CC BY
82
УДК 664.635
Современные способы обеспечения управляемого качества продукции
в технологиях выращивания и хранения фруктов и овощей
А.Ю. Колеснов, д-р техн. наук, канд. биол. наук, М.А. Зенина, науч. сотр. Московский государственный университет пищевых производств
Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации, утвержденная Указом Президента РФ от 30.01.2010 г. № 120, а также Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 г., утвержденная Распоряжением Правительства РФ от 17.04.2012 г. № 559-р, определяют основные приоритеты развития и обеспечения эффективности АПК. Один из главных среди них - обеспечение конкурентоспособности и импорто-замещения пищевой продукции и продовольственного сырья. Особая актуальность и требование оперативного решения задач по достижению в АПК России необходимого уровня конкурентоспособности и импорто-замещения подчеркнуты в Указе Президента РФ от 06.08.2014 г. № 560 «О применении отдельных специальных экономических мер в целях обеспечения безопасности Российской Федерации» и Постановлении Правительства РФ от 07.08.2014 г. № 778 о мерах по реализации данного Указа. Вводя сроком на 1 год запрет на ввоз в Российскую Федерацию определенного перечня сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия, в том числе свежих фруктов и овощей из США, стран ЕС, Канады, Австралии и Королевства
Состав клеточных стенок плодов [1]
Таблица 1
Компонент Содержание, % от сухой массы
Незрелые плоды Зрелые плоды
Целлюлоза 24,8 38,3
Нецеллюлозные полисахариды, в том числе пектины (пектиновые вещества) 60,0 43,4
Лигнин Следы 16,7
Воск и другие вещества 4,2 -
Белок 9,5 3,2
Зольные вещества - 1,4
Норвегия, последние правовые документы создают дополнительные условия для интенсивного развития отечественного производства. Использование данных условий и возможностей становится для российских участников АПК основным интересом и целью в конкурентном соревновании за ведущие позиции в рыночной цепочке «от поля - до прилавка». При этом в данном соревновании, вне всяких сомнений, правильный и своевременный выбор современного прикладного «инструментария» (инновационных, научных разработок, современных технологий и оборудования и др.) будет являться предпосылкой и слагаемым успешного и эффективного осуществления хозяйственной деятельности.
Общие требования к качеству
Современный ассортимент фрук-тово-овощной группы сельскохозяйственных культур, которые используются в виде столовых фруктов (овощей) или сырья для промышленного изготовления целого ряда пищевых продуктов, например, соков, нектаров, сокосодержащих напитков, фруктовых консервов, продуктов детского питания и др., охватывает десятки, сотни, а иногда и тысячи разнообразных сортов.
Результаты многочисленных селекционных, научных и агротехнических работ, проведенных в разные периоды развития отечественного и зарубежного АПК, позволяют сформулировать общие требования к характеристикам выращиваемых и используемых в том или ином качестве фруктов и овощей:
• высокие органолептические (вкусовые) свойства и пищевая ценность;
• технохимический состав и технологическая пригодность, определяющие технико-экономическую целесообразность использования
конкретных сортов для промышленной переработки;
• урожайность, обеспечивающая достаточную экономическую эффективность для сельскохозяйственного производства;
• устойчивость к болезням и сельскохозяйственным вредителям в ходе выращивания и хранения;
• пригодность для механизированной (автоматизированной - в основном в тепличных хозяйствах) уборки;
• специальные требования (холодостойкость, зимостойкость, засухоустойчивость, отсутствие или слабовыраженная периодичность плодоношения и др.).
Успех в выполнении перечисленных требований достигается применением комплексных мер и средств, охватывающих селекционные, агротехнические, механизированные и другие способы организации и ведения производства. Цель настоящей публикации - представление нового современного способа обеспечения так называемого управляемого качества фруктов или овощей в процессе их выращивания и хранения, который позволяет выполнить целый ряд вышеперечисленных общих требований.
