Rafał Nadulski 1, Małgorzata Szczepanik 2, Zbigniew Kobus 3, Tomasz Guz 4, Marian Panasiewicz 5 Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Jędrność jako istotne kryterium oceny jakości w dystrybucji owoców Wstęp Polska jest największym producentem jabłek w Unii Europejskiej. W 2014 roku produkcja jabłek wynosiła ponad 3,5 mln ton. Mimo wielu lat tradycji sadowniczych w Polsce, do tej pory jedynie nieliczni producenci oferują jabłka najwyższej jakości. Zadaniem producentów jest dostarczenie owoców i warzyw dobrych jakościowo, wstępnie przetworzonych, zachowujących cechy jakościowe w jak najdłuższym czasie [17]. Istotny wpływ na jakość owoców ma logistyka dostaw [13]. Wiele uszkodzeń owoców występuje podczas transportu [8]. Badania Paulla [14] wskazują, że warunki dystrybucji nie gwarantują oczekiwanej przez konsumentów jakości owoców. Istotny wpływ na stan jabłek w czasie obrotu mają warunki ich wcześniejszego przechowywania. Jednakże zdarza się, że owoce prawidłowo przechowywane po zbiorze, trafiają do obrotu i w ciągu kilkudziesięciu godzin tracą niepowrotnie swoją jakość ze względu na niewłaściwe obchodzenie się z nimi. W znacznym stopniu dotyczy to sieci sprzedaży detalicznej, w tym sklepów wielkopowierzchniowych. Według LeBlanca i in. [11] w okresie letnim blisko, 93% świeżych jabłek przechowywanych jest w niewłaściwych warunkach. W niektórych krajach tekstura jabłek dostarczanych do supermarketów oceniana jest przy pomocy jędrnościomierza Magness-Taylora. Wymagania konsumentów oczekujących owoców świeżych dostępnych przez cały rok wskazują na konieczność zastosowania odpowiednich technik przechowalniczych. Celem przechowywania jest utrzymanie owoców w jak najlepszym stanie przez jak najdłuższy czas a po opuszczeniu przechowalni (chłodni) zapewnienie dobrej ich jakości przez kilka a nawet kilkanaście dni. W trakcie przechowywania owoce narażone są na działanie czynników wywołujących choroby o charakterze biotycznym lub fizjologicznym. Z reguły choroby te manifestują się zmianami wyglądu owoców i tym samym takie owoce są eliminowane z dalszego obrotu. W przypadku niektórych chorób o charakterze fizjologicznym zmiany owoców są niewidoczne dla potencjalnego konsumenta. Z punktu widzenia przechowalnictwa jabłek, ważną rolę odgrywają uszkodzenia mechaniczne takie jak przecięcia skórki, obicia i otarcia [16]. Uszkodzenia mechaniczne obniżają wartość handlową owoców. Na powierzchni owoców znajdują się duże ilości grzybów pasożytniczych i saprofitycznych, które po wniknięciu powodują ich gnicie. Ponadto przecięcia i obicia skórki zwiększają transpirację wody i przyspieszają szybkość oddychania komórkowego. Współcześnie jabłka przechowuje się w warunkach chłodniczych w chłodniach w normalnej lub kontrolowanej atmosferze [10]. W chłodniach zwykłych proces oddychania owoców jest hamowany wyłącznie poprzez obniżenie temperatury. W komorach z kontrolowaną atmosferą obniżona zostaje temperatura i zwiększona zawartość CO2, a suma dwutlenku węgla i tlenu pozostaje na poziomie 21%. W przypadku chłodni z usuwaniem nadmiaru CO2 z powietrza uzyskuje się zawartość tlenu na poziomie ok. 3%. Suma stężeń tlenu i dwutlenku węgla utrzymywana jest poniżej 21%. Stosowanie techniki ULO pozwala na przechowywanie owoców przy zawartości tlenu wynoszącej ok. 2%. O możliwościach i czasie przechowywania 1 Dr hab. inż. Rafał Nadulski, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych 2 Dr Małgorzata Szczepanik, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Zastosowań Matematyki i Informatyki 3 Dr hab. inż. Zbigniew Kobus, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych 4 Dr hab. inż. Tomasz Guz, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych 5 Prof. hab. inż. Marian Panasiewicz, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych Logistyka 5/2015 415
