Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Эколого-климатические особенности Центральной Якутии, влияющие на рост и развитие растений 9
1.2. Значение природных пищевых растений в питании человека 13
1.3. Традиционные продукты питания с дикорастущими пищевыми растениями 18
1.4. Полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.)T ее лечебные свойства и пищевое использование 29
1.5. Сусак зонтичный (Butomus wnbellatus L,), область его применения 35
1.6. Комбинированные кисломолочные продукты с добавками из пищевых растений 39
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 43
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 47
3.1. Экология и биология полыни обыкновенной
3.1 1. Экология полыни обыкновенной 47
3.1.2. Агрохимическая характеристика почв произрастания полыни обыкновенной 49
3.1.3. Анатомическое строение листьев полыни обыкновенной 53
3.1.4. Биохимическая оценка листьев полыни обыкновенной 55
3.1.5. Способы заготовки, подготовки и хранения листьев полыни обыкновенной 69
3.2. Экология и биология сусака зонтичного 71
3.2.1. Экология сусака зонтичного 71
3.2.2. Характеристика исследованных озер 74
3.2.3. Анатомическое строение корневищ сусака зонтичного 80
3.2.4. Биохимическая оценка корневищ сусака зонтичного 81
3.2.5. Способы заготовки, подготовки и хранения корневищ сусака зонтичного 89
3.3. Использование листьев полыни обыкновенной в производстве кисломолочного продукта «От уорэтэ» 92
3.3 Л. Технология производства кисломолочного продукта «От уорэтэ» с использованием листьев полыни обыкновенной 94
3.3.2. Пищевая ценность и биохимический состав кисломолочного продукта «От уорэтэ» 97
3.4, Использование корневищ сусака зонтичного в производстве кисломолочного продукта «Унньуула» 99
3.4.1. Технология производства кисломолочного продукта «Унньуула» 99
3.4.2.Пищевая ценность и биохимический состав кисломолочного продукта«Унньуула» 103
3.5, Эффективность производства комбинированных кисломолочных продуктов «От уорэтэ» и «Унньуула» 106
Обсуждение результатов исследования 109
Выводы 120
Практические предложения 122
Литература 123
Приложения
- Эколого-климатические особенности Центральной Якутии, влияющие на рост и развитие растений
- МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
- Экология полыни обыкновенной
Введение к работе
Актуальность исследования, У якутского народа выработаны многовековые этноэкологические традиции по рациональному использованию природных ресурсов. Однако с развитием промышленности, особенно горнодобывающей, наносится негативное воздействие не только на окружающую природную среду, но и на состояние здоровья населения (Саввинов, 2003). Поэтому проблема обеспечения населения полноценными продуктами питания в экстремальных условиях Якутии становится первоочередной задачей. В решении этой задачи традиционные продукты питания из местного сырья (молочные продукты, природные пищевые растения) должны занимать значительное место.
Традиционный тип питания коренных жителей Якутии белково-липидпый. Он характеризуется высоким содержанием в суточном рационе белка (15% и выше), жира (35% и выше), углеводов (50% и ниже) в отличие от «европейского типа», в котором преобладают углеводы (Панин, 1985).
В настоящее время, в связи с уменьшением доли продуктов животного происхождения, наблюдается изменение этого типа питания в сторону углеводного и снижение энергетической ценности рациона до среднеевропейской величины — 2506 ккал (Тяптиргянова, 2004).
Эти изменения требуют разработки научно-обоснованных рекомендаций по питанию коренного населения Якутии с учетом национальных традиции.
Даже при традиционном белково-липидном типе обмена веществ, рацион питания местного населения был смешанным, т. е. при преобладании в рационе продуктов животного происхождения в рацион включалось значительное количество растительной пищи, которую составляли дикорастущие пищевые растения. Установлено, что местные пищевые растения, приспособившиеся к экстремальным условиям произрастания, более богаты питательными и различными биологически активными веществами, чем такие же растения.
произрастающие в более мягких условиях юга (Кторов, 1969; Макаров, 1989; Попова, 2003),
В настоящее время молочной промышленностью взято направление на расширение ассортимента молочных продуктов с заданными функциональными значениями за счет обогащения их различными наполнителями, в т. ч. пищевыми растениями. Среди таких молочных продуктов в настоящее время большое признание получают кисломолочные продукты с растительными компонентами.
