فسيولوجيا ثمار الفاكهة والخضر الطازجة المقطعة – جريدة المزرعة


الرئيسية / اخبار يوميه / فسيولوجيا ثمار الفاكهة والخضر الطازجة المقطعة

فسيولوجيا ثمار الفاكهة والخضر الطازجة المقطعة

فسيولوجيا ثمار الفاكهة والخضر الطازجة المقطعة

دكتور محمود عاطف صالح

باحث أول بمركز البحوث الزراعية – قسم بحوث تداول الخضر

01116248199

مقدمة

المبدأ الأساسي للحفاظ على الجودة هو أنها أنسجة حية ونتيجة لذلك تظهر الإستجابة الفسيولوجية لإجراءات التصنيع الجزئى والتعامل مع مرحلة ما بعد التصنيع الجزئى وفي نهاية المطاف البيئة التى يغلف ويعبأ فيها المنتج. وبالإضافة إلى ذلك فإن دراسة فسيولوجيا الثمار وجودة نوعية المواد الخام المستخدمة فى التقطيع لها تأثير على الإستجابة للتصنيع الجزئى والتعبئة والتغليف للمنتج. ويتأثر نمو الميكروبات بفسيولوجيا ثمار المنتجات المجهزة بالتصنيع الجزئى. ويمكن تقليل العمليات الفسيولوجية التي تؤدي إلى الشيخوخة وتدهور الأنسجة بحيث تكون أقل ما يمكن ويتم ذلك من خلال تنفيذ منهج متكامل ينطوى على إختيار الصنف المناسب ومعاملات ما قبل وما بعد الحصاد وطرق التعبئة والتغليف التي توفر أفضل جو للمنتجات.

الآثار الفسيولوجية  الناتجة عن تقطيع الأنسجة الحية

  • إنتاج الإيثلين

تجريح أو تقطيع الأنسجة النباتية يزيد من إستحثاث أو دفع الأنسجة لإنتاج الإيثلين, ويتراوح وقت الإستجابة من عدة دقائق إلى ساعة بعد التقطيع, وأعلى معدل له بعد 6  إلى 12 ساعة. وتأثير الإيثلين الناتج من التقطيع يعتمد على نوع وطبيعة الأنسجة. وأعلى معدل لإنتاج الإيثلين بعد التقطيع لوحظ فى الكيوى  والطماطم  والكوسة الشتوى  والباباظ  والفراولة. هناك بعض الثمار التى تختلف فى إستجابتها للتجريح وإنتاج الإيثلين. مثال ذلك, الكمثرى فلم يظهر أى زيادة فى إنتاج الإيثلين عند إجراء عملية التقطيع. وفى دراسة أخرى عندما تم تقطيع الكمثرى لشرائح وجد أن إنتاجها للإيثلين كان بنسبة بسيطة مقارنة بالثمار السليمة. وعلى العكس من ذلك, لوحظ أن تقطيع  الموز أظهر زيادة فى إنتاج الإيثلين والبعض لم تظهر عليه زيادة والتناقض الحادث هنا يمكن أن تفسره درجة نضج ثمار الموز فى الدراستين, حيث أنها فى الدراسة الأولى كانت الثمار فى مرحلة النضج الأخضر بينما فى الدراسة الثانية كانت الثمار فى مرحلة الأصفرار الكامل, حيث تضاف مرحلة ما بعد الكلايماكتريك إلى وقت التقطيع. وفى حالة تقطيع ثمار الكنتالوب  حدث زيادة فى إنتاج الإيثلين, ولكن فى دراسة أخرى حدث العكس وحدث نقص فى إنتاج الإيثلين. الإختلاف الحادث فى الحالتين نتيجة التقطيع يرجع إلى تأثير مرحلة النضج ففى الحالة الأولى كانت الثمار فى مرحلة ما قبل الكلايمكتيريك وفى الحالة الثانية كانت ما بعد مرحلة الكلايمكتيريك حيث تنخفض قدرة الأنسجة على إنتاج الإيثلين. ولذلك، يجب أن يكون المنتج ناضج (وخاصة بالنسبة للفاكهة الكلايمكتيرية) والذى بدوره يساعد في فهم تأثير التقطيع على إنتاج الإيثلين. وإنتاج الإيثلين يتمركز فى الأنسجة السليمة المجاورة لمناطق وأماكن التقطيع أو الجروح.  وقد تبين أن الزيادة في إنتاج الإيثلين كان محدود على بعد بضعة مليمترات من سطح القطع في شرائح الموز. إن درجة حرارة التخزين تؤثر أيضا على إستحثاث الجرح لإنتاج الإيثلين. فقد أوضحت التجربة أن تخزين قطع الكنتالوب على درجة حرارة 0 وحتى 2.5º C عمل على توقف إنتاج الإيثلين بالمقارنة بالتخزين على درجة حرارة أعلى. وبالمثل يتوقع حدوث إنخفاض فى إنتاج الإيثلين فى الثمار المقطعة إذا خزنت على درجة حرارة منخفضة.

