Importanta Culturii Piersicului

INTRODUCERE

În pomicultură piersicul este una dintre cele mai apreciate specii datorită calităților deosebite ale fructelor și particularităților biologice ale pomului. Piersicile au o compoziție chimică foarte complexă și pot fi consumate în stare proaspătă și prelucrate sub formă de suc, nectar, compot, gem [1]. Piersicul este un pom fructifer, face parte din [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] [2].Pe plan mondial deține locul al doilea între speciile pomicole cu frunze căzătoare, pe primul loc fiind mărul [4]. Este originar din China, fiind cunoscut cu 2.000 de ani î. Ch. [NUME_REDACTAT] piersicul s-a răspândit în Persia, însă grecii și românii au preluat din Asia, astfel s-a răspândit în toată lumea [1]. Producția mondială de piersici în anul 1981 a fost de 7 319 000 t [4].

În cadrul primului capitol sunt prezentate aspecte legate de natura produsului, de proprietățile biologice și tehnologice. Cel de al doilea capitol prezintă principiile care stau la baza colorimetriei ca metodă de generare și măsurare a culorilor. Capitolul al treilea prezintă procesul metabolic prin care trece produsul, suferind modificări ale compoziției.

În al patrulea capitol sunt enumerate determinările biochimice și imagistice realizate cu probele de piersici – sunt descrise metodele prin care s-au obținut rezultatele.

În capitolul al cincilea se pun în practică aspectele teoretice din capitolele anterioare și prezintă rezultatele obținute prin diferite metode. În acest capitol s-au analizat statistic relațiile de asociere și de cauzalitate dintre parametrii biochimici și imagistici studiați pentru descrierea fenimenului de brunificare a tesutului piersicilor din soiul Antonia. La final sunt prezentate concluziile cu privire la oportunitatea utilizării metodei imagistice pentru evaluarea fenomenului de brunuficare la piersici și concordanța rezultatelor imagistice cu cele biochimice.

CAPITOLUL I

IMPORTANȚA CULTURII

[NUME_REDACTAT] România, după anul 1960 s-au înființat plantații organizate in județele Constanța, Dolj, Ilfov, Tulcea, Bihor; specia fiind cultivată pe o suprafață de 15.500 ha în anul 1985. Până în anul 1960 în piersicării organizate se cultivau soiurile: Floare de Mai, Amsden, Ford, Rază de Soare, Învingătorul, [NUME_REDACTAT], Alberta, I. H. Hale. După anul 1970 au mai fost importate în țară diferite soiuri, au fost testate în stațiunile din țară și ca urmare a rezultatelor obținute au fost propuse la înmulțire 32 de soiuri de piersic [1]. Între anii 1976 și 1980 producția medie anuală de piersici în România a fost de circa 54 000 t, cu un maxim de 73 200 t in anul 1978.

Datele recente (2007-2013) cu privire la producția anuală de piersici, obținute de pe site-ul FAOSTAT ( Food and [NUME_REDACTAT] of the [NUME_REDACTAT]), arată o scădere a acesteia comparativ cu anii anteriori (1976-1980). Cea mai mare producție fiind înregistrată în anul 2011 (22,494 t), ir cea mai mica producție fiind înregistrată în anul 2010. (Figura I.1)

Figura I.1.Cantitatea de producție în România [3]

[Sursa:http://faostat3.fao.org/download/Q/QC/E].

Particularități biologice

Compoziția chimică a piersicilor

Acest fruct este bogat în apă (90,70 g), având un aport caloric redus și conține:

glucide simple, în principal fructoză

Vitamina C, săruri minerale (fier, sodiu, calciu, potasiu, fosfor, zinc) și carotenoizi în cantități moderate

Flavonoide în pulpa, cu acțiune antioxidantă

Fibre alimentare [5]

[NUME_REDACTAT] I.1. și Tabelul I.2.este prezentată compoziția chimică a piersicilor

Tabelul I.1[1]

Tabelul I.2. [5]

Aminoacizii evidențiați în piersic sunt: acid aspartic, acid glutamic, acid α-aminobutiric, α-alanină, β-alanină, asparagina, glutamina, histamină, leucină , prolină, serină, tirozină, valină [6].

Specii, soiuri și portaltoi

[NUME_REDACTAT] Persica puține specii au contribuit la formarea soiurilor, cele mai importante dintre acestea sunt:

Piersicul comun ( Piersica vulgaris Mill ) se caracterizează prin capacitate mare de creștere și de regenerare, este productiv și precoce, cu pretenții mari față de factorii de vegetație. În funcție de varietatea botanică sunt de doua feluri: var. rosaeflora cu deshidratare largă și var. campanulaeflora cu deshidratare mică. Fiecare varietate are câte două subvarietăți în funcție de pubescența ovarului și a fructului: lanuginosa ( ovarul si fructul puterni pubescent) și nucipersica. Fiecare varietate și subvarietate poate avea fructe cu pulpa galbenă, albă și roșie.

Piersicul de Fegana ( Piersica ferganensis Kov et Kost ) se caracterizează prin

fructe sferic turtite, cu cantitate ridicată de zaharuri, sunt cultivate în China, [NUME_REDACTAT], Japonia.

Piersicul lui David ( [NUME_REDACTAT] Carr) se cultivă în China, Asia, aredouă varietăți: una cu flori trandafiri și una cu flori albe imaculate. Această specie prezintă o rezistență mare la ger și la secetă.

[NUME_REDACTAT] ( Piersic mira Kov et Kost): înflorește târziu, fructele au sâmbure mici, cu suprafață netedă.

Piersicul de Kansu ( Piersica kansuensis Kov et Kost) este cultivată în Asia [1].

Tabelul I.3. Soiurile de piersic și nectarine obținute in România în perioada 1958-1996 (V. Cociu și col.,1999) [1]

[NUME_REDACTAT] se cultivă trei grupe de soiuri de piersic:

Soiuri de piersic propriu-zise utilizate pentru consum în stare proaspătă

Soiuri de pavii pentru industrializare

Soiuri de nectarine

Cea mai mare productivitate au soiurile de piersici propriu-zise și de pavii [4].

Portaltoii piersicului sunt: piersicul franc, prunul franc, mirobolanul, migdalul amar, hibrizii între piersic și migdal [1].

[NUME_REDACTAT]

Descriere:Principalele caracteristici ale soiului: pom de vigoare mijlocie, prezintă rezistență la boli, ger, secetă; este un soi cu intrare timpurie pe rod. Soiul este rezistent la bășicarea frunzelor și la făinare. Au fructe mari, simetrice, cu forma rotund-ovală, pulpă suculentă, de culoare alb-crem, sâmburele mijlociu, neaderent la pulpă. Tehnologia de cultură recomandată soiului se referă la: tratamente speciale soiului și admise ecologic, lucrări specifice în verde, rarirea fructelor după care se recomandă irigarea. În anul 5-6 de la plantare producția ajunge la 40-50 kg/pom.

Recoltare: Epoca de coacere a fructelor în decada a III-a a lunii iulie.

Altoire: Se face pe piersic franc, Nemaguard, Oradea, T16.

Origine: Soi obținut la SCDP Băneasa și omologat în anul 2002 [22].

Figura I.2. [NUME_REDACTAT]

[Sursa:http://www.statiuneabaneasa.ro/imagini/specii_pomicole/soiuri/big_piersici_amalia.jp].

[NUME_REDACTAT]

Descriere:Principalele caracteristici ale soiului sunt: pomul are vigoare mică-medie, cu rodire precoce, înflorirea este de epoca mijlocie, prezintă rezistență bună la boli, secetă, ger. Fructul este de formă ovoidă, de mărime mare-foarte mare, simetric; pulpa cu gust foarte bun, de culoare alb-crem, suculentă, cu o consistență medie. Tehnologia de cultură specifică soiului se referă la: tratamente cu substanțe specifice și admise ecologic, efectuarea obligatorie a tăierilor în verde, ciupitul lăstarilor, 2-3 irigări/an. Are producție mare și constantă (35-45 kg/pom).

Recoltă: Epoca de coacere în decada a II-a lunii iulie.

Altoire: Se face pe piersic franc, Nemaguard, Oradea, T16.

Origine: Soi obținut la SCDP Băneasa și omologat în anul 2002 [24]

Figura I.3. [NUME_REDACTAT] [25]

[Sursahttp://www.statiuneabaneasa.ro/imagini/specii_pomicole/soiuri/big_piersici_antonia.jg]

Particularități morfologice de creștere și fructificare

Sistemul radicular al piersicului diferă în funcție de portaltoi. Astfel altoiți pe franc au rădăcini profunde, bine ramificate, plasate între 20-40 cm. Pomii altoiți pe prun franc sau pe curcuduș au rădăcini mai superficiale. Sistemul radicular prezintă activitate pe tot timpul repausului.

Partea aeriană a pomului are un volum mijlociu 3-5 m diametru și înălțime, în primii ani are un ritm rapid de creștere. Dacă operațiile de plivit și de ciupit sunt executate corect coroana se formează complet după 3 ani de la plantare.

