СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗРЕЛОСТИ ПЛОДОВ ТОМАТОВ С РАЗЛИЧНОЙ ОКРАСКОЙ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения степени зрелости у сортов томатов с красной, желтой, оранжевой и коричневой окраской плодов.

Известны визуальные способы определения зрелости для сортов томатов с красной окраской плодов, основанные на изменении окраски кожицы и просвечивающейся через нее мякоти на основе:

1) 3 - (зеленая, бланжевая и полная) [4],

2) 4 - (зеленые сформировавшиеся, белесые, бланжевые и зрелые) [2],

3) 4 - (молочная, бурая, розовая, красная) [5]

4) 5 - (зеленые, молочные, бурые, розовые и красные) [1] балльной шкал.

К основным недостаткам способов 1-4 можно отнести: возможность применения только на сортах с красной окраской плодов, субъективизм (в связи с индивидуальными особенностями и разной цветочувствительностью человеческого глаза), отсутствие четкого понимания изменений физиологического состояния при изменении окраски и/или переходе от одной степени зрелости к другой, отсутствие возможности сопоставить показатели, полученные при использовании 3- или 4-балльной шкалы со степенью зрелости, определяемой по 5-балльной шкале.

Известен способ определения степени зрелости плодов томатов на основе 9-ти балльной шкалы [7]. Преимуществами данного метода является не простое словесное описание, а использование реальной шкалы цветов А.С. Бондарцева, включающей 105 тонов и тоновых оттенков разных цветов, обозначенных соответствующей буквой и цифрой (например, Б-3 желто-зеленый, Ж-1 ржавый и т.д.). К недостаткам способа следует отнести: отсутствие возможности применения на сортах с желтой, оранжевой и коричневой окраской плодов, отсутствие данных, характеризующих физиологическое состояние плодов выделяемых степеней зрелости и отсутствие возможности сопоставить показатели, полученные при использовании других шкал.

Известны инструментальные визуально-спектрофотометрические и неразрушающие оптические методы определения зрелости плодов томатов [8, 9]. К недостаткам указанных методов, позволяющих уловить самые незначительные, невидимые человеческим глазом цветовые различия, следует отнести полное отсутствие физиологических показателей, которые характеризует степень зрелости гораздо полнее и точнее, чем цветовые различия, выявленные прибором.

Технической задачей данного изобретения является разработка универсальной шкалы зрелости для сортов томатов с красной, желтой, оранжевой и коричневой окраской плодов на основе визуальных отличий (обозначенных соответствующей буквой и цифрой по шкале цветности А.С. Бондарцева), с последующей группировкой выделенных цветов на 5 степеней зрелости по физиологическому состоянию на основе содержания эндогенного этилена.

Технический результат изобретения заключается в том, что к каждой конкретной степени зрелости относят плоды с соответствующим содержанием эндогенного этилена, и последующим перечнем вошедших в группу цветов, определенных по шкале цветов А.С. Бондарцева.

Способ заключается в следующем: по содержанию эндогенного этилена плоды томатов разделяют на 5 степеней зрелости:

1 степень - 1,1-16,8 ppm;

2 степень - 17,01-35,9 ppm;

3 степень - 35,0-42,7 ppm для сортов томатов с желтой и коричневой окраской плодов и 43,2-46,8 ppm для сортов томатов с красной и оранжевой окраской плодов;

4 степень - 42,8-45,1 ppm для сортов томатов с желтой и коричневой окраской плодов и 46,9-51,3 ppm для сортов томатов с красной и оранжевой окраской плодов;

5 степень - 27,4-36,0 ppm.

Предлагаемый способ учитывает преимущества визуальных (быстрота, простота, экономичность и высокая производительность) и инструментальных методов (высокая точность, физиологическое состояние и исключение субъективности оценки) определения степени зрелости плодов томатов и позволяет учитывать, прежде всего, изменение физиологического состояния плода при переходе от одной степени зрелости к другой.

