AKADEMIA ROLNICZA W LUBLINIE WYDZIAŁ OGRODNICZY. Adam KUCZYŃSKI METODYCZNE ASPEKTY OCENY PODSTAWOWYCH CECH FIZYCZNYCH OWOCÓW TRUSKAWKI

Transkrypt

1 AKADEMIA ROLNICZA W LUBLINIE WYDZIAŁ OGRODNICZY Adam KUCZYŃSKI METODYCZNE ASPEKTY OCENY PODSTAWOWYCH CECH FIZYCZNYCH OWOCÓW TRUSKAWKI Praca doktorska wykonana w Instytucie Agrofizyki PAN w Lublinie Promotor: Prof. dr hab. Bogusław SZOT Recenzenci: Prof. dr hab. Zofia REBANDEL AR Poznań Prof. dr hab. Bogdan ADAMCZYK UMCS Lublin Doc. dr hab. Jerzy HORTYŃSKI AR Lublin LUBLIN 1989

2 SPIS TREŚCI Strona Wykaz zastosowanych symboli...3 WSTĘP PRZEGLĄD LITERATURY Problemy oceny jakości owoców truskawki Właściwości optyczne owoców truskawki Właściwości mechaniczne owoców truskawki CEL PRACY I JEJ ZAKRES WSTĘPNE BADANIA METODYCZNE Materiał i warunki badań Metodyka określania stadium dojrzałości Zmiany przechowalnicze Metodyka badań wybarwienia Opis zróżnicowania barwy owoców Aparaturowa skala stadium dojrzałości Metodyka badań jędrności Odporność skórki na przebicie Siła przebicia skórki i dojrzałość, temperatura, przebijak Wyniki badań przechowywanych truskawek Zmiany wybarwienia Zmiany siły przebicia skórki Ocena badań metodycznych PROPONOWANY MODEL BADAŃ OWOCÓW TRUSKAWKI Komputerowy system pomiarowy Warunki i wyniki badań wybarwienia i jędrności Sposób opisu zmian jędrności truskawek PODSUMOWANIE WNIOSKI...63 Literatura...65 Abstract...73 Wykaz zastosowanych symboli ACN - stężenie antocyjanów (mg/100g) b - średnica owocu truskawki (mm) R 550,R współczynniki odbicia luminancji (%) d - średnica pręta przebijającego (mm) J - względna zmiana jędrności (%) M - ubytki masy (%) D n - zagłębienie pręta (niszczące) (mm) Ekst. - ekstrakt (refraktometrycznie) (%) e - niepewność pojedyńczego pomiaru F n, - wytrzymałość skórki jędrność (N) F n (ZA) - charakterystyka jędrności truskawki F 4, F 5 - siła przebicia skórki w stadium (4) i (5) F/D - nachylenie charakterystyki przebijania (N/mm) FD/2 - obliczona energia przebicia skórki (mj) IWS - indeks wybarwienia skórki j 0 - współczynnik przesunięcia dla jędrności (N) j S - współczynnik nachylenia dla jędrności K - nachylenie wykresu przebijania (N/mm) L, LBO - liczba bonitacyjna zabarwienia odmiany M - masa owocu truskawki (g) NIR - najmniejsza istotna różnica p - ilość niełupek na 1 cm 2 powierzchni truskawki OS - odporność mechaniczna skórki - miernik ręczny (N) P(F>F o ) - poziom istotności czynnika (p, λ,y) - parametry barwy Helmholtza CIE XYZ R 2 - współczynnik determinancji T - temperatura przechowywania ( C) t - czas przechowywania (dni) v - współczynnik zmienności oznaczenia (%) w - wartość względna zmiany parametru W n - praca zniszczenia skórki (mj) w 0 - parametr przesunięcia dla skali dojrzałości w S - parametr nachylenia dla skali dojrzałości Z - klasa stadium dojrzałości (ocena punktowa) ZA - ocena aparaturowa stadium dojrzałości (1 - α) - poziom ufności odwzorowania wielomianem (X, Y, Z) - składowe trójchromatyczne barwy w układzie CIE (x, y, z) - współrzędne trójchromatyczne barwy wg CIE

3 WSTĘP Produkcyjne odmiany truskawki, których znaczenie dla gospodarki polskiej jest powszechnie znane, zostały wyhodowane z myślą o spełnieniu licznych wymagań stawianych przez konsumentów świeżych owoców, przemysł chłodniczy i przetwórczy. Tym niemniej, owoce są znacznie zróżnicowane i nie zadowalają swoją jakością. Na dużą zmienność cech truskawki wpływają warunki siedliskowe i klimatyczne, sezon wegetacji, zabiegi uprawowe i ochronne, technika zbioru, pakowania, transportu, a zwłaszcza przetrzymywanie owoców po zbiorze. Wiadomo, że duże znaczenie dla zachowania jakość owoców mają właściwe warunki przechowywania, zwłaszcza temperatura i czas przechowywania. Znamienne są swoją powszechnością zmiany jędrności i barwy. Wpływ znacznej liczby czynników i rola już ukształtowanych cech genetycznych odmian nie były dotychczas szerzej badane. Posiadamy stale tylko podstawową wiedzę o zmianach owoców gdyż brak jest szybkich, obiektywnych metod, a także aparatury, która umożliwiłaby w szerszym zakresie poznanie roli i znaczenia wielu współdziałających czynników, których wpływ badacze i praktycy uznali już bardzo dawno. Zagadnienie to jest szczególnie istotne w związku z wprowadzaniem zbioru mechanicznego truskawki, a więc poszukiwaniem odpowiednich warunków i odmian do jednorazowego zbioru, a także sposobów zagospodarowania zebranych w ten sposób owoców. W świetle przedstawionych próblemów prace metodyczne z zakresu Agrofizyki, zmierzają do ustalenia podstawowej grupy parametrów fizycznych w obiektywny sposób opisujących zmiany różnych cech użytkowych, a zwłaszcza jędrności i zabarwienia owoców truskawki. Wstęp do wydania internetowego Od rozpoczęcia badań właściwości fizycznych truskawki (w roku 1979) i ich zakończenia, opracowania wyników (rok 1989) minęły dziesięciolecia. Wiele się zmieniło w technice pomiarowej. Powszechnie stosuje się w pomiarach komputery i sterowane nimi urządzenia. Nowe możliwości w badaniach agrofizycznych stworzyła dostępność czujników, powszechność elementów optoelektroniki i niska ich cena. Wzrosły wymagania konsumentów i stracił znaczenie problem kombajnowego zbioru, a także poszerzył polski rynek zbytu truskawki. Kierunki hodowli dążą do wydłużenia zbioru owoców, a przechowalnictwo stosuje atmosferę kontrolowaną. Wyniki badań i sprawdzone propozycje metodyczne są nadal aktualne. Mogą znaleźć łatwo zastosowanie w hodowli i przechowalnictwie w tworzeniu wysokiej jakości produktu świeży gotowy do jedzenia. Warto się z tymi wynikami zapoznać. dr Adam Kuczyński Lublin, grudzień 2004 Lublin, 1989

4 7 1. PRZEGLĄD LITERATURY 1.1. Problemy oceny jakości owoców truskawki Wybór kryteriów i parametrów oceny jakości świeżych owoców truskawki ma zasadnicze znaczenie zarówno w badaniach hodowlanych, jak i w przemyśle - twierdzi Skrede [94]. Wiadomo dziś, że kryteria oceny powinny być dobrze dostosowane do procesu technologicznego, jakiemu zostaną poddane owoce i związane z wytwarzanym produktem finalnym [62, 63]. Bardzo ważną cechą jest trwałość pozbiorcza owoców truskawki, którą kształtuje szereg czynników. Do najważniejszych należą przyrodnicze warunki dojrzewania, a więc rodzaj gleby, dostępność składników mineralnych, sposób uprawy, czystość mikrobiologiczna plantacji, a także dokładność zbioru i czasochłonność transportu [21, 88]. Na przykład ciepłe i słoneczne lato, odpowiedni układ opadów w znacznym stopniu sprzyjają właściwemu dojrzewaniu owoców: zwiększają odporność i ograniczają porażenie grzybnią, a zatem jak podaje Kenny [50], powiększają trwałość podczas przechowywania. Korzystny jest też zbiór ręczny gdyż umożliwia zebranie owoców odpowiednio już dojrzałych, usunięcie chorych i uszkodzonych. Rebandel [88] pisze, że ujemnych skutków, jakie spowoduje niedokładnie przeprowadzony zbiór owoców nie naprawi się późniejszą pielęgnacją plantacji. Ażeby uniknąć większych uszkodzeń mechanicznych podczas transportu należy wybierać odmiany o większej odporności mechanicznej, jak również zbierać je do opakowań, które wchłaniają sok, a równocześnie umożliwiają wentylację i szybkie schłodzenie przed transportem. Aoyoagi, Makino [5], Kenny [49], Płocharski, Lenartowicz, Lange[84, 85], Woodward [107] śledzili zmiany składu chemicznego truskawek podczas chłodniczego przechowywania świeżych owoców. Zaobserwowali, że po upływie różnego czasu (często określanego przez nich w godzinach) spadała kwasowość miareczkową o około 10%, aktywność jonów wodorowych o około 22%, malała nieznacznie zawartość cukrów i kwasu L-askorbinowego, oraz w początkowym okresie przechowywania następował wzrost zawartości antocyjanów. Autorzy nie precyzują kryteriów wg, których przyjmowali tak długi okres przechowywania. Większość z nich zgadza się ze stwierdzeniem, że zmiany składu chemicznego poprawnie przechowywanych truskawek, są niewielkie w porównaniu z różni- cami, jakie występują pomiędzy odmianami i sezonami wegetacji. Takie spostrzeżenia zawiera, miedzy innymi, praca Kenny'ego [50]. Natomiast poszukując parametrów chemicznych przydatnych do szybkiej oceny jakości przechowywanych truskawek, Płocharski [84, 85] i Lenartowicz [60, 62] zwracali uwagę na aktywność jonów wodorowych zastępując tym parametrem kwasowość miareczkową i na zmiany antocyjanów. Analizy te, jak wykazywali, korelowały z oceną organoleptyczną surowca i produktu - ze smakowitością i barwą. Można byłoby, więc uznać, że wyżej wymienione analizy mogłyby służyć jako kryteria ustalania maksymalnego okresu przechowywania truskawki. Innymi kryteriami, stosowanymi w praktyce, jak wynika z prac Harvey'a [35, 36] i Kenny [49, 50] są straty przechowalnicze wywołane uszkodzeniem mikrobiologicznym truskawek nieprzekraczające 5-7% masy towaru, oraz ubytki naturalne nie większe od 10%. Jak utrzymuje Piotrowski [81], przy produkcji przetworów występuje znacznie wyższy procent uszkodzenia surowca. Morris [75-77] podaje, że przy produkcji dżemów dopuszczalne porażenie surowca (ocenione techniką Hovarda) może dochodzić do 50%, jednak stwierdzał pogarszenie się barwy. Trwałość tych delikatnych owoców można podnieść przez szybkie schładzanie. Schłodzenie truskawek przeznaczonych do przechowywania (do temperatury bliskiej 0 C), powinno następować zawsze w czasie nie dłuższym niż 5-8 godzin od chwili zbioru. Kenny [50] twierdzi, że przekroczenie tego czasu powoduje załamanie się "naturalnej bariery ochronnej" owocu i schładzanie nie jest uzasadnione ekonomicznie. Szybkie schładzanie przeprowadza się w szybkim przepływie oziębionego powietrza. Temperatura jego powinna być o kilka stopni (2-5 C) niższa od planowanej (0-2 C) stale kontrolowanej temperatury truskawek. Wilgotność powietrza, może się mieścić w granicach 85-95% wilgotności względnej [49]. Z powodu braku odporności truskawek na ługujące działanie wody, nie używa się do schładzania zimnej wody lub śniegowania. Niekiedy bywa opłacalne zastosowanie bardzo wydajnego schładzania w próżni zwłaszcza w niewielkich opakowaniach detalicznych [52, 54]. Stałą temperaturę w warunkach stacjonarnych utrzymują agregaty chłodnicze, zapasy lodu, zestalony CO 2 [33] i skroplone gazy [24]. Truskawki można przechowywać w warunkach atmosfery kontrolowanej, modyfikowanej i o obniżonym ciśnieniu. Atmosfera kontrolowana zastosowana w chłodni stacjonarnej pozwala sterować szybkością procesów metabolicznych. Podczas transportu, tzw. atmosfera modyfikowana bogata w azot i dwutlenek węgla, a uboga w tlen

