Введение к работе
Актуальность исследований. '
Необходимым условием получения качественной растениеводческой продукции является научно-обоснованное проведение агротехнических мероприятий и переработки сырья. При этом большое значение имеет использование экологических приемов, повышающих уровень безопасности технологических процессов, направленных на получение продуктов, способных снизить действие вредных полютантов па организм человека и окружающую среду. При выращивании подсолнечника главной задачей является получение высокого выхода основного продукта - масла. Рациональное и экологически целесообразное проведение основных технологических процессов предполагает также комплексную переработку образующихся отходов, содержащих ценные продукты. При переработке подсолнечника отходом являются корзинки, содержащие ценное биологически активное вещество - пектин. Физиологическая ценность пектина состоит в способности к детоксикации организма и нормализации дальнейших биохимических процессов. В России в настоящее время существует дефицит пектина. При среднесуточном потреблении человеком 2-16 г в сутки рынок пектина оценивается в 9000 т/год. Центральночерноземный регион занимает в России одно из ведущих мест по выращиванию подсолнечника, а следовательно, обладает широкой сырьевой базой для производства отечественного пектина.
Исследования технологии получения пектина и его свойств проводятся в ЦЧР с середины XX века. Известны данные о свойствах пектина, полученного с использованием районированных сортов и гибридов, поэтому актуальным является подбор новых сортов и гибридов, обеспечивающих оптимальное сочетание урожайности и выхода как основного продукта -масла, так и пектина. Практически отсутствуют сведения об особых свойствах пектина, позволяющих решать некоторые прикладные задачи. Так, вследствие высокой биологической активности пектина представляет интерес решение проблемы снижения экологической нагрузки на агроэкосистему при использовании подсолнечного пектина совместно с протравителем при предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур. В последние годы особенно актуальна проблема снижения токсичности почв, находящихся в сельскохозяйственном обороте. Использование пектина в решении этой проблемы также требует специальной проработки. До сих пор осгается открытым вопрос прикладного использования пектина как стимулятора роста сельскохозяйственных культур.
Подсолнечный пектин имеет ряд особенностей по сравнению с другими видами пектинов, которые необходимо учитывать при разработке и совершенствовании его методов выделения и очистки. Экологическая направленность такого подхода с использованием мембранно-сорбцпоппых
' Ангор ииражас т глубокую признательность заслуженному деятелю науки, доктору химических наук, профессору Котону В.В. за неоценимый вклад при подготовке диссертационной работы
методов позволит обеспечить снижение экологического ущерба окружающей среде и получить продукты высокого качества.
Цель и задачи исследования.
Цель работы - выявление влияния агроэкологических приемов на продуктивность подсолнечника в условиях ЦЧР и качество подсолнечного пектина.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Установление влияния агроэкологических условий выращивания подсолнечника и сортовых особенностей на урожайность, сбор масла и пекпії іа.
Экологизация процесса экстракции пектина из корзинок подсолнечника с использованием щавелевой кислоты и совершенствование технологии его выделения и очистки мембранно-сорбционными методами.
Установление влияния пектина на изменение токсичности почвы при ее биотестировании, на количественный и качественный состав микрофлоры и ферментативную активность почвы.
Установление оптимальных доз протравителя при обработке семян зерновых культур с использованием пектина.
Апробация приемов предпосевной обработки семян в условиях производства.
Научная новизна работы: Установлено влияние сортовых особенностей подсолнечника на урожайность, качество масла, выход и физико-химические показатели пектина. Выявлено, что оптимальным для получения высоких урожаев семян и пектина высокого качества является подсолнечник сорта Воронежский 631, а для использования при получении функциональных продуктов - пектин подсолнечника сорта Енисей.
Выявлено, что при выделении пектина из корзинок подсолнечника оптимальным и экологически обоснованным является использование 0,5 % раствора щавелевой кислоты при температуре 75 С. Установлена высокая поглотительная способность активированного угля марки БАУ-А по отношению к красящим веществам, содержащимся в пектине с достижением степени осветления экстрактов выше 80 %.
Установлено положительное влияние замены части протравителя Кипто Дуо на пектипсодержащий препарат «Агродес» при обработке семян, а также повышение содержания полезной почвенной микрофлоры и снижение токсичности почв по отношению к культурам в присутствии пектиновых веществ. Выявлено повышение ферментативной активности почвы в присутствии програвигеля семян с системными свойствами КинтоДуо и пектина.
Практическая значимость работы:
Показана возможность снижения дозы протравителя Кипто Дуо с заменой его на пектипсодержащий препарат «Агродес» в два раза. Показано положительное влияние обработки пектином семян на их способность к прорастанию, увеличению содержания микрофлоры в почве и повышению ее ферментативной активности. Предложена технологическая схема выделения и очистки пектина из подсолнечника путем введения экологически целесообразных приемов сорбции на активированном угле и
ультрафнльтрации. Рекомендован для широкого применения в производстве в условиях ЦЧР сорт подсолнечника Воронежский 631. Положения, выносимые на защиту:
При выявлении влияния сортовых особенностей и агроэкологических приемов на урожайность и качество семян, выход и свойства пектина оптимальным в условиях ЦЧР являегсясорг подсолнечника Воронежский 631.
Использование активированных углей марки БАУ-А для осветления экстрактов подсолнечного пектина с последующей ультрафильтрацией позволяет добиться высокой степени его очистки от примесей.
3. Внесение с семенами в почву пектина увеличивает разнообразие
почвенных микроорганизмов, улучшает работу ферментов и снижает
токсичность почвы.
4. Замена половинной дозы протравителя при обработке семян ячменя на
пектинсодержащий препарат «Агродес» способствует получению семян
повышенного качества и увеличению урожайности этой культуры.
Достоверность результатов работы. Достоверность полученных результатов, представленных в работе, подтверждается использованием современных физико-химических методов анализа, математических методов обработки дшшых,лаборатфнымн испытаниями и апробацией в условиях производства.
Апробации работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждены: на 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (Саратовский государственный аграрный университет имени И.И. Вавилова, г. Саратов, 15-18 февраля 2008); на научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития технологии производства продуктов питания», посвященной 15-летию технологического факультета Воронежского ГАУ им. К.Д.Глинки (26-28 мая 2008 года); на 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», посвященной 65-летию Южно-Уральского государственного университета (г.Челябинск, 24 октября 2008г); на международной научно-практической конференции «Через инновации в науке и образовании к экономическому росту АПК» (Донской государственный аграрный университет, пос. Персиановский, 5-8 февраля 2008 г.); на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета имени К. Д. Глинки (Воронеж 2006-2009 г.г.).
Публикации. По теме исследования опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 в изданиях, реферируемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций по практическому применению. Общий объем диссертации состоит из 148 страниц, в том числе 18 рисунков и 16 таблиц. В списке используемой литературы приведено 161 библиографическая ссылка иа отечественные и иностранные источники. Приложения даны на 8 страницах.
