Využití enkapsulace a sorpce těkavých přírodních látek při skladování brambor

Bc. Pavla Koubíková

Diplomová práce

Use of encapsulation and sorption of naural volatiles in potato storage

Anotace:

Brambory představují jednu ze základních surovin konzumovanou lidskou populací po celém světe. Jen v České republice se za rok 2020 vypěstovalo celkově 542,1 tisíc tun brambor. Během skladování dochází u brambor k fyziologickým změnám. Dochází k intenzivnímu buněčnému dýchání spouštějící klíčení. Jednou z možností, jak klíčení omezit je aplikace silic a jejich čistých látek z nich izolovaných. Silice vznikají jako sekundární metabolity rostlin a mají vlastnosti přírodních inhibitorů bez poškozování životního prostředí, zvířat a lidí. K jejich získávání se nejčastěji využívá destilace nebo extrakce různými způsoby. V praktické části byly 3 čisté látky hexanal, trans-2-hexenal a karvon, a jejich 4 kombinace v poměru 1:1, hlízy ošetřené čistými sorbenty a čistá kontrola. Na základě předešlých studií byla pro tento experiment zvolena koncentrace 195 μl/0,650 l čisté látky enkapsulované a sorbované do pilin, bentonitu a biouhlu. Látky byly o hmotnosti 1,3 g naváženy do papírových sáčků, aby nedošlo k přímému kontaktu s hlízami a umístěny doprostřed sklenice mezi hlízy, aby se mohly látky postupně evaporizovat do prostředí během 15 týdnů skladování. Každá varianta byla vyhodnocena ve třech opakováních. Celkem proběhlo 15 kontrolních bodů, kdy byly všechny varianty zváženy, zkontrolovány na počet vyklíčených klíčků a přítomnost mikrobiální zkázy. Po každé kontrole byly sklenice uskladněny v místnosti bez přístupu světla s teplotou 22±1 °C RV 60 % do dalšího kontrolního bodu. Výsledky měření potvrdily inhibiční aktivitu karvonu ve všech třech nosičích oproti čisté kontrole. Nedošlo k úplné retardaci klíčků, ale ze všech zkoumaných látek měly nejnižší počet klíčků na hlízu a hmotnostní zastoupení klíčků na hmotnost hlíz. Srovnatelnou retardaci klíčení vykazoval trans-2-hexenal v pilinách a v bentonitu oproti čisté kontrole. Hexanal v pilinách přispíval také k nižšímu hmotnostnímu zastoupení klíčků, ale méně než předchozí látky. Nejúčinnějším nosičem se prokázali piliny, kde i kombinace hexanalu a trans-2-hexenalu snižovaly počet a hmotnostní zastoupení klíčků oproti čisté kontrole. Naopak účinné látky a jejich kombinace sorbované do biouhlu kromě karvonu klíčení neinhibovaly, a byly srovnatelné s kontrolou. Nejefektivnější inhibitor karvon v pilinách potlačil růst mikrobiálních patogenů po celou dobu skladování. Čisté látky ze silic tedy představují účinnou a zároveň šetrnou náhradu syntetických inhibitorů používaných v zemědělském průmyslu.

Abstract:

Potatoes are one of the primary foodstuffs consumed by human populations around the world. In the Czech Republic in 2020 the production of potatoes totalled 542.1 thousand tonnes. Potatoes go through physiological changes during storage. Intensive cellular respiration occurs, triggering germination. One way to reduce sprouting is to apply essential oils and pure substances isolated from them. Essential oils are produced as secondary metabolites of plants and have the properties of natural inhibitors without damaging the environment, animals and humans. Distillation or extraction is the most common method used to obtain them. In the practical part there were 3 pure substances hexanal, trans-2-hexenal and carvone and their 4 combinations in 1:1 ratio, tubers treated with pure sorbents and pure control. Based on previous studies, a concentration of 195 μl/0.650 L of pure substance encapsulated and sorbed to sawdust, bentonite and biochar was chosen for this experiment. The substances were weighed into paper sachets weighing 1.3 g to avoid direct contact with the tubers and placed in the middle of the jar between the tubers to allow the substances to gradually evaporate into the atmosphere over the 15 weeks of storage. Each variant was evaluated in three replicates. A total of 15 control points were carried out where all variants were weighed, checked for the number of sprouts germinated and the presence of microbial spoilage. After each check, the jars were stored in a light-free room at 22±1 °C RH 60% until the next control point. Measurement results confirmed the inhibitory activity of carvone in all three media compared to the pure control. There was no complete inhibition of sprouts, but of all the substances tested, carvone had the lowest sprout weight distribution and the lowest number of sprouts per tuber. Comparable germination retardation was exhibited by trans-2-hexenal in sawdust and bentonite compared to the pure control. Hexanal in sawdust also contributed to lower germ weight distribution, but less than the previous compounds. Sawdust proved to be the most effective carrier, where even combinations of hexanal and trans-2-hexenal reduced the number and weight distribution of sprouts compared to the pure control. In contrast, the active substances and their combinations sorbed to biochar, except carvone, did not inhibit germination and were comparable to the control. Carvone, the most effective inhibitor in sawdust, suppressed the growth of microbial pathogens throughout the storage period. Pure essential oil substances thus represent an effective and gentle substitute for synthetic inhibitors used in the agricultural industry.

Klíčová slova

enkapsulace, klíčení, sorpce, silice, brambory, skladování

Keywords

essential oils, potato, storage, sorption, encapsulation, germination

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Pavel Klouček, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Kvalita potravin a zpracování zemědělských produktů