streszczenie:

Zastosowano fizyczne metody do obiektywnego monitorowania świeżości jabłek, w których wykorzystano pomiary aktywności procesu enzymatycznego utleniania, z udziałem polifenoli, po mechanicznym uszkodzeniu miąższu. Użyto analizy spektrofotometrycznej do badań kinetyki brązowienia miąższu oraz pomiarów potencjału elektrody redoks w miąższu jako miar aktywności biologicznej tkanki. Utworzono model brązowienia i zweryfikowano przydatność jego parame¬trów do opisu zmian świeżości jabłek o dojrzałości konsumpcyjnej.

Zbadany materiał pochodził z ponad trzydziestu odmian z doświadczenia odmianowego po długim przechowywaniu w komorach chłodniczych. Cechowała go bardzo duża zmienność, którą oceniono jędrnością 10-40 N (pomiar przebijakiem Ø 7,9 mm, odchylenie standardowe dla odmiany – s = 2-6 N), zawartością ekstraktu 10-16% (s = 0,5-2%), objętością przestrzeni międzykomórkowych 17-50% i zawartością w 100 g miąższu kwasu chlorogenowego 3-25 mg, epikatechiny 7-45 mg i ksyloglukozydu floretyny 0,5-7,5 mg. Nowe parametry mogą znaleźć zastosowanie w ocenie jakości jabłek przechowywanych i produktów ze świeżo ciętych jabłek.

Zmiany wywołane enzymatycznym brązowieniem w widmach UV-Vis (250-450 nm) i przyrost zawartości brązowych barwników w miąższu (pasmo 440 nm) wyrażano przyrostem absorbancji rozproszonej A = log(1/R), gdzie R – jest reflektancją tkanki. Analiza chemometryczna wykazała ścisły związek zawartości polifenoli oznaczonych HPLC w miąższu z widmami odbiciowymi UV-Vis czasowo rozdzielonymi, które uzyskano na granicy faz miąższu i powietrza, oraz ich związek z potencjałem elektrody redoks wbitej w miąższ. Analiza ponadto wykazała zróżnicowanie czasowe w przemianach substratów na nieenzymatycznym etapie reakcji brązowienia, a w widmach, charakterystyczne pasma dla substratów fenolowych. Stwierdzono, że możliwe jest tworzenie wskaźników świeżości jabłek z analizy uszkadzanego miąższu, co wynika z wykonanego oszacowania stężeń polifenoli w miąższu na podstawie widm spektrofotometrycznych czasowo rozdzielonych.

Efekty enzymatycznego brązowienia, w których uczestniczył tlen z przestrzeni międzykomórkowych, rejestrowano metodą kinetyczną od 1-3 min w ultrafiolecie (ok. 275 nm), a po 6-12 min, efekt ten obserwowano w widzialnym fiolecie 365-390 nm. Wykazano ścisły związek potencjału elektrody redoks wbitej w miąższ (E0 = 420-580 mV) z pomiarami kinetycznymi po 3-4 min w pasmach 260 nm i 275 nm, oraz potencjału wysycenia na elektrodzie redoks (Ef = 510-650 mV) z pomiarami kinetycznymi w widzialnym fiolecie.

Zaproponowano opis brązowienia uszkodzonej mechanicznie świeżej tkanki, w którym pierwszy etap jest szybką reakcją związaną z nadmiarem enzymu PPO w miąższu, a drugi to faza nieenzymatycznego, sprzężonego np. z kwasem chlorogenowym, utleniania polifenoli zależna od tlenu w przestrzeniach międzyko¬mórkowych. Do praktycznej oceny zmian świeżości i przejrzewania przechowy¬wanych jabłek uproszczono opis brązowienia i zastosowano model kinetyki I rzędu względem barwników melaninowych absorbujących światło w paśmie 440 nm. Uwzględnia on zróżnicowanie dojrzałości owoców i okresy przechowywania jabłek.

Stwierdzono, że w świeżych owocach po zróżnicowanym okresie przechowywania i przy zróżnicowanej dojrzałości owoców (w dojrzałości konsumpcyjnej) stale aktywne są mechanizmy biologiczne w reakcji na uszkodzenie. Tę aktywność charakteryzuje stały i charakterystyczny dla każdej odmiany jabłek czas połówkowy brązowienia miąższu ( t½ = 5-45 min), który wzrasta jedynie przy cięciu miąższu pod wodą. Maleje aktywność biologiczna substratów w jabłkach przej¬rzewających określana malejącą szybkością początkową brązowienia miąższu cząstek wyciętych z jabłek w powietrzu (υ = 0,003-0,035 Abs  min-1, s = 0,002-0,017 Abs  min 1), a także malejącą szybkością brązowienia cząstek wyciętych pod wodą (υ = 0,001-0,02 Abs  min-1). Miąższ cząstek z jabłek przejrzewających charakteryzuję się wyższą absorbancją rozproszoną, którą określa się na miąższu świeżo wyciętym z jabłek (A0 = 0,2-0,5 Abs, s = 0,01-0,3 Abs), a także mniejszym przyrostem absorbancji (Af = 0,05-0,35 Abs, s = 0,03-0,1 Abs), co następuje przy osiąganiu wysycenia brązowienia miąższu.

Zaobserwowano, że w świeżym miąższu proces brązowienia postępuje w kierun¬ku utworzenia bariery ochronnej przed rodnikami organicznymi i przed tlenem. Następną cechą charakterystyczną świeżego miąższu jest obniżenie szybkości brą¬zowienia o połowę, po wycięciu go pod wodą i wypłukaniu z treści komórkowej, lecz wtedy tylko nieznacznie maleje charakterystyczna dla każdej odmiany, absorbancja miąższu osiągana po wysyceniu brązowienia – A0 + Af i nie zmienia się stała kinetyczna reakcji brązowienia miąższu (KM = 0,23 Abs w normalnych warunkach otoczenia). Podobnie, obniżenie temperatury miąższu lub powierzchniowe inhibi¬tory PPO, obniżają jedynie szybkość brązowienia i wydłużają trwałość barwy wyciętych cząstek (trwałość – t0,08 = 2-80 min, def. jako czas przyrostu absorbancji do 0,08 Abs w normalnych warunkach otoczenia i przy cięciu w powietrzu).

Z wykonanych badań wynika, że brązowienie miąższu jabłek można traktować jako cechę odmianową, a analiza wskazuje na związek oceny świeżości z przejrzewaniem i z aktywnością enzymatyczną polifenoli w tkance, oraz na jej związek z mechanizmami naprawczymi w miąższu i autentyczną wartością odżywczą jabłek. Za obiektywne miary świeżości jabłek i ciętego miąższu mogą służyć fizyczne miary aktywności biologicznej tkanki jako reakcja na uszkodzenie w wyniku cięcia lub przebicia.