Овощи и фрукты — это основной источник витаминов, минеральных солей, клетчатки, сахаров, биологически активных веществ, необходимых для нормального функционирования человеческого организма.

Современная медицина настоятельно рекомендует существенно увеличивать потребление овощной продукции и рассматривает его как обязательное условие обеспечения здоровья населения.

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.

Кроме того, применяют обработку овощей гидразидом малеиновой кислоты, 1- метилциклопропеном, горячей водой или паром (от 3 до 10 секунд при 52-56°С), g-облучением в дозе 0,04 — 0,08 кГр, высокой концентрацией двуокиси углерода, используют также при хранении и инертные газы — аргон, неон, криптон [2,3].

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.).

В Республике Беларусь исследования биологического действия озона были начаты в конце 70-х годов прошлого столетия в Институте фотобиологии АН БССР (с 2004 г. ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси») под руководством академика Конева С.В. Сотрудники Института фотобиологии АН БССР и других научных учреждений проводили исследовательские работы по теоретическому обоснованию и разработке новых технологических приемов использования озоно-воздушной смеси для обработки плодоовощной продукции с целью увеличения сроков хранения выращенного урожая [4-12].

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 [4].

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.

С точки зрения практического использования озона исключительное значение имела информация о том, что различные таксономические группы микроорганизмов (бактерии, дрожжи, грибы) по озонорезистентности отличаются в десятки раз (таблица 1). Ранее предлагавшиеся режимы обработки озоно-воздушной смесью не учитывали это обстоятельство, хотя хорошо известно, что различные виды плодоовощной продукции обсеменены своей специфической (по видовому и родовому составу) микрофлорой.

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.

Продолжение в следующем номере..

Мария Алексеевна Мартынова — заведующий лабораторией биофизики и инженерии клетки ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси», кандидат химических наук.

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.