Przechowywanie jabłek w innowacyjnych technologiach

0
Dr Krzysztof P. Rutkowski
Instytut Ogrodnictwa w Skierniewicach

Pod koniec lat 90. ubiegłego wieku nastąpił rozwój innowacyjnych technologii przechowywania owoców, wśród których na czołówkę wysunęły się technologie niskotlenowe (atmosfery o stężeniu tlenu poniżej 1%) oraz pozbiorcze traktowanie owoców preparatami zawierającymi 1-metylocyklopropen (1-MCP). Ich rozwój podyktowany był przede wszystkim koniecznością ograniczenia tempa niekorzystnych zmian jakościowych owoców (spadku jędrności i kwasowości) podczas przechowywania, jak również miał służyć zapobieganiu lub chociażby opóźnieniu występowania niektórych chorób fizjologicznych owoców (przede wszystkim oparzeliźnie powierzchniowej).

Pozbiorcze traktowanie owoców 1-MCP

To nowa technologia w przechowalnictwie owoców, warzyw i roślin ozdobnych. Jej początki sięgają połowy lat 90. ub.w., kiedy to cyklopropeny zostały opatentowane (w 1996 r.) przez E. Sislera i S. Blankenshipa jako inhibitory etylenu. Wśród wielu pochodnych cyklopropenów na szczególną uwagę zasługuje 1-metylocyklopropen (1-MCP). Jego skuteczność w opóźnieniu starzenia się kwiatów ciętych i dojrzewania owoców klimakterycznych została potwierdzona w badaniach i wynika z oddziaływania na procesy związane z produkcją i wrażliwością na etylen. 1-MCP przyłącza się do receptorów etylenu w membranach komórkowych hamując w ten sposób syntezę etylenu. Po raz pierwszy, na skalę komercyjną 1-MCP (pod nazwą EthylBlock®) został użyty w 1999 r. do utrzymania świeżości kwiatów ciętych przez firmę Floralife. Następnie firma AgroFresh wprowadziła na rynek preparat pod nazwą SmartFresh, który znalazł zastosowanie w ograniczeniu dojrzewania owoców i warzyw. Dynamiczny rozwój badań, których wyniki potwierdzały skuteczność 1-MCP w utrzymaniu jakości, spowolnieniu dojrzewania i ograniczeniu niektórych chorób fizjologicznych spowodowały, że do 2005 r. zarejestrowany był on już niemal w 20 krajach świata. W zależności od kraju rejestracja obejmowała m.in. następujące gatunki owoców i warzyw: jabłka, morele, awokado, kiwi, mango, melony, nektaryny, brzoskwinie, papaje, gruszki, paprykę, śliwki i pomidory. W kolejnych latach nastąpił dynamiczny rozwój badań nad zastosowaniem 1-MCP.

W Polsce SmartFresh może być używany od 2008 r. i jest zarejestrowany jedynie do pozbiorczego stosowania w przechowalnictwie jabłek. Po zbiorze jabłka muszą zostać schłodzone i po około 5–6 dniach następuje 24-godzinne traktowanie owoców, w szczelnej komorze przechowalniczej. Uwalnianie gazowego 1-MCP następuje w specjalnym generatorze, dlatego preparat nie jest dostępny na rynku w wolnej sprzedaży, a można jedynie zamówić usługę traktowania nim owoców. Po jej zakończeniu następuje usunięcie generatora z komory, a jabłka można przechowywać zarówno w warunkach normalnej (NA), jak i kontrolowanej atmosfery (KA). W Polsce badania nad wpływem preparatu na jakość jabłek rozpoczęto w Instytucie Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach (obecnie Instytut Ogrodnictwa) na początku XXI wieku. Na podstawie wieloletnich badań można stwierdzić, że pozbiorcze stosowanie SmartFreshTM istotnie ogranicza spadek jędrności i kwasowości jabłek w stosunku do owoców nietraktowanych, przechowywanych w tych samych warunkach. Efekt traktowania jest znacznie silniejszy podczas przechowywania owoców w KA, niż w warunkach NA. Poza utrzymaniem jędrności i kwasowości (zwłaszcza podczas obrotu towarowego) preparat istotnie ogranicza i opóźnia występowanie oparzelizny powierzchniowej (fot. 1). W niektórych sezonach przechowalniczych przyczynia się również do ograniczenia strat związanych w rozwojem gorzkiej zgnilizny jabłek (fot. 2), co jest efektem ograniczenia dojrzewania owoców, a nie działaniem przeciwgrzybowym preparatu. Jednakże, efektywność ograniczenia tej choroby zależy przede wszystkim od sezonu.

