Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы по предварительной обработке и хранению фиников 8
1.1. Агробиологическая характеристика сортов фиников, выращиваемых в Алжире 8
1.2. Химический состав фиников 12
1.3. Фитопатологические и физиологические заболевания фиников при выращивании и хранении 16
1.4. Влияние экзогенных и эндогенных факторов на урожай, созревание и качество фиников 29
1.5. Физико-химические и биохимические изменения в финиках при хранении 38
1.6. Технологии переработки и хранения фиников 42
2. Объекты и методы исследования. Постановка экспериментов 49
2.1. Объекты исследования 49
2.2. Методы исследования 50
2.2.1. Методы исследования жизнеспособности финикового мотылька 52
2.2.2. Методы исследования физиолого-биохимических процессов и качества фиников 53
2.2.3. Физико-химические методы исследования 60
2.3. Постановка экспериментов 71
3. Исследование и обоснование технологии хранения фиников полумягких сортов при низких положительных и отрицательных температурах 73
3.1. Пищевая и биологическая ценность фиников 73
3.2. Исследование жизнеспособности финикового мотылька 75
3.3. Влияние температуры на физиолого-биохимические процессы и физико-химические показатели качества фиников при хранении 77
3.3.1. Интенсивность дыхания 77
3.3.2. Активность терминальных оксидаз 84
3.3.3. Углеводная фракция 95
3.3.4. Органические кислоты и рН 101
3.3.5. Фенольные соединения 110
3.3.6.Органолептические показатели качества и фитопатологические характеристики сохраняемоти фиников 115
3.3.7. Теплофизические характеристики 117
3.3.8. Технология хранения фиников 121
4. Расчет экономических показателей 123
Выводы 125
Список используемой литературы 128
Приложения 142
- Агробиологическая характеристика сортов фиников, выращиваемых в Алжире
- Технологии переработки и хранения фиников
- Интенсивность дыхания
- Теплофизические характеристики
Введение к работе
Актуальность темы. Финики (Phoenix dactylifera, семейство Palmae) выращиваются во многих странах с тропическим и субтропическим климатом. Мировое производство их составляет около 7 млн. тонн в год, в том числе в Алжире - около 700 тыс. тонн .
В настоящее время в мире возделывается около 1000 сортов фиников, но коммерческое значение имеют около 30 сортов, которые существенно отличаются по химическому составу, структуре, устойчивости к инфекционным и физиологическим заболеваниям при выращивании и хранении.
По данным многих исследователей большинство сортов фиников содержат ценные пищевые и биологически активные вещества и обладают различными лечебными свойствами.
В настоящее время финики хранят при низких положительных температурах (0 +5C). Однако, при данных условиях ухудшается качество плодов вследствие расхода углеводов на дыхание, потери массы, потемнения при окислении фенольных соединении, инфекционных и физиологических заболеваний, а также повреждений финиковым мотыльком Myelois ceratoniae, который при этих температурах не погибает, а лишь замедляет свое развитие. Для дизенсекции фиников в странах производителей широко применяют фумигацию бромистым метилом и фосфином. Несмотря на довольно высокую эффективность обеззараживания этими химикатами, они являются токсичными для организма человека и способствуют разрушению озонового слоя.
В литературе ограничена научная информация о влиянии низких положительных и отрицательных температур на физиолого-биохимические процессы, физико-химические и органолептические показатели качества при хранении фиников различных сортов, а также на жизнеспособность финикового мотылька.
Научное обоснование технологии хранения фиников, позволяющей снизить убыль массы, потери от инфекционных и физиологических заболеваний, повреждении финиковым мотыльком, максимально сохранить качество и биологическую ценность плодов является актуальным и имеет важное социально-экономическое и экологическое значение.
