EFFECTS OF COOLING TREATMENT ON PHYSIOLOGICAL STATUS OF PEARS DURING STORAGE
Originalan naučni rad – Original scientific paper
Rezime
Berba kruške se vrši u periodu godine sa visokim temperaturama vazduha, te se javlja problem zagrijavanja plodova čime se ubrzavaju fiziološki i biohemijski procesi u njima. Temperatura plodova koji se dopremaju iz voćnjaka, jednaka je temperaturi okolnog vazduha ili je veća od nje. Temperatura tamno obojenih plodova koji na pokožici nemaju malje, a bili su izloženi direktnom uticaju sunčevih zraka, može biti znatno veća od temperature okolnog vazduha. Zbog toga je neophodno neposredno nakon berbe i prije skladištenja izvršiti brzo snižavanje temperature primljenih plodova – rashlađivanje (prethodno hlađenje, prethlađenje) plodova. Rashlađivanjem ubranih plodova smanjuje se intenzitet njihovih fizioloških procesa, prije svega disanja i transpiracije, plodovi se bolje pripremaju za skladištenje i omogućava se njihovo duže čuvanje.
Osnovni cilj postupka rashlađivanja voća je brzo snižavanje temperature ploda na 2 do 8 ºC, zavisno od vrste voća i njegove dalje upotrebe. Danas je poznato nekoliko različitih metodoloških postupaka prethlađenja (rashlađivanja) svježih hortikulturnih proizvoda i to: rashlađivanje hladnim vazduhom; rashlađivanje hladnom vodom (hidrokuling); rashlađivanje u vakuum-komorama; rashlađivanje sistemima u kojima cirkuliše tečni azot ili ugljendioksid i rashlađivanje ledom. Za rashlađivanje plodova kruške najpogodniji postupak je hidrokuling – rashlađivanje hladnom vodom.
U radu je proučavan uticaj rashlađivanja hladnom vodom plodova četiri sorte kruške (Benita, Santa Marija, Butira i Viljamovka) na fiziološki status plodova uskladištenih u NA komori tokom jednog mjeseca.
Ključne riječi: fiziološki status, prethlađenje, hidrokuling, kruška.
Summary
Pear harvest is done during the time of the year when air temperature is high, which causes the problem of warming of pear fruits, thus accelerating physiological and biochemical processes in them. Temperature of the fruits during the transportation from the orchard is equal to the sourounding air temperature, and in some cases even higher. Temperature of the dark-colored fruits that have no fuzz on the epidermis, and fruits which were exposed to the direct influence of the sun heath, may be significantly higher than the environment air temperature. Therefore, it is essential to rapidly lower the temperature of received fruits immediately after the harvest and before storage – precooling (previously cooled) of fruits. The precooling of harvested fruit reduces the intensity of their physiological processes, primarily breathing and transpiration; fruits are better prepared for storage; and enables storage of pear fruits for a longer time.
The main goal of the precooling process is fast lowering of the fruit temperature down to 2 to 8 ºC, depending on the type of fruit and its further use. Nowadays we are familiar with several different methodological procedures of previous cooling (precooling) of fresh horticultural products, such as: cold air cooling; cooling with cold water (hydro-cooling); cooling in the vacuum-chambers; cooling systems circulating liquid nitrogen or carbon dioxide; and cooling with ice.
This paper addresses the influence of precooling of four pear varieties (Benita, Santa Maria, Butira and Williams) on the physiological status of the fruit stored in NA chamber during one month.
Key words: physiological status, pre-cooling, hydro-cooling, pear.