Основной химический состав растительной ткани фруктов и овощей
Основой химического состава растительной ткани (клеточных стенок) фруктов и овощей являются полисахариды - целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин. В структуру клеточной стенки входит также лигнин. Средний состав первичной клеточной стенки плодов высших растений (% от сухой массы): целлюлоза - 25, пектин (пектиновые вещества) - 30, гемицеллюлоза - 40, белки и другие вещества - 5. Вместе с тем состав клеточных стенок способен меняться и зависит, например, от степени зрелости плодов (табл. 1).
На рис. 1 приведена микрофотография растительной ткани плодов
яблок, а на рис. 2 - модель ее структуры, в том числе взаимное расположение в ней полимеров - целлюлозы, ксилоглюкана, пектина, белков, арабинана, галактана и арабинога-лактана [2]. Важной особенностью структуры клеточной стенки являются химические связи между отдельными полимерами, которые скрепляют внутренние слои, придавая тем самым растительной ткани прочность. Так, например, наиболее активно в построении межслойных взаимодействий участвуют пектины (пектино-
вые вещества). Карбоксильные группы пектина и других некрахмальных полисахаридов прочно связаны друг с другом через химическое взаимодействие при посредстве ионов поливалентных металлов (например, кальция). Именно данное свойство внутриклеточных структурных элементов является темой прикладных научных исследований и основой новых способов целенаправленной модификации структуры растительной ткани фруктов и овощей.
Исследование взаимодействия компонентов клеточной ткани с ионами поливалентных металлов в модельных системах
В Лаборатории фундаментальных и прикладных исследований качества и технологий пищевых продуктов (далее - Лаборатория) ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» с целью изучения взаимодействия ионов поливалентных металлов со структурными элементами растительной ткани были проведены модельные эксперименты в двух модельных системах - «Система 1» и «Система 2», состоявших из 0,1 М цитратного буфера (рН 3,5), в котором был растворен пектин1 со степенью этерификации
3 4 5 6 7
Рис. 2. Модель структуры растительной ткани яблока: 1 - целлюлоза; 2 - ксилоглюкан; 3 - пектин; 4 - белок; 5 - арабинан; 6 - галактан; 7 - арабиногалактан
Таблица 2
Взаимодействие пектина и ионов кальция
40 % (концентрация 0,5 %). Для повышения плотности модельных систем в их состав была введена сахароза до концентрации 60 % («Система 1») и 40 % («Система 2»). Для инициирования реакции взаимодействия в модельные системы вводили кальций в форме пищевого хлорида кальция2 (Е509) в количествах 10, 20, 30, 50 и 60 мг иона Са2+ на 1 г пектина, содержащегося в реакционной среде. Результат реакции контролировали по образованию геля, прочность которого, выраженная в условных единицах (НРЕ), является мерой взаимодействия пектина и ионов кальция. Прочность геля измеряли с помощью пектинометра НегЬБ"1ге^И, модель Магк11 (Германия). Результаты исследования взаимодействия пектина представлены в табл. 2.
Результаты проведенных экспериментов с модельными системами подтверждают гипотезу о высокой реакционной способности и взаимодействии ионов поливалентных металлов с компонентами растительной ткани фруктов и овощей, в частности с пектинами. Показано, что данное взаимодействие происходит через комплексообразование с участием ионов поливалентного металла (например, кальция) и свободных
Количество ионов Прочность геля, НРЕ
Са2+, мг/г пектина «Система 1» «Система 2»
10 20 600 1900 Гелеобразование отсутствует*
30 1700 300
40 50 60 Разрушение геля** 600 1000 850
* Количество ионов кальция недостаточно для образования геля в условиях модельной системы. ** Избыток ионов кальция приводит к разрушению пространственной структуры геля и образованию хлопьевидного осадка пектината кальция.
карбоксильных групп полимерных молекул пектина. При этом ионы кальция, взаимодействуя с двумя карбоксильными группами, образуют так называемые центры связывания с четырьмя остатками галактуроно-вой кислоты, входящими в состав двух полимерных молекул пектина (рис. 3) [4].
