Содержание к диссертации
Введение
CLASS 1. Обзор литературы CLASS 9
1.1. Замораживание — как способ длительного хранения сочного растительного сырья 9
1.2. Изменение физико-химических, микробиологических и органолептических свойств замороженных плодов и ягод 18
1.3. Сортовые и технологические особенности замораживания винограда , 26
CLASS 2. Экспериментальная часть CLASS 32
2.1. Цели и задачи исследований 32
2.2. Агроэкологические условия места проведения исследований 32
2.3. Краткая характеристика исследуемых сортов винограда 34
2.4. Методика проведения исследований 39
CLASS 3. Результаты исследований CLASS 45
3.1. Современное состояние и перспективы развития столового виноградарства в Республике Дагестан 45
3.2. Агробиологические особенности, урожайность и качество исследуемых сортов винограда в условиях северной равнины Дагестана 55
3.3. Механический состав и свойства винограда как факторы, определяющие пригодность сорта к замораживанию 62
3.4. Оценка пригодности сортов винограда для замораживания по влагоудерживающей способности 78
3.5. Влияние температуры замораживания, массы ягод и массовой концентрации Сахаров на скорость замораживания 88
3.6. Изменение химического состава замороженного винограда 94
3.7. Орган олептическая оценка быстрозамороженного винограда... 114
3.8. Микробиологические изменения в ягодах винограда при
замораживании и длительном хранении 118
4. Экономическая эффективность производства замороженного винограда 126
Список использованной литературы 133
Приложения 151
- Изменение физико-химических, микробиологических и органолептических свойств замороженных плодов и ягод
- Краткая характеристика исследуемых сортов винограда
- Агробиологические особенности, урожайность и качество исследуемых сортов винограда в условиях северной равнины Дагестана
- Влияние температуры замораживания, массы ягод и массовой концентрации Сахаров на скорость замораживания
Изменение физико-химических, микробиологических и органолептических свойств замороженных плодов и ягод
При быстром замораживании и последующем низкотемпературном хранении в плодах, овощах и ягодах происходят изменения физического, биохимического, микробиологического и органолептического характера, уровень которых зависит от особенностей сорта, вида обработки и других параметров. В свежих плодах, ягодах и винограде основные потери связаны с биохи мическими и физиологическими процессами, в то время как в замороженных объектах метаболизм, присущий живым тканям, почти отсутствует. Однако и при замораживании отмечаются потери питательных веществ, они происходят в основном на этапе обработки перед замораживанием и при дефроста-ции (Я. Постольски, 3. Груда, 1978; Carles Z., 1982, 1983; Denes V и др., 1982; Rosset М.Р., 1983) и значительно меньше, чем при хранении в свежем виде (Г.А. Ходжумян, 1976; В.Я. Айзенберг и др., 1976; Carles Z., 1982). Из физических потерь к основным относятся потери массы в процессе усушки продуктов, которые обычно составляют 0,5-1,5 % общей массы продукта и могут привести не только к количественным изменениям, но и к ухудшению качества (Г.Б. Чижов, 1956). Эти потери состоят в основном из сублимационного испарения влаги с поверхности замороженных продуктов (В.Я.Айзенберг, 1979; Э. Алмаши и др., 1981; Я. Постольски, 3. Груда, 1978; Г.А. Ходжумян, 1976; А. Фикиин, 1983; М.И. Кремневская, 2000; В.Е. Куца-кова и др., 1997; Dicsev S., 1973). Низкие температуры значительно уменьшают степень усушки продуктов. Так, при прочих равных условиях потеря массы при минус 20С в 100 раз меньше, чем при температуре 40С (Э. Алмаши и др., 1981). По другим данным ( Г.Б. Чижов, 1979) отмечается, что с понижением (ft температуры хранения на каждые 10С усушка замороженных продуктов в среднем сокращается в 2,5 раза. Потери массы замороженного винограда зависят от условий хранения, вида тары, способа упаковки и срока хранения (Н.А. Бершеда, А.Э. Модон каева, 1988), причем наибольшая потеря массы наблюдается в первые три месяца хранения (A.M. Войтко, 1981). (Ф Установлено, что при замораживании плодов, овощей и винограда поте ри массы зависят от способа и продолжительности процесса замораживания, интенсивности начального теплообмена, индивидуальных особенностей сырья (Л.П. Дружинская, 1984; И.З. Жадан, 1974; Н.А. Салашинский и др., 1987; BaardsehtP., 1978; Carles Z.t 1981; А. Фикиин и др., 1973).
