ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ ЭКСПОРТНЫХ СОРТОВ ЯБЛОК

АННОТАЦИЯ

В статье описаны синтезированные авторами препараты на основе экологически безопасного природного биополимера - хитозана и его композиций - со съедобными органическими кислотами.

Проведён сравнительный анализ современных технологий хранения фруктов. Показано, что большое значение при хранении плодов яблок имеют оптимальные условия окружающей среды, а также концентрация препаратов и относительная влажность.

Изучено влияние данных препаратов при обработке экспортных сортов яблок, выращенных в Узбекистане, перед длительным хранением на сохранение свежести, вкусовых качеств, массы плодов яблок, товарного вида, в зависимости от сорта, а также на увеличение их срока хранения.

ABSTRACT

The article describes the preparations synthesized by the authors based on an environmentally friendly natural biopolymer - chitosan and its compositions - with edible organic acids.

A comparative analysis of modern fruit storage technologies was carried out. It was shown that optimal environmental conditions, as well as the concentration of preparations and relative humidity, are of great importance when storing apples.

The effect of these preparations during the processing of export varieties of apples grown in Uzbekistan before long-term storage on the preservation of freshness, taste, weight of apples, marketable appearance, depending on the variety, as well as on increasing their shelf life was studied.

Ключевые слова: яблоки, экспортные сорта яблок, хитозан, биополимер, уксусная кислота, янтарная кислота, глицерризиновая кислота, антибактериальные и антимикробные свойства, контролируемая атмосфера, контролируемая газовая среда.

Keywords: apples, export varieties of apples, chitosan, biopolymer, acetic acid, succinic acid, glycyrrhizic acid, antibacterial and antimicrobial properties, controlled atmosphere, controlled gas environment.

За последнее десятилетие в мире значительно возросло производство фруктов. В среднем их потребление на одного человека составляет 120 кг в год. В ведущих развитых странах основное внимание уделяется обеспечению населения экологически безопасными продуктами питания. В этих странах большое внимание уделяется использованию препаратов, полученных из натуральных продуктов, отказу от использования химических синтетических средств в процессах хранения и переработки пищевых продуктов [ 1,2 ].

Применение технологий хранения плодов яблок в обычной, регулируемой и модифицированной атмосфере недостаточно обеспечивает гарантированную защиту от поражения многими физиологическими (мокрый ожог, загар, распад, внутреннее побурение тканей и т.д.) и грибковыми заболеваниями, а также сохранение их исходного качества (твёрдость, свежесть, сочность, питательная ценность и т.д.) на стадиях хранения плодов, транспортировки и их реализации. По этим причинам производители сельхозпродукции несут огромные потери.

Нами, на основе анализа зарубежной и отечественной литературы за последние 20 лет, было установлено, что основной причиной развития заболеваний и снижения качества плодов яблок является избыточное накопление этилена внутри плодов и окружающей среде. Этилен синтезируется плодами (эндогенный) или поступает из окружающей среды (экзогенный) и в крайне низких концентрациях активизирует созревание, перезревание и старение плодов яблок. Координальное решение этой проблемы – ингибирование синтеза этилена и исключение его отрицательного воздействия [ 3 ].

В мировом опыте существуют различные технологии хранения фруктов и овощей. Например, для создания газовой среды и длительного хранения фруктов в контролируемой атмосфере используются следующие технологии:

- ULO (Ultra Low Oxygen) - хранение в камере с крайне 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;

- СО₂ shock treatment - ударная технология за счет увеличения концентрации углекислого газа (до 30%) [ 4 ].

Широко используется технология хранения в модифицированной атмосфере. Газовую среду создают с помощью полиэтиленовой пленочной газоселективной мембраны, дыхания сырья (поглощение O₂ и выделение СO₂) или пакетов из полимерной пленки барьерного типа.

Кроме того, использование способов длительного хранения плодов, с применением некоторых антисептических веществ увеличивает срок хранения, но отрицательно влияет на здоровье человека.

Одним из наиболее перспективных способов решения этой проблемы является создание «съедобных» полимерных покрытий на поверхности фруктов на основе хитозана и его производных. Антибактериальные и противомикробные свойства хитозана широко описаны в литературе. Покрытие поверхности плодов полупроницаемой хитозановой оболочкой изменяет уровень эндогенных газов (СO₂, O₂  и этилена), предотвращает аэробное дыхание, что представляет собой бактерио- и фунгистатическое действие этого биополимера.

Согласно мировым стандартам, препараты нового поколения должны отвечать следующим требованиям:

- высокая эффективность действия;

- экономическая эффективность;

- экологическая безопасность.

В связи с этими требованиями повышается актуальность создания биосовместимых и биоразлагаемых природных полимеров, в том числе препаратов на основе хитозана и его производных [5-10].  

