Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние исследования товароведных свойств картофеля и изменение их в процессе хранения 6
1.1. Значение и потребительские свойства картофеля 8
1.2. Классификация и ассортимент картофеля 12
1.3. Химический состав различных сортов картофеля 14
1.4. Содержание нитратов в клубнях и их влияние на процессы хранения..22
1.5. Изменение химического состава клубней при хранении 24
1.6. Теоретическое обоснование применения активированной воды в качестве экологически безопасного ингибитора прорастания 28
2. Объекты и методы исследования, постановка эксперимента 36
2.1. Выбор и характеристика объектов исследования 36
2.2. Методы исследования 38
2.2.1. Подготовка средних проб для исследований, органолептический и морфологический анализ клубней картофеля 38
2.2.2. Физико-химические методы исследования 38
2.3 Обработка результатов исследования 39
3. Влияние ингибиторов на темпы прорастания клубней картофеля....41
3.1. Сравнительное изучение влияния различных ингибиторов на скорость прорастания клубней 41
3.2 Изменение химического состава и потери клубней картофеля, обработанных различными ингибиторами 46
3.3. Изменение потребительских и кулинарных свойств клубней, обработанных различными ингибиторами 51
4. Изменение химического состава и потребительских свойств картофеля, обработанного АВ-анолитом с рН 3,2, в процессе хранения 57
4.1. Подбор сортов и разработка методики обработки картофеля в условиях типового картофелехранилища 57
4.2 Интенсивность дыхания картофеля, обработанного АВ-анолитом, на разных этапах хранения 58
4.3 Изменение химического состава и потери клубней исследуемых сортов картофеля при хранении 60
4.4 Влияние АВ-анолита на потребительские и кулинарные свойства картофеля 74
5. Экономическая эффективность 80
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 82
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 84
ПРИЛОЖЕНИЯ 101
- Значение и потребительские свойства картофеля
- Выбор и характеристика объектов исследования
- Сравнительное изучение влияния различных ингибиторов на скорость прорастания клубней
- Подбор сортов и разработка методики обработки картофеля в условиях типового картофелехранилища
Введение к работе
Актуальность работы. Бесперебойное обеспечение населения РФ самым ценным и незаменимым продуктом питания - картофелем является важнейшим направлением в концепции государственной политики нашей страны о здоровом питании населения, предусматривающей улучшение структуры питания за счет потребления продукции с высокой пищевой и биологической ценностью. И это неслучайно, так как годовое потребление картофеля составляет 105 - ПО кг на одного человека. Химический состав клубней иллюстрирует обеспечение нашего организма всеми полезными питательными веществами, а также макро- и микроэлементами.[21-23,28]
Учитывая возросшую круглогодичную потребность в свежей плодовоовощной продукции, в частности картофеле, необходимо разрабатывать безопасные, в том числе экологически чистые технологии хранения. В то же время сохранность этих продуктов зависит не только от известных в товароведении факторов, но и от возможности направленного ингибирования тех из них, которые в значительной степени обуславливают потери или ухудшение качества при хранении.[73, 86-87]
В последнее время в научной литературе публикуются сведения о свойстве активированной воды (АВ)[1, 66, 85] получаемой путем электролиза природной воды, при определенных значениях рН ингибировать или провоцировать процессы жизнедеятельности плодов и овощей при хранении. Использование АВ в качестве ингибитора прорастания картофеля вместо традиционно применяемых химических ингибиторов (гидразида малеиновой кислоты, метилового эфира альфа-нафтил уксусной кислоты и др.) позволит снизить количество вредных веществ при потреблении картофеля, обработанного при хранении. Разработка и применение активированной воды в качестве экологически безопасного приема повышения сохраняемости картофеля и устойчивости его к прорастанию в условиях длительного хранения является, на наш взгляд, перспективным и актуальным направлением в решении планомерного обеспечения населения этой продукцией.
Цель и задачи исследования. Цель работы - изучить активированную воду в качестве ингибитора прорастания клубней и влияние ее на качество и потребительские свойства различных по скороспелости сортов картофеля в процессе хранения.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи: - оптимизировать режим приготовления активированной воды (АВ) на приборе «ДиВо» для применения его в качестве ингибитора прорастания картофеля и разработать методику обработки клубней при закладке его на хранение; - провести сравнительное изучение эффективности различных ингибиторов и АВ на активность прорастания и потребительские свойства картофеля в процессе хранения; - изучить механизм ингибирования процессов прорастания клубней, обработанных АВ-анолитом при хранении картофеля; - исследовать влияние активированной воды на изменение химического состава и потребительских свойств картофеля при хранении; исследовать эффективность АВ-анолита в качестве ингибитора прорастания картофеля различных по скороспелости сортов при хранении их в типовых картофелехранилищах и в розничной торговой сети; изучить влияние АВ-анолита на потребительские и кулинарные свойства картофеля, различающихся по срокам скороспелости, в условиях типового картофелехранилища; - провести расчеты по социально-экономическому обоснованию применения АВ-анолита с рН 3,2 при хранении картофеля; - разработать технологическую инструкцию по обработке картофеля АВ- анолитом с последующим хранением в типовых картофелехранилищах.
