Щоб зберігати яблука в холодильнику довго, у плодів слід максимально уповільнити дихання. Цього досягають, знижуючи уміст кисню й вуглекислого газу в камері.
Наприкінці листопаду 2019 року у Вінниці відбувся міжнародний форум «Інтенсивний сад». На ньому прозвучали й доповіді на тему зберігання плодів. Нижче наводимо повний конспект доповіді польського науковця Томаша Крупи з Варшавського університету сільського господарства (SGGW), що була присвячена технологіям тривалого зберігання яблук у холодильних сховищах.
Системи зберігання різних видів фруктів подібні й різняться між собою незначно. Основою усіх технологій є закладати на зберігання лише якісні плоди, що, своєю чергою, спонукає садівника ретельно дотримуватися агротехніки протягом усієї вегетації.
Однією з найбільших проблем під час зберігання плодів є грибні хвороби. Більшістю вони проникають у фрукти протягом вегетації, тому слід подбати про належні фунгіцидні обробітки для знищення первинної інфекції. Зокрема, збудник альтернаріозної гнилі інфікує вже квітки яблуні й потім до часу дрімає у середині плоду. Загалом захист у період цвітіння є дуже важливим для вдалого зберігання урожаю.
Важливо подбати й про миття та дезінфекцію приміщень (холодильних камер) та інвентарю (контейнерів), у яких зберігатимуться яблука. Це обмежить інфекцію грибних хвороб у холодильнику. Попри свою простоту, ці операції надзвичайно позитивно впливають на якість і тривалість зберігання яблук.
Біологія плодів
Плоди зерняткових культур належать до клімактеричних й виділяють етилен — фітогормон, який прискорює дозрівання. Виділення плодами етилену можна образно порівняти з вічним двигуном, адже воно самоприскорюється. Ідеться про наростання обсягу етилену у геометричній прогресії. Зупинити цей процес не можна — після вилучення етилену з оточення плодів вони його продукуватимуть й далі. З цього робимо висновок: якщо плоди призначені на тривале зберігання, їх слід збирати в оптимальний термін, коли клімактеричне дихання лише починається. Запізнюватися зі збором не можна.
На рис. 1 схема одного з дослідів щодо впливу запізненого збирання на тривалість зберігання плодів. У партії яблук, які було зібрано в оптимальний термін (5 вересня) після зберігання в холодильнику тривалістю 177 днів ураження грибними хворобами проявилося на близько 11% плодів. Досить багато. Проте у варіанті досліду, коли збір плодів запізнився на 10 днів від оптимального терміну, аналогічний обсяг ураження грибними хворобами (10,9%) проявився у плодів на зберіганні вже після 128 днів перебування у холодильному сховищі.
Цей дослід добре ілюструє особливості фізіології клімактеричних плодів. Протягом 10 днів, коли плоди після оптимального терміну збирання висіли на дереві, у них розпочалася продукція етилену, і темп дихання ставав щораз швидшим. Унаслідок цього плоди швидше зм’якли під час зберігання, й усі інфекційні зародки, які знаходилися на їхній шкірці, почали розвиватися. Це й призвело до швидшого гниття плодів. Тому, якщо метою є тривале зберігання урожаю, необхідно ретельно визначати терміни його збору. Адже здатність плодів до зберігання буде гіршою і якщо з їхнім збором запізнитися, і якщо урожай зібрати занадто рано.
Рис. 1. Вплив оптимального терміну збирання на час й інтенсивність прояву грибних хвороб у сховищі
Терміни дозрівання урожаю в одного й того самого сорту за роками різняться, тому покладатися лише на наведені в описі сорту календарні терміни не варто. Ступінь зрілості плодів слід оцінювати самостійно. Дуже простим є визначення зрілості за допомогою йод-крохмальної проби. Ідеться про те, що у яблук, які дозрівають, унаслідок виділення етилену крохмаль починає розкладатися. Для тестування яблука крають у місці найбільшого діаметра та змочують отримані зрізи йодом, розчиненим у водному розчині йодиду калію. У Польщі й Україні ця речовина доступна в аптеках під назвою «Люголь». Унаслідок контакту з йодом наявний у плодах крохмаль темніє. Результати тесту оцінюють за 10-бальною шкалою. Для більшості сортів сигналом про час збору є йод-крохмальний індекс у межах від 3–4 до 7–8. У незрілих плодів, які ще почали виробляти етилен, змочений розчином Люголю переріз на 100% чорний. У перезрілих плодів переріз буде майже білим, бо унаслідок інтенсивного виділення етилену увесь наявний крохмаль деградував. Міра потемніння перерізу у різних сортів різнитиметься.