W związku z tym, że niekiedy po traktowaniu może pojawić się zwiększenie nasilenia niektórych chorób fizjologicznych, należy bezwzględnie przestrzegać zaleceń odnośnie terminu zbioru, schładzania i wszelkich innych operacji pozbiorczych, które zawarte są w broszurze informacyjnej dotyczącej traktowania jabłek. Problemy dotyczyć mogą zwłaszcza ordzawień przyszypułkowych (fot. 3), plar (fot. 4), czy stresowych uszkodzeń skórki (fot. 5). Jak wynika z naszych doświadczeń, żadne z tych uszkodzeń nie jest bezpośrednio wywołane traktowaniem 1-MCP. Na ich występowanie główny wpływ mają warunki wzrostu i termin zbioru jabłek. W sezonach o dużym nasileniu chorób fizjologicznych obserwujemy również symptomy chorób na owocach nietraktowanych, a traktowanie jako dodatkowy stres pozbiorczy może jedynie zwiększyć wielkość strat. Plara jest formą powszechnie znanej gorzkiej plamistości podskórnej (fot. 6). Na wspomniane uszkodzenia szczególnie podatna jest odmiana ‘Szampion’.

Obecnie w wielu ośrodkach naukowych prowadzone są badania, których wyniki wskazują na poprawę bilansu energetycznego obiektów, w których przechowywane są traktowane jabłka. Wynika to zarówno z ograniczenia tempa oddychania owoców (krótsza praca płuczek dwutlenku węgla) jak również możliwości przechowywania jabłek w nieco wyższej niż obecnie zalecanej temperaturze, bez pogorszenia jakości.

Technologie niskotlenowe

Przeglądając podręczniki z zakresu przechowalnictwa owoców najczęściej odnajdujemy informacje, że przechowywanie jabłek w atmosferze zawierającej poniżej 1% tlenu jest niemożliwe w praktyce sadowniczej. Taka była powszechna opinia jeszcze w latach 80. XX wieku. Uważano bowiem, że stężenie tlenu w atmosferze przechowalniczej zawierającej poniżej 1% tlenu powoduje oddychanie beztlenowe owoców (fermentację) i prowadzi do uszkodzeń zewnętrznych i wewnętrznych.

