Saving on Energy with Ethylene Management | Tools for Applied Food Science

Bespaar op energie met etileenbestuur

Die berging van vrugte en groente by lae temperature om bergingstyd te verleng, is standaardpraktyk in voedselvoorsieningskettings. Lae temperature dien om veroudering in nie-klimakteriese vrugte te vertraag. Verkoeling is egter energie-intensief en daar is ‘n behoefte om ‘n alternatiewe metode te vind om vars produkte te berg om die koolstofvoetspoor van voedselproduksie te verminder. Die vermindering van etileengas, die oorsaak van veroudering, is een moontlikheid.

Die moeilikheid met koelberging

Toenemende hoeveelhede vars produkte word met koelstoor oor die wêreld verskeep. Die aanbevole bergingstemperatuur vir nie-klimakteriese vars produkte is 0°C om veroudering te vertraag. Die totale energie wat gebruik word en die gepaardgaande koolstofvrystellings is egter hoog.

Tans het koolstofvrystellings van voedselproduksie ‘n saak van wêreldwye kommer geword. Raadgewende Groep oor Internasionale Landbounavorsing (CGIAR) noem voedselberging en -verpakking as een van die hoofredes waarom boerdery een derde van die totale globale koolstofvrystellings produseer. Emissies wat in die na-oes voorsieningsketting geproduseer word, het sedert 1990 met 50% toegeneem, volgens FAO (Voedsel- en Landbou-organisasie van die Verenigde Nasies).

Soos verbruikers poog om hul eie koolstofvoetspoor te verklein, word die vermindering van energieverbruik tydens berging nodig om ‘n aandeel van groot internasionale markte te behou.

Alternatiewe strategie

‘n Alternatiewe metode bestaan ​​om die na-oeslewe van vars produkte te verleng: die vermindering van die etileengaskonsentrasie in die atmosfeer waarin produkte gestoor of vervoer word.

Etileengas is ‘n fitohormoon wat deur klimakteriese vrugte geproduseer word wat rypwording veroorsaak. Dit is ‘n belangrike hormoon wat noodsaaklik is in baie stadiums van plantlewe. Dit is egter ook die gas wat lei tot oorrypwording en veroudering. Terwyl nie-klimakteriese vrugte nie etileengas nodig het vir rypwording nie, word die gas tydens veroudering geproduseer.

Die vermindering van etileengaskonsentrasies tot 0,001 μL L−1, in plaas van die standaardvlak van 0,1 μL L−1 wat in die na-oes omgewing gehandhaaf word, kan vars produkte se raklewe verleng. Wanneer die etileenvlakke laag is, kan ‘n hoër bergingstemperatuur teoreties gebruik word sonder om vrugkwaliteit te beïnvloed.

Die interaksie van verskeie vlakke van etileengas en temperature, en hul vermoë om veroudering en rypwording te vertraag, is egter nie bekend nie. Boonop is die meeste studies gedoen oor rypwordingseffekte op klimakteriese vrugte.

Interaksie van temperatuur en etileengas

Li, Wills en Golding, wetenskaplikes van onderskeidelik die departemente omgewingswetenskap, gevorderde tegnologie vir voedselvervaardiging en primêre nywerhede, het besluit om die verband tussen bergingstemperatuur en etileengasvlakke in vier nie-klimakteriese vars produkte te ondersoek:

  • Pak choi (Brassica rapa subsp. chinensis),
  • Munt (Mentha haplocalyx Briq.L.),
  • Broccoli (Brassica oleracea var. italica), en
  • Groenbone (Phaseolus vulgaris L.)

Die wetenskaplikes het twee groepe vars geoesde produkte, met ‘n gaping van 1-2 maande, vir hul eksperiment geneem. Groente van eenvormige grootte en sonder enige gebreke is gekies. Pak choi, broccoli en groenbone is aan sestien behandelings onderwerp. Hulle het kombinasies van vier vlakke van temperatuur getoets—0, 5, 10 en 20°C—met vier vlakke van etileengaskonsentrasies—1, 0,1, 0,01 en < 0,001 μL L−1. Vir kruisement is slegs drie verskillende temperature oorweeg—5, 10 en 20°C—om twaalf behandelings te gee.