Trunchiul este gros, scurt, sensibil la ger.

Coroana este densă în primii ani, iar ca urmare baza și interiorul devin rare.

Ramificarea este bogată la pomii tineri. După tipul de fructificare toate soiurile se încadrează în grupa „standard”. Dispoziția mugurilor pe ramuri diferă în funcție de soi [1].

Cerințele piersicului față de factorii de vegetație

Piersicul are cerințe mari față de lumină și căldură, nu reușește decât in zonele cu lumină multă, plantat la o distanță corespunzătoare. Preferă temperatura de 10-11.5, temperatura optimă în perioada de vegetație este de 16-18. Florile rezistă până la -3.5, iar fructele abia până la -2 …-2.2. Are cerințe mari față de apă, însă datorită sistemului radicular profund este rezistent în secetă [1]. Cerințele pentru apă ale piersicului cresc în perioada de întărire a sâmburilor până la recoltare [4]. Se recomandă cultivarea pe soluri ușoare (25-30% argilă), bine drenate, calde, cu pH cuprins între 5.5 și 7.5. Tipurile de sol recomandate: solurile nisipoase, cerniozomurile, brune si brun-roșcate [1]. În sol conținutul de calcar activ nu va depăși 7 %. Dacă pH-ul depășește 7.5 apare cloroza ferică [4].

Ciclul anual

La piersic repausul relativ este destul de scurt. În condițiile de Banat, în martie are loc umflarea mugurilor floriferi, iar declanșarea înfloritului este intre 5-8 aprilie. Înfloritul durează 8-10 zile, iar pentru toate soiurile 15-18 zile. Aproape la toate soiurile sunt autofertile în procesul de fecundare. Creșterea fructelor este cuprinsă între 70-80 zile la soiurile extratimpurii și 130-140 la cele mai târzii. Căderea fiziologică se realizează înainte sau chiar în faza întăririi sâmburilor. Căderea prematura este des întâlnită la soiurile târzii cu fructul mare. Crăparea sâmburilor este frecventă la soiurile timpurii și scurgerile gomoase apar la pomii atacați de boli, insecte și grindină [1].

Particularități tehnologice

Zona de cultivare în [NUME_REDACTAT] mai favorabilă zonă din România este Dobrogea și toată partea de câmpie, coline și dealuri mici din Muntenia, Oltenia, Banat, vestul și centrul Transilvaniei. În zonele preorășenești în mai mare procent sunt cultivate soiuri de piersici destinate consumului în stare proaspătă [4].

Specificul înființării plantațiilor

Piersicul se cultivă în ferme pomicole specializate. Cultivarea se face pe suprafețe cu pantă mai mică, în treimea superioară sau mijlocie a versantului pentru a evita pericolul înghețurilor. În zonele cu precipitații scăzute ( sub 600 mm/ an) piersicul necesită irigație. Înainte de plantație terenul trebuie desfundat la 50-60 cm și îngrășat cu gunoi de grajd. Plantarea piersicului nu se face după el însuși. Dacă aceasta condiție nu este respectată, pomul manifestă semne evidente de debilitare, atribuite „oboselii” solului. Plantarea piersicului se poate face toamna sau primăvara. Plantarea de toamnă asigură o pierdere mai bună [4].

Specificul întreținerii plantațiilor

În plantațiile de piersic cele mai bune rezultate se obțin pe ogorul lucrat și întreținut pe cale chimică. Piersicul este un mare consumator de elemente nutritive, in special azot și potasiu. În zone cu precipitații scăzute irigarea aduce un spor de producție 30-47 % [4]. Piersicul consumă mare cantități de apă: 4.000 prin transpirație și 4.800-6.600 . Umiditatea optimă a solului trebuie să fie cuprinsă între 60-70%. Irigarea se face cu 2-3 săptămâni înainte de înflorit,la întărire sâmburilor și fructelor în pârgă și încă două udări după recoltarea fructelor [1]. Formarea coroanei se poate face în palmetă-avantai, palmetă simplă, palmetă regulată cu brațe oblice. Tăierile de fructificare sunt necesare din anul al doilea de la plantarea piersicului. Combaterea bolilor și a dăunătorilor se face anual, respectând un calendar [4]

Recoltarea fructelor

Sortimentul întreg ajunge la coacere de la 15-20 iunie până la sfârșitul lunii lui septembrie. Procesul de maturarea piersicilor se continuă și după recoltare. La un soi se fac 2-3 recoltări. Fructele destinate transportului la distanțe mari se culeg la o culoare verde spre galben. La aceste transporturi fructele sunt răcite la o temperatură de 3-4 [1].

Piersicile destinate consumului în stare proaspătă se recoltează manual, iar paviile (adică cele folosite în industrie) vor fi recoltate manual. Recoltarea se face în 2-3 reprize, întrucât se maturează eșalonat. Recoltarea se face la intervale de 2-3 zile în funcție de uniformitatea fructelor ca mărime și grad de maturare. Soiurile cu pulpă galbenă se recoltează aproape la coacere plină; soiurile cu pulpă albă trebuie recoltate imediat după intrarea în pârgă. La recoltare piersicul trebuie să aibă pulpa fermă. Odată cu recoltare vor fi eliminate fructele atipice și atacate de insecte, boli. Piersicile destinate valorificării în stare proaspătă sunt: presortate, spălate, sortate, ceruite și ambalate.

Piersicile destinate industrializării se recoltează mecanizat cu vibratoare. În cazul în care procedurile de recoltare nu sunt respectate calitatea recoltei poate fi depreciată ( de exemplu trebuie evitată descărcarea bruscă a piersicilor din găleți, supraîncărcarea containerelor). Pentru reducerea vătămării fructelor lăzile sunt confecționate din placaj și sunt prevăzute cu deschideri laterale pentru asigurarea circulației aerului. După recoltare se iau măsuri de umbrire a containerelor pentru a evita supraîncălzirea fructelor [21].

CAPITOLUL II

COLORIMETRIA

Colorimetria tricromatică

Domeniul vizibil cuprinde o bandă destul de îngustă de lungimi de undă din gama radiațiilor electromagnetice. Retina ochiului uman este impresionată doar de radiațiile cu lungimi de undă aflate în acest domeniu, producând senzația de culoare, senzația depinde de lungimea de undă a radiației luminoase.

De exemplu o radiație având produce senzația de roșu, produce senzația de verde. Fiind dificil de realizat o corespondență între denumirea culorii și fiecare lungime de undă, s-a stabilit un interval de lungime de undă pentru care senzațiile produse de radiațiile respective sunt denumite cu aceeași culoare. Aceste intervale sunt prezentate în tabelul următor (tabelul II.1):

Tabelul II.1. Principalele culori ale domeniul vizibil

Dacă radiația luminoasă care impresionează ochiul are o bandă foarte îngustă (sub 5 nm) atunci ea se numește monocromatică, iar culoarea corespunzătoare se numește culoare pură. Obiectele pe care le vedem, în general nu emit lumină. Ele pot absorbi, reflecta și transmite lumina. La obiectele văzute prin reflexie, culoarea lor va depinde de caracteristica spectrală de reflexie a obiectului, iar dacă le vedem prin transparență, culoarea lor va depinde de caracteristica spectrală a sursei și de caracteristica spectrală de transparență a obiectului [7]. Pentru a observa culoarea reală a obiectelor, ele trebuie iluminate cu lumină albă.

Un alt factor care apare este perceperea în mod diferit a culorilor de către ochi. Ochiul prezintă o sensibilitate mai mare pentru regiunea galben-verde, mai puțină la marginea domeniului vizibil (figura II.1)

Figura II.1. Sensibilitatea spectrală a ochiului

Din acest grafic se observă, de exemplu, că fluxul energetic al unei radiații roșii trebuie să fie mai mare decât cel al unei radiații verzi pentru a produce aceeași senzație de strălucire. Din acest motiv în colorimetrie se folosește noțiunea de flux luminos, fiind definit conform relației astfel:

unde este fluxul energetic, iar este sensibilitatea spectrală.

Pentru definirea noțiunii de culoare trebuie luați în considerare următorii factori: factorul obiectiv și factorul subiectiv. Factorul obiectiv este radiația luminoasă, iar factorul subiectiv este senzația de culoare. Ultimul factor este caracterizat de trei parametri subiectivi: strălucire, nuanță și saturație, cărora le corespund trei parametri obiectivi: luminanță, lungime de undă dominantă și puritate.

Orice culoare poate fi obținută prin amestecul în anumite proporții a unei radiații monocromatice cu lumină albă, unde lungimea de undă a radiației monocromatice se numește lungime de undă dominantă și se notează cu . Acestui parametru obiectiv îi corespunde un parametru subiectiv: nuanța. Prin acest parametru unei culori îi este asociată o anumită regiune din spectrul de frecvențe în concordanță cu care se poate da o denumire a culorii.

Un alt parametru obiectiv este puritatea, fiind o mărime cantitativă a culorii care ne arată proporțiile în care trebuie amestecate lumina albă și radiația monocromatică pentru a obține culoarea dorită. Această mărime se calculează cu relația:

unde este luminanța radiației monocromatice, este luminanța culorii amestecate, este luminanța radiației albe.

