گاز اتیلن

اتیلن (C2H4) ترکیبی از گازی آلی است که ساده‌ترین ساختار شیمیایی آلکن را دارند (آلکن‌ها حاوی پیوند دوگانه کربن-کربن هستند). تجاری‌ترین ترکیب آلی است که در جهان تولید و در بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. همچنین گاز هورمون گیاهی است.

تاثیرات هورمونی اتیلن بر رشد عمومی گیاهان در سال ۱۸۶۴ برای اولین بار مشاهده شد، در این زمان نشت گاز در سیستم‌های روشنایی خیابان منجر به توقف رشد و تغییر شکل در گیاهان نزدیک شد. در سال ۱۹۰۱ میلادی، نیلجوبو مولفه فعال گاز را شناسایی کرد که همان گاز اتیلن بود، اما این امر تا سال ۱۹۳۴ مشخص نشد، در این زمان جانی مشخص کرد که گیاهان می‌توانند این گاز را سنتز کنند و در سال ۱۹۳۵، کروکیر پیشنهاد کرد که این گاز برای پاسخ هورمونی برای رسیدن میوه و پیری بافت رویشی مورد استفاده قرار بگیرد.

تحقیقات از آن زمان به بعد نشان داد که اتیلن نقش مهمی در فرآیند توسعه بسیاری از گیاهان، از جمله  فرآیند جوانه‌زنی بذر، رشد رویشی، ریزش برگ، گل‌دهی، پیری و رسیدن میوه ایفا می‌کند. همچنین نقشی در پاسخ به تنش آب، سردی و آسیب مکانیکی ایفا می‌کند.

اتیلن و رسیدن میوه

نمونه‌های اولیه از استفاده انسانی از این گاز مربوط به ارتقاء فرآیند رشد میوه است، در یونان باستان از برش انجیر برای ارتقاء پاسخ‌های رشد استفاده می‌کردند. اتیلنی که بافت‌های آسیب دیده میوه ایجاد می‍کند، پاسخ‌های وسیع‌تر رسیدن را به همراه دارد. به طور مشابه در چین باستان بخور خوشبویی را در اتاق در بسته با ذخیره گلابی می‌سوزاندند ( اتیلن به صورت محصول جانبی در احتراق بخور بدست می‌آمد) این امر رسیدن میوه را تحریک می‌کرد. اصطلاح «یک سیب گندیده کل سبد را خراب می‌کند» هم براساس تاثیر رسیدن (یا گندیدن) یک سیب و آزادسازی این گاز است که رسیدن و پیری سیب‌های دیگر سبد را تسریع می‌کند.

تحقیقات قابل توجهی از آن زمان درباره تاثیرات این گاز بر رسیدن میوه انجام گرفته است. استراتژی‌های حداقل‌سازی قرارگیری میوه در معرض منابع خارجی اتیلن و روش‌های مدیریت غلظت داخلی اتیلن کلیدی برای بهینه‌سازی تجاری عمر انبار و کیفیت خوردن بسیاری از میوه‌هاست. ارتباط اساسی بین اتیلن و میزان تنفس میوه در طول رسیدن به منظور مدیریت برداشت ، ذخیره‌سازی و فرآیند توزیع  الزامی است.

رسیدن و تنفس

رسیدن اصطلاحی برای توصیف میوه‌ای است که از بلوغ فیزیکی به پیری (سن بالا یا مرگ بافت گیاه) رسیده است. این مرحله توسعه برای تسهیل تولید دوباره با استفاده از آماده‌سازی آرگان دانه دار برای جدایی از گیاه است. رسیدن آغاز تحولات بیوشیمیایی و فیزیولوژی قابل توجهی مانند تغییر در رنگ پوسته، نرمی بافت درونی توسعه  عطر و شیرینی است. رسیدن به طور کلی بعد از زمانی آغاز می‌شود که میوه به حداکثر اندازه و بلوغ فیزیولوژیکی می‌رسد.

بلوغ فیزیولوژیکی میوه تجمع دسته وسیعی از ملکول‌های پیچیده به صورت کربوهیدارت، پروتئین، لیپیدها و اسیدهای آلی است. وقتی میوه از گیاه برداشت یا چیده می‌شود، گیاه به صورت ارگانیسمی زنده به زندگی ادامه می‌دهد، اما دیگر نمی‌تواند آب و مواد مغذی را از گیاه برای تامین نیازهای انرژی و تکمیل فرآیندهای رسیدن بگیرد. میوه از نظر متابولیکی فعال باقی می‌ماند و تنفس اکنون براساس تجمع ملکول‌های پیچیده است.

