Физиолого-биохимические изменения винограда в период длительного хранения - Изменение химического состава винограда

Вопрос о биохимических изменениях в винограде при хранении представляет большой интерес, но он мало изучен.
Входящие в состав ягод вещества (углеводы, азотистые вещества, органические кислоты, дубильные и красящие вещества, витамины и минеральные соли) разнообразны по химической природе, вкусовым свойствам и физиологическому действию.
Как при созревании, так и в период хранения все эти соединения легко подвергаются разнообразным изменениям вследствие большого содержания в тканях винограда воды и высокой активности ферментов. Высокая оводненность тканей винограда обусловливает слабую устойчивость его к поражению микроорганизмами, а низкое содержание белков (в среднем 0,4%) отрицательно сказывается на водоудерживающей способности тканей и приводит к быстрому увяданию ягод.
При решении вопроса о целесообразности хранения винограда следует основываться на данных, показывающих, в какой мере при этом сохраняется вкусовая и пищевая ценность ягод. Необходимо также знать, какие факторы внешней среды способствуют более полному сохранению качества винограда.

Сахара.

Раньше считалось, что после сбора виноград, как и другие ягоды, не способен к дозреванию, так как не содержит крахмала, а преобладающими сахарами в нем являются моносахариды. Работами Г. Ф. Кондо (1946), Л. В. Миловановой (1950), В. П. Нечаева, Н. И. Кожановой (1965) и других авторов установлено, что в начале хранения наблюдается абсолютное увеличение сахаристости на 1—2%, следовательно, в ягодах винограда происходит дозревание, но менее энергично, чем, например, в плодах семечковых пород. Количество сахара увеличивается за счет снижения суммы полисахаридов, глюкозидов и дубильных веществ, а также поступления сахара в ягоды из гребней. У большинства исследованных в условиях холодильного хранения столовых сортов максимальное количество сахаров наблюдалось через 18—25 дней после сбора. У наиболее лежких сортов сахаристость достигала максимума через полтора месяца хранения. Так, при хранении винограда сорта Италия, собранного 10 сентября, наибольшее количество сахара приходилось на конец октября. При сборе сахаристость составляла 19,61%, а к 29 октября она возросла до 22,45%.
Если при этом внести поправку на убыль в весе, то абсолютный прирост сахара за этот период составит 2,08%. Ягоды одновременно расходовали сахар и на дыхание. В условиях описываемого опыта сорт Италия в период с 10 сентября по 19 октября имел среднюю интенсивность дыхания 12,2 мг CO₂ на 1 г в 1 ч. При такой дыхательной активности 100 г винограда израсходовали за 49 дней 0,98 г сахара. Следовательно, общий прирост сахаров при дозревании в расчете на вес сырого вещества составил 3,06%.
После того как абсолютное увеличение сахара в ягодах прекращается, начинается его интенсивное расходование. Особенно заметно снижение сахаристости у тех сортов, которые в процессе лежки не дозревают.
При холодильном хранении среднеазиатских сортов уже в декабре потери сахаров на дыхание составляют в среднем 7,3% по отношению к сахаристости при сборе. За пять месяцев хранения при температуре 0—3°С с мета бисульфитом калия у сорта Тайфи розовый сахаристость снизилась на 11,8— 16,3% от исходного количества сахаров в момент заготовки. У сортов Болгар, Италия, Димят в аналогичных условиях сахаристость снизилась на 9,6—14,0%.
В процессе хранения винограда изменяется не только общее содержание сахара в ягодах, но и соотношение между отдельными сахарами. Чаще всего при хранении возрастает содержание фруктозы (Коробкина, 1967).

Установлена некоторая связь между составом сахаров и лежкостью винограда: наиболее лежкие сорта, как правило, характеризуются более высоким содержанием фруктозы (Коробкина, 1967).
Между интенсивностью расходования сахаров ягодами отдельных сортов и их устойчивостью при хранении определенной зависимости не обнаружено.
Сахаристость винограда одних и тех же сортов в разные годы бывает различной. В годы большего сахаронакопления сорт проявляет большую устойчивость при перевозке и хранении. Сопоставление транспортабельности и лежкости различных сортов с их способностью накапливать сахар к моменту сбора не выявляет какой-либо закономерности. Так, из двух наиболее распространенных в Узбекистане столовых сортов винограда Нимранг и Тайфи розовый первый отличается; обычно большей сахаристостью, но перевозится и хранится гораздо хуже, чем Тайфи розовый.

Титруемая кислотность.

