Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Общие сведения о грибах
1.2. Состояние изученности съедобных грибов 16
1.3. Экология и биология съедобных грибов 18
1.4. Биохимический состав и пищевая ценность съедобных грибов 26
1.5. Природно-климатические условия Центральной Якутии 38
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕСТО И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 41
2.1. Объекты исследований
2.2. Место и методика исследований 44
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 49
3.1. Видовое различие биохимического состава съедобных грибов Центральной Якутии
3.1.1. Биохимический состав съедобных грибов
3.1.2. Биохимический состав съедобных грибов по отдельным органам 59
3.1.3. Накопление тяжелых металлов в съедобных грибах 63
3.2. Влияние экологических факторов на биохимический состав съедобных грибов Центральной Якутии 68
3.2.1. Влияние агрохимического состава почвы на биохимический состав съедобных грибов
3.2.2. Влияние типа леса на биохимический состав съедобных грибов 82
3.2.3. Влияние метеорологических факторов на биохимический состав грибов 88
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 98
ВЫВОДЫ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 102
ПРИЛОЖЕНИЯ 116
- Состояние изученности съедобных грибов
- Место и методика исследований
- Влияние экологических факторов на биохимический состав съедобных грибов Центральной Якутии
Введение к работе
Актуальность темы. Начало XXI века характеризуется дефицитом продуктов питания в мире. Особенно остро стоит проблема дефицита белкового питания. Наиболее реальный путь его решения — поиск новых эффективных способов увеличения пищевых ресурсов нашей планеты, использование нетрадиционных видов сырья, в т.ч. природных пищевых растений, внедрение разработки высокоэффективных современных технологий переработки, хранения, обеспечивающих сохранение биологической ценности сырья. Среди природных пищевых продуктов особое место занимают съедобные грибы [Политика здорового питания, 2002]. Они могут использоваться как для разнообразия питания и улучшения вкусового качества блюд, так и в критических условиях при полном или частичном отсутствии пищи [Свиридонов, Свиридонова, 1992].
Съедобные лесные грибы, благодаря своеобразному химическому составу, являются популярным и оригинальным продуктом питания [Ида, 2003]. В последнее время коренное население республики стало больше заниматься заготовкой грибов с целью пополнения рациона питания.
Химический состав грибов разнообразен и непостоянен, подвержен влияниям почвенно-климатических условий, времени года и других факторов [Ида, 2003]. Однако, до настоящего времени качество съедобных грибов Якутии еще недостаточно изучено. Первые сведения о съедобных грибах Якутии были опубликованы в 1926-1927 гг. К.А. Бенуа. Химический состав плодового тела отдельных местных грибов был изучен А.В. Сергеевым в период 1948-1960 гг. Якутский НИИСХ проводил химический анализ ряда съедобных грибов для их кормления сельскохозяйственным животным (1967 г.). С постепенным изменением климата и неблагоприятных экологических условий появилась необходимость проведения исследований по эколого-биохимической оценке качества съедобных грибов Якутии вблизи населенных пунктов.
Целью работы является эколого-биохимическая оценка качества основных видов дикорастущих съедобных грибов Центральной Якутии. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
провести биохимическую оценку качества основных дикорастущих съедобных грибов по видам и отдельным органам;
изучить биохимический состав съедобных грибов по типам леса в зависимости от агрохимического состава почвы;
исследовать влияние метеорологических факторов на рост, развитие и на биохимический состав грибов.
Научная новизна. Впервые дана эколого-биохимическая оценка качества дикорастущих съедобных грибов Центральной Якутии по видам и отдельным органам, различным типам леса произрастания, изучена зависимость накопления питательных веществ от агрохимической характеристики почв и метеорологических факторов.
Основные положения, выносимые на защиту.
Различие биохимического состава съедобных грибов по видам и отдельным органам.
Зависимость накопления питательных веществ съедобных грибов от типа леса и агрохимической характеристики почв произрастания.
Влияние метеорологических факторов на накопление питательных веществ в съедобных грибах.