Как уже отмечалось выше, замораживание нарушает гистологическую структуру тканей растительных клеток, в тесной связи с которой находится показатель влагоудерживающей способности или гидрофильности, которая обуславливается полупроницаемостью живой протоплазмы и гидрофильно-стью некоторых ее компонентов ( В.З. Жадан, 1974).
Влагоудерживающая способность, или сокоотдача тканей ягод является важнейшим показателем пригодности растительного сырья к замораживанию, которая определяется видовыми свойствами самого продукта, условиями обработки, замораживания и хранения его (В.А. Воскобойников и др. 1976; ЭЛ. Дженеева, 1986; В.И. Мандрика, Н.Я. Орлова, 1979; ЕЛ. Сенина, 1982; А.Э. Модонкаева, 1988). Изменение влагоудерживающей способности тканей связано с изменением степени гидратации высокополимерных веществ протоплазмы, а ее снижение связано с денатурацией белка при гипер- j концентрации солей в жидкой фазе и механическими повреждениями клеточных структур кристаллами льда (Е.Г. Кротов, Н.А. Федюнина, 1971; Е.Г. Кротов, З.А. Дербенденева, 1972; И.Н. Плужников, 1981; Я. Постольски, 3. Груда, 1978). При размораживании степень потерь питательных веществ зависит от количества вытекшего сока, т.к. он содержит водорастворимые сухие вещества, витамины, минеральные соли, аминокислоты и т.д.
Следовательно, все технологические приемы должны быть направлены на снижение потерь сока, что будет способствовать сохранению питательных веществ при размораживании.
Любой метод консервирования тем лучше, чем меньше изменения вызывает в продуктах при обработке и хранении. С точки зрения сохранения пищевой ценности пищевых продуктов замораживание является наименее разрушительным способом из применяемых в промышленных масштабах методов хранения и консервирования, если оно осуществляется в соответствии с современными технологическими принципами. На основании закона Арре-ниуса скорость простых химических и биохимических реакций при понижении температуры на 10СС уменьшается в 2-3 раза. Скорость совокупности биохимических реакций, следуя закону Ван-Гоффа, прямо пропорционально снижается с понижением температуры (Э. Алмати и др., 1981).
В процессе замораживания пищевая ценность продукта меняется незначительно, основные потери происходят на этапе товарной обработки перед замораживанием и при размораживании вместе с вытекающим соком.
Как известно, вкусовые, диетические и целебные свойства винограда определяются наличием в составе ягод Сахаров, органических кислот, пектиновых и фенольных соединений, витаминов, аминокислотного и минерального состава.
Многочисленные исследования свидетельствуют о различном и неоднозначном характере биохимических изменений в плодах при замораживании, что объясняется их индивидуальным биохимическим составом и неодинаковой реакцией на понижение температур. Это подтверждает, что биологические объекты, как живые системы, представляют собой неравновесные открытые термодинамические структуры, существующие в определенных, заданных условиях (температуры, влажности, давления и т.д.).
По мнению одних исследователей содержание Сахаров и титруемых кислот в процессе замораживания практически не меняется (М.Ф. Малишев-ская, Е.П. Сенина, 1981; Л.Н. Рыбаков, Е.П. Сенина, 1984; Е.П. Сенина, 1987; В.Я. Айзенберг и др., 1976).
Краткая характеристика исследуемых сортов винограда
Используемые для исследования сорта винограда возделываются на коллекционном участке ГУЛ «Аксай» Хасавюртовского района, расположенного в северной равнинной зоне Дагестана.
Для характеристики климата места проведения исследований мы использовали данные метеостанции «Хасавюрт», расположенной в 30 км от хозяйства. Климат умеренно-континентальный, характеризующийся сравнительно жарким и сухим летом и неустойчивой зимой.
Амплитуда колебания температуры воздуха в течение года составляет 69С — летом может достигать максимума 40С в июле, а минимальная в декабре - минус 29С. Продолжительность безморозного периода составляет 213 дней, а продолжительность периода со среднесуточной температурой выше 10С составляет 192 дня.