Цель наших исследований – создание препаратов на основе хитозана, синтезированного методом деацетилирования хитина, полученного из коконов тутового шелкопряда, который является экологически чистым природным сырьем. Для решения этой задачи было выбрано использование оптимального композиционного состава полимерной системы: композиции хитозан – органическая кислота – вода, методом покрытия поверхности плодов.

Также целью исследований является изучение действия препаратов при обработке экспортных сортов яблок, выращенных в Узбекистане, перед длительным хранением на сохранение свежести, вкусовых качеств, массы плодов яблок, товарного вида, в зависимости от сорта, а также на увеличение их срока хранения.

Использованные материалы и методы исследования

В исследованиях мы использовали аналитически чистый хитозан со средней молекулярной массой Мh - 25000, степенью деацетилирования 85 мол%, а также уксусную, молочную и двухосновную янтарную  кислоту [11].

При хранении фруктов их обрабатывали хитозаном и его производными с использованием растворов и комплексов на основе пищевых органических кислот (уксусной, янтарной, аскорбиновой, глицирризиновой и др.). Во время эксперимента обработанные фрукты хранились в холодильнике серии «Лидер» с вместимостью две тонны продукции.

Научные исследования проводились на экспортных сортах яблок «Фарангиз», «Фуджи Куки», “Голден делишес” и “Грейн смит”.

По данным проекта USAID  срок хранения вышеуказанных сортов яблок составляет 7-12 месяцев в зависимости от сорта.

Рабочие растворы готовили растворением 0,2%-ного раствора хитозана в водных растворах органических кислот в соотношении 1:1, 1:2 и 2:1 в течение 24 часов при температуре 25°С.

Полимерное покрытие поверхности плодов проводили при pH 6,5-6,7. При обработке каждый плод погружали в раствор препарата для обработки на 1 минуту, а затем сушили на открытом воздухе.

В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Обработанные плоды взвешивали и хранили в холодильнике при температуре 3°С и относительной влажности 90-95%.

Пищевая ценность плодов оценивалась визуально и органолептически. Результаты обработки выражали в процентах массы поврежденных плодов в конце опыта к общей массе обработанных плодов (процент потерь), табл.1.

В результате проведенных экспериментов и органолептических наблюдений и анализов были выделены и использованы в дальнейших исследованиях препараты с оптимальной концентрацией для плодов яблок, в зависимости от их сорта. В таблице представлены препараты, используемые при хранении плодов яблок, а также полученные результаты.

В связи с вышеизложенным, можно сказать, что отмечена эффективность препаратов на основе композиции хитозана с уксусной кислотой при обработке сорта «Фарангиз». При этом установлено, что эффективность в 2,4-2,8 раза выше контрольного образца. В экспериментах замечено, что эффективность комплекса хитозана с глицерризиновой кислотой в 2,4 раза выше.

Таблица 1.

Препараты, используемые при хранении экспортных сортов яблок и их влияние на потерю массы плодов. Температура t= 1-3°С. Относительная влажность q=90-95%. Потеря веса, %

Результаты обсуждения

Результаты эксперимента показывают, что при обработке плодов яблок сорта «Фуджи Куки», недавно районированного в Узбекистане, при обработке препаратами на основе хитозана и уксусной кислоты эффективность срока хранения выше в 1,7-1,8 раза по сравнению с контролем. В случае хитозана с лимонной кислотой достигнута эффективность до 2 раз. Как видно из результатов, представленных в вышеуказанной таблице, установлено, что влияние хитозана и его препарата с органическими кислотами на срок хранения различных концентраций не очень велико (от 0,3 до 0,6 раза). Отсюда можно сделать вывод, что указанные препараты по-разному влияют на биологические процессы, протекающие в плодах при хранении.

Установлено, что композиции 0,1% и 0,2%-ных растворов хитозана с 0,1% и 0,2%-ными растворами уксусной кислоты для сорта “Голден Делишес” обладают высокой эффективностью и положительно влияют на биологические процессы, происходящие в плодах. Их эффективность в 1,8-2,2 раза выше контроля. Было отмечено, что результаты, полученные на остальных препаратах, были в среднем в 0,3 и 0,6 раза выше. В растворах хитозана высокой концентрации, в 1% и 2%-ном растворах 0,5%-ной уксусной кислоты, срок хранения был в 2 раза меньше контроля, и наблюдалось отрицательное влияние на качество продукции, аналогичные результаты наблюдались в 0,2% и 0,1%-ных растворах хитозана с аскорбиновой кислотой. Это наблюдалось также в препаратах, приготовленных из 0,1% и 0,25%-ных растворов. При обработке вышеуказанными препаратами наибольшая эффективность оказалась в 0,5-0,8 раза выше контроля при обработке хитозаном различных концентраций с уксусной кислотой. Это связано с тем, что второй период созревания у этого сорта короткий, а кожица тонкая. Состав препарата хитозана, приготовленный с высокой концентрацией уксусной кислоты, а также препарата хитозана с аскорбиновой кислотой отрицательно повлияли на срок хранения яблок. Это объясняется тем, что составы, приготовленные на основе раствора хитозана и аскорбиновой кислоты высокой концентрации, оказывают агрессивное воздействие на тонкую кожицу яблока.