Существующие 3-, 4-, 5-, 6-, 8-, 9- и 12-балльные шкалы определения степеней зрелости на основе визуальных, а иногда и инструментальных методов показывают различия одной степени зрелости от другой в названиях (зеленые, молочные, белесые, бланжевые, розовые, красные) или единицах измерения приборов (когерентность отражения %, твердость кг/см², коэффициент отражения на длинах волн, соответствующих розовому и красному цвету) не позволяют решить наиболее важные задачи, возникающие в практической и научной работе с томатами.

Согласно ГОСТ Р 51810-2001 «Томаты свежие, реализуемые в розничной торговой сети» [5] у плодов томатов выделяют следующие степени зрелости на основе окраски и состояния семенной камеры:

- молочная степень зрелости: плоды со светло-зеленой с беловатым оттенком окраски поверхности, светло-зеленой мякотью с началом ослизнения вокруг семян, с твердой кожурой.

- бурая степень зрелости: плоды плотные, с глянцевым блеском, с частично или полностью бурыми разливами на поверхности плода с признаками розовой окраски у его вершины. Мякоть плода белесовато-бурая со светло-розовыми пятами. Семенная камера полностью заполнена ослизненной плацентой вокруг семян.

- розовая степень зрелости: плоды плотные, со светло-розовой или ярко-оранжевой окраской. Поверхность плода до 50% может быть желтовато-бурой окраски. Мякоть плода -светло-розовая с белесовато-бурыми пятнами.

- красная степень зрелости: плоды плотные, полной биологической зрелости, характерной для ботанического сорта окраски. До 50% поверхности плода может быть более светлой, розоватой или оранжевой окраски. Мякоть плода характерной для ботанического сорта окраски.

Согласно стандартам Министерства сельского хозяйства США [11] официально выделяют шесть стадий зрелости томатов, определяемых по цвету:

1) зеленые - поверхность плода полностью зеленая;

2) бурые первой спелости - явные включения бурого, розового, красного цвета, до 10% поверхности;

3) бурые второй спелости - от 10 до 30% поверхности - включения бурого, розового и красного цвета;

4) розовые - от 30 до 60% поверхности розового или красного цвета;

5) светло-красные - от 60 до 90% поверхности розового или красного цвета;

6) красные - более 90% поверхности красного цвета.

При определении степени зрелости только по цвету часто возникают трудности, поскольку сложно отличить незрелые зеленые томаты от зелено-зрелых (nature green). Если томаты убраны до достижения ими зрелой зеленой фазы, они не смогут в процессе дозревания достичь полной зрелости.

В практике работы с томатами разделение на степени зрелости требуется проводить в основном с целью разделения на группы, позволяющие наиболее полно удовлетворить определенные потребности в соответствии с назначением. При этом обычно возникают потребности выделить степени зрелости, наиболее пригодные для:

1. транспортирования на дальние расстояния с последующей длительной реализацией в розничной торговле, или для закладки на длительное хранение (по 5-балльной шкале - зеленые сформировавшиеся);

2. транспортирования на средние расстояния и средним или достаточно продолжительным сроком реализации в розничной торговле, или для среднего срока хранения (по 5-балльной шкале - молочные);

3. транспортирования на короткие расстояния и непродолжительного или среднего периода реализации в розничной торговле, или для краткосрочного хранения (по 5-балльной шкале - бланжевые);

4. потребления в свежем виде, цельноплодного консервирования и краткосрочного периода реализации (по 5-балльной шкале - розовые);

5. непосредственного потребления в свежем виде или переработки в томатопродукты (по 5-балльной шкале - красные).

Для разделения плодов томатов на степени зрелости наиболее подходящим, точным и объективным является показатель содержания эндогенного этилена в плодах. Этилен - гормон созревания и старения. Количественное его накопление в плодах тесно коррелирует со степенью зрелости. На этапе созревания плодов томатов (с различной окраской и генотипом) содержание эндогенного этилена непрерывно возрастает до тех пор, пока плод не начал перезревать. При этом накопление эндогенного этилена происходит не равномерно, а с двумя климактерическими подъемами или пиками (первый пик в начале созревания и второй пик при полном созревании плода) и одним спадом (при перезревании плода). Плоды томатов относятся к климактерическим плодам с высоким уровнем эндогенного этилена. Поэтому количественное определение эндогенного этилена на разных стадиях созревания является наиболее объективным критерием, характеризующим степень зрелости плодов томатов с учетом их физиологического состояния [6].