  • التنفس

نتيجة التجريح والتقطيع يحدث زيادة فى معدل التنفس لكن الإستجابة المبدئية تأتى متأخرة مقارنة بالإستجابة لإنتاج الإيثلين. والزيادة فى معدل التنفس نتيجة التقطيع يعتمد على نوع الثمرة فثمار الموز الطازجة المقطعة لم تظهر أى إستجابة لزيادة معدل التنفس بينما ثمار الكيوى أظهرت إستجابة وزيادة معدل التنفس. والزيادة فى معدل التنفس يبدوا أنها تحسن من التنفس الهوائى للميتوكندريا. وهذا الفرض يدعم حقيقة أن التغير الحادث فى تركيب الميتوكندريا والزيادة فى أعدادها ووظيفتها تظهر بإيضاح عند التقطيع وحدوث جروح للثمار. ومعدل التنفس يحدد فترة عرض المنتج المحتملة فبزيادة معدل التنفس تقل فترة العرض للمنتج. لذلك, فإن زيادة معدل التنفس ينتج عنها نقص فى فترة العرض. ومعظم المنتجات المقطعة أظهرت زيادة معنوية فى معدل التنفس وعموما هذا التأثير يظهر فقط عند التخزين على درجة حرارة عالية. غير أن هناك بعض الإستثناءات, فالكمثرى والفراولة عندما قطعت إلى شرائح كان معدل التنفس أعلى ما يكون مقارنة بالثمار الكاملة وذلك عند التخزين على درجتى حرارة 2.5 و 20º C. ووجد تأثير فورى للتقطيع على معدل التنفس فى الكمثرى, لكن معدل التنفس إرتفع بعد ستة أيام فى الثمار المقطعة شرائح عند التخزين على 10º C. وتأخير الزيادة فى معدل التنفس ربما يعود إلى نمو الكائنات الدقيقة على سطح الأنسجة المقطعة كما هو مفترض فى الثمار الطازجة المقطعة.

والزيادة فى معدل التنفس كإستجابة للتقطيع أو التجريح قد يكون كبير جدا فى بعض الحالات. ففى الطماطم مكتملة النضج الأخضر عند تقطيعها شرائح تحدث زيادة فى معدل التنفس تصل ل 40% عند التخزين على 8ºC بالمقارنة بالثمار الكاملة. وكثير من الثمار تظهر مثل هذه الزيادات الكبيرة في التنفس، وذلك أساسا عند تخزينها في درجات حرارة أعلى. معدل تنفس البطاطس المقطعة يزداد بعد التقطيع أو التجريح نتيجة للأكسدة من النوع ألفا للأحماض الدهنية طويلة السلسلة. زيادة إستهلاك O2 فى عملية أكسدة الدهون طويلة السلسلة يتطابق مع التلف الناتج من عملية التقطيع, والتى يمكن أن تشرح وتناقش جزئيا تلف أسطح المنتجات المقطعة. إرتفاع معدل التنفس كإستجابة للتقطيع أو التجريح ربما يفسر جزئيا عن طريق إزالة الفواصل والحواجز بين الخلايا (مثل الكيوتيكل والبريدرم) بما يسمح بالتبادل الغازى بين الأنسجة.

ومع ذلك, فقد تبين أن التفاح المقطع لم يظهر زيادة فى معدل التنفس بسبب نقص إنتشار الأكسجين بين الخلايا. ولذلك، فإن إزالة الحواجز المادية قد لا تكون عامل مهم فى الإنتشار الغازى كإستجابة فسيولوجية لتقطيع الثمار.