Анализ апробированных в производстве пищевых технологий показывает, что для комбинирования кисломолочных продуктов чаще используются продукты переработки плодов (соки, джемы, нодварки, конфитюры и др.). Вместе с тем, высокая пищевая и биологическая ценность дикорастущих пищевых растений предполагает их применение целесообразным в качестве добавок.
Кисломолочные продукты, производимые с добавками из дикорастущих растений, могут быть классифицированы как лечебные и профилактические в зависимости от химического состава используемых пищевых растений- При этом большое внимание должно быть обращено на технологию производства экологически чистых молочных продуктов из местного сырья с растительными добавками, в которых должны быть сохранены максимально высокая пищевая и биологическая ценность растений. В Якутии традиционно используемыми до настоящего времени являются полынь обыкновенная и сусак зонтичный.
В связи с этим, использование их для питания человека позволит улучшить структуру питания местного населения, сделать его полноценнее и адекватнее.
Изучение биохимического состава и питательной ценности листьев полыни обыкновенной и корневищ сусака зонтичного Центра.іьной Якутии, в связи с экологическими особенностями мест произрастания, а также внедрение технологий, сохраняющих экологию окружающей среды, на основе
производства комбинированных кисломолочных продуктов с этими растительными добавками являются актуальными.
Цель и задачи исследований. Целью исследования диссертационной работы является изучение экологии, биохимического состава и гшіцевой ценности дикорастущих растений Центральной Якутии -— полыни обыкновенной (Artemisia vulgaris L.) и сусака зонтичного (Butomus umhellaim L,)s а также разработка научно-обоснованных и экологически безопасных основ производства национальных кисломолочных продуктов с использованием листьев полыни обыкновенной и корневища сусака зонтичного.
В соответствии с целью исследования поставлены следующие задачи:
изучить экологию полыни обыкновенной [Arlemim vulgaris L.) и сусака зонтичного (Butomm umhellatiis Т..);
изучить биохимический состав и питательную ценность листьев полыни обыкновенной и корневищ сусака зонтичного;
разработать способы заготовки, подготовки и хранения листьев полыни обыкновенной и корневищ сусака зонтичного для использования в пищевых целях;
— разработать научно-технологические основы использования листьев
полыни обыкновенной и корневищ сусака зонтичного для производства
комбинированных кисломолочных продуктов.
Основные положения- выносимые на зашите:
Накопление питательных веществ в листьях полыни обыкновенной зависит от температурно^влажностных условий произрастания, а также плодородия почвы.
Накопление питательных веществ в корневищах сусака зонтичного зависит от температурно-влажностных условий вегетационного периода, а также от химической) состава донных отложений.
3, Высокое содержание питательных веществ в листьях полыни обыкновенной и корневища сусака зонтичного позволяет использовать их в качестве наполнителей при производстве кисломолочных продуктов.
Научная новизна. Впервые выполнены исследования по влиянию экологических условий произрастания на накопление питательных веществ дикорастущих пищевых растений полыни обыкновенной и сусака зонтичного и по биохимическому составу и пищевой ценности листьев ПОЛРЛНИ обыкновенной и корневищ сусака зонтичного. Разработаны технические условия, технологические инструкции способов заготовки, подготовки и хранения листьев полыни обыкновенной и корневищ сусака зонтичного и научно-технологические основы производства кисломолочных продуктов с расштельными добавками.
Новизна использования листьев полыни обыкновенной в качестве пищевой добавки подтверждена патентом на изобретение за Л 2270568 от 27 февраля 2006 года.
Практическая значимость работы. На основе результатов исследования: - разработаны способы заготовки, подготовки и хранения листьев полыни обыкновенной и корневищ сусака зонтичного;
-— разработаны и утверждены нормативные документы, состоящие из технических условий и технологической инструкции, на новые виды пищевых добавок и продуктов: листья полыни обыкновенной (ТУ 9373-008-0060670203-03), корневище сусака зонтичного (ТУ 9377-011-00670203-2004), кисломолочный продукт «От уорэтэ» (ТУ 9222-009-00670203-03), кисломолочный продукт «Унньуула» (ТУ 9222-012-00670203-2004).
