Плоды и зеленые овощи характеризуются более интенсивным дыханием, чем вегетативные овощи, находящиеся в состоянии покоя. На интенсивность дыхания их большое влияние оказывает и температура. Понижение ее вызвает у большинства плодов и овощей замедление всех процессов жизнедеятельности, в том числе и дыхания. Исключение составляет картофель, у которого наименьшая интенсивность дыхания наблюдается при температуре 4-5оС. При дальнейшем понижении температуры интенсивность дыхания клубней возрастает.

Снижение концентрации кислорода и повышение углекислого газа во внутритканевой атмосфере за счет малой диффузии газов через усиливающиеся кутикулу или перидерму замедляет дыхание плодов и овощей, что и положено в основу одного из принципов улучшения их сохраняемости при газовом хранении.

На интенсивность дыхания продукции влияют различные повреждения: механические, микробиологические, физиологические, сельскохозяйственными вредителями. Установлено, что интенсивность дыхания многих плодов и овощей при нанесении механических повреждений возрастает, особенно в первый период, что обусловлено повышением затрат энергии на биосинтез веществ защитного характера (суберина, полифенолов, фитоалексинов и др.). Усиление дыхания при повреждении сельскохозяйственными вредителями, грызунами, микроорганизмами, физиологическими болезнями объясняется затратами энергии на образование защитных барьеров, некрозов, биосинтез бактерицидных веществ, активизацию окислительных ферментов. Так, интенсивность дыхания яблок с загаром в 1,3 раза, а с пухлостью - в 1,5 раза выше, чем здоровых. [1, с.294-301]

В конце хранения плодов различают три периода: предклимактерический – с самым низким уровнем дыхания, климатерический – с самым высоким уровнем дыхания и постклиматерический, для которого характерно снижение интенсивности дыхания. Продолжительность периода у разных плодов неодинакова: у бананов – 24-60 ч, у груш и яблок – несколько недель, у цитрусовых климатерический период отсутствует. Климатерический подъем дыхания у многих плодов и овощей совпадает с наступлением потребительской зрелости, после чего усиливается распад сложных веществ, разобщаются процессы окисления и фосфорилирования, накапливаются спирт и ацетальдегид, разрушаются митохондрии и другие органеллы клеток. Все это приводит к возникновению физиологических заболеваний и гибели растительных клеток.

Наступление климактерического и постклимактерического периодов можно задержать пониженными температурами, низкой концентрацией кислорода и повышенным содержанием углекислого газа. Для ускорения этих периодов применяют этилен: газообразный или в виде этиленпродуцентов (этрела, гидрела, композана).

Дыхание – это необратимый окислительный процесс распада веществ. Кроме него, при хранении плодов и овощей происходят другие окислительные процессы, которые могут носить необратимый или обратимый характер. К ним относится окисление аскорбиновой кислоты до дегидроаскорбиновой, которая либо восстанавливается, либо разрушается. В последнем случае имеют место потери аскорбиновой кислоты, причем при длительном хранении плоды и овощи теряют до 50-80% витамина С. Большая часть этих потерь приходится на первые месяцы хранения продукции.

Окисление полифенолов в здоровых плодах и овощах является обратимым. При физиологических нарушениях, вызванных старением, болезнями физиологическими и микробиологическими, восстановления окисленных хинонов не происходит, в результате чего продукция темнеет.

Окисление липидов происходит во всех плодах и овощах, но наиболее заметно в орехах. Прогоркание в них жира ухудшает вкус. [2, с.124-128]

Гидролитические процессы обеспечивают легкоусвояемыми веществами дыхание и другие процессы, связанные с поддержанием жизнедеятельности плодов и овощей. Ведущее место среди гидролитических процессов занимает превращение в углеводном комплексе: гидролиз или фосфоролиз крахмала, пектиновых веществ, белков и других. Конечным продуктом распада этих веществ являются сахара, используемые в процессе дыхания плодов и овощей, а промежуточные продукты могут принимать участие в синтезе органических кислот, аминокислот, полифенолов и других веществ, в том числе и защитного характера.

Гидролитический распад углеводов в ряде случаев повышает потребительские свойства плодов и овощей: улучшает их вкус за счет усиления сладости, смягчения кислого и вяжущего вкусов, размягчения консистенции.

В то же время интенсивный гидролиз или фосфоролиз углеводов может ускорять истощение ресурсов запасных питательных веществ, приводить к разжижению или мацерации тканей мякоти, ослабляя защитные свойства плодов и овощей.

Изменение крахмала в хранящихся плодах и овощах происходит фосфоролитическим и гидролитическими путями. Первый путь является основным, что подтверждается высокой активность фосфорилаз и низкой – амилаз. Фосфоролиз крахмала происходит через ряд промежуточных соединений: глюкозо-1-фосфат, глюкозо-фосфат, фруктозо-6-фосфат и другие до сахарозы.

У большинства видов плодов и овощей распад крахмала до сахаров является преобладающим процессом, приводящим к уменьшению или даже исчезновению крахмала. Например, у незрелых яблок при их созревании количество крахмала снижается до 1% (с 4%) в съемной стадии зрелости, а потребительской – полностью исчезает. То же относится и к грушам, бананам.

При фосфоролизе крахмала по мере накопления сахарозы усиливается сладкий вкус, снижается водоудерживающая способность тканей, несколько уменьшается их твердость, повышается осмотическое давление протоплазмы.

При хранении картофеля имеет место не только гидролиз, но и ресинтез крахмала, причем оба процесса крахмал↔сахар могут протекать одновременно. Преобладание гидролиза над синтезом или обратный процесс зависят от температуры хранения и физиологического состояния.

При повышенных температурах хранения преобладает синтез крахмала, а при низких – гидролиз. Оба взаимообратимых процесса уравновешиваются при температуре 9оС.

В результате гидролиза крахмала при низких температурах накапливается сахар, и картофель приобретает сладкий вкус, если количество сахаров выше 2%. При смене холодного на теплое сладкий вкус картофеля исчезает за счет усиления ресинтеза крахмала.

Эти процессы еще в конце прошлого века (в 1898 г.) объяснил Мюллер-Тургау, по мнению которого накопление и исчезновение сахаров вызвано разной скоростью гидролиза крахмала и его ресинтеза. Так, при снижении температуры с 20 до 0оС изменяется скорость всех реакций, но скорость реакции крахмал → сахар уменьшается в 3 раза, а сахар → крахмал – в 20 раз, при этом снижается и расход сахара на дыхание в 3 раза.

При повышении температуры все три процесса возрастают, но особенно активно – ресинтез крахмала, на который используется от 2/3 до ¾ всех сахаров. Остальные сахара используются на дыхание и синтез каких-то промежуточных соединений, химическая природа которых не установлена.

Разная скорость гидролиза и ресинтеза объясняется изменением рН внутриклеточной среды клубней и активности ферментов. При низких температурах повышается растворимость углекислого газа в клеточном соке и снижается рН, при этом распад крахмала преобладает над его синтезом. При повышенных температурах рН повышается и возрастает синтез крахмала.