Elke replikasie/eenheid van produkte is in plastiekhouers met inlaat- en uitlaatpoorte geplaas. Hierdie houers is in temperatuurbeheerde kamers gehou. Die wetenskaplikes moes daagliks etileengasvlakke meet, by die inlaatpoort, waardeur dit in die houers ingebring is. Hiervoor het hulle ‘n monster van 1 mL gas geneem om die vlak van etileen wat aan die behandelings verskaf word, te beheer. Die wetenskaplikes het vlamionisasiegaschromatografie gebruik om etileengaskonsentrasies te meet.

Die wetenskaplikes het voorkoms gebruik, waarvolgens verbruikers groente sou beoordeel, om vars produkte se gehalte na te gaan. Dit het marksituasies gedupliseer en dit vir hulle maklik gemaak om voorstelle te maak gebaseer op navorsingsresultate. Die gemeet eienskap was egter in elke geval anders:

  • Pak choi en broccoli is geëvalueer deur kleurverandering op ‘n 5-punt telling skaal. Effektiewe bergingslewe is geskat as die punt toe hulle ‘n telling van 3 bereik het, toe meer as 30% van die blare geel geword het. Pak choi-blare is ook nagegaan vir askorbiensuurvlakke.
  • Muntblare is beoordeel volgens die aantal blare wat elke 12 uur geabsis is. Verlies van 40% blare is beskou as die einde van lewensvatbare bergingstyd.
  • Bone is geëvalueer deur verkoelingsskade, op ‘n 5 punt skaal, vir produkte wat by 0oC gestoor is. Ander temperatuurbehandelings is beoordeel deur verlies in fermheid op ‘n 5-punt skaal. Die tyd wat dit geneem het om telling 3 te bereik, was die stoortyd. Na vier dae se berging is respirasie van bone gemeet deur termiese geleidingsvermoë gaschromatografie.

Laer etileenvlakke vertraag veroudering

Tabel 1: “Na-oeslewe van pak choi, broccoli (soos bepaal deur blaarvergeling), kruisement (soos bepaal deur blaarafsnyding), en groenboontjies (soos bepaal deur versagting) na berging by verskillende temperature in die lug met ‘n reeks etileen konsentrasies,” Li et al. 2017. (Krediete: DOI: 10.1080/14620316.2016.1263545)

Tabel 1 toon die interaksies van temperatuur en etileengasvlakke op bergingstyd. In elke geval het die resultate van hierdie eksperiment die bergingstyd oorskry wat oor industriestandaarde behaal is.

Deur die resultate van die eksperiment met regressievergelykings te ontleed, het die wetenskaplike die maksimum temperature bereken wat nodig is om bergingstyd van 7, 14 en 21 dae te bereik by die etileenkonsentrasies wat gebruik is. Die resultate word in Tabel 2 getoon.

Pak choi

In hierdie eksperiment, toe pak choi by 0°C gestoor is, wat die industriestandaard is, het die groente vir 40-60 dae goed gebly. Gewoonlik word pak choi ver voor 40 dae na oes bemark. Soos getoon in Tabel 2, as etileen van die gewone 1,0 tot 0,001 μL L−1 verminder word, kan temperature op 7°C gehandhaaf word as die groente vir 21 dae gestoor word of by 10°C as die groente vir slegs 14 gestoor word. dae.

broccoli

Vir broccoli is die aanbevole 0°C nie nodig as dit net vir 21 dae gestoor word nie; 5°C is genoeg as etileengaskonsentrasies tot 0,001 μL L−1 verlaag word. ’n Temperatuur van 8°C is genoeg om broccoli vir 14 dae te stoor.

kruisement

’n Voorlopige studie het die wetenskaplikes getoon dat die berging van kruisement by 0°C geen blaarafsnyding veroorsaak nie, selfs ná 40 dae se berging, so hulle het hierdie temperatuur selfs in die eksperimentele stadium uitgeskakel.

Deur kruisement by 6°C te stoor, ongeag die etileengas, word ‘n stoortyd van 14 dae behaal.