Цель работы - исследовать влияние низких положительных и отрицательных температур на физиолого-биохимические процессы, физико-химические показатели качества фиников и жизнеспособность финикового мотылька Myelois ceratoniae; обосновать сроки хранения фиников при отрицательных температурах.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
определить пищевую ценность различных сортов фиников;
исследовать влияние отрицательных температур на жизнеспособность финикового мотылька (Myelois ceratoniae);
изучить теплофизические характеристики фиников сорта Деглет-Нур;
исследовать влияние технологических режимов холодильного хранения фиников на интенсивность дыхания и активность терминальных оксидаз;
установить зависимости изменения содержания моно-и дисахаридов, пектиновых веществ, органических кислот и фенольных соединений от продолжительности хранения фиников при низких положительных и отрицательных температурах;
составить математические модели, характеризующие зависимости изменения физико-химических и биохимических показателей качества фиников от продолжительности хранения при различных температурах;
обосновать технологические параметры холодильного хранения фиников и сроки их годности;
разработать технологию по хранению фиников при отрицательных температурах;
рассчитать экономическую эффективность разработанной технологии.
Научная новизна. Исследована пищевая и биологическая ценность различных сортов фиников. Показано, что все исследуемые сорта содержат ценные для организма человека пищевые и биологически активные вещества и отличаются высоким содержанием моно - и дисахаридов в различных соотношениях, пектиновых веществ, витаминов группы В, макро- и микроэлементов.
Установлены зависимости изменения интенсивности дыхания и активности терминальных оксидаз от продолжительности хранения полумягких сортов фиников при температурах +4С и -18С. Показано, что в процессе хранения фиников при отрицательной температуре происходит обратимая инактивация ферментов фенолоксидазы, пероксидазы и каталазы ; при положительной - каталитическая активность фенолоксидазы и пероксидазы увеличивается, каталазы - уменьшается. Определены константы скорости их криоинактивации.
Выявлены кинетические закономерности изменения содержания моно - и дисахаридов, восстановленной формы аскорбиновой кислоты, органических кислот, пектиновых веществ, суммы фенольных соединений, флавоноидов и оксикоричных кислот в процессе хранения фиников при низких положительных и отрицательных температурах. Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость изменения содержания этих соединений от продолжительности хранения фиников при различных температурах. Рассчитаны константы скорости реакции окисления и гидролиза исследуемых веществ фиников при холодильном хранении.
Исследования влияния температуры в интервале от +4 до -18C на жизнеспособность финикового мотылька (Myelois ceratoniae) показали, что при отрицательных температурах -10 -18C мотылёк погибает на всех стадиях своего развития. Эти необратимые изменения связаны в основном с вымораживанием воды и денатурацией белков.
Получены эмпирические уравнения, характеризующие изменения теплофизических характеристик (ТФХ): теплоемкости С, теплопроводности , температуропроводности а от температуры в интервале от +20 до -50C. Показано, что в этом интервале температур вода в финиках не вымораживается и, как следствие, ТФХ изменяются незначительно.
Практическая значимость. Разработана технология длительного хранения фиников полумягких сортов при низких положительных и отрицательных температурах. Обоснованы сроки годности фиников, составляющие при +4 и -18С 6 и 12 мес. соответственно. Обоснованы технологические параметры обработки фиников для уничтожения мотылька на различных стадиях его развития перед длительным хранением: t= -10С - 4 ч; t= -18С – 2 ч; для уничтожения личинок t= -18С – 24ч. Промышленная апробация разработанной технологии осуществлена в Алжире, в фирме « Magasins Gnraux de Skikda ».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: пятой Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» Санкт-Петербург-22–24 ноября 2011г.; на 37; 38 и 39 – ой научно- практических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов, сотрудников и докторантов СПбГУНиПТ, 2010-2012гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 3 статьи - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 124 страницах основного компьютерного текста, состоит из введения, 4 глав, практических рекомендаций, списка использованной литературы из 148 наименований, 21 рисунка, 8 таблиц и трех приложений.
Агробиологическая характеристика сортов фиников, выращиваемых в Алжире
Финики — один из самых древних видов фруктов, которые и в настоящее время являются важным продуктом рациона во многих странах мира, в том числе в Алжире благодаря своему нежному, сладкому вкусу и уникальным пищевым и лечебным свойствам.