5 8 9 zwalnia procesy metaboliczne. Truskawki znoszą bez szkody znaczne, sięgające do 40% stężenie dwutlenku węgla w atmosferze. Badania Hansena [33] dowodzą, że CO 2 wpływa ograniczająco na wzrost szarej pleśni, a wg Płocharskiego [82, 83, 85] także wzmacnia tkankę owocu. Atmosferę modyfikowaną można wytwarzać w specjalnych opakowaniach z folii o właściwościach selektywnych dla gazów w tzw. opakowaniach fizjologicznych [57]. Opakowania te utrzymują podwyższone stężenie dwutlenku węgla i niewielkie kilkuprocentowe stężenie tlenu. Pozwalają jednak owocom worku w na stałe oddychanie. Lange [58, 59] i Płocharski [84] również prowadzili próby zastosowania obniżonego ciśnienia atmosfery (ok. 0,1 atm.), które poprawiło wymianę gazową pomiędzy tkankami, a otoczeniem w obniżonej temperaturze. Wielu autorów stosowało środki dezynfekujące przed złożeniem do chłodni np. promieniowanie γ [3, 48, 65, 105]. Badano działanie roztworów lub aerozoli substancji chemicznych [20, 76], krótkie podziałanie wysokim stężeniem dwutlenku węgla [33, 36, 58] i zastosowanie szoku temperaturowego [38]. Rozważano także wpływ wysokiej wilgotności względnej powietrza, w którym przechowuje się truskawki. Kenny [50] stwierdził, że warunki wysokiej wilgotności zmniejszają odparowywanie wody z truskawek (ubytek wody od 5 do 10% masy owocu wywołuje matowienie powierzchni i procesy hydrolizy tkanki) jednak zbyt wysoka wilgotność w szczelnym opakowaniu, już przy niewielkich wahaniach temperatury, powoduje roszenie się owoców, co w znacznym stopniu ułatwia rozwój porażenia mikrobiologicznego. Jak wynika z przeglądu różnorodnych technik przechowalniczych, w tworzeniu trwałości przechowalniczej truskawki współdziała wiele czynników i dlatego wyniki badań maksymalnych czasów przechowywania nie mogą być miarodajne dla Polski, jeżeli przeprowadzono je w innym klimacie i dla innych odmian, lub gdy zastosowano nieporównywalne technologie przechowywania. Najczęściej uprawiana i badana w Polsce jest odmiana Senga-Sengana. Przechowywana w temperaturze 6 C i w zwykłej atmosferze znosiła dobrze czas przechowywania od 2 do 4 dni i dodatkowo 1 dzień w temperaturze pokojowej. Wyniki takie zaobserwowali Borecka [12], Płocharski [82, 83, 85] i Sobczykiewicz [96]. Gdy jednak owoce zostały poddane krótkotrwałemu działaniu atmosfery zawierającej około 40% dwutlenku węgla lub na stale umieszczone w 20% dwutlenku węgla, okres ich przechowywania wzrastał do 4 8 dni. Przyjętym tu kryterium zakończenia przechowywania były obniżone oceny smaku i zapachu truskawek [85]. W pracach stosowano typowe, szczątkowe analizy chemiczne owoców, zwłaszcza przetworów (takie jak ekstrakt, kwasowość, witamina C). Wykazują one dużą stabilność i niskie wartości, są więc dość próblematycznymi wskaźnikami zmian jakości - tym bardziej, że duża część składu chemicznego przetworów jest z założenia uzupełniana [94]. Natomiast znaczne różnice w reakcji odmian na środowisko wskazują na potrzebę oceny nie tyle bezwzględnych wartości składu chemicznego surowca, lecz jego zmienności w różnych warunkach i osiągniętej stabilności procesów utrwalania [94-97]. Do analiz chemicznych przywiązuje się wiele uwagi. Nadal są one mozolne pomimo nowoczesnej techniki analitycznej (np. stosowania w analityce żywności wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej HPLC i komputerów) ze względu na współdziałanie analizowanych składników i trudne w interpretacji. Coraz częściej oceny konsystencji i barwy truskawek, obok smaku są uważane za najprostsze i najbardziej miarodajne oceny jakości świeżych owoców truskawki [11, 20, 32, 75, 78]. Opracowano już wiele obiektywnych metod oceny konsystencji i barwy różnych produktów roślinnych, lecz niewiele z nich można bezkrytycznie zaadaptować do owoców truskawki Właściwości optyczne owoców truskawki Termin "właściwości optyczne materiału" obejmuje szeroki zakres cech związanych z oddziaływaniem na materię promieniowania elektromagnetycznego o długości fal nm. Bardzo często uwzględnia się też zakres podczerwieni i nadfioletu. Tylko niewielka część tych właściwości znalazła zastosowanie w ocenie owoców truskawki, a w praktyce korzysta się tylko z niektórych praw optyki psychofizycznej (kolorymetrii fizjologicznej [37]) i z tych metod spektrofotometrii optycznej, które w prosty sposób związane są ze składem chemicznym owocu, z zawartością pigmentów. Kolorymetria jako nauka (podstawowe wiadomości zawierają cytowane podręczniki - [26, 37, 111]) stawia sobie dwa zadania o znaczeniu praktycznym. Pierwsze to jednoznaczne opisanie każdej oglądanej barwy (kolorymetria opisowa), a drugie to określenie odmienności tj. stopnia rozróżnialności przez człowieka bliskich sobie barw (kolorymetria różnicowa). Spełnienie tych celów pozwala na pełną identyfikację barwy fizjologicznej i podanie dopuszczalnych zakresów jej zmian. Obserwacje i wyniki pomiarów zapisywane są zgodnie z zaleceniami międzynarodowych układów barometrycznych np. w układzie CIE XYZ za pomocą składowych (X, Y, Z), współrzędnych (x, y, z), parametrów barwy (λ, p, Y) [86, 87] lub CIE L*a*b* za pomocą składowych (L*, a*, b*) i parametrów barwy (L*,C*, h*) [23, 66-68]. Tego typu badania kolorymetryczne, świeżych materiałów roślinnych, np. przeprowadzane przez Huntera [43], Kovacs i Horvatha [51], Little [64], Tinsleya i Sidwedell [103], są następnie odnoszone do

6 10 11 składu chemicznego, ocen jakości organoleptycznej produktu, a zwłaszcza do gustów i upodobań konsumentów. O pojęciu i o definicji barwy w kolorymetrii decyduje wrażenie zmysłowe odebrane za pomocą oka ludzkiego. Istotne są takie elementy jak: rodzaj oświetlenia produktu, właściwości optyczne oglądanego produktu i cechy -zdolność postrzegania barwy u obserwującego. Barwie fizjologicznej, jak stwierdzono, można przypisać trzy odczuwalne przez obserwatora cechy. Cechami jakościowymi są odcień, który fizycznie zależny jest od rozkładu widmowego światła, oraz nasycenie związane z odległością barwy od barwy achromatycznej - białej lub czarnej, przy zachowanym odcieniu. Jedyną cechą ilościową, fizyczną jest jaskrawość, którą uzależniono od natężenia światła i od czułości wzroku [26, 111]. Do obiektywnego wyznaczania wartości parametrów barwy używa się głównie dwóch fizycznych metod pomiarowych. Tradycyjne nazwy to: pomiary spektrofotometryczne i pomiary kolorymetryczne. Pomiary spektrofotometryczne wymagają kilku operacji (Rys. 1.2). Pierwsza to pomiar względnego rozkładu widmowego światła odbitego od próbki rozkładu współczynnika odbicia (luminancji) - R%. Druga to rachunkowe przeliczenie współczynnika odbicia na wartości trójchromatyczne z uwzględnieniem charakterystyki (stablicowanej i zgodnej z ustaleniami komitetów normalizacyjnych): różnych źródeł oświetlenia - E i charakterystyk tzw. obserwatorów normalnych - (x, y, z). Rys Podstawowe kierunki oświetlenia i obserwacji próbki (niesamoistnie święcącej) - zalecane w pomiarach [26]. Warunki typu: normalne/45 - a), 45 /normalne - b), rozproszone/normalne ozn. - d/0 - c), normalne/rozproszone ozn. 0/d - d). Istotną rolę przy pomiarach barwy w świetle odbitym odgrywają warunki oświetlenia i obserwacji próbek nieprzezroczystych (Rys. 1.1.). Barwa obliczana jest na podstawie współczynników odbicia (luminancji). W swych założeniach, kolorymetria jest pomiarem, który ma reprezentować wrażenie odczuwanej przez człowieka barwy w przeciętnych warunkach obserwacji. W przypadku powierzchni z połyskiem lub o dużych krzywiznach wielką rolę w kształtowaniu wrażenia barwy odgrywają składowe rozproszenia (patrz Rys. 1.1.). Powoduje to znaczne różnice w wynikach, zwłaszcza przy pomiarze nasycenia barwy. Dla tych przypadków, szczególnie barwy lakierów o połysku metalicznym, stosuje się bardziej złożone metody pomiaru i sposoby opisu. Firma Data-Color np. wykorzystuje wiązki światłowodowe do oświetlania i detekcji, umieszczane pod kilkoma ustalonymi kątami w stosunku do powierzchni lakieru. Duże lilości danych analizuje, porównuje z wzorcami komputer. Takie metody w ograniczonym zakresie zastosowano w badaniu żywności. Rys Schemat ilustrujący: pomiar, wzorce i obliczenia do wyznaczenia w układzie barometrycznym - CIE składowych trójchromatycznych -(X, Y, Z) barwy próbki niesamoistnie święcącej. Spektrofotometryczna metoda wyznaczania barwy [27][27]. Aparaty do bezpośredniego pomiaru w świetle odbitym nazywane są kolorymetrami (rys. 1.3). Mają one barwne filtry lub odpowiednio do rozkładu widma i czułości przetworników optycznych, dobrane przesłony, które korygują odczyt do barwy światła i do widzenia obserwatora normalnego. W efekcie, miernik aparatu po wyskalowaniu wg wzorców barwy, umożliwia szybkie i z dobrą dokładnością, w wąskim zakresie zmian, porównywanie barwy. Przedstawiono tu w uproszczeniu zasady pomiaru barwy. Obecnie używane są skomputeryzowane aparaty optyczne, źródła światła laserowego, halogenowego oświetlającego dużą powierzchnię kuli integrującej (np. Color-QUEST Sphere f-my HunterLab), monochromatory wyposażane we wzorzec laserowy He-Ne i interferometr Michelsona (np. f-my ADVANTEST). Najczęściej jednak są to już spektrokolorymetry, które rejestrują zmiany w całym widmie jak i podają parametry barwy w dowolnym układzie barometrycznym. Przenośne kolorymetry