Saturația este corespondentul psihosenzorial al purității. Astfel, pentru a obține o culoare este necesară o cantitate redusă de lumină albă (puritate mare) atunci se spune că ea este mai saturată [8].

Măsurarea culorilor și a radiației

Energia și/sau puterea a unei surse de radiație se măsoară cu un aparat numit radiometru. La măsurarea mărimilor fotometrice sunt folosite aparatele numite fotometre. Radiometrele și fotometrele au următoarele elemente de bază: detectorul de radiație, sistemul optic de colectare/transmitere și redare, amplificatorul și înregistratorul de semnal [11].

La măsurătorile fotometrice se compară sursa de lumină studiată cu o sursă de lumină etalon. Măsurătorile pot fi efectuate cu ajutorul unor detectoare obiective sau subiective. Detectoarele obiective prezintă sensibilitate pentru radiația luminoasă. În cazul folosirii instrumentelor fizice măsurătorile sunt obiective, iar în situația în care măsurătorile folosesc drept detector de radiație ochiul uman, valorile mărimilor devin subiective. Aceasta se datorează faptului că sensibilitatea ochiului uman este relativă. Ochiul uman are capacitatea de comparare iluminărilor și a distingerii diferitelor nuanțe, însă nu poate aprecia valori absolute ale mărimilor fotometrice. Aceasta capacitate a ochiului este valorificată în utilizarea fotometrului vizual tip Ritchie, al fotometrului vizual Lummer-Brodhun; în construcția lor este o prismă dreptunghiulară de difuziune a luminii realizată din ghips, sau din ecrane difuze albe, suprafețele fiind iluminate prin radiația sursei etalon și a sursei investigate .

În vederea egalării strălucirii suprafețelor se folosesc diferite metode: modificarea distanței dintre sursă și suprafața iluminată, modularea fluxului luminos cu ajutorul unui chopper de frecvență variabilă, folosirea filtrelor neutre de atenuare, folosirea diafragmelor cu deschidere continuu reglabilă, folosirea fenomenului de polarizare a luminii, etc.

Cubul fotometric este alcătuit din două prisme optice dreptunghiulare unite pe ipotenuzele lor. În zona de contact al prismelor alăturate lumina este transmisă, iar în zonele marginale are loc reflexia totală a luminii provenite de la sursa testată. Astfel, fluxurile de lumină provenite de la sursa S2 de testat de intensitate respectiv de la sursa etalon de intensitate vor determina în câmpul vizual al ocularului iluminări în funcție de reflexiile radiației optice ale surselor.

Compararea iluminărilor suprafețelor ecranului difuz este realizată vizual. Prin modificarea distanței dintre ecranul difuz și sursa investigată a cărei intensitate vrem să-o determinăm, egalăm iluminările. Pe baza egalității iluminărilor se calculează cu ajutorul legii distanței valoarea intensității a sursei necunoscute, adică

Fotometria obiectivă folosește detectoare de radiații a căror funcționare are la bază efectul termic, efectul fotoelectric și efectul fotochimic al radiației incidente. O proprietate importantă a fototraductoarelor este caracteristica lor spectrală (figura II.2).

Figura II.2. Curba de sensibilitate spectrală pentru diverse materiale folosite în detectori de radiație.

Ideea utilizării reductoarele de radiație bazate pe efectul fotochimic are la bază legătura liniară ce există între expunerea și densitatea optică a stratului fotografic sensibil la radiație. Iluminarea unui mediu optic de transmisie caracteristică și densitatea ei de înnegrire poate fi corelată cu factorul de transmisie al stratului.

Ecuația colorimetrică

S-a arătat că o culoare poate fi obținută prin amestecul a trei culori primare: roșu (), verde () și albastru (). Cele trei culori primare trebuie să fie liniar independente, adică niciuna din aceste culori să nu poată fi obținută prin amestecul celorlalte două.

Figura II.3. Prisma colorimetrului [NUME_REDACTAT] o mulțime de posibilități pentru alegerea culorilor primare. Din acest motiv C.I.E. ([NUME_REDACTAT] de Iluminare) a instituit următorul sistem de culori primare: roșu , verde și albastru . Ne imaginăm o experiență simplă care include de fapt principiul colorimetrului Donaldson. Pe cele două fețe ale prismei din figura II.3. se trimit două fascicule de lumină.Pe fața este trimis un fascicul având fluxul luminos și culoarea , iar pe fața se proiectează trei fascicule corespunzând culorilor primare , , . Prin varierea fluxurilor , și se realizează egalitatea de culoare pe cele două fețe ale prismei. Vom obține următoarea identitate:

Cu acest experiment se poate arăta că pentru obținerea luminii albe cele trei culori primare trebuie amestecate în următoarele proporții:

.

Pornind de la această constatare s-au stabilit unitățile de măsură ale culorii în felul următor:

este unitatea de culoare pentru roșu;

este unitatea de culoare pentru verde;

este unitatea de culoare pentru albastru.

Folosind aceste notații relația (2.5) se va scrie:

unde , , se numesc componente tricromatice, și reprezintă numărul de unități din fiecare culoare primară care trebuie proiectate pe fața prismei pentru a obține culoarea . Suma acestor componente tricromatice se numește modul de culoare:

.

Folosind modulul de culoare , se poate defini unitatea de culoare :

și atunci relația (2.7) se poate scrie astfel:

Împărțind relația (2.8) cu , și făcând următoarele notații:

se obține ecuația colorimetrică unitară:

Coeficienții , și se numesc coordonate tricromatice și verifică următoarea identitate:

Dacă în experiența pe care ne-am imaginat-o, pe fața a prismei se trimit pe rând toate radiațiile monocromatice din domeniul vizibil se pot determina coordonatele tricromatice , și pentru aceste radiații. Valorile obținute experimental sunt trecute în tabele sau pot fi reprezentate grafic.

Valorile negative ale acestor coordonate ne indică faptul că pentru a avea egalitate de culori pe fețele prismei, culoarea primară respectivă (pentru care coordonata este negativă) trebuie proiectată pe fața a prismei, deci trebuie adăugată culorii [9].

Deci o anumită culoare este determinată de coeficienții , și . Din relația (2.14) se observă că este suficient să cunoaștem doar doi coeficienți, de exemplu și . Celalalt coeficient va fi:

.

Din acest motiv dacă consideram un sistem de axe (r, g), în acest plan de coordonate o anumită culoare va fi reprezentată printr-un punct. Această reprezentare grafică este utilă pentru efectuarea unor calcule.

Reprezentarea grafică a culorilor

Reprezentarea culorilor în spațiu

Pornindu-se de la faptul că o culoare poate fi obținută prin amestecul celor trei culori primare RGB s-a ajuns la ideea reprezentării culorilor într-unspațiu tridimensional [12]. Fiecare dintre cele trei axe corespunde unei culori primare, iar versorii axelor reprezintă unitățile de culoare (figura 2.4).

Figura II.4. Spațiul tricromatic RGB [13] [Sursa:http://www.clear.rice.edu/elec301/Projects02/artSpy/color.html]

În acest spațiuo culoare va fi reprezentată printr-un punct, iar ecuația vectorială pentruo culoare se poate scrie astfel:

unde , și sunt componentele tricromatice ale culorii. Mărimea vectorului este proporțională cu luminanța culorii.

Reprezentarea culorilor în plan

Pentru reprezentarea culorilor în plan s-a recurs la alegerea unui sistem de axe care corespund coordonatelor tricromatice și . (A treia coordonată se determină cu relația ).

În acest plan celor trei culori primare le corespund următoarele puncte: R(1,0), G(0,1), B(0,0).

În interiorul triunghiului dreptunghic RGB se găsesc toate culorile reale care se pot obține prin amestecarea celor trei culori primare. Dacă în acest sistem sunt reprezentate toate punctele corespunzând radiațiilor monocromatice din domeniul vizibil, se obține curba culorilor spectrale [12]. Se observă că există regiuni din această curbă pentru care coordonatele r sau g sunt negative. Punctul corespunzător luminii albe teoretice E va avea coordonatele .

Sistemul colorimetric XYZ

A fost necesară introducerea a unui nou sistem colorimetric (XYZ) datorită inconvenientelor pe care le prezintă sistemul RGB. S-au constata că în sistemul RGB există coordonate tricromatice negative, fapt care complică unele calcule colorimetrice făcute cu ajutorul diagramelor de cromaticitate. De asemenea pentru a determina nuanța unei culori este necesară cunoașterea ambelor coordonate r și g. Acestea au fost motivele pentru care s-a introdus un nou sistem colorimetric: sistemul colorimetric XYZ. Acest sistem prezintă avantaje. Punctele X, Y, Z sunt alese în așa fel încât coordonatele tricromatice x, y, z să fie pozitive (figura II.5). Triunghiul XYZ are latura ZY tangentă la curba spectrală în punctul corespunzător lungimii de undă , latura XY tangentă la porțiunea aproape rectilinie a curbei spectrale, iar latura ZX coincide cu dreapta de luminanță nulă [15]. Din acest motiv luminanța relativă a unei culori va fi dată numai de coordonata y.