Следует отметить зависимость протекания реакции от количества реакционноспособного кальция и плотности модельной системы. Так, например, в системе с наибольшей плотностью для образования прочных гелей требуются незначительные количества ионов кальция, в то
1 В исследовании использовали пектин марки С!а5з1сАВ 701 (НегЬБ1:ге^Ь^ох,
Германия), выделенный из растительной ткани яблок.
2 В исследовании использовали пищевой хлорид кальция марки FudixTM чистотой не менее 95 % Шгах, Россия) [3].
время, как в менее плотной системе для образования геля со сравнимой прочностью требуется увеличить количество вносимых ионов кальция не менее, чем в два раза. Вместе с тем, проведенные эксперименты показали, что повышение количества кальция до его избытка по отношению к пектину может привести к дестабилизации системы и разрушению пространственной структуры геля с образованием нерастворимой соли -пектината кальция.
Полученные результаты позволяют обосновать способ целенаправленной модификации растительной ткани с целью достижения определенных технологических эффектов, управления характеристиками и выполнения общих требований (см. выше), предъявляемых к качеству фруктов и овощей.
Примеры практической реализации способа целенаправленной модификации растительной ткани фруктов и овощей
В рамках НИР по изучению природных процессов, протекающих в растительной ткани сельскохозяйственных растений, в Лаборатории проведен литературный поиск и анализ опубликованных данных о практическом применении способов модификации растительной ткани фруктов и овощей с целью обеспечения их качества
Рис. 4. Обработка яблок водным раствором хлорида кальция с помощью тоннельного опрыскивателя (расход раствора 600 л/га)
Рис. 5. Обработка яблок водным раствором хлорида кальция с помощью вентиляторного опрыскивателя (расход раствора 900 л/га)
и повышения эффективности технологий, применяемых в АПК. В ходе поиска установлено, что использование солей поливалентных металлов, например хлорида кальция для модификации растительной ткани, является одним из востребованных способов обеспечения качества сельхозпродукции в современной агропромышленной отрасли.
В отечественном АПК наиболее значимые результаты по эффективному применению технологии управляемого качества на основе модификации состава растительной ткани плодов с помощью хлорида кальция достигнуты в Республике Крым. Предприятие «Крымская фруктовая компания» использует для обработки яблок хлорид кальция пищевого качества марки FudixTM чистотой не менее 95 %3, соответствующего национальному стандарту России ГОСТ Р 55973-2014 «Добавки пищевые. Кальция хлорид. Технические условия». Обработка яблок проводится 0,5%-ным водным раствором хлорида кальция путем опрыскивания деревьев тоннельным или вентиляторным опрыскивателем на поздних стадиях созревания плодов еженедельно, начиная с июля и до сбора урожая (рис. 4 и 5). Предприятие осуществляет от 4 до 5 обработок для сортов яблок раннего созревания и 7-8 обработок для сортов яблок позднего созревания. При этом общий расход водного раствора хлорида кальция составляет от 600 до 1500 л/га. Результаты применения новой технологии в течение трех сезонов показывают ее эффективность, которая проявляется прежде всего в увеличении плотности растительной ткани плодов яблок на 50 % по сравнению с контрольными плодами. Полученный результат, природа которого основана на описанном выше внутриклеточном взаимодействии ионов кальция с полимерными компонентами (например, пектинами) растительной ткани, положительно влияет на лежкость, транспортабельность, хранение и послеуборочное дозревание плодов яблок. Достигнутый эффект положительно оценивается заказчиками компании. Опыт применения новой технологии, полученный при выращивании яблок, компания планирует применить на других культурах, например, черешне [5].
Публикации в специализированных электронных и печатных изданиях демонстрируют результаты научных исследований, проводимых в целях разработки современных технологий обработки фруктов и овощей с помощью солей, основным
3 Производство компании 7ках, Россия.
