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Qu'est-ce que l'éthylène gazeux: informations sur l'éthylène gazeux et la maturation des fruits

Qu'est-ce que l'éthylène gazeux: informations sur l'éthylène gazeux et la maturation des fruits


Peut-être avez-vous entendu dire de ne pas placer vos fruits fraîchement récoltés au réfrigérateur avec d'autres types de fruits pour éviter une maturation excessive. Cela est dû au gaz éthylène que dégagent certains fruits. Qu'est-ce que l'éthylène gazeux? Continuez à lire pour en savoir plus.

Qu'est-ce que l'éthylène gazeux?

Sans parfum et invisible à l'œil, l'éthylène est un gaz hydrocarboné. L'éthylène gazeux dans les fruits est un processus naturel résultant de la maturation du fruit ou peut être produit lorsque les plantes sont endommagées d'une manière ou d'une autre.

Alors, qu'est-ce que le gaz éthylène? Le gaz éthylène dans les fruits et légumes est en fait une hormone végétale qui régule la croissance et le développement de la plante ainsi que la vitesse à laquelle ceux-ci se produisent, comme les hormones le font chez les humains ou les animaux.

Le gaz éthylène a été découvert pour la première fois il y a environ 100 ans lorsqu'un étudiant a remarqué que les arbres qui poussaient à proximité des lampadaires à gaz laissaient tomber les feuilles plus rapidement (en abscissant) que ceux plantés à distance des lampes.

Effets de l'éthylène gazeux et de la maturation des fruits

Les quantités cellulaires d'éthylène gazeux dans les fruits peuvent atteindre un niveau auquel des changements physiologiques se produisent. Les effets du gaz éthylène et de la maturation des fruits peuvent également être affectés par d'autres gaz, tels que le dioxyde de carbone et l'oxygène, et varient d'un fruit à l'autre. Les fruits comme les pommes et les poires émettent une plus grande quantité de gaz éthylène dans les fruits, ce qui affecte leur maturation. D'autres fruits, comme les cerises ou les myrtilles, produisent très peu d'éthylène gazeux et n'interfèrent donc pas avec le processus de maturation.

L'effet de l'éthylène gazeux sur les fruits est un changement résultant de la texture (adoucissement), de la couleur et d'autres processus. Considéré comme une hormone du vieillissement, l'éthylène gazeux influence non seulement la maturation des fruits, mais peut également provoquer la mort des plantes, généralement lorsque la plante est endommagée d'une manière ou d'une autre.

Les autres effets de l'éthylène gazeux sont la perte de chlorophylle, l'avortement du feuillage et des tiges des plantes, le raccourcissement des tiges et la flexion des tiges (épinastie). Le gaz éthylène peut être soit un bon gars lorsqu'il est utilisé pour accélérer la maturation des fruits, soit un méchant lorsqu'il jaunit les légumes, endommage les bourgeons ou provoque une abscission chez les spécimens ornementaux.

Informations supplémentaires sur le gaz éthylène

En tant que messager végétal qui signale le prochain mouvement de la plante, le gaz d’éthylène peut être utilisé pour inciter la plante à faire mûrir ses fruits et légumes plus tôt. Dans les environnements commerciaux, les agriculteurs utilisent des produits liquides qui sont introduits avant la récolte. Le consommateur peut le faire chez lui en plaçant simplement le fruit ou le légume en question dans un sac en papier, comme une tomate. Cela concentrera le gaz éthylène à l'intérieur du sac, permettant au fruit de mûrir plus rapidement. N'utilisez pas de sac en plastique, qui emprisonnera l'humidité et pourrait se retourner contre vous, provoquant la pourriture des fruits.

L'éthylène peut être produit non seulement par la maturation des fruits, mais aussi par les moteurs d'échappement à combustion interne, la fumée, la végétation en décomposition, les fuites de gaz naturel, le soudage et dans certains types d'usines de fabrication.


Détecter l'éthylène, l'hormone de maturation des fruits

La figure montre l'application potentielle de l'utilisation de la sonde fluorescente pour la détection de l'éthylène gazeux pendant les processus de maturation des fruits. En présence d'éthylène gazeux, les fluorophores des sondes sont activés et donnent un signal accru.