Figura II.5. Spațiul culorilor XYZ [14] [Sursa:http://www.clear.rice.edu/elec301/Projects02/artSpy/color.html]

Lumina albă, teoretică va fi reprezentată în acest sistem printr-un punct E de coordonate . Punctele X, Y și Z alese după aceste criterii vor avea următoarele coordonate în sistemul RGB:

.

Datorită existenței coordonatelor negative, niciuna dintre culorile , , nu este reală, deci nu poate fi obținută prin amestecul celor trei culori primare , , .

Ecuația colorimetrică în noul sistem de coordonate se va scrie în felul următor:

iar ecuația colorimetrică unitară va fi:

.

Modulul culorii este:

unde , , sunt componentele tricromatice ale culorii, iar , , sunt coordonatele tricromatice în noul sistem.

Legătura dintre componentele tricromatice din cele două sisteme este dată de relațiile:

.

În noul sistem de coordonate (XYZ), diagrama de cromaticitate va arăta ca în figura 2.7. Punctele X, Y, Z vor avea coordonatele X(l,0,0), Y(0,l,0), Z(0,0,l).Punctele corespunzătoare culorilor monocromatice având sunt dispuse pe curba spectrală, iar extremitățile acestei curbe sunt unite de dreapta culorilor purpurii.

În interiorul curbei spectrale sunt delimitate câteva regiuni care corespund unor familii de culori precum și zona luminii albe.

În colorimetrie sunt folosite mai multe surse de lumină albă :

a.) Sursa care corespunde radiației emise de o lampă cu incandescență cu wolfram.

b.) Sursa care corespunde luminii solare.

c.) Lumina albateoretica (sau ) caracterizată de un spectru continuu de egală energie pe tot domeniul vizibil.

Sistemul colorimetric CIE L*a*b* (1931)

Acest sistem colorimetric a fost introdus în anul 1931, ulterior în anul 1948 a fost dezvoltat de Hunter și Munsell (figura II.6).

Figura II.6. Spațiul tricromatic CIE L*a*b [16].

[Sursa:https://www.google.ro/search?q=spatiul+tricromatic+CIE+L*a*b&client=opera&hs=GCI&biw=1366&bih=669&source=lnms&sa=X&ei=4cUsVcmOE8OrswHcwICICQ&ved=0CAUQ_AUoAA&dpr=1 ]

Este destinat prelucrărilor tricromatice de imagini atunci când se dorește alinierea rezultatelor la un standard care să fie independent de sursa de lumină utilizată, unghiul de captură a imaginii și sistemul de captură [17].

Mărimea reprezintă luminanța, cu valori de la 0 la 100, mărimea reprezintă axa culorilor complementare roșu(+)-verde(-), iar mărimea reprezintă axa culorilor complementare galben(+)-albastru(-), ambele cu valori între -120 și +120.

Imaginile digitale sunt capturate în sistemul tricromatic RGB, dar trecerea de la acest spațiu al culorilor direct în spațiul CIE L*a*b* este realizată prin intermediul spațiului XZY. În această trecere trebuie precizate datele X0, Z0, Y0 ale punctului tristimulus (punctului „alb”) corespunzător sursei de lumină utilizate (de exemplu standardul D65 cu X0 = 0,9505, Y0 = 1,000, Z0 = 1,0891).

După precizarea punctului de tristimulus se pot calcula coordonatele L*a*b* după algoritmul următor dat de relațiile:

;

;

unde

,

cu

.

Constantele au valorile și – ca ultime considerații ale modelului CIE L*a*b* 1992 [17].

Cu acest algoritm se pot transforma coordonatele tricromatice RGB inițiale ale imaginilor digitale capturate în coordonate CIE L*a*b* în vederea clasificării.

Distribuția relativă a energiei spectrale

Este important să înțelegem descrierea luminii pentru a înțelege un iluminant. Lumina se numește curba distribuției energiei spectrale. Lumina emită cantități diferite de energie la fiecare parte din spectrul vizual. Din graficul acestei puteri iese în evidență spectrul vizual numit distribuția relativă a energiei spectrale pentru un iluminat specific sau pentru sursa.

Alegerea unui iluminat

Alegeți cel mai apropiat iluminant de unde lucrezi, adică un iluminant standard care reprezintă cea mai bună sursă de lumină [18-20]. Dacă produsul dumneavoastră este afișat în aer liber, alege câteva dintre iluminantele luminii zilei pentru a reprezenta lumina soarelui, în diferite momente ale zilei.

La un magazin este indicat să alegem un reprezentant fluorescent al iluminantului. Cel mai bun mod de a determina de ce iluminant avem nevoie este de a afla exact ce sursă la care produsul dumneavoastră va fi expus la punctul de vânzare.

Iluminantul D50-5000K

Iluminantul standard D50 CIE (figura II.7) este corelat cu temperatura de culoare ai luminantului D, care se calculează de la iluminantul standard D65. Acest iluminant standard reprezintă lumina zilei la 5000˚ Kelvin și este iluminantul ANSI standard utilizat în industria artelor grafice [20].

Figura II.7. Spectrul în domeniul vizibil a iluminantului D50 [16]

[Sursa:https://www.google.ro/search?q=spatiul+tricromatic+CIE+L*a*b&client=opera&hs=GCI&biw=1366&bih=669&source=lnms&sa=X&ei=4cUsVcmOE8OrswHcwICICQ&ved=0CAUQ_AUoAA&dpr=1].

CAPITOLUL III

BRUNIFICAREA

Fructele și legumele proaspete, fiind construite din celule, suferă în timpul depozitării procese metabolice, producând modificări ale compoziției. În celula vegetală sunt prezente reacții de oxidoreducere. În celulele vii procesele de oxidoreducere sunt rezultatul unui proces catalizator de diferite sisteme enzimatice. Modificările de culoare de natură biochimică sunt provocate de acțiunea catalitică a enzimelor oxidative asupra substanțelor ce conțin grupări fenolice. Grupările fenolice sunt oxidate și transformate în compuși de culoare brună-neagră, de tipul chinonelor și melaninelor.

Enzimele care prezintă importanță la prelucrarea fructelor și legumelor prin deshidratare sunt în primul rând oxidazele. Procesul de oxidare poate avea loc prin activarea hidrogenului molecular sub acțiunea oxidazelor sau sub acțiunea dehidrazelor. Dintre oxidaze amintim fenol-oxidaza, care oxidează mono-fenolii; dintre monofenol-oxidaze cea mai cunoscută este tirozinaza, care acționează asupra tirozinei formând un compuși de culoare închisă, numiți melanine.

Polifenol-oxidaza oxidează polifenolii și substanțele tanante. Prin acțiunea ei se explică înnegrirea fructelor și legumelor în timpul prelucrării. Toate speciile de fructe conțin polifenol-oxidaze cu excepția căpșunilor. Fructele cu semințe și sâmburi prezintă cea mai mare cantitate de polifenol-oxidază. În legume e mai puțin răspândită. La majoritatea fructelor se găsește în stare legată. Prin distrugerea țesuturilor crește absorbția oxigenului și polifenol-oxidaza își intensifică activitatea [26].

Brunificarea enzimatică

Brunificarea enzimatică este una dintre cele mai importante reacții de culoare, catalizată de polifenol-oxidaze.

Polifenolii, reprezintă un grup de substanțe chimice prezente atât în fructe cât și în legume. Acești compuși joacă un rol foarte important în timpul procesului de brunificare enzimatică, din cauză ca sunt substratele enzimelor implicate în acest proces. Compușii fenolici, metaboliți secundari al plantelor, sunt responsabili pentru culoarea majorității fructelor și legumelor, contribuind și la aroma acestora. Datele din literatură au demonstrat și efectul lor antioxidant și anticancerigen [26]. Polifenolii din punct de vedere chimic sunt substanțe organice complexe care conțin în structura lor mai mult de o grupare fenol, și pot fi clasificați în mai multe categorii. De exemplu, din clasa de polifenoli fac parte:

antocianii (care dau culoarea roșie fructelor),

flavonoidele (catechine, taninuri prezente în ceaiuri și vin)

componenți non-flavonoidici (acidul galic prezent în frunzele de ceai).

În timpul procesării termice și stocării, majoritatea polifenolilor sunt instabili,

deoarece participă la diferite reacții chimice și biochimice, cea mai importantă fiind oxidarea enzimatică care are ca rezultat brunificarea fructelor și legumelor. În general această reacție are loc în timpul tăierii fructelor sau a unui alt tratament mecanic datorită distrugerii celulelor.

Fenolii implicați în brunificarea enzimatică a unor fructe este redat în tabelul III.1.

Tabel III.1. Substratele fenolice implicate în brunificarea enzimatică

Structura chimică a fenolilor din piersici [28-35]:

Acidul clorogenic

[28]

Pirogalol

[29]

4-metilcatecol

[30]

Catecol

[31]

Acid cafeic

[32]

Acidul galic

[33]

Catechin

[34]

Dopamina

[35] .