Решение задачи состоит в том, что сформировавшиеся плоды томатов с красной, желтой, оранжевой и коричневой окраской можно легко разделить на 7 достаточно хорошо различающихся между собой цветов и цветовых оттенков. При этом разделенные на 7 степеней зрелости плоды томатов по шкале цветности А.С. Бондарцева будут включать немногим более 30 цветов и оттенков, из которых чаще других встречаются 24 (таблица 5). Содержание эндогенного этилена в плодах, различающихся по окраске, проводили по каждой из 7 выделенных степеней зрелости газохроматографическим методом на газовом хроматографе GC-2014 «Shumadzu. По содержанию эндогенного этилена можно более объективно, чем по изменению окраски судить о физиологическом состоянии плодов и целесообразности их дальнейшего использования.

Пример 1. Способ был применен для инструментальной оценки степеней зрелости плодов томатов сорта Новичок с красной окраской плодов. Собирали здоровые сформировавшиеся плоды томатов всех степеней зрелости в день проведения анализа в утренние часы. В условиях естественного освещения собранные плоды распределяли по цвету на максимально возможное для глаза количество степеней зрелости. Используя шкалу цветов А.С. Бондарцева, устанавливали, какому цвету (или нескольким цветам) соответствует каждый из 7 отобранных нами образцов, присваивая ему букву и цифру. Сразу после визуальной оценки в плодах всех выделенных степеней зрелости определяли содержание эндогенного этилена. Полученные экспериментальные данные (таблица 1 и фигура 1) свидетельствуют, что плоды, визуально разделенные на 7 различающихся цветов по содержанию эндогенного этилена, наиболее полно характеризующего физиологическое состояние плодов, можно разделить на 5 степеней зрелости:

1-я степень - плоды закончили рост, процесс созревания еще не начался. Содержание этилена низкое в среднем 5,8 ppm (с колебаниями от 2,3 до 11,7 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева А-7, Б-3, Л-4, И-2, Е-6;

2-я степень - начало первого подъема синтеза этилена, связанного с началом процесса созревания. Содержание этилена увеличивается в среднем до 24,5 ppm (с колебаниями от 19,7 до 29,5 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева К-3, П-3;

3-я степень - первый пик выделения эндогенного этилена, связанного с активизацией процессов созревания и некоторым последующим спадом. Механизм созревания запущен, содержание эндогенного этилена в среднем 36,6 ppm (с колебаниями от 31,0 до 37,5 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева O-5, З-3, М-7, Д-2;

4-я степень - второй пик выделения эндогенного этилена, связанный с достижением полной зрелости плода. Плод достиг потребительской зрелости. Содержание эндогенного этилена достигает максимума в среднем 44,3 ppm, (с колебаниями от 37,5 до 51,5 ppm), плоды с окраской по шкале А.С. Бондарцева О-3, Ж-2.

5-я степень - происходят процессы, связанные с перезреванием и старением плода. Содержание эндогенного этилена снижается в среднем до 32,6 ppm (с колебаниями от 28,3 до 36,8 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева М-5, Ж-1.

Пример 2. Способ был применен для инструментальной оценки степеней зрелости плодов томата сорта Каротинка с оранжевой окраской плодов. Собирали здоровые сформировавшиеся плоды томатов всех степеней зрелости в день проведения анализа в утренние часы. В условиях естественного освещения собранные плоды распределяли по цвету на максимально возможное для глаза количество степеней зрелости. Используя шкалу цветов А.С. Бондарцева, устанавливали, какому цвету (или нескольким цветам) соответствует каждый из 7 отобранных нами образцов, присваивая ему букву и цифру. Сразу после визуальной оценки в плодах всех выделенных степеней зрелости определяли содержание эндогенного этилена. Полученные экспериментальные данные (таблица 2 и фигура 2) свидетельствуют, что плоды, визуально разделенные на 7 различающихся цветов по содержанию эндогенного этилена, наиболее полно характеризующего физиологическое состояние плодов, можно разделить на 5 степеней зрелости:

1-я степень - плоды закончили рост, процесс созревания еще не начался. Содержание этилена низкое в среднем 5,1 ppm (с колебаниями от 1,0 до 9,6), окраска по шкале А.С. Бондарцева А-7, Б-3, Л-4, Е-6, З-7.