из которых является хлорид кальция. Обобщая результаты НИР научных коллективов из Португалии, США, Индии, Египта и ряда других стран, наряду с реакцией внутриклеточного взаимодействия ионов кальция с основными структурными элементами растительной ткани - пектинами (см. выше), можно выделить также следующие эффекты, оказывающие позитивное влияние на качество фруктов и овощей:
• увеличение внутриклеточной концентрации кальция до 1 мМ приводит к активации «кальмодулина» -одного из наиболее распространенных клеточных рецепторов (комплекс «кальций - кальмодулин» способен выступать в качестве активатора многих биологических процессов);
• применение хлористого кальция в послеуборочный период предотвращает развитие микробиологической порчи на поверхности плодов (данный защитный эффект может быть обоснован снижением внутриклеточного рН и активности воды);
• кальций участвует в формировании на поверхности плодов своеобразного барьера, регулирующего проникновение в растительную ткань атмосферного кислорода и углекислого газа, замедляя тем самым дыхание плода, что в свою очередь способствует уменьшению потерь по массе;
• участие кальция во внутриклеточных процессах снижает потери витаминов (например, аскорбиновой кислоты - витамина С) в процессе хранения фруктов и овощей;
• в ряде исследований показан стабилизирующий эффект кальция на красящие компоненты плодов (так, обработка плодов хлоридом кальция позволяет регулировать действие этилена, способствующего распаду хлорофилла).
Приведенные выше отдельные или совокупные эффекты были установлены в ходе исследований на различных сельскохозяйственных культурах, в том числе на цитрусовых -апельсинах, лайме; семечковых -яблоках, грушах; косточковых -абрикосах; ягодах - клубнике; овощах и бахчевых - моркови, картофеле, помидорах, дынях; тропических и субтропических фруктах - киви, авокадо, инжире, гуаве, манго, гранатах, ананасах. Примеры успешного практического применения технологии управляемого качества на основе принципа модификации состава растительной ткани с помощью солей, например, хлорида кальция на отдельных культурах, пригодных для выращивания и промышленной переработки в основных агропро-
мышленных регионах России, приведены ниже.
Клубника
Обработка ягод клубники 1%-ным водным раствором хлорида кальция при 25 °С или растворами специального состава, содержащими дополнительные компоненты, позволяет не только увеличить прочность структуры ягод, но и продлить срок их хранения, а также существенно понизить риск микробиологической порчи [6-7]. Так, например, клубника, обработанная раствором специального состава, содержащего хлорид кальция и соевый белок, сохраняет прочность структуры при хранении в течение 12 дней при 0 °С. Необработанная клубника в тех же условиях хранится без потери прочности в течение 6 дней, затем происходит стремительное снижение прочности с ее полной потерей на 15-й день хранения.
Груша
Эффект повышения прочности плодов, аналогичный описанному выше на яблоках, был исследован в экспе-
риментах с грушами. Обработка плодов на деревьях, как показывает опыт шести сезонов, позволила увеличить урожайность на 13 % [8]. Для обработки плодов использовали водные растворы хлорида кальция в концентрациях от 1 до 4 %. Установлено, что плоды, в том числе после сбора урожая, обработанные 4%-ным раствором хлористого кальция, сохраняют прочность в течение 75 дней хранения. Для сравнения: необработанные плоды сохраняли свою прочность на приемлемом уровне до 45 дней. Обработанные плоды теряли в весе от 0,52 до 3 %, начиная с 3-го по 75-й день хранения, а необработанные плоды - от 1,2 до 5 % в течение того же срока хранения. Дополнительно отмечено, что при обработке плодов 2- и 4%-ными растворами хлорида кальция не наблюдается гниения сердцевины плодов в течение 45 дней хранения. В дальнейшем всего 5 % плодов было поражено гнилью в период с 60-го до 75-й день хранения. Результаты проведенного исследования позволили разработать рекомендации по условиям хранения
Рис. 6. Обработка помидоров способом погружения в водный раствор хлорида кальция: 1 - подача плодов; 2 - подача свежей воды; 3 - выход к элеватору
плодов груши, обработанных хлоридом кальция.