Финики являются плодами пальмы, представляющей собой двудомное растение высотой 10-3Ом, имеющее цилиндрический ствол, несущий кроны листьев длиной от 3 до 7 м. На пальме одновременно образуется от 5 до 15 крупных кистей плодов, на каждой из которых формируется урожай от 3 до 10 кг и с дерева в среднем — 80 кг фиников [97]. Финиковая пальма, названная Линном в 1934 Phoenix dactylifera, означает «Деревом плода пальцев (из-за формы плода) - это одно из самых старых плодовых деревьев [135]. Архивы в Ираке показывают, что она выращивается в течение 3500 лет в западном Ираке, позже Саудовской Аравии и в Северной Африке. В начале XIX века финиковые пальмы были посажены в Перу, Аргентине, Мексике, Австралии и в Южной Африке [97, 135]. Огромные плантации также существуют в Соединённых Штатах Америки и в Израиле. С момента цветения до созревания плодов проходит 5-9 месяцев. Финиковая пальма растет в условиях тропического и субтропического климата, где плювиометрия ниже чем 100 мм в год. Она устойчива холоду, засухе, а также солевынослива и требует много теплоты, она чувствительно к влажности и ветру особенно в течение при плодообразовании. Долговечность пальмы около 100 лет и более, известны случаи плодоношения 200-летних растений. Финиковая пальма приспосабливается к пустынным и полупустынным регионам, она растёт более быстро на легкой, чем на тяжелой почве. Она требует нейтральную и глубокую почву, хорошо дренированную и довольно богатую, или удобренную [128, 130,135].
Выращивание фиников является чрезвычайно важным средством существования населения в большинстве пустынных регионов. Для миллионов людей, финики являются важным пищевым продуктом. Они отличаются высоким содержанием моно- и дисахаридов, различных витаминов и минеральных элементов [91, 116]. Финики - это ягоды самые богатые макро- и микроэлементами, они содержат натрий, калий, кальций, магний, железо, цинк, серу, фосфор и хлор. Кроме того, плоды финика содержат витамин А, бета-каротин, витамины группы В в значительном количестве и мало витамина С [91]. Потребление фиников быстро растет во всем мире, люди начинают понимать преимущества этого плода, который привлекает все больше и больше исследователей. Отмечается значительный прогресс в увеличении количества финиковых рощ в мире. В Алжире, например, в 2000 г. число пальмовых деревьев сводилось к 11.670 330 млн. (100 120 га), в 2003 г. - 14.605 030 млн. пальмовых деревьев (128 800 га), то есть увеличение почти на 3 млн. пальмовых деревьев (в среднем в год высаживали около 1 млн. пальм) [78]. В настоящее время, Алжир занимает второе место в мире с годовым производством фиников от 600.000 до 700.000 тонн, около 50 % урожая -это финики сорта Деглет- Hyp. В таблице 1.1 приведены данные по выращиванию и экспорту фиников в различных странах.
По данным ФАО, Франция является крупнейшим потребителем фиников в Европе, это - первый Европейский импортер, в среднем она покупает по 20.000 тонн в год из Алжира и Туниса.
Резкие значимые отличия существуют между различными сортами фиников. Различия объясняются типами использованной пыльцы для опыления финиковой пальмы [78, 93]. По этому поводу отмечено, что некоторые типы пыльцы могут оказывать значимый эффект на морфологические характеристики косточки [78]. Также агротехника выращивания, особенно удобрение почв и ирригация оказывают влияние на вес, длину и диаметр финика. В основном пальмы, которые правильно удобряются и ирригируются, дают плоды по длине, диаметру и весу лучшие, чем содержащейся в плохом состоянии [96, 104, 128].
В арабских странах, выращиваемых финики, выделяют пять стадий плодонашения от начала опыления до полного созревания:
1. Лулу или Хабабук - стадия образования завязи сразу после опыления, характеризующаяся медленным ростом, образованием зелёно-жёлтоватого цвета. Это стадия длится от 4 до 5 недель.
2. Халал или Кимри, Блах - стадия длится около 7 недель и характеризуется быстрым ростом плода, образованием ярко-зелёного цвета и кисло-терпкого вкуса.
3. Бсер или Бсир, Бисир: на этой стадии, которая длится 4 недели накапливается максимальное количество моно- и дисахаридов, плоды приобретают жёлтую, красную и коричневую окраску в зависимости от клонов. Ягоды достигают максимального веса.
4. Мартуба или Рутаб: в этой стадии, продолжающейся от 2 до 4 недель, плоды достигают технической степени спелости.
