Растениеводство 10 июня 2021

Без темного цвета — как избежать брузинга картофеля

Без темного цвета — как избежать брузинга картофеля

Текст: С. А. Банадысев, д-р с.-х. наук, руководитель селекционной программы, СГЦ «Дока-Генные технологии»

Локальное изменение окраски мякоти картофеля обычно обусловлено физиологическими причинами и механическими воздействиями. Мониторинг частоты появления повреждений в процессе выращивания, уборки, хранения и предреализационной подготовки продукта позволяет обнаружить проблемные участки и принять эффективные корректирующие меры.

Явление, именуемое синяками, ушибами мякоти, обесцвечиванием или брузингом, выступает серьезной экономической проблемой современного картофелеводства. Ущерб от него складывается из увеличения потерь веса, распространения болезней, а также снижения привлекательности и цены поврежденного товара.

ИЗМЕНЕНИЕ ОТТЕНКА

Потемнение мякоти возникает, когда удар клубня о предмет деформирует клетки в ткани непосредственно под кожурой, фактически ее не разрушая. В течение 24–48 часов поврежденное место приобретает темно-серый, синеватый или черный цвет, но данный факт выясняется только после очистки картофеля. Реакции изменения окраски являются итогом сложного взаимодействия генетических и физико-биохимических процессов. В результате ударов клеточные стенки мякоти повреждаются, что делает их проницаемыми для кислорода. Наличие этого элемента активизирует особый фермент — полифенолоксидазу, окисляющую фенольные соединения, тирозин, кофейную, хлорогеновую кислоты, флавоноиды и антоцианы с последующей неферментативной полимеризацией и образованием разнообразных окрашенных меланиновых пигментов. Интенсивность потемнения зависит от сортовых особенностей, содержания и активности перечисленных веществ, прежде всего тирозина. Синяки в мякоти также формируются, когда удары вызывают растрескивание, или раскалывание, клубней или кожуры. Трещины могут распространяться на нижележащие ткани. Некоторые гнили, в частности фузариозная сухая, раневая водянистая и бактериальная мягкая, легко проникают в картофель, имеющий повреждения. Кроме того, при хранении часто наблюдаются ушибы от давления слоя продукта — пролежни, вызывающие приплюснутость или вдавленность формы. В этом случае синяк типично появляется в нижней части насыпи и часто сопровождается внутренним дефектом серого либо черного цвета. При худшем сценарии сдавливание отмечается даже в контейнерах при слое продукта не более 150 см. Картофель с пролежнями неприемлем для премиум-класса.

Отбор проб клубней осуществляется в разных сегментах на протяжении всего процесса сбора урожая и обработки — на этапах ручной копки, комбайна, транспорта, конвейеров, на любых точках падения и поворотов, при сортировке, дозировании, упаковке и так далее. Удержание в тепле позволяет оценить материал на предмет повреждения черными пятнами в течение нескольких дней. Чем выше оказывается температура, тем быстрее происходит образование пигмента и тем скорее проявляется брузинг. Специальные термостаты и хот-боксы дают возможность выявить последствия ушибов в течение 12 часов. Замачивание в растворе йода и использование особых датчиков — тоже действенные способы определения того, где и как происходит травмирование.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ

Наиболее существенными факторами риска потемнения мякоти выступают сортовая предрасположенность, содержание сухого вещества, температура, уровень гидратации, хрусткость, зрелость и физические параметры клубней. Так, сорта значительно различаются по устойчивости к изменению цвета. К чувствительным вариантам, представляющим особую ценность для выпуска картофелепродуктов, приходится приспосабливаться и обращаться с ними бережно. В столовом же секторе отсутствуют аргументы, которые могут оправдать необходимость выращивания проблемных сортов, ведь они не имеют никакой перспективы. При этом подверженность ушибам проявляется только в производственных условиях, а на этапе первоначального внедрения сортов этот показатель точно определить не удается. По этой причине часто именно брузинг приводит к быстрому и неожиданному сокращению популярности многих новых разновидностей.