В литературе неоднократно отмечалось, что при хранении плодов и, в частности, винограда содержание кислот в них понижается вследствие расхода на дыхание. Об этом свидетельствует снижение титруемой кислотности и увеличение рН (табл. 108).
В опытах 3. В. Коробкиной (1960) виноград хранился в камерах холодильника при температуре 2—5 С (1955 г.) и 0—3°С (1956 г.), относительная влажность воздуха 85—90%,

Одновременно хранение проводилось в холодильной лаборатории Института народного хозяйства им. Плеханова при температурах —1°С, от —5 до —2° С и относительной влажности 80—85%.
В процессе хранения винограда при температуре, колебавшейся от —5 до —2° С, в динамике глюкоацидиметрического показателя отмечалась тенденция к понижению. (Наиболее приятный вкус виноград имеет при глюкоацидиметрическом показателе 2,5 и выше.)

Таблица 108
Изменение в содержании кислот после 105-дневного хранения столовых сортов винограда, выращенных в Ростовской области при температуре —1,5 — 2 °С
(по Коробкиной, 1960)

Наблюдения за динамикой сахаров и кислот при различных температурных режимах показывают, что температура в хранилище — важнейший фактор сохранения вкусовых достоинств винограда.
При 0—3°С сахаристость сортов Нимранг и Тайфи розовый максимально снижалась, а кислотность увеличивалась до размеров, превышающих первоначальную. При —1,1° С незначительно снижалась сахаристость и кислотность, а при —5, —2° С сахаристость ягод почти не снижалась по сравнению с исходной, тогда как титруемая кислотность резко падала.
Таким образом, при температурах выше 0°С (от 0 до 5° С) сахар расходуется интенсивнее и. как правило, накапливаются кислоты; понижение температурного режима до 0° С и ниже ведет к более активному расходованию кислот и уменьшению потерь сахара на дыхание.

Аскорбиновая кислота и другие витамины.

В процессе хранения винограда содержание витамина Р сравнительно стабильно. Неплохо сохраняется он и при сушке ягод, поэтому изюмы и кишмиши можно рассматривать как своего рода концентраты Р-активных веществ и использовать в профилактике и лечении атеросклероза и гипертонии.

Содержание фолиевой кислоты в процессе хранения в ягодах снижается, особенно если они хранятся без охлаждения. Понижением температуры в хранилище до —1, —2° С удается сохранить биологически активные вещества винограда в течение длительного срока.
Многочисленными исследованиями установлено, что в процессе хранения в плодах уменьшается количество аскорбиновой кислоты, что связано с нарушением окислительных процессов в тканях плодов. Известно также, что при низкой температуре аскорбиновая кислота сохраняется лучше.
Э. В. Коробкина (1960) нашла, что между интенсивностью разрушения витамина С в ягодах винограда и их лежкостью существует определенная зависимость: у менее лежких сортов распад аскорбиновой кислоты происходит быстрее.
По мнению исследователей, изменение содержания аскорбиновой кислоты в ягодах винограда связано с действием фермента аскорбиноксидазы.

Дубильные вещества.

Относительно высокое содержание легкоподвижных фракций дубильных веществ — существенный признак лежкоспособности сорта. Соотношение отдельных фракций дубильных веществ во время созревания и хранения плодов меняется. Фаза интенсивного роста характеризуется высоким содержанием свободных полифенолов. По мере созревания ягод и при хранении их относительное количество уменьшается. В ягодах лежких сортов содержание свободных полифенолов сохраняется на сравнительно высоком уровне в течение всего периода жизни плода.
Основной недостаток большинства белых сортов винограда, используемых для длительного хранения,— побурение кожицы, особенно заметное при смене температур от температуры хранилища (+2, —2°С) до комнатной.
Наиболее подвержены побурению ягоды таких лежкоспособных сортов, как Каталда зимний, Агадаи, Шабаш, Карабурну и др. Находящиеся в ягодах винограда катехины и флавандиолы являются прекрасным субстратом для окислительного фермента полифенолоксидазы, который в винограде наибольшей активностью обладает в кожице и слоях, находящихся непосредственно под кожицей (Bayer, Born, Reuther, 1957; Hermann, 1958, 1963). В самой растительной клетке полифенолоксидаза наряду с другими оксидазами растений находится в растворенной фракции цитоплазмы (Bonner, 1957). В неповрежденной клетке фермент и его фенольный субстрат разделены. При нарушении целостности клетки ягод — механическое повреждение или повышение проницаемости плазмолеммы (постепенное отмирание клеток во время длительного хранения винограда) — фермент начинает окислять субстрат. Благодаря усиленному окислению и наступает так называемое ферментативное потемнение и связанное с ним ухудшение товарного качества и вкуса ягод.
В литературе имеются данные о последовательности окисления фенольных веществ. Лучше всего окисляются галло- и эпнгаллокатехин, в то время как катехин окисляется несколько медленнее, но быстрее, чем хлорогеновая кислота (Harthwau, 1958; Roberts, 1957). Флавандиолы ведут себя аналогично катехинам. Первые, обычно неустойчивые промежуточные вещества, образуют химически очень активные о-хиноны, из которых быстро возникают окрашенные дубильные продукты. Флавоны, флавонолы и антоцианиднны, так же как и галловые кислоты, окисляются, но очень медленно. Глюкозиды флавонов, фланонолов (Barnah, Swain, 1959) и антоцианидинов (Bayer, Wegmann, 1957) частично вообще не охватываются окислением, однако могут довольно быстро окисляться под воздействием переносящих субстраций, например хинонов, кофейной и хлорогеновой кислот (Bayer, Wegmann, 1957), для чего достаточны очень незначительные количества переносящего вещества. Возможно, хиноны, катехины и флавондиол также являются переносчиками, однако законченных исследований по этому вопросу нет.

