Способ оценки успешности обработки урожая сельскохозяйственной продукции 1-метилциклопропеном
METHOD FOR ASSESSING THE SUCCESS OF AGRICULTURAL YIELD PROCESSING WITH 1-METHYLCYCLOPROPENE

Изобретение относится к технологии обработки урожая сельскохозяйственных культур с целью увеличения сроков хранения и улучшению их качества. В частности, изобретение относится к технологии обработки плодов, ягод и фруктов препаратами на основе 1-метилциклопропена (1-МЦП), который обладает свойствами, блокирующими синтез и действие «старящего газа» - этилена - на рецепторы созревания, а также пиротехническими шашками, содержащими активные вещества, которые подавляют и предупреждают развитие поражения плодов плесенями, гнилями, различными грибковыми и микробными заболеваниями. Перечисленные факторы – влияние этилена и развитие грибковых и микробных заболеваний - являются основными, ответственными за порчу и сокращающими время хранения плодоовощной продукции. Поэтому создание технологии, позволяющей  оценить качество такой обработки, является очень важной задачей.
3
Известен способ количественного определения 1-метилциклопропена, выделившегося из клатратного комплекса с -циклодекстрином  во внутренний объем фруктохранилища из препарата «Фитомаг» после взаимодействия клатратного комплекса с водой или водным раствором, содержащим органические (синтанол ДС-10, этанол и др.) и/или неорганические вещества (гидроксиды или карбонаты щелочных металлов - NaOH, КОН, NaHCO и др.). Концентрация органических или неорганических веществ в водном растворе обычно составляет от 0.1 до 3 мас.%. Количество воды или водного раствора органических или неорганических веществ составляет 3ч7 массовых частей на 1 массовую часть препарата.
3
3
Концентрацию 1-МЦП в объеме хранилища или контейнера определяют путем отбора проб воздуха из фруктохранилища и дальнейшим анализом их методом газохроматографического анализа (Газовый хроматограф «КРИСТАЛЛ ЛЮКС - 4000». Капиллярная колонка OV - 101,  =0.3 мм, L=50 м. Пламенно-ионизационный детектор. Температура испарителя - 130°С. Температура колонки - 270°С. Температура детектора - 270°С. Расход водорода - 28 см/мин. Расход воздуха - 500 см/мин /1, аналог/.
Основным недостатком известного способа является невозможность его применения для определения содержания 1-метилципклопропена в обработанной плодоовощной продукции, поскольку этот газ, взаимодействуя с рецепторами живых плодов, чувствительными к этилену, сам разрушается и не оставляет химических следов своего воздействия на плоды. Это является одним из основных препятствий для разрешения применения 1-метилциклопропена в некоторых странах, поскольку прямыми химическим исследованиями его присутствие обнаружить нельзя.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является способ, позволяющий определить, что обработка 1-метилциклопропеном плодов (груш) была произведена. Для этого было предложен тестовый набор, который анализирует активность гена груши, чтобы определить, были ли обработаны фрукты 1-метилциклопропеном для продления срока хранения.
Пока тестовый набор используется для определения содержания пестицидов в «органических» грушах, однако в Компании отмечают, что он может стать инновационным способом проверки всех органических фруктов и овощей, поступающих на рынок.
Изобретенный тест показывает разницу между обработанной и необработанной партией фруктов на основе измерений активности генов, которые называют индикативными. До этого не существовало способа измерения этого показателя.
Само исследование проводят путем нанесения капли сока из партии товара на карточку, пропитанную чувствительным реагентом.
Характерной чертой известного способа является необходимость исследования двух партий плодов – обработанной и необработанной 1-метилциклопропеном (1-МЦП).
Основным недостатком известного способа является невозможность получить достоверные сведения о том, насколько удачно была проведена обработка, как плоды восприняли действие газа, и не «исчез» ли газ во время обработки, например, по причине халатности обслуживающего персонала или в результате преднамеренных вредоносных действий, к числу которых может быть отнесено хотя бы кратковременное включение вентиляции в камере.
Основной задачей заявленного способа является создание технологии, позволяющей простым методом оценивать успешность проведенной обработки плодов под действием 1-МЦП. Косвенной задачей является создание способа, позволяющего более достоверно определять факт применения такого вида обработки в т.н. «органических» продуктах, в первую очередь, в сливах, яблоках, грушах, абрикосах, персиках и др.