L'éthylène est une hormone végétale gazeuse qui régule un large éventail de processus biologiques chez les plantes. Il est associé aux processus de maturation d'un certain nombre de fruits tels que les pommes et les poires. Une meilleure compréhension des effets de la concentration d'éthylène sur le processus de maturation peut conduire à une meilleure gestion de la récolte, du stockage et du transport des fruits. Cependant, les méthodes actuelles utilisées pour mesurer l'éthylène gazeux prennent du temps et reposent sur des méthodes instrumentales sophistiquées. Ces méthodes comprennent la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie photoacoustique.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Huang Dejian du programme de science et technologie alimentaires du département de chimie, NUS a développé des sondes fluorescentes qui offrent un moyen pratique de détecter visuellement la présence d'éthylène gazeux libéré par le processus de maturation des fruits à l'aide d'un simple microscope à fluorescence. . Les sondes sont développées à partir d'une classe de complexes de carbène de métaux de transition connus sous le nom de catalyseurs de Grubbs et peuvent détecter l'éthylène jusqu'à un niveau de 0,9 ppm (parties par million) dans l'air. En présence d'autres espèces gazeuses possibles qui peuvent également être émises par la maturation des fruits (par exemple le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre et le sulfure d'hydrogène), l'équipe de recherche a constaté que l'efficacité de la sonde à détecter le gaz éthylène n'est pas affectée, montrant que la sonde est sélectif. Cette sonde pourrait être utilisée pour déterminer la formation d'éthylène pendant la maturation des fruits afin de déterminer les niveaux de maturité des fruits pour la récolte et le stockage.

La sonde contient des molécules faiblement fluorescentes qui sont activées lorsqu'elles sont exposées à de l'éthylène gazeux. L'intensité de la couleur augmente lorsque plus de gaz d'éthylène est détecté. L'équipe de recherche a utilisé la sonde pour surveiller le gaz éthylène émis par quatre types de fruits différents (fruit de la passion, avocat, banane et pomme) et a constaté que le taux de libération d'éthylène augmente linéairement avec le temps de stockage. Leurs résultats sont cohérents avec les études précédentes utilisant d'autres méthodes de détection, montrant le potentiel d'application des sondes.

Le professeur Huang a déclaré: "Cette recherche ouvre une nouvelle voie pour l'application des catalyseurs de Grubbs dans la chimie bioanalytique de l'éthylène, qui est importante pour la biologie végétale, l'agriculture et l'industrie alimentaire."


Faire mûrir des tomates avec des bananes

Les tomates produisent de l'éthylène, ce qui favorise la maturation. Placer les tomates près d'un autre fruit qui libère de l'éthylène, comme une banane, peut accélérer le processus. L'éthylène est une hormone végétale naturelle et est l'un des composés les plus simples affectant les processus physiologiques des plantes. Les effets de l'éthylène gazeux et de la maturation des fruits peuvent également être affectés par d'autres gaz, tels que le dioxyde de carbone et l'oxygène, et cela varie d'un fruit à l'autre.

NC State University Cooperative Extension recommande également de faire mûrir les tomates dans la fenêtre. Cueillez simplement les tomates, lavez-les, séchez-les et déposez-les sur le rebord de votre fenêtre pour finir de mûrir. La maturation est marquée par des changements rapides et spectaculaires qui confèrent aux fruits leurs caractéristiques attrayantes et comestibles. Certains des changements familiers sont le ramollissement, qui résulte de la dégradation des substances de la paroi cellulaire et de la disparition d'un fond vert.


Quels sont ses effets sur les fruits et légumes?

Bien que l'éthylène soit inestimable en raison de sa capacité à initier le processus de maturation de plusieurs fruits et légumes, il peut également être très nocif pour de nombreux fruits, légumes, fleurs et plantes en accélérant le processus de vieillissement et en diminuant la qualité du produit et sa durée de conservation. Le degré de dommage dépend de la concentration d'éthylène, de la durée d'exposition et de la température du produit.

Les fruits et légumes jouent un rôle essentiel dans la nutrition humaine. L'un des rares facteurs qui influencent leur valeur économique est la période de maturation relativement courte et la durée de vie post-récolte réduite qu'ils ont souvent. Une maturation excessive des fruits et légumes entraîne un ramollissement excessif qui entraîne une détérioration et des dommages pendant le transport et la manutention.

Le ralentissement du processus de maturation et de dégradation de la qualité prolonge le stockage et la durée de conservation des fruits et légumes frais. Le suivi de la durée de conservation des produits frais aide non seulement le producteur à économiser sur les pertes post-récolte, mais les consommateurs bénéficient également en termes de fraîcheur conservée sur des périodes plus longues, ce qui se traduit par une valeur ajoutée aux fruits et légumes.

Comprendre la relation fondamentale entre l'éthylène et les taux de respiration des fruits pendant la maturation est nécessaire pour gérer les processus de récolte, de stockage et de distribution.

Lorsque le produit chimique est exposé à des produits frais, il se verrouille sur leurs récepteurs d'éthylène et stimule les étapes de maturation du produit. La réaction chimique dans les fruits et légumes entraîne alors le développement des saveurs, des vitamines, de la fermeté, de l'arôme, de la texture et de la couleur du produit. Cependant, une exposition excessive à l'éthylène avant que les expéditions ne respectent les délais et les destinations requis peut entraîner une surmaturité, une baisse de la qualité du produit et une augmentation des composés organiques volatils (COV) dans tout le stock.

