Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 8
1.1 .Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности моркови 8
1.2. Влияние погодных условий на рост и развитие продовольственных корнеплодов моркови 10
1.3. Влияние минерального питания на формирование урожая и качества корнеплодов моркови 16
1.4. Современное состояние технологий хранения продовольственных корнеплодов моркови 24
1.4.1. Биохимические процессы, происходящие при выращивании и хранении моркови 24
1.4.2. Технология хранения продовольственных корнеплодов моркови 27
1.5. Современные подходы к использованию корнеплодов моркови на пищевые цели 34
Глава 2. Программа, условия и методика проведения исследований 47
2.1. Характеристика объектов и условий исследований 47
2.2. Схема экспериментальных исследований 49
2.3. Математическое планирование и статистическая обработка результатов эксперимента 52
Глава 3 . Изучение динамики роста и развития корнеплодов продовольственной моркови 63
3.1. Полевая всхожесть и состояние растений в разные фазы развития 63
3.2. Изучение влияния степени минерального питания на формирование и качество корнеплодов моркови 79
3.2. 1 . Влияние минеральных удобрений на общий урожай моркови 79
3.2.2. Качество корнеплодов при применении удобрений 83
Глава 4 . Совершенствование технологии хранения корнеплодов продовольственной моркови сорта Рогнеда 101
4.1. Влияние комбинаций минерального питания и способов траншейного хранения на качественные показатели корнеплодов моркови 101
4.2. Особенности влияния болезнетворных микроорганизмов при хранении моркови 115
4.3. Динамика химических веществ корнеплодов моркови при хранении 123
5. Разработка модифицированной технологии производства вареных колбас с использованием продукции переработки моркови 131
5.1. Пищевая и биологическая ценность корнеплодов моркови 131
5.2. Исследование влияния порошкообразных полуфабрикатов на основе корнеплодов моркови на функционально-технологические свойства модельных фаршей вареных колбасных изделий 136
5.3. Технология производства вареных колбасных изделий с использованием порошкообразного полуфабриката моркови 141
5.4. Анализ физико-химических и качественных показателей вареных колбас 144
6 Экономическая эффективность проведенных исследований 150
Выводы 154
Предложения производству 156
Список литературы 157
Приложения 177
- Влияние погодных условий на рост и развитие продовольственных корнеплодов моркови
- Схема экспериментальных исследований
- . Влияние минеральных удобрений на общий урожай моркови
- Особенности влияния болезнетворных микроорганизмов при хранении моркови
Влияние погодных условий на рост и развитие продовольственных корнеплодов моркови
Основная задача при выращивании продовольственной моркови — получить наибольшее количество здоровых, типичных для сорта корнеплодов с единицы площади. Многие исследователи указывают на то, что в период вегетации большое влияние на качество и сохранность продовольственных корнеплодов моркови оказывают погодные условия, складывающиеся в период вегетации моркови. Установлено, что сохранность корнеплодов на 35% зависит от выпадения осадков, на 21% - от относительной влажности воздуха в двухнедельный период, предшествующий уборке, и на 8% определяется отрицательными температурами в период вегетации [19,57, 58, 79,163].
Академик РАСХН В.Ф. Ладонин приводит данные по вкладу различных факторов в формирование урожая при экстенсивном и интенсивном земледелии. Роли погоды при экстенсивном земледелии отводится 20 %, при интенсивном- 15 % [97]. Погодные условия являются одним из важных факторов, влияющих на рост и развитие моркови, особенно в начале вегетации. Нередко эти условия оказывают решающее влияние на величину урожая и его качество. Погодные условия могут оказать даже более сильное воздействие на урожай, чем применение удобрений. Так, по данным Н.А. Ярковой урожай моркови во влажном году может быть в 2-3 раза больше, чем в засушливом.
Во многом зависит от погодных условий содержание каротина в корнеплодах моркови. Так, повышенная температура воздуха и достаточная влажность способствуют накоплению каротина. Низкая температура воздуха, при избыточном увлажнении, снижает количество каротина в корнеплодах [83]. Неблагоприятные погодные условия и свойства почвы могут стать на практике причинами, из-за которых действие минеральных удобрений не всегда соответствует возможно полному эффекту, который можно ожидать от удобрения [1, 173].