7 12 13 (wielkości kalkulatorka np. f-my Minolta) wyposażone są w niewielką sondę z lampą wyładowczą i minikomputerek, który podaje natychmiast wynik w dowolnym układzie barometrycznym i opracowuje statystycznie pomiary wykonane w różnych miejscach obiektu. Rys Zasada działania kolorymetru do wyznaczania skladowych trójchromatycznych (X, Y, Z) przedmiotu niesamoistnie święcącego. Metoda kolorymetryczna, względna stosowana przy określaniu różnic barwy [27]. Ogólnie można twierdzić, że badania kolorymetryczne, mają podstawowe znaczenie w ocenie preferencji barwy jednorodnych produktów spożywczych, standaryzacji ich barwy, w monitorowaniu, kontroli procesów technologicznych. Jak podaje Aubert [6], są one jednak mało wydajne i z założenia nie są przeznaczone do śledzenia zmian określonego typu i układu barwników. Pozwalają np. łatwiej sklasyfikowć owoce jasne, a sprawiają kłopot przy owocach ciemnych: czerwonych i purpurowych. Metody kolorymetrii różnicowej operujące np. jednostkami NBS [37, 70], nie znajdują zastosowania przy opisie różnic wybarwienia truskawek ze względu na zbyt duże różnice ich barwy [31, 53], natomiast nadają się do oceny stabilności produkcji w ich przetwórstwie [56]. Barwnikami w truskawce są: 3-glukozyd pelargonidyny i 3-glukozyd cyjanidyny [2, 109]. Towarzyszą im niewielkie ilości innych związków antocyjanowych, a podczas dojrzewania chlorofile i karotenoidy, lecz jak twierdzi Kenny [49] i Simon [93] nie mają one istotnego i bezpośredniego wpływu na barwę dojrzałej truskawki. Antocyjany są jednymi z najbardziej labilnych składników owoców i jako takie mogą być wskaźnikiem uprzedzającym o innych zmianach chemicznych zachodzących podczas składowania przetworów lub przejrzewania truskawek [41, 63, 92]. Oczekując na związek parametrów barwy ze składem chemicznym, najczęściej wykorzystuje się krzywe absorpcji rozcieńczonych barwnych ekstraktów. Metodą tą posługiwali się Fuleki i Francis [28], Wilska-Jeszka i Jędrzejewska [106] gdyż jest wygodna. Upraszcza pobieranie próbek i niekiedy, z korzyścią dla badań, można w roztworze uśredniać nierównomierne wybarwienie skórki i miąższu. Nie sprawią też kłopotu różnorodne wymiary, kształty i strefy wybarwienia owoców [7]. Jednakże w przypadku ocen truskawki takie metody nie wyszły poza zastosowania laboratoryjne. Zjawisko odbicia światła od tkanki komórkowej rośliny jest niezmiernie złożone. W znacznym uproszczeniu, podaje Brandt i Tagieiewa [18], układ ścian komórkowych rośliny stanowi strukturę odbijającą światło nieselektywnie. Natomiast zespół pigmentów w nich zawartych, pochłania światło selektywnie. Barwę tkanki komórkowej rośliny widzimy zarówno w świetle przechodzącym jak i w odbitym tzn. w całości rozproszonym na jej zewnętrznych i wewnętrznych warstwach. W tym mechanizmie powstawania barwy przez pochłanianie i rozpraszanie, pomija się rolę zabarwienia wywołanego selektywnym odbiciem. Rozmieszczenie barwników wewnątrz struktury komórkowej maskuje ich selektywne właściwości i utrudnia analizę barwy w świetle odbitym. Istnieje spektrofotometria bardzo wysokich gęstości optycznych, która pozwala prześwietlać całe owoce i badać absorpcje tkanki wewnętrznej. Umożliwiło to wykrywanie zmian zachodzących wewnątrz miąższu bez jego uszkadzania. Jednakże efekty dodatkowe takie jak: załamanie, interferencja na tkankach, fluorescencja chlorofilu zakłócają badany efekt, a to na razie uniemożliwia szersze zastosowanie tych metod [6]. W pracach selekcyjnych, hodowlanych i technologicznych dla określania barwy truskawek i produktów z nich wykonanych najczęściej wykorzystywano metody wzrokowe. Porównywano nowe odmiany, tak jak to uczynił Hortyński [39, 40], z odmianami znanymi na święcie np. z Senga Sengana. W standaryzacji odmian barwę skórki i miąższu uważa się za główne elementy jakości owoców [25]. Barwa powierzchni powinna być wyraźnie czerwona, jednolita, a miąższu dość trwała i stabilna w przetwórstwie i podczas składowania. W tym celu podzielono truskawki na kilka grup zabarwieniowych, które opisywane są słownie. W szerszej produkcji znajdują się zawsze, zdaniem Zaliwskiego [110], odmiany jasnoczerwone, czerwone, karminowe, purpurowe i wiśniowe. Pewną rolę w odczuciu wrażenia barwy spełnia kolor orzeszków - preferowane są jasne, żółte i lekko brązowe, a niemile widziane są zielone. Przy ocenie barwy przetworów truskawkowych skalę opisową i punktową uzupełnia się, jak u Czabaffy [22] barwnymi zdjęciami wybranych klas owoców, slajdami w różnych odcieniach czerwieni lub standardowymi planszami z atlasów barwy [90]. Znacznie mniej prac poświęcono próbom badania barwy całych truskawek metodami instrumentalnymi. Nierównomierne wybarwienie, zaokrąglona, miękka

8 14 15 powierzchnia truskawki stwarzały przeszkody przy zachowaniu odpowiednich warunków pomiaru. Gordiejew [31] wyznaczył charakterystyki odbicia w świetle widzialnym i składowe X, Y, Z wycinków powierzchni truskawek w różnych stadiach dojrzałości i porażonych pleśnią. Stosował układ optyczny z kulą Ulbrichta. Nieco informacji o owocach przechowywanych w stanie zamrożenia można znaleźć u Jędrzejowskiej [46, 47]. Niektórzy badacze stwierdzają matowienie powierzchni owoców świeżych, tłumacząc to obsychaniem skórki [72]. Zaskakujące jest przy tym to, że Kenny [50], prowadząc ocenę instrumentalna barwy, uznał zmiany jasności - L za nieznaczne i nieistotne. Natomiast oceniając organoleptycznie barwę świeżych i właściwie przechowywanych chłodniczo truskawek Płocharski [84] wskazuje na tylko nieznaczne jej zmiany, ograniczone do zmian jasności, a nie natężenia. W literaturze znajdujemy najwięcej prac dotyczących organoleptycznej oceny barwy truskawki przyjętej do przechowywania przed ich pełnym wybarwieniem. Porównano zmiany organoleptyczne ze zmianami składu chemicznego glównie z zawartością antocyjanów. Badania przeprowadzone przez: Aoyoagi i Makino [5], Austina, Shutaka, Christophera [8], Morrisa, Cawthona i Bueschera [76], Smith'a i Heinze [95], Sobczykiewicz [96], Woodwarda i Topinga [107, 108] wykazały, że poza całkowicie zielonymi, owoce wybarwiają się nawet bez udziału światła i w każdej dodatniej temperaturze przechowywania. W temperaturze 20 C owoce wybarwiały się najszybciej i to w ciagu godzin, lecz dalsze zmiany barwy były już nieznaczne. Monma i Kamimura [73] prowadząc badania hodowlane udowodnili zależność szybkości wybarwiania się truskawek od odmiany. Zostało to przez nich uwzględnione w ocenie hodowli odmian zachowujących trwałą barwę owoców przy przechowywaniu. Smith [95] uważa jednak, że owoce zerwane z wybarwieniem 25-50% powierzchni wprawdzie wybarwiają się po dłuższym przechowywaniu, lecz różnią się ciągle od owoców dojrzałych na polu, zaś Lenartowicz [60, 61] i Sobczykiewicz [96] zauważyły, że owoce te mają niższą zawartość antocyjanów. Rozbieżność dotychczas opublikowanych wyników oceny barwy truskawki można tłumaczyć, po pierwsze stwierdzeniem Mac Lachlana [68], który podaje, że barwa miąższu jest zawsze jaśniejsza od barwy warstwy skórki i bardziej zmienna, jak również, że zbyt często nie zachowano warunków fizycznych pomiaru barwy lub korzystano bezkrytycznie ze zbyt prostych metod i aparatów Właściwości mechaniczne owoców truskawki Pomiary właściwości mechanicznych powinny ustalać zależności pomiędzy odkształceniem tkanki owocu, a przyłożoną siłą i czasem jej działania. Można się wtedy spodziewać, że pozostałe, praktyczne zagadnienia udałoby się rozwiązywać na drodze teoretycznej i wykorzystać w pracach konstrukcyjnych. Aby wpełni sprostać takiemu zadaniu, badany obiekt, w tym przypadku truskawka, powinien spełnić liczne wymagania teorii np. mieć jednorodną i zwartą budowę. Wielu badaczy, jak piszą o tym Bourne [14-16] i Mohsenin [71], podejmowało próby zastosowania teorii i modeli reologicznych do badań różnych płodów rolnych. Teorie fizyczne i modele matematyczne pozwoliły wyznaczyć np. moduł sprężystości, wspołczynnik Poissona i inne stałe mechaniczne dla badanych materiałów roślinnych. Prace teoretyczne Bourne'a [13, 14] przyczyniają się do zredukowania zmienności wyników poprzez uwzględnienie optymalnego kształtu i wielkości przebijaka, krzywizny próbki, właściwego wyboru szybkości i zakresu stosowanych odkształceń, albo też najlepszego sposobu odczytywania z krzywych pomiarowych siła-odkształcenie. Zastosowanie techniki mikrokomputerowej w stanowiskach do pomiaru właściwości mechanicznych świeżych owoców [1, 19, 55] stwarza nadzieję uzyskania dużej ilości informacji ułatwiającej formułowanie pełniejszych teorii tych materiałów. Nieliczne pozycje literatury, w których omawiane są problemy związane z pomiarem tekstury, zasługują na uwagę przy ustalaniu metodyki i sposobu wnioskowania w przypadku badań owoców truskawki. Na dużą specjalizację i brak uporzadkowania metod, różnorodność stosowanych terminów mechanicznych zwracają uwagę Jankowski [44] i Dobrzycki [24], którzy podjęli próbę ich usystematyzowania w krótkich monografiach wydanych w języku polskim. Trudności, na jakie napotykali eksperymentatorzy badający właściwości mechaniczne roślin i płodów rolnych spowodowaly, że utworzono pewne rutynowe schematy eksperymentalne i ich modele matematyczne by, chociaż w ten sposob wyniki mogły być porównywane i wykorzystane w pracach konstrukcyjnych. Metody takie, z konieczności mają cechy wynikajace z przyszłego przeznaczenia surowca roślinnego, chociaż sam eksperyment znacznie odbiega od procesu technologicznego, jakiemu miałby podlegać badany materiał. Podobna sytuacja wystapiła w początkach rozwoju mechaniki dla potrzeb przemysłu np. gumy, plastikow itp. [45]. Ze względu na częste niekonsekwencje i kłopoty eksperymentalne, zróżnicowane sposoby opisu, te właściwości mechaniczne umowiono się nazywać teksturą [7, 10, 17], a w przypadku owoców miekkich i soczystych Van Buren