Окрім йод-крохмальної проби варто застосовувати дещо складніший метод, у якому більше вимірювань. Ідеться про визначення індексу Штрайфа (Streif Index). Для цього доведеться пенетрометром виміряти щільність (твердість) м’якушу, визначити йод-крохмальний індекс плодів і на додаток за допомогою рефрактометру поміряти уміст цукру у сокові плодів. Пристрої для цих вимірів у Польщі й Україні можна придбати за дуже невеликі, доступні кожному садівникові, кошти. Комплексна оцінка стиглості яблук, якою є індекс Штрайфа, дозволяє краще зрозуміти поточний стан розвитку плодів. Для цього застосовують формулу:
Індекс Штрайфа = Щільність м’якушу / (Йод-крохмальний індекс × Уміст цукру)
Для більшості сортів яблуні Індекс Штрайфа вже визначено (табл. 1), оптимальний період збору заведено позначати інтервалом значень, що сигналізують про оптимальний початок і закінчення збору урожаю.
Таблиця 1. Значення індексу Штрайфа для деяких сортів яблуні
Якщо котромусь з сортів у саду відведено значну площу, визначення індексу Штрайфа допоможе прогнозувати термін збору наперед й завдяки цьому ретельніше підготувати персонал та інвентар. Ідеться про те, щоб визначати індекс регулярно, наприклад що три дні й будувати на основі отриманих вимірів графік (рис. 2). У певний момент, коли крива значень наблизиться до Streif-Index початкового збору, можна починати підготовку до зборів (організувати персонал і техніку).
Рис. 2. Побудований за результатами вимірювання індексів Штрайфа графік дає змогу на кілька дів вперед прогнозувати оптимальні терміни збирання у конкретного сорту яблуні
Технології зберігання
Під час зберігання у холодильнику яблука продовжують жити та дихати. Під час дихання кисень та глюкоза перетворюються на вуглекислий газ і воду (СО2 та Н2О), у результаті цієї реакції вивільняється теплова енергія (рис. 3). Висока температура і наявність етилену реакцію прискорюють. Метою зберігальних технологій є уповільнення темпу дихання плодів. Як зрозуміло з табл. 2, низька температура обмежує темп дихання. У яблука й груші темп дихання не такий сильний, як у ягідних плодів, таких як малина чи суниця. Якщо яблуко і груша за температури +15 °C видихають 48–55 мг СО2/год/кг плодів, то малина — 246, а суниця — 282 мг СО2/год/кг плодів. Однак суницю й малину в холодильнику зберігають кілька днів, тоді як яблуко і грушу — до 12 місяців у відповідних умовах, дбаючи, щоб температура в холодильнику була близькою 0 °C.
Рис. 3. Схема дихання клімактеричних плодів
Таблиця 2. Інтенсивність дихання плодів залежно від температури в камері холодильника
Нині існує чимало технологій зберігання плодів. Це й звичайне холодильне сховище, і камера з контрольованою атмосферою (КА), і камера з ультранизьким умістом кисню (Ultra Low Oxygen — ULO), і динамічно контрольована атмосфера (DKA). Усі ці технології різняться умістом кисню в камері холодильника. Це відображає історичний розвиток методів холодильного зберігання плодів. Спочатку користувалися звичайним холодильником, у атмосфері якого, як і в повітрі, було 21% кисню: за цієї технології регулювали лише температуру. Згодом з’явилася технологія з контрольованою атмосферою у камерах (КА), щоб та містила близько 2,5% кисню, пізніше почали застосовувати атмосферу з ультранизьким умістом кисню (ULO, близько 1–1,5% О2), ще згодом було створено технологію зберігання у динамічно контрольованій атмосфері (DKA), склад якої балансує на межі кисневого і безкисневого дихання плодів. У табл. 3 — режими зберігання плодів, що застосовуються у польському садівництві. Виділено сорт Боскоп: він належить до старих сортів, більшість з яких потребує вищої температури зберігання. Наслідком вищої температури у сховищі є інтенсивніше дихання і, як результат, менш тривале зберігання плодів старих сортів. Натомість новіші сорти, наприклад, такі як Шопен і Бребурн, слід зберігати за температури +1 °C, а Чемпіон — за близько 0 °C.