5. Тамар или Тмар: это окончательная фаза созревания, в течение которой крахмал полностью превращается в моно- и дисахариды. На стадии тамар плоды достигают полной спелости и становятся пригодными для длительного хранения [90, 105].
Технологии переработки и хранения фиников
Потери после сбора урожая фиников обусловлены их заражением насекомыми, чрезмерной потерей массы и ухудшением цвета, порча растительного сырья, в том числе фиников, также вызывается действием микроорганизмов. Плоды, содержащие много пищевых веществ, таких как моно- и дисахариды, органические кислоты, азотистые, пектиновые и другие вещества являются хорошей питательной средой для микроорганизмов [100, 101].
Проникая в плоды, микроорганизмы начинают быстро размножаться и потреблять пищевые вещества. В процессе размножения и питания микробы разлагают ценные вещества растительного сырья с образованием спирта, кислот, а также ряда дурнопахнущих и ядовитых соединений, приводя к гибели плодов, и делая их непригодными для употребления в пищу. Гниение, прокисание, брожение являются микробиологическими процессами [140].
Иногда плоды портятся под действием ферментов. В ряде случаев, когда созданы условия, при которых микробы отсутствуют, а ферменты в процессе технологической обработки остались неинактивированными, пищевые продукты также подвергаются порчи. Таким образом, чтобы надежно предохранить плоды или продукты их переработки от порчи, необходимо создать такие условия хранения, либо так видоизменить их свойства, чтобы микроорганизмы были уничтожены или не могли развиваться, а ферменты, регулирующие биохимические процессы, были инактивированы. Регулирование биологических процессов, протекающих в сырье и микроорганизмах положено в основу всех существующих методов консервирования.
Изменяя условия среды, воздействуя на сырье или на микроорганизмы теми или иными физическими и химическими факторами, можно добиться уничтожения или подавления жизни возбудителей порчи (микроорганизмов) и сохранить сырье. Можно прекратить все жизненные процессы в сырье, не разрушая его пищевых качеств, и, устранив возбудителя порчи, сохранить сырье как пищевой продукт и т.д. [13,18].
Основным методом консервирования фиников является метод холодильного хранения фиников при положительных температурах. Он имеет наибольшее промышленное значение, но имеет свои недостатки -ограничение срока хранения, потемнение финика, ухудшение показателей качества и самое важное состоит в том, что финиковый мотылёк продолжает жить внутри финика при положительных температурах.
При пониженных температурах существенно замедляются биохимические процессы, протекающие в растительном сырье, а также резко снижается активность микроорганизмов, большинство которых лучше всего развиваются при 37С.
Особенно резко отражается температура хранения на таком важном биохимическом процессе, как дыхание. Чем выше температура хранения, тем больше интенсивность дыхания и тем меньше продолжительность жизни плода. С понижением температуры интенсивность дыхания сильно замедляется, время хранения плодов возрастает.
Снижение биологической и биохимической активности фиников и микроорганизмов при понижении температуры объясняется, с одной стороны, известной зависимостью скорости химических реакций от температуры, а с другой — тем, что цитоплазма (носитель жизненных функций микробных и растительных клеток) некротизируется под влиянием холода и ее проницаемость падает. Из-за этого замедляется обмен веществ, снижается поступление кислорода извне через сузившиеся поры цитоплазменной мембраны, уменьшается подача изнутри клеточного сока в капиллярные каналы оболочки. В результате этого жизнь клетки замедляется, не прекращаясь совсем, и она впадает в состояние анабиоза. Кроме того, снижается и активность ферментов. Метод холодильного хранения дает возможность сохранить плод при минимальном изменении его натуральных свойств в течение некоторого времени. Продукты в охлажденном состоянии сохраняют свойства и пищевые достоинства. Охлаждение пищевых продуктов преследует одну общую цель - понижение их температуры до заданной конечной, вследствие чего задерживаются биохимические процессы и развитие микроорганизмов. Конечная температура и скорость охлаждения играют немаловажную роль в успешном достижении указанной цели. При охлаждении плодов затормаживаются процессы созревания, в результате чего обеспечивается их длительное хранение [30, 31].
Осмотически деятельные вещества при достаточных концентрациях вызывают плазмолиз растительных, и, что особенно важно, микробных клеток, в результате чего они впадают в анабиотическое состояние и теряют способность к порче пищевых продуктов.