Морковь
Опубликованные результаты работ зарубежных научных групп показывают, что основной целью исследований являлось изучение влияния обработки хлоридом кальция на текстуру (прочность) плодов и устойчивость к микробиологической порче. Так, например, показано, что обработка цельных или резаных
2
3
плодов моркови путем погружения в водный раствор хлорида кальция концентрацией 0,5-1,0 % улучшает качественные характеристики продукции при ее хранении в течение 30 дней. Отмечено улучшение текстуры плодов от 69 до 93 % и уменьшение потерь веса от 25 до 60 %. При этом температура обработки (от 0 до 5 °С) хлоридом кальция оказывала прямое влияние на конечный эффект [9].
Картофель
Эффекты, аналогичные вышеописанным результатам по моркови, наблюдали в исследованиях с картофелем. Обработка картофеля водным раствором хлорида кальция применялась на различных этапах его выращивания, а также в послеуборочный период в отношении как цельных, так и резаных клубней [10-11]. В работах показано, что после обработки резаных клубней раствором хлорида кальция наблюдается быстрое увеличение их прочности. При этом авторами рекомендуется проводить обработку урожая сразу после его сбора. Сообщается о возможностях усиления эффекта за счет применения для обработки многокомпонентного раствора, который кроме хлорида кальция содержит аскорбиновую и лимонную кислоты, полифосфат натрия. В работе рассматривается гипотеза об ингибирующем действии хлорида кальция, который подавляет активность ферментов картофеля, что в свою очередь позволяет снизить интенсивность потемнения клубней после их очистки. Данный защитный эффект можно усилить путем введения в раствор хлорида кальция загустителей, например камедей или пектина.
Помидоры
Значительный объем научных исследований посвящен помидорам -одному из самых популярных про-
дуктов из группы овощей. Плоды помидоров наиболее подвержены механическим повреждениям в процессе сбора урожая и хранения. Примерно 30-50 % собранного урожая может быть потеряно в результате неправильного хранения.
Для проведения исследований были использованы плоды после сбора урожая. Отобранные плоды, свободные от механических повреждений, подвергали предварительной обработке в течение 1 мин в 1%-ном растворе гипохлорита натрия. Остатки раствора удаляли с поверхности плодов высушиванием в течение 30 мин, после чего их погружали в водные растворы хлорида кальция трех разных концентраций (2, 4 и 6 %) и выдерживали 10, 20 и 30 мин. Основные результаты обработки помидоров сводятся к накоплению кальция во внутренних тканях плодов, что приводит к увеличению их прочности. При этом следует отметить, что повышенные количества кальция (более 12 %) приводят к существенному замедлению созревания плодов. Данный эффект объясняется влиянием кальция на цикл образования этилена, который участвует в синтезе красного пигмента помидоров - ликопина [12-14].
Интересные результаты по применению хлорида кальция для послеуборочной обработки помидоров были получены в Университете Флориды (США). Целью исследований являлось обеспечение устойчивости плодов к микробиологической порче. Обработку плодов водным раствором хлорида кальция в концентрации, увеличивающейся от 1 до 3 %, проводили способом погружения и выдержки в течение 45-75 с (рис. 6). В результате исследований установлено, что обработка приводит к существенному снижению порчи плодов при их хранении в течение 24 дней при температуре 20 °С. В дополнительных исследованиях in vitro изучалось устойчивость плесневых грибов рода Rhizopus и Alternaria к действию водных растворов хлорида кальция. Установлено, что наибольшее влияние на подавление роста колоний
Rhizopus (их морфологию и спорообразование) оказывает 3%-ный раствор хлорида кальция, в то время как рост плесневых грибов рода Alternaria замедлялся при действии 2%-ного раствора хлорида кальция [15].
Результаты исследований на модельных системах, проведенных в Лаборатории, обосновывающие один из основных эффектов позитивного действия ионов кальция, используемых в форме быстрорастворимого хлорида, а также опубликованные результаты зарубежных научно-исследовательских работ и практические примеры из сферы сельскохозяйственного производства, хранения и переработки демонстрируют уверенные перспективы и преимущества технологии управляемого качества, основанной на использовании высокоактивных и безопасных модификаторов растительной ткани фруктов и овощей. Основные преимущества этой технологии:
• повышение прочности плодов, что в свою очередь приводит к улучшению лежкости, устойчивости к механическим повреждениям;
• увеличение выхода урожая;
• уменьшение потерь при хранении и транспортировании;
• увеличение сроков хранения без потери качества;
• увеличение устойчивости к микробиологической порче;
• расширение технологических возможностей для управления процессами дозревания.