هناك علاقة أخرى للتنفس والتقطيع الجزئى للثمار وهى قابليتها للأيض الهوائى. فعندما يتم تقطيع المنتج وتعبئته فى جو هوائى معدل, وذلك برفع تركيز CO2 وخفض مستوى O2, فإن حساسية المنتج المقطع للأجواء الهوائية المعدلة تختلف عن الثمار الكاملة. ففى الخس المقطع فإن سرعة إستجابة الأنسجة لتطور التمثيل الغذائي والتخمرات تقل عن الرؤوس الكاملة وذلك عند تعرضها لمستويات عالية من CO2. وعلى العكس من ذلك فإن الجزر المبشور يعتبر أكثر عرضة لتطورات التمثيل الغذائي اللاهوائي من الثمار الكاملة مما يتطلب الإحتياج إلى الجو الهوائى المعدل وذلك لضمان بقاء الخلايا حية. ومستوى التمثيل الغذائي اللاهوائي يقل بإدخال O2 بجانب درجة الحرارة أثناء تداول المنتج.

ومن العوامل المستهدفة من إستخدام الجو الهوائى المعدل هو تقليل إحتمالية التعرض لدرجات الحرارة غير المثالية لأن التعبئة فى جو منخفض من O2 مصمم خصيصا لأن تكون درجات الحرارة منخفضة (صفر مئوى). واذا ما تعرضت عبوات المنتج خلال التوزيع إلى درجات حرارة مرتفعة فإن ذلك يزيد من مخاطر التعرض للتمثيل الغذائي غير الهوائي وتحدث تراكمات لنواتج التمثيل اللاهوائى ويصبح المنتج خطر التناول. كما إن مخاطر النكهات غير المرغوبة تكون عالية فى حالة حدوث تنفس لاهوائى وتراكم لنتواتج الأيض الثانوية ويقل هذا الخطر فى حالة إستخدام درجات الحرارة المنخفضة. وفى بعض المحاصيل مثل الخس يستخدم المستهلكين صلصة على المنتج لذلك يمكنها أن تقاوم بعض تراكمات الأيض غير الهوائى.

ج- تلف الأنسجة

تلف الأنسجة يكون نتيجة فقدان التركيب الخلوى للخلية ونشاط الكائنات الحية الدقيقة وفقدان الوظيفة الخلوية. ومعظم التغيرات الثانوية تكون نتيجة التغيرات الناتجة عن تلف الأنسجة إلا أن أكثر هذه التغيرات  شيوعا هو التلون البنى ويليها النكهة غير المرغوبة. وتجريح الأنسجة يسرع نسبيا من حدوث تلف للأنسجة وهذا يرتبط أيضا بإنتاج الشقوق الحرة من O2 كإستجابة للتجريح. فى البطاطس, التجريح أدى إلى حدوث إنهيار سريع لللبيدات على سطح الأنسجة.  كما أن التجريح أظهر تدهور للإنزيمات المكونة للأنسجة بالإضافة إلى التحلل المائى لللبيدات  وفسفرة اللبيدات وينتج عن ذلك إنتاج مجموعة أحماض دهنية حرة والتى تنتج من لبيدات الأنسجة المقطعة. ويمكن لهذه الأحماض الدهنية المحررة تعطيل الوظيفة الخلوية للأنسجة عن طريق التحليل المباشر للعضيات فى الخلية ومن خلال تعطيل عملية تكوين البروتينات. والأحماض الدهنية الحرة أيضا عرضة للأكسدة إما عن طريق الأكسدة من نوع ألفا أو نشاط إنزيم الليبو أوكسى جينيز. وكان معدل تنفس الجروح فى البطاطس أقل ما يمكن جزئيا مما يشير إلى حدوث أكسدة من النوع ألفا للأحماض الدهنية على سطح أنسجة البطاطس المقطعة. وإنتاج الإيثلين قد تجلى فى الطماطم المقطعة نتيجة حدوث أكسدة للأحماض الدهنية الحرة عن طريق إنزيم الليبو أوكسى جينيز, مما يشير إلى إنهيار الأنسجة الخلوية وتجمع إنتاج الإيثلين الناتج من الجروح. ومع ذلك، ليست كل ثمار الخضر والفاكهة تظهر إنهيار للبيدات ودهون الأنسجة الخلوية كما فى الجزر والأفوكادو والموز وهذه أكثر الأمثلة البارزة.