брузинг картофеля

Помимо этого, на появление потемнений влияет температура мякоти: чем она оказывается ниже, тем более восприимчивыми как к растрескиванию, так и к образованию черных пятен считаются клубни. Данный показатель менее пяти градусов крайне нежелателен при работе с продуктом, поскольку возникают значительные разрушения и ушибы. Высокой вероятностью появления синяков от раскалывания характеризуется увлажненный, то есть водянистый и хрустящий, картофель. В свою очередь, обезвоженный клубень так же восприимчив к потемнению мякоти, как и хорошо вызревший или долго остающийся в сухой почве после десикации ботвы. Как известно, созревание картофеля выражается в формировании прочной кожуры и завершении процессов образования крахмала. Такой продукт отличается самой высокой устойчивостью к брузингу. Размер и форма клубней тоже имеют значение: крупные удлиненные экземпляры более предрасположены к повреждениям.

СТЕПЕНЬ ВОСПРИИМЧИВОСТИ

Сочетание или наложение разных факторов значительно усложняет закономерности проявления ушибов мякоти. Например, доля клубней с синяками при разных температурах обработки изменяется в том числе в зависимости от степени тургидности. Исследование показало, что при 5,5ºС до 60% сырья получало повреждения на фоне как максимального обезвоживания, так и наибольшего тургора. Уменьшить потемнения до 40% оказалось возможным только при промежуточной степени последнего параметра. С повышением температуры обработки до 13,5ºС объем брузинга снижался, зависимость от оводненности клубней менялась на функциональную: минимальной оказывалась у обезвоженного картофеля, а максимальной — у хрустящего. При высоких значениях воздействия, равных 21ºС, обусловленность была обратной: доля ушибленных клубней была наименьшей при максимальном тургоре. Тем не менее считается, что обезвоженный картофель более восприимчив к брузингу, при этом его плотность зависит от гидратации. Тургорное давление связано с водой, содержащейся в вакуоли внутри клеток, и определяет механические свойства продукта. Снижение относительного тургора может уменьшить жесткость ткани, сделать клубень более «самопоглощающим» за счет распределения заданной силы на большую площадь изогнутой поверхности. Состояние гидратации определяет вид синяка и степень восприимчивости к ушибам мякоти.

УСЛОВИЯ СБОРА

Диапазон изменения параметров окружающей среды во время уборки урожая может быть обширным в зависимости от погоды и времени суток. Идеальные условия для осуществления данной операции складываются при температуре 10–15ºС. Низкие значения увеличивают раскалывание и ушибы мякоти, что провоцирует развитие фузариозной сухой гнили и других заболеваний. Кроме того, при невысокой температуре гораздо труднее залечить растрескивание, что приводит к большой потере воды через раны и может послужить первичной причиной утраты тургора и повреждений от сдавливания.

Каждый год наблюдается варьирование зрелости клубней к концу вегетационного периода. Некоторые поля остаются зелеными и незрелыми, в то время как на других участках растения засыхают задолго до уборки. Обе крайности достоверно влияют на восприимчивость картофеля к повреждению синяками, однако при естественном созревании растений он становится более подверженным их появлению. Материал, который долго находится в сухой почве после высыхания стеблей, также может стать чувствительным к брузингу. В этой ситуации существенными оказываются сортовые нюансы. В США для всех основных вариантов эти закономерности были тщательно изучены, и выданы рекомендации, на какой стадии созревания нужно проводить десикацию, чтобы минимизировать изъяны.

ТЕМПЕРАТУРА И ВЛАЖНОСТЬ

Известны две причины повышения восприимчивости урожая к ушибам мякоти под высохшей ботвой. Первая обусловлена химическим составом сырья. Клубни после отмирания надземной массы подвергаются более широким колебаниям температуры почвы, чем при наличии зеленой здоровой ботвы, обеспечивающей затенение и охлаждение. Воздействие изменяющихся температур пахотного горизонта в конце сезона приводит к старению картофеля и увеличению количества свободных тирозин-соединений, вызывающих потемнение после ушиба или пореза клубневой ткани. Вторая причина связана с гидратацией. Перед уборкой важно сократить применение орошения, чтобы предотвратить переувлажнение и связанное с этим распространение некоторых заболеваний, в частности фитофторы и мягкой гнили, а также увеличение чечевичек. Однако, позволяя содержанию влаги в почве стать ниже 50% до или после уничтожения ботвы, можно фактически подвялить клубни и сделать их более восприимчивыми к ушибам мякоти. На суглинистых участках необходимо использовать орошение за неделю до сбора урожая, чтобы свести к минимуму повреждение черными пятнами. Следует помнить, что быстрые изменения в гидратации могут произойти при прекращении полива до проведения десикации, особенно при наличии зеленых и развивающихся растений или в случае высыхания стеблей. При этом угроза обезвоживания оказывается наиболее очевидной, когда теплые условия приводят к высоким объемам испарения с поверхности поля. На участках с более низкой доступной влажностью почвы, то есть менее 50%, при уборке клубни обычно имеют большее количество пятен, чем на увлажненных территориях. Для дегидратации картофеля, ставшего восприимчивым к синякам из-за обезвоживания в сухой почве, требуется примерно 4–8 дней после орошения. Безусловно, указанная рекомендация реализуема только при наличии возможности полива, а в естественных условиях остается лишь констатировать следствия сложившейся ситуации.