Uvod
U ukupnoj svjetskoj proizvodnji voća, kruška zauzima šesto mjesto. Mogućnost kontinuiranog plasmana svježih plodova kruške na tržište tokom više mjeseci nakon berbe, ostvaruje se zahvaljujući prije svega činjenici da se radi o voću klimakterijskog tipa disanja čiji plodovi mogu da se čuvaju relativno dugo, uz minimalan gubitak kvaliteta (Tonini et all., 1979). Sa druge strane, razvoj novih tehnologija skladištenja plodova (ULO, ULE, DA hladnjače) omogućava uspješno čuvanje plodova kruške. Takođe, upotreba novih hemijskih preparata kao što su 1-metilciklopropen (1-MCP) i aminoetoksi-viniglicin hlorovodonična kiselina (AVG) otvaraju dodatne mogućnosti u procesu kontrolisanog sazrijevanja i produženog skladištenja svježih plodova kruške (Pašalić, 2006). Međutim, postojanje modernih skladišnih kapaciteta, upotreba dostupnih tehnologija skladištenja i hemijskih preparata nisu sami po sebi dovoljni za uspješno skladištenje plodova kruške. Tretman plodova u voćnjaku, određivanje optimalnog momenta berbe, postupci sa plodovima tokom berbe i transporta do hladnjače kao i neposredno prije unošenja u komore, od presudnog su značaja za njihovo kvalitetno i ekonomski opravdano čuvanje. Prethlađenje plodova kruške u posljednje vrijeme sve više dobija na značaju kao neophodan postupak za sigurnije skladištenje plodova.
Prethlađenje hladnom vodom je najpogodniji sistem rashlađivanja plodova jabučastih i koštičavih voćnih vrsta neposredno nakon berbe (Fernandez-Trujillo et all., 2000). Rashlađivanje hladnom vodom vrši se prskanjem ili potapanjem plodova u vodu temperature 0-2 ºC (Kader, 2002). Osnovne prednosti rashlađivanja plodova hladnom vodom ogledaju se u činjenici da voda brzo odnosi toplotu sa proizvoda odnosno hlađenje plodova je brzo, može da se obavlja neprekidno i često je kompatibilno sa operacijama na liniji za pakovanje (Puttaraju et all., 1997). Da bi se ostvario pun efekat od rashlađivanja vodom, plodovi moraju da se ohlade u dovoljnoj mjeri, čime se pored smanjenja intenziteta fizioloških procesa u plodovima usporava i rast mikroorganizama, kao prouzrokovača bolesti (Kalbasi-Ashtari, 2004). Da bi se plodovi dodatno zaštitili od truleži, može se dodati dezinfekciono sredstvo u vodu za rashlađivanje (uz dodatan oprez jer višak dezinficijensa, posebno hlora, može dovesti do pojave oštećenja na plodovima) (Becker and Fricke, 2002). Rashlađivanje vodom omogućava da se plodovi beru u nešto zrelijem stanju nego obično, a sa druge strane je usporeno propadanje plodova u hladnjačama (Kader, 2002). Isti autor navodi da je veoma značajno raditi na poboljšanju efikasnosti razmjene toplote između plodova i vode koja se koristi u tu svrhu. Dobri rezultati su dobijeni upotrebom supstanci za kvašenje – okvašivača, koji mogu da se dodaju direktno u rezervoar sa vodom za rashlađivanje ili se plodovi prvo potapaju u rastvor okvašivača pa se onda usmjeravaju na rashlađivanje. Prethodno potapanje plodova u rastvor okvašivača je dobra mjera, jer se tako neutrališu problemi vezani za pjenušanje nekih okvašivača. Takođe, utvrđeno je da se kod direktnog dodavanja okvašivača u vodu za rashlađivanje često na rashlađenim plodovima uočavaju bijele mrlje (ostaci okvašivača) što loše utiče na percepciju kupaca i smanjuje tržišnu vrijednost plodova. Ovo je još jedan razlog za upotrebu prethodnog potapanja plodova u rastvor okvašivača, nakon čega se plodovi rashlađuju čistom vodom.
Materijal i metod rada
Proučavanje uticaja rashlađivanja plodova kruške hladnom vodom (hidrokuling) na fiziološki status plodova izvršeno je u periodu juli – septembar 2009. godine. Istraživanjem su obuhvaćeni plodovi četiri sorte kruške: Viljamovka, Santa Marija, Butira i Benita. Analizom stanja zastupljenosti sorti kruške u domaćim zasadima zaključeno je da su Viljamovka, Santa Marija i Butira tri najzastupljenije sorte te su zbog toga obuhvaćene istraživanjem. Sorta kruške Benita je odabrana jer se radi o novijoj sorti koja izaziva pažnju kako proizvođača kruške tako i potrošača. Benita je novija sorta kruške koja je selekcionisana u Švajcarskoj 1985. godine ukrštanjem japanske kruške Naši, sorte Hošui i evropske kruške sorte General Lekler. U posljednje vrijeme je introdukovana u područje sjeverozapadne Bosne gdje daje relativno dobre rezultate.