Пектиновые вещества.

По литературным данным (Коробкина, 1960, 1967; Милованова, Бондаренжо, 1964; Сапожникова, 1965), большое влияние на хранение и транспортабельность различных тортов винограда оказывает содержание в ягодах пектиновых веществ.
Образование их не совсем ясно, но считается, что галактуроновая и до известной степени полигалактуроновая кислоты, которые синтезируются в листьях и поступают в ягоды, полимеризуются и образуют протопектин и пектин (Сапожникова, 1965).
Пектиновые вещества входят в состав клеточных оболочек и соединительной ткани и служат как бы цементирующим веществом.
Содержание пектиновых веществ в винограде, по данным различных исследователей, колеблется в пределах 0,30— 1,31%. Отмечено влияние района произрастания на способность винограда к накоплению пектиновых веществ.
Так, в наиболее распространенных столовых сортах Молдавии общее содержание пектинов не превышает 0,30—0,53%), а в Средней Азии ягоды столовых сортов позднего периода созревания содержат в среднем 0,99% пектина.
Основным видом пектиновых веществ в винограде, как и в других плодах, является протопектин, переходящий под действием фермента протопектиназы в растворимый пектин. При перезревании ягод идет гидролиз растворимого пектина. Благодаря действию фермента пектинэстеразы разрушаются эфирные связи метильных групп и растворимый пектин расщепляется на свободную полигалактуроновую кислоту и метиловый спирт. Последний вызывает потемнение мякоти плодов. Чем медленнее идет процесс размягчения плодов, тем дольше они сохраняются.
Установлено, что низкие температуры хранения замедляют изменения в комплексе пектиновых веществ. Скорость перехода протопектина в пектин может характеризовать лежкость плодов. По данным Е. В. Сапожниковой и А.Юсуповой (1953), хорошая сохраняемость некоторых сортов яблок объясняется пониженной гидролитической активностью ферментов.
При хранении винограда также имеют место процессы гидролитического распада сложных пектиновых веществ до более простых соединений, которые затем используются как энергетический материал для дыхания ягод. В связи с этим общее количество пектинов в процессе хранения снижается. По данным Л. В. Миловановой (1950), проводившей хранение винограда в складе без искусственного охлаждения, за 5,5 месяца содержание пектиновых веществ у сорта Нимранг уменьшилось в 2, а у сорта Тайфи розовый и Оганез — соответственно в 1,8 и 3,5 раза.
Для характеристики сорта с точки зрения его лежкости важно иметь представление об активности ферментов, катализирующих гидролиз веществ пектинового комплекса. Установлено, что скорость перехода протопектина в пектин, свойственная сорту, служит показателем устойчивости последнего в хранении (табл. 109).

Таблица 109
Динамика пектиновых веществ в целых ягодах и соке при хранении различных по лежкоспособности сортов винограда (температура хранения 2 и 5°С) (по 3. В. Коробкиной)

Как видно из табл. 109, в первый месяц общее содержание пектиновых веществ резко снижалось в ягодах всех сортов. Затем у наиболее лежкого сорта Октябрьский количество пектинов почти не изменялось. У сорта Кара Джанджал, обладающего наименьшей устойчивостью при хранении, резкое снижение количества пектиновых веществ отмечалось как в первый, так и во второй периоды. Если потери пектинов выразить в процентах к исходному содержанию, то в более лежких сортах — Октябрьский и Тайфи розовый — они составят соответственно 32,8—32,6%, в посредственно сохраняющемся Нимранге — 39,8% и в нележкоспособном Кара Джанджале — 42%.
Считается, что загниванию ягод, вследствие поражения их грибом Botrytis cinerea, предшествует разрушение пектиновых веществ действием фермента данного гриба (Nelson, 1956).