Практическая значимость работы. Полученные данные могут быть использованы предприятиями по сбору и переработке дикорастущих съедобных грибов; при проведении научных исследований и в учебном процессе по дисциплинам экологических специальностей; при проведении экологической экспертизы в целях оценки состояния окружающей среды.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены и обсуждены на IV региональной научно-практической конференции молодых ученых «Современные тенденции развития аграрной науки в Сибири», посвященной 70-летию НГАУ (Новосибирск, 2005); на Всероссийской
конференции НІЖ «Евразийское пространство - Сибирь: перспективы развития, проблемы и решения» (Барнаул, 2006); на Сафроновских чтениях молодых ученых и специалистов Якутского НИИ сельского хозяйства, посвященных памяти профессора М.Г.Сафронова, д.в.н., засл. ветеринарного врача ЯАССР (Якутск, 24 ноября 2005 г., 23 ноября 2006 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, в том числе, одна статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 141 отечественных и 16 иностранных источников и 6 приложений. Работа изложена на 125 стр. м.п., содержит 22 таблицы и 23 рисунка.
Состояние изученности съедобных грибов
Первое упоминание о грибах относится к III в. до нашей эры. Постепенно сведения о грибах накапливались, и в конце XVIII в. появилась наука о грибах — микология (от греческого «mykes» - гриб). Основоположниками микологии в России являются ученые М.С. Воронин (1838-1903), А.А. Ячевский (1863-1932), А.С. Бондарцев, Л.И. Курсанов, С.Г. Навашин и др. [Гарибова, 1998; Цапалова и др., 2002].
Среди множество книг о грибах из более ранних можно отметить труд Н.И. Полевицкого по переработке съедобных грибов, увидевший свет в 1928 г., работы Н.В. Сабурова, А.В. Васильева по изучению химического состава свежих грибов (1931 г.), Н.В. Сабурова, А.В. Кононова по методам переработки грибов (1931 г.) и др.
Всестороннее исследование товарных и технологических свойств дикорастущих съедобных грибов было начато в 1968 г. в Новосибирском институте советской кооперативной торговли (с 1996 г. — Сибирский университет потребительской кооперации) коллективом исследователей под руководством профессора Ю.Т. Жука [Цапалова и др., 2002].
Работ по элементарному составу золы (что дает зола)съедобных грибов очень мало. А.В. Васильев, В.М. Зеленин изучали в некоторых грибах семейства Boletaceae содержание железа, цинка, марганца, меди, йода, кобальта, молибдена; Д.А. Мачарашвили (Мачарашвили, 1974] исследовал содержание железа, фосфора, кальция, магния в некоторых грибах Грузии; М. Карванек - меди, железа, марганца и цинка в некоторых грибах Чехословакии [Смирняков, 1992].
Изучение съедобных грибов на территории Якутии, в основном, начаты в 20-ые годы XX века. Первые сведения о съедобных грибах Якутии были собраны и опубликованы микологом К.А. Бенуа в 1925 г., который, проводил исследования в Южной и Центральной Якутии. Им было собрано около 200 разных видов грибов [Бенуа, 1983; Васильева и др., 1971]. С 1948 по 1957 гг. А.В. Сергеев описал впервые самый распространенный в Якутии 21 вид грибов. Им сделан химический анализ грибов, определены содержание воды, сухого вещества, сырого протеина, сырого жира и золы (табл.2). После него никто не занимался изучением биохимического состава съедобных грибов Якутии [Васильева и др., 1971]. В 1967 г. Л.Н. Васильева, И.Ф. Шурдук и Н.С. Васильева начали изучать съедобные грибы в различных типах лесов в Ленском, Якутском и Жиганском районах. Им были собраны и описаны 77 видов грибов.
Якутский НИИСХ проводил химический анализ ряда съедобных грибов для кормления сельскохозяйственным животным [Зоотехнические и ветеринарные правила для звероводческих ферм Якутской АССР, 1967]. И. А. Петренко несколько лет исследованы грибы на стационаре в Якутии. Ею изучены всего 240 видов макромицетов [Петренко и др. 1978; Угаров, 1980].