При низкой температуре корнеплоды плохо усваивают фосфор почвы и лучше поглощают основания калия, кальция, магния. Снижение температуры ниже оптимальной приводит к снижению усвоения питательных веществ. Недостаток света, пасмурная погода также вызывают изменения в поглощении питательных веществ.
Результаты опытных данных показывают, что более интенсивное усвоение и выше эффективность калийных удобрений бывает в холодные и дождливые годы с малым числом солнечных часов, чем в жаркие годы с обилием солнечного света [44, 173].
Климатические и погодные условия (сумма активных температур, сроки наступления весенних и осенних заморозков, количество и распределение в течение года осадков и влагообеспеченность почв) находятся в общем комплексе факторов, определяющих эффективность удобрений, и они часто имеют решающее значение [2]. Чем выше уровень светового питания при нормальной влагообеспеченности, тем больше синтезируется углеводов в растениях и тем больше азота они способны усвоить [157].
Морковь относится к холодостойким и относительно засухоустойчивым растениям. Большую потребность во влаге морковь испытывает во время прорастания семян. Это вызвано тем, что семена моркови покрыты плотной хитиновой оболочкой, которая плохо пропускает воду [150, 182].
Чрезвычайно важным вопросом в возделывании моркови являются сроки посева. Так как вегетационный период внесенных в реестр ЦЧР сортов составляет 100-120 дней, то при ранних сроках посева рост и формирование корнеплодов заканчивается в августе. Убирают урожай в начале октября. К этому времени значительно возрастает процент нетоварной части урожая (уродливые, треснувшие) [28].
При ранних сроках посева корнеплоды намного хуже хранятся в зимний период. Их лежкость в зависимости от условий года снижается на 15 - 30 %. Поэтому посев моркови следует проводить во второй декаде мая [12].
С другой стороны, необходимость раннего посева моркови определяется тем, что для прорастания семян, появления и роста всходов требуется значительный запас влаги в верхнем слое почвы, а допустимость его обосновывается холодостойкостью растений. Н. Захаревич считает, что семена моркови начинают прорастать при температуре +2 С [70].
По наблюдениям других исследователей семена моркови прорастают при 8 С, однако период прорастания в этом случае длится в течение 20 дней и более. При температуре + 20 С и влажности почвы 70 % НВ всходы появляются через 6-8 дней. Понижение температуры после посева мало влияет на всхожесть, поэтому морковь можно высевать рано весной или под зиму [89, 133, 170,174].
В начальный период развития растения моркови легко переносят кратковременные заморозки до - 3 - 5С. Длительное же воздействие такой температуры вызывает гибель растений [52]. В опытах овощной опытной станции УСХА ботва молодых растений моркови после воздействия пониженной температуры до - 12С в течение 72 часов почернела и отмерла, но верхушечная точка роста сохранилась; растения продолжали развиваться и дали нормальные корнеплоды [83].
Глубина заделки семян имеет часто решающее значение в получении высокого урожая. При посеве глубоко уменьшается доступ воздуха к семенам и они могут задохнуться или их ростки не пробьются на поверхность земли, а семена, посеянные слишком мелко, не могут прорасти от недостатка влаги в верхнем слое почвы [115].
Схема экспериментальных исследований
Огромное значение для хранения сочной растительной продукции имеет сорт. Такие показатели, как товарное качество, химический состав, пищевая ценность, устойчивость к вредителям и болезням, пригодность к транспортированию, хранению, переработке, определяются в первую очередь наследственными свойствами сортов.
Проявление особенностей сортов в значительной степени зависит от условий в районах их возделывания, которые на обширной территории России существенно различаются не только по климату, почве, но и по агротехническим и организационно-экономическим возможностям. Эти зависимости настолько значительны, что в некоторых случаях сорта плодов и овощей высокой лежкости, отличающиеся хорошими технологическими качествами, в результате неблагоприятного воздействия окружающей среды дают продукцию, плохо сохраняющуюся в свежем виде, непригодную для переработки.
