Содержание к диссертации
Введение
1. Современные направления повышения качества товарного картофеля .10
1.1. Конъюнктура развития рынка продовольственного картофеля в России 10
1.2. Потребительские свойства картофеля 14
1.3. Влияние сортовых особенностей картофеля на повышение его качества и сохраняемости 25
1.4. Влияние технологий производства семенного материала на потребительские свойства и лежкоспособность картофеля 29
1.5. Эффективность действия иммуностимуляторов на пищевую ценность и сохраняемость картофеля 33
1.6. Изменение пищевой ценности и качества картофеля в процессе хранения 39
2. Объекты исследования и методика проведения эксперимента 45
2.1. Схема проведения эксперимента 45
2.2. Объекты исследования
2.2.1. Исследуемые сорта картофеля 45
2.2.2. Сравнительная характеристика технологий производства безвирусных миниклубней картофеля 47
2.2.3. Характеристика биогенных препаратов, используемых для обработки исследуемых сортов картофеля с целью повышения его товарного качества, пищевой ценности и сохраняемости 2.3. Условия и методика проведения эксперимента 52
2.4. Методы исследований 58
3. Товароведная характеристика изучаемых сортов столового картофеля 64
3.1. Влияние сортовых особенностей картофеля на товарное качество и урожайность з
3.2. Пищевая ценность картофеля в зависимости от особенностей сорта .68
3.3. Органолептическая Оценка качества и технологические свойства исследуемых сортов картофеля... 78
3.4. Изменение товарного качества изучаемых сортов картофеля в процессе хранения 86
4. Влияние новой энергосберегающей технологии производства оздоровленного семенного материала на потребительские свойства и сохраняемость картофеля 113
4.1. Влияние новой микроклубневой технологии производства посадочного материала на урожайность и товарное качество картофеля 114
4.2. Потребительские свойства картофеля, полученного по новой энергосберегающей технологии производства оздоровленного семенного материала 119
4.3. Сохраняемость картофеля в зависимости от качества посадочного материала 122
5. Влияние обработки картофеля иммуноиндукто рами биологической природы на потребительские свойства и лежкоспособность 132
5.1. Эффективность действия биогенных иммуноиндукторов на урожайность и товарное качество картофеля 133
5.2 Повышение потребительских свойств картофеля путем применения биогенных препаратов 139
5.3. Влияние иммуноиндукторов на активность метаболических процессов, протекающих в клубнях картофеля при хранении 146
5.4. Экономическая эффективность обработки картофеля биогенными препаратами 157
Выводы 160
Список использованных источников
- Влияние технологий производства семенного материала на потребительские свойства и лежкоспособность картофеля
- Сравнительная характеристика технологий производства безвирусных миниклубней картофеля
- Пищевая ценность картофеля в зависимости от особенностей сорта
- Потребительские свойства картофеля, полученного по новой энергосберегающей технологии производства оздоровленного семенного материала
Влияние технологий производства семенного материала на потребительские свойства и лежкоспособность картофеля
Картофель традиционно занимает лидирующее положение в структуре потребления овощной продукции населением Российской Федерации. Около 52 % производимого в мире картофеля употребляется на питание. Из картофеля можно приготовить около 700 кулинарных блюд [32, 33]. Питательная ценность картофеля такова, что в народе его называют "вторым хлебом". Качество и потребительские свойства товарного картофеля зависят от содержания в клубнях отдельных химических компонентов. Химический состав картофеля зависит от сорта, условий выращивания, зрелости клубней, сроков и условий хранения и др.
Ткани клубней состоят из воды (70-80 %) и сухого вещества (16-30 %), соотношение между которыми в процессе роста и развития изменяется в пользу последнего. По данным ряда авторов [34-38], картофель содержит в среднем (в % сырой массы): крахмала - 18,2, белков — 2,0, Сахаров (моно- и дисахаридов) - 1,5; клетчатки - 1,0, жиров - 0,1; органических кислот (по яблочной) - 0,2; веществ фенольной природы - 0,1; прочих органических соединений (нуклеиновые кислоты, гликоалкалоиды и др.) - 1,6; минеральных веществ- 1,1; пектиновых веществ-0,6.