Сумма активных температур достигает 3667С, что вполне достаточно для получения высококачественного столового винограда.
По обеспеченности влагой в теплый период года территория хозяйства относится к умеренно-засушливой зоне. Наибольшее количество осадков выпадает в период с апреля по октябрь месяц. Гидротермический коэффициент, характеризующий влагообеспеченность района, составляет 0,91. При таком ГТК виноградники обязательно нужно поливать.
Господствующими ветрами являются западные (31%) и восточные (28%). Вероятность ветров со скоростью 11-15 м/сек. 6-7% и столько же ветров со скоростью свыше 15 м/сек. Средняя относительная влажность воздуха колеблется в пределах 62-89%, в жаркие месяцы в полуденное время опускается до 30%, а при суховеях до 20%.
Почвенный покров представлен лугово-каштановыми почвами. По данным почвенно-мелиоративного очерка, составленного в 1968 году, агрохимической характеристике почвы и рекомендаций по применению удобрений, разработанных в 1983 году, почвы хозяйства относятся к карбонатным.
Мощность гумусового слоя не менее 50 см. Гумуса в верхней части содержится большое количество — от 2,5 до 4%. Валовое содержание обменного калия 28-35 мг, фосфора — 0,8-1,9 мг на 100 г почвы. Нитрификационная способность почв достигает 2,9-5,8 мг на 100 г почвы. Следовательно почвы опытного участка обеспечены калием и фосфором в средней степени, азотом - низкой. Недостаточное содержание элементов питания компенсируется глубоким внесением органических и минеральных удобрений. Плантации расположены на высоте 120 м над уровнем моря.
Таким образом, достаточная теплообеспеченность, продолжительный вегетационный период, значительные запасы воды для полива создают благоприятные условия для производства столового винограда разных сроков созревания.
Принимая во внимание тот факт, что качество замороженного винограда во многом зависит от биологических особенностей сорта, в качестве объектов исследования выбраны местные и интродуцированные сорта, рекомендуемые, разрешенные и временно разрешенные для возделывания.
Всего в эксперименте использованы 12 сортов винограда, выращиваемых в условиях ГУП «Аксай» Хасавюртовского района, различающихся по срокам созревания, внешнему виду, окраске и величине ягод: Агадаи, Декабрьский, Космонавт, Кутузовский, Лоза горянки, Молдова, Муромец, Мускат гамбургский, Памяти Негру ля, Юбилей Журавля, Смуглянка молдавская, Яловенский устойчивый. Из них сорта Агадаи, Молдова, Декабрьский, Муромец включены в Государственный реестр Российской Федерации и допущены к использованию в Республике Дагестан по состоянию на 29 ноября 2002 г.
Ниже приводится краткая характеристика исследуемых сортов, составленная по ампелографиям СССР (т.2,4, отечественные сорта).
Мускат гамбургский. Родиной сорта является Англия. Описание сорта составлено М.П. Цебрий в Украинском НИИВиВ им. В.Е. Таирова («Ампелография СССР», т. IV, 1954).
Относится к столовым сортам среднего периода созревания. Ягоды очень часто бывают разной величины, округлые, фиолетово-синие, покрытые серо-голубым восковым налетом. Кожица средней плотности, легко отделяется от мякоти. Мякоть мясистая, сочная, слегка хрустящая, с сильным мускатным ароматом.
Мускат гамбургский обладает красивой гроздью. Потребляют в основном в свежем виде, обладает хорошей транспортабельностью.