Крупным специалистом в области изучения грибов Якутии является научный сотрудник Института проблем криолитозоны СО РАН Л.Г. Михалева. Она занимается изучением дереворазрушающих афиллофоровых грибов, а также трутовых грибов [Михалева, 1992, 1993, 1995].
Под руководством профессора Д.Д. Саввинова (ИПЭС АН PC (Я)) и Н.Н. Сазонова (ЯГУ) 1993 г. на территории Центрально-Якутской провинции проводились исследования по микроэлементному составу съедобных грибов [Саввинов, 2006].
Сотрудниками Аналитического центра ОИГГМ СО РАН и ИНХ СО РАН, при участии специалистов Департамента по охране генофонда народов PC (Я) Министерства охраны природы PC (Я), в 2000-2001 г. исследованы микроэлементный состав и содержание радионуклидов в пищевых продуктах, в том числе в съедобных грибах Усть-Алданского улуса [Сухорукое, Щербов и др., 2001].
С 2000-2006 гг. М.Д. Тарковой были исследованы содержание тяжелых металлов в растительных кормах, в том числе съедобных грибах в Оймяконском районе [Таркова, 2007].
В представленных данных биохимический состав грибов в зависимости от метеорологических факторов, типа леса, зон произрастания изучен недостаточно.
Место и методика исследований
1. Исследования проводили в Центральной Якутии в местах массового сбора: в окрестностях г. Якутска, Хангаласском и Усть-Алданском улусах.
Сбор материалов проводили в точках, удаленных от магистральных дорог не менее 500 м.:
- в окрестностях г. Якутска в следующих участках: Племхоз,
Племобъединение, Маганский тракт и Вилюйский тракт, Чочур-Мыран, Табагинский мыс, с. Хатассы уч. Ныьый;
- в Хангаласском улусе: г. Покровск (микрорайон Селекционный) и с. Ой;
- в Усть-Алданском улусе возле с. Маягас.
2. Для изучения зависимости качества грибов от типа леса грибы собраны в лиственничных, березовых и сосновых лесах.
3. Сроки сбора грибов: сбор грибов произведен в фазе зрелости и в полной урожайности с целью изучения химического состава и пищевой ценности для грибных продуктов.
Методика сбора проб грибов. Сбор грибов проводился по стандартным методикам маршрутным методом сбора А.С. Бондарцевым, Р.А. Зингером (1950) и Л.Н. Васильевой (1959). Грибы собраны выборочно из различных мест данного леса. Каждый образец (вид) гриба на месте сбора помещается в отдельный конверт, а затем в корзину. При каждом образце находилась этикетка с номером, под которым гриб внесен в ведомость- На этикетке указывалось время образца, номер, местообитание, местонахождение. Затем производилось краткое описание собранных грибов: размер, форма, окраска и т.д. для определения вида гриба. Для определения видового названия грибов руководствовались общеизвестными определителями: Б.П. Василькова (1948), А.А. Еленкина (1930), Л.А. Лебедевой (1949). A - Место сбора грибов
Подготовка проб к сушке. Грибы тщательно очищали от почвы и лесного мусора, сортировали по видам и отделяли шляпки и ножки отдельно. Далее их разрезали ножом на мелкие ломтики толщиной 0,5-1 см.
Сушка грибов. Для сушки грибов применялись два метода: сушка с использованием ИК-излучителя и естественная сушка.
Сушка грибов с использованием ИК-излучения. Для сушки грибов использована сушилка инфракрасная «Фермер» конструкции ГНУ СибНИПТИП [Рекомендации, 2006]. Сушка грибов этим методом использована для ускорения сушки в лабораторных условиях, т.к. при сушке по этой методике потери питательных веществ минимальны и результаты сравнимы с сушкой естественным способом. Сушили грибы на ИК-излучителе в два приема: сначала грибы провяливали, а потом досушивали.
Вначале их провяливали при температуре не выше 35-40С, пока грибы не просохли до 120-180 минут. Затем досушивали при температуре 55-70С. На такой температуре грибы сушили до тех пор, пока они не высохли до постоянного веса от 3 до 6 часов, в зависимости от вида, влажности гриба. Высушенные образцы измельчали на лабораторной мельнице.
