PROCESELE DE CRESTERE SI MATURARE A FRUCTELOR

Majoritatea plantelor pomicole formeaza flori complete, compuse din receptacul, sepale, petale, stamine si unul sau mai multe pistile (mar, par, gutui, cais, piersic, cires, visin, migdal). (fig. 7.). Invelisurile florale pot lipsi total sau partial (alun, nuc).

Ovarul poate fi unilocular (prun, piersic, cires, visin, migdal), sau pentalocular (mar, par, gutui).

In general, fructele si semintele iau nastere in urma fecundarii ovulului.

Peretii ovarului in care se depun substantele de rezerva, prin ingrosare formeaza fructele propriu-zise, numite 'fructe adevarate' (fig. 8). La unele specii de plante fructele iau nastere din alte parti ale florii decat ovarul. De exemplu, merele, perele, gutuile, se formeaza ca urmare a depunerii substantelor nutritive in peretii receptacului si ingrosarea lui: aceste fructe se numesc 'false'.

6.1. Cresterea fructelor

Dupa fecundare si legarea fructelor pana la recoltare, se disting doua etape importante in formarea fructelor: cresterea cu acumularea cantitativa de substante si maturarea cu importante transformari fizice, biochimice si fiziologice. In cursul cresterii intervin numerosi factori care pot influenta rata de crestere si marimea finala a fructelor. Procesul cresteri poate fi urmarit prin sporirea volumului, prin masurarea greutatii, fapt important pentru aprecierea mai justa a unor agrotehnici cum ar fi aplicarea ingrasamintelor, taierile, rarirea fructelor, folosirea regulatorilor de crestere s.a.

Cresterea fructelor incepe odata cu 'legarea' fructelor si se incheie la inceputul maturarii, adica la intrarea fructelor 'in parga'. Are doua faze: diviziunea (multiplicarea) celulara si intinderea (marirea) celulelor.

Diviziunea celulara la nivelul fructului are durata diferita in functie de specie: la cires si visin 2 saptamani, la prun si piersic 4 saptamani, la mar 4 -5 saptamani, la par 7 - 9 saptamani, iar la coacaz, zmeur si mur, diviziunea celulara este aproximativ terminata la incheierea infloritului. La capsun continua pana la maturitate.

Chiar inainte de sfarsitul diviziunii celulare incepe marirea celulelor. Se formeaza vacuole in interiorul celulelor care ocupa majoritatea spatiului din centrul acestira. Vacuolele se umplu cu sucul vacuolar care contine zaharuri si acizi organici. In zona epidermica apar pigmentii rosii sau albastri care dau culoarea fructelor. In paralel cu procesul de marire a celulelor se formeaza spatii intercelulare cu aer. Cresterea, datorata diviziunii celulare, maririi celulelor si formarii spatiilor intercelulare cu aer, duce la o reprezentare grafica generala a cresterii sub forma unei curbe sigmoide la samantoase ( mar, par, gutui) si unei duble sigmoide la samburoase, deoarece in perioada lignificarii samburilor, mezocarpul se opreste din crestere. Spre sfarsitul intaririi samburilor, celulele pulpei cresc rapid pana ce fructul ajunge la maturitate (fig. 9).

Fig. 9. - Curba cresterii fructelor la pomacee(A) si la drupacee (B)

V- volumul; t- timp; t^' - t' - intarirea samburelui.

In timpul cresterii si maturarii fructelor apar modificari de ordin morfologic, citologic, biochimic si fiziologic.

Modificarile morfologice se refera la realizarea formei si marimii speciei si soiului, precum si unele procese specifice, ca lignificarea epicarpului la alune, a endocarpului la nuci, cerificarea celulelor epidermei (mere, prune, afine etc), gelificarea unor celule.

Modificarile biochimice pe parcursul cresterii si maturarii fructelor constau in reactii de sinteza a diferitelor componente celulare.

Modificarile fiziologice din timpul cresterii si maturarii sunt reflectate in primul rand prin variatia intensitatii procesului de respiratie.

