Озоновые технологии и хранение плодоовощной продукции
Современная медицина настоятельно рекомендует существенно увеличивать потребление овощной продукции и рассматривает его как обязательное условие обеспечения здоровья населения.
Елена Васильевна Скоринко — и.о. ученого секретаря ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси», кандидат биологических наук.
Игорь Дмитриевич Волотовский — директор ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси», академик.
Сокращение потерь при хранении — один из путей пополнения продовольственного фонда государства. Проблема эффективного хранения выращенного урожая имеет комплексный характер и включает целый ряд вопросов, начиная от селекции, предпосевной подготовки семян, соблюдения севооборотов и всех приемов агротехники, и до своевременной уборки с последующей закладкой на хранение здорового материала. Немаловажная роль принадлежит при этом технологии самого процесса длительного хранения сельскохозяйственной продукции.
Главная цель всех технологий хранения плодоовощной продукции — это сохранение в течение максимально длительного времени высокого качества и биологической ценности фруктов и овощей.
Необходимо отметить, что на протяжении всего зимне-весеннего периода в сельскохозяйственной продукции после закладки на хранение продолжается жизнедеятельность. При этом в ней происходят сложные биохимические и физиологические процессы: дыхание, увядание, прорастание и т.д., оказывающие существенное влияние на ее сохранность, товарный вид и вкусовые качества. Остановить эти процессы невозможно, но можно максимально минимизировать. Основными причинами, вызывающими потери овощей во время хранения, являются грибные, вирусные, бактериальные и физиологические заболевания, т.е. микробиологически обусловленное гниение продукции сельскохозяйственного производства. В то же время имеет место и «самосжигание» ценных питательных веществ обусловленное обменными и ростовыми процессами в продукции при ее длительном хранении. Несмотря на значительный технологический и технический прогресс в области хранения овощей, ежегодные потери выращенного урожая до сих пор составляют от 15 до 40%.
В последние годы во многих западноевропейских странах отмечается заметный рост объемов овощехранилищ с искусственно создаваемым охлаждением и снижение объемов хранения овощей в традиционных хранилищах, охлаждаемых только наружным воздухом. Стали появляться новые холодильные установки, где применяют такие технологии, как «ice bank cooling» — быстрое охлаждение продукции ледяной водой, что позволяет поддерживать в холодильной камере высокую относительную влажность воздуха и постоянно низкую температуру. Такие технологии уже используются в Голландии, Бельгии, ФРГ, Англии, Дании и др.
Одним из перспективных подходов к решению комплексной проблемы сокращения потерь плодоовощной продукции при хранении является обработка закладываемого материала озоно-воздушной смесью
Несколько иначе выглядит ситуация с длительным хранением овощей в странах Восточной Европы и СНГ. Здесь традиционно большое количество продукции собственного производства предназначается для обеспечения рынка в зимне-весенний период. Ставка на длительное хранение обусловлена также и климатическими условиями. Доминируют традиционные способы хранения продукции с использованием овощехранилищ, охлаждаемых наружным воздухом, а зачастую еще используется и буртовой способ хранения овощей. Однако в самые последние годы и здесь были разработаны способы хранения плодоовощной продукции в холодильных камерах с контролируемой газовой средой (патенты RU № 2007902, RU № 2007069,SU №1637058, RU № 99121527), хотя эти разработки еще не нашли массового применения.
В настоящее время для увеличения сроков хранения различных видов овощной продукции активно применяют как химические, так и физические способы воздействия. Обработку овощей химическими средствами (опрыскивание растворами фунгицидов) можно проводить только в процессе выращивания до сбора продукции. В последние годы в большем объеме используют обработку различными биопрепаратами — микробиологическими или растительными, тормозящими развитие грибных и бактериальных инфекций.
К сожалению, указанные приемы не только не позволяют комплексно решать все вопросы, касающиеся подавления патогенной микрофлоры и торможения метаболических процессов, протекающих в овощах при длительном хранении, но и существенным образом повышают стоимость продукции.