В качестве осмотически деятельных веществ для консервирования пищевых продуктов применяют сахар и соль. Чтобы надёжно сохранить таким образом пищевые продукты следует вызвать стойкий плазмолиз микробных клеток, а для этого необходимы довольно высокие концентрации этих веществ - 70% сахара или 10-12 % соли (как раз в соответствии с их молекулярными массами, соотношение между которыми составляет 6:1).
Консервирующее действие сахара используется при изготовлении некоторых продуктов. Эти продукты получаются увариванием подготовленных плодов с сахарным сиропом или с сахаром.
Состав Сахаров является основным показателем состава. По нему различают так называемые финики на основе сахарозы (при доминирующей сахарозе) и финики восстановленных Сахаров (на основе глюкозы и фруктозы). Знание соотношения сахар/вода позволяет определить стабильность плода во время хранения [21]. Кук и Фурр (1953) и Мюнье (1973) предложили классификацию, которая основана на значение коэффициента г равном отношению количества Сахаров и воды, которое позволяет выделить три категории фиников:
Мягкие финики : г 3,5 (к ним относятся сорта, в которых преобладают глюкоза и фруктоза)
Полумягкие финики : 2,5 г 3,5 (это сорт Деглет-Нур) Сухие финики : г 3,5 (к ним относятся сорта, в которых больше содержится сахарозы) [8].
Сохранение качества фиников холодом, особенно при отрицательных температурах остается сегодня малоизученным. Холод делает возможным длительное хранение. Он позволяет сократить потери массы, замедлить потемнение и стабилизировать окисление и органолептические показатели качества. Оказалось, что развитие насекомых, и особенно финикового мотылька лишь незначительно задерживается при положителных низких температурах. Действительно, температуры, которые используют сегодня для хранения фиников, находятся в основном, в пределах между 0 и +5С. Было доказано, что после длительного хранения фиников при этих температурах финиковый мотылек не погибает и, кроме того, увеличивается убыль массы. Потери массы, потемнение плодов и образование трещин ухудшают качества фиников и снижают стоимость. Финики, потерявщие влагу становятся волокнистыми, их вкус и запах постепенно теряются [92, 98].
Кроме того, экосистема оазиса представляет собой благоприятную среду для развития и размножения насекомых - биологических агрессоров, которые также как и микроорганизмы являются причиной потерь урожая и порчи. Насекомые, которые проникают внутрь плода, могут причинить значительный вред даже при хранении в условиях низких температур.
Для того, чтобы в продажу поступил стандартный продукт, производители фиников применяют различные способы дезинсекции, из которых самым распространенным сегодня является фумигация химическими средствами, которая, к сожалению, имеют множество недостатков и ожидаемый результат никогда не достигает 100%. [101, 122].
Фумигация имеет тенденцию к сокращению во всем мире по причине остаточного эффекта химических веществ и их токсичности для человека и для окружающей среды [45].
Самый важный окружающий фактор, который определяет выживание и скорость воспроизводства насекомых в продукции при хранении - это температура.
В то время как насекомые легко приспосабливаются к различным условиям влажности, диапазон благоприятных для них температур является довольно узким. По мнению ученых, большинство насекомых, заражающих финики при хранении, предпочитают температурные условия от 12 до 35 С [92, 122].
Интенсивность дыхания
Процесс дыхания у высших растений является не только важнейшим источником энергии, используемой для осуществления разнообразных синтетических реакций, а также процессов роста, транспорта веществ, но и источником многочисленных метаболитов, которые образуются в качестве промежуточных продуктов дыхания и вместе с тем служат исходным материалом для осуществления синтетических реакций [39].
Дыхание многих видов плодов, в том числе и фиников усиливается сначала до максимального уровня, после чего происходит снижение его интенсивности. Некоторые авторы считают, что климактерический подъём дыхания означает кульминацию процессов созревания, вслед за которым наступает перезревание. Сам подъём дыхания является лишь внешним проявлением качественной перестройки происходящих в плодах биохимических процессов. Усиление дыхания при созревании плодов связывают с ослаблением структурной целостности клетки, с активацией синтеза белка и разобщением окисления и фосфорилирования. При созревании изменяются структура и функции клетки, особенно их проницаемость.
