Существующие и перспективные технологии защиты плодов от загара

Журнал: «Главный агроном», №11, 2018 15:56:00г.

Загар является коммерчески важным физиологическим расстройством многих сортов яблони во всех регионах промышленного садоводства.

В настоящее время используется несколько методов защиты плодов от загара: обработка плодов антиоксидантами (ДФА), ингибитором биосинтеза этилена (1-МЦП); хранение в среде с ультранизким содержанием кислорода (УЛО), в динамичной атмосфере (ДСА); сочетание различных способов хранения (ОА, УЛО, ДСА) с обработкой 1-МЦП [1–4, 6–7].

Использование современных технологий обеспечивает максимальное сохранение исходного качества, защиту либо сокращение потерь от физиологических и грибковых заболеваний [1–4, 6–7]. При этом высокая стоимость оборудования, дополнительная химическая нагрузка, высокие риски развития загара и других заболеваний у некоторых сортов яблони обусловливают поиск новых технологических решений.

Многие ученые считают основной причиной поражения плодов загаром накопление в кутикуле кожицы плодов продуктов окисления α-фарнезена — коньюгированных триенов (КТ281) [1–4, 6–7].

При хранении плодов в герметичных камерах с ограниченным внешним воздухообменом увеличиваются потери от загара по сравнению с ОА, а при совместном хранении в РА сортов с высокой и низкой восприимчивостью к загару могут увеличиться потери от заболевания в партиях плодов с низкой восприимчивостью, по сравнению с раздельным хранением.

Вероятно, это связано с интенсивным выделением летучих соединений (в том числе α-фарнезена) плодами восприимчивых к заболеванию сортов и накоплением этих соединений в атмосфере камеры, что стимулирует развитие загара у сортов как с высокой, так и с низкой восприимчивостью к заболеванию [3, 4].

Цель исследований — изучить влияние генотипа сорта, методов послеуборочного воздействия и способов хранения на накопление летучих соединений в атмосфере хранения, разработать концепцию нового метода защиты плодов от загара

Материалы и методы исследований.

Работа выполнена в ФГБНУ ВНИИС им. И. В. Мичурина в 2014–2016 гг. Плоды снимали в оптимальные сроки съема (этилен 0,1–0,3 ppm), через сутки после съема часть плодов обрабатывали 1-МЦП, покрывали маслом, заворачивали в промасляные салфетки. На хранение плоды закладывали в обычную — ОА, модифицированную — МА, регулируемую атмосферу с ультранизким содержанием кислорода — УЛО (ЗАО «Агрофирма им. 15 лет Октября», Липецкая область).

Содержание α-фарнезена и продуктов его окисления (КТ281) в кутикуле кожицы плодов и индикаторных лентах (ИЛ) определяли спектрофотометрически [6], твердость плодов измеряли пенетрометром FT-327 с плунжером для яблок.

Потери от загара и других физиологических заболеваний оценивали визуально при хранении и дополнительно через семь дней после снятия с хранения при температуре 20 °С (имитация условий доведения плодов до потребителя, «жизнь на полке»), выражали в процентах от общего числа плодов.

Результаты исследований и их обсуждение.

Являясь приверженцами гипотезы важной роли эндогенного (в кутикуле кожицы) α-фарнезена (как субстрата) и продуктов его окисления — конъюгированных триенов (КТ281) в развитии загара, считаем также существенным экзогенное влияние этих соединений на развитие расстройства. Фактические данные по содержанию в салфетках, пропитанных вазелиновым маслом, в которые были упакованы плоды, а также в индикаторных лентах, размещенных в камере (без контакта с плодами), α-фарнезена и КТ281 однозначно доказывают реальность их присутствия в окружающей атмосфере и позволяют по-новому оценить известные методы, способы и технологии, обеспечивающие снижение потерь от загара.

На уровень накопления α-фарнезена в атмосфере хранения и, соответственно, в индикаторных лентах (ИЛ) влияет генотип сорта, степень зрелости, условия хранения, обработка 1-МЦП и другие факторы.

