Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Современное состояние производства, хранения и переработки винограда (анализ изученности проблемы) 23
1.1. Пищевое, биологическое и экономическое значение винограда 23
1.2. Современные представления о лёжкости винограда 28
1.3. Основные способы хранения винограда 38
1.4. Основы хранения в регулируемой атмосфере 42
1.5. Особенности производства и хранения быстрозамороженного винограда 58
1.6. Новые направления использования винограда, плодов и ягод на продукты повышенной ценности 80
Глава 2 Условия, объекты и методы исследований 104
2.1. Агроэкологические и почвенно-климатические условия в годы проведения исследований 104
2.2. Краткая характеристика объектов исследования 110
2.3. Программа и методы исследований 111
Глава 3. Состояние и перспективы развития столового виноградарства и плодоводства в Республике Дагестан 126
Глава 4. Агробиологические особенности, урожайность и качество исследуемых сортов винограда в северной зоне Дагестана 138
Глава 5. Разработка технологии длительного храпения винограда в регулируемой атмосфере 153
5.1. Товарно-технологическая характеристика винограда в регулируемой атмосфере , 153
5.1.1. Влияние лет исследований и режимов хранения на товарное качество винограда 153
5.1.2. Естественная убыль массы винограда при длительном хранении 164
5.1.3. Изменение транспортабельности винограда при храпении , 169
5.2. Физиологические основы хранения винограда в регулируемой атмосфере 179
5.2.1. Интенсивность дыхания винограда в РА 179
5.2.2. Накопление продуктов анаэробного дыхания 190
5.3. Пищевая п биохимическая ценность винограда при храпении в РА 197
5.3.1. Биохимический состав ягод винограда 197
5.3.2. Оргаполсптическая оценка свежего винограда при хранении 214
5.4. Особенности развития микрофлоры винограда в регулируемой атмосфере 217
5.5. Влияние сроков сбора винограда на его сохраняемость в регулируемой атмосфере 225
Глава 6 Особенности технологии длительного хранения винограда с периодическими обработками диоксидом углерода 231
Глава 7. Разработка технологии производства быстрозамороженного винограда 256
7.1. Оценка сортов винограда на пригодность к замораживанию по их технологическим показателям и влагоудерживающей способности 256
7.2. Биологическая и пищевая ценность быстрозамороженного винограда 289
7.3. Особенности развития микрофлоры при низких температурах 315
Глава 8. Технология производства быстрозамороженных высокоценных продуктов питания па основе винограда 321
8.1. Ьиохп.мичеекая и пищевая характеристика свежих и замороженных плодов, ягод и винограда 321
8.2. Опенка пригодности плодов и ягод к низкотемпературному заморажш::шпю по влагоудерживающей способности 345
8.3. Разработка рецептур замороженных многокомпонентных протертых плодово-ягодных смесей 347
8.4. Оргаполсптическая характеристика многокомпонентных протертых плодово-ягодных смесей 369
8.5. Опсшм пищевой и энергетической ценности многокомпонентной плодово-ягодной смеси 373
8.6. Микробиологическая оценка замороженных плодово-ягодных смесей 377
Глава 9. Экономическая эффективность производства винограда длительного храпения и продуктов из него 382
Заключение (выводы и рекомендации) 393
Список литературы 404
Приложения 460
- Современные представления о лёжкости винограда
- Особенности производства и хранения быстрозамороженного винограда
- Естественная убыль массы винограда при длительном хранении
- Накопление продуктов анаэробного дыхания
Современные представления о лёжкости винограда
Способность винограда сохраняться длительное время зависит от биологических особенностей, условий произрастания и природной лёжкости. Основные механизмы, определяющие лежкость можно разделить па две принципиально различные группы: внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные). По практической значимости решающую роль для долговременного хранения играют внутренние биологические механизмы, формирующие свойства лёжкости и влияющие на длительность хранения. Защитные свойства винограда обусловлены способностью системы реагировать на инфекцию и складываются из ряда отдельных компонентов: строения тканей, плотности кожицы, наличия пруина, а также явления наследственности, заключённой в генетическом аппарате семян, активности гормонально-химических факторов, то есть физиологически активных веществ гормональной природы, различных химических веществ, образующихся в процессе нормально протекающего обмена веществ, рГТ и т.д. [397; 434]. К соединениям способным защищать плоды и ягоды от многих микроорганизмов относятся дубильные вещества, кислоты, фенолы, антоцианы, эфирные масла, фитонциды и др. [29; 217; 318; 434; 442].