9 16 17 [104], Zaliwski [110] nazywają je jędrnością. Pomiary wykonywane są metodami mechanicznymi, albo metodami analizy organoleptycznej. Można korzystać, jak pisze Baryłko-Pikielna [10] z aparatury mechanicznej, która określa np. profil konsystencji lub z zespołu wyszkolonych dla tych ocen ludzi. Przy badaniu jędrności truskawek można wyróżnić trzy zasadnicze testy pomiarowe: przebijanie, zgniatanie i wyciskanie (rys.1.4). Rys Wykresy siłą-odkształcenie otrzymane w testach pomiarowych: przebijania -a), zgniatania -b), komory nożowej Kramera - c). Oznaczenia: F n, W n, D n - odpowiednio siła, praca, przemieszczenie niszczące, F l, D l - zakres siły i przemieszczenia liniowego. Test przebijania (rys.1.4a) jest, jak ustalil Monma i Kamimura [74], najczęściej stosowany do badań truskawki, a to ze względu na rozmiary owocu. Charakterystyczną cechą tego testu jest odczyt wartości siły w chwili niszczenia tkanki, a w przypadku truskawki w chwili niszczenia warstwy związanej ze skórką. Najcześciej mierzonym parametrem jest siłą przeciwdziałająca się wciskaniu przebijaka. Od cech metody pochodzą jej nazwy: wytrzymałość na przebicie, twardość, jędrność. Kształt i średnica używanych do truskawki przebijaków nie jest znormalizowana. Pręty o przekroju okrągłym są płasko ścięte i o średnicy od 0,07 do 1,82 cm [72], są też pręty o przekroju czworokątnej gwiazdy i zaostrzone [4]. Testy przebijania omówił i metodycznie opracowal Bourne [13, 14, 16]. Wydzielił w nich siłę wynikajacą ze zjawiska ściskania, która jego zdaniem, jest proporcjonalna do pola powierzchni przebijającej i siłę cięcia, której wartość jest proporcjonalna do obwodu tej powierzchni. Do wyznaczenia ocen wytrzymałości na cięcie i ściskanie truskawek wystarczy wg Bourne'a pomiar siły przebijania, conajmniej dwoma prętami o różnych średnicach. Ahmed [4] porównywał wyniki badań otrzymane różnymi przebijakami na przechowywanych owocach truskawek. Na ich podstawie podał doświadczalne związki pomiędzy siłą, a obwodem i powierzchnią owocu. Uzyskał wysoką korelację współczynników oceniających ściskanie, cięcie i tarcie podczas przebijania. Opierając się na tym doświadczeniu stwierdził, że przy wnioskowaniu nie utracimy żadnych informacji, gdy zastosujemy tylko jeden przebijak. Wyniki jego były zgodne z (przeprowadzoną równocześnie) oceną organoleptyczną konsystencji truskawek. W programie hodowlanym Ourecky i Bourne [80], a także Barritt [9] przyjęli wartości siły przebicia skórki albo też miąższu jako ważny parametr odporności mechanicznej i przydatności do dłuższego przechowywania. Monma [72] udowodnił ujemną korelację odporności mechanicznej z takimi cechami jak utrata jasności i wagi truskawek w czasie przechowywania. Ourecky [80] stwierdził większą zmienność dla twardości miąższu niż skórki, oraz znaczne różnice twardości wewnętrznych tkanek u różnych odmian truskawki. Metodą przebijania oceniano również różnice wynikajace z technologii przechowywania. Jak wynika z obserwacji Płocharskiego [85] odporność na przebicie zarówno skórki jak i miąższu, chwilowo wzrastała po poddaniu truskawek krótkotrwałemu wpływowi atmosfery o wysokim stężeniu dwutlenku wegla. Potwierdza to również organoleptyczna ocena jędrności. W owocach przechowywanych poddanych wcześniej działaniu promieni γ stwierdzano wzrost twardości, a także płytsze zagłębienie się pręta w chwili przebijania. Również przechowywanie w temperaturze 4 C powodowało wzrost twardości w okresie od 5 do 7 dnia przechowywania, gdy porównywano twardość w drugim dniu u truskawek, których nie poddano działaniu promieniowania. Test zgniatania (rys. 1.4b) wg definicji Bourne'a [17] polega na określeniu odporności owocu na trwałe odkształcenie za pomoca ucisku wywoływanego płaskimi tępymi narzędziami. W pomiarach, użyteczną cechą tego testu jest możliwość przyjęcia albo stałej wartości siły, którą wywołuje się mierzone odkształcenia, albo też stałej wartości odkształcenia i pomiar tylko siły. W oparciu o tę metodę, jak czytamy w pracach Szcześniak [99-101], stworzono systemy profilowania konsystencji materiałów i produktow spożywczych, tzn. określania zestawu indeksów mechanicznych, które posiadają interpretację i odpowiedniki organoleptyczne. Wszystkie parametry otrzymywane dla owoców truskawki jak stwierdziła Szcześniak i Smith [101], korelują ze sobą. Na tej podstawie uważają, że możliwe jest stosowanie różnorodnych metod do pomiaru tekstury truskawki i otrzymywanie podobnych wniosków dotyczących zmian ich jędrności. Podobną analizę profilu konsystencji utworzono w oparciu o zdefiniowane przez Mohsenina parametry mechaniczne [32, 98]. Można więc było parametry interpretowac jak oceny organoleptyczne. Wyznaczył je dla owoców truskawki Ahmed [3]. Test zgniatania wykazywal wyższą twardość owoców truskawki zerwanych w stadium 50% wybarwienia i przechowywanych przez 3 dni w temperaturze otoczenia, niż truskawek w stadium 100% wybarwienia

10 18 19 schłodzonych do 3 C i przechowywanych także przez 3 dni. Pomimo tak zdecydowanie różnych twardości, otrzymał Aoyagi i Makino [5] po transporcie dwa razy więcej owoców uszkodzonych wśród wybarwienia 50% i przechowywanych 3 dni w temperaturze otoczenia. Wielu autorów wykonywało łącznie z ocena instrumentalną, ocenę organoleptyczną konsystencji truskawek jako odniesienie stosując świeże owoce. Wnioski dotyczące wpływu przechowywania zwykle były jednakowe. Jak twierdzi Moskowitz [78] większość parametrów mechanicznych truskawki koreluje z oceną organoleptyczną jędrności. Test wyciskania (rys. 1.4c) jest najbardziej złożonym mechanicznie procesem. Zachodzi tu niszczenie tkanki wskutek cięcia, ściskania i płynięcia materiału [14]. Pozwala on ocenić największą liczbę różnych cech, co jest istotne zwłaszcza w procesach przetwórczych. Do tego typu badań skonstruowano bardzo różne urządzenia. Nieruchomą ich częścią jest naczynie o kształcie walca, sześcianu itp., którego dno stanowi sito lub zestaw noży. W naczyniu umieszcza się próbkę truskawek. Drugi element urzadzenia jest ruchomy - jest to tłok lub układ noży wsuwający się w naczynie. Proces wyciskania może zachodzić w trzech różnych układach: w układzie ścianki/tłok, tłok/otwory dna naczynia lub pomiędzy nożami. Największą popularność zyskała komora nożowa Kramera i jej liczne modyfikacje opisane przez Hartmana [34]. Metodyczne opracowanie wyników badań testem wyciskania i model matematyczny podała Szcześniak, Hambaugh i Block [100] lecz truskawki nie został tam uwzględnione jako materiał badany. Morris i Cawthon [75, 76] stosował komorę Kramera do oceny i porównania odmian i terminów zbioru truskawek zbieranych jednorazowo kombajnem. Dokonujący badań tą samą metodą Ahmed, Dennison i Fluck [4] nie zauważyli zmian siły przeciskania truskawek przechowywanych chłodniczo. Tylko bardzo silne [7, 76] napromieniowanie γ i dłuższe przechowywanie obniżało siłę wyciskania. Hozer [42] użył komory nożowej Kramera do obiektywnej oceny tekstury mrożonych truskawek, lecz na podstawie wyników jego badań nie wydaje się ona być odpowiednia dla świeżej truskawki. Różnice w konsystencji odmian truskawek wyjaśniano różną ich budową morfologiczną i składem chemicznym [79]. Badania te opisali Reeve [89] i Salvaraj, Divakar, Suresh [91]. Także objaśniano wpływem wielkości komórek tworzących tkankę truskawek, czym zajmowała się Szcześniak i Smith [101]. Natomiast Woodward [107, 108], Van Buren [104] określali zmiany zachodzące w soku komórkowym, także zmiany związków pektynowych podczas dojrzewania. Thomson [102] podaje, że zmiany konsystencji uzależnione są w znacznym stopniu od dojrzewających orzeszków i intensywności wydzielania przez nie auksyn. Problemy zwiazane z oceną konsystencji truskawki wynikają z nowo powstających technologii przeróbki tego owocu, Można stwierdzić, że w badaniach cech fizycznych jest możliwość zastosowania różnorodnych metod jednak powinny się one zawsze wiązać się z celem badań, co najważniejsze z przeznaczeniem surowca [29, 30]. Autorzy publikacji zwracają uwagę na duże możliwości przechowywania chłodniczego. Wskazują na wybór właściwych odmian, zachowanie podstawowych czynników istotnych dla późniejszej trwałości oraz wykorzystanie nowych technik przechowywania, co pozwala na przetrzymywanie truskawek przeznaczonych do bezpośredniej konsumpcji nawet przez okres dni. Twierdzą także, że zwykłe przechowywanie chłodnicze, dowolnych odmian jest możliwe przez 6 dni w chłodni i dodatkowo jeden dzień w temperaturze 20 C. Nie zawsze są znane zastosowane kryteria oceny jakości tych owoców. Wiadomo, że truskawki zmieniają swoje właściwości pod wpływem bardzo różnych czynników otoczenia zarówno na plantacji jak i po zerwaniu z roślin. Obserwuje się naturalne dla tego surowca, znaczne różnice w składzie chemicznym i organoleptycznym; ze względu na ogromny nakłada pracy są one fragmentaryczne. Oceny właściwości fizycznych nabierają stopniowo coraz większego znaczenia, gdyż w porównaniu z ocenami organoleptycznymi, pozwalają uwzględniać znacznie większą liczbę źródeł zmienności, a ich obiektywność i szybkość nie ogranicza zakresu pracy badawczej. W literaturze naukowej brakuje prac uwzględniających pełny i naturalny dla truskawki, szeroki zakres zmienności cech fizycznych. Brakuje także badań nad tworzeniem modeli fizycznych przydatnych do opisu i kontroli zmian jakości.