Одним из перспективных подходов к решению комплексной проблемы сокращения потерь плодоовощной продукции при хранении является обработка закладываемого материала озоно-воздушной смесью.
Озон (О3) — аллотропная форма кислорода, газообразное вещество, в отличие от атомарного кислорода — соединение относительно устойчивое. Впервые озон был обнаружен в 1785 г. голландским физиком Ван Марумом. Более детально стал изучаться в 1840 г. немецким ученым Шейнбейном, который и дал ему название (от гречеcкого «оzain» — пахнущий), тогда же была определена высокая химическая активность озона как окислителя и его способность вступать в реакции практически со всеми органическими соединениями. Являясь сильнейшим природным окислителем, он обладает мощным бактерицидно-фунгицидным эффектом в отношении всех видов микроорганизмов.
Четкие положительные результаты от использования озона получены при хранении картофеля, а также различных видов ягод (клубники, смородины, винограда и др.)
Принципиально новым подходом к разработке озонной технологии хранения продуктов сельскохозяйственного производства явилось создание таких схем обработки плодов и овощей озоно-воздушной смесью, которые не только позволяют успешно подавлять патогенную микрофлору, обсеменяющую поверхностные структуры плодоовощных культур, но и влияют на их метаболизм.
Теоретической основой для разработки новой технологии хранения плодов и овощей послужили фундаментальные исследования процессов, протекающих в биологических объектах при взаимодействии с озоном. Впервые в Институте фотобиологии АН БССР установлены молекулярно-мембранные механизмы действия О3 на клетки микроорганизмов.
Было обнаружено, что биологическая активность озона обусловлена, прежде всего, его взаимодействием с плазматической мембраной клетки, а не внутриклеточными структурами, другими словами, действие О3 носит поверхностный, а не объемный характер.
Следует подчеркнуть, что вывод о поверхностном действии озона имеет 3 следствия, важных в практическом аспекте:
- с помощью озонной обработки легко инактивировать поверхностную микрофлору, но трудно рассчитывать на прямолинейный успех в борьбе с внутриклеточной инфекцией;
- процессы озонолиза, протекающие с образованием продуктов окислительных реакций, происходят лишь на поверхности плодов в структурах, имеющих высокий уровень антиоксидантных систем, тогда как основная масса сельскохозяйственного продукта остается неуязвимой;
- поверхностное действие озона дает ключ к поиску возможных путей воздействия на физиологию плодов через их кутикулярные поверхностные структуры.
Кроме того, была установлена выраженная видо- и сорто-специфичность продукции сельскохозяйственного производства по отношению к озону, которая обусловлена тем, что мишенью его действия являются поверхностные, кутикулярные слои плодов, а их структура, химический состав, физико-химические свойства неодинаковы. Важным аспектом работы оказалось исследование влияния озона на естественные защитные системы сельскохозяйственных культур, активность которых, по существу, определяет устойчивость урожая к микробному поражению и его лежкоспособность.
Поэтому сохранение (стимуляция) иммунных систем плодоовощной продукции является одним из главных условий при использовании любого (химического, физического) фактора воздействия для повышения сохранности урожая, в том числе и для подавления гнилостной фитопатогенной микрофлоры. Особая важность усиления иммунологического барьера вытекает и из того факта, что независимо от способа и степени подавления поверхностной микрофлоры в условиях обычного хранения для ее восстановления на поверхности плодов достаточно всего 5-10 дней.
Казалось бы, поскольку различные виды плодоовощной продукции обсеменены своей специфической гетерогенной популяцией микрофлоры, включающей в себя и высокорезистентные виды, для достижения эффекта антисептирования потребуются очень мощные дозы О3, однако они нежелательны не только с экономико-энергетической точки зрения, но и могут приводить к ожогам самих продуктов. Таким образом возникла потребность в разработке эффективных режимов подавления патогенной микрофлоры низкими дозами озона.