Действие перечисленных в таблице препаратов для сорта яблок «Грейн Смит» заключается в применении хитозана с 0,1-0,2%-ной уксусной кислотой в малых концентрациях, на основе растворов 0,1-0,2%-ной уксусной кислоты с комплексом хитозана с 0,01%-ной глицерризиновой кислотой, полученных в различных концентрациях, что эффективно влияло на срок хранения и качество плодов. В экспериментах установлено, что КПД увеличился от 1,5 до 2 раз. Установлено, что результаты, полученные с другими препаратами, практически не изменяют эффективность и не оказывают отрицательного влияния на срок годности, особенно в растворах с высокой концентрацией хитозана, а также в композициях хитозана и аскорбиновой кислоты. Мы полагаем, что причиной этого является высокая чувствительность этого сорта яблок к реагентам [12, 13].

Заключение

Таким образом, использование препаратов на основе хитозана и его производных, позволяет эффективно защищать от заболеваний плодов яблок при закладке их в хранилища, а также увеличивать срок хранения, что позволяет предохранять их от поражения физиологическими заболеваниями и максимально сохранять исходное качество фруктов.

При обработке вышеуказанными препаратами яблок экспортных сортов, выращенных в Узбекистане, было отмечено, что потеря воды у них снизилась на 20-40%, сохранились свежесть, вкусовые качества, масса плодов яблок, а также товарный вид,  увеличились сроки их хранения.

Данные факты в будущем позволят получать высокий экономический эффект и смогут обеспечивать население высококачественными продуктами в течение круглого года.

Список литературы:

1. Agroportal.ua [Электронный ресурс]. - Режим доступа:  http://agroportal.ua/news/mir/mirovoi-rynok-svezhikh-fruktov-neuklonno-rastet-na-kazhdogo-cheloveka-pripadaet-120-kg-fruktov (11.10.2024).
2. АНО Международный независимый институт анализа инвестиционной политики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http ://мниап.рф/analytics/Mirovoj -rynok-fruktov/ (11.10.2024).
3. Гудковский В.А. Причины повреждения плодов загаром и система мер борьбы с этим заболеванием. /Повышение эффективности садоводства в современных условиях Т.3: Материалы Всероссийской научно-практической конференции.- МичГАУ, 2003.- С.207-216.
4. Хранение в регулируемой атмосфере [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.infrost-agro.ru/keeping/regulate/ (11.10.2024).
5. Рашидова С.Ш., Милушева Р.Ю., Воропаева Н.Я., Рубан И.Н. Хитин и его производные из панцирных ракообразных Аральсного моря. Методы получения. Доклады АН РУ.- 1995.- № 5.- С.34-37.
6. Rudall К.М., Kenochington W. The chitin sustem. // Biolog. Rev.- 1973.- P. 597-636.
7. Скрябин К.Г., Вихорова Г.А., В.П. Варламов. Хитин и хитозан. Получение, свойства и примение. М. Наука.- 2002.- 368 с.
8. Вохидова Н.Р., Рашидова С.Ш.. Полимер металлические системы хитозана Воmbух mori /Издательство «Фан» Академии наук Республики Узбекистан Ташкент,- 2016,- С. 33-34.
9. 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.- С. 95-100.
10. Lim S.H., Hudson S.M. /Review of chitosan and its derivatives as antimicrobial agents and their uses as textile chemicals //J. Macromol. Sci. - 2003. - V. C43. - № 2. - P. 223-269.
11. Хитозановые технологии в сельском хозяйстве. Брошюра. Биотехнологии ЗАО - 79 с.
12. Абдуллаев Ф.Т., Дубовик Т.В. Современные методы хранения овощей и фруктов с использованием композиций хитозана. Узбекско-Российского Симпозиум «Перспективы науки о полимерах» на тему: «Нанополимеры: синтез, структура и применение», 2-3 ноября 2023 г., г.Ташкент.- С.79-82.
13. Абдуллаев Ф.Т., Дубовик Т.В. Эффективность действия препаратов на основе хитозана при длительном хранении сортов яблок. Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2024. 5(122). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17581 (дата обращения: 27.09.2024).