Marimea si numarul celulelor din fructe au importanta si ca valoare comerciala si ca durata de pastrare a fructelor. In urma amplelor cercetari efectuate se poate concluziona astfel:

- fructele mari au, de obicei, un numar de celule mai mare decat cele mici, din acelasi pom; fructele de la pomii cu recolta redusa au mai multe celule si mai mari decat cele de la pomii cu incarcatura maxima;

- azotul in exces a dus la obtinerea de fructe cu celule mai putine si mai mari in raport cu fertilizarea complexa;

- in cazul in care nevoia de frig nu este satisfacuta integral, numarul de celule la acelasi soi este mai mic si celulele mai mari decat la pomii care insumeaza integral nevoia de temparaturi scazute;

- rarirea chimica determina obtinerea de fructe cu numar mai mare de celule decat rarirea manuala, datorita actiunii selective a substantelor chimice; acestea fac sa cada fructele cu posibilitati fiziologice mai slabe, pe cand rarirea manuala se face la intamplare;

- densitatea fructelor este mai mare la fructele mici decat la cele mari, la toate soiurile, ca urmare a spatiilor intercelulare cu aer mai reduse la fructele mici.

Este preferabil sa se obtina fructe cu numar relativ ridicat de celule, dar de marime medie, decat fructe cu celule mari si putine. Primele au o densitate mai mare si conservabilitate mai indelungata.

Standardele comerciale prevad ca fructele sa aiba forma caracteristica soiului respectiv. S-a constatat insa ca o serie de factori externi pot modifica mai mult sau mai putin forma tipica.

In general, fructele isi modifica lent forma pana incepe maturarea, dar o modificare substantiala are loc in primele saptamani dupa legare. O temperatura ridicata in aceasta perioada duce la turtirea fructelor. Aceasta turtire este o consecinta a formei celulelor (la fructele alungite celulele sunt izodiametrice, iar la cele turtite sunt elipsoidale).

Forma, volumul si calitatea fructelor la samantoase sunt influentate si de numarul de seminte din fruct. Fructele care au garnitura completa de seminte cresc mai mari si simetrice; cu cat numarul acestora scade, ca urmare a unei fecundari deficitare, cu atat fructele sunt mai putin voluminoase si asimterice. La samburoase, avortarea embrionului care este mascata de prezenta samburelui, frecventa la cires, piersic si prun, conduce la fructe mici, care in multe cazuri cad inainte de maturitate.

S-a constatat ca orice perturbare in mediul ambiant provoaca o incetinire a cresterii fructelor. La par pulpa contine sclereide, care in timpul cresterii fructului se disperseaza in masa acestuia, astfel ca la consum nu se simt. Daca insa cresterea fructului este stanjenita (temperatura scazuta, lipsa de hrana s.a.) o para dintr-un soi superior devine 'pietroasa' deoarece sclereidele raman grupate si se simt in timpul consumului. Interventia prompta pentru inlaturarea cauzelor care stanjenesc cresterea fructelor poate evita scaderea calitatii acestora.

In decursul fenofazei de crestere a fructelor se inregistreaza caderea fiziologica si caderea prematura a fructelor.

Caderea fiziologica se manifesta prin desprinderea unor fructe de pe ramuri. Caderea incepe imediat dupa fecundare si se accentueaza, ajungand la o cadere in masa la inceputul lunii iunie.

Intensitatea caderii difera de la soi la soi si de la un an la altul. In anii cu bune conditii pentru polenizare si fecundare, caderea fiziologica este mai accentuata, datorita concurentei pentru hrana care se instaleaza intre fructele prea numeroase ramase in coroana.

Caderea fiziologica este o particularitate a speciilor pomicole, prin intermediul careia se tinde la stabilirea unui echilibru intre incarcatura cu rod si posibilitatile de nutritie ale pomului. In mod normal, caderea fiziologica nu influenteaza negativ asupra productiei de fructe. Insuficienta hranei, excesul sau insuficienta umiditatii, precum si atacul bolilor si daunatorilor sunt cauze datorita carora caderea fiziologica poate atinge proportii deosebite afectand productia.

Caderea prematura a fructelor se manifesta incepand din lunile iulie - august si pana in momentul recoltarii, fiind mai intensa pe masura aproprierii fructelor de maturitate. Caderea prematura se manifesta pregnant la mar si par, in mai mica masura la prun si cais si nu exista la gutui, piersic, cires si visin. In cadrul fiecarei specii exista soiuri mai rezistente si soiuri la care fenomenul este mai intens. Caderea prematura poate fi accentuata de seceta, atac de boli sau daunatori, udarea exagerata dupa o seceta prelungita, lipsa de hrana s.a. Aparitia fenomenului de cadere prematura duce la pierderi economice.