Научная новизна. - обоснована теоретическая возможность и практическая значимость применения АВ-анолита в качестве экологически безопасного ингибитора прорастания картофеля при хранении; - впервые исследованы вопросы оптимизации режима приготовления-и использования АВ-анолита с рН в пределах 3,2-3,8 в качестве ингибитора прорастания клубней; исследованы вопросы сравнительного влияния различных химических ингибиторов и активированной воды на процессы прорастания клубней и качество их при хранении; - выявлена реакция различных по скороспелости сортов картофеля на ингибирующее действие АВ-анолита с рН 3,2.
Значение и потребительские свойства картофеля
По современным требованиям науки в суточном рационе человека на долю овощей и фруктов должно приходиться 15-20% энергетического эффекта пищи. Вызвано это тем, что овощи содержат необходимые для жизнедеятельности вещества, которые слабо представлены или отсутствуют в других источниках питания.
Правительством РФ было принято постановление о концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ. Постановление предусматривает улучшение структуры питания за счет увеличения доли массового потребления продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью. В решении этой проблемы особое значение имеет картофель.[149]
На Северо-Западе России картофель является самым распространенным продуктом питания. В Европе известно около 250 видов блюд, которые готовят из картофеля. Оптимальное соотношение в клубнях картофеля органических и минеральных веществ, необходимых человеку, определяет его ценность как продукта питания. В клубнях содержится в среднем 76-78% воды и 22-24% сухих веществ. Причём, основу сухих веществ составляет крахмал - 12-15%, значительно меньше белка - 1-3% и около 1% -минеральные соединения.[29]
Белок картофеля отличается исключительной биологической ценностью благодаря оптимальному соотношению незаменимых аминокислот, превосходит горох и бобы по содержанию метионина, а зерно - по содержанию лизина.[31]
Биологическую ценность картофеля, как пищевого продукта обуславливают витамины. Картофель является важным источником витамина С. В клубнях молодого картофеля в зависимости от сортовых особенностей и других факторов содержится 20-40 мг витамина С на 100 г продукта. После длительного хранения (к весне) содержание витамина С снижается до 7-Ю мг.[4,115]
Витамин С представлен в виде физиологически активных собственно аскорбиновой кислоты, на долю которой приходится около 80% и дегидроаскорбиновой кислоты - 20%, образующейся в результате ферментативного дегидрирования аскорбиновой кислоты и при восстановлении снова переходящей в аскорбиновую кислоту. Это свойство витамина С определяет его активное участие в окислительно-восстановительных процессах. Дегидроаскорбиновая кислота способна необратимо окислятся в дикетоногулоновую кислоту, которая уже не обладает свойствами витамина С.
В рационе питания населения многих стран картофель является основным поставщиком витамина С. В среднем на юге Европы картофель обеспечивает 10% годовой потребности в витамине С, на севере и северо-востоке - 50-60%. Безусловно, источников поступления витамина С в организм человека достаточно, поэтому гораздо эффективнее не решения задачи увеличения его содержания в клубнях в процессе селекции, а поиск способов сохранения исходного количества витамина С в сортах в процессе их длительного хранения.
Кроме витамина С в клубнях картофеля содержатся и другие витамины, но в незначительном количестве (мт/100 г): РР - 0,4-2,0; В„ - 0,9; В2 - 0,05-0,20; В2 - 0,01-0,20; пантотеновой кислоты - 0,20-0,30; А - до 0,05. Установлено, что сорта картофеля, богатые витамином С, содержат больше витамина В2. Содержание в клубнях тиамина (В1) такое же, как и витамина В2, но изменяется по сортам в более широких пределах.
Общее содержание зольных элементов в клубнях в зависимости от сорта картофеля, а главное - от уровня минерального питания почвы, колеблется от 0,5 до 1,8%. По этому показателю картофель превосходит многие виды плодов и овощей, а уступает лишь таким продуктам, как хлеб и крупа. При потреблении 300 г картофеля в сутки потребность человека в калии удовлетворяется на 60%, в железе - 30%, в фосфоре - 9%, в кальции - на 4,5%. В картофеле минеральные вещества находятся в легкоусвояемой форме, кроме того, в нём содержатся микроэлементы, редко встречающиеся в других продуктах, В отличии от мяса и белого хлеба, большая часть минеральных веществ в картофеле представлена солями основного характера, что очень важно для поддержания щелочности крови.