2-я степень - начало первого подъема синтеза этилена, связанного с началом процесса созревания. Содержание этилена увеличивается в среднем до 30,4 ppm (с колебаниями от 25,3 до 35,4 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева П-3, И-1, Д-5

3-я степень - первый пик выделения эндогенного этилена, связанного с активизацией процессов созревания и некоторым последующим спадом. Механизм созревания запущен, содержание эндогенного этилена в среднем 42,9 ppm (с колебаниями от 40,4 до 45,4 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева К-6;

4-я степень - второй пик выделения эндогенного этилена, связанный с достижением полной зрелости плода. Плод достиг потребительской зрелости. Содержание эндогенного этилена достигает максимума в среднем 39,4 ppm (с колебаниями от 38,9 до 39,8 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева Д-2.

5-я степень - происходят процессы, связанные с перезреванием и старением плода. Содержание эндогенного этилена снижается в среднем до 36,0 ppm, плоды с окраской по шкале А.С. Бондарцева М-7, Ж-2.

Пример 3. Способ был применен для инструментальной оценки степеней зрелости плодов томатов сорта Черный мавр с мелкими плодами коричневой окраски. Собирали здоровые сформировавшиеся плоды томатов всех степеней зрелости в день проведения анализа в утренние часы. В условиях естественного освещения собранные плоды распределяли по цвету на максимально возможное для глаза количество степеней зрелости. Используя шкалу цветов А.С. Бондарцева, устанавливали, какому цвету (или нескольким цветам) соответствует каждый из 7 отобранных нами образцов, присваивая ему букву и цифру. Сразу после визуальной оценки в плодах всех выделенных степеней зрелости определяли содержание эндогенного этилена. Полученные экспериментальные данные (таблица 3 и фигура 3) свидетельствуют, что плоды, визуально разделенные на 7 различающихся цветов по содержанию эндогенного этилена, наиболее полно характеризующего физиологическое состояние плодов, можно разделить на 5 степеней зрелости:

1-я степень - плоды закончили рост, процесс созревания еще не начался. Содержание этилена низкое в среднем 6,9 ppm (с колебаниями от 0,8 до 11,8 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева А-7, Л-2, Л-4, Е-6, И-2, Ж-6.

2-я степень - начало первого подъема синтеза этилена, связанного с началом процесса созревания. Содержание этилена увеличивается в среднем до 26,6 ppm (с колебаниями от 17,3 до 35,9 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева Б-7, К-6, З-3.

3-я степень - первый пик выделения эндогенного этилена, связанного с активизацией процессов созревания и некоторым последующим спадом. Механизм созревания запущен, содержание эндогенного этилена в среднем 35,7 ppm (с колебаниями от 22,4 до 47,7 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева М-7, Д-2, Б-5.

4-я степень - второй пик выделения эндогенного этилена, связанный с достижением полной зрелости плода. Плод достиг потребительской зрелости. Содержание эндогенного этилена достигает в среднем 31,8 ppm (с колебаниями от 22,4 до 42,8 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева Б-5, Ж-2, К-5, О-3.

5-я степень - происходят процессы, связанные с перезреванием и старением плода. Содержание эндогенного этилена снижается в среднем до 27,4 ppm (с колебаниями от 12,2 до 42,6 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева П-1, П-7, Г-3.