Потенциал, заложенный в технологии управляемого качества на основе применения хлорида кальция, а также научный и практический задел разработок позволяют охватить широкий перечень прикладных вопросов в сфере обеспечения качества и безопасности продукции, потребность в решении которых в настоящее время испытывает агропромышленная отрасль России, а также способствуют эффективному решению стратегических задач, к которым в первую очередь относится задача импортозамещения, в том числе за счет расширения отечественной базы фруктово-овощного сырья для его промышленной переработки полного цикла (например, переработки фруктов и овощей на натуральные и концентрированные соки для снижения зависимости российского рынка соков от импорта), что в свою очередь приведет к повышению общей эффективности российского АПК.
Лаборатория фундаментальных и прикладных исследований качества и технологий пищевых продуктов ФГБОУ ВПО «МГУПП» продолжит исследования по разработке современ-
ных технологий для АПК на основе изучения природных процессов, протекающих в растительных объектах, а также разработку способов оптимизации использования хлорида кальция при выращивании и хранении фруктов/овощей (в том числе с учетом расширения их ассортиментного перечня) в условиях как промышленного садоводства и открытого грунта, так и закрытых тепличных хозяйств. Результаты исследований будут оформлены в виде научно-технических рекомендаций по применению хлорида кальция при выращивании, хранении и переработке фруктов и овощей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дудкин, М.С. Пищевые волокна / М.С. Дудкин [и др.] // Киев: Урожай, 1988. - С. 19-35.
2. Birus, Th. Moderne Apfelsaft-Technologie / Th. Birus// Schoenborn: Fachverlag Fluessiges Obst, 2001. - S. 35.
3. Fudix. Calcium Chloride. - M.: Zirax, 2010. - Р. 14.
4. The Specialists for Pectin // Neuenbuerg: Herbstreith& Fox, 2014. -34 Seiten.
5. По материалам сайта http://krymia. com, 2014.
6. Garcia, J.M. Effects of postharvest dips in calcium chloride on strawberry / J.M. Garcia, S. Herrera, A. Morilla// Journal of Agricultural and Food Chemistry. -1996. - 44. - Р. 30-33.
7. Rosen, J.C. Postharvest physiology and quality maintenance of sliced pear and strawberry fruits / J.C. Rosen, A.A. Kader // Journal of Food Science. - 1989. -54. - Р. 656-659.
8. Anon Spraying Trees With Calcium Working Well in Northwest, Elesewhere // The Great Lakes Fruit Growers News, October, 1995.
9. Izumi, H. Calcium treatments effect storage quality of shredded carrots / H. Izumi, A.E. Watada // Journal of Food Science. - 1994. - 59. - Р. 106-109.
10. Warren, B.Z. Food preservative composition // EP Patent, 1992.- # 00316293/EP B1.
11. Walter, W.P. Base-mediated firmness retention of sweetpotato products / W.P. Walter, H.P. Fleming, R.F. McFeeters // Journal of Food Science. - 1993. - 58/4. -Р. 813-816.
12. Subbiah, K. Effect of calcium sources, concentrations, stages and number of sprays on physico-chemical properties of tomato fruits / K. Subbiah, R. Perumal // South Indian Horticulture. 1990. - 38/1. -Р. 20-27.
13. Subbiah, K. Firmness index of tomato as influenced by added N, K and CaCl2 sprays / K. Subbiah// Madras Agrucultural Journal. - 1994. - 81/1. - Р. 32-33.
14. Hong, J.H. Effect of calcium treatment on tomato fruit ripening / J.H. Hong, S.K. Lee // Journal of the Korean Society of Horticultural Science. - 1999. - 40/6. -Р. 638-642.
15. По материалам сайта http:// postharvest.ifas.ufl.edu, 2008.