W latach 90. w RPA, USA i Kanadzie przeprowadzono pierwsze badania naukowe wskazujące na możliwość zastosowania stresu niskotlenowego w początkowym okresie przechowywania. Przez około dwa tygodnie jabłka poddawano stresowi niskotlenowemu (zwykle stężenie tlenu w atmosferze przechowalniczej wynosiło około 0,4%). Po zakończeniu stresu, owoce przechowywano w warunkach powszechnie uznanych za ULO, czyli przy stężeniu tlenu w zakresie 1,2–1,5%. Taki sposób traktowania owoców nazwano ILOS (Initial Low Oxygen Stress), czyli stresem niskotlenowym w początkowym okresie przechowywania. Pierwsze komory komercyjne wykorzystujące ten system pojawiły się pod koniec lat 90. ub.w. Rozwój tego typu technologii podyktowany był poszukiwaniem metod ograniczenia niekorzystnych zmian jakościowych jabłek i rozwoju oparzelizny powierzchniowej. Okazało się jednak, że wyniki przechowywania nie były zadowalające z praktycznego punktu widzenia. Kolejnym krokiem w rozwoju technologii niskotlenowych było zastosowanie dwóch lub trzech stresów niskotlenowych podczas przechowywania. Długość poszczególnych stresów i częstość ich powtarzania ustalana jest najczęściej na podstawie analizy zawartości alkoholu etylowego w miąższu jabłek, które okresowo są pobierane z obiektu przechowalniczego. We Włoszech opracowano zalecenia odnośnie maksymalnego stężenia alkoholu w soku pozyskanym z jabłek przechowywanych w takim systemie. Dla większości odmian bezpieczne stężenie etanolu w miąższu mieści się w zakresie 30–70 ppm. Wyjątkiem jest odmiana ‘Red Delicious’, dla której stężenie etanolu może sięgać 300–400 ppm. Stężenie etanolu mierzone jest najczęściej przy pomocy specjalnego urządzenia wyposażonego w specyficzną, enzymatyczną elektrodę (fot. 7). Nie jest to jednak pomiar bardzo precyzyjny o czym informują zapisy w instrukcji obsługi urządzenia, ale wydaje się, że wystarczająco dokładny dla tej technologii przechowywania. Chcąc uzyskać dokładniejsze wyniki należy zastosować np. analizę chromatograficzną. Niestety w opracowanych tabelach nie odnajdujemy zaleceń dla typowo „polskich” jabłek trafiających do przechowywania. Pomiar etanolu w soku jest także podstawą dwóch technologii pojawiających się na polskim rynku przechowalniczym (SwinglosTM i ILOS-Plus). Pomimo istotnych różnic w utrzymaniu reżimu technologicznego atmosfery, można założyć, że obie te technologie reprezentują jedną grupę. Pomiar zawartości etanolu jest również podstawą regulowania składu atmosfery w systemie DCS (Dynamic Control SystemTM). Należy jednak zaliczyć go do kolejnej „grupy” technologii niskotlenowych. W systemie tym pomiar stężenia etanolu dokonywany jest w atmosferze przechowalniczej, a nie w miąższu (soku) jabłek. Pomiaru dokonuje się za pomocą bardzo czułego analizatora (fot. 8) w próbce gazu pobranego ze specjalnego pojemnika (fot. 9), umieszczonego w chłodni i okresowo zamykanego, w którym znajduje się kontrolowana partia jabłek.

Kolejną innowacyjną technologią przechowywania owoców jest dynamicznie kontrolowana atmosfera – DCA (Dynamic Controlled Atmosphere). Przez niektórych uważana za jedyny dynamicznie kontrolowany system niskotlenowy, w którym regulacja warunków przechowywania odbywa się na podstawie sygnału ze specjalnych sensorów umieszczonych w komorze przechowalniczej. Podstawą opracowania systemu były badania prowadzone między innymi przez dr. Roberta Prange z Kanady pod koniec lat 90. ub.w. Wyniki wskazywały na możliwość zastosowania fluorescencji chlorofilu do wykrywania stresu związanego z niskim stężeniem tlenu (O2) i wysokim stężeniem dwutlenku węgla (CO2). W wyniku współpracy z komercyjną firmą powstał system znany pod nazwą HarvestWatchTM. W specjalnych pudełkach z sensorami umieszcza się sześć jabłek, które podlegają monitoringowi podczas przechowywania (fot. 10). Podczas wystąpienia stresu niskotlenowego pojawia się sygnał z sensorów (fot. 11) związany z fluorescencją chlorofilu, dzięki czemu zostaje ustalony próg oddychania beztlenowego dla danej odmiany, w danym sezonie przechowalniczym. Następnie ustala się warunki przechowywania podnosząc stężenie tlenu o 0,2–0,3% powyżej wyznaczonego progu, a stężenie dwutlenku węgla powinno wynosić tyle, by proporcja O2 : CO2 wynosiła od 1 : 1 do 1 : 3, w zależności od odmiany. W Europie badania nad zastosowaniem tego systemu w praktyce prowadził głównie dr Angelo Zanella (Research Centre for Agriculture and Forestry Laimburg, Włochy). Pomimo, że we Włoszech system w komercyjnych chłodniach pojawił się w 2003 r., nadal trwają badania nad opracowaniem protokołów przechowywania dla poszczególnych odmian. Dr Prange i dr Zanella dotychczas opracowali wspólnie 6 protokołów. Standardowa procedura przechowywania w DCA zakłada załadunek komory w ciągu 5 dni, w kolejnych dwóch dniach obniżenie stężenia tlenu do 3%, a następnie w ciągu 7 dni osiągnięcie charakterystycznego piku fluorescencji chlorofilu wskazującego na najniższe, bezpieczne stężenie tlenu, poniżej którego występuje oddychanie beztlenowe. Są jednak odmiany, dla których stres beztlenowy powinien pojawić się dopiero po 4 tygodniach od załadunku.