11 21 2. CEL PRACY I JEJ ZAKRES Truskawki należą do grupy owoców delikatnych i wrażliwych na czynniki zewnętrzne, o krótkim okresie owocowania i niewielkiej trwałości przechowalniczej. Są one atrakcyjnym towarem w stanie świeżym, jak również jako surowiec dla przemysłu spożywczego. Zachowanie wysokiej jakości przez możliwie długi czas wymaga bardzo dokładnego poznania wszystkich ich cech i czynników determinujących jakość. Możliwe jest to tylko w sytuacji dysponowania metodami badawczymi zapewniającymi obiektywne pomiary wybranych parametrów i ich zmienności w krótkim okresie czasu i w różnorodnych warunkach. Wydaje się, zatem, że poszukiwania zmierzające choćby do cześciowego rozwiązania tych zagadnień są pożyteczne z poznawczego jak i praktycznego punktu widzenia. Cel badań realizowano w kilku etapach odpowiadających zakresowi pracy metodycznej: 1. Analiza zakresu zmienności cech fizycznych owoców i opracowanie podstawowych metod badawczych, 2. Określenie zmienności dla metod i cech fizycznych owoców świeżych i przechowywanych, 3. Opis zmian parametrów badanego materialu w funkcji najważniejszych czynników, 4. Opracowanie podstaw nowoczesnej metody badań i zasad opisu zmienności cech fizycznych i różnic pomiędzy odmianami. Jako cel pracy przyjęto: 1. Opracowanie fizycznych metod jednoczesnego pomiaru parametrów wybarwienia i jędrności świeżych owoców truskawki, 2. Określenie zmienności parametrów wybarwienia i jędrności w okresie dojrzewania i przechowywania chłodniczego, 3. Opisanie dynamiki zmian parametrów fizycznych owoców przy różnych stadiach ich dojrzałości z uwzględnieniem temperatury i czasu przechowywania oraz różnic miedzyodmianowych. Przystępując do zasadniczych badań, już po wstępnych, rozpoznawczych przyjęto następujące hipotezy: 1. Parametry fizyczne owoców truskawki mogą zastąpić dotychczas stosowane subiektywne oceny: stadium dojrzałości, wybarwienia i jędrności, 2. Zmiany właściwości fizycznych owoców truskawki opisuje model fizyczny, który uwzględnia główne źródła zmienności: temperaturę owoców, czas przechowywania i odmianę. 3. Można wybrać takie warunki badań, że uwydatnią one naturalne cechy owoców, co będzie korzystne dla oceny jakości truskawki w warunkach zbioru, przechowywania i dystrybucji.

12 23 3. WSTĘPNE BADANIA METODYCZNE 3.1. Materiał i warunki badań Do badań właściwości fizycznych - jędrności i barwy owoców przyjęto najwartościowsze odmiany truskawek znajdujące się w polskim doborze odmian (rok 1979), jak również odmiany zagraniczne i dobrze rokujące klony. Szczegółowo zajmowano się, uwzględniając długi okres przechowywania w różnych temperaturach, odmianą wzorcową Senga-Sengana, a także dobrze zapowiadającymi się w chwili podejmowania badań odmianami Redgauntlet i Midway [112]. Wykaz badanych odmian truskawki (w nawiasie podano odpowiednią nazwę klonu) jest następujący: Senga Sengana, Redgauntlet, Midway, Pocahontas, Felina, Ananasowa z Grójca, Paula(393/3), B302, 441/2, W czasie trwania prac niektóre z klonow zostały zarejestrowane jako odmiany. W latach 1979, 1980 owoce pochodziły z dużej plantacji handlowej położonej w Łuszczowie, a w roku 1982 i 1983 z plantacji położonych w RZD Felin prowadzonych przez Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Ogrodniczych, i Zakład Sadownictwa AR w Lublinie. Owoce zrywane były wraz z szypułką do dwukilogramowych łubianek podczas bezdeszczowej pogody. Przewożono je do laboratorium (odleglość nie przekraczała 15 km). Z większej ilości truskawek (dla każdego terminu zbioru i odmiany, owoce w łubiankach) usuwano jedynie owoce bardzo drobne i bardzo duże, a także chore lub uszkodzone, jednak próbki pozostawały zawsze reprezentatywne dla odmiany jak i każdego z trzech terminów zbioru w sezonie wegetacyjnym (w pobliżu szczytu owocowania). Badano owoce natychmiast po zbiorze tzw. "owoce świeże" i owoce po określonym okresie przechowywania nazwane "owoce przechowywane". Każdy zestaw owoców, także przeznaczony do przechowywania składał się z podobnych próbek, a ich ilość odpowiadała liczbie terminów, w których kończono okres przechowywania pomnożonej przez liczbę warunków przechowywania. Do badań metodycznych kompletowano 2-3 zestawy próbek tzw. powtórzenia. Najmniejsza podstawowa próbka to 0,4-0,5kg owoców i owoce te umieszczone były w wytłaczance z celulozy typu 0,5. Z powodu kłopotliwego kompletowania podobnych próbek do badań cały zestaw nie przekraczal próbek. Zaplanowano jednak, że po opracowaniu metod pomiaru właściwości fizycznych, wynik zostaną zweryfikowane na losowo pobranym materiale, określona będzie liczebność prób i opracowany schemat badań wielu odmian nie wymagający zabiegów kompletowania podobnych próbek owoców. Wytłaczanki celulozowe z owocami przeznaczonymi do przechowywania układano jedną warstwą w skrzynkach plastikowych typu "jedynka". Na dnie skrzynki znajdowały się wilgotne (poczatkowo) arkusze grubej bibuły, a wyłożenie i okrycie skrzynek cienką folią PCV zapewniło wysoką wilgotność względną - atmosferę właściwą dla przechowywania truskawki. Próbki zostały schłodzone do założonej temperatury (2, 4, 6, 10, 15 lub 20 C) nie później niż po 5-7 godzinach od zbioru. Schładzanie wykonywano (w czasie 1,5 2 h) w przepływie oziębionego powietrza. Obniżoną temperaturę przechowywania zapewniały komory chłodnicze typu kch-4.5 o pojemności 450 kg (produkowane w Tarczynie), natomiast temperaturę 20 C pomieszczenie w magazynie. Wilgotność względną powietrza komór utrzymywano w zakresie 90-95%. Rejestrowano średnią temperaturę owoców i wilgotność względną powietrza. Największe, lecz krótkotrwałe zmiany warunków przechowywania zaobserwowano podczas pobierania próbek i wynosiły one średnio: zmiany temperatury ±3 C, zmiany wilgotności względnej powietrza ±5% Metodyka określania stadium dojrzałości Na podstawie przeglądu literatury naukowej i własnych badań utworzono nowy, precyzyjny opis tworzenia pięciu klas truskawek w różnym stadium dojrzałości. Przy dokonywaniu podziału wykorzystano tradycyjna, procentową skalę wybarwienia owoców [8, 60]. Według tej metody, podział plonu na klasy różnej dojrzałości wykonywany jest stopniowo. Najpierw plon rozdzielany jest na 3 klasy (na trzech tacach): pierwotna - (1) klasa i pierwotna - (5), i "owoce pozostałe". Stadium dojrzałości i jego punktowa ocena (1) 0 - (2) 25 - (3) 50 - (4) 75 - (5) Procent wybarwienia - opis truskawek owoc równomiernie biało-różowy, bardzo twardy owoc najcześciej biały lecz także z różowymi i czerwonymi wybarwieniami 25% powierzchni różowa i czerwona barwa na około 50% powierzchni truskawki różowa i czerwona barwa na ponad 75% powierzchni, owoce niejednolicie wybarwione, owoce całkowicie, intensywnie czerwono wybarwione, miękkie.