Через 2,5–3 месяца хранения обработанных 1-МЦП плодов в условиях РА (СО2 и О2 — 1,2–1,5 %) сортов с высокой (Антоновка обыкновенная), средней (Ветеран, Синап Орловский) и низкой (Богатырь, Жигулевское) восприимчивостью к загару содержание α-фарнезена в ИЛ составляло 947, 325, 243, 43 и 22 нмоль/см2 соответственно (рис. 1).

В камере с необработанными (контроль) плодами сорта Лигол, отличающимися низкой восприимчивостью к загару, содержание α-фарнезена в ИЛ составило 285 нмоль/см2 , с обработанными 1-МЦП плодами этого сорта — 43 нмоль/см2 .

Установлено, что через 2,5 месяца хранения в МА (СО2 — 2–4 %, О2 — 15–18 %) контрольных и обработанных 1-МЦП плодов восприимчивого к загару сорта Мартовское содержание α-фарнезена в ИЛ составило 577 и 58 нмоль/см2 (при содержании КТ281 в кутикуле кожицы плодов 23,6 и 5,2 нмоль/см2 ), потери от загара — 50 и 0 % соответственно.

В аналогичных условиях при хранении контрольных и обработанных 1-МЦП плодов слабо восприимчивого к загару сорта Богатырь содержание α-фарнезена в ИЛ составило 117 и 11 нмоль/см2 (при содержании КТ281 в кожице 1,7 и 0,3 нмоль/см2 ), потери от загара отсутствовали.

Нанесенное на поверхность плодов вазелиновое масло активно поглощает α-фарнезен и, как следствие, снижает уровень накопления КТ281 в кожице, обеспечивая защиту либо снижение потерь от загара (при увеличении потерь от внутреннего побурения и разложения, повышения рисков поражения мокрым ожогом). Заключение подтверждается данными о количественном содержании КТ281 в кожице контрольных и покрытых маслом плодов.

После 4,5 месяца хранения в ОА содержание КТ281 в плодах сорта Мартовское составило 24,7 и 10,7 нмоль/см2 соответственно, потери от загара — 100 и 12 % соответственно.

В результате проведенных исследований (Антоновка обыкновенная, ОА — 9 месяцев хранения) было определено, что максимальное ингибирование созревания, сохранение твердости, низкий уровень содержания КТ281 и максимальный уровень защиты от загара (при отсутствии внутренних повреждений) обеспечиваются при обработке плодов 1-МЦП и хранении в промасляных салфетках (1-МЦП + МС) (см. таблицу, рис. 2).

Следует отметить, что низкий уровень содержания КТ281 в вариантах «контроль» и «контроль + МС» (7,2 и 5,5 нмоль/см2 соответственно) определен перезреванием (старением) плодов, сопровождающимся биохимически обусловленным снижением показателя, что подтверждают низкие значения твердости плодов (3,4 и 4,1 кг/см2 соответственно).

Из-за трудоемкости метода (1-МЦП + масляная салфетка) и низкого качества плодов (маслянистость) он не может быть использован в практике. Однако экстраполирование полученных данных указывает на возможность поглощения α-фарнезена из атмосферы хранения плодов, что было реализовано при размещении в одной из упаковок с МА, заполненных плодами сорта Синап Орловский масляного фильтра (адсорбера), где содержание КТ281 в кожице плодов составило 9,3 нмоль/см2 , в упаковке без фильтра — 17,5 нмоль/см2 , потери от загара — 0 и 30 % соответственно.

1. Влияние сорта на накопление летучих соединений в атмосфере хранения.

Выявлены различия по содержанию α-фарнезена в РА (СО2 и О2 — 1,2– 1,5 %) с плодами различных сортов яблони. Максимально высоким содержанием α-фарнезена в атмо сфере хранения (индикаторные ленты, ИЛ) отличался сорт Антоновка обыкновенная, далее — Синап Орловский и Ветеран, существенно более низким уровнем α-фарнезена в ИЛ отличались сорта Богатырь и Жигулевское (см. рис. 1).