Технология производства кисломолочного продукта «От уорэтэ» внедрена на молочных предприятиях ФАПК «Легой» Усть-Алданского улуса, ОАО «Таїтинекое АПО» Тапинского улуса и в ИП «Саргы» г. Якутска.
Апробации работы* Основные положения и материалы исследований представлялись и обсуждались на конференции-семинаре «Организационно-
экологические основы развития агропромышленного комплекса в условиях Якутии» (Якутск, 2001). на IV междунар одной научно-практической конференции «АПК Сибири, Монголии и Республики Казахстан в XXI веке» (Улан-Батор, 2001), на IV международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2004). Новые кисломолочные продукты были представлены па выставках научных разработок «Технологии из Якутии-2002» (Якутск), « Продовольствие-2003» и «Продовольствие-2004» (Якутск).
Кисломолочный продукт «От уоротэ» награжден дипломом I степени V республиканской выставки-ярмарки «Продовольствис-2003» Министерства сельского хозяйства Республики Саха (Якутия) и дипломом I степени международной выставки в Хабаровске.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, результаты исследований, выводы, список использованной литературы, состоящей из 197 наименований источников, в том числе 12 иностранных. Работа изложена на 139 страницах, содержит 37 таблиц, 15 рисунков-
Эколого-климатические особенности Центральной Якутии, влияющие на рост и развитие растений
Республика Саха (Якутия), занимающая территорию 3103,2 тыс. кв. км, располагается на северо-востоке Азии между 5530 и 7600 с.ш. и 10530 и 163 в.д. (Агроклиматический справочник, 1963).
В климатическом отношении Центральная Якутия является регионом с наиболее континентальным климатом во всей Евразии.
В связи с очень низкой температурой в зимний период и сравнительно высокой легом, выявляется одна из характерных особенностей температурного режима территории — ее большой годовой ход, достигающий рекордных значений даже для резко континентального климата: 98-102 (Витвицкий, І 965: Гаврилова, 1973). По многолетним данным, средняя годовая температура воздуха отрицательна и равна -1Ы2"С Такое низкое значение среднегодовой температуры обусловлено продолжительной зимой, т. е. периодом между переходами среднесуточной температуры воздуха через -5С осенью и весной, который в Якутске, например, длится с 11 октября но 20 апреля и составляет около 200 дней. Устойчивый снежный покров держится с 10 октября по 1 мая.
Зима не только продолжительная, но и холодная. Январская температура в Якутске примерно в два раза ниже средней температуры, характерной для данной параллели. За время метеорологических наблюдений абсолютно минимальная температуры воздуха на территории Центральной Якутии была отмечена в феврале 1891 г. в г. Якутске -64С. в Ьорогонцах (Усть-Алдане кий улус) в 1965 г. было-59,ГС (Попова, 2003).
В противовес длинной и холодной зиме, лето в Якутии, особенно в ее центральной части, короткое, но теплое. По высоким летним температурным показателям Центральная Якутия почти не уступает шли немногим отстает от некоторых лесостепных регионов России, но период высоких температур на данной территории гораздо короче. Лето длится 3 месяца (июнь-август) со среднесуточной температурой воздуха выше 10С.
Средняя температура самого теплого месяца — июля — в Центральной Якутии равна 18-19С (Гаврилова, 1973), а максимальная температура доходит до+38С.
Отличительной чертой температурного режима является быстрое нарастание температуры весной, а также быстрое падение их осенью. Разница между среднемесячными температурами марш и апре.ія равна 13-15С, между апрелем и маем 12-14CS между сентябрем и октябрем 13-14С (Гаврилова. 1973).
При сопоставлении зимних и летних температур видна редкая континегггальность климата Из этого следует, что произрастающие здесь растения должны обладать для перенесения такого неблагоприятного фактора соответствующими биологическими адаптационными качествами (Макаров, 1989; Алексеев, 1994).