Одним из основных факторов, определяющих потребительские и технологические свойства картофеля, является содержание сухих веществ.
Содержание сухих веществ — сортовой признак, который, однако, существенно изменяется в зависимости от условий выращивания (по данным литературных источников, колебания достигают 13 — 37 % и более). Ориентировочно различают сорта картофеля с высоким содержанием сухих веществ (более 25 %), со средним (22-25 %) и низким (менее 22 %) В клубнях картофеля сухие вещества составляют в среднем около 25 % от их массы, из них около 1 % приходится на минеральные соединения, остальное - на органические. Около 83 % сухого вещества составляют безазотистые экстрактивные вещества (крахмал, декстрины, моносахариды и олигосахариды, пектиновые вещества, органические кислоты). Различаются содержанием сухого вещества не только сорта, но и отдельные клубни в пределах сорта. Клубни диаметром менее 3,5 мм имеют более низкое содержание сухих веществ. Период интенсивного накопления сухого вещества в клубнях наступает после достижения ими примерно половины своего диаметра, максимум содержания сухого вещества отмечается за 10-20 суток до окончания вегетации. К концу вегетации в клубнях большинства сортов, за исключением очень поздних, содержание сухого вещества уменьшается. При выращивании одних и тех же сортов картофеля в разных географических зонах содержание сухого вещества в клубнях изменяется: меньше оно в клубнях, выращенных в северных районах, с продвижением сорта в среднюю полосу оно увеличивается, в южных областях снова снижается [39-42].
Крахмал - основной запасной углевод растений. Крахмалистость клубней - сортовой признак. Крахмал (в большинстве столовых сортов картофеля 15-18 %) находится в клетках в виде слоистых крахмальных зерен размером от 1 до 100 мкм, но чаще от 20 до 40 мкм; они образуются в аминопластах, находящихся в цитоплазме. В незрелом молодом картофеле зерна крахмала мелкие, почти округлые и без заметной слоистости. Крахмал составляет около 75-80 % всех сухих веществ картофеля, или 90-95 % всего количества углеводов [34].
С размером крахмальных зерен связаны консистенция картофельного клубня и рассыпчатость после варки, которая так высоко ценится у картофеля. При варке клубней зерна набухают, вследствие чего растительные клетки округляются и начинают легко отделяться одна от другой. Это и создает рассыпчатую консистенцию мякоти. Однако слишком сильное набухание вызывает разрыв клеток, в результате чего мякоть приобретает полужидкую консистенцию. При плохом набухании крахмальных зерен мякоть остается твердой. Установлено, что при мелких размерах крахмальных зерен (20 мкм) разрыв клеток во время термической обработки происходит чаще, чем при более крупных [38].
Наименьшим содержанием крахмала отличаются мелкие клубни, наибольшим - клубни массой 40-70 г. Интенсивное накопление крахмала в клубнях происходит у ранних сортов с 60-х по 80-е сутки после посадки, у поздних — 70-х по 90-е. В позднеспелых сортах его больше, чем в раннеспелых [44].
Крахмалистость клубней зависит от метеорологических условий в процессе вегетации. Полагают, что у ранних и среднеспелых сортов в период цветения и отмирания ботвы наиболее интенсивно накопление крахмала происходит при температуре +17...20 С и гидротермическом коэффициенте 0,9-1,0. Недостаток влаги в летний период и дождливая осень снижают крахмалистость клубней перед уборкой. Содержание крахмала в клубнях одного и того же сорта в различные годы может колебаться в пределах ± 9 %, причем большие отклонения наблюдаются в клубнях поздних сортов. Более ценными являются сорта, у которых этот показатель стабильный [45].