6.2. Maturarea fructelor

Maturarea consta in totalitatea schimbarilor fizice, biochimice si fiziologice prin care trec fructele de la intrarea in faza de parga si pana la atingerea calitatilor gustative maxime, ceea ce coincide cu maturitatea de consum.

In cursul maturarii, fructele devin mai elastice, capata culoarea caracteristica soiului, gustul devine placut, pulpa suculenta si degaja aroma de fruct copt.

Modificarile biochimice si fiziologice constau in reducerea amidonului la unele fructe, o sporire a zaharurilor solubile, a pectinei solubile, o scadere a aciditatii si substantelor tanante, apar substantele aromate. Aceste procese sunt insotite de modificari respiratorii si de o reducere a rezistentei la agentii patogeni si la stresul fizic.

In cursul maturarii fructelor exista mai multe momente importante pentru fructe, cunoscute ca: maturitate tehnica, preparga si parga, maturitate de recoltare, maturitate de consum, maturitate fiziologica si supramaturarea.

Maturitatea tehnica (industriala) reprezinta momentul in care fructele imature sau mature, corespund momentului cel mai prielnic pentru prelucrare industriala. Ea corespunde unei anumite directii de prelucrare. Nucile verzi, prunele si caisele verzi pentru dulceata se recolteaza intr-o faza mai incipienta de dezvoltare, care odata depasita, le face necorespunzatoare calitativ. Acestea se recolteaza inainte de intarirea endocarpului. Pentru prunele, caisele, piersicile folosite la prepararea gemului, maturitatea tehnica coincide cu realizarea maturitatii depline etc.

Preparga si parga sunt primele faze ale maturarii fructelor, cand insusirile lor fizice, biochimice si fiziologice incep sa se apropie de cele ale fructelor mature. Preparga incepe o data cu schimbarea culorii verzi si dureaza pana la aparitia culorii de baza. Parga se realizeaza cand marimea atinge 95%, continutul in substanta uscata solubila ajunge la 85%, culoarea este in proportie de 75% din valorile normale si aroma incepe sa apara. La unele specii si soiuri, culoarea se intensifica mai repede decat ritmul de sporire al continutului in substanta uscata solubila, fiind necesara determinarea refractometrica (soiul de prune Stanley).

Maturitatea de recoltare coincide cu momentul cel mai potrivit de culegere a fructelor. Este specifica fructelor care nu se consuma imediat si variaza in raport cu destinatia fructelor si cu timpul necesar transportului de la locul de productie la cel de valorificare sau prelucrare. Merele, perele, piersicile, capsunile, care isi continua maturarea dupa recoltare, trebuie recoltate in faza de parga sau chiar preparga pentru a suporta manipularile, transportul si pentru a-si desavarsi calitatile la momentul dorit. Maturitatea de recoltare se determina cu ajutorul unor indici cum ar fi: fermitatea pulpei, culoarea pielitei, culoarea pulpei, continutul de zahar si de substanta uscata, continutul total de acizi s.a. Recoltarea fructelor trebuie efectuata diferentiat la momentul optim pentru fiecare soi in parte.

Maturitatea de consum (in stare proaspata) sau coacerea coincide cu momentul in care transformarile fizice, biochimice si fiziologice au atins nivelul la care fructele prezinta maximum de insusiri organoleptice, adica au realizat insusirile caracteristice soiurilor (marime, culoare, fermitate, gust, aroma). La samburoase, la merele si perele de vara, acest maxim poate fi atins pe pom, dar rezervarea timpului necesar transportului si valorificarii, impune recoltarea mai devreme cu un numar de zile variabil cu specia si soiul, adica la maturitatea de recoltare. La merele si perele de toamna si iarna si la gutui, maturitatea de consum se desavarseste in depozitele de pastrare in decurs de 1 - 5 luni.

Maturitatea fiziologica este caracteristica fructelor si legumelor cu seminte si este faza in care acestea pot germina.

Supramaturarea este caracterizata prin reducerea intensitatii metabolice, diminuarea rezistentei la agentii externi, deprecierea fermitatii, culorii, gustului si aromei. Este faza de declin, care precede moartea produselor.