Reacția de brunificare enzimatică:

Polifenoloxidazele reprezintă o clasă de enzime, larg distribuite în natură, care joacă un rol important în mecanismele de rezistență a plantelor împotriva infecțiilor microbiene și infecțioase, precum și în cazul condițiilor climatice adverse. În prezența oxigenului din aer, enzima catalizează prima etapă în conversia biochimică a fenolilor cu formare de chinone, care ulterior polimerizează cu formare de polimeri insolubili de culoare închisă, numiți melanine. Acești polimeri formează bariere și au proprietăți antimicrobiene și împiedică răspândirea infecției în țesutul plantei. Studiile de cercetare au arătat că plantele care sunt rezistente la stresul climatic posedă nivele ridicate ale polifenooxidazelor comparativ cu varietățile care nu sunt rezistente la stres.

Formarea melaninelor pornind de la tirozina este prezentat in figura III.1.

Figura III.1. Formarea melaninelor pornind de la tirozină [36]
(http://www.food-info.net/uk/colour/enzymaticbrowning.htm).

Polifenoloxidazele catalizează două reacții de bază:

hidroxilarea

oxidarea

Ambele reacții utilizează oxigenul molecular din aer ca și co-substrat, și depind de pH-ul mediului. Reacțiile nu au loc la un pH acid (pH < 5) sau bazic (pH > 8).

Factorii care influențează apariția procesului de brunificare sunt:

Oxigenul care este necesar pentru ca reacția de brunificare să apară

Tratamentul termic: brunificarea crește odată cu creșterea temperaturii, până

când polifenol-oxidaza este inactivată

ionii de metal: ionii de fier cresc rata reacției, cuprul este necesar pentru

acțiunea polifenol-oxidazei.

pH-ul: între 5-7 este optim pentru declanșarea reacției de brunificare. La un

pH de 3 e inactivată;

Deci gradul de brunificare enzimatică e influențat de activitatea enzimatică aolifenol-oxidazei, de pH, conținutul fenolic al țesutului, temperatură și disponibilitatea oxigenului în țesut.

Metodele de control utilizate în brunificarea enzimatică a fructelor:

eliminarea oxigenului

aplicarea de tratamente termice

controlul pH-ului

aplicarea de dioxid de sulf și sulfiți

ultrafiltrarea

deshidratarea [27].

Brunificarea neenzimatică (compuși menaloidici):

În procesul de brunificare neenzimatică se presupune că este implicată în primul rând reacția Maillard sau condensarea melanoidelor.

În timpul prelucrării alimentelor, reacția Maillard joacă un rol important în îmbunătățirea aspectului și gustului alimentelor. Astfel, reacția Maillard este legată de aroma, gustul și culoarea alimentelor. În procese tradiționale de prelucrare a alimentelor cum ar fi prăjirea boabelor de cafea si cacao, coacerea pâinii și a prăjiturilor, prăjirea cerealelor și prepararea cărnii. În timpul reacției Maillard o varietate de produși de reacție se formează cu o semnificație importantă pentru valoarea nutrițională a alimentelor, posibil să se formeze atât compuși toxici și mutageni, dar și produși antioxidanți.

Din punct de vedere chimic, reacția Maillard este foarte complexă pentru că nu implică doar o singură reacție, ci o întreagă rețea de diverse reacții. Numele reacției Maillard provine de la chimistul francez [NUME_REDACTAT], care a descris-o prima dată, dar in 1953, Hodge a realizat o schemă coerentă a acesteia.

În principiu, în prima etapă a reacției are loc condensarea dintre o glucidă reducătoare (de exemplu, glucoza) cu un compus care prezintă o grupare amino liberă (de obicei un aminoacid sau din cadrul proteinelor, fie aminoacidul lizina, prin gruparea ɛ-amino, fie aminoacidul terminal) având ca rezultat un produs de condensare, N-glicozilamina substituită, care se poate rearanja cu formare de produs Amadori rearanjat (ARP) Ulterior, degradarea produsului Amadori este dependentă de pH-ul sistemului. Astfel, la pH=7, sau mai mic, are loc 1,2 –enolizarea cu formare de furfural, (în cazul în care glucida reducătoare este o pentoză) sau hidroximetilfurfural (HMF), (în cazul în care glucida reducătoare este o hexoză). La un pH>7, degradarea produsului Amadori implică 2,3-enolizare când se formează reductone (4-hidroxi-5-metil-2,3-dihidrofuran-3-ona, HMFona) și o varietate de produși de fisiune (acetol, piruvataldehida, diacetil). Toți acești compuși care se formează sunt foarte reactivi și iau parte la alte reacții. Gruparea carbonil se poate condensa cu gruparea aminoliberă, având ca rezultat introducerea azotului în produșii de reacție. Compușii dicarbonil pot reacționa cu aminoacizii cu formare de aldehide și α-aminocetone. Această reacție este cunoscută sub denumirea de degradarea Strecker.

La un stadiu (etapă) mai avansată a reacției Maillard, o serie de reacții au loc, care includ ciclizarea, deshidratarea, retro-aldolizarea, rearanjări, izomerizări și condensări, cu obținere în etapa finală de polimeri și co-polimeri nitrogeni bruni, cunoscuți sub denumirea de melanoidine(Figura III.2).

Figura III.2. Schema reacției Maillard [37].

Modificările de culoare se manifestă prin închiderea culorii produsului ca urmare a reacțiilor neenzimatice ce au loc între zaharurile reducătoare și aminoacizii prezenți în sistem, reacții cunoscute sub denumirea de reacții Maillard. Odată cu modificarea culorii se constată și o modificare a gustului, produsul căpătând un gust caracteristic de copt, fapt pentru care calitatea produsului este depreciată . Acest tip de îmbrunare apare atât în urma aplicării unor tratamente termice prelungite, ca și atunci când produsul este depozitat o perioadă de timp mai lungă la temperaturi mai ridicate.

Factorii care influențează desfășurarea reacției Maillard :

-Temperatura: S-a constatat că la temperaturi mai reduse de 56 se formează o colorație mai intensă decât la 100, cu toate că în ultimul caz cantitatea de bioxid de carbon formată este mult mai mare .

– Durata tratamentului termic: Intensitatea colorației, ce se formează ca urmare a reacției Maillard este proporțională cu pătratul duratei .

– Natura substanțelor ce intră în reacție: Pentru ca zaharurile să formeze melanoide este necesar să existe gruparea carbonilică liberă . Reacții intense dau fructoza, glucoza, maltoza ; zaharoza nu reacționează cu aminoacizii la temperatura camerei . S-a constatat că la 120 atât zaharoza cât și dextrina formează melanoide . Optimul reacției are loc atunci când conținutul de zahăr este în proporție aproape echivalentă cu conținutul de aminoacizi.

– Conținutul de apă:În mediu complet anhidru reacția Maillard nu se produce. Este suficient să existe urme de apă pentru ca mecanismul de reacție să se declanșeze.

– pH-ul: pH-ul acid (2,5–2,6) frânează reacția Maillard sau este complet redusă, pe când pH-ul alcalin (6,9–7,5) are un efect favorabil, deoarece forma anion a aminoacidului care intră în reacție, predomină în mediu bazic [26].

CAPITOLUL IV

MATERIALE ȘI METODE

Planul experimental se prezintă astfel

Materialul vegetal

Piersicile au fost recoltate din livada de la firma SC Prototera SRL, la maturitatea de consum, în anul 2014. Livada are o expunere sudică, la 183 m deasupra nivelului mării, cu o temperatură anuală medie de 8.75oC și precipitații de 491.7 mm/m2/an. Tipul de sol este argilo iluvial. Aria climatică și geografică (47° 9' 55" Nord, 21° 56' 37" Vest) oferă condiții bune pentru cultivarea speciilor de pomi fructiferi (caise, piersici, migdale). Experiența a fost realizată pe 2 cultivari de piersici (Amalia și Antonia)/1 cultivar de caise (Rareș).Perioada de înflorire și timpul de recoltarea a speciilor de piersici este redat in Tabelul IV.1.

Tabelul IV.1.Perioada de înflorire și timpul de recoltarea a speciilor de piersici

The temperature over the biological limit (70 C); 2days from full bloom to harvest date

Figura IV.1 Sortarea și indexarea fructelor.

Determinarea parametrilor fizico-chimici

Determinarea pH-ului

pH-ul unei soluții este o noțiune prin care se poate exprima proprietatea acelei soluții de a fi acidă, neutră sau alcalină. pH-ul reflectă concentrația de ioni de hidrogen existenți în stare liberă, și se exprimă prin valori numerice cuprinse între 0 și 14.

pH-ul reprezintă logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentrației ionilor de hidrogen și se exprimă prin relația:

pH = – lg

În apa pură concentrația ionilor de hidrogen este egală cu cea a ionilor hidroxil, având valoarea de 10-7 ioni gram H+, respectiv 10-7 ioni gram OH- la litru, la o temperatura de 220C, ceea ce înseamnă că apa este neutră și amfoteră.