Zasad iz kojeg su plodovi uzimani za analizu nalazi se u mjestu Potočani, opština Prnjavor, na 219 metara nadmorske visine. Stabla sa kojih su uzimani plodovi se nalaze u petoj godini uzgoja i kalemljena su na podlogu sijanac divlje kruške. Uzgojni oblik je vitko vreteno. Međuredni razmak iznosi 4 m, a redni 2 m. Stabla su u dobroj kondiciji, dobro i redovno rađaju.
Za analize su uzimani srednje krupni, cijeli i zdravi plodovi, bez vidljivih oštećenja na pokožici. Prilikom uzimanja plodova izmjerena je temperatura pokožice ploda digitalnim infracrvenim termometrom i temperatura mesa ploda na dubini od 3 cm digitalnim termometrom sa sondom (iglom). Izmjerena je temperatura plodova koji su bili izloženi direktnom sunčevom zračenju i plodova u sjenci. Za analize je uzeto po 60 plodova svake sorte.
Nakon prenošenja plodova u Laboratoriju za pomologiju Poljoprivrednog fakulteta Univerziteta u Banjaluci, oni su izvagani i fotodokumentovani. Nakon toga su razdvojeni u dvije grupe od po 30 plodova. Plodovi iz prve grupe su pojedinačno obilježeni i pripremljeni za potapanje u hladnu vodu i kontrolu. Plodovi iz druge grupe nisu pojedinačno obilježeni već su upotrijebljeni za određivanje stepena zrelosti u momentu berbe na prosječnom uzorku.
Plodovi koji su usmjereni na rashlađivanje bili su potpuno zdravi i bez vidljivih oštećenja na pokožici. Postupak sa ovim plodovima podrazumijevao je sljedeće radnje:
− obilježavanje plodova;
− potapanje u ohlađenu vodu čija je temperatura 2 ºC u trajanju od 25 minuta;
− skladištenje u NA komori na temperaturi od 2 ºC u trajanju od 1 mjesec;
− određivanje tvrdoće mesa ploda penetrometrom nakon završnog mjerenja boje pokožice;
− određivanje sadržaja rastvorljivih suvih materija u ćelijskom soku mesa ploda digitalnim refraktometrom nakon završnog mjerenja boje pokožice.
Nakon skladištenja plodova u NA komori tokom mjesec dana izvršeno je određivanje tvrdoće mesa ploda (penetrometrom) i sadržaja rastvorljivih suvih materija u ćelijskom soku mesa ploda (refraktometrom) kod svih plodova (rashlađenih i onih koji su korišteni kao kontrola).
Druga grupa od 30 plodova sa početka istraživanja korištena je za određivanje stepena zrelosti plodova proučavanih sorti na prosječnom uzorku, kako bi se stekla slika o fiziološkom statusu plodova u momentu rashlađivanja.
Rezultati rada i diskusija
Rezultati istraživanja uticaja rashlađivanja plodova kruške na njihov fiziološki status su prikazani kroz odnos fizioloških parametara plodova ispitivanih sorti, kod rashlađenih plodova i kontrole, u momentu berbe i nakon skladištenja, na prosječnom uzorku.
U tabeli 1 date su prosječne vrijednosti ispitivanih parametara fiziološke konstitucije plodova ispitivanih sorti u momentu berbe, a u tabeli 2 odnos temperatura pokožice i mesa ploda prije i nakon rashlađivanja.
Tab. 1.