Яку зі згаданих вище технологій слід застосувати в конкретному господарстві? Відповідь сформується автоматично, якщо ще до створення плантації садівник знатиме, куди й кому продаватиме вирощене. Розуміння специфіки майбутніх продажів підкаже, яку зі зберігальних технологій слід застосувати. Якщо ідеться про продажі яблук із саду, сховище не потрібне узагалі. Якщо ж запланована співпраця з торговими мережами, яким яблука необхідно постачати протягом усього року, і їх м’якуш має бути щільним, а баланс цукру й кислот — гармонійним, плоди доведеться зберігати у динамічно контрольованій атмосфері — DKA, можливо, що й застосувати сполуку 1-МЦП.
Таблиця 3. Типові режими зберігання яблук, які застосовують у польському товарному садівництві
Слід пам’ятати, що яблуко і груша є уразливими до вуглекислого газу плодами, особливо груша. У табл. 3 наведено приклад цієї вразливості. Ідеться про сорт Чемпіон і сполуку 1-МЦП. Без застосування 1-МЦП плоди Чемпіону можемо зберігати у холодильних камерах з умістом вуглекислого газу в атмосфері близько 5%, але після обробки плодів сполукою 1-МЦП уміст вуглекислого газу в камері не повинен перевищувати 1,5%. Тобто за поєднання двох технологій — КА і обробки плодів сполукою 1-МЦП необхідно застосовувати спеціальні режими зберігання. У табл. 4 продемонстровано різницю між режимами зберігання яблук залежно від типу застосованої технології.
Таблиця 4. Режими зберігання яблука залежно від того, яку з технологій зберігання, КА, ULO чи DKA застосовано
Так, у разі застосування ULO сорт Гала слід зберігати в атмосфері, що містить по 1,5% кисню й вуглекислого газу. Якщо ж сорт зберігати у DKA, атмосфера холодильної камери не повинна містити більше ніж 0,5% СО2 і 1,5% кисню. Аналогічно із сортом Голден Делішес. Якщо його поміщено до КА — атмосфера має міститися по 2,5% СО2 та О2, а якщо до ULO — вуглекислого газу і кисню там має бути по 1,5%. Тривалість зберігання плодів залежатиме від застосованої технології. Так, за вищого умісту кисню в атмосфері (КА) Голден Делішес можна зберігати 5–7 місяців, за нижчого (умови ULO) — 6–8. Оскільки ціни яблук підвищуються наприкінці сезону продажів, технологія, яка дозволяє зберігати плоди довше, допомагає садівникові заробляти.
Що ж до груші, то більшість її сучасних сортів слід зберігати за температури –0,5…–1 °C (табл. 5). Плоди груші дуже вразливі до вуглекислого газу в атмосфері холодильника. Через це для усіх її сортів уміст СО2 в камері не повинен перевищувати 1%, а для деяких — і 0,5%, уміст же кисню має бути в межах 1–1,5%.
Таблиця 5. Режими зберігання груші, застосовувані в польському товарному садівництві
Динамічно контрольована атмосфера
Розгляньмо детальніше найновішу технологію зберігання плодів у динамічно контрольованій атмосфері — DKA. Вона затратніша порівняно з тими, на заміну яким прийшла, й вимагає високої кваліфікації технолога зі зберігання — спеціаліста, що опікується плодами в холодильнику.
Рис. 4. Інтенсивність дихання яблук залежить від концентрації кисню в атмосфері холодильної камери
На рис. 4 — графік, що описує інтенсивність виділення яблуками вуглекислого газу залежно від концентрації кисню в атмосфері холодильної камери. Якщо склад атмосфери ідентичний повітрю (21% кисню), плоди дихають дуже активно й виділяють максимальну кількість CO2.. Зі зниженням концентрації кисню темп їхнього дихання уповільнюватиметься, але до певної нижньої межі. Якщо уміст кисню в атмосфері знижувати й далі, інтенсивність дихання плодів почне рости. Та оскільки це дихання буде безкисневим, його продуктом буде вже не вуглекислий газ, а етанол.
