كلية الزراعة

تاريخ التسجيل : 03/09/2011

التغيرات الكيميائية
والطبيعية التي تحدث في الثمار أثناء النمو والنضج والخزن

تمر الثمار بسلسلة من التغيرات الكيميائية أثناء النمو النضج والخزن تؤدي
في النهاية إلى حدوث تغيرات
في اللون والطعم والصلابة النكهة . إن هذه التغيرات تحدث في الثمار أثناء نضجها
قبل الحصاد أو بعد الحصاد وتزداد سرعة التغيرات بزيادة سرعة النمو وبتقدم مراحل
النضج ولكي تصل الثمار إلى أحسن مرحلة للنضج أو أصلح مايمكن للأكل أو الإستهلاك
يجب أن تصل الثمار إلى البلوغ
Maturation على النبات أو على الأشجار قبل الحصاد. أما باقي
التغيرات التي تؤدي إلى النضج فممكن أن تحدث بعد الحصاد أو أثناء الإنضاج الصناعي.
ليست كل الأنواع يمكن أن
تنضج بعد الحصاد بل هناك أنواع يجب أن تنضج على الأشجار قبل الحصاد لأنها تمتنع عن
النضج بعد حصادها وهي غير ناضجة مثل العنب والرمان إن هذه الأنواع يجب عدم حصادها
قبل النضج Ripening . أما الأنواع التي يمكن أن تنضج بعد الحصاد فيجب حصادها بعد إكتمال
نموها أو بلوغها Maturation . إن هذه الأنواع بإمكانها
أن تنضج بسهولة بعد الحصاد لان التغيرات الكيميائية المؤدية إلى النضج يمكن أن
تحدث بعد الحصاد أو عند الإنضاج الصناعي.

قد تسير التغيرات الكيميائية بإتجاه
موجب بعد الحصاد لانها تؤدي بالنهاية إلى تحسين الخصائص الأكلية للثمار عند النضج
وهذا مايحصل عند حصاد الثمار التي لها القابلية على النضج بعد البلوغ وتركها تنضج
بعد الحصاد. وقد تسير التغيرات الكيميائية بإتجاه سالب بعد الحصاد لانها لاتؤدي
إلى نضج الثمار بل تؤدي إلى تدهو القيمة النوعية والغذائية للثمار وقد تصبج الثمار
غير قابلة للإستهلاك وهذا مايحدث للثمار التي تحصد قبل وصولها إلى مرحلة البلوغ والتي
لا تستطيع النضج إلا على الأشجار.

إن ثمار الفاكهة تحدث فيها تغيرات
فيزيائية وكيميائية عديدة أثناء نموها كي تصبح بالغة Mature ومن بين هذه التغيرات هي زيادة الحجم والوزن ولون البذور ومكونات
الطبقة الشمعية على سطح الثمرة. كما يحدث تغير في كمية ونوعية الكربوهيدرات
والبروتينات والزيوت والمواد البكتينية والأحماض العضوية وغيرها من المركبات
الأخرى. وفيمايلي أهم التغيرات التي تحدث للمركبات الكيميائية الرئيسية في الثمار
وأثناء النضج والخزن.

1- التغيرات في الكربوهيدرات :

وتشمل المواد الكربوهيدراتية مواد النشا والسكريات الأحادية والسكريات
المعقدة أو المركبة ومشتقات السكريات ومنها الأسترات والجليكوسايدات والسكر
الكحولي مثل السوربتول . تتراوح نسبة الكربوهيدرات في الثمارمن 2% من الوزن الطري
في الخيار إلى 4% في الطماطم و23% في الخوخ و37% في بعض أصناف العنب و 61% في
التمر. وتخزن الكربوهيدرات
في الثمار على شكل نشا أو سكريات أو مشتقاتها ويتحول النشا إلى سكريات أحادية في
الثمار أثناء النضج أهمها الكلوكوز والفركتوز أوسكريات ثنائية مثل السكروز.
كذلك تخزن في جدران خلايا
الثمار بعض المركبات
الكربوهيدراتية المعقدة التي لاتذوب في الماء مثل السليلوز والهيميسليلوز والبكتين.
وعند نضج الثمار يتحلل البكتين الأولي Propectin الغير قابل للذوبان في الماء إلى بكتين وأحماض بكتينية قابلة
للذوبان في الماء فتتحلل جدران الخلايا وتقل صلابة الثمار وتصبح صالحة للإستهلاك.