Поставленные задачи решаются заявленным способом оценки успешности обработки сельскохозяйственной продукции 1-метилциклопропеном, включающим сравнение физических показателей в двух партий – обработанных и необработанных, отличающийся тем, что в качестве физического показателя используют интенсивность выделения этилена в обеих партиях, и процесс исследований осуществляют в два этапа, на первом из которых обе партии выдерживают в одинаковых условиях 3-10 суток при комнатной температуре, затем помещают навески партий плодов в одинаковые по объему  герметичные емкости на 1-10 часов, после чего измеряют количество выделившегося этилена в расчете на единицу массы плодов в единицу времени в обеих партиях, и сравнивают результаты. Чем больше разница по интенсивности выделения этилена, тем лучше прошла обработка,  и тем дольше будут храниться обработанные партии.
Представленные особенности способа по необходимости обязательной выдержки обработанных плодов газом 1-МЦП и необработанных плодов при комнатной температуре  в течение определенного времени для более отчетливого различения интенсивности выделения этилена не очевидны и неизвестны из существующего уровня техники и литературы, что позволяет сделать вывод о том, что заявленное техническое решение соответствует критериям «Новизна» и «Изобретательский уровень».
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (сравнительный).
2
2
3
Обработке подвергали яблоки сорта «Ренет Семеренко», снятые в фазе съемной зрелости 7-9 баллов по йодокрахмальной пробе и с показателем твердости 11-12 кг/см, а также сливы сорта «Стенлей», снятые также в фазе начальной съемной  степени зрелости со значением показателя твердости 3,5 кг/см. Яблоки в количестве 250 кг и сливы в количестве 100 кг, размещенные в деревянных дощатых ящиках по 10-15 кг в каждом, помещают в герметично закрывающуюся холодильную камеру с внутренним объемом 15,6 м. Температуру в камере доводят до 12°C, температура плодов составляет 13-14 °C. Далее проводят обработку означенных плодов препаратом 1-МЦП. В качестве препарата 1-МЦП используют коммерческий препарат «Фреш-Форма» с содержанием основного вещества 3,5 масс.%. для обработки используют 0,3 грамма препарата   Препарат 1-МЦП приводят в действие, помещая его в банку объемом 1,0 литр, в которую налит 600 мл 3% раствора натриевой щелочи и опущен в раствор барботер с распылителем, подключенный к аквариумному микрокомпрессору. Микрокомпрессор включают в сеть и засыпают в щелочной раствор порошковый препарат 1-МЦП, после чего помещение сразу покидают и герметично закрывают его. По истечении 24 часов камеру вскрывают и определяют эффективность воздействия препарата 1-МЦП.
Для оценки успешности обработки плодов препаратом 1-МЦП образцы обработанных и не обработанных яблок выдерживали при комнатной температуре в течение 7 суток, после чего по 1,5 кг тех и других яблок помещали на 3 часа в герметично закрывающиеся емкости объемом по 7 литров с устройством для отбора проб воздуха на газоанализатор. По прошествии 3-х часов воздух в емкостях анализировали на содержание выделившегося из яблок этилена на приборе марки «Shenzhen YuanTe Technology», показания которого даются в единицах ррм, то есть в весовых миллионных долях. Зная плотность воздуха, составляющую при 20°C 1,295 грамм в 1 литре, и массу загруженных в емкость яблок, вычисляли уровень выделения этилена в мл на 1 кг яблок в 1 час. Для обработанных плодов этот уровень оказался 1,28 мл/кг час, для необработанных плодов – 2,10 мл/кг час.
Заложенные на дальнейшее хранение в холодильные камеры образцы продукции показали, что время, хранения, в течение которого убыль продукции от порчи в пределах 15% для обработанных и необработанных партий яблок составило 3,5 и 2,5 месяца соответственно, а для слив – 1,0 и 0,75 месяца соответственно.
Таким образом, эффект применения 1-МЦП в случае использования малых количеств препарата 1-МЦП оказался очень незначителен – интенсивность выделения этилена снизилась менее, чем в два раза, а время хранения продукции без больших потерь существенно не возросло. Это не позволит долго хранить  даже при пониженной температуре т.н. «климактерические» плоды, к числу которых относятся яблоки, груши, сливы, абрикосы, томаты и многие другие продукты.