Особенности адаптационных механизмов растений способствует и другая особенность климата — значительные суточные колебания температуры в летнее время. Так, в окрестностях Якутска амплитуда суточного хода температуры воздуха за период наблюдений R среднем составляет от 103 до Щ7С Больше того, почти каждый год, даже при дневной температуре 20С. наблюдаются заморозки, доходящие до -3С, а порой и больше.
Таким образом, в условиях Якутии надземные органы дикорастущих травянистых растений за вегетационный период постоянно испытывают влияние температурных c_vперколебаний воздуха в летний период (Попова, 2003). Якутия отличается от других регионов также и повышенной прозрачностью атмосферы. Это обеспечивает большую интенсивность солнечной радиации, особенно в весенние и летние месяцы (Гавриловап 1973). Годовая суммарная радиация в Якутске 92 ккал/ см в год. Из этого количества 60% (55,2 ккал) приходится на май-август, т. е. на те месяцы, когда происходит в основном весь цикл развития растений (Филиппов, 2000),
Характерной особенностью и одним из проявлений континентальное климата Якутии является малое количество осадков. Среднегодовое количество осадков от 150-200 мм в Центральной Якутии и в дельте рек Восточной Якутии, до 500-700 мм на наветренных склонах гор Восточной Якутии (Гаврилова, 1973).
По яеличине осадков Якутия приближается к степным и полупустынным зонам Средней Азии и Казахстана. Как отмечает Вигвицкий (1965), по показателю увлажнения, вычисленному на основании отношения величин осадков к испаряемости, большая часть Якутии лежит в пределах засушливой зоны. Сочетание высоких летних температур с малым количеством осадков в этой местности вызывает в отдельные годы продолжительные засухи.
Зима характерна своей малоснежностью. По многолетним данным, в районе Якутска высота снежного покрова в феврале-марте достигает 25-30 см. Такая малоснежность усиливает теплоотдачу почвы, вследствие чего она промерзает на большую глубину (200-250 см).
Как видно из вышеприведенных данных, климаї Якутии весьма сухой. Однако имеются факторы, более или менее смягчающие его засушливость. Прежде всего, это непродолжительность теплого периода, в течение которою происходит более интенсивное испарение. Во-вторых, основное количество осадков приурочено именно к этому периоду. В связи с этим сравнительно повышенная облачность в летние месяцы выступает также как фактор. снижающий испарение.
Одним из важнейших факчоров, определяющих гидротермический режим почвы, является многолетняя («вечная») мерзлота. Она, оказывая разностороннее влияние на весь почвенный климат в летние месяцы, питает влагой верхние слои почвы, тем самым выступает не только как ограничитель испарения, но и как дополнительный источник влаги для растений. В.Г. Зольников (1954) считает, что только спецификой почвенного климата, создающего на фоне многолетней мерзлоты можно объяснить тот факт, что несмотря на засушливый климат в Центральной Якутии господствует не степная, а лесная растительность.
Материалы, объекты и методика исследований
Работа по изучению экологии, пищевой и биологической ценности дикорастущих пищевых растений Центральной Якутии и их использованию в производстве комбинированных кисломолочных продуктов профилактического назначения состоит из следующих разделов:
— изучение биохимического состава и пищевой ценности дикорастущих растений полыни обыкновенной (чернобыльника) и сусака зонтичною, имеющих пищевое и лекарственное значение. Исследуемый растительный материал был собран в течение трех лет (2002-2004 гг.) в разных улусах Центральной Якутии. Полынь обыкновенная собрана для исследования к Амгинском, Усть-Алдане ком и Хангаласскоч улусах. Сусак зонтичный — в течение аналогичного времени в Таттинском, Усть-Алдаиском и Хангаласском улусах;
— разработка технических условий и технологической инструкции на пищевую добавку из листьев полыни обыкновенной;
— разработка технических условий и технологической инструкции па пищевую добавку из корневищ сусака зонтичного;
— разработка технических условий и технологической инструкции на кисломолочный продукт «От уорттз» с листьями полыни обыкновенной;
— разработка технических условий и технологической инструкции на кисломолочный продукт «Унньуула» с корневищем сусака зонтичного;
— выявление роли экологических и климатических факторов на биохимический состав исследуемых растений.