Сушка грибов естественным способом. Вторым способом сушки была естественная сушка в проветриваемых затененных помещениях в течение 12 и более часов [Раевский, 1943; Полевицкий, 1932; Цапалова и др., 2002].
Методика определения биохимического состава грибов. Для определения биохимического состава грибов использованы 402 пробы с учетом вида. .
Первоначальная влага гриба определена весовым методом на лабораторных весах ВЛТК-500 с классом точности 4.
Биохимический состав исследуемых грибов в воздушно-сухой массе определены на инфракрасном анализаторе NIR SCANNER model 4250 в лаборатории биохимии и массового анализа Якутского НИИ сельского хозяйства 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 цифровом виде в требуемых единицах измерения [Крищенко, 1997].
Инфракрасный анализатор калиброван на основе общепринятых следующих стандартных методов: сухое вещество - весовым методом, белок -по ГОСТ 13496.4-93, сырой жир - по ГОСТ 13496.15-97; углеводы - по ГОСТ 26176-91, клетчатка - по ГОСТ 13496.2-91; зола - путем сжигания пробы в муфельной печи; кальций - по ГОСТ 3102.7-83; фосфор - по ГОСТ 26657-97, макроэлементы по стандартным методикам, микроэлементы по ГОСТ 27995-88, 27996-88,27997-88,27998-88.
Энергетическую ценность грибов в калориях определяли расчетным путем по данным химического состава, рассчитанным на основе энергетической ценности основных веществ.
Содержание радиологических показателей в исследуемых грибах определено в лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в PC (Я)».
Коэффициент перехода тяжелых металлов в грибах из почвы вычислялся по формуле: Кп= отношение концентрации элемента в компоненте к концентрации в почве.
Методика проведения анализа почвы. Для изучения влияния агрохимического состава почвы на качество грибов были взяты 298 проб почв с места их произрастания.
Образцы почв для анализов отобраны на каждой пробной площади из трех точек до глубины 20 см, их тщательно перемешивали и получали средний почвенный образец. Пробы почвы брали с тремя повторностями с каждого образца и подготавливали к анализу по ГОСТ 3622-88, кислотность — ГОСТ 3624-92.
Первоначальная влага почвы определена весовым методом на лабораторных весах ВЛТК-500 с классом точности 4.
Агрохимический анализ почвы выполнен на инфракрасном анализаторе по следующим показателям: рН, содержание гумуса, общего азота, подвижных форм фосфора и калия. Калибровка анализатора сделана на основе следующих химических методов определения состава почвы: гумуса по методу И.В. Тюрина, ГОСТ 26213-84; подвижные формы фосфора и калия по методу Эгнера-Рима, ГОСТ 26209-89, ГОСТ 26208-84; рН почвы потенциометрическим методом, ГОСТ 26423-85; общий азот по ГОСТ 26489-85, микроэлементы по стандартным методикам.
Влияние экологических факторов на биохимический состав съедобных грибов Центральной Якутии
Нами впервые были выполнены исследования биохимического состава грибов Центральной Якутии, произрастающих по различным типам леса. С этой целью были исследованы агрохимический состав почвы по типам леса, изучен биохимический состав грибов по типам леса.
Грибы любят хорошо прогреваемую рыхлую почву, богатую перегноем, и прикрытие от палящих солнечных лучей [Морозова, 2002].
При сильном вытаптывании уплотняется почва, изменяется травяной покров, а вслед за этим и состав грибов.
Большинство грибов предпочитает для своего развития субстраты, имеющие кислую реакцию, - растительные остатки, кислые почвы и др. [Все о грибах, 1986].
Для изучения влияния агрохимического состава почвы на биохимический состав грибов нами были исследованы почвы по местам произрастания грибов по типам леса.
Пробы почвы были взяты в лиственничных, березовых и сосновых лесах Усть-Алданского улуса возле с. Маягас; в лиственничных лесах Хангаласского улуса возле г. Покровска (микрорайон Селекционный) и с. Ой; в лиственничных, березовых и сосновых лесах окрестностей г. Якутска.