د- تراكم نواتج الأيض الثانوية

ظاهرة تراكم الفينولات هي واحدة من أكثر الظواهر المدروسة كإستجابة للتجريح. التجريح له تأثيران على عملية التمثيل الغذائي للفينولات الأول هو أكسدة الفينولات الذاتية نتيجة إنهيار غشاء الخلية والسماح بإختلاط الفينولات مع إنزيمات الأكسدة والتي يفصل بينها عادة الأنسجة الخلوية. والثانى هو تحفيز الخلايا المجاورة للخلايا المقطعة لإنتاج المزيد من الفينولات في محاولة للشروع في عمليات الأصلاح (مثل عملية اللجننة(. يبدأ تراكم الفينولات عن طريق زيادة نشاط  إنزيم الفينيل ألانين أمونيا لاييز phenyl alanine ammonia layase (PAL) ، ولقد ثبت بوضوح أن التجريح يؤدى إلى الزيادة فى نشاط هذا الإنزيم في الخس. كما لوحظ أيضا أن حمض الكلوروجينيك (وهو أحد أهم المركبات الفينولية فى الخلية) يتراكم في الجزر المبشور عند تخزينه في الهواء. وتزداد مستويات الأيزوكيومارين نتيجة التعرض للإيثلين أو التقطيع أو الكدمات فى الجزر. هذه الإستجابة لا تظهر فى الجزر البيبى المقطع والمبشور وهذا يؤكد النظرية القائلة بتمركز المركبات الفينولية فى الأنسجة المقطعة, والتى تزال فى عملية التقطيع والتقشير. والتجريح يزيد الأحماض الفينولية والأنثوسيانين فى أنسجة العرق الوسطى لأصناف الخس ذات الصبغات الحمراء لذلك لا يوجد تأثير معنوى فى الأنسجة الخضراء والحمراء. وفى أنسجة البصل المقطعة يحدث نشاطات إنزيمية ينتج عنها مركبات ذات طعم مر (سواء اكانت فلافونويدات أو تربينات) وبمرور الوقت يمكن التحكم فى هذه التراكمات عن طريق إستخدام الأحماض. والمركبات الأولية لصبغات اللون الوردى تكون نتيجة الإستجابة للتجريح ونشاط إنزيم الألينيزalliinase. هذه المركبات الأولية تتحد مع الأحماض الأمينية الحرة ومركبات الكربونيل فيحدث تكوين لصبغات اللون الوردى فى أنسجة البصل.

والمركبات التى تحتوى على كبريت ربما يحدث لها تراكم نتيجة التجريح. وتحدث زيادة لتراكم مركبات الكبريت كريهة الرائحة فى أكياس الكرنب المقطع خاصة مركبات ميثانول وداى ميثيل داى سلفيد. تراكم هذه المركبات له علاقة بحدوث تلف لأنسجة الثمار المقطة. إن تلف تركيب وشكل الأنسجة الخلوية يسمح لبعض الإنزيمات مثل إنزيمات cysteine sulfoxide lyase أن ترتبط بالمواد المحتوية على كبريت ويحدث لها أكسدة فينتج عن ذلك روائح طيارة كبريتية كريهة. أيضا Allyl isothiocyanates  يحدث له تراكم وتجمع نتيجة التجريح فى الكرنب المقطع. وتقطيع أنسجة الفلفل الأخضر ينتج عنه سرعة فى إنتاج ألدهيدات سداسية الكربون وكحولات وهى نتيجة لأكسدة الأحماض الدهنية الحرة الناتجة عن نشاط إنزيمات lipoxygenase and hydroperoxide lyase التى تتحرر من الأنسجة. بعضها يعطى نكهة غير مرغوبة فى الفلفل. كما تتجمع المركبات طويلة السلسلة الأليفاتية والتى تكون بوليمرات سيوبرين ناتجة عن التجريح فى ثمار الطماطم وقرون الفول. ومن المعروف أن عملية تكوين السيوبرين جزء هام جدا لأنه يساعد على إلتآم الجروح.