Maturarea nu se realizeaza uniform in tot produsul. La unele fructe apar centre de maturare, in tesuturile invecinate zonei unde se formeaza semintele, in care s-au acumulat hormoni vegetali. La caise si piersici, locul de formare este zona pistilara, la pere, in zona pedunculara, iar la mere, acestea se afla in centrul fructului. Din aceste zone, procesul de maturare se propaga in tot fructul : la caise de la periferie spre centru, la pere din zona pedunculara spre centru, iar de aici spre periferie, iar la mere, propagarea are loc din centru spre periferie, dar migreaza mai semnificativ spre zonele mai colorate.

Urmarindu-se activitatea respiratorie in faza de inceput a maturarii (faza de parga) se constata ca la unele fructe (cirese, visine) se manifesta o scadere continua a respiratiei, pe masura avansarii spre maturare si chiar dupa aceea, pana la moartea celulelor. La mere, pere, piersici, banane s.a., respiratia manifesta o scadere pana la un minim, care coincide cu sfarsitul etapei de intindere a celulelor, urmeaza o intensificare brusca a respiratiei pana la un maxim, dupa care respiratia descreste din nou, in mod continuu si definitiv, pana la moartea celulelor. Fructele din prima grupa sunt denumite 'fara faza climacterica', iar cele din a doua grupa sunt 'cu faza climacterica'. In cazul fructelor cu faza climacterica, intalnim un moment de 'minim climacteric', la sfarsitul intinderii celulelor, moment care coincide cu maturitatea de recoltare, si 'maximul climacteric' la atingerea maximului de respiratie coincide cu maturitatea de consum.

Dupa maximul climacteric urmeaza o etapa denumita 'supracoacere' sau 'supramaturare' si este insotita de reducerea continua a calitatilor gustative.

Respiratia este un proces metabolic in care substantele organice sunt descompuse pe cale enzimatica, in celulele vii, prin reactii de oxidoreducere, cu eliberare de energie calorica. Aceasta este proportionala cu intensitatea proceselor metabolice, care depind de temperatura mediului ambiant si specie (tabelul 6.1.). La 0 ^oC caldura degajata de nuci este de 0,2 Mj/t/24 h, pe cand la aceeasi specie, la temperatura de 20 ^oC este de 1,3 Mj/t/24 h. Daca la capsuni, la temperatura de 0 ^oC caldura degajata este de 2,9-4,0 Mj/t/24 h, la temperatura de 20 ^oC, aceasta ajunge la valori cuprinse intre 15,1 si 25,9 Mj/t/24 h.

Pentru eliminarea acestei calduri, depozitele de pastrare sunt dotate cu instalatii de ventilatie si instalatii frigorifice.

La fructele mai putin perisabile, intensitatea respiratiei este mai redusa, iar cantitatea de caldura degajata este mai mica, iar la fructele cu grad ridicat de perisabilitate, daca nu este asigurata eliminarea caldurii de respiratie, are loc cresterea temperaturii si deprecierea lor rapida.

Intensitatea respiratiei este influentata de factori de natura externa (temperatura, compozitia atmosferei) si factori de natura interna (substratul respirator, starea de sanatate si integritate, marimea si structura).

Tabelul 6.1

Caldura degajata de cateva specii pomicole in timpul respiratiei, Mj/t/24 h

(dupa I.I.F., 1967, citat de I. Burzo, 1986)

Tehnologia pastrarii fructelor in depozite, urmareste incetinirea proceselor biochimice, care se dezvolta in faza climacterica si intarzierea ajungerii fructelor la maximul climacteric, adica la maturitatea de consum.

Respiratia fructelor este deosebit de intensa, fiind insotita de degajare de caldura. Temperatura ridicata accelereaza respiratia si implicit toate procesele de maturare. Frigul incetineste respiratia si degajarea de caldura. Prin respiratie se consuma o parte din substantele de rezerva. Oxigenul in cantitati normale asigura respiratia intensa, insa la cantitati reduse, respiratia este incetinita. Proportia de CO₂ in atmosfera are acelasi efect de reducere a respiratiei ca si insuficienta oxigenului.

Pe aceste efecte se bazeaza pastrarea fructelor in depozite cu atmosfera controlata unde temperaturile scazute conjugate cu o proportie scazuta de oxigen si sporita in CO₂ reduc foarte mult procesele fiziologice.

Fructele, in marea lor majoritate, se caracterizeaza prin continut ridicat in apa. In procesul respiratiei, ca urmare a oxidarii complete a substantelor energetice, rezulta apa. cantitatea de apa formata depinde de natura substratului oxidat, dintr-o molecula de glucoza rezultand 6 molecule de apa, iar dintr-o molecula de acid oleic 17 molecule de apa. Aceasta apa poate fi utilizata in noi sinteze, se poate acumula in celula, sau se poate elimina prin procesul de transpiratie. (fig. 10).