Valorile pH-ului sunt reprezentate mai jos prin următoarele domenii sau intervale de pH:

Determinarea experimentală a pH-ului cu ajutorul pH-metrului

Principiul metodei pentru determinarea pH-ului cu ajutorul pH-metrului constă în diferența de potențial între doi electrozi cufundați în proba de analizat. Un electrod are potențial în funcție de valoarea pH-ului probei, iar celălalt un potențial fix și constituie electrodul de referință.

Etapele care se parcurg pentru determinarea pH-ului cu ajutorul pH-metrului sunt:

Etalonarea pH-metrului. Se spală electrozii cu apă distilată, se șterg cu hărtie de filtru,se introduc într-o soluție tampon cu pH acid, cunoscut la temperatura de 20C (de exemplu, pH = 4). Se îndepărtează soluția tampon, se spală electrozii cu apă distilată, se șterg cu hîrtie de filtru și apoi se introduc electrozii în soluția tampon cu un alt pH cunoscut (de exemplu pH = 9), la o temperatură de 20C.

Determinarea valorii pH-ului unei soluții.. Se spală electrozii cu apă distilată ,se usucă cu hîrtie de filtru și se introduc în soluție la o temperatură de 20-25C. Valoarea pH-ului se citește direct pe scara aparatului. Se fac cel puțin două determinări paralele din aceiași probă, diferența între citiri nu trebuie să fie mai mare de 0,1.

Determinarea acidității totale

În compoziția produselor alimentare se găsesc substanțe cu caracter acid (acizi și săruri acide) care imprimă o reacție acidă acestora. Substanțele cu caracter acid pot proveni din materia primă, din procesele tehnologice sau se pot forma în timpul păstrării.

Aciditatea este o proprietate importantă în aprecierea calității produselor alimentare întrucât ea contribuie în mod direct la formarea gustului (gustul acru este dat de prezența acizilor în produs), iar pentru unele produse este un indicator al prospețimii acestora.

Indicatorii care definesc aciditatea produselor alimentare sunt:

aciditatea titrabilă (totală, fixă și volatilă);

aciditatea activă. Aciditatea activă reprezintă concentrația ionilor de hidrogen disociați în soluție (logaritmul zecimal luat cu semn schimbat al concentrației ionilor de hidrogen). În practică, se utilizează exprimarea acidității în unități de pH.

Aciditatea totală este dată de totalitatea substanțelor cu caracter acid din produs care pot fi neutralizate cu soluții alcaline. Se determină prin titrare, neutralizând substanțele acide dintr-o cantitate cunoscută de produs trecută în soluție, cu o soluție bazică (hidroxid de sodiu sau potasiu) de normalitate cunoscută, în prezența unui indicator (fenolftaleina).

Aciditatea totală se poate exprima sub formă de:

grade de aciditate: volumul, în ml, de hidroxid sodiu, sol. 1 N, necesar pentru neutralizarea acidității din 100 g de produs, după caz 100 mlprodus;

g acidpredominant la 100 de grame produs;

grade Thörner: volumul în ml, de hidroxid sodiu, sol. 0,1 N, necesar pentru neutraliza acidității din 100 g de produs, după caz 100 ml produs (1 grad de aciditate = 10 grade Thörner).

Exprimarea g acid predominant la 100 de grame produs se face prin înmulțirea gradelor de aciditate cu un coeficient ce exprimă echivalența dintre 1 ml NaOH 1 N și acidul de exprimare. Astfel, pentru acidul citric echivalentul este de 0,070; pentru acidul lactic 0,090; pentru acidul tartric 0,075; pentru acidul malic 0,067.

Pentru fiecare produs sau grupă de produse există un anumit mod de pregătire a probei în vederea analizei și particularități în ceea ce privește tehnica de lucru.

Principiul metodei: neutralizarea probei de analizat prin titrare cu soluția de hidroxid de sodiu 0,1 N, în prezența fenolftaleinei drept indicator, până la virarea bruscă a culorii în roz care trebuie să persiste timp de minim 30 secunde.

Aparatură:

biuretă gradată cu diviziuni de 0,1 ml

pahar Erlenmayer de 100 ml;

balon cotat de 50 ml cu dop rodat;

pipetă;

sticlă picătoare;

pâlnie de sticlă

sticlă de ceas.

Reactivii necesari:

hidroxid de sodiu, sol. 0,1 N;

fenolftaleină, sol. alcoolică 1%;

apă distilată proaspăt fiartă și răcită lipsită de bioxid de carbon.

Modul de lucru:

Cu ajutorul unei pipete se măsoară 10 ml din proba pentru analiză și se introduc într-un vas Erlenmayer de 100 ml. Se adaugă 20 ml apă distilată și trei picături de fenolftaleină. Se amestecă bine conținutul vasului și se titrează cu sol. de hidroxid de sodiu, agitând bine, până la apariția unei colorații roz deschis, care nu dispare timp de 30 secunde.

Calcularea rezultatelor:

Aciditatea titrabilă exprimată în grade de aciditate se calculează cu ajutorul formulei:

Aciditate titrabilă = F x V

unde,

F este factorul de corecție a soluției de NaOH 0,1 N

V este volumul soluției de NaOH 0,1 N folosit la titrare, ml.

Acizii organici sunt acizii predominanți în fructe:

acidul citric este present în majoritatea speciilor de fructe;

acidul tartaric este predominant în struguri;

acidul malic este prezent în majoritatea fructelor, uneori împreună cu acidul citric sau tartaric în strugurii necopți.

Aciditatea titrabilă a fructelor este un parametru esențial pentru determinarea maturității fructelor.

Determinarea substanței uscate

Substanța uscată se determină prin intermediul indicelui Brix (Bx%) exprimat în procente. Metoda folosită este cea refractometrică în care proba sub formă lichidă este introdusă într-un refractometru de tip ABBE. Acest refractometru are la bază fenomenul fizic de refracție la limită, în care unghiul de refracție este de unghiul limită specific, ca urmare a unui unghi de incidență de 90 de grade (adică incidență paralelă a fasciculului de lumină cu interfața lichid-sticlă).

Citirea indicelui Bx% se realizează direct prin microscopul refractometrului pe o scală gradată cu rezoluția de 0,1%.

Analiza imagistică a procesului de brunuficare la piersici

Probele de piersici au fost analizate imagistic și biochimic la momentele de timp (în ore) notate cu: 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h, de la momentul recoltării fructelor. Proba efectivă a constat dintr-o bucată de piersică tăiată excentric sâmburelui. Dintr-o piersică s-au prelevat două probe ”conjugate”, adică din zone diametral opuse, indexate cu ”Fața 1” și ”Fața 2”. La fiecare moment de timp (după o păstrare în atmosferă deschisă la aproximativ 24 grade Celsius) s-au scanat digital cele două probe conjugate aferente a două piersici, rezultând un total de 4 imagini digitale cu țesuturile (pulpa) piersicilor (tabelul IV.X1). Scanerul utilizat este modelul CanoScan 9000f, iar rezoluția de scanare a fost de 600dpi ([NUME_REDACTAT] Inch = puncte pe inch (1 inch25.4mm)); rezoluția fizică a unui pixel a rezultat ca fiind de 1px = 25,4mm/600 = 42,33×10-3mm.

Tabelul IV.X1 Exemplu de imagini digitale scanate ale unor probe de piersici.

Principalul obiectiv al acestei lucrări este de a determina parametrii colorimetrici și imagistici (CIE L*a*b, C*, h*, PULPĂ% și BRUN%) ai probelor de piersici, în procesul de brunificare, pentru a putea determina eventualele asocieri și cauzalități dintre aceștia care caracterizează brunificarea.

Figura IV.X1 Exemplu de transformare din spațiul tricromatic RGB în spațiul CIE L*a*b*.

Imaginile scanate digital sunt codate în spațiul tricromatic RGB ([NUME_REDACTAT] Blue), care prezintă dezavantajele de a fi un spațiu neliniar (fără metrică și deci fără a putea măsura diferențele absolute de culoare) și sensibil la iluminare variabilă. Pentru a rezolva aceste neajunsuri ale spațiului tricromatic RGB, în 1931 CIE a inventat spațiul destinat științelor naturii: CIE L*a*b*, iar apoi pentru utilizarea colorimetrică inginerească spațiul CIE L*C*h* (C* = chroma sau nuanța [0, 255], h* = hue sau culoare [0; 360] grade).

Pentru a determina parametrii CIE L*a*b, C*, h* din imaginile codate RGB, se vor urmării pașii:

Transformarea din spațiul RGB în spațiul standard XYZ;

Transformarea din spațiul XYZ în spațiul CIE L*a*b (figura IV.X1);

Calculul parametrilor CIE C*, h* din parametrii CIE L*a*b:

.

Clasele de interes pentru a studia cantitativ și calitativ fenomenul de brunificare a piersicilor sunt: PULPA pentru partea nebrunifucată și BRUN pentru cea deja brunificată. Deoarece distribuția acestor clase este una de tip gradient, s-au utilizat patru clase unitare prevăzute în tabelul IV.X2.