Однако рациональный подбор почвенно-климатической зоны для данного сорта, применение оптимальных норм соотношения видов удобрений позволяет добиться существенного повышения качества корнеплодов и их сохраняемости.
В нашем опыте объектом исследования являлся сорт моркови Рогнеда районированный в ЦЧР. Рогнеда - сорт выведен на Воронежской овощной опытной станции скрещиванием сортов Воронежская 194 и Лосиноостровская 13. Сорт среднеспелый. Вегетационный период от полных всходов до технической спелости -105-108 дней.
Для закладки корнеплодов на хранение проводили общий посев моркови. Посевные качества семян соответствовали первому классу. Посев проводили овощной сеялкой СОН - 4,2 с учетом формирования густоты насаждения 800 тыс. шт. растений на 1 га. Фактическая норма высева составляла - 4,8 - 5,2 кг/га. Способ посева - широкорядный (45 см). Густоту насаждения формировали вручную. Агротехника возделывания принятая в зоне. Сроки посева моркови - первая декада мая.
Предшественник - многолетние травы в 2003 г., однолетние травы - в 2004 - 2005 гг. Почвы опытного участка - чернозем выщелоченный (типичные для данной местности). Одно из самых ценных признаков черноземов - это благоприятные агрофизические свойства. Содержание гумуса по Тюрину в пахотном слое почвы опытного участка среднее (6 - 6,2 %) или ниже среднего (5,1 - 5,7 %). В начале вегетации растений содержание нитратного азота в почве повышенное, к концу вегетации оно снижается. Запасы подвижных форм фосфора - низкие (9,4) или средние (15,8 мг/100 г), обменного калия - средние; рН солевой вытяжки - 5,4 - 6,0; степень насыщенности почв основаниями - высокая. Агрохимический анализ почвы позволяет сделать вывод о соответствии данного участка для получения устойчиво высоких урожаев моркови.
Климат Липецкой области умеренно континентальный с жарким летом и холодной зимой. По данным Елецкой метеостанции, среднегодовая температура воздуха составляет +5,1 С. Минимальная температура зимой достигает - 42С и максимальная летом +38С. Продолжительность безморозного периода - 145 дней. Общий вегетационный период составляет 180 дней. Господствуют юго - восточные метелевые и суховейные ветры.
Количество годовых осадков составляет 500 мм, в том числе за период с температурой 10С и выше - 270 мм. Гидротермический коэффициент равен Характеристика погодных условий, на основании наблюдений Елецкой агрометеостанции, расположенной на расстоянии 35 км от опытного участка , в годы проведения исследований представлена в прил. 1 Погодные условия в годы выращивания моркови складывались по -разному. Наиболее благоприятным для роста и развития растений был 2004 г., который характеризовался достаточным количеством тепла и влаги.
В 2003 году средняя температура за апрель составила 5,1 С. К концу апреля максимальная температура на поверхности почвы достигла 29С. Сумма осадков за апрель составила 46,9 мм, при относительной влажности воздуха 68 %. За первую декаду мая, т.е. в период посева, сумма осадков составила 11,0 мм, при относительной влажности воздуха 61 %, средняя температура воздуха - 13,2С. Малое количество осадков привело к небольшому изреживанию всходов. Июнь и июль выдались влажными с примерно одинаковым количеством осадков соответственно 115,9 и 117,8 мм, но июль характеризовался более высокими температурой - 19,9С и относительной влажностью — 77 % (в июне эти показатели составили соответственно 14,5С и 70 %). Такая погода благотворно влияла на рост и развитие растений. Большее количество осадков пришлось на август (121,8 мм), относительная влажность воздуха 78 %, температура - 17,9С. В сентябре, т.е к концу вегетации, установилась погода с малым количеством осадков - 21,3 мм, относительная влажность воздуха — 79 %, средняя температура — 12,6С. Это позволило провести уборку в запланированный срок.
. Влияние минеральных удобрений на общий урожай моркови
Для разработки научных основ применения оптимальных доз удобрений в севооборотах важное значение имеет получение информации о минеральном питании растений, изменении плодородия почв, эффективности удобрений, величине и качестве урожая в условиях длительных стационарных полевых опытов.