owoców decydują przede wszystkim potencjalna zdolność przechowalnicza danej odmiany i warunki przechowywania. Warunki przechowywania determinują następujące czynniki: temperatura, wilgotność, skład atmosfery, cyrkulacja i wymiana atmosfery, zabiegi przygotowawcze i w trakcie przechowywania. W ostatnich latach coraz powszechniejsze staje się używanie powłok na powierzchni owoców, które mają na celu zmniejszenie wymiany gazowej (oraz transpiracji) a tym samym poprawę jakości owoców [9]. Innym sposobem przedłużenia okresu przechowywania jabłek jest wykorzystanie 1-metylocyklopropenu, który wiąże się nieodwracalnie z receptorami etylenu w komórkach, przez co nie reagują one na egzogenny etylen [12]. W procesie produkcyjnym owoców można wyróżnić operacje związane z ich produkcją, przechowywaniem i transportem. W literaturze jest niewiele opracowań dotyczących analizy zmian właściwości teksturalnych owoców w czasie ich wielomiesięcznego przechowywania. Szczególnie dotyczy to nowych pojawiających się na rynku odmian jabłek. Celem badań było porównanie jędrności wybranych odmian jabłek oraz określenie wpływu czasu przechowywania w chłodni zwykłej na zmianę ich jędrności. Materiał i metodyka badań Badaniami objęto sześć odmian jabłek o różnej strukturze miąższu. Badania prowadzono na jabłkach odmian: Arlet, Gala, Gloster, Golden Delicious, Jonagold Decosta i Szampion. Owoce pochodziły ze specjalistycznego gospodarstwa sadowniczego znajdującego się w miejscowości Góry koło Markuszowa. Jabłka zrywano po osiągnięciu dojrzałości przechowalniczej określanej na podstawie testu skrobiowego. Do badań przyjęto owoce o zbliżonej wielkości. Owoce przechowywano przez 210 dni w wietrzonej chłodni zwykłej w temperaturze 1,7 o C 2,5 o C i wilgotności względnej powietrza wynoszącej ok. 86-92%. Badania jędrności jabłek wykonano bezpośrednio po zbiorze, następne zgodnie z przyjętym harmonogramem co 15 lub 30 dni. Jędrność miąższu jabłek badano przy pomocy aparatury wytrzymałościowej Instron 4302 (Instron, USA) wyposażonej w głowicę pomiarową o zakresie pracy 0-10 kn. Owoce po wyjęciu z chłodni przechowywano w pomieszczeniu laboratoryjnym do osiągnięcia równowagi z warunkami otoczenia. Pomiary prowadzono w temperaturze 20±1 o C i wilgotności powietrza wynoszącej ok. 65%. Do pomiaru wykorzystano standardową końcówkę Magness-Taylora o średnicy 11 mm. Badaniom poddawano owoce z usuniętym przy pomocy noża fragmentem skórki. Owoce umieszczano na stoliku maszyny wytrzymałościowej osią równolegle do podstawy urządzenia a następnie obciążano przy pomocy penetrometru ze stałą prędkością wynoszącą 0,3 mm s- 1. Test przerywano po osiągnięciu przez penetrometr głębokości 8 mm. Z zależności siłaprzemieszczenie odczytywano wartość siły przy maksymalnym zagłębieniu penetrometru. Każdy pomiar wykonywano w 10 powtórzeniach. W badaniach wykorzystano oprogramowanie firmy Instron serii IX, konwersję danych pomiarowych przeprowadzono przy użyciu programu Excel. Analizę statystyczna wyników badań wykonano w programie MATLAB stosując procedurę SimReg [6]. Wyniki badań Po zbiorze najwyższą jędrnością miąższu charakteryzowała się odmiana Gloster 97,67 N a najniższą odmiana Szampion 67,42 kn. Według kryterium zaproponowanego przez DeLonga [3] do odmian twardych należą jabłka o jędrności miąższu powyżej 62,3 kn i wszystkie badane odmiany, bezpośrednio po zbiorze, spełniały to kryterium. Podczas przechowywania jabłek zarejestrowano spadek jędrności miąższu wynoszący blisko 60% w przypadku odmian Gloster i Szampion oraz ok. 50% dla pozostałych odmian. W przypadku owoców przechowywanych w chłodni zwykłej wyraźny spadek jędrności miąższu zaobserwowano w początkowym okresie przechowywania tj. w ciągu 4-6 tygodni. Według Johnstona i in. [7] jest to faza szybkiego mięknięcia owoców. Później obserwowano niewielkie zmiany jędrności miąższu jabłek. W końcowym okresie przechowywania owoców jędrność miąższu w przypadku dwóch odmian tj. Golden Delicious i Szampion wynosiła poniżej 40 N. Odmiany te nie spełniają kryteriów optymalnej z punktu widzenia konsumentów jędrności podanych przez Płocharskiego i Konopacką [15] oraz Herregodsa [5] i po tak długim przechowywaniu nie nadawają się do obrotu. Zatem znajomość zmian jędrności jabłek podczas 416 Logistyka 5/2015
