Біохімічні основи зберігання рослинної сировини

Дихання

Бульби картоплі і зерна злаків, відокремлені від рослин, продовжують жити. Необхідною умовою зберігання сировини є підтримка цієї життєдіяльності, при припиненні ЇЇ сировина починає розкладатися.

Життєдіяльність виявляється насамперед у диханні - окисленні органічних речовин, головним чином, гексоз киснем повітря. При цьому виділяється енергія, яка є джерелом для різних хімічних перетворень, переважно синтетичних. Частина енергії виділяється у вигляді теплоти. Баланс хімічних перетворень при аеробному диханні виражають рівнянням:

С₆Н₁₂О₆+6О₂=6СО₂+6Н₂О.

Аеробне дихання протікає складним шляхом; починається воно реакціями, які приводять до утворення піровиноградної кислоти, і закінчується циклом трикарбо-нових кислот. При повному окисленні піровиноградної кислоти відщеплюються діоксид вуглецю а також водень, який при перенесенні на молекулярний кисень утворює воду.

При повному окисленні гексози виділяється енергії 2822 кДж/моль. Біля 36% цієї енергії акумулюється у пірофосфатних зв'язках АТФ і витрачається для здійс­нення різноманітних реакцій синтезу. Частина енергії витрачається на виконання механічної роботи у клітині. Решта енергії розсіюється у навколишньому середо­вищі у вигляді теплоти.

При анаеробному диханні (спиртовому бродінні) згідно рівняння :

С₆Н, ₂О₆=2С₂Н₅ОН+2СО₂

виділяється значно менше теплоти (118 кДж/моль) і тому для одержання необхід­ної кількості енергії рослинний організм витрачає більше вуглеводів. У макроергі-чних зв'язках запасається лише 25% вивільненої енергії.

Бульби картоплі не пристосовані до анаеробного обміну, внаслідок чого вони швидко псуються навіть при короткочасному анаеробіозі.

За відсутності кисню замість спирту утворюється молочна кислота:

С₆Н₁₂О₆=2СН₃СН(ОН)СООН.

Виділення вільної енергії становить 198,5 кДж/моль, з яких 29,6 % запасаєть­ся у макроергічнх зв'язках.

Аеробне і анаеробне дихання тісно зв'язані, переваги того чи іншого типу зале­жать головним чином від присутності кисню у середовищі. Загальним для більшості

організмів є аеробний шлях розкладу вуглеводів. У зерні і бульбах картоплі анаероб­не дихання пілсилюється при підвищенні температури і у кінці зберігання, коли ак­тивність окислюючих ферментів знижується. Анаеробне дихання може тривати до тих пір, поки шкідливі метаболіти не придушать життєдіяльність організму.

Інтенсивність дихання виражають числом міліграмів діоксиду вуглецю, який виділився певною масою організму за одиницю часу. Наприклад, у 1 кг бульб кар­топлі за 1 год при температурі 3°С вона дорівнює біля 2 мг/(кг • год).

Інтенсивність дихання залежить від багатьох факторів. Бульби картоплі у пер­ші дні після збирання, а також недозрілі, дрібні, ушкоджені дихають інтенсивніше. Енергія дихання більша у ранніх сортів і менша у пізньоспілих сортів. За даними Церевітінова Ф. В. , при підвищенні температури на 1° С кількість діоксиду вугле­цю, який виділився з 1 кг картоплі за 1 год, зростає в середньому на 0,16 мг. Макси­мальна інтенсивність дихання при температурі 2...4 ⁰С.

Через те, що у зерні в порівнянні з картоплею міститься менше вологи, Інтен­сивність дихання у нього менша. Вона виражається у міліграмах СО₂ на 100 г су­хих речовин за добу. Зародок дихає енергійніше, що пояснюється не тільки його фізіологічною роллю, але і більшим вмістом вологи. Недозріле та дефектне зерно дихає сильніше, ніж доброякісне.

Інтенсивність дихання зерна залежить від вологості і температури, із збіль­шенням яких вона зростає (рис.2.2). При температурі біля 55° С інтенсивність ди-

Рис. 2.2 Залежність інтенсивності дихання зерна від вологості і температури: 1 -при 10° С; 2-при 18° С; 3 - при 25° С

хання досягає максимуму, потім з підвищенням температури загасає внаслідок ча­сткової інактивації окислюючих ферментів, а далі припиняється. При однакових температурах та вологості зерно кукурудзи дихає значно енергійніше зерна пшени­ці та інших зернових і бобових культур, що пов'язано з наявністю у кукурудзи великого добре розвинутого зародку. Виходячи з цього, для кукурудзи (і проса) при­йнятною є критична вологість 13...14%. Мінімальна інтенсивність дихання зерна при вологості не більше критичної і низькій температурі.

Згідно з загальним рівнянням аеробного дихання на 1 об'єм поглинутого кис­ню виділяється 1 об'єм діоксиду вуглецю і відношення СО₂/О₂ , яке називається дихальним коефіцієнтом, дорівнює 1. При обмеженому доступі повітря дихальний коефіцієнт зростає, при зберіганні вологого зерна - зменшується, мабуть, у зв'язку із споживанням частки кисню аеробними мікроорганізмами, які за цих умов добре розвиваються.