Плоды и ягоды после сбора продолжают жить. Обмен веществ с окружающей средой сопровождается рядом биохимических и физиологических процессов. Из них наиболее важными являются дыхание и испарение влаги.
В процессе дыхания в плодах и ягодах происходит распад углеводов, органических кислот и других органических веществ. Окисление органических соединений сопровождается поглощением кислорода, выделением углекислого газа, воды и тепла и уменьшением выхода плодов. В результате этого процесса освобождается энергия, необходимая растительным организмам для выполнения всех жизненных функций.
Вследствие поглощения кислорода и выделения углекислого газа изменяется состав внешней среды. Для нормального дыхания считается достаточным содержание во внешней среде около 3—5% кислорода. Недостаточность кислорода вызывает сдвиг дыхательного газообмена в сторону анаэробного (бескислородного). При этом используется кислород, содержащийся в соединениях самой растительной ткани, что приводит к накапливанию в тканях этилового спирта, снижению устойчивости плодов к различным заболеваниям и порче их.
В бескислородной среде дыхание полностью прекращается, а, следовательно, останавливается жизнь растительного организма.
Интенсивность дыхания различна для разных видов плодов и может служить биологическим показателем, указывающим на пригодность их для продолжительного хранения. С увеличением интенсивности дыхания сроки хранения уменьшаются. Так, для большей части ягод интенсивность дыхания велика, поэтому сроки хранения их весьма малы.
Интенсивность дыхания не является постоянной для одного и того же вида плодов. Первый период после сбора плоды характеризуются активным дыханием, затем в процессе хранения интенсивность дыхания снижается, потом она постепенно возрастает, пока не достигнет максимума, связанного с полным созреванием плодов. После этого дыхание плодов замедляется, и они вступают в фазу старения.
Наступление стадии созревания находится в тесной зависимости от температуры хранения. Так, для яблок температура хранения при 22,5° С наступает на 7-й день, при температуре 10°С — на 20-й, а при 20°С — на 149 день. Таким образом, при пониженной температуре значительно уменьшается интенсивность дыхания плодов, отделяется время старения и тем самым увеличивается продолжительность их хранения.
При повышении окружающей температуры дыхание плодов усиливается. На усиление активности дыхания плодов влияют и колебания температуры при хранении. Опытами установлено, что постоянство температуры воздуха в камерах холодильника является чрезвычайно важным фактором, обеспечивающим при прочих равных условиях минимальные потери веса и лучшую сохранность плодов.
При пониженной, но колеблющейся температуре плоды сохраняются хуже, чем при несколько повышенной, но постоянной.
Быстрое охлаждение плодов после сбора приводит также к сокращению интенсивности их дыхания. При этом снижается распад органических веществ, расходуемых на дыхание, и продукты дольше сохраняя свои вкусовые и питательные качества. При быстром охлаждении интенсивность дыхания сокращается в 2—6 раз.
На интенсивность дыхания влияет также качественное состояние плодов. Травмы, наносимые плодам при уборке урожая, товарной обработке, упаковке, транспортировке и хранении, вызывают быструю ответило реакцию раздражения, проявляющуюся в резком повышении активности дыхания. Интенсивность дыхания в этом случае может повышаться в несколько раз. Увеличение интенсивности дыхания приводит к вырастанию необратимых процессов в органическом составе плодов ускорению порчи продукта.
При дыхании самая большая потеря органических веществ приходится на сахар. Расщепление сахара в процессе дыхания происходит по уравнению:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 ккал.
Таким образом, с дыханием неразрывно связано выделение тепла: при охлаждении нужно не только снизить температуру фруктов, но и удалить значительное количество выделяемого ими тепла.
Из приведенного уравнения следует, что удельное количество тепла, приходящееся на 1 г выделяемого углекислого газа, составляет (674)/(44·6) = 2,55 ккал (44 — молекулярный вес CO2). Исходя из этой величины, можно приближенно вычислять интенсивность тепловыделения плодов по количеству выделяющегося CO2.
Количество тепла, выделяемого различными плодами и ягодами в процессе дыхания при различных температурах, по данным Международного института холода. Приведенные значения теплоты дыхания являются крайними, предельно возможными для данного вида фруктов и изменяются в указанных пределах в зависимости от сорта, района произрастания, местных климатических условий и других факторов.
Теплота, выделяемая при дыхании фруктов (в ккал/ч на 1 г)
Другим, не менее важным процессом, происходящим в снятых плодах и ягодах, является испарение влаги с их поверхности. Этот процесс, как и дыхание, сильно влияет на состояние и сохранность продуктов.
Испарение влаги зависит, с одной стороны, от вида, свойств и биологической структуры самих плодов, с другой — от внешних условий, связанных с температурновлажностным режимом, подвижностью воздуха, упаковкой, состоянием тары и т. д.