Tabel 2. “Berekening uit die regressievergelykings van die maksimum bergingstemperatuur van pak choi, broccoli, kruisement en groenboon wat spesifieke na-oes lewensperiodes toelaat by die etileenkonsentrasies wat ondersoek is,” Li et al. 2017. (Krediete: DOI: 10.1080/14620316.2016.1263545 )

bone

Groenbone wat by 0°C gestoor is, het koueskade opgedoen en kon nie na twee weke se berging gebruik word nie. Met hierdie groente het dalende vlakke van etileengas die bergingstyd verhoog. As etileengasvlakke tot 0,001 μL L−1 verlaag word, kan groenbone vir 14 dae by 18°C ​​gestoor word. Die bergingstemperatuur kan vier keer hoër word vir bone as vir enige van die ander groente wat getoets is.

Etileen sensitiwiteit

Na gelang van die resultate het die wetenskaplikes tot die gevolgtrekking gekom dat die groente wisselende sensitiwiteit vir etileen toon. Bone was die sensitiefste, gevolg deur kruisement; Broccoli en pak choi was die minste sensitief vir etileengas. Nie-klimakteriese groente produseer self ‘n klein hoeveelheid etileen; as hulle saam met klimakteriese vrugte gestoor word, of aan masjinerie blootgestel word, kan hulle ten minste 0,1 μL L−1 van die gas ervaar. Dus, om stappe te neem om die gasvlakke te verminder, kan bergingstyd verleng.

Boonop het die vermindering van etileen ook respirasie in groenbone verminder, soos getoon in Tabel 3. Dit verminder op sy beurt die hitte wat tydens asemhaling geproduseer word en verminder verder verkoelingsbehoeftes. Selfs askorbiensuurvlakke bly optimaal onder laer temperature of etileenvlakke in pak choi.

Tabel 3. “Asemhaling, as ontwikkelde koolstofdioksied, van groenbone na 4 dae gestoor by verskillende temperature en etileenkonsentrasies,” Li et al. 2017. (Krediete: DOI: 10.1080/14620316.2016.1263545)

gas ontleders

Hierdie eksperiment wys dit is nie nodig dat enige van die groente by 0oC gestoor word nie, wat die algemene praktyk is, selfs by hoër konsentrasies etileen. Dit is ‘n beduidende resultaat op sigself, aangesien groente selde vir die maksimum tyd van 60 dae gestoor word, waarvoor 0°C aanbeveel word. Die verlaging van etileenvlakke kan egter bykomende voordele inhou om energieverbruik te verminder. Afnemende etileengasvlakke kan veroudering in die temperatuurreeks van 0 tot 20°C vertraag. Hierdie vlak van etileenvermindering verg wel belegging, maar dit is baie minder as die koste van energie en die gebruik daarvan is nie besoedelend nie.

Kommersieel beskikbare gasontleders kan belanghebbendes help om etileenvlakke tydens berging en vervoer te monitor en te meet. Felix Instruments — Toegepaste Voedselwetenskap produseer ‘n reeks gasontleders wat geskik is om etileen op verskillende punte van die voorsieningsketting te meet. Hulle gee vinnige en akkurate lesings en is gebruikersvriendelik. Verskaffers en produsente kan dit oorweeg om dit te gebruik om hul energiekoste en koolstofvoetspoor te verminder.

Vijayalaxmi Kinhal
Wetenskapskrywer, CID Bio Science
PhD Ekologie en Omgewingswetenskap, BSc Landbou

Bron

FAO. (2021, 8 Junie). Bedrywighede buite die plaas is ‘n groeiende deel van voedselstelsel-kweekhuisgasvrystellings. Onttrek van http://www.fao.org/news/story/en/item/1402118/icode/

Gilbert, N. Een derde van ons kweekhuisgasvrystellings kom van landbou. Nature (2012). https://doi.org/10.1038/nature.2012.11708

Li Y, Wills RBH & Golding JB (2017) Interaksie van etileenkonsentrasie en bergingstemperatuur op na-oes lewe van die groen groente pak choi, broccoli, kruisement en groenboontjie. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 92:3, 288-293. DOI: 10.1080/14620316.2016.1263545


Skrywer Beeld


Leave a Comment