Average values of observed parameters of physiological status of studied fruit varieties at the time of harvest (average sample)
| Naziv sorte | Benita | Butira | Santa Marija | Viljamovka |
| Datum berbe | 28.07.09. | 29.07.09. | 05.08.09. | 09.08.09. |
| X ± Sx | X ± Sx | X ± Sx | X ± Sx | |
| Masa ploda (g) | 102,0 ± 2,68 | 203,00 ± 3,01 | 186,0 ± 1,96 | 145,0 ± 3,02 |
| Tvrdoća mesa ploda kg/cm2 | 7,40 ± 0,31 | 7,70 ± 0,87 | 6,59 ± 0,26 | 8,76 ± 1,12 |
| Sadržaj rastvorljivih suvih materija u ćel. soku % brix | 7,80 ± 0,29 | 13,70 ± 0,98 | 8,50 ± 0,38 | 10,36 ± 0,51 |
| Temperatura površine ploda ºC (sunce) | 30,12 ± 0,48 | 30,12 ± 0,92 | – | – |
| Temperatura površine ploda ºC (sjena) | 24,67 ± 0,33 | 23, 15 ± 0,78 | 16,75 ± 0,90 | 21,90 ± 0,09 |
| Temperatura mesa ploda na 3 cm dubine ºC (sunce) | 27,30 ± 1,13 | 27,84 ± 1,90 | – | – |
| Temperatura mesa ploda na 3 cm dubine ºC (sjena) | 21,10 ± 2,14 | 20,65 ± 1,32 | 19,22 ± 0,97 | 20,44 ± 1,84 |
Tab. 2.
The average value of the fruit surface temperature (epidermis) and the fruit flesh at a depth of 3 cm in tested fruit varieties measured before and after precooling
| Naziv sorte | Benita | Butira | Santa Marija | Viljamovka | ||||
| 1 | Prije rashl. | Nakon rashl. | Prije rashl. | Nakon rashl. | Prije rashl. | Nakon rashl. | Prije rashl. | Nakon rashl. |
| Temperatura površine ploda ºC (sunce) | 30,12 | 9,00 | 30,30 | 9,00 | – | – | – | – |
| Temperatura površine ploda ºC (sjena) | 24,67 | 8,00 | 23,15 | 7,5 | 16,75 | 6,90 | 21,90 | 7,00 |
| Temperatura mesa ploda na 3 cm ºC (sunce) | 27,30 | 13,00 | 27,84 | 13,50 | – | – | – | – |
| Temperatura mesa ploda na 3 cm ºC (sjena) | 21,10 | 11,60 | 20,65 | 11,30 | 19,22 | 11,00 | 20,44 | 11,20 |
Pregledom podataka u tabeli 1 i 2 uočavamo sljedeće:
1. Najmanju prosječnu masu ploda imala je sorta Benita (102,00g), a najveću Butira (203,00g);
2. Najmanja penetrometrijska vrijednost, odnosno tvrdoća mesa ploda, uočena je kod sorte Santa Marija (6,59 kg/cm2), a najveća kod sorte Viljamovka (8,76 kg/cm2);
3. Sadržaj rastvorljivih suvih materija (refraktometrijska vrijednost) bio je najmanji kod sorte Benita (7,80% Brix), a najveći kod sorte Santa Marija (13,70% Brix);
4. Temperatura površine pokožice plodova izloženih direktnom uticaju sunčevog zračenja kod sorti Benita i Butira iznosila je 30,12, odnosno 30,30 ºC, dok kod sorti Santa Marija i Viljamovka nije izmjerena jer je u momentu berbe preovladavalo oblačno vrijeme. Temperatura površine pokožice plodova koji su se nalazili u sjeni kretala se od 16,75 ºC kod sorte Santa Marija do 24,67 ºC kod sorte Benita;
5. Temperatura mesa ploda na dubini od 3 cm kod plodova izloženih direktnom uticaju sunčevog zračenja iznosila je 27,30 ºC kod sorte Benita odnosno 27,84 ºC, kod sorte Butira. Temperatura mesa plodova koji su se nalazili u sjeni kretala se od 19,22 ºC kod sorte Santa Marija do 21,10 ºC kod sorte Benita;
6. Temperatura površine pokožice plodova izloženih direktnom uticaju sunčevog zračenja kod sorti Benita i Butira, nakon rashlađivanja, iznosila je 9,00 ºC, dok kod sorti Santa Marija i Viljamovka nije izmjerena. Temperatura površine pokožice plodova koji su se nalazili u sjeni kretala se nakon rashlađivanja od 6,90 ºC kod sorte Santa Marija do 8,00 ºC kod sorte Benita;
7. Temperatura mesa ploda na dubini od 3 cm kod plodova izloženih direktnom uticaju sunčevog zračenja iznosila je 13,00 ºC kod sorte Benita odnosno 13,50 ºC, kod sorte Butira. Temperatura mesa plodova koji su se nalazili u sjeni kretala se od 11,00 ºC kod sorte Santa Marija do 11,60 ºC kod sorte Benita.