تنفس فرآیند شکست اکسیداتیو (کاتابولیسم) ملکو‌ل‌های پیچیده به ملکول‌های ساده‌تر، ایجاد انرژی، آب، دی‌اکسید کربن و ملکو‌های ساده‌تر مورد نیاز برای دیگر واکنش‌های بیوشیمی مورد نیاز برای رسیدن است. میزان تنفس هر واحد از وزن میوه (به صورت قانون عمومی) در میوه بالغ بالاترین حد را دارد و با افزایش سن میزان تنفس کاهش می‌یابد. بنابراین، میزان تنفس میوه شاخصی از فعالیت متابولیکی کلی، پیشرفت فرآیند رسیدن و پتانسیل مدت ذخیره میوه است (به عنوان مثال میزان تنفس کمتر به این معناست که ذخیره انرژی مدت بیشتری برای مصرف طول خواهد کشید و میوه مدت طولانی‌تری می‌تواند ذخیره شود).

بعضی از میوه‌ها تنوع قابل توجهی در الگو میزان کاهش تنفس در طول مرحله رسیدن دارند. این امر افزایش متمایزی را در میزان تنفس (بحران تنفسی) از نظر تفاوت در شدت، مدت، متناسب با رسیدن نشان می‌دهد. میوه‌ای که این مشخصه افزایش میزان تنفس را از خود نشان می‌دهد، رسیده بوده و به صورت غیربحرانی طبقه‌بندی می‌شود.

گاز اتیلن

استفاده تجاری از اتیلن برای رسیدن میوه

میوه‌های بحرانی اغلب در مرحله فیزیولوژیکی برداشت می‌شوند که از نظر تجاری به بلوغ رسیدند، عموماً هنوز سبز هستند، اما مرحله بلوغ پیش از رسیدن را آغاز کردند. میوه‌هایی مانند موز، انبه، گوجه فرنگی، آووکادو به این صورت هستند. این امر این امکان را می‌دهد تا زمان برداشت، سردسازی، ذخیره وانتقال میوه تا حد قابل توجهی با ارائه در بازار و مصرف فاصله داشته باشد.

رسیدن می‌تواند تحت شرایط کنترل‌شده از نظر دما، رطوبت و اتیلن صورت بگیرد تا به ظاهر و کیفیتی مشابه با میوه رسیده دست یابند. میوه‌ها در اتاق‌های رسیدن خاصی قرار می‌گیرند که دما و رطوبت بهینه برای رسیدن را دارند.  این گاز سپس با غلظت تجویزی با استفاده از مولد کاتالیزوری پخش می‌شود که این دستگاه این گاز را از اتیلن مایع یا از مواد اولیه گاز تجاری ایجاد می‌کند. وقتی میوه تحت شرایط کنترل شده در معرض این گاز قرار می‌گیرد، الگوی تنفس بحرانی آنها آغاز خواهد شد و به میزان نسبتاً یکنواختی می‌رسد. شرایط و مدت می‌تواند بسته به مشخصات خاص برای مرحله رسیدن و توسعه رنگ متفاوت باشد.

تاثیرات اتیلن بر تنفس

تمام میوه‌ها حداقل مقدار کمی اتیلن را در طول فرآیند رسیدن تولید می‌کنند، گاز درونی و غلظت غیربحرانی آن در میوه در طول مدت رشد و رسیدن کمی تغییر می‌کند. تماس میوه غیربحرانی با غلظت خارجی اتیلن می‌تواند به صورت موقتی میزان رسیدن را متناسب با غلظت اتیلن افزایش دهد. این افزایش گذرا در میزان تنفس شاید بیشتر از یکبار باشد،  اما تماس با گاز باعث افزایش در سرعت پیری، کوتاهی مدت ذخیره میوه، و به طور بالقوه کاهش یا فقدان کیفیت مزه محصول شود.

میوه بحرانی مقادیر بیشتری از گاز را تولید می‌کند، اگر چه میزان غلظت اتیلن داخلی تا حد قابل توجهی بین انواع میوه‌ها متفاوت است. برای اغلب میوه‌های بحرانی، افزایش شدید در غلظت درونی گاز پیش از افزایش چشمگیر در میزان تنفس رخ  می‌دهد. این افزایش غلظت اتیلن آغازی برای افزایش میزان تنفس (فعالیت متابولیکی) و تحولات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی است که در مرحله رسیدن رخ می‌‌دهد.

تولید اتیلن در میوه‌ بحرانی به صورت فرآیند خودکاتالیزوری توصیف می‌شود، به عنوان مثال، تماس با غلظت کم و اولیه گاز منجر می‌شود که میوه مقادیر بیشتری گاز تولید کند، این مسئله ادامه می‌یابد تا زمانی که به اوج غلظت دست یابد. مواجهه میوه بحرانی رسیده با گاز می‌تواند این پاسخ