В зависимости от разновидности почв различие в содержании крахмала может составлять от 2 % [46] до 3 % и более [47]. Лучшими для крахмалона копления являются супесчаные и легкосуглинистые почвы, обладающие более благоприятным водно-воздушным режимом [48].
Картофель, выращиваемый в северных районах, накапливает меньше крахмала, чем в центральной полосе европейской части СНГ. Путем регулирования корневого питания с учетом биологических особенностей сорта можно направленно изменять биохимические процессы в картофеле с целью увеличения содержания крахмала клубней. Крахмал наследуется преимущественно доминантно, поэтому задача селекционеров - выведение сортов картофеля с повышенной крахмалистостью клубней, так как они отличаются хорошей лежкостью [49,50].
Сахара в картофеле представлены глюкозой, фруктозой и сахарозой. В свежеубранных клубнях 65-70 % составляет глюкоза, около 30-35 % сахароза, 5 % - фруктоза. В незначительном количестве встречается мальтоза, которая обычно появляется при прорастании картофеля. Повышение содержания сахара (1,5-2 %) отрицательно влияет на качество картофеля, например, при варке он темнеет [51].
Сравнительная характеристика технологий производства безвирусных миниклубней картофеля
Традиционная технология производства безвирусных миниклубней картофеля, разработана в НИИКХ [159]. Способ производства миниклубней картофеля заключается в размножении безвирусных растений методом черенкования в пробирках на питательной среде и дальнейшей пересадкой растений картофеля из пробирок в почву теплицы для получения миниклубней.
Новая технология производства безвирусных миниклубней картофеля, разработана в Тверском институте переподготовки и повышения квалификации кадров АПК под руководством к. с-х. н. Смолеговца В. М.
В основу данной технологии положен модернизированный способ культивирования меристемных семян картофеля (микроклубней). С этой целью создана промышленная установка для ускоренного микроклонального размножения картофеля. Размножение растений картофеля происходит в ус 48 ловиях in vitro. В основу установки положен новый способ культивирования растений in vitro, при котором на агаризованной питательной среде из черенков в течение 15-20 дней вырастают полные пробирочные растения с 5-7 ярусами листьев. При соответствующих температурных режимах, соблюдении необходимых приемов выращивания и соответствующем фотопериоде на столонах пробирочных растений образуются 1-2 микроклубня.
Отработанная технология и конструктивные особенности установки позволяют получать в течение года 1200-1300 пробирочных микроклубней размером от 8 до 20 мм с 1 кв. м. площади фитотрона.
При соблюдении пространственной изоляции и проведении защитных фитосанитарных мероприятий, высаженные в открытый грунт (без использования теплиц) пробирочные микроклубни формируют хорошо развитые мно-гопобеговые кусты, содержащие в среднем от 15 до 18 миниклубней размером от 20 до 80 мм.
Четырехлетний опыт выращивания показал, что при высадке на 1 га 50-60 тысяч пробирочных клубней при их всхожести 90-95 % выход миниклубней составляет 400-450 тыс. штук.
Экономическая оценка технологий производства оздоровленных миниклубней картофеля представлена в таблице 2.
Новая технология по производительности значительно превосходит зарубежные и отечественные аналоги, исключает большинство трудоемких операций и не требует высокой квалификации персонала.
Установлено, чтобы произвести и реализовать 1000 т элитного оздоровленного картофеля, необходимо получить 170 тыс. исходных клубней [165]. В нашем случае (табл.2), применяя указанные технологии производства миниклубней можно ежегодно получать 300 тыс. штук исходных клубней.
По технологическим картам сравниваемых технологий с использованием нормативных и справочных документов была рассчитана себестоимость полученных клубней. Как видно из таблицы, для одинакового количества миниклубней по сопоставляемым технологиям затрачено разное количество материально-денежных средств, структура затрат по отдельным показателям также неодинакова. По нашим расчетам, наиболее эффективной, с экономи 49 ческой точки зрения, является новая технология.
Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что общие затраты на производство миниклубней по новой технологии в 5,3 раза меньше, чем по традиционной. Таблица 2 Сравнительная оценка эффективности технологий производства безвирусных миниклубней картофеля (в ценах 1999 г.) № п/п Показатели Единицы измерения Сравниваемые технологии Традиционная Новая 1. Штат сотрудников лаборатории чел. 8 6 2. Площадь помещений с водой, отоплением и канализацией, из них с высотой потолков 4 м uz 300-400 300 - 400 3. Потребность в зимней теплице га 0,8-1,0 — 4. Потребность в открытом грунте с поливом га 1.0 5. Стоимость модели фитотрона тыс. руб. 50-60 80-100 6. Размер энергозатрат тыс. кВт/ч тыс. руб 342,00 30,78 60,00 5,4 7. Затраты на отопление тыс. руб/год 500 8. Дополнительные затраты на выращивание миниклубней тыс.руб/год 8,0 8,0 9. Итого затрат на год тыс. руб/год 598,780 113,40 10. Выход миниклубней в год тыс. шт 300,00 300,00 11. Себестоимость клубня руб/шт 1,99 0,38 Соответственно и себестоимость одного миниклубня дешевле на 1,61 руб. при одинаковом выходе семенного материала. Поэтому, в условиях резкого повышения цен на электроэнергию и теплоносители использование новой технологии производства безвирусных миниклубней является наиболее эффективным и рентабельным. При выращивании миниклубней из пробирочных растений значительная часть затрат приходится на содержание основных средств производства. Так, при получении миниклубней по традици 50 онной технологии необходимо учесть затраты на содержание и отопление зимней теплицы, а также повышенные размеры энергозатрат. В случае применения новой технологии основная часть затрат связана с использованием дорогостоящего лабораторного оборудования (фитотрона).
Поэтому, при организации производства микро- и миниклубней в агропредприятиях страны нужно учесть, что чем больше получат конечной продукции, тем меньше будет отчислений сделано на единицу ее и тем ниже себестоимость. Поэтому очень важно, чтобы дорогостоящее оборудование эксплуатировалось с максимальной отдачей. Если же оборудование эксплуатируется неэффективно или с единицы защищенного грунта собирают минимальное количество картофеля, то в конечном итоге повышается его себестоимость и снижается уровень рентабельности отрасли.
Получаемый безвирусный материал картофеля по новой технологии не уступает, а по некоторым показателям превосходит по качеству семенной материал, получаемый по традиционной технологии.
Пищевая ценность картофеля в зависимости от особенностей сорта
Исследуемые нами сорта картофеля, выращенные на дерново-подзолистой почве, значительно различались между собой по товарному качеству и урожайности, как в отдельные годы, так и в среднем за исследуемый период. Повышенными урожаями в 1996-1997 гг. отличался сорт Аксамит. Высокие урожаи во все годы дал сорт Пушкинец. В группу высокоурожайных вошли ранние сорта, это свидетельствует о возможности получения высоких урожаев картофеля этих сортов в Нижегородской области. В тоже время низкая урожайность сорта Калинка говорит о меньшей вероятности получения высоких урожаев картофеля данного сорта в указанном регионе. Причина низкой урожайности сорта Калинка обусловлена, видимо его биологическими особенностями.
Существенные изменения в урожае наблюдались под влиянием метеорологических условий. Так, более высокие урожаи получены в 1996 г., чему способствовали сравнительно благоприятные метеорологические условия. Вегетационный период 1997 г. характеризовался недостатком осадков во второй половине, что сказалось на снижении урожая всех сортов картофеля. В 1998 г. урожайность оказалась еще меньшей, по сравнению с 1997 годом, за исключением сорта Невский. Существенное снижение урожайности сорта Луговской в 1998 г. объясняется избыточным количеством осадков и понижением температуры в период клубнеобразования. Низкая урожайность ранних сортов картофеля в 1998 г. по сравнению с предыдущими годами, связана с неравномерным выпадением осадков и жаркой погодой в период вегетации. При этом среднеранний сорт Невский дал высокий урожай, что подтверждает его экологическую пластичность и возможность выращивания в различных почвенно-климагических условиях.