L'un des principaux facteurs contribuant aux quantités massives de déchets dans le secteur des produits frais est directement lié aux cas de surexposition à l'éthylène pendant le processus de maturation et de stockage. À l'échelle mondiale, les fruits et légumes sont le principal contributeur au gaspillage alimentaire, 45 à 50% de tous les produits frais récoltés étant perdus ou gaspillés dans la chaîne d'approvisionnement alimentaire. Cela représente environ 1,3 milliard de tonnes de nourriture, ce qui équivaut à 680 milliards de dollars américains de produits frais gaspillés chaque année.

Les effets de l'éthylène sur les légumes peuvent être évités ou réduits par:

  • Stockage à basse température. En dessous de 5 ° C, les effets de l'éthylène sont fortement réduits.
  • Garder la zone de stockage ventilée pour éviter l'accumulation d'éthylène à l'intérieur.
  • Éliminer l'éthylène des salles de stockage en le faisant réagir avec du permanganate de potassium (KMnO3).
  • Oxydant l'éthylène en le faisant réagir avec de l'ozone (O3).
  • Stockage dans une atmosphère à haute teneur en CO2.
  • Systèmes d'épurateur d'air pour le nettoyage du stockage.


Extension coopérative: fruits d'arbres

La plupart des fruits produisent un composé gazeux appelé éthylène qui démarre le processus de maturation. Son niveau dans les fruits sous-mûrs est très faible, mais à mesure que les fruits se développent, ils produisent de plus grandes quantités qui accélèrent le processus de maturation ou l'étape de maturation connue sous le nom de «climatérique». Le niveau d'éthylène et la vitesse de maturation sont un processus dépendant de la variété. Certaines variétés de pommes telles que McIntosh, produisent des quantités prodigieuses d'éthylène et sont difficiles à stocker une fois que cela se produit. Lorsqu'ils sont récoltés après la montée rapide de l'éthylène, ils se ramollissent rapidement et vieillissent au stockage. D'autres variétés ont une augmentation plus lente de l'éthylène et un taux de maturation plus lent. Pour les pommes qui seront stockées plus de deux mois, il est impératif de les récolter avant que le taux d'éthylène ne commence à augmenter rapidement.

Les prunes et les pêches sont également sensibles à l'éthylène et continueront à mûrir après la récolte en réponse à cette hormone. Certaines variétés de prunes, comme Shiro, mûrissent très lentement car la production d'éthylène est supprimée. Avec ces types climactériques supprimés, les fruits peuvent rester sous-mûrs s'ils sont récoltés trop tôt. D'autres variétés de prunes telles que Early Golden mûrissent très rapidement. Dans ce cas, la récolte doit être chronométrée plus précisément afin que les fruits ne soient pas trop mûrs lorsqu'ils atteignent le consommateur.

Pour mesurer l'éthylène, des instruments coûteux sont nécessaires. Cela est souvent fait par des laboratoires spécialisés et parfois par Cooperative Extension pour déterminer si les fruits d'une région générale sont encore à un stade où ils peuvent être stockés à long terme. Des méthodes moins chères peuvent être utilisées pour mesurer le stade de maturité, mais elles ne sont pas aussi précises que la mesure du niveau d'éthylène dans les fruits.

Les méthodes de contrôle de l'éthylène dans les fruits comprennent l'application pré-récolte d'aminovinylglycine (ReTain), l'application post-récolte de 1-méthylcyclopropène (SmartFresh), l'entreposage au froid, le stockage sous atmosphère contrôlée et le lavage ou l'élimination de l'éthylène.


Niveaux et apport d'oxygène

Il est également essentiel de fournir une ventilation et une entrée d'air frais suffisantes de l'extérieur de la serre. Il devrait y avoir 14 pieds cubes d'air pour chaque pied cube de gaz brûlé ou 1 pouce carré de section transversale de ventilation de la zone d'ouverture de l'air extérieur devrait être fourni pour chaque capacité de 2500 BTU de l'appareil de chauffage. La flamme du brûleur doit être d'un bleu clair. Les flammes jaunes ou oranges indiquent qu'il y a des impuretés dans le combustible ou un mauvais réglage du four. Certains producteurs scellent complètement les ventilateurs la nuit afin d'économiser de la chaleur, cependant, les concentrations de polluants peuvent s'accumuler rapidement sans ventilation nocturne. L'installation d'un tuyau qui aspire l'air lorsque le brûleur de la fournaise est allumé est conseillée.

Sans suffisamment d'oxygène, une combustion complète ne se produit pas, ce qui entraîne des niveaux dangereux d'éthylène, de dioxyde de soufre et d'autres gaz. L'oxygène peut s'épuiser en 2 à 3 heures et conduire à une combustion incomplète en l'absence de ventilation. En Alabama, il est courant que les serres passent des jours sans ventilation car les jours sont nuageux et les températures nocturnes froides nécessitent un fonctionnement continu du chauffage.