ОПАСНОСТЬ ДЛЯ УРОЖАЯ

Во время хранения потемнение мякоти вызывают разные причины, например закладка теплого картофеля в насыпь большого объема и оставление его без активной вентиляции. Вследствие самосогревания температура повышается, что приводит к стимуляции дыхания и недостатку кислорода. Этот элемент не доходит до внутренних тканей клубней, в результате чего ферментативные процессы нарушаются и мякоть темнеет. Уменьшение содержания кислорода в воздухе до 14–15% вызывает особую форму брузинга — черную сердцевину.

Помимо этого, сортирование и перевалка материала в состоянии покоя вызывают гидролиз крахмала и белка, а также накопление продуктов распада, то есть сахаров, органических кислот и аминокислот, в зоне сосудистого кольца. Самоокисление этих веществ приводит к образованию темноокрашенного пигмента меланина, который сначала имеет темно-синий, а затем черный цвет. Изменение оттенка мякоти может быть вызвано также резкой сменой температур в процессе сортирования, упаковки, транспортировки и перевалки картофеля. Особенно велик данный риск после длительного хранения при 3–5ºС и высокой относительной влажности воздуха.

РАЗОБРАТЬСЯ В ТОНКОСТЯХ

Существует несколько дополнительных факторов, которые делают картофель более восприимчивым к потере тургора и ушибам от сдавливания. Вялые, травмированные, незрелые клубни, убранные при высокой температуре, более склонны к потере веса и, следовательно, к синякам под давлением. В целом недоспевший материал имеет в 10–60 раз больше шансов потерять тургор по сравнению с нормально созревшим. Поврежденный картофель теряет в сотни раз больше воды, чем с целой кожурой, до тех пор, пока дефекты не устранятся и не сформируется раневая перидерма. Продукт с низким содержанием сухих веществ также подвержен потемнению от давления. Длительный дефицит взаимодействия водяного пара между клубнем и окружающим воздухом в сочетании с большой высотой насыпи приводят к развитию пролежней. При этом потеря веса оказывается максимальной в первый месяц хранения. Исследования показали, что при наличии сдавливания клубней в течение нескольких дней скорость потери воды из-за этого увеличивается троекратно. По этой причине важно раннее лечение ушибов от давления.

В целом вероятность потемнения мякоти оказывается выше у экземпляров с высоким содержанием сухого вещества. Клубни с большим удельным весом включают крупные гранулы крахмала, которые могут повредить клеточные мембраны при механическом воздействии. Однако разные сорта с одинаковым объемом сухого вещества могут различаться по восприимчивости, что определяется двумя качествами. К ним относится разделение субстрата и фермента внутри клеток, а также биохимический потенциал для синтеза пигментов черных пятен, зависящий от уровня полифенолоксидазы и тирозина. Существует гипотеза, что интенсивность темного цвета пропорциональна количеству дефектных клеток и их меньшему размеру.

МИНИМИЗИРОВАТЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Возможности предотвращения брузинга состоят в оптимизации условий для собранного картофеля и сокращении негативных воздействий. Понимание закономерностей восприимчивости сортов к ушибам позволяет управлять уровнем гидратации и биохимическим состоянием клубней в процессе выращивания, уборки и хранения. При этом агротехнологический менеджмент основан на нескольких аспектах. В частности важно учитывать человеческий фактор: большинство операций по производству картофеля выполняется механизировано, но всегда люди управляют оборудованием, и им следует осуществлять операции таким образом, чтобы свести к минимуму повреждения. Периодическое обучение и контроль за соблюдением всех мер предотвращения брузинга должны стать стандартной частью рабочего процесса.