Полученные данные по содержанию α-фарнезена в индикаторных лентах коррелируют с содержанием продуктов окисления α-фарнезена (КТ281) в кутикуле кожицы плодов, которые составляли (через 3 месяца хранения в РА) у сорта Антоновка обыкновенная — 21,4 нмоль/см2 , Синап Орловский — 9,6, Ветеран — 8,0, Богатырь и Жигулевское — 4,2 и 2,2 нмоль/см2 соответственно и восприимчивостью плодов к загару — высокая, средняя, средняя, низкая, низкая соответственно. Что также подтверждают данные потерь от заболевания через четыре месяца хранения.

У плодов сортов Антоновка обыкновенная, Синап Орловский, Ветеран, Богатырь, Жигулевское они составили 100 (сильная степень поражения), 43,6; 35,2; 5,2 и 0 % соответственно.

Влияние обработки плодов 1-МЦП на накопление летучих соединений в атмосфере хранения. Обработка плодов 1-МЦП связывает рецепторы этилена в растительной ткани, продлевает сроки хранения яблок за счет ингибирования синтеза этилена, подавляет накопление α-фарнезена и продуктов его окисления в кутикуле кожицы плодов, обеспечивает снижение потерь от загара и других расстройств.

Выявлены различия по содержанию экзогенного α-фарнезена и этилена в атмосфере камеры с обработанными 1-МЦП и контрольными партиями плодов. Через три месяца хранения в условиях РА (СО2 и О2 — 1,2–1,5 %) с необработанными (контроль) плодами сорта Лигол содержание α-фарнезена в ИЛ составило 285, с обработанными 1-МЦП плодами этого сорта — 43 нмоль/см (рис. 3), при этом содержание этилена составило 63 и 6 ppm соответственно.

Так как сорт Лигол отличается низкой восприимчивостью к загару (и контрольные, и обработанные партии не поражались заболеванием), обнаружить зависимости между экзогенным фарнезеном, эндогенным содержанием КТ281 и потерями от загара на примере этого сорта нам не удалось.

Установлено, что через 2,5 месяца хранения в МА (СО2 — 2–4 %, О2 — 15–18 %) контрольных и обработанных 1-МЦП плодов восприимчивого к загару сорта Мартовское содержание α-фарнезена в ИЛ составило 577 и 58 нмоль/см2 (при содержании КТ281 в кутикуле кожицы плодов 23,6 и 5,2 нмоль/см2 ), потери от загара — 50 и 0 % соответственно.

В аналогичных условиях при хранении контрольных и обработанных 1-МЦП плодов слабо восприимчивого к загару сорта Богатырь содержание α-фарнезена в ИЛ составило 117 и 11 нмоль/см2 (при содержании КТ281 в кожице 1,7 и 0,3 нмоль/см2 ), потери от загара отсутствовали.

2. Влияние условий хранения на уровень накопления летучих соединений в атмосфере хранения.

Условия хранения плодов в МА, РА (с содержанием кислорода > 1,5 %) стимулируют развитие загара у плодов различных сортов яблони.

Это связано: с ограниченным внешним воздухообменом и исключением возможности отвода летучих соединений, влияющих на развитие загара; повышенным содержанием СО2 , сдерживающим биосинтез этилена, естественных антиоксидантов, способных инактивировать окисление α-фарнезена и накопление триенов; повышенным/достаточным содержанием кислорода, активирующим реакции свободно-радикального окисления, накопление КТ281 и развитие загара у плодов.

Выявлены различия между накоплением летучих соединений в условиях ОА и МА.

При хранении восприимчивого к загару сорта Мартовское максимальное содержание α-фарнезена и этилена после 2 и 4,5 месяца хранения было отмечено в условиях МА (СО2 — 1,5–3 %, О2 — 15–17 %). Содержание КТ281 после двух месяцев хранения было существенно ниже в МА по сравнению с ОА, после 4,5 месяца хранения различия нивелировались (рис. 4).