Лгадаи Дагестанский сорт очень позднего срока созревания. Продолжительность вегетационного периода 150-165 дней. Грозди крупные, цилиндрические или цилиндро конические, от рыхлых до средне плотных. Средняя масса грозди 300-360 гр. Ягоды очень крупные, овальные, иногда почти округлые, бледно-зеленые с мелкими бурыми точками и сизовато-молочным вос-ковидным налетом. Масса одной ягоды 5,9 г. При хорошем вызревании ягоды приобретают желтоватый оттенок, а на стороне, обращенной к солнцу — розовато-оранжевый. Встречается разновидность с продолговатыми ягодами, имеющими беловато-зеленую окраску. Кожица средней толщины, грубая, не отделяющаяся от мякоти. Мякоть плотная, хрящеватая, малосочная. Устойчивость сорта к милдью слабая, к оидиуму — средняя. Хорошо удается на суглинистых, щебнистых почвах и склоновых землях. Рост сильный, урожайность высокая — 160-190 ц/га. Пригоден для возделывания по широкорядной высокоштамбовой технологии. Лежкоспособность сорта сильно варьирует в зависимости от почвенн о-климатических условий. Во влажные годы и при выращивании на почвах, богатых гумусом, а также в условиях частых и обильных поливов, для хранения не пригоден. Очень чувствителен к перегрузке кустов и затемнению. Естественная убыль высокая. К концу хранения ягоды склонны к побурению, особенно при резком повышении температуры. Прочность ягод на отрыв от плодоножки и на раздавливание - высокая.
В годы с сырой осенью и при выращивании на богатых гумусом орошаемых участках заболевание гроздей в хранилище начинается с плесневе-ния гребня. Сахаристость 14-16%. Вкусовые качества и консистенция мякоти ягод при хранении почти не изменяются. Пригоден для хранения в условиях измененного состава газовой среды. Оптимальная температура хранения 0-1С, но выдерживает кратковременное хранение в неохлаждаемых условиях. К сернистому ангидриду устойчив. В годы с повышенным количеством осадков быстро заболевает серой гнилью и теряет лежкость и транспортабельность.
Агробиологические особенности, урожайность и качество исследуемых сортов винограда в условиях северной равнины Дагестана
Исследованиями A.M. Аджиева (1978) на территории Республики Дагестан выделены зоны неукрывной, условно укрывной и устойчиво укрывной культуры винограда. В 1985 году около 30% виноградников находилось в зоне с возможно неукрывнои культурой. В настоящее время в зоне условно укрывной культуры винограда размещены около 9% всех виноградников республики и намечается их дальнейшее расширение.
В 1985 году в северной зоне Дагестана в сельхозпредприятиях было собрано около 33 тыс. тонн винограда, что составляет 10,9% от общего сбора, в 2002 году уже 3,6 тыс. т или 8,5%, в 2003 году - 1,79 тыс. тонн или 3,1%.
Если по РД в целом урожайность составляла в среднем за 1981-85 годы 59,8 ц/га, в 2002 г. - 26,5 и в 2003 году — 40 ц/га, то по Хасавюртовскому району урожайность была 47,9; 19,4 и 20,7 ц/га соответственно. Все это свидетельствует о том, что условно укрывная зона уступает южной неукрывной зоне по урожайности и валовому сбору винограда. Природные условия данной зоны в целом благоприятны для возделывания винограда как технического, так и столового направления. Однако сложившийся сортимент винограда в северной зоне Дагестана имеет существенный недостаток в том плане, что не обладает устойчивостью к морозам, вредителям и болезням. А критические для винограда температуры зимнего периода (t = -20-25С) повторяются в этой зоне раз в 5 лет, в результате чего приходится возделывать виноград с учетом необходимости их укрытия на зиму.
Вымерзание особенно опасно для привитых виноградников, т.к. обычно повреждается место спайки. Поэтому внедрение в производство в этих районах новых сортов винограда, обладающих групповой устойчивостью к морозам, вредителям и болезням позволит отказаться от привитой и укрывной культуры, частично или полностью исключить применение ядохимикатов, получить экологически чистую продукцию с наименьшими затратами на выращивание.
На коллекционном участке в ГУП «Аксай» Хасавюртовского района РД около 20 лет испытываются более 200 сортов винограда, выведенные в Молдавском НИИВиВ НПО «Виерул», ВНИИВиВ «Магарач» (Крым), УкрНИИ-ВиВ им. В.Е. Таирова, ЦГЛ им. ИВ.Мичурина, Арм. НИИВиВ и в других селекционных центрах страны и зарубежья.
Исследованиями новых сортов винограда в РД в разные годы занимались М.М. Салманов (1998); Г. А. Маку ев (2001); A.M. Аджиев и др. (1998) и Др.
