اتیلن : عامل تسریع در رسیدن میوه ها

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 می کند، 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 تأثیرات 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.

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.

تأثیرات 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 خودکاتالیزوری را آغاز کند و منجر به رسیدن زودرس میوه شود و در نتیجه میوه‌ای با کیفیت خوردن ضعیف تولید شود.

طبقه‌بدنی میوه‌ها براساس رفتار تنفسی در زمان رسیدن

زمان‌های درمان بسته به شرایط و مرحله رسیدن مورد نیاز متفاوت است، اما وقتی میوه به دمای خمیری مطلوب برسد، زمان درمان ۲۴ ساعت با غلظت اتیلن در اتاق ۱۰ µL/L برای تحریک رسیدن هماهنگ برای بسیاری از میوه‌ای بحرانی کافی است.

میزان تنفس میوه در پاسخ به درمان اتیلن افزایش می‌یابد و این امر برای تهویه اتاق بسیار مهم است تا مانع از ایجاد دی‌اکسید کربن شود که به عنوان محصول جانبی تنفس تولید می‌شود.

رسیده و آماده

استراتژی خرده‌فروشی «رسیده و آماده» برای بازاریابی میوه‌های بحرانی به مشتریان در مرحله «آماده برای خوردن» استفاده می‌شود. مشتریان به صورت افزایشی کیفیت کمتری را در هر خرید می‌خرند، اما بیشتر خرید می‌کنند. مشتریان به صورت سنتی از قبل برای خرید میوه‌های بحرانی برنامه‌ریزی می‌کنند تا آنها را در مرحله رسیدن بخرند و منتظر شوند تا میوه پیش از مصرف به اندازه کافی برسد.

استراتژی «رسیده و آماده» پیش شرط/میوه رسیده بحرانی است، تا مشتریان فعلی بتوانند محصولات آماده برای خوردن را بخرند. برای دستیابی به این امر به زنجیره تأمین هماهنگی نیاز است که این اطمینان را ایجاد کند که میوه به موقع و بعد از استفاده از روش رسیدن به دست مشتری می‌رسد.

تاک رسیده

برخی از گونه‌های جدید گوجه‌فرنگی تحت عنوان «تاک رسیده» بازاریابی می‌شوند. این گوجه‌فرنگی‌های بوته‌ای تمام عطر و طعم خود را زمانی توسعه می‌دهند که هنوز به بوته متصل هستند و چیده نشدند. آنها از طریق اصلاح نژادی انواع گونه‌های گوجه‌فرنگی غیر رسیده توسعه پیدا کردند و معمولاً به صورت هیدروپونیک در گلخانه پرورش می‌یابند. آنها قرمز می‌شوند، بدون آنکه مانند گوجه‌فرنگی‌های معمولی نرم شوند و همچنان در زمان برداشت، بسته‌بندی و توزیع سفت باقی می‌مانند. این گوجه‌فرنگی‌ها مانند گوجه فرنگی‌های معمولی، دوره بحرانی را نشان نمی‌دهند، اما در معرض منبع خارجی اتیلن همچنان مستعد هستند.

مهارکننده‌های اتیلن

1.  Methylcyclopropene )1-MCP )ملکول‌های گازی هستند که مکان اتصال اتیلن و عملکرد آن در میوه را مسدود می‌کنند. نام تجاری آنها «اسمارت‌فرش» است، و به طور گسترده در دسته وسیعی از محصولات انبار شده استفاده می‌شوند، در جایی که مهار تأثیرات اتیلن مطلوب است. اگر چه نتایج بیانگر توسعه قابل توجهی در عمر ذخیره میوه، عمر نمایش، تأخیر در نرمی است، اما همچنین گزارشاتی درباره فقدان عطر، طعم و مزه در توسعه میوه، در نتیجه مهار بحران تنفسی ۱-MCP گزارش شده است. هیچ تأثیر سمی یا زیست‌محیطی از استفاده این محصول هنوز بدست نیامده است.

Aminoethoxyvinylglycine )AVG ) و aminooxyacetic acid )AOA )ترکیباتی هستند که سنتز اتیلن را در داخل میوه مهار می‌کنند. کاربرد این محصولات پیش از میوه باعث می‌شود که میوه به بلوغ و توسعه رنگ بیشتری روی درخت پیش از برداشت برسند. آنها این کار را با مهار آنزیم سنتاز ۱-aminocyclopropane-1-carboxylic acid )ACC )انجام دادند. به نظر، سنتاز ACC مرحله‌ای برای محدودسازی تولید اتیلن درونی در میوه است- ACC ملکول پیشرو اتیلن در مسیر بیوسنتز اتیلن است.

