Pro chladírenskou praxi, ale i pro ostatní odvětví obchodu a odbytu plodin uchovávaných v čerstvém stavu, se trvale řeší vztahy mezi jakostí a provozně přijatelnou dobou skladovatelnosti. V širokém rozsahu skladovaných komodit jsou praktické limity úchovy tabelovány pro konvenční chladírenské skladování a pro skladování v řízené atmosféře, z níž plynná směs označená jako ULO (Ultra Low Oxygen – ultra nízký obsah kyslíku) je velkovýrobně používána v ovocnářsky vyspělých státech Severní Ameriky, Evropy a Nového Zélandu hlavně pro jádrové ovoce (zejména jablka). Stranou zájmu zůstává vliv etylénu, jehož podpůrný účinek na mnoho projevů zrání ovoce, zeleniny a řezaných květin je dlouhodobě známý.
V provozu chladíren se etylén potlačuje prostřednictvím zvýšeného obsahu oxidu uhličitého a sníženého obsahu kyslíku nejlépe souběžně s technologií ULO. Ve 30. letech minulého stolení ocenili jeho význam při koncipování řízené atmosféry F. Kidd a C. West, East Malling, U. K. Přesné a citlivé měření etylénu mohlo být realizováno teprve po zavedení analýzy fyziologických plynů metodou plynové chromatografie v 60. letech. Vizuálně zprostředkované účinky etylénu na rostlinné pletivo však vyžadují měřit jeho prahové koncentrace na hladině p.p.b. (part per bilion – 1: 10-9). Zpomalování procesů zrání vyplývající z eliminace vlivu etylénu a současně tím oddálit stárnutí rostlinného pletiva, je dodnes aktuálním fyziologickým problémem od jehož vyřešení se očekává praktické využití.
Etylén při praktickém skladování
Nedostatek analytických údajů o obsahu etylénu v chladírenské komoře při teplotách skladování nezpůsobujících chladový stres vedl k původní nesprávné interpretaci zcela nezanedbatelného účinku tohoto plynu na plodiny klimakterického typu (jablka, hrušky, broskve, švestky). Vliv etylénu měla nahradit řízená atmosféra. Pro vytvoření aktuální koncentrace etylénu v ambientní atmosféře chladírenské komory s řízenou atmosférou je potřeba vyhodnotit dva vlivy – produkci etylénu skladovanou plodinou (lze odvodit, aniž by byla měřena z ovocného druhu, případně odrůdy a teploty skladování) a stupně plynotěsnosti chladírenské komory. Bude-li chladírenská komora vysoce plynotěsná (např. 270 Pa počátečního přetlaku, který neklesne za 30 minut pod 100 Pa) a budou-li skladovány odrůdy s vysokou produkcí etylénu ('Golden Delicious', 'Spartan'), lze očekávat vysokou koncentraci etylénu v chladírenské komoře. Dekarbonizační jednotka s účinnou látkou jako je například aktivní uhlí sice má dostatečnou adsorpční kapacitu pro zachycení oxidu uhličitého, nikoliv však pro zachycení etylénu. Naopak při použití potašových dekarbonizátorů nebo jednotky obsahující pálené vápno, je vazba etylénu na tyto sorbenty zcela nevýznamná. Naštěstí v našich chladírnách s řízenou atmosférou převládají dekarbonizátory s účinnou látkou aktivního uhlí, jehož adsorpční účinnost je závislá na počáteční jakosti při nákupu a provozu v dekarbonizační jednotce a době použití (zpravidla šest až deset let).
Látky fyziologicky protikladné k etylénu
Obsáhlý výzkum na Univerzitě Severní Karoliny provedený Dr. Edwardem Sislerou a Sylvií Blankenshipovou vedl v roce 1996 k udělení patentu pro účinnou látku 1-methylcyklopropen (1-MCP), která z mnoha cyklopropenů fyziologický vliv etylénu nejúčinněji omezovala. Podmínkou pro blokování etylénu je schopnost látky snadněji se vázat na receptory zrání než etylén. 1-MCP splňuje tento parametr hned ve dvou směrech. Pro vazbu na receptor bohatě postačí desetkrát nižší koncentrace než vyžaduje etylén a současně rychlost poutání na receptor je desetkrát rychlejší. Byla prokázána rozdílnost struktury cyklopropenů. Vazba methylové skupiny na třetí uhlík (3-MCP) tvoří derivát, který je však účinný, ale až v mnohonásobně vyšší koncentraci než 1-MCP.
Účinek 1-MCP
Význam dosud provedených zkoušek se dotýkal plodin, které ve větším rozsahu produkují vlastní etylén a citlivě reagují na vnější etylén pocházející od jiných uložených plodin. Plody klimakterického typu produkují tuto látku zvýšenou rychlostí na počátku zrání, kdy je ukončena fáze zvětšování objemu plodu a jeho hmotnosti. Taková produkce etylénu je vyjádřitelná exponenciální rychlostí během fáze typického zrání. Do této skupiny patří rod Malus, peckové ovoce (meruňky, broskve, nektarinky, švestky), brokolice, rajčata, salát hlávkový, řezané růže, karafiáty, pelargónie, Alstroemeria ssp., begónie, ibišek, Kalanchoe, tulipány, lilie a další.