13 24 25 Następnie z "owoców pozostałych" i pierwotnej - (1) klasy wybierano na nową tacę tzw. ostateczną klasę - (2), a samoczynnie ustalała się klasa - (1). Potem z "pozostałych" i pierwotnej klasy - (5) grupowano (na nową tacę) ostateczną klasę - (4), a jednocześnie powstawała ostateczna klasa - (5). Po ujednoliceniu i poprawkach w klasyfikacji, grupa owoców "pozostałych" utworzyła ostateczną klasę - (3). Ocena wzrokowa stopnia wybarwienia truskawki jest najważniejszym elementem podziału na klasy stadium dojrzałości. Opisaną procedurę cechuje wieksza dokładności (niż tradycyjny podział poprzez wybieranie owoców), gdyż stwarza możliwość poznania zakresu zmian wybarwienia u owoców badanych odmian i jego racjonalnego podziału na 5 części Zmiany przechowalnicze Bezpośrednio po wyjęciu z chłodni próbki oceniano jedynie pod względem zmian masy i odpadu przechowalniczego. Naturalny wzrost ubytku masy M(%) określano w procentach w stosunku do poczatkowej masy próbki. Próbki usuwano z badań, tym samym kończono przechowywanie, gdy łącznie odpad przechowalniczy (porażenie przez szarą pleśń, zgniliznę) i ubytki masy przekroczyły 10% masy owoców. Owoce wyjmowano z wytłaczanek celulozowych, rozkładano na paletach z wgłębieniami wytłoczonymi w masie celulozowej (po 30 sztuk owoców). Ułatwiało to osiągnięcie przez owoce temperatury otoczenia i zachowanie właściwej kolejności owoców przy jednoczesnych pomiarach kilku parametrów fizycznych Metodyka badań wybarwienia Do obiektywnych badań barwy skórki owoców truskawki wybrano spektrofotometr optyczny Specol 10 produkowany w NRD z przystawką pomiarówą Rd/0. Przystawka zawiera kulę integrującą Ulbrichta, która równomiernie oświetla światłem rozproszonym powierzchnię próbki o średnicy 18 mm ogladaną przez układ optyczny. Do wyboru są dwie fotokomórki gazowane zapewniające dużą czułość w potrzebnym zakresie widma. Zastosowany sposób oświetlenia i obserwacji próbki jest odpowiedni do badań lekko nierównej i błyszczacej powierzchni barwnej. W przystawce zmodyfikowano zamocowanie próbki (Rys.3.1.) i to pozwoliło umieścić tam cały owoc. Pomiary wykonywano w odniesieniu do 100% wzorca bieli, lecz dla poprawy powtarzalności pomiarów, w wykorzystanym paśmie widma, używano barwnego wzorca o współczynnikach odbicia: R 550 = 13,7% i R 590 = 29,9%. Usprawnienie odczytu uzyskano po zastosowaniu woltomierza cyfrowego w obwodzie wyjścia Specola. Podłączono rejestrator (x-t) dla zbadania precyzji i stabilności pomiarów w czasie. Rys Schemat układu optycznego przystawki Rd/0 po przystosowaniu do pomiarów monochromatycznego współczynnika luminancji powierzchni owocu truskawki. Określono rozkłady monochromatycznego współczynnika luminancji w zakresie na jaki pozwalił Specol tj nm co 10 nm. Pomiary takie były konieczne do poznania charakterystycznych cech widma i wyznaczenia parametrów barwy wg układu barwometrycznego CIE przyjętego przez Polska Normę. Pomiar na aparaturze Specol 10 jest pracochłonny z powodu braku automatycznej korekcji czułości widmowej stosowanych fotokomórek. Wymaga to zmian wzmocnienia i przeskalowywania przy zmianach długości fali. Uzasadnieniem dla zastosowania właśnie takiego aparatu była potrzeba opracowania metody wykorzystującej podobną, prostą aparaturę spektrofotometryczną. Charakterystyki widmowe truskawek w świetle odbitym porównano z otrzymywanymi ze spektrofotometru dwuwiązkowego f-my Pye Unicam, a składowe trójchromatyczne (X, Y, Z) na kolorymetrze odbiciowym f-my Momcolor - dzięki uprzejmości Instytutu Przemysłu Fermentacyjnego w Warszawie. Dla tych samych próbek owoców, otrzymano zgodność klasyfikacji parametrów barwy, a dopuszczalne różnice w wynikach pochodzily jedynie z różnicy klas dokładności zastosowanej aparatury Opis zróżnicowania barwy owoców Wstępne badania metodyczne nad przydatnością różnych parametrów barwy wykonano na świeżych owocach trzech odmian truskawki: Senga-Sengana, Redgauntlet, Pocahontas (rozdzielonych na 5 klas w różnym stadium dojrzałości). Wyznaczono dla nich rozkłady współczynnika odbicia (luminancji) powierzchnii, a następnie obliczono i zbadano zmiany parametrów barwy w układzie barwometrycznym CIE. Rysunek 3.2a przedstawia (elipsy poziomu ufności 68%) obszary współrzędnych trójchromatycznych (x, y) zajmowane przez 5 klas różnej dojrzałości owoców. Z obszarami tymi związane są parametry barwy Helmholtza

14 26 27 tj. długość fali dominującej λ (zakres zmian nm), nasycenie barwy - p (zmiany 0,38-0,55). Parametry te ulegają dość nieregularnym zmianom przy przejściu z klasy do klasy dojrzałości. Tak więc pomiędzy klasami - (1) i - (2) zachowana jest stała wartość nasycenia - p, natomiast klasy - (3) i - (4) leżą na jednej linii dominującej - λ Rys Rozkład widmowy współczynnika luminancji (odbicia) powierzchni owocu truskawek odmiany Senga-Sengana. Charakterystyczne rozkłady dla pięciu klas stadium dojrzałości truskawki. Klasa (1) - owoce dojrzałe w stopniu 25%, klasa (5) - owoce przejrzałe. Rys Fragment normalnego układu kolorymetrycznego CIE XYZ z zaznaczonymi obszarami albo punktami określajacymi barwę: odmiany Senga-Sengana -a) i dla trzech odmian; Senga- Sengana, Redgauntlet, Pocahontas -b). Przedstawiono zmiany parametrów wynikajace z różnic stadium dojrzałości badanych klas truskawki: owoce dojrzałe w stopniu 25% to klasa (1), natomiast (5) - owoce przejrzałe. Podobne charakterystyczne (dla podziałów na klasy dojrzałości wykonywanych metodą wzrokową) ułóżenie współrzędnych trójchromatycznych (x, y) występuje dla innych odmian. Rysunek 4.2b przedstawia, obok odmiany Senga-Sengana także Redgauntlet i Pocahontas. Tym samym stwierdzono, że opis za pomoca parametrów; długości fali dominującej - λ i nasycenie barwy - p, a więc parametrów barwometrycznych, jest niewygodny i nieprzydatny do klasyfikacji barwy truskawki lub do określania granic klas dojrzałości. Ponadto, parametry są trudne do poprawnego zmierzenia, zwłaszcza za pomocą prostej aparatury spektrofotometrycznej. Aby znaleźć parametr fizyczny zgodny z tradycyjnie rozumianą oceną stadium dojrzałości - opartą o ocenę barwy, szczegółowo przeanalizowano widmo odbicia pod względem efektywności rozdziału (za pomocą wybranych linii widma) próbek o różnej dojrzałości. Statystycznie wytypowano najpierw przedział widma, a następnie dwie linie 550 i 590 nm wystarczające do pełnej identyfikacji klas. Na rysunku 3.3 wskazano cechy widma powierzchni truskawki różnicujące pięć klas dojrzałości owoców. W wyniku poszukiwań wprowadzono nowy, nieznany w literaturze parametr przeznaczony do opisu stopnia wybarwienia truskawki [55]. Jest nim indeks wybarwienia skórki - IWS określony wzorem: IWS = R 2 + R 2 (1) gdzie: R 550, R 590 są współczynnikami odbicia (luminancji) dla fali światła o długości 550 i 590 nm. Parametr ten ocenia zmiany barwy powierzchni owocu (warstwy: skórka i tkanka leżąca bezpośrednio pod nią). Jego zalety i weryfikacja użyteczności została przeprowadzona w kolejnych etapach pracy. Tabela 3.1. Parametry barwy dla owoców truskawki trzech odmian: Senna Sengana, Redgauntlet i Pocahontas. Współczynniki korelacji parametrów CIE z indeksem wybarwienia skórki IWS (istotność wszystkich współczynników korelacji lepsza od 5%) Parametr barwy Wartość średnia Współczynnik zmienności, % Współczynnik korelacji IWS 14,2 27,7 1 X 14,1 18,7 0,80 Y 10,2 18,5 0,882* Z 6,7 7,2 0,837 x 0,452 4,4 0,384 y 0,328 2,8 0,824* z 0,219 10,6-0,659 λ ,5-0,599 p 40,6 13,3 0,665

15 28 29 Określono parametry barwometryczne i indeks wybarwienia skórki - IWS truskawki. W tabeli 3.1 zestawiono wyznaczone parametry barwy: nowy parametr - indeks wybarwienia skórki - IWS i parametry z układu barwometrycznego CIE XYZ, a także współczynniki korelacji tych parametrów z IWS. Największą wartość współczynnika zmienności (zmiany od 18 do 28%) ma nowy parametr indeks - IWS i składowe trójchromatyczne (X, Y). Wynik taki sugeruje, że mogą być one przydatne do oceny różnic wybarwienia. Parametry korelowały istotnie z indeksem wybarwienia - IWS (poziom istotności 99,9%), a najwyższą wartość współczynnika korelacji otrzymano dla składowej - Y i współrzędnej barwometrycznej y. Oszacowano niepewność pojedyńczego pomiaru IWS, e = ±2,97 i współczynnik zmienności pomiaru v = ±17,6% Aparaturowa skala stadium dojrzałości Zbadano zmienność indeksu wybarwienia skórki - IWS i punktowej oceny stadium dojrzałości - Z (1-5) tych samych owoców. Do badań posłużyły świeże owoce 4 odmian: Senga-Sengana, Ananasowa z Grójca, Midway, Felina i 4 klony: 393/3, B302, 4000, 441/2 zbierane w dwóch terminach w sezonie wegetacyjnym. Określono nową cechę, jaką jest liniowa zależność pomiędzy logarytmem z indeksu wybarwienia skórki - ln(iws), a punktową oceną dojrzałości - Z: ln(iws) = w 0 w S * Z (3) gdzie: w 0 - przesunięcie skali dojrzałości, w S - współczynnik czułości aparaturowej skali dojrzałości owoców (rys.3.4). Rys Zależność pomiędzy pomiarem wybarwienia - indeksem wybarwienia - IWS i oceną stadium dojrzałości -Z, dla badanych odmian pochodzacych z dwóch terminów zbioru. Zaobserwowano jednak, że parametr skali dojrzałości - w S i przesunięcie skali - w 0 znacznie różnią się tak dla odmian jak i dla terminów zbioru (rys. 3.5). Świadczy to o względności subiektywnego sposobu utworzenia skali dojrzałości, a przecież na tym opierał się zawsze wybór owoców o określonej dojrzałości przeznaczanych np. do badań jędrności. Rys Parametry -w S, w 0 zależności liniowych (rys.3.5): ln(iws) = w 0 - w S *Z, które aproksymują wyniki pomiarów indeksu wybarwienia skórki - IWS i oceny stadium dojrzałości - Z badanych odmian. W wyniku badań ustalono bardzo ważną cechę obiektu, którą jest liniowa zależność pomiędzy wybarwieniem - ln(iws), a wzrokową oceną stadium dojrzałości owoców truskawki - Z. Wynik ten pozwala na sprecyzowanie założeń do konstrukcji obiektywnej, aparaturowej skali stadium dojrzałości tworzonej w oparciu o pomiary indeksu wybarwienia - IWS skórki truskawki. Jako kolejny element weryfikacji praktycznych zastosowań nowego parametru IWS, przyjęto określenie zależności pomiędzy zawartością barwników antocyjanowych - ACN w próbkach truskawek i średnią wartością indeksu wybarwienia skórki - IWS (rys. 3.6). Stwierdzono, że niskim wartościom parametru IWS zawsze odpowiadała wysoka zawartość antocyjanów - ACN w próbkach i że zależność tę dość dobrze opisuje funkcja hiperboliczna. Dla owoców odmiany Senga Sengana ma ona postać: ACN = 363 / IWS (2) Współczynnik korelacji prostoliniowej r = 0,99 jest istotny na poziomie ufności 99%.