Процессы дыхания весьма сложны и осуществляются через многоступенчатую систему специфических ферментных реакций. При этом происходит постепенное выделение энергии из дыхательного субстрата и ее запасание в форме АТФ. Стадийное выделение энергии связано с тем, что в живой клетке возможны различные формы окисления.
Окисление может происходить непосредственным присоединением кислорода к дыхательному субстрату (А+Ог—»АСЬ); отнятием водорода от субстрата (АН2 + X— А +ХН2); при этом окисление субстрата АН2 и образование продукта окисления А происходит в результате восстановления вещества X; переносом электрона от заряженного иона (Fe2+ - e" Fe3+).
В плодах происходят окислительные реакции трех типов, но процессы 2 и 3-го типов преобладают, так как они протекают без непосредственного участия кислорода.
В соответствии с теорией Баха - Палладина дыхание клетки возможно только при наличии активированных форм 02 и Н2, обладающих высокой реакционной способностью.
Активация и передача водорода дыхательного субстрата происходит при участии ферментов дегидрогеназ, характеризуется высокой специфичностью по отношению к окисляемому субстрату. Дегидрогеназы делятся на пиридиновые и флавиновые.
Коферментами пиридиновых дегидрогеназ являются НАД -никотинамидадениндинуклеотид и НАДФ - фосфат, выполняющие функции переносчиков водорода.
Пиридиновые дегидрогеназы являются универсальными окислительными системами. Флавиновые дегидрогеназы имеют коферменты, представляющие собой нуклеотидные производные рибофлавина - витамина В2. Коферментами ФД (флавопротеидов) являются флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД). Последними в цепи окисления переносчиками водорода обычно выступают коэнзимы Q. Это ряд веществ, являющихся нейтральными липидами и представляют собой соединения бензохинона с углеводородной боковой цепью. Цепь состоит из различного числа изопреновых групп (10, 9, 8, 7 групп). Коэнзимы способны обратимо окисляться и восстанавливаться и являются связующим звеном в цепи переноса электронов от флавопротеидов к цитохромам.
Активация кислорода в цепи окисления происходит под действием многочисленных ферментов - оксидаз. В цепи окисления из оксидаз основную роль играют цитохромы, состоящие из специфического белка и железопорфирина. Цитохромы способны обратимо окисляться и восстанавливаться благодаря ионам железа, входящего в их состав.
Окисление цитохромов происходит через цепь, состоящую из 4 различных цитохромов - В, С1, А, A3. A3 - последний цитохром, окисление которого происходит непосредственно кислородом воздуха.
Первый этап окисления субстратов осуществляется с участием пиридиновых дегидрогеназ, второй - флавиновых ДГ, третий - KoQ. На этих этапах происходит перенос двух атомов водорода Н2. Затем происходит перенос электронов на кислород через систему цитохромов.
Субстрат (-Н2) НАД(НАДФ) (-Н2) ФП (ФМН, ФАД) (ПДФ) — КоэнзимО — Цитохром В (АДФ/АТФ) —Цитохром Сі —Щитохром А (АДФ/АТФ) Цитохром А3 - 02
Процесс окисления субстрата в дыхательной цепи сопровождается фосфорилированием АДФ и запасанием энергии в форме АТФ. В цепи окисления есть три участка фосфорилирования : участок окисления ФП; участок перехода электронов от цитохрома В к С] и участок перехода электронов от цитохрома А к А3.
Аккумуляция и выделение энергии, которая по мере надобности расходуется клеткой, является основным назначением дыхания.
Фосфорилирование непосредственно связано с окислением в дыхательной цепи. Как правило, процессы дыхания происходят в митохондриях клеток. Группы ферментов закрепляются на внутренней (поверхности) мембране митохондрий.
Каждая стадия дыхания происходит с участием мультиферментной системы, закрепленной на внутренней митохондриальной мембране. Около 1А белков внутренней мембраны являются ферментами, участвующими в переносе электронов и окислительном фосфорилировании. К ним относятся флавопротеиды, цитохромы, ферменты, участвующие в образовании АТФ.