Les niveaux d'oxygène dans la serre sont la principale préoccupation lorsque les températures deviennent froides et que les producteurs scellent leurs maisons hermétiquement pour l'efficacité du chauffage. Qu'un producteur brûle du gaz, de l'huile ou du bois, un mélange complexe de gaz sera produit comme du monoxyde de carbone, de l'éthylène, du dioxyde d'azote ou de l'oxyde nitrique. Si le carburant contient du soufre, du dioxyde de soufre est également produit. Les plantes sont 5 000 fois moins sensibles au monoxyde de carbone qu'à l'éthylène, mais les humains sont très sensibles à l'empoisonnement au monoxyde de carbone. Le dioxyde de soufre peut provoquer des taches chlorotiques et le blanchiment des zones interveinales des plantes.


Zusammenfassung

In vegetativen Geweben, die mit IAA (β-Indolessigsäure) behandelt wurden, in sterilisierten oder befruchteten Blüten, oder in solchen, bei denen die Narbe mit IAA behandelt wurde sowie in vielen Früchten während des Klimakterium ätäst düst, steigenbät auf eine niedrige Produktionsrate ab. Dans Wurzelschnitten, die mit IAA behandelt wurden, spiegelt der zeitliche Verlauf der Äthylenbildung die Zusammenhänge zwischen innerer IAA-Konzentration und Äthylen-Produktionsrate plus large. Nach Auxin-Applikation steigt der IAA-Gehalt zunächst an, sinkt dann jedoch wiederum rasch ab. Dieses Verhalten lässt sich mit der Induktion und Aktivierung des Enzymsystems erklären, das die IAA bindet und abbaut. Ein ähnlicher Mechanismus mag bei der Induktion der Äthylenbildung eine Rolle spielen.In vivo wird das Äthylen aus dem Methionin gebildet. Dabei erfolgt wahrscheinlich zunächst eine Überführung in das S-Adenosyl-Methionin, wonach das C1 decarboxyliert wird. Anschliessend wird das C2 - vermutlich als Folsäurederivat - abgespalten und das Äthylen aus dem C3 und C4, nach Übertragung der Methylmercapto-Gruppe auf ein geeignetes Rezeptor-Molekül, gebildet.

Analoge Untersuchungen zeigen, dass sich das Äthylen mit einem Ende an einen metallhaltigen Rezeptor in Form einer «nicht kovalenten» Bindung anlagert (KUNE= 6 × 10 −10 M). Diese Bindung wird durch das CO2 kompetitiv gehemmt (Kje= 4,9 × 10 −4 M). Hierdurch ist die Fähigkeit des CO2 erklärt, in sehr vielen biologischen Prozessen, einschliesslich der Fruchtreife, zum Äthylen antagonistisch zu wirken. Das CO2 verhindert nicht die Äthylenbildung, aber es kann die Fruchtreife beeinflussen und bestimmte physiologische Störungen durch Bindung metallhaltiger Enzyme - beispielsweise der Katalase - hervorrufen. Bei niedrigen O2-Konzentrationen ist die Äthylenbildung gehemmt. Chapeau Der Rezeptor eine weitgehend ähnliche O2-Affinität wie die Cytochrom-Oxidase. Darüberhinaus est O2 für die Wirksamkeit des Äthylen erforderlich. Die reaktionskinetischen Vorstellungen, die die Situation am besten beschreiben, sind folgende: O2 verbindet sich mit dem Rezeptor (KS= 4 × 10 −5 M) oder oxidiert ihn indirekt, bevor das Äthylen ihn erreichen kann. Der Effekt, den ein geringer O2-Partialdruck hervorruft, besteht nicht in einer Atemhemmung, denn er spielt sich auf einem O2-Konzentrationsniveau ab, das für Atemhemmungen nicht niedrig genug ist. Ausserdem kann der Effekt durch Atemgifte nicht verdoppelt (vergrössert) werden. Eine geringe O2-Konzentration kann daher die Fruchtreife auf zwei Weisen verzögern: Senkung der Bildungsrate und Verringerung der Wirksamkeit des Äthylens.

Der Umfang des Gas-Austausches und somit die Äthylen-Konzentration innerhalb einer Frucht hängen vom Diffusions-Koeffizienten von Äthylen in Luft ab. Da dieser eine Funktion des atmosphärischen Druckes ist, senkt Aufbewahrung von Früchten bei Unterdruck ihren Äthylen-Gehalt. Diese Bedingung vermindert darüberhinaus den O2-Partialdruck, wodurch die Lagerfähigkeit von Früchten im Vorklimakterium stark erweitert wird.

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