При одинаковых условиях хранения испарение возрастает с увеличением удельной поверхности (в см2 на 1 г) плодов, т. е. чем они мельче.
Прочная кожица и восковой налет способствуют уменьшению испарения, защищают плоды от увядания, а механические повреждения (поранения) плодов, наоборот, увеличивают интенсивность испарения влаги.
Скорость испарения находится в прямой зависимости от дефицита влажности воздуха, т. е. от разности между упругостями водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре, и пара, фактически содержащегося в воздухе. Дефицит влажности воздуха возрастает с повышением температуры даже при одной и той же относительной его влажности. С уменьшением относительной влажности воздуха дефицит влаги, а вместе с ним и интенсивность испарения, возрастает еще больше.
Повышение температуры воздуха без его увлажнения также увеличивает потерю влаги плодами. В этой связи большая теплота, выделяемая при дыхании плодов, т. е. большая интенсивность дыхания, способствует соответственно большему усилению процесса испарения влаги. На интенсивность испарения влаги влияет также подвижность воздуха. Чрезмерное и интенсивное омывание фруктов воздухом способствует усушке и увяданию плодов и, кроме того, приводит к потере ими ароматических веществ.
Во время охлаждения и в начале хранения происходит наиболее энергичное испарение влаги, затем наступает период с минимальным испарением и в конце хранения в связи с перезреванием плодов интенсивность испарения вновь увеличивается.
Потери влаги во время охлаждения и хранения отрицательно влияют не только на консистенцию плодов, но и на их сопротивление к заболеваниям и сохранность.
Радикальным решением задачи борьбы с испарением влаги является искусственное увлажнение воздуха камер. Однако и при повышенной влажности воздуха интенсивность испарения влаги с плодов в первоначальный период хранения может быть довольно высокой вследствие поглощения воды деревянной тарой.
Влажность древесины, как и всякого гигроскопического тела, зависит от состояния окружающего ее воздуха. По истечении достаточно длительного времени (1—1,5 месяца) она становится равной равновесной влажности.
Равновесная влажность древесины (содержание воды в % к сухому весу)
Если деревянные ящики, длительное время находившиеся при повышенной температуре и пониженной относительной влажности, поместить затем в холодильную камеру с пониженной температурой и повышенной влажностью воздуха, то содержание влаги в них по отношению к сухому весу будет увеличиваться до достижения более высокой равновесной влажности.
Поглощение влаги тарой происходит как за счет влаги самих фруктов, так и за счет влажности воздуха помещения. Поэтому наряду с увлажнением воздуха камеры важным является также применение такой тары для упаковки плодов, которая до поступления в холодильную камеру подвергалась искусственному увлажнению в специальном помещении.
Процессы дыхания фруктов и испарения из них влаги наряду с качественными изменениями приводят к весовым потерям фруктов, которые принято называть естественной убылью.
Во фруктах при хранении могут развиваться также различные патологические процессы (побурение мякоти, загар, пухлость, увядание, появление крапчатости на кожице цитрусовых и др.), связанные с физиологическими заболеваниями плодов, возникающими главным образом в результате неправильных условий хранения.
Побурение ткани сопровождается увеличением содержания в плодах спирта; при этом устойчивость к побурению больше у зрелых плодов и плодов меньших размеров. Понижение температуры против оптимальных способствует появлению этого заболевания.
Загар проявляется в образовании на кожице пятен в результате вредного действия летучих веществ, выделяемых плодами на их кожицу и вызывающих отмирание ее клеток. Появлению этого заболевания способствует недозрелость плодов, поступающих на хранение, резкие температурные колебания и повышенное содержание углекислоты в окружающей среде.
Пухлость чаще встречается в плодах, выращенных в условиях пониженной влажности, а также при недостаточной их зрелости.
Многие заболевания вызываются микроорганизмами, имеющимися на поверхности плодов и в окружающей атмосфере. Разрушительная деятельность микроорганизмов проявляется особенно активно при воздействии их на нестойкие для хранения сорта фруктов и при нарушении режима хранения, вызывающего ослабленность плодов.
Развитию микроорганизмов, для которых фрукты представляют весьма благоприятную среду с повышенной влажностью, в большей степени способствуют различные механические повреждения плодов.
Таким образом, для замедления разрушительных биохимических и микробиологических процессов с целью предотвращения быстрой порчи и продления сроков хранения фруктов необходимо:
- резко снизить интенсивность дыхания плодов, не прекращая его полностью;
- максимально уменьшить испарение влаги с поверхности плодов;
- предотвратить развитие вредной микрофлоры.
Для выполнения этих условий плоды подвергают охлаждению и хранению при пониженных температурах. Низкие температуры способствуют уменьшению потерь питательных веществ, а также торможению процессов, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов и физиологическими заболеваниями плодов.