На основе изучения изменений в содержании различных органических веществ в плодах, овощах и ягодах, характеризующих их лежкость была создана биохимическая или хемоіропическая теория устойчивости плодов при хранении. Создатели этой теории В. Пфеффер (1897), М.Мийаши (1894) и другие стремились увязать степень устойчивости растения с его химическим составом. Химическим составом тканей плодов определяется состав той среды, в которой развиваются микроорганизмы, поражающие плоды. Кроме того, фитонциды, содержащиеся в плодах и ягодах, обладают бактерицидными или бактериостатическими свойствами, роль которых подробно изучена Б.П.
Однако Л.В. Метлицкий [316], А.А. Колесник [217] и другие считают, что нельзя объяснять устойчивость плодов только содержанием в их тканях тех или иных веществ, т.к. такой односторонний подход к столь сложному явлению, каким является устойчивость, неизбежно приведёт к ошибочным выводам. По их мнению, устойчивость плодов связана не только с особенностями химического состава его тканей, но также и со всей совокупностью присущих ему процессов жизнедеятельности, процессов обмена веществ. Кроме хемотропической, существует ещё микробиологическая теория устойчивости плодов, согласно которой микроорганизмы разрушают оболочку плода, проникают в ткань, воздействуют на составные части плодов экзима-тическим путём и выделяют физиологически активные вещества - токсины, отравляющие ткани плодов [397-399]. Среди средств защиты, которыми обладает растение хозяин, особо важное значение имеет окислительная система его тканей, и в первую очередь, способность сохранять нормальный уровень дыхания в пораженных инфекцией клетках. Многие исследователи рассматривают защитную роль дыхательного газообмена, как средство борьбы плодов с функциональными расстройствами и инфекционными заболеваниями [316-318; 339; 408].
По мнению Л.В.Метлицкого [318] основной смысл биохимических процессов, возникающих в растениях в ответ на поражение, сводится в большинстве случаев к новообразованиям защитных веществ, или дополнительному синтезу уже имеющихся в интактной ткани соединений, обладающих антибиотическими свойствами против вторгшегося паразита.
Устойчивость винограда при хранении обуславливается в основном такими факторами как почва, местоположение виноградника, орошение, удобрение, климатические условия вегетационного сезона, возраст куста, способ культуры, техника и сроки уборки, степень зрелости, качество урожая, упаковка, режим хранения, фитоалексины и др. [12; 23; 57; 111; 131; 173; 183; 188; 275; 282; 288; 299; 333; 434; 454; 455; 484].
Одним из главных условий, определяющих успех хранения, является всестороннее изучение и правильный выбор сорта для длительного хранения. Не все сорта обладают способностью долго сохраняться без потери внешнего вида, вкусовых и питательных качеств. Наиболее высокой лежко-стью отличаются сорта винограда позднего и очень позднего сроков созревания, имеющие рыхлую гроздь, крупные ягоды с плотной кожицей и твердой мякотью хрустящей консистенции, эластичный, прочный и долго не высыхающий гребень, гармоничное сочетание Сахаров и кислот, высокие вкусовые достоинства, красивый внешний вид и восковой налет [57; 360].
Вопросу подбора лёжких сортов посвящено большое количество работ. Традиционные районы столового виноградарства бывшего СССР имеют свой сортимент, отличающийся высокой лежкостыо в данном районе. Сортимент столового винограда, устойчивого в хранении, довольно ограничен. По данным З.В. Коробкиной [232] в Узбекистане в течение 5-7 месяцев при t = 0-(-2) можно хранить следующие сорта: Арарати, Звартноц, Италия, Карабурну, Каталон зимний, Мехолеп, Мускат узбекистанский, Нимранг, Октябрьский, Тайфи розовый, Шабаш; 3-4 месяца - Агадаи, Тав-риз, ТаЙфи белый, Оливер черный; 2-3 месяца сорта: Буланый, Коарна Нягра, Пухляковский.