ژنراتور ازن وقتی در اتاق‌های سرد تولید می‌شود که همچنین ادعا می‌شود که با اسکراب اتیلن در دمای ذخیره‌سازی واکنش نشان می‌دهد. ازن در تماس با اتیلن آن را از بین می‌برد، استفاده از آن در اتاق سرد دیگر خطراتی را به همراه دارد باید در زمان کار با مقدار محدود ۰٫۱ µL/L ازن نیز مراقب بود.

استفاده از اتیلن برای رسیدن میوه در خانه

درک تأثیرات اتیلن بر میوه تازه می‌تواند در رسیدن و انبار میوه تازه در آشپزخانه منزل مفید باشد. پیشنهاداتی مانند قراردهی موز رسیده در بسته کاغذی با آووکادو نارس منجر به افزایش سرعت رسیدن آووکادو براساس این مفهوم می‌شود که موز رسیده اتیلن آزاد می‌کند، این امر پاسخ بحرانی در آووکادو را آغاز می‌کند. قراردهی پاکت کاغذی داخل پلاستیک شاید این عمل را ارتقاء دهد، این امر منجر به حفظ گاز اتیلن تولیدی موز می‌شود. این استراتژی در ترکیب با میوه بحرانی کار می‌کند، اما زمانی بهتر است که میوه رسیده میوه‌ای باشد که میزان زیادی اتیلن را منتشر می‌کند، میوه‌هایی مانند: سیب، گلابی، موز، آووکادو، پشن‌فرودت( گل ساعتی ). این عمل مشابه کاربرد تجاری استفاده از اتیلن برای رسیدن میوه است.

رسیدن برای اغلب میوه‌ها در دمای اتاق، در حدود ۲۰درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. میوه بحرانی نباید در دمایی کمتر از دمای انبار ایده‌آل ذخیره شود، یا حداقل ریسک قابل‌توجهی در این کار وجود دارد، شاید میوه فرآیند رسیدن خود را تکمیل نکند، یا کیفیت مزه آن کاهش یابد. دمای پایین می‌تواند آنزیم‌های ضروری را غیرفعال سازد که برای رسیدن کامل میوه به آنها نیاز است و شاید این دمای پایین به آنها آسیب بزند. به راهنمای دما برای تنظیم دمای میوه تازه مراجعه کنید تا بررسی کنید که دمای انبار ایده‌آل برای انواع محصولات تازه چقدر است.

بسیاری از انواع محصولات تازه غیر بحرانی هم به اتیلن پاسخ می‌دهند و میزان تنفس خود را افزایش و عمر انبار خود را کاهش می‌دهند، یا شاید کیفیت مزه آنها به خاطر تماس با اتیلن کاهش یابد. هر زمان این امکان وجود دارد، میوه‌های رسیده بحرانی را از دیگر انواع محصولات جدا کنید تا زیان به عمر ذخیره و کیفیت مزه آنها را کاهش دهید.

محصولاتی که برای کاهش اتیلن در یخچال وارد بازار شدند.

گه‌گاه محصولات فروشی جدیدی ایجاد می‌شوند که ادعا می‌کنند اتیلن میوه و سبزیجات را از یخچال‌های شما حذف می‌کند. آنها همچنین براساس چندین تغییرات در استفاده از پتاسیم پرمنگنات هستند، که ماده شیمیایی است که اتیلن را به دی‌اکسیدکربن و آب تجزیه می‌کند. این محصولات شاید اتیلن را جذب کنند و زمان ذخیره را تا حدی افزایش دهند، اما تخریب کارآمد اتیلن به محدوده سطحی تماس بزرگی نیاز دارد.

تعدادی اکسیدان دیگر وجود دارد که ویژگی بالاتری برای اتیلن دارند و این پتانسیل را نشان داده است که در مواد بسته‌بندی به عنوان جاذب اتیلن عمل کند.

امنیت مواد غذایی و اتیلن

به صورت دوره‌ای در رسانه‌های عمومی نگرانی درباره استفاده از گازها برای میوه افزایش می‌یابد، که بیانگر این است که این وضعیت مربوط به خطرات سلامت مواد غذایی در تماس با گاز اتیلن است و این میوه‌ها تا حدی غیرطبیعی هستند. استفاده تجاری از اتیلن برای رسیدن میوه در غلظت پایین است و به طور ساده بحران تنفسی را آغاز می‌کند. اتیلن که به صورت تجاری استفاده می‌شود، ساختار ملکولی مشابه دارد. اما زمانی که میوه رسیده با اتیلن به دست مشتری می‌رسد، بحران شاید آغاز شود، هیچ ردی از استفاده گاز اتیلن نیست، اتیلن آزاد شده میوه که توسط خود میوه تولید می‌شود و غلظتی بسیار بالاتر دارد. هیچ مسئله امنیتی درباره مصرف میوه‌ای بحرانی وجود ندارد.

10/11/2022