В 2003 г. на территории СХПК «Тимирязевский» Долгоруковского района Липецкой области был заложен полевой опыт по изучению влияния минеральных удобрений на динамику роста и развития корнеплодов продовольственной моркови сорта Рогнеда, районированного в ЦЧР.
Проведенные опыты по изучению влияния на урожай моркови азота, фосфора и калия при одинарном и комплексном внесении показывают, что минеральные удобрения во все годы исследований оказывали положительное действие. В более влажном 2003 году прибавка урожая моркови составляла 15-89 ц/га. В менее влажные, но более жаркие 2004 - 2005 гг. эффективность удобрений была также высокой, но урожай моркови за счет лучшего использования питательных веществ по отдельным вариантам увеличился почти в два раза.
Математический анализ цифровых характеристик урожайности моркови показал, что точность опыта во все три года исследований была вполне удовлетворительной. Математически достоверными оказались различия в урожае не только между контролем, с одной стороны и испытывающимися вариантами внесения минеральных удобрений, с другой, но также и между многими парами опытных вариантов.
Положительное действие фосфорного и калийного удобрения, по-видимому, объясняется сложившимися погодными условиями и хорошей обеспеченностью почв калием и значительно большей потребностью растений в фосфоре, чем в азоте, особенно при формировании корнеплодов.
Парное внесение азота, фосфора и калия (по 90 кг/га действующего вещества) обеспечивало прибавку в урожае (на 31 %) получена по азотно -калийному удобрению. Внесение фосфора на фоне азота и калия увеличивало урожай соответственно на 23 и 27 %, то есть варианты N90P90 и Р90К90 оказывали на величину урожая меньшее действие (табл. 8).
Наибольшие как абсолютные, так и относительные прибавки урожая моркови наблюдали при внесении полного минерального питания - 90 кг/га действующего вещества каждого элемента, что обеспечило прибавку урожая в среднем за три года на 47 %, в 2005 году прибавка урожая достигла 143 %.
Таким образом, в описанном опыте максимальный общий урожай моркови был получен в варианте N90 Р90 Кад- Он превысил урожай контроля на 126 ц/га. Внесение одинарного и парных комбинаций привело в среднем за три года к снижению урожая на 42 - 93 ц/га по сравнению с вариантом
N90 90 90 При одинарном внесении отдельных элементов минерального питания наиболее эффективно было калийное удобрение. Из парных комбинаций азота, фосфора и калия лучшие прибавки урожая получены по азотно-калийному удобрению. 3.2.2 Качество корнеплодов при применении удобрений
При прорастании семян требуется большое количество влаги. В семенах содержатся эфирные масла, которые затрудняют доступ влаги к зародышу, поэтому семена медленно набухают и прорастают. Из семян появляется корешок, который укореняется в почве и начинает всасывать из неё воду и питательные вещества. Затем появляется стебель с почкой и двумя семядольными листочками (фаза вилочки). При благоприятных условиях фаза вилочки продолжается 6-10 дней, затем образуются настоящие листья. Для быстрого укоренения появившихся всходов и роста корней необходимо, чтобы в почвенном растворе было достаточное количество фосфора. При недостатке фосфора в почве корневая система развивается слабо, что приводит в дальнейшем к снижению урожая.
Рост листьев сопровождается большим потреблением азота. При недостатке азота в это время растение развивает слабый листовой аппарат, что в дальнейшем сказывается на урожае.
В период роста корнеплода особое значение из элементов питания имеет калий. При недостатке его ухудшаются условия нарастания корнеплода - тормозится отток питательных веществ из листьев в корнеплод. Влияние минеральных удобрений сказывалось не только на величине урожая, но и на его качестве.
Одним из критериев, определяющих экономическую эффективность применения удобрений, является получение высокого урожая товарных корнеплодов. Данные, представленные в табл. 9, свидетельствуют, что применение удобрений позволяет значительно увеличивать выход товарных корнеплодов моркови. Так, в 2003 году выход товарных корнеплодов по лучшим удобренным вариантам равнялся 91 - 95 % от общего урожая, в то время как в контрольном варианте этот показатель составлял лишь 77 %.