Fig. 10. Schema procesului de respiratie si transpiratie la fructe

Ca si in cazul respiratiei, temperaturile ridicate o accentueaza, iar temperaturile scazute o reduc. Transpiratia mai depinde si de umiditatea relativa a aerului. In atmosfera uscata, transpiratia fructelor este accentuata, in timp ce in atmosfera aproape saturata (90-95%) transpiratia este redusa, deci, umiditatea relativa influenteaza in mod invers proportional transpiratia fructelor.

Intensitatea transpiratiei este influentata si de factori tehnici, dintre care, un rol important il are momentul recoltarii. Fructele se recolteaza in perioadele cu temperaturi moderate (dimineata, seara sau pe timp noros), cand si temperatura lor corespunde valorificarii.

Crearea unei umiditati relative ridicate este un mijloc pentru prelungirea perioadei de pastrare si reducerea pierderilor normale, datorate reducerii greutatii fructelor prin pierderea apei rezultate din hidroliza substantelor de rezerva.

In faza de maturare, amidonul din fructe se hidrolizeaza in zaharuri simple, care dau fructelor gustul dulce. Se constata o diminuare a cantitatii de acizi organici si substante tanoide, ceea ce conduce la disparitia acrelii si astringentei caracteristice fructelor necoapte. Clorofila din fructe se descompune, iar culoarea acestora, initial verde, devine mai intai pala, pentru a ceda apoi locul culorii specifice soiului. Protopectina din membranele celulare scade, fiind transformata in pectina solubila avand drept consecinta reducerea duritatii fructelor si aparitia elasticitatii. Rezulta ca, in faza de maturare, in fruct predomina procesele de hidroliza. Apar insa si substante noi in urma proceselor de sinteza cum sunt: pigmentii si substantele volatile (esteri, alcooli, aldehide, cetone), care alcatuiesc aroma de fruct copt si participa impreuna cu zaharul si aciditatea la realizarea principalelor caracteristici organoleptice.

Dintre substantele biostimulatoare, in faza de maturare a fructelor, etilenul are un rol primordial in marirea permeabilitatii celulelor favorizand respiratia, stimuland activitatea enzimelor care regleaza maturarea (protopectinaza). Producerea etilenului in fruct este inhibata de prezenta giberelinei. Acidul abscizic care apare actioneaza ca antagonist al giberelinei favorizand producerea etilenului care stimuleaza maturarea (fig. 11.)

Epoca de maturare difera de la o specie la alta si in cadrul fiecareia constituie o caracteristica de soi. Perioada de la inflorire la maturare ramane o caracteristica a soiului, constanta pentru conditii ecologice identice.

Momentul maturarii difera insa, in cadrul unui soi, de la un fruct la altul, chiar in coroana unui pom.

Esalonarea coacerii in cadrul unui soi se extinde uneori pe o durata mai mare de timp, ceea ce necesita uneori, recoltari repetate (cais, capsun, zmeur, afin s.a.).

Fig. 11. - Schema proceselor fiziologice si biochimice din fenofazele cresterii si maturarii fructului (dupa Baldini);

f - fecundare; MIN-mr - maturitate de recoltare; MAX- mc - maturitate de consum; IAA - acid indolil acetic; GA₃ - acid giberelic 3; ABA - acid abscizic;

R1 - curba respiratiei la fructele cu faza climacterica;

R2 - curba respiratiei fructelor fara faza climacterica.

Daca fructele nu sunt recoltate la maturitatea de recoltare, avanseaza in procesul de maturare pe pom, ajungand sa se desprinda de ramuri si sa cada. Punctul de desprindere pentru pomaceae este la insertia pedunculului pe ramura, iar la drupaceae si citrice la insertia peunculului de fruct. La locul de desprindere se constata, in majoritatea cazurilor obturarea vaselor prin depunerea unui strat de suber in cadrul caruia tesuturile se separa. La cires, acest strat nu se formeaza, fructele ramanand prinse in pom, sau apare tardiv la fructele trecute in faza de supracoacere.

Calitatile organoleptice, de pastrare si prelucrare ale fructelor depind de conditiile de hrana ale fructelor in fenofazele de crestere si maturare.