Флавопротеиды и цитохромы располагаются в мембране в виде отдельных групп, каждая из которых содержит все необходимые ферменты и функционирует самостоятельно.
Такие группы называются дыхательными ансамблями, равномерно распределены по всей плоскости мембраны. Эти группы ферментов чувствительны к действию внешних факторов.
Под влиянием низких температур, ядов, ионизирующих излучений и т.п. нарушается целостность митохондриальных мембран и происходит разобщение окисления и фосфорилирования. Более чувствительны процессы фосфорилирования. Поэтому при разобщении дыхания окислительные процессы не нарушаются, но при этом энергия окисления не превращается в энергию АТФ, а рассеивается в форме тепла. Разобщение дыхания - необратимый процесс, являющийся признаком гибели клетки. Однако за счет специальных приспособительных реакций плоды способны переносить неблагоприятные внешние условия.
Дыхательные процессы, протекающие в клетках, имеют ряд особенностей, связанных с отсутствием стабильных внутренних параметров (парциального давления кислорода и СОг, температуры) и изменяются под действием непостоянных факторов внешней среды.
По данным Б.А.Рубина для структуры аппарата растений характерны 3 принципа:
- принцип множественности (мультипринцип) при построении окислительных систем; в клетке имеется несколько ферментов, выполняющих одну и ту же функцию.
- принцип полифункциональности каталитических систем, т.е. наличие ферментов, обладающих несколькими свойствами. - рассосредоточенность (делокализация) аппарата.
В связи с этим процессы окисления биологических объектов могут осуществляться различными путями, т.е характерно наличие альтернативных механизмов окислительного обмена. Это является фактором адаптации при изменении внешних условий среды при воздействии неблагоприятных факторов. Схема окисления дыхательного субстрата в клетках разных тканей различна и зависит от их физиологического состояния, условий хранения, стадии созревания и т.д.
В альтернативных путях окисления важную роль играют оксидазы, содержащие в молекулах ионы Fe и Си.
В группу Fe - протеидов входят флавопротеиды, цитохромы, каталаза и пероксидаза. В альтернативных путях окисления особенно велика роль пероксидаз, разлагающих Н202 с освобождением атомарного кислорода, причем активного ПО окисляет почти все фенолы, ароматические амины и аскорбиновую кислоту. Их активность возрастает при изменении условий внешней среды (воздействие низких температур, механические повреждения, облучение).
К группе Си - протеидов относятся различные фенолоксидазы и аскорбатоксидаза. В основе их1 действия лежит обратимое окисление одновалентной меди в 2 - х валентную (Си+ - е—»Си2+).
Теплофизические характеристики
Тепловые расчеты при холодильной обработке и хранении плодов и овощей, существенно зависят от точности значений теплофизических характеристик. Теплоемкость С, теплопроводность X, температуропроводность а, Энтальпия I значительно изменяются при понижении температуры ниже криоскопической.
На рис.3.16 показана зависимость изменения температуры фиников от продолжительности охлаждения при -50С и отепления при +22С. На кривой охлаждения отсутсвует участок, характеризующий начало кристаллообразования. Это объясняется тем, что финики отличаются высоким содержанием углеводов, химически связанной воды и низкой влажностью, вследствие чего имеют низкую криоскопическую температуру (t -50С). Поэтому при температуре -18С не происходит вымораживания влаги и плоды хранились в переохлажденном состоянии.
В работе определили теплофизические характеристики (С, X, а) фиников сорта Деглет-Нур при понижении температуры от +10 ло -30С и при ее повышении до +10С. Использовали метод разработанный на кафедре физики СПбГУНиПТ [25]. Для измерений использовались цилиндрические образцы, в которых формируется радиальное температурное поле. Аналитическую основу метода составляют закономерности монотонного охлаждения разогрева образца в условиях внешнего теплового воздействия.
Исследованы изменения (С, X, а) в процессе понижения и повышения температуры. По полученным данным были построены графики зависимости теплофизических характеристик от температуры.
Установлено, что значение (С, X, а) незначительно уменьшается.
Таким образом, на основании проведённых исследований установлено, что физико - химические и органолептические показатели качества фиников сорта Деглет-Нур при температуре - 18С сохраняются в течение 12 мес, а при +4С - до 6 мес.