ه- فقد الماء

هناك عوامل كثيرة تحدد عملية فقد الماء من الثمار, ربما أهم هذه العوامل هو مقاومة البريدرم الخارجى أو الكيوتكل لحركة النتح نتيجة الضغط البخارى للماء. ومع ذلك فعملية التقطيع والتقشير تقلل أو تمنع خروج الماء بالإرتشاح. وتوجد مسألتين مهمتين جدا لفقد الماء: أولها تقليل حجم الأنسجة وذلك بزيادة مساحة السطح إلى الحجم الكلى للثمرة والثانى هو إزالة طبقة البريديرم الحامي  للأنسجة. وكلا الميكانيكيتن تؤدى إلى زيادة فقد الماء من الأنسجة كما ظهر ذلك فى ثمار الكيوى حيث زاد فقد الماء بحدوث التقطيع لشرائح  كما أدت إزالة هذه القشرة الخارجية إلى حدوث فقد فى الوزن. ومن أكبر أضرار فقد الماء الكرمشة والذبول. فتقطيع الثمار يؤدى إلى فقد معدلات كبيرة من الرطوبة من سطح القطع وهو عامل مهم يؤدى إلى فقد الجودة.

كما إن تقشير البطاطس أدى لفقد الماء بمعدل من 3.3 إلى 3.9 مللجرام ماء لكل سم2 غشاء لكل ضغط بخارى لكل ساعة  (mg H2O cm−2 mbar wpd −1) بينما غير المقشرة والتى أجرى لها عملية علاج تجفيفى لم تفقد سوى 0.007. أن طريقة تقشير الجزر تؤثر على فقد الماء. وعملية التقشير وكشط الطبقة الخشنة فى الجزر بالمقشرة (المبشرة) لعدة مرات يؤدى إلى تعظيم فقد الماء من سطح الأنسجة المعبأة بالمقارنة بالجزر المقشر باليد. وشرائح الجزر المقشرة بشفرة حادة تؤثر تقلل فقد الماء. وإستخدام الآلة فى تقشير الجزر يؤدى إلى فقد أسرع للماء بنسبة 30% عن إستخدام التقشير اليدوى.

و- القابلية للتلف الميكروبيولوجى

تم العثور على مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة التى تنمو بنشاط كبير على الثمار المقطعة وتشمل هذه البكتيريا المحبة للهواء وبكتيريا حمض اللاكتيك والقولونيات (بعضها يوجد فى البراز) والخمائر والفطريات. وزيادة أعداد الكائنات الدقيقة على الثمار المقطعة يعقبه زيادة فى معدلات التنفس كلما طالت فترة التخزين. ويرتبط تلف الأنسجة بصفة عامة وظهور العطب عليها ببكتريا حامض الخليك. ويسبب تلف نبت الفاصوليا المعبأة فى مستويات أقل من O2 وتراكم اللاكتات والخلات وزيادة النشاط الميكروبي. ويسبب إنتاج إنزيمات تحلل البكتين والتي تؤدي إلى تليين الأنسجة والإنهيار. والأعداد الميكروبية العالية نسبيا التى توجد على المنتجات يمكن إعتبارها منتجات ذات جودة مقبولة. بعض المنتجات لا يظهر تلف بالكائنات الميكروبية ولا تكون مصدر قلق. الكرنب الصينى المقطع والمخزن 21 يوم على C°5 لم يظهر أي تلف ميكروبي. تم العثور على عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة داخل الخلايا المجاورة للخلايا المقطعة بعد تعبئة المنتج وتخزينه. ومن المفترض فى الأنسجة المقطعة والخلايا المجروحة توفير المواد الغذائية والبيئة المغذية المطلوبة لنمو معظم أنواع البكتيريا. ويتجلى هذا فى أن حقيقة نمو الميكروبات أكبر بكثير على الثمار المقطعة مقارنة بالثمار السليمة. ويمكن للأنسجة المقطعة أن يستمد أو يعرف من خلالها معدل نمو أعداد الكائنات الدقيقة. فالأوراق الداخلية الأصغر تحتوى على أعداد قليلة من الميكروبات مقارنة بالأوراق الخارجية الأكبر عمرا والتى تعمل حماية للأوراق الداخلية.

 

عن Adminn

أخبار في صور

x

‎قد يُعجبك أيضاً

الزراعة: القمح الهندي جودته عالية ونستهلك 20 مليون طنا سنويا

قال الدكتور أحمد العطار، رئيس الحجر الزراعى بوزارة الزراعة، إن مصر تستورد ...