Современные способы обеспечения управляемого качества продукции в технологиях выращивания и хранения фруктов и овощей
Ключевые слова
качество; овощи; пектин; сельскохозяйственное производство; фрукты; хлорид кальция; хранение
Реферат
Перечень основных качественных характеристик фруктов и овощей включает высокие органолептические (вкусовые) свойства и пищевую ценность; оптимальный технохимический состав и технологическую пригодность, которые определяют технико-экономическую целесообразность использования конкретных сортов для промышленной переработки; урожайность, обеспечивающую достаточную экономическую эффективность для сельскохозяйственного производства; устойчивость к болезням и сельскохозяйственным вредителям в ходе выращивания и хранения; пригодность для механизированной (автоматизированной -в основном в тепличных хозяйствах) уборки, а также специальные требования, например, к холодостойкости, зимостойкости, засухоустойчивости, отсутствию или слабо выраженной периодичности плодоношения и др. Указанные требования могут быть выполнены благодаря применению технологий управляемого качества на основе принципа модификации состава и свойств компонентов в структуре клеточных стенок фруктов и овощей, к которым относятся в первую очередь биоактивные растительные полимеры - пектины. Модификация может быть реализована на основе химического взаимодействия ионов поливалентных металлов со свободными карбоксильными группами полимерных молекул пектина. В рамках модельных экспериментов в качестве донора катионов использовали хлорид кальция, который, проявляя эффективное взаимодействие со свободными карбоксильными группами пектина, способен образовывать прочные пространственные структуры. Данный эффект наряду с другими свойствами кальция, проявляемые им в растительной клетке, лежит в основе практического применения хлорида кальция в сельскохозяйственном производстве, хранении и промышленной переработке фруктов и овощей. Обзор опубликованных результатов научных исследований показывает широкий спектр прикладного применения хлорида кальция для выращивания и хранения целого ряда фруктов и овощей, в том числе яблок, клубники, груш, абрикосов, ананасов, картофеля, моркови, помидоров и др.
Авторы
Колеснов Александр Юрьевич, д-р техн. наук, канд. биол. наук, Зенина Маргарита Анатольевна,
Московский государственный университет пищевых производств, 125080, Москва, Волоколамское ш., д. 11, kt4@mail.ru
Modern methods of managed product quality in technologies of cultivation and storage of fruit and vegetables
Key words
fruit; vegetables; pectin; calcium chloride; quality; agricultural production; cultivation; storage
Abstracts
A list of the main qualitative characteristics of fruit and vegetables includes high organoleptic (taste) properties and nutritional value; optimal techno-chemical composition and technological suitability, that determine a technical and economic feasibility of using of specific varieties for industrial processing; yield that provides sufficient economic efficiency for agricultural production;resistance to diseases and pests during cultivation and storage;suitability for mechanized (automated - mainly in greenhouses) harvesting as well as special requirements, for example, cold resistance, winter hardiness, drought tolerance, absence or ill-defined periodicity of bearing, etc. These requirements can be met through the application of technologies of managed quality based on the principle of modifying the composition and properties of components in the structure of the cell walls of fruit and vegetables, which include primarily the bioactive plant polymers -pectins. The modification can be implemented on the basis of the chemical interaction of ions of polyvalent metals with the free carboxyl groups of polymer pectin molecules. Calcium chloride was used in model experiments as a cationdonor, which is able to form strong spatial structures through effective interaction with the free carboxyl groups of pectin. This effect and other properties of calcium, which it shows in a plant tissue, form the basis of the practical application of calcium chloride in agricultural production, storage, and industrial processing of fruits and vegetables. A review of published scientific researches shows a wide range of applications of calcium chloride for the cultivation and storage of a number of fruits and vegetables, including apples, strawberries, pears, apricots, pineapples, potatoes, carrots, tomatoes etc.
Authors
Dr Alexander Kolesnov, Margarita Zenina,
Moscow State University of Food Production (MGUPP), Research Laboratory of Food Quality & Technology (PNIL), 11, Volokolamskoye Shosse, Moscow, 125080, kt4@mail.ru
