,2% - Уксусная к-та 0,2% (1:2)	15	188	11	157	13,5		150		21,3	194	23,3	194	21	175	20,9	190

Таблица 2

Варианты	Использованные сорта яблок
Варианты	Фарангиз, мес.	%	Фуджи куки, мес.	%	Наман-ганская красная, мес.	%	Голден супер, мес.	%	Голден делишес, мес.	%	Грейн смит, мес.	%	Ренет Симиренко, мес.	%
Срок хранения по рекоменд. USAID, контроль	8	100	7	100	9	100	11	100	12	100	12	100	11	100
Хитозан 0,2% - Раствор калиевой соли в лимонной к-те (1:1)	8,1	100	8	114	9	100	13,3	116	12,7	106	12	100	11	100
Хитозан 0,2% - Раствор калиевой соли в лимонной к-те (2:1)	12	150	10	142	10,8	120	17	155	18,6	155	15	125	16,7	152
Хитозан 0,2% - Аммониевая соль виниловой к-ты 0,2% (1:2)	11	140	9,5	135	10,8	120	12,2	111	13	110	14,3	119	15,7	143
Хитозан 0,2% -Янтарная к-та 0,25% (1:1)	10,4	130	10,5	150	10	110	14,6	133	15,5	129	12,5	104	14,6	133
Хитозан 0,1% -Янтарная к-та 0,1% (1:1)	11,3	142	11	157	10,8	120	17	155	18	150	14,7	122	15,6	142
Хитозан 0,2% -Аскорбиновая к-та 0,25% (1:1)	4,16	52	3	35	3,6	40	6	55	7,4	62	5,2	44	5,7	52
Хитозан 0,1% -Аскорбиновая к-та 0,1% (1:1)	6,8	85	4	57	5,6	60	9,1	83	7,5	63	8,8	73	9,3	85
Хитозан 0,1% - глицирризиновая к-та 0,01% (1:1)	19	240	10,5	150	12,6	140	16,5	150	17,9	149	21,8	175	23,9	218
Хитозан 0,2% - глицирризиновая к-та 0,01% (1:1)	19	238	11	157	11,7	130	18,3	166	19,5	163	23,2	193	24,4	222

Из результатов, приведенных в таблице 1 и 2 было установлено, что влияние на срок хранения яблок различных сортов от концентрации хитозановых препаратов и его комплексов с органическими кислотами влияет по-разному. Отсюда можно сделать вывод, что эти препараты по-разному влияют на биологические процессы, протекающие в плодах при их хранении. Для всех сортов яблок высокую эффективность показали препараты с концентрацией хитозана 0,1 и 0,2% с органическими кислотами с концентрацией в пределах от 0,1 до 0,2% при соотношении 1:1. По видимому, это связано с тем, что хитозан при таких концентрациях проявляет высокую антибактериальную и антивирусную активность.

Наилучшие результаты зафиксированы для яблок всех сортов, обработанных растворами Хитозан – Глицирризиновая кислота при соотношении 1:1 и 2:2. Также Хитозан – Уксусная кислота при соотношении 2:1. При этом товарный вид и вкусовые качества яблок оставались в лучшем виде по сравнению с контролем.

Препараты на основе хитозана с высокой концентрацией и препараты на основе хитозана с аскорбиновой кислотой оказывали негативное влияние на срок хранения яблок. Это объясняется тем, что композиции, сформированные из высококонцентрированных растворов хитозана и аскорбиновой кислоты оказывают сильное воздействие на кожуру яблок.

Таким образом, по результатам вышеперечисленных исследований была подобрана оптимальная концентрация препаратов при хранении яблок по сортам и составлены рекомендации по применению наиболее эффективных препаратов при хранении плодов для фермерских хозяйств.

Список литературы:

АНО Международный независимый институт анализа инвестиционной политики (АНО МНИАП) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://мниап.рф/analytics/Mirovoj-rynok-fruktov/ (05.04.2022).
2020 йил 18 майдаги ПФ-5995 “Қишлоқ хўжалиги маҳсулотларининг сифат ва хавфсизлик кўрсаткичлари халқаро стандартларга мувофиқлигини таъминлашга доир қўшимча чора-тадбирлар тўғрисида” Президент Фармони.
Проектирование и оснащение фрукто- и овощехранилищ. Хранение в регулируемой атмосфере [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.infrost-agro.ru/keeping/regulate/ (05.04.2022).
No H.K., Meyers S.P., Prinyawiwatkul W., Xu Z. Application of Chitosan for Improvement of Quality and Sheff Life of Foods. //Journal of Food Science 2007.- Volume 72.- №5.- Page R87-R100.
Абдуллаев Ф.Т., Сатторов М.Э., Холмирзаев И.Х., Нематов Н.А. Мева ва сабзавотлар сақлаш жараёнида турли замбуруғ касалликлари билан зарарланиши ва уларга қарши кураш омилларию. // Журнал “Агрокимё ҳимоя ва ўсимликлар карантини”, 2018.- №6.- Б.56-60.
Rudall K.M., Kenochington W. The chitin sustem. // Biolog. Rev.- 1973.- P. 597-636.
Скрябин К.Г., Вихорова Г.А., В.П. Варламов. Хитин и хитозан. Получение, свойства и примение. М. Наука.- 2002.- 368 с.
Н.Р.Вохидова, С.Ш.Рашидова. Полимер металлические системы хитозана BomByx mori /Издательство «Фан» Академии наук Республики Узбекистан Ташкент.- 2016.- C. 33-34.
Хитозановые технологии в сельском хозяйстве. Брошюра. Биотехнологии ЗАО – С. 79].
Куликов С.Н., Тюрин Ю.А., Ильина А.В., Левов А.Н., Лопатин С.А., Варламов В.П. Антибактериальная активность хитозана и его производных. /Научн. журн.: Труды Белорусского Государственного Университета. - 2009.- Том 4.- Ч 1.- C. 95-100.
Абдуллаев Ф.Т., Шукуруллаева М., Ражабова Д.Ю., Холмирзаев И.Х. Жамолова Л.Ю., Перспективы применения хитозана и его производных при хранении фруктов.//Тезисы докладов республиканской научной конференции “Роль интеграции науки о полимерах и образования в инновационном развитии отраслей экономики“. Ташкент 2015. 6 ноября. С. 139-140.