Пример 4. Способ был применен для инструментальной оценки степеней зрелости плодов томатов сорта Сливовидный желтый с мелкими плодами желтой окраски. Собирали здоровые сформировавшиеся плоды томатов всех степеней зрелости в день проведения анализа в утренние часы. В условиях естественного освещения собранные плоды распределяли по цвету на максимально возможное для глаза количество степеней зрелости. Используя шкалу цветов А.С. Бондарцева, устанавливали, какому цвету (или нескольким цветам) соответствует каждый из 7 отобранных нами образцов, присваивая ему букву и цифру. Сразу после визуальной оценки в плодах всех выделенных степеней зрелости определяли содержание эндогенного этилена. Полученные экспериментальные данные (таблица 4 и фигура 4) свидетельствуют, что плоды, визуально разделенные на 7 различающихся цветов по содержанию эндогенного этилена, наиболее полно характеризующего физиологическое состояние плодов, можно разделить на 5 степеней зрелости:

1-я степень - плоды закончили рост, процесс созревания еще не начался. Содержание этилена низкое в среднем 9,0 ppm (с колебаниями от 1,1 до 16,8 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева А-7, Е-6.

2-я степень - начало первого подъема синтеза этилена, связанного с началом процесса созревания. Содержание этилена увеличивается в среднем до 26,6 ppm (с колебаниями от 17,0 до 35,9 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева Д-5, Л-3.

3-я степень - первый пик выделения эндогенного этилена, связанного с активизацией процессов созревания и некоторым последующим спадом. Механизм созревания запущен, содержание эндогенного этилена в среднем 38,9 ppm (с колебаниями от 35,0 до 42,7 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева И-1, П-5, К-6, П-3.

4-я степень - второй пик выделения эндогенного этилена, связанный с достижением полной зрелости плода. Плод достиг потребительской зрелости. Содержание эндогенного этилена достигает в среднем 44,0 ppm (с колебаниями от 42,8 до 45,1 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева Д-2.

5-я степень - происходят процессы, связанные с перезреванием и старением плода. Содержание эндогенного этилена снижается в среднем до 27,4 ppm (с колебаниями от 22,2 до 32,6 ppm), окраска по шкале А.С. Бондарцева М-7.

Таким образом, способ определения степени зрелости плодов томатов с различной окраской на основе предлагаемой шкалы (таблица 6) является универсальным для сортов томатов с красной, желтой, оранжевой и коричневой окраской плодов и заключается в том, что по содержанию эндогенного этилена плоды томатов можно разделить на 5 степеней зрелости, каждой из которых соответствует перечень вошедших в группу цветов, определенных по шкале цветов А.С. Бондарцева:

Источники информации

1. Алпатьев А.В. Помидоры. - М.: Колос, 1976. - 304 с.

2. Бакулина В.А. Изучение химического состава плодов томатов, созревших на кусте и дозаренных // Доклад ТСХА. - М.: 1969. - Вып. 148. - С. 51-55.

3. Бондарцев А.С. Шкала цветов. Пособие для биологов при научных и прикладных исследованиях. - Изд-во Академии наук СССР. - 1954. - 29 с.

4. Брежнев Д.Д. Томаты. - Л., Колос, 1964. - 320 с.

5. ГОСТ Р 51810-2001. Томаты свежие, реализуемые в розничной торговой сети (с 01.01.2003).

6. Гудковский В.А. Система сокращения потерь и сохранение качества плодов и винограда при хранении. - Мичуринск, 1990. - 119 с.

7. Король В.Г. Особенности формирования урожая и обоснование элементов сортов технологии новых гибридов томата в зимних теплицах. Дис… канд. с.-х. наук: 06.01.06. М.: 1989.

8. Неразрушающий оптический способ оценки зрелости плодов. - Описание изобретения к патенту.

9. Способ определения степени зрелости плодов томатов. - Описание изобретения к патенту.

10. Hobson G.E. Assessing the color of tomato fruit during ripening. // J. Sc. Food. Agr. - 1983. - vol.34. - №3. - P.286-292.

11. USDA. 1991. U.S. Standards for Grades of Fresh Tomatoes. USDA, Agr. Mktg. Serv., Washington, DC.