Posebnu pažnju treba obratiti na izmjerenu temperaturu plodova, naročito onih plodova koji su pozicionirani u dijelu krošnje izloženom direktnom uticaju sunčevih zraka. Fiziološki procesi u ovom slučaju su znatno intenzivirani, naročito disanje i transpiracija, što dovodi do ubrzanog propadanja plodova. Brzo snižavanje temperature plodova je od presudnog značaja za njihovo uspješno čuvanje.
Uticaj rashlađivanja plodova vodom (hidrokuling) neposredno nakon berbe na njihove fiziološke funkcije, praćen je prije svega kroz promjene tvrdoće i sadržaja rastvorljivih suvih materija u ćelijskom soku mesa ploda. Vrijednosti ovih parametara u momentu berbe i nakon jednomjesečnog skladištenja rashlađenih i nerashlađenih plodova date su u tabeli 3.
Tab. 3.
Ratio of fruit firmness and content of fruit soluble dry matters in cell juice of tested pear varieties, depending on treatment (chilled fruits and control) at the time of harvest and after storage (average)
| Status plodova | ||||||
| sorta | vrijednosti u momentu berbe | nakon skladištenja (rashlađeni plodovi) | nakon skladištenja (kontrola) | |||
| pen. kg/cm2 | ref. %Brix | pen. kg/cm2 | ref. %Brix | pen. kg/cm2 | ref. %Brix | |
| X ± Sx | X ± Sx | X ± Sx | X ± Sx | X ± Sxxc | X ± Sx | |
| Benita | 7,40 ± 0,31 | 7,80 ± 0,29 | 4,41 ± 0,27 | 10,05 ± 0,40 | 3,70 ± 0,40 | 10,16 ± 0,53 |
| Butira | 7,70 ± 0,87 | 13,70 ± 0,98 | 5,53 ± 0,79 | 13,87 ± 0,56 | 4,02 ± 0,76 | 14,57 ± 0,34 |
| Santa Marija | 6,59 ± 0,26 | 8,50 ± 0,38 | 5,63 ± 0,17 | 9,42 ± 0,47 | 5,49 ± 0,15 | 10,23 ± 0,91 |
| Viljamovka | 8,76 ± 1,12 | 10,36 ± 0,51 | 8,55 ± 0,90 | 12,49 ± 0,62 | 13,16 ± 0,50 | 7,98 ± 1,06 |
Pregledom podataka u tabeli 3 uočavamo da je smanjenje penetrometrijske vrijednosti, kao i povećanje refraktometrijske vrijednosti kod svih ispitivanih sorti znatno manje kod rashlađenih plodova u odnosu na kontrolu, što upućuje na smanjen intenzitet odvijanja fizioloških procesa kod rashlađenih plodova. Analogno tome, promjena penetrometrijske i refraktometrijske vrijednosti kod kontrolne grupe je izraženija.
Smanjenje penetrometrijske vrijednosti je naročito izraženo kod sorti Benita i Butira, što je razumljivo jer se radi o ranim sortama koje imaju lošiju skladišnu sposobnost.
Odnos posmatranih parametara grafički je predstavljen u grafikonu 1.
Kod sorte Benita, vizuelna razlika između rashlađenih plodova i kontrole bila je očigledna nakon skladištenja. Kod rashlađenih plodova nije uočena značajnija promjena u parametrima kvaliteta, dok su plodovi u kontrolnoj grupi ispoljili promjene u izgledu i boji pokožice i mesa ploda, pri čemu je došlo do njihovog posmeđenja i truljenja. Kod ostalih sorti razlike u izgledu plodova nisu uočene.
Graf. 1.
Grafički prikaz odnosa tvrdoće mesa ploda (lijevo) i sadržaja rastvorljivih suvih materija u ćelijskom soku (desno) kod ispitivanih sorti kruške u zavisnosti od tretmana (rashlađeni plodovi i kontrola) u momentu berbe i nakon skladištenja
Graphical relation overview of fruit firmness (left) and content of soluble dry matters in the cell juice (right) with tested pear varieties, depending on treatment (chilled fruits and control) at the time of harvest and after storage
Zaključak
Na osnovu rezultata istraživanja možemo zaključiti sljedeće:
1. Masa ploda, kao i izmjerena penetrometrijska i refraktometrijska vrijednost u momentu berbe plodova ispitivanih sorti odgovara literaturnim podacima preporučenim za procjenu optimalnog momenta berbe.