В данном разделе представлены агробиологические и увологические характеристики некоторых сортов в условиях севера Дагестана. Отбор из группы новых сортов, в наибольшей степени соответствующих агроэкологиче-ским условиям данной зоны представляет большую актуальность.
Для исследований были взяты новые перспективные сорта винограда с групповой устойчивостью - Муромец, Лоза горянки, Декабрьский, Молдова, Яловенский устойчивый и местный сорт Агадаи. Виноградники 1988 года, схема посадки 3 х 2,5 м. Формировка кустов длинорукавная односторонняя высотой штамба 80-90 см. Нагрузка по всем сортам — 45-50 глазков при длине обрезки у новых сортов 4-5 глазков, у Агадаи — 10-12 глазков.
Сорта винограда относятся к разным группам по срокам созревания, что позволяет ступенчато организовать уборку и растянуть период поступления винограда.
Сорт Муромец относится к сверхранним, Лоза горянки — ранним, Декабрьский - среднепоздним, Молдова, Яловенский устойчивый и Агадаи — к поздним срокам созревания. В наших исследованиях по сортам наблюдались различия в наступлении и продолжительности фаз вегетации.
Как известно, все сорта в зависимости от длительности периода распускания почек до созревания урожая делятся на группы от очень раннего до очень позднего срока созревания. В наших исследованиях у сортов Лоза горянки и Муромец количество дней от начала распускания почек до съемной зрелости составила 124-125 дней и их можно отнести к сортам раннего срока созревания.
У сорта Декабрьский этот период составил 138 дней и его можно отнести к сортам среднепозднего срока созревания. В отдельные годы сорт Декабрьский имел продолжительность периода от начала распускания до зрелости более 140 дней. Сорта Агадаи, Молдова и Яловенскии устойчивый можно отнести к сортам позднего срока созревания, т.к. продолжительность этого периода составила 141-146 дней. По годам в зависимости от метеоусловий наблюдались различия в наступлении и продолжительности фаз вегетации виноградного растения.
Одним из важнейших требований при сортообновлении является внедрение новых перспективных сортов винограда, обладающих групповой устойчивостью к болезням и вредителям. Поэтому очень важно установить устойчивость новых сортов винограда к болезням в конкретных агроэкологиче-ских условиях. В связи с этим мы вели наблюдения за степенью поражаемо-сти виноградных кустов болезнями, причиняющими наибольший вред - милдью и оидиумом. Наблюдения вели в период цветения, интенсивного роста и созревания ягод на 5 модельных кустах каждого сорта по 5балльной шкапе (методика Я.И. Принца).
На устойчивость виноградного растения к поражению грибными болезнями оказывают влияние микроклиматические условия в течение вегетационного периода на винофадниках. Следует отметить, что никакие обработки против болезней и вредителей не проводились.
Хотя все сорта, кроме Агадаи (контроль), относятся к сортам с фуппо-вой устойчивостью, при исследовании отмечалось некоторое поражение листьев, побегов и фоздей милдью и оидиумом. Самая высокая степень пора-жаемости отмечается у сорта Агадаи (контроль) (табл. 3.2.2).
Некоторая поражаемость новых сортов винофада болезнями явилась следствием неблагоприятных погодных условий в период созревания ягод. Сорта Молдова, Декабрьский и Яловенский устойчивый имели наименьшую степень поражаемости.
Влияние температуры замораживания, массы ягод и массовой концентрации Сахаров на скорость замораживания
Как уже отмечалось в предыдущих главах, успех качества замороженного продукта в большой степени зависит от скорости замораживания. Она, в свою очередь, зависит от ряда физических факторов, среди которых большое значение имеет температура, влажность, форма продукта, его поверхность, теплопроводность и другие (G.Bekc, 1970; G.Succar, K.-J.Hayakawa,1984).
Одним из основных законов холодильной технологии является возможно быстрое прохождение температурного предела - от кристаллизации до минус 5-10С, так как в этот период наблюдаются наиболее интенсивные физико-химические изменения качества. При интенсивном замораживании (в криогенных жидкостях) минимально разрушаются клетки вследствие образования более мелких кристаллов льда, не успевают произойти ферментивные изменения, приводящие к ухудшению пищевых, вкусо-ароматических достоинств и содержания биологически ценных компонентов. На интенсивность снижения температуры в продукте при замораживании значительное влияние оказывают анатомо-морфологическое строение тканей, химический состав, размер плодов и ягод и другие техно-химические особенности.