przechowywania umożliwia podjęcie trafnych decyzji odnośnie wycofania owoców z chłodni i wprowadzenie ich do sprzedaży przed utratą optymalnej jakości. Zmiany jędrności miąższu jabłek związane są ze zmianami turgoru komórek wraz z upływem czasu. Następuje zmiana kształtu komórek, które w mniejszym stopniu do siebie przylegają [2]. Przy małych obciążeniach komórki względem siebie przesuwają się a przy większych oddzielają a nie pękają i w efekcie miąższ jabłek staje się mączysty [4]. W takim stanie jabłka na ogół nie są akceptowane przez konsumentów. Zmiany jędrności badanych odmian jabłek wraz z upływem czasu przechowywania przedstawiono na wykresach (rys. 1-6). Zależność pomiędzy jędrnością a czasem przechowywania jabłek opisano wielomianami drugiego stopnia. Uzyskano współczynniki determinacji w zakresie od 0,69 do 0,92 co wskazuje na dobre bądź bardzo dobre dopasowanie równań do danych doświadczalnych. Rys. 1. Zależność jędrności F (kn) od czasu przechowywania t (dni) w chłodni zwykłej jabłek odmiany Arlet Rys. 2. Zależność jędrności F (kn) od czasu przechowywania t (dni) w chłodni zwykłej jabłek odmiany Gala Logistyka 5/2015 417
Rys. 3. Zależność jędrności F (kn) od czasu przechowywania t (dni) w chłodni zwykłej jabłek odmiany Gloster Rys. 4. Zależność jędrności F (kn) od czasu przechowywania t (dni) w chłodni zwykłej jabłek odmiany Golden Delicious Rys. 5. Zależność jędrności F (kn) od czasu przechowywania t (dni) w chłodni zwykłej jabłek odmiany Jonagold Decosta 418 Logistyka 5/2015
Rys. 6. Zależność jędrności F (kn) od czasu przechowywania t (dni) w chłodni zwykłej jabłek odmiany Szampion Przeprowadzono test, który umożliwił porównanie przebiegu zmian jędrności miąższu dla par odmian. Wyniki procedury SimReg wykazały, że w przypadku odmian Golden Delicious i Jonagold Decosta nie stwierdzono istotnych różnic w przebiegu zmian jędrności miąższu w czasie. Wśród pozostałych par porównywanych odmian stwierdzono istotne różnice. Z przeprowadzonych badań wynika, że w trakcie długotrwałego przechowywania jabłek w chłodni zwykłej następuje wyraźna utrata ich jędrności. Na przebieg tych zmian istotny wpływ mają cechy odmianowe owoców. W przypadku niektórych odmian jabłka po długotrwałym przechowywaniu nie nadają się do obrotu. Uzyskanie wiedzy dotyczącej dynamiki zmian jędrności miąższu jabłek pozwala na prognozowanie ich przydatności do przerobu lub sprzedaży do bezpośredniej konsumpcji. Wnioski Przeprowadzone badania pozwalają na sformułowanie następujących wniosków: 1. Spośród badanych jabłek najwyższą jędrnością po zbiorze charakteryzowała się odmiana Gloster a najniższą Szampion. 2. W czasie przechowywania jabłek w chłodni zwykłej następuje 50-60% utrata jędrności ich miąższu. 3. Przebieg zmian jędrności miąższu w czasie przechowywania opisano wielomianami drugiego stopnia. 4. Badane jabłka z wyjątkiem odmian Golden Delicious i Jonagold Decosta wykazują istotne różnice w przebiegu zmian jędrności miąższu w czasie. 5. Dwie odmiany Szampion i Golden Delicious na koniec okresu przechowywania wykazywały jędrność poniżej 40 N i nie spełniały podawanych przez badaczy kryteriów jakościowych. 6. Jędrność jabłek stanowi ważny instrument oceny jakości owoców w logistyce dostaw. Streszczenie W procesie dystrybucji podstawowym kryterium oceny jakości owoców jest ich jędrność. Celem badań było określenie wpływu czasu przechowywania jabłek w chłodni zwykłej na ich jędrność oznaczaną przy pomocy testu Magness-Taylora. W trakcie wielomiesięcznego przechowywania jabłek w chłodni zwykłej stwierdzono 50-60% spadek jędrności miąższu. Przebieg zmian jędrności miąższu w czasie przechowywania opisano wielomianami drugiego stopnia. Istotny wpływ na dynamikę zmian jędrności miąższu jabłek mają ich cechy odmianowe. FIRMNESS AS AN ASSESSMENT CRITERION FOR THE EVALUATION OF QUALITY IN THE FRUIT DISTRIBUTION Logistyka 5/2015 419