В 2004-2005гг. товарность моркови была несколько выше и составляла 93 - 97 %, а на контроле - соответственно 83-80%. Низкая товарность на контроле в 2003 г. объясняется тем, что в начале и конце формирования корнеплодов моркови складывались очень неблагоприятные погодные условия. Длительные засушливые, бездождевые периоды в июне и августе сменялись погодой с ливневыми дождями и похолоданием. В результате такого резкого изменения в обеспеченности растений влагой значительная часть корнеплодов оказывалась с трещинами, развилками.
В 2003 году было значительно больше и больных корнеплодов, чем в более жаркие и умеренные по выпадению осадков 2004-2005гг. Азотное удобрение снижает товарность корнеплодов как при одинарном внесении, так и на фоне фосфора и калия. Особенно заметно проявляется отрицательное действие азота при одинарном внесении. Так, в варианте с одинарным внесением азотного удобрения товарность составила в среднем за три года 71 %, а в контроле - 80%.
Под влиянием минеральных удобрений происходят большие изменения и в химическом составе корнеплодов. Содержание общего сахара в корнеплодах сравнительно невелико в фазу пучковой спелости и составляет по отдельным вариантам внесения удобрений 4,51%.
Особенности влияния болезнетворных микроорганизмов при хранении моркови
Потери моркови при хранении, а следовательно, и выход после него здоровых корнеплодов обуславливаются, главным образом, отходами от болезней. Развитие болезней определяется сортовыми особенностями, условиями хранения корнеплодов, а также условиями выращивания. Одним из наиболее существенных факторов, оказывающих влияние на устойчивость растений к инфекции, является характер минерального питания. Возможность повысить устойчивость растений к заболеваниям путем применения определенных удобрений установлена многими исследователями для различных сельскохозяйственных культур. При этом исследования показали, что значение отдельных элементов минерального питания в приобретении свойств сопротивляемости растений неодинаково. Особенно важное значение для устойчивости растений против заболеваний имеет калий. Известно, что внесение калия повышает устойчивость растений к фитофторе, бурой ржавчине, кагатной гнили и другим болезням.
Азотное же удобрение отрицательно влияет на устойчивость растений к болезням. Например, внесение под картофель высоких доз азота приводит к сильному развитию на листьях Phytophthora infestans, которое может достигать 76%.
В практике хранения моркови отмечаются случаи, когда при одинаковых условиях отдельные корнеплоды или даже целые партии их очень сильно поражаются болезнями, а другие — слабо или совсем не заболевают. Такое различное отношение корнеплодов к заболеваниям становится понятным после знакомства с некоторыми современными представлениями об иммунитете и устойчивости растений. Устойчивость растения определяется не отдельными химическими соединениями, а всей совокупностью физиологических и биохимических процессов, представляющих собой не статистическое, а динамическое явление.
Степень динамичности процессов у различных растений различна. Замечено, что у восприимчивых к заболеваниям растений попадание инфекционного начала не вызывает усиления окислительных процессов, но обуславливает их повышение у устойчивых растений. При этом для лежких сортов плодов и овощей характерна повышенная интенсивность дыхания, а для нележких сортов - пониженная.
Исследования института биохимии им. А.Н. Баха АН СССР показали, что устойчивые растения при попадании на них инфекционного начала способны образовывать ряд фунгитивных веществ. В местах поражения корнеплодов болезнями были обнаружены ряд фенольных соединений (флавоны, антоцианы, кумарины, хлорогеновая кислота), причем, их содержание в наружном слое тканей было в несколько раз больше, чем во внутреннем. Образование новых веществ фенольной природы в местах заражения было обнаружено также. Р. Хемптоном [195]. Он считает, что одним из новых фенольных веществ является 3 метил - 6 метокси - 8 окси -3,4 дигидроизокумарин. Это вещество и хлорогеновая кислота сильно тормозили прорастание спор гриба Bacicola. На выделение морковью летучих фракций фитонцидов, которые обуславливают ее устойчивость к болезням, указывает Холмквист А.А. [179].