На основании полученных данных можно заключить, что ранние сорта более эффективно используют запасы влаги, накопленные в почве в первой половине лета, а среднеспелые более полно усваивают влагу осадков июля — августа, что существенно сказывается на урожайности. Диапазон колебания средней урожайности по отдельным сортам составил от 363 до 1325 г/куст.
Кроме этого, показатель урожайности изменяется в зависимости от уровня окультуренности почвы. В таблице 5 показано влияние плодородия почвы на урожайность исследуемых сортов картофеля. На основании полученных данных можно сделать вывод, что наиболее высокие урожаи обеспечивает наличие в почве как органических, так и минеральных удобрений в достаточном для питания растений количестве. Все исследуемые сорта картофеля положительно отзываются на повышение плодородия почвы. Однако сорт Калинка оказался более требовательным к уровню окультуренности почвы, его урожайность на высоком агрофоне возросла почти в 6 раз. Сорта Пушкинец, Аксамит и Невский дали урожай втрое (Пушкинец) и вдвое (Аксамит, Невский) больший на высоком агрофоне, по сравнению с низким. И только сорт Луговской оказался неприхотлив к уровню плодородия почвы. Таким образом, при расширенном воспроизводстве сорта Калинка необходимо создать оптимальные почвенные условия для нормальной жизнедеятельности растений (благоприятный водно-воздушный режим, оптимальную кислотность и запас питательных веществ). Для сорта Луговской наиболее оптимальным вариантом для получения стабильных урожаев будет являться, по всей вероятности, средний уровень окультуренности почвы. Это обеспечит прибавку урожая по сравнению с низким агрофоном, а также сохранит минимальный уровень затрат сельхозпредприятия на средства химизации и органические удобрения.
Для определения товарного качества исследуемых образцов картофеля проводили клубневой анализ перед закладкой клубней на хранение. Очень важными признаками любого сорта являются устойчивость к болезням при выращивании и товарность урожая. Закладка на хранение продукции низкого качества приводит не только к большим потерям, но и к непроизводительному использованию транспорта для перевозки нестандартной продукции из хо 67 зяйств и вывоз отходов на кормовые цели. Качество картофеля при заготовках зависит от условий выращивания, транспортировки и товарной обработки.
Выход стандартных клубней в значительной степени определяется особенностями сорта картофеля, уровнем окультуренности почв и метеорологическими условиями. Результаты исследования по показателям товарного качества приведены в таблице 5.
Потребительские свойства картофеля, полученного по новой энергосберегающей технологии производства оздоровленного семенного материала
Анализируя полученные данные необходимо отметить, что клубни картофеля сортов Аксамит и Невский обладают низкой устойчивостью к поражению ризоктонией и паршой обыкновенной, причем значительное усиление развития парши отмечается при выращивания картофеля этих сортов на низком агрофоне. Очень высокой устойчивостью к ризоктониозу и парше характеризуется сорт Калинка, во все годы испытаний поражение клубней этим заболеванием отсутствовало. Высокая устойчивость к поражению клубней ризоктониозом и относительно высокая устойчивость к парше обыкновенной отмечена у сортов Пушкинец и Луговской.
При изучении влияния метеорологических условий выращивания на степень поражения клубней картофеля исследуемых сортов указанными заболеваниями прослеживается аналогичная тенденция, что и в случае поражения фитофторозом.
Для установления уровня устойчивости картофеля к микробиологическим заболеваниям нами разработан экспресс-метод, основанный на искусственном инфицировании клубней картофеля фитопатогенами, который позволяет определять относительный уровень сохраняемости продовольственного картофеля. Искусственное заражение картофеля фитопатогеном Fusarium solani позволяет получить комплексную суммарную защитную реакцию в ответ на внедрение гриба и по результатам судить об уровне естественного иммунитета клубней картофеля и их лежкоспособности.