Summary In the process of distribution of the primary criterion for assessing the quality of fruit is their firmness. The purpose of the research was to determine the impact of storage of apples in regular storage on their firmness, using test Magness-Taylor. In the course of a multi-month storage apples in regular storage was observed 50-60% decrease in firmness of the flesh. Changes the flesh firmness during storage were described using equations 2. degree. A significant impact on the dynamics of changes of the flesh firmness of apples have their varietal characteristics. Bibliografia [1] De Smedt V., Barreiro P., Verlinden B. E., Veraverbeke E., A., De Baerdemaeker J., Nicolaï B., A mathematical model for the development of mealiness in apples, Postharvest Biol. Technol. 2002, vol. 25, 273-291. [2] De Smedt V., Pauwels E., De Baerdemaeker J., Nicolaï B., Microscopic observation of mealiness in apples: a quantitative approach, Postharvest Biol. Technol., 1998, vol. 14, 151-158. [3] DeLong J. M., Prange R. F., Harrison P. A., McRae K. B., Comparison of a new penetrometr with three standard instruments, Postharvest Biol. Technol., 2000, vol. 19(3), 201-209. [4] Harker F. R., Hallett I. C., Physiological changes associated with development of mealiness of apples during cool storage, HortScience, 1992, vol. 27, 1291-1294. [5] Herregods M., Jak ograniczyć straty podczas przechowywania, Materiały konferencyjne Nowe technologie i techniki przechowywania owoców, 1994, Skierniewice, 1-7. [6] Jamshidian M., Liu W., Zhang Y., Jamshidian F., SimReg: A software including some new developments in multiple comparison and simultaneous confidence bands for linear regression models. Journal of Statistical Software, 2005, vol. 12(2), 1-23. [7] Johnston J. W., Hewett E. W., Banks N. H., Harker F. R, Hertog M., Physical change in apple texture with fruit temperature: effects of cultivar and time in storage, Postharvest Biol. Technol., 2001, vol. 23(1), 13-21. [8] Komarnicki P., Stopa R., Młotek M.: Próba określenia nacisków powierzchniowych jabłek w skrzynce jedynce w aspekcie jej przydatności do transportu i przechowywania, Inżynieria Rolnicza, 2013, nr 3, 145-157. [9] Kozłowicz K., Sułkowska M., Kluza F., Powłoki jadalne i ich wpływ na jakość i trwałość owoców i warzyw, Acta Sci. Pol., Technica Agraria, 2011, nr 10(3-4), 35-45. [10] Krzysztofik B., Łapczyńska-Kordon B., Wpływ sposobów i czasu przechowywania na wybrane cechy sensoryczne jabłek, Inżynieria Rolnicza, 2008, nr 2(100), 121-128. [11] LeBlanc D. I., Stark R., MacNeil B., Goguen B., Beraulieu C., Perishable food temperature in retail stores. New Development in refrigeration for Food Safety and Quality, International Institute Commission C2, 1996, 1996-6, 42-57. [12] Leverentz B., Convay W. S., Janisiewicz W., j., Saftner R., A, Camp M., J., Effect of combining MPC treatment, and biocontrol on the reduction of postharvest decay of Golden Delicious apples, Postharvest Biol. Technol., 2003, vol. 27, 221-233. [13] Maj G., Stoma M., Dudziak A., Conditions and Role of the Logistics Road Transportation of Fruits, 2014, Logistyka, vol. 6, 218-223. [14] Paull R. E., Effect of temperature and relative humidity on fresh commodity quality, Postharvest Biol. Technol., 1999, vol. 15, 263-277. 420 Logistyka 5/2015
[15] Płocharski W. J., Konopacka D., The relation between mechanical and sensory parameters of apples, Acta Hortic., 1999, vol. 485, 309-318. [16] Puchalski C., Metodyczne aspekty badania tarcia i jędrności jabłek pod kątem oceny ich jakości, Zesz. Nauk. AR im. H. Kołłątaja w Krakowie., 2001, nr 275. s. 130. [17] Watada A. E., Ling Qi., Quality of fresh-cut produce, Postharvest Biol. Technol., 1999, vol. 15, 201-205. Logistyka 5/2015 421
422 Logistyka 5/2015