Tabelul IV.X2 Clasele unitare ți cele de brunificare pentru piersicile din soiul Antonia.

Stabilirea criteriilor cromatice de clasificare celor patru clase a necesitat realizarea unei imagini de test compusă din imaginile pentru aceeași probă ed piersică la momentele de timp extreme: figura IV.X2.

Figura IV.X2 Imagine de test pentru generarea criteriilor cromatice de clasificare a claselor PULPA și BRUN (imaginea din stânga este la momentul 0h: imaginea din dreapta este la momentul 84h).

Imaginea RGB de test a fost transformată în coordonatele cromatice CIE L*a*b* și s-au construit: reprezentarea 3D a punctelor de definiție din imaginea de test dată în figura IV.X2 și histogramele 1D și 2D pentru componentele cromatice (figurile IV.X3 B,C,D și respectiv, IV.X4 A,B,C). Se poate observa că cea mai bună separație/discriminare a celor două clase de brunificare este pentru componenta L* și apoi pentru componenta b*; pentru componenta a* nu există discriminarea celor două clase de brunificare. Acest fapt a condus la generarea celor trei histogramel 2D, în care se prezintă o discriminarea foarte bună a celor două clase de brunificare. Criteriile cromatice, pentru clasificarea claselor de brunificare, derivate din histogramele 1D și mai ales 2D sunt prezentate numeric în tabelul IV.X3 și grafic în figura IV.X4 D cu prisme rectangulare.

Tabelul IV.X3 Rezultatele numerice pentru criteriile cromatice de clasificare a brunificării piersicilor din soiul Antonia.

Figura IV.X5 Clasificarea imagistică a imaginii de test pentru generarea criteriilor cromatice de clasificare a claselor PULPA și BRUN (imaginea din stânga este la momentul 0h: imaginea din dreapta este la momentul 84h).

În final pe lângă valorile medii ale parametrilor colorimetrici, se vor calcula procentul de pixeli (PULPA%) ai suprafeței clasificate PULPA și de pixeli BRUN% ai suprafeței clasificate ca BRUN, pentru fiecare probă in parte și valorile medii ale acestor parametrii imagistici.

Determinarea parametrilor biochimici

Prepararea extractelor de fructe pentru determinarea polifenolilor totali și a activității antioxidante

Aproximativ 5 g de fructe (Tabel IV.4) au fost cântărite și omogenizate cu 50 ml soluție de etanol 70%, sonicate timp de 15 minute și centrifugate la 5000 rpm timp de 20 de minute. Supernatantul rezultat a fost păstrat la -200C, înainte de efectuarea analizelor.

Tabel IV.4.Greutatea probelor de fructe la diferiți timp pentru evaluarea cantitativă a polifenolilor totali și a activității antioxidante

Determinarea polifenolilor totali ([NUME_REDACTAT]-Ciocâlteu)

Principiul metodei

Polifenolii sunt substanțe cu caracter antioxidant, care se găsește în cantităși apreciabile în produsele de origine vegetală. Nu sunt prevăzute limitele legale, dar valoarea lor oferă indicații asupra calității produsului. Polifenolii sunt compuși chimici aromatici cu mai multe grupări hidroxil inserate pe nucleul aromatic. Datorită acestei structuri au proprietăți redox, putând fi oxidați de reactivul [NUME_REDACTAT] cu formarea unei colorații albastre cu maximul de absorbție la 750 nm.

Aparatura de laborator:

Agitator magnetic

[NUME_REDACTAT] analitică

[NUME_REDACTAT] mini-UV-[NUME_REDACTAT] de laborator (eprubete, cilindri de 25 ml)

Reactivi:

Soluție stoc de acid galic 1mg/ml ( pentru realizarea curbei de calibrare)

Soluție de 15%

[NUME_REDACTAT] – Ciocâlteu diluată 1:10 proaspăt

Modul de lucru

Compușii polifenolici totali au fost determinați prin metoda Folin-Ciocâlteu (Singleton et al., 1999, Vicas et al., 2011). Probele de fructe (extractele etanolice) (100 μl), au fost mixate cu 1700 μl de apă distilată si 200 μl reactiv Folin-Ciocâlteu (diluat 1:10, v/v). Dupa aproximativ 3 minute, s-a adaugat 1 ml carbonat de sodiu 15%. Probele au fost apoi incubate la temperatura camerei, la întuneric timp de 2 ore, după care s-a măsurat absorbanța la 765 nm, cu ajutorul spectrofotometrului Shimatzu miniUV-Vis. Curba de calibrare s-a realizat față de acidul galic pe un domeniu cuprins între 0,05 – 0,25 mg/ml, iar rezultatul a fost exprimat în mg echivalenți acid galic (AGE)/g probă. Curba de calibrare este prezentată in Figura IV.6.

Figura IV.6.Curba de calibrare în cazul determinării polifenolilor totali

Determinarea activității antioxidante

Metoda FRAP

Principiul metodei

Metoda FRAP (ferric reducing antioxidant power)- metoda simplă spectofotometrică care testează puterea antioxidantă a probelor luate în studiu, și se bazează pe reducerea complexului tripiridiltriazina ferică (Fe(III)_TPTZ) la complexul tripiridiltriazina feroasă (Fe(III)-TPTZ) de către un reductant la pH acid.

Aparatura de laborator:

Agitator magnetic

[NUME_REDACTAT] analitică

[NUME_REDACTAT] mini-UV-[NUME_REDACTAT] de laborator (eprubete, cilindri de 25 ml)

Reactivi:

Tampon acetat 300 mM

Soluție FeCl3

TPTZ

[NUME_REDACTAT] de lucru

Soluția FRAP de lucru se prepară proaspăt prin amestecarea a 50 ml tampon acetat 300 mM cu 5 ml soluție și 5 ml TPTZ. Proba de fructe (extractul etanolic de piersici) (100 µl) au fost lăsate să reacționeze cu 500 µl soluție FRAP proaspăt preparată și 2 ml apă distilată pentru o oră, la întuneric, după care citirile la spectofotometru s-au realizat la 595 nm. Ca și standard s-a folosit o soluție Trolox, curba standard s-a realizat între concentrații cuprinse între (0 și 200µM), având un coeficient de corelație .Rezultatele au fost exprimate în µmol echivalenți Trolox/ g fruct.

Figura IV.7.Curba de calibrare cu Trolox în cazul determinării capacității antioxidante prin metoda FRAP

Metoda ABTS

Principiul metodei

Metoda este larg utilizată pentru determinarea activității antioxidante și se bazează pe capacitatea de a îndepărta radicalul cation 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS+) de un produs cu capacitatea antioxidantă.

Aparatura de laborator:

Agitator magnetic

[NUME_REDACTAT] analitică

[NUME_REDACTAT] mini-UV-[NUME_REDACTAT] de laborator (eprubete, cilindri de 25 ml)

Reactivi:

2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS+) -7mM

Persulfat de potasiu 2,45 mM

[NUME_REDACTAT] de lucru

Pentru obținerea radicalului cation ABTS, soluția de ABTS 7 mM se amestecă cu soluția de Persulfat de potasiu 2,45 mM, și se păstrează la întuneric timp de 12 ore la temperatura camerei. Apoi, soluția stoc de ABTS este diluată cu etanol până se atinge o absorbanță de 0,70± 0.02 la 734 nm. 25 μl extract etanolic de piersici/caise se adaugă la 2,5 ml de soluție ABTS diluată, se agită cu ajutorul vortex-ului pentru 30 de secunde, iar decolorarea soșuției este monitorizată spectrofotometric, exact la 1 minut , la 734 nm. Rezultatul se exprimă în mmol Trolox echivalent/g fruct. În parallel se realizează curba de calibrare folosind Trolox ca standard (0,125-2 mM). Curba de calibrare este redată în Figura.IV.8.

Figura IV.8.Curba de calibrare cu Trolox în cazul determinării capacității antioxidante prin metoda ABTS

Determinarea polifenol oxidazei

Prepararea extractelor de fructe pentru determinarea activității antioxidante a polifenol oxidazei

Aproximativ 5 g de fructe (Tabel IV.5.)au fost cântărite și omogenizate cu 50 ml soluție tampon fosfat 0,1M (pH 7) rece și 5 g de PVPP (polivinilpirolidonă ) timp de 15 minute și centrifugate la 2500 rpm timp de 20 de minute. Supernatantul a fost filtrat și păstrat la -200C, inainte de determinarea activității enzimatice a polifenol oxidazei.

Tabel IV.5. Greutatea probelor de fructe la diferiți timp pentru evaluarea activității enzimatice a polifenol oxidazei

Principiul metodei

Activitatea enzimatică a polifenol oxidazei se determină spectrofotometric prin măsurarea vitezei de reacție inițială, după adaugarea substratului (catecol) la 410 nm.