В каждом варианте инфицировали 10-15 клубней из средней пробы. Методом сравнительного анализа оценивали относительный уровень естественного иммунитета клубней картофеля изучаемых сортов. Изучение эффективности использования указанного экспресс-метода проводили на протяжении 3-х лет.
При исследовании особое внимание мы уделяли активности развития гриба при искусственном инфицировании дисков картофеля. Степень поражения клубней оценивали по диаметру поврежденной ткани через 14 суток инкубации. Характер развития гриба Fusarium solani на дисках клубней картофеля исследуемых сортов представлен на рис. 5.
По результатам полученных данных можно заключить, что резистентность к поражению грибом Fusarium solani зависит как от сортовых особенностей клубней картофеля, так и от метеорологических условий выращивания. Так, наиболее устойчивыми к повреждению фузариозной гнилью являются сорта Калинка и Невский, менее устойчивыми - сорта Аксамит, Лугов-ской и Пушкинец.
Метеорологические условия вегетационного периода 1998 года, характеризующиеся прохладным летом и выпадением осадков выше нормы, сказались на снижении иммунного статуса клубней картофеля во всех вариантах, как в начальный период, так и в конце хранения.
Кроме этого, прослеживается тенденция к снижению устойчивости картофеля исследуемых сортов к патогену Fusarium solani по мере старения клубней к концу периода хранения.
Сложные физиологические процессы, происходящие в клубнях картофеля при хранении зависят от сортовых особенностей объектов хранения. Дыхание - основной физиологический процесс, оказывающий наибольшее влияние на продолжительность хранения и качество картофеля.
Клубни, особенно ранних сортов, содержат много воды, что обусловливает их чувствительность, как к пониженным, так и к повышенным температурам. Дозревание их после уборки происходит в течение первых 20-30 дней. В этот период хранения клубни картофеля характеризуются интенсивно протекающими раневыми реакциями, активным испарением влаги и в связи с этим большими энергетическими затратами и усиленным дыханием.
В нашем исследовании прослеживалась зависимость между интенсивностью дыхания клубней и физиологическим состоянием клубней изучаемых сортов картофеля.
Клубни исследуемых сортов в послеуборочный период характеризуются высокой интенсивностью дыхания. Относительно выше этот показатель был у сортов Калинка, Невский, Аксамит, несколько ниже - у сортов Лугов-ской и Пушкинец (прил. 6).
В дальнейшем по мере прохождения лечебного периода и при снижении температуры в хранилище происходит адаптация к условиям хранения и соответственно снижается интенсивность дыхания. Однако у сорта Калинка в октябре показатель интенсивности дыхания оставался достаточно высоким (6,0 мг С02 кг-ч), по всей вероятности это обусловлено превышением доли мелких экземпляров во фракционном составе урожая, что является особенностью указанного сорта, так как известно, что мелкие клубни дышат интенсивнее.
Необходимо отметить, что признаком лежкоспособности клубней является характер дыхания. При этом у клубней, имеющих более высокий уровень иммунного статуса, скорость снижения активности дыхания больше и период поддержания дыхания на постоянном уровне более продолжительный. По данным [301], лучшей лежкостью обладают клубни сортов, характеризующихся ровным дыханием, без существенных колебаний. Так, нами установлено, что клубни сортов Невский и Луговской в период покоя (ноябрь-февраль) отличаются низким уровнем и равномерностью протекания процесса дыхания. Различие в интенсивности дыхания у клубней изучаемых сортов картофеля наблюдается также начиная с марта, что связано с активизацией окислительно-восстановительных процессов при выходе клубней из состояния покоя (рис. 6).
В клубнях картофеля при хранении особое значение имеют гидролитические ферменты а и 3-амилазы, а также оксидоредуктазы — пероксидаза, ка-талаза, полифенолоксидаза. Окислительно-восстановительные ферменты, играющие важную роль в дыхании, занимают центральное место в обмене веществ клетки и оказывают влияние на ее регуляторные механизмы.