В атмосфері, склад якої перебуває на межі кисневого і безкисневого дихання, яблука здатні утримувати максимальну якість. На використанні цієї закономірності свого часу й побудували технологію зберігання плодів у динамічно контрольованій атмосфері — DKA. Треба було лише опрацювати спосіб вимірювання, що фіксуватиме момент, коли кисневе дихання плодів переходитиме у безкисневе. Задля цього у Західній Європі комерційні компанії опрацювали низку методик, зокрема й такі, що вимірювали уміст етанолу в плодах чи в атмосфері, що їх оточує. Над однією з найновіших методик працюють й науковці SGGW, вона ґрунтується на вимірюванні флуоресценції хлорофілу у плодів. Про суть методу. Оскільки момент переходу між кисневим і безкисневим диханням викликає у рослин стрес, фотосинтетичні реакції унаслідок цього притлумлюються, натомість флуоресценція хлорофілу, яка є конкурентним до фотосинтезу процесом, набуває максимальної інтенсивності. Пік цієї активності й фіксують спеціальні датчики. Для цього зразки плодів, у яких вимірюватимуть флуоресценцію хлорофілу, поміщають у обладнані сенсорами пластикові бокси (фото), останні розташовують у холодильній камері, для атмосфери якої слід визначити межу безкисневого дихання. Зберігання товарних партій плодів це не порушує, адже сьогодні двері більшості газощільних холодильних камер обладнані віконцями для відбирання проб. У разі таких вимірювань вікна затемнюють, адже хлорофіл реагує на світло. Вимірювання виконують щоденно або й двічі на день — щоб перевірити, чи концентрації О2 і СО2, у яких плоди зберігаються, сприятливі для збереження товарних якостей, чи навпаки, занадто низькі, і плоди починають дихати без кисню.
Фото. Яблука у боксах із датчиками для вимірювання флуоресценції хлорофілу
Таблиця 6. Граничний уміст кисню в атмосфері камери із DKA для деяких сортів яблуні
У табл. 6 наведено критичний і безпечний уміст кисню для зберігання в DKA плодів кількох досліджених сортів яблуні. Суттєва деталь. Відразу після збирання (на початку зберігання) толерантність плодів до наднизького умісту кисню в атмосфері камери є досить високою. Та мірою їх дозрівання вона зменшується, а потреби у кисневі щораз зростають. І хоча це лише частки процентів, вони вирішально впливають на здатність яблук до зберігання — ідеться про те, чи плоди дихають киснем, чи без нього. Тонкі допустимі межі умісту газів в атмосфері камери з DKA ставлять особливі вимоги до газощільності цих приміщень.
На практиці камеру, де буде застосовано DKA, заповнюють плодами кілька днів, ще день-два витрачають на те, щоб знизити уміст кисню в атмосфері до 3%. Для цього у приміщення закачують азот (використовують генератори азоту). У наступні кілька днів плоди спожиють надмір кисню, і його вміст у камері знизиться до необхідних для технології 0,2–0,3%. На рис. 5 зображено етапи встановлення у камері холодильника сприятливої для плодів атмосфери із наднизьким умістом кисню (DKA). Процедура триває тиждень (7 днів), на практиці період, після якого хлорофіл плодів продемонструє пік флуоресценції, може сягати 5–8 днів. Щойно такий сигнал буде отримано, уміст кисню в атмосфері холодильної камери підіймають на 0,1–0,2% і вже в таких умовах утримують плоди протягом дуже тривалого часу.
Рис. 5. Етапи встановлення DKA в атмосфері холодильної камери
У разі занадто раннього збору урожаю та його зберігання у звичайному холодильнику існує ризик поверхневого опіку — фізіологічної хвороби, що проявляється зміною кольору шкірочки плодів. Технологія зберігання яблук в DKA або в ULO — якщо плоди обробити 1-МЦП, кардинально знижує прояв цієї хвороби. В умовах DKA значно менше проявляється й інша фізіологічна хвороба — побуріння серцевини. Умови DKA кардинально уповільнюють життєві процеси плодів, й тому в більшості сортів навіть після пів року чи й 10 місяців зберігання яблука смакують так, ніби їх щойно зняли з дерева. Це важливо для економічного успіху господарств, адже нині споживачі передусім цінують добрий смак продуктів.