При выращивании картофеля необходимо учитывать сортовые особенности. Следует знать, в какой степени подвержен возделываемый сорт снятию кожуры, растрескиванию или появлению синяков, ведь стратегии предотвращения потемнений будут различаться в зависимости от их относительной предрасположенности к ушибам мякоти. Управление плодородием также имеет большое значение. Позднее и излишнее внесение азота замедляет созревание, формирование кожуры и увеличивает восприимчивость клубней к образованию синяков. Превышение оптимального уровня нитратного азота в черешках листьев в середине августа обусловливает существенное проявление брузинга. Важно сбалансировать применение этого элемента достаточным объемом фосфора, но высокий уровень последнего не может предотвратить все негативные последствия избыточного содержания азота. Дефицит калия также способствует возрастанию восприимчивости к потемнению мякоти. При этом его внесение сверх нормативных показателей не приводит к дальнейшему сокращению ушибов, однако может обеспечить снижение сухого вещества клубней из-за повышенного водопоглощения. Концентрация кальция в клубнях до 250 мг/кг может уменьшить частоту возникновения повреждений до минимума, однако сорта по-разному усваивают и накапливают данный элемент. Помимо этого, для картофеля с высокой чувствительностью к ушибам мякоти важны правильный подбор полей по механическому составу почвы, качественная подготовка участка, предотвращение образования комков и удаление камней. Своевременное и качественное проведение посадки, использование хорошего материала обеспечивают полную реализацию потенциала агроклиматических ресурсов при созревании клубней.

ПРАВИЛА УБОРКИ

Необходимо помнить о квалифицированном завершении процесса формирования урожая. Десикация должна осуществляться минимум за 2–3 недели до сбора с учетом погоды, поскольку кожура образуется медленнее в прохладных или влажных почвенных условиях. Кроме того, следует поддерживать влажность почвы свыше 60% с момента механического удаления ботвы до уборки. Полив проводится за неделю до сбора, если земля сухая и картофель обезвожен.

Убирать созревшие клубни нужно бережно, когда они имеют хорошую кожуру. Промежуточный уровень гидратации должен быть оптимальным, потому что дегидратированные экземпляры восприимчивы к образованию черных пятен, а чрезмерно влажные склонны к раскалыванию. Также требуется ежедневная настройка уборочной техники на минимальное повреждение картофеля. Поддерживать поток грунта следует на втором приемном транспортере. Регулировка скорости конвейеров осуществляется для того, чтобы они были заполнены до предела, поскольку такой подход снижает откат. Необходимо не допускать падений с высоты более 15 см. На комбайне можно удалять не более 60–70% ботвы, так как большее количество приводит к чрезмерному повреждению продукта.

РАЦИОНАЛЬНЫЙ КОМПРОМИСС

Задача уменьшения синяков при транспортировке и загрузке в хранилища включает минимизацию падений, согласование скорости конвейера с объемом клубней и укладку насыпи ступенчатым способом, чтобы свести к минимуму скатывание по ее поверхности. Следует осуществлять периодический, то есть несколько раз в день, контроль за зоной погрузочно-разгрузочных работ, чтобы избежать травмирования картофеля. При этом нужно помнить, что около 30% всех ушибов мякоти происходит на складе, поэтому важно неукоснительно соблюдать оптимальные условия длительного хранения. Лучше начинать вентилирование не позднее двух часов после загрузки картофеля, полностью высушивать — не более чем за двое суток, залечивать повреждения кожуры — в течение 2–3 недель. Необходимо выдерживать правильный темп охлаждения, заданные параметры температуры и влажности воздуха на этапе основного периода хранения, исключить малейшую возможность образования конденсата.

Таким образом, для предотвращения или сведения к минимуму ушибов мякоти картофеля нужно искать рациональный компромисс между желанием получить максимальный урожай, обеспечить высокое содержание сухого вещества и необходимостью оптимизации биохимического состава, зрелости, гидратации, формирования кожуры клубней. Регламенты выращивания, сбора урожая, хранения и предреализационной подготовки важно использовать и корректировать для уменьшения повреждения. Квалифицированность, периодическое обучение и постоянный контроль персонала — ключевой компонент эффективного менеджмента брузинга.

Популярные статьи