О.В. Малюганова [304], О.В. Малюганова, И.А. Кострикин, Т.В. Гапо-нова [306], АЛО. Потапенко, Л.Г. Наумова, Т.В. Гапонова [384], проводившие исследования на Дону установили, что лучшими сортами, для хранения являются: Шасла белая, Октябрьский, Мускат гамбургский, Тайфи белый, Тайфи розовый, Молдова, Кутузовский, Памяти Негруля, Шабаш, Буланый, Юбилей Журавля.
Особенности производства и хранения быстрозамороженного винограда
Как известно, основным критерием оценки любого способа хранения является уровень изменения исходных свойств сырья и сроки реализации, в течении которых этот метод позволяет сохранить продукцию с заданными свойствами.
Анализ отечественной и зарубежной литературы, а также собственные исследования свидетельствуют о том, что наиболее перспективным способом консервирования ягод, овощей и винограда, позволяющим решить проблему доставки продукции в любую точку страны, ликвидировать сезонность его потребления и переработки на консервных заводах и обеспечивающих стабильность пищевой и биологической ценности, является быстрое замораживание в местах производства.
Применение низких температур, как консервирующего фактора, благоприятно действует на растительные продукты, замедляет и даже подавляет биохимические и физиологические процессы, протекающие в тканях, а также деятельность микроорганизмов [25; 87; 118; 189; 251; 294; 327; 338; 347; 438; 504].
Этот метод ликвидирует технологический разрыв в цепи поставок и обеспечивает поступление гроздей практически от урожая до урожая, позволяет отсрочить реализацию сельскохозяйственной продукции во времени и перенести место реализации в пространстве. Замораживание, как способ хранения продовольственных товаров, применяется человеком с древнейших времен. Но его применение ограничивалось северными территориями, где естественный зимний холод применялся с незапамятных времен для создания запасов мяса, птицы, рыбы. Появление замороженных продуктов знаменовало собой заметный прогресс в технологии консервирования.
Начало промышленного замораживания фруктов и овощей относится к 1904 году, когда С.Фултон (США) подверг замораживанию малину и землянику. Производство быстрозамороженных продуктов началось впервые в США в 1935 г. с появлением на рынке сухого льда. Индустриальное применение быстрого замораживания плодов началось в 1930 году после создания Бердсаем плиточных морозильных аппаратов [25].
В России первые холодильники были построены в 1877 году на рыбных промыслах Астрахани и Махачкалы в целях сохранения мойвы, служащей приманкой для трески.
В последние годы применение низких температур для длительного хранения продовольственных товаров находит все более широкое распространение во всем мире. В настоящее время в мире производится и потребляется более 10 тысяч видов замороженной продукции общим объемом более 30 млн. тонн. По оценке одной из ведущих американских фирм «CAMN» в настоящее время более 350 различных компаний мира занимаются производством замороженной продукции. Ведущее место занимают предприятия США, Венгрии, Польши, Голландии, Франции, Италии, Японии и др. стран, в которых на душу населения приходится от 20 до 60 кг замороженных продуктов в год [79].
Развитие производства быстрозамороженных продуктов в России до настоящего времени не достигло желаемого уровня, как по объему производства, так и по технологической оснащенности, и ограничено, в основном, заготовкой рыбы, птицы, изготовлением мороженного и пельменей. Заготовку овощей и фруктов замораживанием ведут считанные предприятия. Ежегодный объём продаж замороженных полуфабрикатов фруктов и
овощей в России не превышает 35-40 тыс. т. Самым крупным сегментом являются замороженные овощи - 55%, около 10 - составляют фрукты, 14 -полуфабрикаты из мяса и рыбы, около 7% - из птицы, остальные - замороженная выпечка, тесто и прочие готовые блюда. Большинство товаров, реализуемых на отечественном рынке, ввозится из-за рубежа. Собственное производство замороженной продукции в России не превышает 8-Ю % [419].