Не дати етилену активуватися
Щодо сполуки 1-МЦП. На польському ринку наявні кілька препаратів на її основі. Навіть у фаховій літературі 1-МЦП побіжно називають інгібітором етилену. Насправді ж 1-МЦП інгібує активність сполук-ензимів, які активують етилен. Специфічні ензими неактивні аж допоки на поєднаються з молекулою етилену. Оскільки рух молекули 1-МЦП є швидшим, за наявності вона першою сполучається з рецептором етилену — ензимом, й жодної дії не відбувається: ензим не активує етилен. Завдяки цьому процеси розм’якшення, дихання, розкладу цукрів у плодах уповільнені. Такий ефект після одного обробітку плодів сполукою 1-МЦП триває близько 6 місяців.
Одне з останніх досліджень, яке ми виконали на яблуках сорту Чемпіон, продемонструвало, як щільність м’якушу плодів на зберіганні корелює з датою їх збирання та технологією зберігання (DKA та ULO, також у комбінації з 1-МЦП ).
Отже, у плодів сорту Чемпіон, зібраних в оптимальний термін — 19 вересня, та із запізненням на 10 днів (29 вересня), досліджували зміну щільності м’якушу на зберіганні (рис. 6, 7). Вимірювання виконували після 7, 8, 9 і 10 місяців перебування плодів у холодильному сховищі.
Рис. 6. Щільність м’якушу яблук сорту Чемпіон після імітації торгового обігу, вчасне та запізнене збирання (19 й 29 вересня). Без застосування сполуки 1-МЦП. 1 Ньютон = 0,101972 кг
Дослідження засвідчили, що плоди, які зберігалися в умовах ULO, якщо їх збір було проведено в оптимальні терміни, після імітації торгового обігу мали значно нижчу щільність м’якушу, аніж вчасно зібрані яблука з холодильника з DKA. За усіх термінів зберігання різниця щільності між ULO та DKA у вчасно зібраних плодів наближалася до 1 кг/см2. Обробіток плодів перед закладанням на зберігання сполукою 1-МЦП позитивно вплинув на щільність їхнього м’якушу. Так, вчасно зібрані й оброблені 1-МЦП плоди, які зберігали в умовах ULO протягом 10 місяців після імітації торгового обігу мали щільність м’якушу близько 6 кг/см2, — це більше, аніж щільність м’якушу вчасно зібраних, але не оброблених 1-МЦП плодів за аналогічної тривалості зберігання в DKA й імітації обігу — 5,33 кг/см2. Поліпшив обробіток 1-МЦП й щільність м’якушу у плодів, зібраних із 10-денним запізненням. Там, де урожай зберігали 10 місяців в умовах ULO після імітації обігу, запізно зібрані плоди мали щільність м’якушу 5,6 кг/см2, а за зберігання в умовах DKA — 5,08 кг/см2. Таким чином, доведено, що обробіток яблук перед холодильним зберіганням сполукою 1-МЦП дає можливість організувати поставку плодів протягом тривалого часу без втрати ними якісних характеристик. Загалом обробіток плодів 1-МЦП надає ті самі переваги, що й застосування технології DKA, — у плодів на зберіганні менше проявляється побуріння шкірочки, а оскільки їхній м’якуш не м’якне, продукція у другій половині зберігального сезону менше уражається гіркою гниллю.
Застосування під час зберігання сполуки 1-МЦП має й недолік — оброблені нею плоди стають більш уразливими до вуглекислого газу. Про це слід пам’ятати, і якщо перед зберіганням такий обробіток заплановано, то в холодильній камері слід знизити уміст вуглекислого газу. Для цього пристрої, які його усуватимуть із приміщення, мають бути потужнішими, ніж зазвичай. Наші спостереження свідчать, що уразливими до сполуки 1-МЦП є й яблука сорту Чемпіон. Щоб уникнути пошкоджень, плоди цього сорту перед обробітком 1-МЦП слід ретельно охолодити й після температуру вже не підвищувати. Існує ймовірність, що особливої процедури застосування 1-МЦП вимагатимуть і деякі нові сорти яблуні. Тому для успішного зберігання урожаю щодо застосування 1-МЦП на конкретних сортах, особливо нових, садівникам варто проконсультуватися з науковцями.
Леся Каделя
журнал “Садівництво по-українськи”, серпень 2020 року
Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі “Садівництво по-українськи” та інтернет-сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/ належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».
Садівництво по-українськи