16 30 31 Badania wykonywano na połówkach owoców - schemat układu na rysunku 3.8 a). Charakterystycznym wynikiem przebijania "skórki" za pomoca pręta jest szybki wzrost siły na wykresie siłą/zagłębienie pręta (tuż po zetknięciu się pręta z truskawką) aż do osiagniecia wartości maksymalnej i niszczacej skórkę (rys. 3.8). Rys Schemat i podstawowe parametry testu przebijania skórki -a) i zależność siły od zagłębienia pręta w owoc zarejestrowana na aparaturze wytrzymałościowej firmy Instron -b). Rys Zależność stężenia antocyjanów w truskawce od indeksu wybarwienia skórki - IWS owoców odmiany Senga Sengana; o - owoce świeże, v - owoce po 48 godzinach przechowywania w temperaturze 25 C. Oznaczenia: F n -siłą niszcząca, D n -zagłębienie niszczące, W n -praca zniszczenia skórki prętem, F/D -nachylenie charakterystyki Metodyka badań jędrności Za pomocą aparatury wytrzymałościowej firmy Instron zbadano zależność siły przebijania od zagłębienia pręta (średnica 2,5 mm) w cały owoc truskawki. Otrzymany przebieg zależności siły przebijania w funkcji zagłębienia pręta można wyjaśnić (w pewnym stopniu) budową morfologiczną truskawki (rys. 3.7). Tak więc, wartości maksymalne siły tzn. punkty - (w) i - (r) odpowiadają oporowi stawianemu przez tkanki przewodzące i rdzeń, natomiast pik w punkcie - (s), przebijaniu tkanki okrywającej - umownie nazwanej "skórka". Minimalne wartości - (m) związane są z przebijaniem miąższu. Na podstawie tego testu w badaniach właściwości mechanicznych wyróżniono dwa cele: ocena wytrzymałości skórki i ocena mechaniczna miąższu truskawki. Szczegółowo zajęto się tylko "skórka", której wytrzymałość i właściwy wygląd, jak wynika z przeglądu literatury, decyduje o jakości świeżych owoców. Rys Związek budowy morfologicznej owocu truskawki z wartościami siły zagłębiania pręta w owoc. Z wykresow odczytano typowe eksperymentalne parametry: siłę niszczącą skórkę - F n (N), odpowiadające jej zagłębienie niszczące - D n (mm), pracę potrzebną do zniszczenia skórki -W n (mj), nachylenie charakterystyki w zakresie liniowym - F/D (N/m) i obliczono - (F*D)/2 (mj) energię niszczącą. Wyniki samego testu nie pozwalaja jeszcze na ocenę praktycznych korzyści, jakie dają otrzymane parametry. Ponadto tzw. czyste zjawisko przebijania w tym układzie doświadczalnym jest zniekształcane przez nierówny kształt i małe wymiary owocu Odporność skórki na przebicie Do badań metodycznych, których celem było ustalenie fizycznego parametru najlepiej odpowiadającego subiektywnej, tradycyjnej "ocenie jędrności " przyjęto świeże owoce trzech odmian: Senga-Sengana, Redgauntlet i Midway pochodzace z doświadczen uprawowych [112] (6 sposobow uprawy). Stosowano aparaturę wytrzymałościową Instron i pręt o średnicy 5 mm, który zagłębiano w owoc z szybkością 50 mm/min. Wyznaczono podstawowe parametry z testu przebijania, a także średnicę owoców - a(mm) i gęstość niełupek na powierzchni owocu p (cm -2 ). Tabela 3.2 przedstawia wartości średnie i współczynniki zmienności.

17 32 Tab Parametry fizyczne świeżych owoców trzech odmian truskawki Odmiana Statystyka F n (N) D n (mm) W n (mj) p(cm -2 ) a(mm) Senga- średnia 1,65 2,18 2,08 12,2 27,9 Sengana zmienność 22,1 20,9 34,6 20,0 17,7 Redgauntlet Midway średnia 1,65 2,07 1,91 14,3 28,9 zmienność 29,6 18,3 33,6 22,0 15,9 średnia 2,10 1,93 2,33 17,5 24,0 zmienność 23,6 18,1 30,3 20,9 19,0 Wszystkie parametry charakteryzowały się bardzo duża zmiennością: najniższa wartość współczynnika zmienności uzyskał wymiar owocu - a (16-19%), natomiast najwyższą zmienność praca przebijania - W n (30-35%). Dla każdej odmiany oddzielnie zbadano korelacje wyznaczonych parametrów (tab. 3.3). Wszystkie parametry mechaniczne (w ramach próby) poza zagłębieniem - D, istotnie ze soba korelowały. Jednak szczególnymi cechami wyróżniał się parametr - siła przebicia skórki - F n. Jego wartości, jako jedynego spośród badanych parametrów mechanicznych skórki, nie były związane z wymiarem owocu - a i z zagłębieniem niszczącym - D n, natomiast rosły, gdy rosła liczba niełupek - p na powierzchni (w tab zakreślono). Tabela 3.3. Korelacje parametrów dotyczących właściwości mechanicznych owoców truskawki (dla trzech odmian przyjęto poziom ufności równy 95%). jędrności. Wykonano specjalne aparaty - "ręczne mierniki odporności mechanicznej skórki" (rys. 3.9). Łagodne przebijanie (w 1/3 wysokości od szypułki) zapewnia mechanizm do unoszenia stolika. Wskazówka krańcowa dynamometru pozostaje na maksymalnej wartości siły. Rys Schemat miernika odporności skórki na przebicie owocu truskawki. Istotnym elementem miernika jest precyzyjny dynamometr (zakres sił 0,1 5,0 N z dokładnością ±0,03 N). Wykonywane są po dwa pomiary (na całym owocu), co redukuje zmienność na powierzchni pojedyńczego owocu. Parametr wyznaczany miernikiem nazwano odpornością mechaniczną skórki na przebicie i oznaczono przez - OS(N). Otrzymane wyniki były zgodne z odczytem - F n (N) z wykresu maszyny Instron (poziom istotności 95%). Niepewność pojedyńczego pomiaru wykonanego na jednym owocu wynosiła e = ±0,36 N i współczynnik zmienności v = 24,5%. Mierniki były przydatne w badaniach prowadzonych w trudnych warunkach - bezpośrednio na plantacji lub w pomieszczeniach chłodniczych Siła przebicia skórki i dojrzałość, temperatura, przebijak Najlepsza precyzja oznaczeń parametru - F n i brak korelacji z wymiarem owocu i średnicą przebijaka, przemawiają za jego przydatnością w badaniach Jędrność owoców truskawki jest parametrem modyfikowanym przez stadium dojrzałości owoców, lecz brak jest dobrej metody opisu jej zmian spowodowanych różną dojrzałością truskawki. Niedokładnie znane jest zróżnicowanie tej cechy u różnych odmian. Przeprowadzono badania nad wpływem stadium dojrzałości na odporność mechaniczną skórki owoców 4 odmian: Senga-Sengana, Midway, Felina, Ananasowa z Grójca i 4 klonow 441/2, 393/3, B302, 4000 zebranych w dwóch terminach w sezonie wegetacyjnym. Przygotowano świeże owoce z 5 klas dojrzałości. Odporność mechaniczną skórki - OS określano za pomocą "miernika siły przebicia" bezpośrednio na plantacji w miejscu zacienionym. Wyniki przedstawia rysunek 3.10.

18 34 35 Rys Zależność odporności skórki - OS od dojrzałości truskawki - Z dla odmian (owoce z dwóch terminów zbioru) Linią zaznaczono czwartą klase dojrzałości. Zmianę jędrności wraz ze wzrostem dojrzałości dobrze aproksymuje funkcja hiperboliczna (rys.3.10): OS(Z) = j 0 + j S / Z, (4) w której: j 0, j S - stałe dla odmiany wyznaczone zostały metodą najmniejszych kwadratów po sprowadzeniu danych do zależności liniowej. Rys Stałe regresyjne -j 0, j S zależności F n (Z)= j 0 + j S /Z dla różnych odmian wyznaczone w dwóch terminach zbioru w sezonie wegetacyjnym Otrzymana dla odmiany zależność (parametry j S, j 0 ) pozwala oszacować jędrność owoców truskawki w wybranym stadium np. dla zaznaczonej na rysunkach dojrzałości zbiorczej (klasa 4). Stwierdzono, że dla poszczegolnych odmian parametry regresyjne: nachylenie - j S, przesuniecie - j 0 znacznie się różnią, a także, że zróżnicowanie wywołane terminem zbioru z plantacji wykracza poza zakres tych zmian (rys. 3.11). Metodę pomiaru jędrności, w której wykorzysta się zależność (4), cechuje większa dokładność oceny jędrności różnych odmian w porównaniu z metodą posługującą się tylko pojedyńczą klasą stadium dojrzałości. Porównanie jędrności owoców odmian truskawki nie jest możliwe na podstawie wyników przebijania otrzymanych przez różnych badaczy, gdy stosowano przebijaki okragłe, lecz o różniacych się średnicach. Ogólną formułę empiryczną, która opisuje zmiany siły przebijania materiału roślinnego w zależności od wymiaru przebijaków podał Bourne [13]. Po przekształceniu, dla pręta o przekroju okrągłym i średnicy - d przyjmuje ona postać: F = A * d 2 + B * d, (5) w której A, B są stałymi charakteryzującymi cechy wytrzymałościowe badanego materiału. Te stałe nie zostały jeszcze wyznaczone dla owoców truskawki z uwzględnieniem różnych odmian i najcześciej stosowanych w badaniach średnic pręta uszkadzającego skórkę. Zbadano świeże owoce odmiany Senga Sengana w stadium dojrzałości (3), (4) i (5), i owoce klonów 98B, 84B w stadium dojrzałości (4). Użyto 12 przebijaków o średnicach od 1,4 do 7,5, które zamontowano w aparaturze Instron. Każdy owoc dzielono na połowę i każdą z nich badano przebijakiem o różnej średnicy. Dla pary przebijaków przygotowano zestaw po 30 szt. owoców, ogółem 7 zestawów próbek. Rysunek 3.12 przedstawia średnie wartości siły przebicia w układzie osi F/d (N/mm) i d(mm) wraz z aproksymującymi je liniami prostymi. Parametry zestawiono w tabeli 3.4. Porównanie statystyczne nie wykazało istotnych różnic w wartościach parametru nachylenia wykresu - A, a więc można przyjąć w granicach błędu pomiarów (poziom istotności 95%), że są one równoległe i mają wspólny współczynnik kierunkowy: A = (3,5 ± 0,4) * 0,01. Natomiast wartości parametru przesuniecia wykresu - B istotnie różnią się. Z tego wynika, że aby wyznaczyć położenie równoległej prostej wystarczy wykonać pomiar tylko jednym przebijakiem o średnicy w zakresie 1,4-7,5 mm - przebijakiem najbardziej odpowiednim dla zakresu pomiarowego siły w posiadanej aparaturze. Oczywiście zależność (5) pozwala jedynie na oszacowanie wartości siły - F n otrzymanej innymi przebijakami i nie służy dokładnemu porównywaniu wyników.