Наплыв из европейских стран в Россию быстрозамороженных пищевых продуктов в широком ассортименте и по завышенным ценам подтверждает наличие устойчивого спроса на эту продукцию в течение всего года.
Ассортимент замораживаемой продукции зависит в первую очередь от национальных традиций, спроса населения, активности продвижения их на рынок, а также развитости холодильной цепи от сырьевой базы до домашнего холодильника. Непрерывная холодильная цепь должна включать: предприятия по производству быстрозамороженной продукции, рефрижераторный транспорт, предприятия по хранению и реализации быстрозамороженных продуктов в местах потребления, рефрижераторный и изотермический транспорт для доставки в торговую сеть, предприятия по реализации быстрозамороженной пищи, оснащенные необходимым низкотемпературным оборудованием и предприятия для приготовления пищи из быстрозамороженных компонентов (типа «бистро»), домашние морозильники, а также промышленные и бытовые микроволновые устройства, в которых замороженный продукт в упаковке доводится до готовности за несколько минут. В настоящее время около 85% всех семей США, 75% Японии и 60% Великобритании имеют портативные микроволновые установки для быстрого разогрева замороженных продуктов (Bows I.R.. Richardson P.S., 1990).
Естественная убыль массы винограда при длительном хранении
Потери винограда при хранении складываются из микробиологической и физиологической порчи, а также естественной убыли, которая образуется из испарения воды и потерь органических веществ на дыхание. Испарение приводит к изменению хода процессов в винограде при хранении и зависит от толщины пруинового налета, от водоудерживающей способности белков, а также других веществ. Чрезмерное испарение воды приводит к увяданию ягод, резко снижающему устойчивость при хранении. Следует учесть, что определение точной убыли влаги весьма трудно, так как при взвешивании винограда в ящиках необходимо учитывать вес ящиков, который увеличивается при хранении вследствие поглощения влаги. Для исключения влияния тары на убыль массы ягод мы проводили взвешивание одних и тех же фиксированных гроздей винограда. Одна из важнейших задач хранения - создать условия, при которых интенсивность процессов дыхания и испарения в ягодах винограда была бы минимальной. Во время хранения происходят сложные изменения в химическом составе винограда, в результате которых содержание основных компонентов ягод, как правило, уменьшается. Поэтому правильный учет потерь, их предотвращение имеет важное практическое значение. Естественная убыль массы плодов, овощей [397] и винограда [13] при хранении в среднем на 2/3 складывается из потери воды и на 1/3 - из расхода органических веществ на дыхание.
По данным Winkler А. [602], виноград может терять без заметного ухудшения внешнего вида до 1,2% влаги. Расход 5-6% воды приводит к сморщиванию ягод. Лежкоспособные сорта экономнее расходуют воду и органические вещества и меньше теряют в массе, чем слаболежкие [127; 131]. Исследованиями И.Я. Зайца [178] установлено, что по мере увеличения водообеспеченно-сти увеличиваются потери с резким их возрастанием при высокой влажности почвы в середине сентября. При выпадании обильных осадков в период формирования и сбора урожая аналогичную зависимость отмечает В.И. Иванченко [183].
В камерах с регулируемой атмосферой естественная убыль массы плодов и винограда значительно ниже, чем в обычной атмосфере, что в значительной мере объясняется надежной герметизацией камер с РА, где поддерживается высокая относительная влажность воздуха. Кроме того, РА замедляет интенсивность дыхания ягод, в результате чего уменьшается расход сухих веществ [16; 183; 186; 188; 333; 446; 454; 455; 478].
Проведенные нами исследования также подтвердили, что регулируемая атмосфера в оптимальных соотношениях кислорода и углекислого газа для каждого сорта значительно снижает убыль массы ягод винограда (табл. 5.1.6; прилож. 7-9). В лучших газовых режимах убыль массы ягод была в 2-2,5 раза ниже, чем в контроле. У сортов Молдова и Антей магарачский минимальные потери массы (0,39% и 0,51% в месяц) наблюдались в режиме 8% С02 и 5% 02, у Агадаи - в режимах 3%, 8% С02 и 5% 02 (табл.5.1.5). При этом не во всех газовых режимах отмечаются одинаковые потери. По всем сортам наибольшие потери за счет убыли массы наблюдались в режиме с содержанием 8% С02 и 3% 02. По нашему мнению, это объясняется усилением интенсивности дыхания и повышенным накоплением продуктов неполного окисления (табл. 5.2.2).