أ-التغير في النشا:

يتكون
النشا من عدد كبير من جزيئات الجلوكوز ترتبط مع بعضها بروابط جلايكوسيدية من نوع(
4-1 ) في سلاسل مستقيمة أو من سلاسل متفرعة من نوع( 6-1) وهناك نوعين من النشا في الثمار هما
الأميلوز Amylose والأميلوبكتين Amylopectin ويتكون الأميلوز من حوالي 300 جزيئة من الجليكوز
مرتبطة مع بعضها بروبط جلايكوسيدية من نوع (4-1) وهذا النوع من النشا يكون قابل للذوبان بالماء
. أما النوع الثاني من وهو الأميلو بكتين فيتكون من حوالي 1000 جزيئة من الجليكوز مرتبطة مع بعضها
بنوعين من الروابط هما (4-1)و
(6-1) على شكل سلاسل متفرعة وهذا النوع من النشا غير ذائب في الماء وهو
النوع السائد من النشا في الثمار وتصل نسبته إلى 80% من مجموع النشا في الثمار.

أثناء
نمو الثمار يتراكم
فيها النشا ويصل إلى
حده الأعلى عند البلوغ Maturation.ثم يبدأ النشا بالتحلل كلما تقدمت الثمار نحو النضج .ويتلاشى
النشا أو يزول من بعض أنواع الثمار عند إكتمال عملية النضج Ripening . وهناك عدة أنوع من الإنزيمات تعمل على
تحلل النشا إلى سكر منها الألفا أميليزAlpha amylase والبيتا أميليزBeta amylase وهناك إنزيم أخر من نوع الفوسفوريليز Starch Phosphorylase
الذي ينشط عند خزن الثمار في درجات الحرارة المنخفضة ويعمل على تحلل النشا
إلى سكر. يلاحظ زيادة حلاوة ثمار التفاح والكمثرى عند تخزينها في درجات حرارة
منخفضة (قريب من الصفر)وقد يعود السبب إلى
زيادة نشاط الإنزيمين Alpha amylase و Starch Phosphorylase في درجات
الحرارة المنخفضة فتعمل على تحويل النشا إلى سكر .بينما لا ينشط إنزيم Beta
amylase في درجات
الحرارة المنخفضة.

ب- التغير في السكريات:

كما
ذكرنا سابقاً عند نضج الثماريتحول النشا إلى سكر
كذلك نجد أن النشا يتحول إلى سكر
عند تخزين الثمار
على درجات حرارة منخفضة (قريبة من الصفر) كما في حالة التفاح والكمثرى.كما أن السكريات تقل أو تفقد في الثمار
الناضجة عند الخزن وذلك لانها تستخدم في عملية التنفس لإنتاج الطاقة الضرورية
لبقاء الثمار.

عند تخزين الثمار بدرجات حرارة
معتدلة أو عند إرتفاع حرارة المخزن يزداد فقدان السكريات وذلك لإستهلاكها بطريقتين هما
أولا: زيادة سرعة التنفس
الذي يزيد إحتراق السكريات لإنتاج الطاقة وثانيا: زيادة نشاط الإنزيمات التي تحول السكر إلى نشا بدرجات الحرارة المعتدلة فتقل حلاة
الثمار وتفقد نكهتها. من أهم
السكريات الموجوده في الثمار السكريات الأحادية مثل الجلوكوزوالفركتوز والسكريات
الثنائية مثل السكروز.

وجد
أن نسبة السكريات تزداد بصورة عامة في الثمار عند النضج ففي الكمثرى يزداد تركيز الفركتوز وتزداد نسبة
السكريات الكلية عند نضج التفاح والعنب والموز. ففي الموز وجد أن نسبة النشا تقل إلى الحد الأدنى (1-2%) ويصل
مجموع السكريات إلى حوالي 20%
عند النضج. أما في التفاح
فإن الزيادة في السكريات تكون قليلة على الرغم من النقصان الشديد في نسبة النشا
وقد يعود السبب في ذلك إلى إستهلاك السكر الناتج عن تحلل النشا في عملية التنفس
لإنتاج الطاقة.

تركيز السكريات في الثمار يقل بعد
عبور مرحلة النضج النهائي Over ripening أو عند التدهور والشيخوحة كما في العنب والتفاح .كذلك
تقل السكريات عند إرتفاع درجة حرارة المخزن أووأاh زيادة
فترةالخزن كما في الحمضيات.

ليس
النشا المصدر الوحيد للسكريات في الثمار بل |أن الكربوهيدرات المعقدة الأخرى ممكن
أن تتحلل إلى سكريات مثل السليلوز والهميسللوز فقد وجد أن نسبة كبيرة من السليلوز والهميسللوز الموجوده في
قشرة ثمار الموز تتحول إلى سكر عند النضج ولذلك يلاحظ نقصان وزن وسمك قشرة ثمار
الموز مع تقدم الثمار في النضج. وفي التفاح وجد أن الهميسللوز يتناقص
بإستمرار أثناء النضج ممايدل على تحولة إلى سكر.

كذلك
وجد زيادة السكريات في الحمضيات
عند نضج الثمار على الرغم من عدم وجود النشا في الحمضيات دليل على أن مصدر السكريات هما الهميسللوز والبكتين الموجودان في جدر خلايا
الثمار.