19 36 37 Rys Punkty pomiarowe i wykres zależności: F n /d = A * d + B dla owoców odmiany: Senga- Sengana (3-4), 98B, 84B Tab Parametry równania: F n = A * d 2 + B * d opisującego zależność siły przebicia - F n (N) od średnicy - d (mm) pręta przebijajacego, otrzymane dla owoców truskawki odmiany Senga Sengana w trzech klasach dojrzałości (5, 4, 3) i klonów 98B, 84B. Parametr Odmiana A (10-2 ) B (10-2 ) Senga-Sengana - (3) 2,7 ± 0,2 3 ± 1 - (4) 3,1 ± 0,3 4 ± 1 - (5) 3,7 ± 0,4 4 ± 2 98B 3,9 ± 0,5 7 ± 3 84B 3,7 ± 0,5 4 ± 2 średnio 3,5 ± 0,4 - Szereg elementow współdziała w kształtowaniu odporności mechanicznej skórki truskawki w różnych sytuacjach: zbioru, transportu i chłodniczego przechowywania. Zastosowana tu miara - siła potrzebna do przebicia skórki prętem - F n zależna jest więc m.in. od czynników takich jak: stadium dojrzałości - Z, temperatury tkanki owocu - T, średnicy pręta uszkadzajacego - d. Czynniki te powinny być jednocześnie przyjęte do eksperymentu, aby określić ich udział w wartościach siły uszkadzającej skórkę truskawki. Przeprowadzono doświadczenia na świeżych i schłodzonych do określonej temperatury, owocach odmiany Senga Sengana. Próbki szybko schłodzono, przed upływem 5 godzin od zbioru w przepływie zimnego, wilgotnego powietrza. Pomiary wykonywano w komorach chłodniczych za pomocą mierników siły przebicia z przebijakami o średnicach od 3 do 8 mm co 1 mm, przy temperaturach truskawek 6, 15, 20 C. Eksperyment powtórzono trzykrotnie. Zależność siły przebicia skórki OS(N) od temperatury - T( C) i dojrzałości truskawki - Z przedstawia rysunek Rys Zmiany odporności skórki - OS(N) w zależności od: oceny stadium dojrzałości truskawek Z, temperatury owoców truskawki T, dla odmiany Senga-Sengana. Wykonano na podstawie punktów eksperymentalnych, które wykorzystano do wyznaczania zależności OS(T, Z, d). Jako opis tej zależności przyjęto prostą funkcję, iloczyn poszczególnych czynników. Kierując się wcześniej przeprowadzonymi badaniami przy różnych stadiach dojrzałości owoców - Z, jak i z różną średnicą pręta - d (mm) zastosowano zależności typu potegowego, natomiast dla temperatury - T przyjęto funkcję wykładniczą. Z postaci liniowej funkcji wielu zmiennych wyznaczono stałe współczynniki dla tej zależnośi: OS(T, d, Z) = 0,989 T * Z -0,28 * d 1,38 * 34,3 (7) Równanie to i każda ze zmiennych T, Z, d były istotne na poziomie lepszym od 0,001, a wspołczynnik determinancji wielokrotnej wyniósł R 2 = 69.3%. Uzyskana zależność funkcyjna stanowi przybliżone oszacowanie zmian wytrzymałości skórki -OS (dla odmiany Senga Sengana) spowodowane zmianami temperatury - T i stadium dojrzałości owoców - Z, a także ocenia odporność skórki na uszkodzenia prętem o innej średnicy. Przykładowo, pozwala ona uzyskać informację o: wzroście wytrzymałości skórki o okolo 11% przy obniżaniu temperatury owocu o każde 10 C, jak i o tym, że względny wzrost dojrzałości o 10% (liczony wg jednostek skali 1-5) powoduje spadek OS o 2,8%, a względny 10% wzrost średnicy przebijaka - wzrost OS o 13,8%. Oszacowanie udziału trzech czynników może być przydatne w badaniach modelowych i w pracach nad doskonaleniem technologii przetwarzania truskawki.

20 Wyniki badań przechowywanych truskawek Fizyczne parametry: wybarwienie - IWS i jędrność - F n można wyznaczać stosując aparaturę optyczną i mechaniczną w obiektywny sposób dla znacznej liczby owoców różnych odmian. Pozwala to zrealizować eksperyment, który uwzględni więcej czynników istotnych w procesie, jakiemu zawsze podlega owoc truskawki tj. przetrzymywaniu i przechowywaniu. Do badań zmian właściwości fizycznych świeżych truskawek i przechowywanych przyjeto owoce odmian: Senga Sengana, Redgauntlet i Midway zebrane w trzech terminach w sezonie wegetacyjnym. Badano owoce po przechowywaniu w temperaturach: 20 C przez 3 dni, w 10 C (po 2, 4, 9 dniach) i w 2 C (po 2, 5, 9, 12 dniach). Tabela. 3.5 Analizy wariancji w klasyfikacji potrójnej parametrów wybarwienia skórki IWS i odporności skórki na przebicie OS(N). Rodzaj zmienności Liczba stopni IWS OS swobody P(F>F 0 ) Odmiany (A) 2 10,2 2,2 Terminy (B) 2 38,6 3,1 Czas przechow. (C) 10 4,7 33,5 (A*B) 4 15,5 12,8 (B*C) 20 1,3 99,4 (A*C) 20 23,3 99,9 Średni kwadrat odchyleń (A*B*C) 40 64,4 1,19 Błąd ,2 0,29 Wyniki pomiarów wybarwienia truskawek IWS i odporności skórki OS opracowano statystycznie metodą analizy wariancji w klasyfikacji potrójnej (odmiana*termin zbioru*czas przechowywania) przy restrykcjach ważonych. Stwierdzono, że na poziomie lepszym od 1% wszystkie czynniki są istotne Zmiany wybarwienia Dla indeksu wybarwienia skórki - IWS w analizie wariancji (tab. 3.5) na poziomie istotności lepszym od 5% pozostały czynniki: czas przechowywania i współdziałanie (termin*czas), a czynnik odmiany na znacznie gorszym (około 10%). Wynik taki świadczy o przeważającej roli czasu przechowywania w stosunku do pozostałych czynników, przy kształtowaniu wybarwienia IWS. Doodatkowo wykonano merytoryczną analizę zmian wybarwienia IWS, a w utworzonym na jej podstawie opisie zmian IWS uwzględniono trzy terminy zbioru z plantacji, dla każdej z trzech odmian i następujące warunki eksperymentu: czas przechowywania zmienna (t = 1 9 dni), temperaturę przechowywania zmienna (T = 20, 10, 2 C). Przyjęte do badań odmiany truskawek należą do różnych grup zabarwienia owoców. Dlatego do każdej z odmian przypisano umowne liczby bonitacyjne zabarwienia odmiany LBO, które zmieniają się od 1 odmiany o owocach jasnych do 5 odmiany o bardzo ciemno-czerwonych owocach. Taka ocena bonitacyjna powstaje z wieloletnich ocen zabarwienia odmian [110] (prace hodowlane) wykonywanych tradycyjnie metodą wzrokową. Na obecnym etapie badań kilku tylko odmian, nie można było jeszcze zastosować obiektywnego indeksu np. IWS odpowiedniego dla grupy zabarwienia odmiany. Przyjęte w sezonie wegetacyjnym liczby bonitacyjne - L różnią się tylko nieznacznie od LBO (tab.3.6). Tabela Punktowe oceny charakteryzujące zabarwienie owoców badanych odmian truskawki; liczby bonitacyjne odmian - LBO i oceny zabarwienia w sezonie badań - L LBO Odmiana Zmienna 3 Redgauntlet 3,0 4 Senga Sengana 3,5 5 Midway 4,5 Zmiany wybarwienia - IWS opisano wielomianem w funkcji temperatury T ( C), czasu przechowywania t (dni) i liczby bonitacyjnej zabarwienia - L. Z analiz statystycznych otrzymano ostateczną i zredukowaną postać wielomianu pierwszego stopnia: IWS(t, T, L) = 17,376 0,353 * t 0,049 * T 0,943 * L 0,007 * t * T (7) Poziom ufności dla poszczegolnych zmiennych wynosił: T - 86%, t - 99%, L - 100%, t*t - 46%, natomiast współczynnik determinacji wielokrotnej R 2 = 22%. Poziom ufności (1 - α) całego modelu (7) wynosi 99,9%. Parametr wybarwinia - IWS miał w eksperymencie średnią wartość 12,16% i odchylenie standardowe 1,9%. Ilustrację zależności przedstawia rysunek Parametr wybarwienia - IWS maleje proporcjonalnie do czasu przechowywania, na co wskazuje wysoki poziom istotności czynnika - t w modelu (7), natomiast mniejszy jest wpływ temperatury - T pomimo współdziałania z czasem - t. Wybarwienie jest oczywiście proporcjonalne do liczby bonitacyjnej zabarwienia odmiany - L.