Влияние режимов хранения на естественную убыль массы винограда, %. (ПОХ «Магарач», 1986-1989 гг.) РежимхраненияС02:02,% Молдова АптеЙ магарачский Агадаи срок храпения, в днях убыль массы срок хранения, вднях убыль массы срок хранения, в днях убыль массы всего среднемесячная всего среднемесячная всего среднемесячная
Следует также отметить влияние сортовых особенностей на естест венную убыль массы ягод. Так, наибольшее снижение естественной убыли в РА по сравнению с контролем имело место у слаболежкого сорта Антей магарачский (в 4 раза). В газовых режимах, в отличие от контроля, в убыли массы между сортами не было больших различий. Наименьшие естественные потери массы отмечены у сортов Молдова и Агадаи. У Антея магарачского среднемесячная убыль массы в 1,5-3 раза была выше, чем у более лежких сортов Молдова и Агадаи.
В подтверждение этого нами был проведен корреляционно-регрессионный анализ зависимости выхода товарного винограда при хранении от среднемесячной естественной убыли , По сорту Агадаи между этими 167 показателями установлена средняя обратная корреляционная зависимость (г = - 0,53). Математическим ожиданием установленной связи является уравнение регрессии вида у = 90,07 - 6,33 X. Из выведенного уравнения регрессии следует, что с увеличением среднемесячной убыли массы на 1%, выход товарного винограда снижается на 6,33%. Следовательно, полученное уравнение регрессии и теоретические линии регрессии позволяют прогнозировать выход товарного винограда по величине убыли массы за определенный срок хранения. Таким образом, лежко-способные сорта характеризовались меньшими естественными потерями массы, чем слаболежкие, что согласуются с результатами, полученными СЮ. Дженеевым [127; 131], В.И. Иванченко[183], Я.И. Хитроном [478], В.А. Турбиным [454], О.В. Малюгановой, И.А. Кострикиным [303]. На величину естественной убыли массы винограда при хранении, кроме сортовых особенностей и режима хранения, значительное влияние оказывали условия сезона выращивания винограда. По данным М.Г. Магомедова [282] на величину естественной убыли массы ягод винограда наиболее сильное влияние оказывают условия лет исследований (33, 55%), сортовые особенности составляют 27,5%, газовая среда - 4,18%. В наших исследованиях в 1986 году, благоприятном по погодным условиям, убыль массы винограда во всех режимах по всем исследуемым сортам была ниже, чем в 1987 году, характеризующемся дефицитом тепла. В 1987 году были изучены характер естественной убыли массы ягод винограда сорта Молдова в динамике хранения в контроле и газовом режиме - 8% С02 на 5% 02. Установлено, что наибольшая естественная убыль (до 60%) происходит в начале хранения, когда температура гроздей еще на высоком уровне, интенсивность дыхания высокая и в ягодах имеется много свободной воды. Аналогичные результаты получил М.Г. Магомедов [282]. В газовой среде характер кривой естественных потерь в значительной степени повторяет ее ход в обычных условиях. Однако РА способствовала более равномерной убыли массы ягод в процессе хранения (рис. 5.1.5.; прилож. 7-9). Длительность хранения, в днях Теоретические линии регрессии: контроль (0%, 21%) РЛ (8% , 5%) Рис. 5.1.5. Зависимость естественной убыли массы игод винограда сорта Молдова от сроков хранения в разных условиях, ПОХ «Магарач», 1988 г. Следовательно, в камерах с регулируемой атмосферой, за счет высокой относительной влажности воздуха и низкой интенсивности дыхания хранящейся продукции, значительно снижается величина естественных потерь массы винограда.
Накопление продуктов анаэробного дыхания
Как известно, дыхательный газообмен в плодах и ягодах протекает как в аэробном, так и анаэробном направлениях, и по преобладанию того или иного процесса судят о физиологическом состоянии объекта. При анаэробном дыхании конечными продуктами являются этиловый спирт и углекислый газ с образованием промежуточного продукта ацетальдегида, а при аэробном - углекислый газ и вода.