Методики исследования. Изучение объектов состоит из камерального и полевого этапов и включает систематический состав, жизненные формы, ареал. происхождение и ресурсное значение изучаемых видов. Сбор растений для анализов проводился в фазе наибольшего накопления питательных веществ. Листья полыни обыкновенной собраны до цветения (июнь), а корневища сусака зонтичного — в августе-сентябре,
В целях количественной оценки экстремальности температурно-влажностных погодных условий произрастания 2002-2004 гг. нами был использован гидротермический коэффициент (к1г:101С0,,. — отношение средней температуры июля к количеству осадков (мм) в этот период вегетации растений [Журавская, 1993]).
Биохимический состав исследуемых растений, а также агрохимический состав и содержание тяжелых металлов в почве в воздушно-сухой массе определены на инфракрасном анализаторе NIR SCANNER model 4250 в лаборатории биохимии и массового анализа Якутского НИИ сельского хозяйства СО РАСХН. Спектроскопия ближней инфракрасной области представляет собой молекулярную спектроскопию, применяемую для определения состава объекта без его разложения. Метод требует минимума пробоподготовки, которая чаще всего ограничивается сушкой и измельчением анализируемого материала.
Процесс инфракрасного анализа обычно сводится к заполнению кюветы исследуемым материалом в виде порошка, установке ее в измерительную камеру прибора и: получению результата в окончательном иифровом виде в требуемых единицах измерения (Крищенко, 1997).
Инфракрасный анализатор калиброван на основе общепринятых стандартных методов: сырой протеин - по Къелдалю, ГОСТ Р 50466-93; сырой жир - по ГОСТ 13496Д5-85; сырая клетчатка- по ГОСТ 13496.2-91; сырая зола - путем сжигания пробы в муфельной печи; кальций - по ГОСТ 3102.7-83; фосфор - по ГОСТ 26657-97 (Знаменская, 1961; Ермаков, Арасимович, 1987).
Безазотистые экстрактивные вещества определяли вычитанием из 100 процентов общей влаги, сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки и сырой золы в воздушно-сухом веществе. Плотность, кислотность, белок, жир в кисломолочных продуктах определены по методикам ВМЖ (Всесоюзный институт животноводства), а также на приборе «Клевер» экспресс-методом, согласно ГОСТ-ам: отбор проб и подготовка их к испытанию по ГОСТ 3622-88, кислотность — ГОСТ 3624-92. жир — ГОСТ 5867-90, белок — ГОСТ 23327-98.
Экология полыни обыкновенной
Многолетнее растение полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.) относится к семейству сложноцветных или астровых (Asteraceae) и охватывает значительную часть земного шара.
В Якутии встречается почти повсеместно, кроме арктических зон (Караваев, 1958; Поляков, 1961; Красноборов, 1997, 2003). Растет па остепненных лугах среди зарослей кустарников, на опушках березовых и лиственничных лесов, по пустырям, огородам и близ жилья (рис. 2, 3).
Ареал полыни обыкновенной по долготе — центрально-азиатский, пп широте — горно-стенной, по флористическим районам Якутии — во всех районах (Разнообразие растительного мира Якутии, 2005).
Полынь обыкновенная относится к сорным растениям, дает до 500-700 тысяч семян в сезон. Семена имеют окраску от светло- до темно-коричневой. Лабораторная всхожесть достигает 90-100%. Возможна массовая заготовка полыни чернобыльника до цветения для пищевого использования. В условиях Центральной Якутии сбор листьев полыни можно произвести с июня до начала июля.
Жизненная форма полыни обыкновенной по ИГ. Серебрякову (1964) -травянистый многолетник. Система Серебрякова удобна для регионального использования, так как отбирается ограниченное количество экоформ, встречающихся на исследованной территории.
Однако, наиболее простой и популярной в мире является система жизненных форм псі Раункисру, которая основана на учете положения почек возобновления по отношению к поверхности почвы. По этой системе полынь обыкновенная относится к гемикриптофитам, т.е. почки расположены у поверхности почвы.
По гидротопу (экологическая группа по водному режиму) полынь является ксеромезофитом, а по эдафотопу (почвенному режиму) — галофітом.
По хозяйственному значению полынь обыкновенная является лекарственным и пищевым растением.