2. Tvrdoća mesa ploda kod svih ispitivanih sorti opadala je znatno manje kod rashlađenih plodova u odnosu na kontrolu, što upućuje na smanjen intenzitet odvijanja fizioloških procesa kod rashlađenih plodova. Analogno tome, sadržaj rastvorljivih suvih materija u ćelijskom soku mesa ploda je pokazao manji rast kod rashlađenih u odnosu na nerashlađene plodove.
3. Temperatura površine pokožice ploda ispitivanih sorti tokom rashlađivanja u trajanju od 25 minuta iznosila je manje od 10 ºC kod svih sorti. Međutim, temperatura mesa ploda mjerena na 3 cm dubine kod svih ispitivanih sorti imala je vrijednosti preko 11 ºC. Obzirom da se hidrokulingom teži rashlađivanju plodova pri kojem temperatura mesa ploda iznosi 2 – 8 ºC potrebno je izvršiti dodatna istraživanja kojima bi se utvrdilo optimalno vrijeme izloženosti plodova ohlađenoj vodi kako bi se temperatura mesa ploda dovela do željene vrijednosti.
Smanjenje intenziteta promjene tvrdoće mesa ploda i sadržaja rastvorljivih suvih materija u ćelijskom soku mesa ploda kod rashlađenih plodova javlja se kao posljedica fiziološkog šoka, čime se usporavaju svi fiziološki procesi u njima.
Saglasno tome, proizvođačima kruške se može preporučiti uvođenje prethlađenja kao redovnog postupka u cilju produženja perioda skladištenja plodova, naročito kod sorti kasnijih epoha dozrijevanja, u ovom istraživanju kod sorte Viljamovka. Slična istraživanja je neophodno provesti kod ostalih sorti koje u našim agroekološkim uslovima sazrijevaju nakon sorte Viljamovka, prije svega sorti Fetelova, Konferans, Pakams Triumf, Kaluđerka i Krasanka.
Ipak, otvoreno pitanje predstavlja dužina izlaganja plodova djelovanju hladne vode, u zavisnosti od toplotnog stanja plodova koji ulaze u proces rashlađivanja, kao i pitanje tehničko-tehnološkog rješenja ovog postupka (potapanje plodova u hladnu vodu ili njihovo prskanje hladnom vodom u vidu kišenja). Kako bi se dobili odgovori na navedena pitanja, neophodno je eksperimentalno utvrditi protokole za rashlađivanje plodova kruške, ali i drugih voćnih vrsta, u našim uslovima pri čemu bi temperatura mesa ploda iznosila 2 do 8 ºC, što može biti predmet daljih istraživanja iz ove oblasti.
Literatura
Becker, B. R. and Fricke, B. A. (2002): Hydrocooling time estimation methods. International Community Heat Mass Transfer, 29 (2): 165-174.
Fernandez-Trujillo, J. P., Cano, A. and Artes, F. (2000): Interaction among cooling, fungicide and postharvest ripening temperature on peaches. International Journal of Refrigeration, 23: 457-465.
Kader, A. Adel (2002): Postharvest Technology of Horticultural Crops. Third edition, DAVIS University of California, Oakland, USA.
Kalbasi-Ashtari, A. (2004): Effects of Post-harvest Pre-cooling Processes and Cyclical Heat Treatment on the Physico-chemical Properties of “Red Haven Peaches” and “Shahmavch Pears” During Cold Storage. Agricultural Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and Development. Manuscript FP 04 003.
Pašalić, B. (2006): Berba pakovanje i skladištenje plodova voćaka. Poljoprivredni fakultet Banjaluka, Naučno voćarsko društvo Republike Srpske.
Puttaraju, T.B. and Reddy, T. V. (1997): Effect of precooling on the quality of mango (cv.’Malika’). Journal of Food Science and Technology, 34 (1):24-27.
Tonini G., Bertoloni P., and Cimino A. (1979): Controlled atmosphere storage of hydrocooled „Williams B.C.“ pears. Proceedings of the XVth International Congress of Refrigeration. Vol. III.640-646. Venezia, Italy.