Поражаемость моркови склеротинией находится в прямой зависимости от толщины пробкового слоя корня. Более мощный пробковый слой образуется у корнеплодов при выращивании с подкормками калийной солью. При уборке и транспортировке корнеплоды моркови получают различные механические повреждения. Поэтому многие исследователи указывают на большое значение способности корнеплодов к быстрому заживлению раневой поверхности, через которую обычно происходит заражение. Исследования С.С. Сиртаутайте свидетельствуют о том, что раневая поверхность способна образовывать перидерму и, таким образом, препятствовать проникновению инфекции [154]. Причем у невызревших корнеплодов перидерма образуется слабее, чем у технически спелых корней.
Положительное влияние на процесс суберинизации клеток оказывали повышенные температуры +28С и высокая относительная влажность воздуха. Но хотя высокая температура в первые дни хранения и способствует заживлению ран, все же рискованно в это время считать ее желательной. В случае повышения температуры корнеплоды могут подвянуть. Подвяленные корнеплоды, как известно, менее лежки и менее устойчивы к заболеваниям. Б.А. Рубин объясняет большую восприимчивость к болезням вялой, потерявшей тургор ткани тем, что гриб, внедряясь в такие клетки, не испытывает недостатка в кислороде и нормально развивается. В большинстве случаев повышенная температура является также наиболее благоприятной для развития грибов, вызывающих заболевание моркови, следовательно, и для заражения ее корнеплодов [143].
Резкие колебания температуры и влажности воздуха в период хранения способствуют снижению устойчивости корнеплодов к болезням [69].
Во время хранения корнеплоды моркови требуют особых условий, от которых в большинстве случаев зависит и качество товарной продукции. Основными условиями хранения моркови являются режимы температуры и влажности воздуха. Рекомендации режимов хранения в их значениях несколько различны. По мнению некоторые исследователей, морковь лучше хранить при температуре 0 - 1 С и относительной влажности воздуха 90 - 95 % [43, 125]. Другие рекомендуют продовольственные корнеплоды хранить при температуре от 0 до +2С и относительной влажности воздуха 85 - 95 %. Н.В.Сабуров, М.В. Антонов считают лучшими условиями хранения температуру от -1 до 0 С и относительную влажность воздуха 90 - 95 %. Для продовольственной моркови эти условия более приемлемы. Такая низкая температура, как известно, снижает интенсивность всех физиологических процессов в корнеплодах, следовательно, сокращает и расход запасных веществ, замедляет развитие инфекционных заболеваний, что приводит к уменьшению потерь моркови во время хранения. А высокая относительная влажность воздуха обеспечивает сохранение тургора корнеплодов, который является одним из необходимых условий длительного хранения [136, 143].
Значение минерального питания растений для сохраняемости корнеплодов моркови определяется его действием на характер обмена веществ, который влияет на химический состав и строение растительных тканей.
Особенно нежелательно преобладание азота над фосфором и калием в конце вегетации. Одностороннее азотное питание снижает содержание Сахаров в корнеплодах, вызывает значительное изменение в их качестве, способствуя накоплению моносахаров, повышает гидролитическую активность инвертазы. В результате этого ухудшается углеводный обмен при хранении, а накопление моносахаров приводит к поражению корнеплодов микроорганизмами. Отрицательное действие азота сказывается также в снижении осмотического давления, понижении активности окислительных ферментов. Избыток азота обуславливает чрезмерное разрастание клеток, что приводит к увеличению потери ими воды во время хранения.
Положительно влияют на лежкость корнеплодов фосфорно - калийные удобрения. Преобладание фосфора и калия над азотом в питании моркови способствует во время хранения уменьшению потери сухого вещества и Сахаров. Подкормки моркови фосфорно-калийными удобрениями значительно ослабляют поражаемость заболеваниями при хранении, так как корнеплоды образуют более толстый слой пробки. Применение фосфорно -калийных удобрений способствует лучшему вызреванию всех тканей корнеплода, а вызревшие овощи, как правило, лучше хранятся. Фосфорно-калийные удобрения оказывают также положительное влияние на накопление углеводов, особенно дисахаров, которые способствуют повышению синтетической деятельности инвертазы.