Aparatura de laborator:

Agitator magnetic

[NUME_REDACTAT] analitică

[NUME_REDACTAT] mini-UV-[NUME_REDACTAT] de laborator (eprubete, cilindri de 25 ml)

Reactivi:

Soluție tampon fosfat 0,1M, pH=7,

Polivinilpirolidonă,

Soluție catecol 0,1M

Modul de lucru

Pentru determinarea activității antioxidante, 1,95 ml soluție de tampon fosfat 0,1M (pH=7) se omogeniează cu 1 ml soluție catecol 0,1M și 50 µl de extract enzimatic. Amestecul obținut se transferă rapid în cuva spectrofotometrică, iar absorbanța este monitorizată la 410 nm, continuu, timp de 5 minute. Rezultatele sunt exprimate în ΔA/minut/g fruct.

CAPITOLUL V

REZULTATELE OBȚINUTE

Rezultatele analizelor biochimice și imagistice

Fenomenul de brunificare a piersicilor a fost investigat prin două metode: colorimetrică-imagistică și biochimică.

Tabelele V.1-V.8 și figurile V.1, V.2 și parțial V.3 prezintă rezultatele parametrilor colorimetrici și imagistici (CIE L*a*b, C*, h*, PULPĂ% și BRUN%) sub formă numerică și grafică.

Tabelul V.1 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T0=0h.

Tabelul V.2 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T1=12h.

Tabelul V.3 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T2=24h.

Tabelul V.4 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T3=36 h.

Tabelul V.5 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T4=48 h.

Tabelul V.6 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T5=60 h.

Tabelul V.7 Rezultatele clasificării imagistice cu CIE L*a*b* la T6=84 h.

Tabelul V.8 Rezultatele numerice ale analizelor imagistice (spațiile tricromatice CIE L*a*b* și CIE L*C*h*) pentru piersici, soiul Antonia.

Figura V.1 Variația temporală a parametrilor colorimetrici, CIE L*a*b* și CIE L*C*h*, în procesul de brunificare a piersicilor, soiul Antonia.

Figura V.2 Variația temporală a parametrilor imagistici, clasele procentuale PULPĂ(%) și BRUN(%)), în procesul de brunificare a piersicilor, soiul Antonia.

Figura V.3 Variația temporală a parametrilor: indice de brunificare, BI(u.a.), și activitatea enzimatică, PPO(ΔAbs/min/g prb.), în procesul de brunificare a piersicilor, soiul Antonia.

Tabelul V.9 și figura V.4 și parțial V.3 prezintă rezultatele parametrilor biochimici: activitatea enzimatică (PPO) și capacitatea antioxidantă exprimată prin FRAP (mmolTE/g prb.), Folin (mg GAE/g prb.), ABTS (μmol TE/g prb.) și PPO (ΔAbs/min), formă numerică și grafică.

Tabelul V.9 Rezultatele numerice ale analizelor biochimice pentru piersici, soiul Antonia.

Figura V.4 Variația temporală a parametrilor capacității antioxidante: FRAP(mmolTE/g prb.), Folin(mg GAE/g prb.) și ABTS(μmol TE/g prb.), în procesul de brunificare a piersicilor, soiul Antonia.

Interpretarea statistică a rezultatelor

Analiza statistică se desfașoară astfel: corelațiile de tip Pearson dintre toți parametrii biochimici și imagistici (tabelele V.10 și V.11) și regresiile dintre parametrul BRUN% și restul parametrilor biochimici și imagistici (tabelul V.12 și figurile V.5-V.14).

Tabelul V.10 Matricea valorilor corelațiilor Pearson (R) dintre variabilele imagistice și biochimice, pentru piersici, soiul Antonia.

Tabelul V.11 Matricea valorilor semnificațiilor statistice (p) a corelațiilor Pearson (R) dintre variabilele imagistice și biochimice, pentru piersici, soiul Antonia.

Rezultatele corelațiile de tip Pearson sunt date de coeficientul R, care are valori între
[-1,00; 1,00] și reprezintă procentul în care una dintre cele două variabile influențează variația celeilalte. Dacă, coeficientul de corelație are valori absolute în intervalul [0.70; 1.00] corelația dintre cele două variabile și implicit asocierea dintre ele, este puternică (aceste situații au fost marcate cu culoarea verde a celulelor pentru valori R pozitive, și cu albastru pentru valori R negative – tabelul V.11). Analiza statistică de corelație este însoțită de semnificația statistică (p), care dacă are valoarea sub pragul P = 0,05, invalidează existența corelației/asocierii dintre cele două variabile. În acest caz, chiar dacă valoarea coficientului de corelație R este foarte mare (poate fi chiar 1.00) nu se poate spune că cele două variabile nu sunt corelate statistic.

Tabelul V.11 prezintă corelații puternice semnificative statistic între parametrii (sau variabilele) colorimetrice (L*, a*, b*, C*, h*), imagistice (PULPĂ%, BRUN%, BI) și activitatea enzimatică (PPO). Unele din aceste corelații au valori negative ale coeficientului de corelație, ceea ce înseamnă că cei doi parametrii au variații invers proporționale. Corelațiile între parametrii biochimici (ABTS, Folin, FRAP) prezintă valori pozitive semnificative statistic (p ; P = 0,05) ce se situează în intervalul [0.70; 1.00], deci sunt corelații puternice. Cu toate acestea nu există corelații semnificative statistic între acești parametrii biochimici și cei colorimetrici și imagistici deoarece valorile R prezintă p > P = 0,05.

Din punct de vedere al procesului de brunificare, cele mai importante corelații sunt cele dintre parametrul imagistic BRUN% și restul parametrilor studiați. Acest parametru se corelează puternic pozitiv cu parametrii: a*, b*, C*, BI și PPO; și se corelează puternic negativ cu parametrii: L*, h* și evident PULPĂ%. Dintre aceste corelații cele cu parametrii colorimetrici și imagistici sunt evidente, deoarece parametrul BRUN% este si el unul imagistic, deci cel mai important rezultat este corelația puternic pozitivă cu parametrul PPO. Ca urmare se poate afirma că evoluția în timp a țesutului brunificat (BRUN%) este asociată cu activitatea enzimatică (PPO), iar fenomenologic BRUN% este efect temporal al cauzei PPO așa cum demonstrează rzeultatele numerice din tabelul V.12 și cele sub formă grafică din figurile V.5-V.14 a regresiilor liniare.

Tabelul V.12 Rezultatele regresiei liniare dintre parametrul BRUN% și restul parametrilor imagistici și biochimici, pentru piersici, soiul Antonia.

Figura V.5 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și componenta cromatică L*(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.6 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și componenta cromatică a*(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.7 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și componenta cromatică b*(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.8 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și componenta cromatică C*(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.9 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și componenta cromatică h*(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.10 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și indicele de brunificare BI(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.11 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și activitatea enzimatică PPO(u.a.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.12 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și capacitatea antioxidantă ABTS(μmol TE/g prb.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.13 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și capacitatea antioxidantă Folin-Ciocâlteu(mg GAE/g prb.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

Figura V.14 Graficul regresiei liniare dintre variabila BRUN(%) și capacitatea antioxidantă FRAP(mmolTE/g prb.) pentru probele de piersici, soiul Antonia, la momentele de timp 0h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h și 84h.

În acest capitol s-au analizat statistic relațiile de asociere și de cauzalitate dintre parametrii biochimici și imagistici studiați pentru descrierea fenimenului de brunificare a tesutului piersicilor din soiul Antonia.

CONCLUZII

În această lucrare s-a analizat probe de piersici din soiul Antonia privind gradul de brunificare și variația conținutului de polifenoli a capacității antioxidante și activității enzimatice în timp (0, 12, 24, 36, 48, 60, 84 de ore). Evoluția gradului de brunificare a fost evaluată prin intermediul metodei de analiză de culoare computerizată, pentru parametrii colorimetrici: L*, a*, b*, C*, h*, BI și parametrii imagistici: PULPA% și BRUN%.

Parametrii colorimetrici-imagistici se manifestă astfel încât corelațiile lor cu activitatea enzimatică sunt medii, puternice și cu semnificație statistică, ceea ce demonstrează acuratețea și oportunitatea metodei imagistice în evaluarea fenomenului de brunificare.

Variația temporală a parametrilor imagistici PULPA% și BRUN% (figura V.2) scoate în evidență faptul că după 36 de ore de păstrare în atmosferă deschisă, la 24 grade Celsius, țesutul pulpei piersicilor din soiul Antonia se poate declara ca fiind brunificat complet. Rezultatele din figura V.2 (parametrii imagistici ) și cele din figura V.4 (FRAP, Folin, ABTS), arată că după 48 de ore fenomenul de brunificare pe supafața analizată este terminat, iar ipoteza ce se poate face este că în continuare acest fenomen ar continua în profunzimea pulpei.

Rezultatele acestei lucrări validează faptul că alegerea metodei imagistice (în special a spațiului tricromatic de lucru CIE L*a*b*) de evaluare a fenomenului de brunificare a piersicilor este o metodă de acuratețe ridicată și sunt corelate cu rezultatele determinărilor biochimice.