Od 2009 r. również w Pracowni Przechowalnictwa Owoców Instytutu Ogrodnictwa prowadzone są badania z zastosowaniem DCA. W skład systemu wchodzą m.in. sensory pozwalające na monitorowanie wystąpienia fluorescencji chlorofilu wywołanego stresem oraz program komputerowy pozwalający na interpretację otrzymywanego sygnału. Zastosowanie DCA umożliwia utrzymanie na wysokim poziomie jędrności i kwasowości jabłek w czasie przechowywania oraz ograniczenie oparzelizny powierzchniowej i zbrązowień wewnętrznych.

Dodatkowym czynnikiem sprzyjającym rozwojowi niskotlenowych technologii jest zakaz stosowania praktycznie w całej Europie dwufenyloaminy (DPA), preparatu chemicznego przeciwko oparzeliźnie powierzchniowej, i związana z tym konieczność znalezienia alternatywnej metody ograniczenia strat przechowalniczych. Należy jednak pamiętać, że podobnie jak w przypadku pozbiorczego traktowania jabłek SmartFreshTM, również w przypadku niskotlenowych technologii, wskutek dodatkowego stresu, w niektórych sezonach przechowalniczych mogą pojawić się zwiększone uszkodzenia jabłek. Najczęściej mają one postać uszkodzeń skórki i zbrązowień wewnętrznych (fot. 12).

Stosując nowoczesne technologie w przechowalnictwie owoców należy pamiętać, że owoce przeznaczone do przechowywania w nich muszą być zebrane w optymalnym dla danej technologii terminie i charakteryzować się wysoką jakością. Podatność owoców na występowanie chorób przechowalniczych bardzo często związana jest z przebiegiem warunków pogodowych w czasie sezonu wegetacyjnego. Należy bezwzględnie pamiętać, że im nowocześniejszą technologię stosujemy, tym wymagania stawiane obsłudze obiektu są wyższe i często przychodzi płacić nam wyższą cenę za popełnione błędy. Nowoczesne technologie pozwalają na ograniczenie strat powodowanych oparzelizną powierzchniową, czy zbrązowieniami wewnętrznymi, ale nie eliminują zagrożenia chorobą (zazwyczaj istotnie opóźniają jej wystąpienie).

Warto w tym miejscu wspomnieć o dość częstych przypadkach „zaduszenia” jabłek w obiektach przechowalniczych. Sadownicy wówczas pytają, czy takie jabłka nadal nadają się do dalszego przechowywania, a tym bardziej do sprzedaży. Przytaczając wspomniane technologie uważają, że nawet tydzień przechowywania w warunkach beztlenowych nie powinien zaszkodzić owocom. W praktyce wygląda to jednak zupełnie inaczej. Dochodzi bowiem do znaczących uszkodzeń owoców wskutek całkowitego zużycia tlenu znajdującego się w komorze przez oddychające jabłka i w większości przypadków nagromadzenia się znaczących ilości dwutlenku węgla (nawet kilkanaście procent). Bardzo często uszkodzenia wywołuje zatem nadmiar dwutlenku węgla. Jak wspomniano wcześniej w niskotlenowych technologiach stężenie dwutlenku węgla w przypadku odmian tolerancyjnych na jego stężenie nie przekracza z reguły 1,5%. Zazwyczaj jest jednak na poziomie poniżej 1%. Tego typu niekorzystne dla jabłek warunki powstają najczęściej w wyniku błędów obsługi i/lub awarii urządzeń. Należy jednak zaznaczyć, że w większości przypadków powstanie takich warunków to również wina obsługi, której zadaniem jest jak najszybsze usunięcie awarii, a przede wszystkim kontrola założonych warunków przechowywania.

Tradycyjnie na koniec przestroga dotycząca obsługi obiektów z kontrolowaną atmosferą. Bezwzględnie trzeba pamiętać, że optymalne dla jabłek warunki przechowywania są śmiertelnie niebezpieczne dla człowieka.

fot. 1, 2, 5–8, 12 E. Błaszczyk
fot. 3, 4, 9–11 K. P. Rutkowski

Przekaż dalej

Odpowiedz