Вероятно, уровень экзогенного α-фарнезена влияет на восприимчивость плодов к загару. При этом влияние экзогенного α-фарнезена на уровень эндогенного (в кутикуле кожицы плодов) на данном этапе (у плодов сорта Мартовское) нам обнаружить не удалось, однако показано заметное увеличение содержания КТ281 (в плодах) в условиях МА по сравнению с ОА. Через два месяца хранения содержание показателя составило 23,6 и 18,6 нмоль/см2 соответственно, через 4,5 месяца хранения — 34,2 и 23,6 нмоль/см2 соответственно, что, очевидно, и определило потери от загара — 100 % (сильная степень поражения) и 66 % (слабая степень поражения) соответственно.

Различия по накоплению летучих соединений обнаружены при хранении плодов сорта Гренни Смит в камерах с ОА (О2 — 21 %, СО2 — 0,03 %), РА (О2 — 1,5–2,0 %, СО2 — 1,5–2,0 %) и УЛО (О2 — 0,8–1,2 %, СО2 — 0,8–1,2 %), (рис. 5)

Через 3,5 месяца хранения максимальное содержание α-фарнезена в ИЛ обнаружено в РА (249 нмоль/см2 ), в ОА и УЛО различия незначительные (47 и 57 нмоль/см2 соответственно), высоким содержанием КТ281 в ИЛ отличались камеры с ОА и РА (27 и 41 КТ281 нмоль/см2 соответственно) при минимальном содержании в УЛО (0,3 нмоль/см2 ). При этом содержание КТ281 в плодах в условиях ОА, РА и УЛО составило 16,2; 23,3 и 10 нмоль/см2 , потери от загара — 15, 20 и 0 % соответственно.

Вероятно, условия РА с максимальным содержанием α-фарнезена в атмосфере камеры (в ОА — проветривается, в УЛО — ингибируется синтез) и достаточным для его окисления уровнем содержания кислорода (1,5–2 %) по сравнению с УЛО (0,8–1,275 %) вызывает накопление КТ281, увеличение потерь от загара и степени его проявления.

Заключение.

Полученные результаты исследований открывают возможности разработки нового нехимического метода защиты плодов от загара путем поглощения (масляный фильтр, адсорбер) либо окисления α-фарнезена в атмосфере хранения (катализатор).

На заметку

Аграриям Татарстана обещают чудодейственные удобрения

Группа «Татнефть» намерена к следующей посевной обеспечить аграриев Татарстана инновационными минеральными удобрениями в виде «индивидуальных гранул под каждое поле, под каждую культуру», сулящими высокие урожаи и экологичность. Завод по производству 120 тыс. т таких гранул планируют запустить в начале 2019 г. в ОЭЗ «Алабуга».

Инжиниринговая компания группы — «ИНКО-ТЭК», которая ведет этот проект, рассчитывает, что предприятие будет поставлять продукцию в первую очередь хозяйствам республики: в текущем году они потребили 152 тыс. т минеральных удобрений. В Минсельхозпроде Татарстана пока не обещают продвигать чудо-гранулы, ссылаясь на то, что не обладают информацией об их свойствах, и отмечают, что у сельхозпроизводителей не хватает средств даже на «классические удобрения».

По словам господина Бабынина, проект предусматривает «приготовление индивидуальной гранулы под каждое поле, под каждую культуру, что позволяет рассчитывать не только на прирост урожайности, но и на следующий скачок в экологичности выпускаемой сельхозпродукции».

Будущий продукт позиционируется как «сложносоставное удобрение химического и органического свойства» и как продукт «природообразующих технологий». При этом производитель намеревается основную часть гранул реализовывать на внутреннем рынке.

Как сообщили в Министерстве сельского хозяйства и продовольствия Татарстана, под урожай 2018 г. растениеводы региона внесли 151,7 тыс. т удобрений, или 50,9 кг/га. В 2017 г. их объем был гораздо больше — 65,5 кг/га. Сокращение объемов в министерстве объясняют сложным финансовым положением хозяйств, которым за закупку минеральных удобрений ни субсидии, ни льготные кредиты не предоставляются. Если пашню не удобрять, в Татарстане не получишь зерна больше 15 ц/га, отмечают в министерстве.

KVEDOMOSTI.RU