В связи с этим, представляет определенный интерес изучение интенсивности снижения температуры ягод винограда различных сортов при замораживании различными способами. В наших исследованиях температуру ягоды винограда измеряют с помощью измерителя температуры ИТ-1 в свежем виде до замораживания. После погружения в жидкий азот фиксировали время снижения температуры ягоды до 0С и минус 18С. Полученные данные представлены нарис. 3.5.1. и в табл. 3.5.1.
Нами установлено, что интенсивность снижения температуры внутри ягоды при замораживании в жидком азоте в значительной мере зависит от сорта винограда. Температура ягоды до замораживания была в среднем 22С. Среди исследуемых сортов винограда наибольшее время снижения температуры с комнатной до 0С и минус 18С был у сорта Космонавт - до 0С - 90 сек., до минус 18С - 155 сек. У сорта Яловенский устойчивый — время снижения температуры до 0С составило 85 сек., до минус 18С — 140 сек. Быстрее всего температуры замораживания достигали сорта Памяти Негруля (30 сек. до 0С и 75 сек. до минус 18С), Декабрьский (30- и 80 сек. соответственно), Мускат гамбургский (40 и 95 сек.), Муромец (35 и S0 сек.).Необходимо отметить, что наибольшее время охлаждения и замораживания установлено у сортов, имеющих более крупные ягоды (табл. 3.5.1.).
По данным Э. Алмаши и др. (1981) продукты, имеющие начальную температуру 21С, замораживаются до -18С за 1-5 мин. в зависимости от их размеров. Тела цилиндрической формы два раза быстрее замораживаются, чем прямоугольной формы, а сферической формы — в три раза быстрее.
В наших исследованиях время на замораживание ягод винограда в зависимости от сорта варьировала от 75 сек. до 155 сек.
При традиционной технологии замораживания при температуре минус 18С время заморозки составляет 2,5 часа и выше (И.П. Толмачев, 2001). В процессе замораживания обычно выделяют три диапазона температур в центре продукта: от +20С до 0С, от 0С до минус 5С и от минус 5 до минус 18С.
При применении сверхбыстрого замораживания с применением жидкого азота форсируются все три этапа замораживания, но особенно быстро осуществляется переход из жидкой фазы в твердую при криоскопической температуре в диапазоне от 0 до минус 5С. При медленном замораживании период замораживания от 0С до минус 18С значительно дольше, чем период охлаждения от 20 до 0С.
В наших исследованиях при сверхбыстром замораживании за счет интенсификации всех трех этапов период охлаждения почти равен периоду замораживания. Отношение времени охлаждения к собственно замораживанию составило от 0,38 у сорта Декабрьский до 0,61 у сорта Яловенский устойчивый.
Точный прогноз продолжительности замораживания пищевых продуктов представляет определенные трудности, так как этот процесс зависит от многих условий. Особый интерес представляет изучение влияния массы ягод винограда и массовой доли растворимых сухих веществ на продолжительность замораживания. В настоящее время не существует надежной теории о влиянии растворенных веществ на скорость процессов замораживания. По-видимому, это влияние определяется двумя противоположными факторами:
1. С одной стороны, чем выше концентрация растворенных веществ, тем меньше влаги реально вымерзнет при данной температуре. Следовательно, с ростом их концентрации уменьшается приведенная теплота фазового перехода и время замораживания;
2. С другой стороны, чем больше не вымерзло влаги, чем меньше теплопроводность замерзшего слоя, а следовательно, больше время замораживания.
По данным М.И. Кременевской (2000) в процессе быстрого замораживания, когда скорость продвижения фронта замораживания намного больше скорости диффузии, наличие растворенных веществ с концентрацией до 700 г/л не будет оказывать существенного влияния на время замораживания, так как два указанных фактора приблизительно уравновешивают друг друга.
Для установления доли влияния концентрации Сахаров в соке ягод и массы ягод на продолжительность замораживания нами был поставлен эксперимент. Как свидетельствуют результаты наших исследований (табл. 3.5.2) продолжительность периода замораживания в большей степени зависит от массы ягод, чем от массовой концентрации Сахаров.