Этот пример иллюстрирует, что слишком малое количество препарата, взятое при обработке, либо утечка 1-метилциклопропена из обрабатываемой камеры, не позволяет проводить успешную обработку и не позволяет существенно увеличить время хранения фруктов и овощей. И этот факт легко может быть обнаружен заявленным способом и позволяет спрогнозировать приблизительное время хранения продукции.
Пример 2 (по заявленному способу).
Способ осуществляли по примеру 1, но количество препарата 1-МЦП составило 2,4 грамма. Все исследования активности примененного препарата также осуществляли по примеру 1. Как оказалось, интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более чем в 30 раз – 0,07 мл/кг в час против 2,2 мл/кг в час.
Заложенные на дальнейшее хранение в холодильные камеры образцы продукции показали, что время, хранения, в течение которого убыль продукции от порчи в пределах 15% для обработанных и необработанных партий яблок составило 6,5 и 2,5 месяца соответственно, а для слив – 3,0 и 0,75 месяца соответственно.
Таким образом, препарат сработал отлично, его количества хватило для успешной обработки, что подтвердили данные по дальнейшему хранению, и эти данные вполне коррелируют с данными по снижению интенсивности выделения этилена в обработанной партии по сравнению с необработанной.
Пример 3 (по заявленному способу).
Обработку и способ определения успешности обработки осуществляют по примеру 1, но при исследованиях партии выдерживали при комнатной температуре 3 суток, а время выделения этилена в закрытой емкости составляло 10 часов. Интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более чем в 33 раз – 0,067 мл/кг в час против 2,2 мл/кг в час.
Пример 4 (сравнительный).
Обработку и способ определения успешности обработки осуществляют по примеру 1, но при исследованиях партии выдерживали при комнатной температуре 1,5 суток, а время выделения этилена в закрытой емкости составляло 10 часов. Интенсивность выделения этилена у необработанных образцов яблок по сравнению с необработанными повысилась, немного, в 2,3 раз – 0,16 мл/кг в час против 0,070 мл/кг в час. Это не позволяет достоверно судить об успешности обработки (при исследованиях не соблюли заявленные параметры способа - 1,5 суток вместо минимально заявленных 3 суток), поскольку незначительные отклонения в интенсивностях выделения этилена могут быть вызваны, например, различной степенью зрелости исследуемых плодов.
Пример 5 (по заявленному способу).
Обработку и способ определения успешности обработки осуществляют по примеру 1, но при исследованиях партии выдерживали при комнатной температуре 10 суток, а время выделения этилена в закрытой емкости составляло 1 час. Интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более, чем в 31 раз – 0,069 мл/кг в час против 2,2 мл/кг в час.
Сравнение результатов примеров 2, 3 и 5 иллюстрирует достаточно уверенную сходимость измерений в пределах заявленных параметрах способа с точностью до 10%. Это вполне достаточная точность для того, чтобы использовать способ в промышленных масштабах и оценивать успешность проведения обработки сразу после ее завершения.
Пример 6 (по заявленному способу).
Способ осуществляют по примеру 2, но в качестве образца яблок используют плоды яблони сорта «Голден Делишес», сливы - сорта «Чемпион». Интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более, чем в 28 раз – 0,17 мл/кг в час против 4,8 мл/кг в час. Таким образом, препарат хорошо сработал, что в дальнейшем подтвердилось при длительном хранении плодов при пониженной температуре.
Пример 7 (по заявленному способу).
Способ осуществляют по примеру 6, но используют для обработки 6,5 граммов препарата 1-МЦП «Фреш-Форма». Все дальнейшие исследования активности примененных препаратов также осуществляли по примеру 5, интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более чем в 35 раз – 0,13 мл/кг в час против 4,6 мл/кг в час.
Таким образом, заявленный способ позволяет оценивать результаты обработки плодов препаратами 1-МЦП и может быть использован как в малых, так и в больших садоводческих хозяйствах. Дополнительным преимуществом способа является его простота и возможность определения факта обработки препаратами 1-МЦП продуктов, претендующих на квалификацию «органические».
Источники информации
1. Патент РФ 2325810 «Способ хранения урожая плодоовощной и растениеводческой продукции» (аналог).
2. Материал, размещенный в интернете по ссылке: https://agrostory.com/info-centre/market-news/invented-a-new-method-for-determination-of-pesticides-in-organic-fruits/ /прототип/.