Из данных таблицы 8 и рисунка 18,19 видно, что почвы различных типов леса по местам произрастания грибов имеют разную характеристику.
Агрохимическая характеристика почвы лиственничного леса. Почвы лиственничного леса Усть-Алданского улуса имеют слабощелочную реакцию (рН 7,36 0,58) и среднее содержание гумуса (3,51 ±0,09%), а почвы Хангаласского улуса и окрестностей г. Якутска - слабокислую реакцию (рН 6,51±0,49 и 6,57±0,50) и среднее содержание гумуса (3,58±0,07%).
Такие характеристики почв лиственничного леса видимо различаются в одержание подвижного фосфора выше в почвах лиственничных лесов Хангаласского улуса (162,20±25,71 мг/кг), чем в почвах Усть-Алданского улуса (98,94±15,68 мг/кг) и окрестностей г. Якутска (130,36±21,46 мг/кг сухой массы).
Содержание обменного калия во всех почвах одинаково - от 261,48±19,11 до 299,98±21,99 мг/кг сухой массы.
Содержание общего азота в почвах окрестности г. Якутска высокое 0,38±0,05%, чем в двух исследованных улусах 0,26±0,02% (табл.8).
Агрохимическая характеристика почвы березового леса. Реакция почвы слабощелочная рН 7,21 ±0,30, среднее содержание гумуса 2,81 ±0,11%. Почва в Усть-Алданском улусе более богата подвижными формами фосфора 82,12±10,19, а в окрестностях г. Якутска - низкая 68,78±8,52 мг/кг в сухой массе.
Содержание обменного калия в почвах на одинаковом уровне и составляет 126,30±26,94 мг/кг сухой массы. Содержание общего азота в почве березового леса составило в среднем 0,34±0,05%, что является показателем средней обеспеченности. Агрохимическая характеристика почвы соснового леса. Реакция почвы слабокислая рН 6,47±0,35, содержание гумуса очень низкое - от 1,34 до 2,19%.
Содержание подвижных форм фосфора по результатам агрохимического анализа среднее и составляет от 99,74±30,49 до 126,24±40,02 мг/кг сухой массы.
Содержание обменного калия высокое — 181,62±35,15 мг/кг сухой массы. Содержание общего азота средней обеспеченности и составляет в среднем 0,45±0,05%.
Полученные данные по реакции водной вытяжки почвы согласуются с данными Л.Г. Еловской (1965,1969) и Д.Д. Саввинова (1989).
Микроэлементы в почве по типам леса. Из данных таблицы 9 и рис.21 видно, что валовое содержание железа в почве неодинаково — от 29,58± 10,61 до 80,38±9,09 г/кг сухой массы, при этом пониженное содержание железа наблюдается в почвах березового леса Усть-Алданского улуса, а повышенное в почвах соснового леса Усть-Алданского улуса.
Максимальное содержание марганца наблюдается в березовых и сосновых лесов 3550±1,71 и 3005±1,38 мг/кг, что превышает ПДК. Показатели марганца в почвах лиственничных лесов Хангаласского улуса оно составляет лишь 910±1,85 мг/кг сухой массы, что в пределах ПДК.
Наибольшее накопление меди отмечается в почвах березовых и сосновых лесов, превышающее ПДК. Наименьшее количество меди содержится в почвах лиственничных лесов Хангаласского улуса - 22,91±2,78 мг/кг сухой массы, что в пределах ПДК.
Почва окрестностей г. Якутска отличается высоким содержанием цинка в сосновом лесу - 164,45± 19,03 мг/кг, что выше ПДК. В почвах березового леса Усть-Алданского улуса цинка содержится меньше - 63,51±7,25 мг/кг сухой массы.
Наименьшее содержание кобальта наблюдается в почвах соснового леса Усть-Алданского улуса (7,12±1,12), а наибольшее - в почвах лиственничного леса Хангаласского улуса (35,29±3,54 мг/кг сухой массы).