По мере созревания плодов и ягод интенсивность дыхания увеличивается, возрастает коэффициент дыхания до 1,5 и выше, что свидетельствует об усилении процессов анаэробного дыхания вследствие нарушения газообмена. Характер дыхания может изменяться и при повышенном поглощении кислорода, используемого тканями для процессов защитного характера. В свою очередь усиление процессов анаэробного дыхания приводит к накоплению в тканях недоокисленных продуктов-ацетальдегида и спирта. Следовательно, присутствие в растительных тканях в небольших количествах спирта и ацетальдегида является закономерным явлением.
Более того, как считает С.Д. Львов [273], продукты анаэробного распада необходимы растительному организму, поскольку они используются в различных синтетических процессах из-за чего они не накапливаются в тканях до опасных пределов. Созревание представляет собой совокупность деструктивных (катабо литических) и синтетических (анаболитических) реакций. В послеуборочных процессах, происходящих в плодах и ягодах, все запасающие вещества (сахара, кислоты и др.) вовлекаются в обмен по двум метаболическим путям; окисления и декарбоксилирования, с образованием при этом метаболитов и энергии.
При хранении синтетические процессы заметно подавляются и летучие продукты анаэробного дыхания не связываются и накапливаются в тканях, что может угнетать процессы жизнедеятельности и снижать лежкоспособ-ность. Устойчивость к анаэробизу может служить характеристикой лежкости сорта [12].
По мнению ряда исследователей интенсификация анаэробного дыхания при хранении с накоплением продуктов неполного окисления может быть не только следствием недостатка кислорода, увядания, старения и повреждения тканей [33; 216; 168; 462; 485; 488], но и результатом окислительного декарбоксилирования органических кислот, в частности пировиноградной кислоты при участии пируватде карбоксил азы и алкогольдегидрогеиазы. Активность обоих ферментов при созревании плодов возрастает, что приводит к усиленному образованию ацетальдегида и спирта [487; 447; 408; 316].
Скорость накопления продуктов неполного окисления зависит от температуры хранения, а также концентраций СОг и 02 в атмосфере хранилищ. В.И. Иванченко и В.А. Турбин [186] изучая влияние различных температурных и газовых режимов на накопление продуктов неполного окисления отмечают, что накопление спирта и ацетальдегида сдерживается только в оптимальных температурных и газовых режимах.
Согласно многочисленным данным и собственным исследованиям в регулируемой атмосфере интенсивность накопления продуктов неполного окисления снижается [486; 447; 186; 188; ПО; 333]. Однако это достигается лишь при оптимальных для каждого сорта концентрациях С02 и 02. В большинстве случаев предельные концентрации С02 выше 5-8% и 02 ниже 2-3% приводят к усилению анаэробных процессов и, как следствие, к накоплению в их тканях спирта и ацетальдегида до токсических концентраций [186; 316]. Следовательно, характер газообмена оказывает исключительное влияние на лежкоспособность винограда, исходя из чего нами изучены анаэробные процессы, происходящие при хранении винограда в обычной и регулируемой атмосфере, с исследованием динамики накопления продуктов неполного окисления. В свежем винограде обнаружили в небольших количествах спирт (0,14 - 0,17% об) и ацетальдегид (0,16 - 0,20 мг %), что вполне закономерно для растительных объектов. В процессе созревания продукты анаэробного распада принимают участие в различных синтетических процессах, из-за чего они не накапливаются в тканях до опасных пределов. Их количество повышается при хранении винограда как в обычных, так и в регулируемых условиях. Исследование влияния различных газовых режимов на накопление спирта и ацетальдегида показало, что процесс анаэробиоза сдерживается только в оптимальных газовых режимах. В ягодах Агадаи меньше всего накапливается продуктов неполного окисления при 3 - 5% С02 и 5% 02 (табл. 5.2.2.). Для сортов Молдова и Антей магарачский оптимальным оказался режим хранения при 8%С02 и 5% 02.