2- التغير في
الأحماض العضوية:

تخزن ثمار الفاكهة أنواع عديده من الأحماض العضوية أهمها
أحماض دورة كربس التي
تستهلك أثناء التنفس لإنتاج الطاقة , فيما يلي أهم الأحماض العضوية التي تخزنها
الثمار ويحصل فيها تغيير أثناء النمو والنضج والخزن وهي حمض الأوكزاليك وحمض الترتاريك وحمض
الماليك وحمض الستريك وحمض الإيزوستريك إن وجود الإحماض في الثمار يجعل
عصير معظم الثمار حامضي . وتختلف أنواع
وأصناف الثمار في كمية الأحماض المخزنة فيها فمثلاً يقدر مجموع الأحماض في
الليمون ب 7% وفي البرتقال ب 1,02% وفي الموز 0.3% .

جدول يبين أهم الأحماض
العضوية في الثمار:

إن الطعم الجيد للثمار يحصل عند توازن محتوى الثمرة من
الأحماص والسكريات أي عندما يحصل توزن بين الحموضة الحلاوة
لذلك تعتبر نسبة الحموضة
إلى السكريات من أفضل مؤشرات
النضج في ثمار الحمضيات, كذلك يمكن إعتبار نسبة المواد الصلبة الذائبةTss إلى الأحماض كمقياس أو مؤشر من مؤشرات النضج
للعديد من الثمار منها الحمضيات والعنب.

يختلف الحمض السائد في الثمرة
بإختلاف الأنواع فكل نوع من أنواع الثمار يتميز بوجود حامض عضوي معين يعتبر هو
السائد لأن تركيزه أكثر من تركيز باقي الأحماض . فمثلاً حمض الستريك هو السائد في الحمضيات . وحمض الماليك هو السائد في التفاح والكمثرى وحمض الترتاريك هوالسائد في
العنب وحمض الأوكزاليك
هو السائد في الرمان
والأناناس.

إن تركيز الأحماض العضوية في الثمرة
لايكون ثابت بعد الحصاد بل نلاحظ تغير مستمر لكمية الأحماض الموجوده في الثمرة
فمثلاً نلاحظ أن تركيز حمض
الستريك في الخوخ يقل أثناء االنضج.

أن التغير في الأحماض العضوية يعتبر أسرع من التغير في
أي مركب من المركبات الأخرى في الثمار, حيث أن نسبة الأحماض العضوية في الثمار تكون عالية أثناء نمو الثمار وعند
وصولها مرحلة البلوغ Maturation. تبدأ بالتناقص عند بدأ الثمار بالنضج كي تصبح صالحة
للإستهلاك ففي العنب مثلاً نجد أن تركيز الأحماض يقل إلى الخمس أثناء النضج. تستهلك الأحماض العضوية في
الثمرة بالدرجة الرئيسية في عملية التنفس لإنتاج الطاقة
أثناء النضج . وأن بعض
الأحماض تدخل في دورة كربس
بصورة مباشرة أثناء التنفس والبعض
الأخر يتحول إلى حامض عضوي
أخر يعتبر أحد الأحماض العضوية الوسطية في دورة كربس فيستهلك في التنفس . وقد تستهلك الأحماض العضوية لتكوين مركبات أخرى تدخل في بناء الخلية.
كما ان بعض الأحماض العضوية قد يتحول إلى
شكل غير ذائب عند إتحادة مع مركبات أخرى أو مع بعض العناصر المعدنية. مثال
على ذلك إتحاد حمض
الاوكساليك مع عنصر الكالسيوم
لتكوين أوكزالات الكالسيوم
التي تترسب على شكل بلورات
داخل الثمرة.

إن مراحل تطور الثمرة وتركيز الغازات
في هواء المخزن وفترة ودرجة حرارة المخزن كلها عوامل تؤثر بصورة مباشرة على
التغيير في تركيز الأحماض العضوية في الثمار بعد الحصاد فقد وجد أن تركيز الأحماض العضوية في الثمار
بصورة عامة يقل بتقدم الثمرة في النضج عدا الموز والاناناس. رفع نسبة ثاني أوكسيد الكربون في هواء
المخزن يوقف تحلل
ألاحماض العضوية وقد ويؤدي إلى زيادة تركيز بعض أنواع الأحماض العضوية . كما ينخفض تركيز الأحماض العضوية مع زيادة درجة حرارة المخزن وزيادة
فترةالخزن حيث وصل الفقد في الأحماض العضوية في ثمار الكمثرى إلى 40% بعد أربعة أشهر
من الخزن. وبشكل عام يقل
تركيز الأحماض في الثمار
بسرعة مع زيادة درجة حرارة المخزن نتيجة سرعة إستهلاكها في عملية التنفس.