Skupenství přípravku a jeho stanovení
1-MCP se uvolňuje jako plyn z obchodních preparátů (Floralife, EthylBlock ®,
SmartFresh ®) do přímého kontaktu s ošetřovanými plody či řezanými květy. Přestože má vyšší afinitu na etylénové receptory než etylén, musí se vytvořit koncentrace asi 100 nl/l (nanolitrů na litr), aby jako difundující plyn obsadil místa vazby v očekávané době 7 až 24 hodin. Tato koncentrace se dá vytvořit pouze v hermetickém prostoru (PE pytel, kovový plynotěsný kontejner). Difúze 1-MCP z rostlinného pletiva je rychlá. Ve slupce a těsně pod ní se po osmi hodinách od odvětrání této atmosféry neprokáží stopy této látky. Chemická struktura, analyticky podobná etylénu se standardně stanoví plynovou chromatografií na sorbetu Porapak Q v koncentracích nižších jak 1 l/l.
Účinnost aktivní látky
Jako pro každou exogenně použitou látku se i zde předpokládají optimální podmínky vnějšího prostředí, čímž se podpoří účinek na ošetřovanou komoditu. Vhodná teplota se pohybuje v rozsahu 20 – 25°C. Při nižší teplotě (např. teplota chladírenské komory) musí být úměrně prodloužena i doba působení. Z kinetiky biochemické reakce vazby účinné látky na receptor se optimální teplota 20°C jeví jako efektivnější, což bylo prokázáno u brokolice ošetřené v chladírně. Výsledky nebyly plně vyhovující. Aktivní koncentrace účinné látky byla zjištěna v širokém rozmezí koncentrací, které se pohybovaly od jednotek nanolitrů na litr až po stovky mikrolitrů na litr. Např. 250 – 300 nl/l po pěti minutách vyvolalo účinnější blokování etylénu v řezaných karafiátech než koncentrace 0,5 nl/l po čtyřiadvacetihodinovém působení. Doba působení se pohybuje v rozmezí 12 až 24 hodin, má- li být přípravek zcela účinný. Vývojové stadium pletiva a stupeň zralosti má význam u plodin s klimakterickým průběhem dýchání. Proto je pro jablka efektivní aplikace přípravku v optimální sklizňové zralosti (zjištěno podle obsahu škrobu na řezné ploše). Bude-li zřejmé, že se plody nacházejí v pokročilé zralosti a ve vnitřní atmosféře se kumuluje vnitropletivový etylén, pak použití přípravku nemusí být plně účinné. Exogenní (vnější etylén v okolí plodů) a endogenní etylén (obsažený v mezibuněčných prostorách plodu) bude účinkem činidla zastaven ve svém stimulačním účinku. Proto ošetřená jablka mohou být i nadále skladována v chladírenské komoře s obvyklým obsahem etylénu v okolní atmosféře. Rovněž bude záležet na skladované komoditě; např. ošetřené jahody nesnesou prostředí s vysokým obsahem etylénu (několik desítek mikrolitrů na litr). Ztráta chlorofylu a tvorba barevných látek (anthokyanů) je zpomalena, což např. u brokolice zabraňuje žloutnutí pletiv. Rovněž ostatní fyziologické projevy (nízké dýchání, zpomalená biogeneze těkavých aromatických látek) byla prokázána u skladovaných jablek. Měknutí pletiv jako významný kvalitativní znak dužnatého plodu vede u skladovaných jablek k minimální ztrátě pevnosti dužniny a dokonce má toto ošetření vyšší efekt na zpomalené měknutí než skladování v řízené atmosféře, což bylo prokázáno nízkou aktivitou polygalakturonázy (PG) a endo-glukonázy (oba enzymy rozkládají protopektiny a celulozové frakce na koloidně rozpustné pektiny). Ovocné kyseliny jsou jen málo spotřebovávány v metabolismu plodu, takže ošetřené plody se senzoricky vnímají jako více kyselé, tedy méně zralé, přičemž obsah cukrů je účinkem činidla málo poznamenaný (přípravek cukry jen málo ovlivňuje).
Způsob aplikace účinné látky
Pro praktické provedení je vhodný PE pytel o tloušťce, která nepropustí plyny a má půdorys europalety. Dovnitř se naskládají plody uložené v PE přepravkách v množství, které je předem známo. PE pytel se upraví tak, aby se mohl po vložení přípravku okamžitě uzavřít. Příprava preparátu proběhne v několika postupných krocích – do širokohrdlé nádobky se zabroušeným hrdlem se naváží potřebné množství přípravku v suchém stavu a přidá se 50 ml neionizované vody. Nádobka se rychle uzavře a několikrát se promíchá. Ve vzniklém vodném roztoku se začne uvolňovat 1-MCP jako plyn. Pak musí následovat okamžité uložení nádobky do PE pytle, uvolní se zábrusové hrdlo reagenční nádobky a PE obal se hermeticky uzavře. Doba expozice je 24 hodin, nejlépe v teplotě 16 – 18 °C. Reakční doba vyhovuje pro teplotu skladování jablek 3 °C. Další skladování jablek probíhá v prostředí chladírenské komory mezi ostatními neošetřenými plody.
Závěr
Fyziologická odezva plodů na účinnou látku 1-MCP je založena na rušení funkce etylénu (exogenního a endogenního). Pro praktické skladování je jednorázové ošetření touto látkou dostačující pro celé období skladování, aniž se musí zavádět řízená atmosféra.