Значительная часть азотистых веществ представлены белковым азотом, которого в 1,5 - 2,5 раза больше, чем небелкового.
Неправильное использование азотных удобрений способствует накоплению небелкового азота в клубнях картофеля в виде нитратов, что отрицательно сказывается на лежкости продукции при длительном хранении, а также снижает ее пищевую и биологическую ценность.[113]
По энергетической ценности картофель уступает многим продуктам питания, из-за сравнительно невысокого содержания сухого вещества. Потребление 200 г картофеля удовлетворяет дневную энергетическую потребность человека весом 70 кг лишь на 5%. По данным НИИКХ существенное значение имеет форма употребления картофеля в пищу, так как питательная ценность наиболее распространенных блюд из картофеля весьма различно. С точки зрения производства продуктов питания в расчете на единицу земельной площади картофель уступает в качестве источника растительного протеина лишь сое, а источника энергии - кукурузе
Выбор и характеристика объектов исследования
Картофель имеет большое значение в качестве овощной культуры. Он реализуется как в свежем виде, так и служит сырьем для предприятий плодоовощной промышленности, которые вырабатывают на основе картофеля широчайший ассортимент продуктов питания. Нами изучались не только сорта, выращиваемые и реализуемые в Северо-Западном регионе, но и сорта, имеющиеся в Мировой коллекции ВИР им. Н. И. Вавилова.
Нами были изучены сорта:
Ранние сорта: Аксамит. Выведен Белорусским НИИ Картофелеводства, столового назначения. Содержание крахмала - 12-16 %. Кожура белая, мякоть белая, клубни округлые. Вкусовые качества отличные. Устойчив к раку и вирусным болезням.
Астер. Выведен в 1990 г. в Польше. Универсального назначения, пригоден для производства чипсов. Содержание крахмала - 14 %. Кожура желтая, мякоть светло-желтая, глазки мелкие, клубни округло-овальные. Вкусовые качества хорошие. Устойчив к вирусу У, высокая устойчивость к вирусу Rattel, восприимчив к фитофторе. Хорошо хранится.
Дроп. Выведен в 1991 г. в Польше. Универсального назначения. Содержание крахмала - 15 %. Кожура гладкая, желтая, мякоть желтая, клубни округло-овальные или овальные, глазки мелкие. Вкусовые качества хорошие. Устойчив к нематоде, вирусу У, фитофторе. Умеренно устойчив к вирусу скручивания листьев.
Дориза. Выведен при скрещивании Adretta X (Stamm X Axilia). Универсального назначения. Содержание крахмала - 13-15 %. Кожура желтая, глазки мелкие или средней глубины. Клубни округлые до округло-овальных, Ракоустойчив, устойчив к нематоде, фитофторозом поражается сильно.
Невский. Селекции Северо-Западной НИИКХ. Столового назначения. Содержание крахмала - 11-17 %.Кожура белая, глазки средней глубины. Клубни округло-овальные. Ракоустойчив, относительно устойчив к фитофторе.
Среднеспелые сорта: Адретта. Выведен в Германии. Столового назначения. Содержание крахмала- 13-18 %. Кожура желтая, мякоть светло-желтая, глазки мелкие. Клубни округло-овальные. Вкусовые качества отличные. Относительно устойчив к вирусным болезням.
Ирга. Выведен в 1987 г. в Польше. Универсального назначения. Содержание крахмала - 13 %. Кожура светло-розовая, мякоть кремовая. Клубни кругло-овальные, среднего размера, глазки мелкие. Вкусовые качества хорошие. Устойчив к нематоде, вирусу У, высокая устойчивость к вирусу скручивания листьев. Восприимчив к вирусу Rattel, фитофторе.
Накра. Выведен Нарымской государственной селекционной станцией НИИКХ. Универсального назначения. Содержание крахмала - 18-22 %. Кожура красная, мякоть светло-желтая, клубни округло-овальные, глазки средние. Вкусовые качества хорошие. Устойчив к раку, хорошая лежкость.
Позднеспелый сорт: Лыбидь. Выведен в Белоруссии. Универсального назначения. Содержание крахмала 13-15 %. Кожура желтая, мякоть желтая, глазки мелкие или средней глубины. Клубни округло-овальные. Ракоустойчив, устойчив к нематоде, фитофторозом поражается сильно.[3, 101,177]
Сравнительное изучение влияния различных ингибиторов на скорость прорастания клубней
Для изучения вопроса возможности ингибирования процессов прорастания картофеля во время хранения новым методом - активированной водой (АВ), необходимы исследования по подбору значений рН в анодной и катодной камерах прибора, предназначенного для активирования воды. С этой целью был заложен рекогносцировочный лабораторный опыт по исследованию некоторых аспектов механизма действия АВ в качестве ингибитора на процессы, прорастания картофеля в сравнении с традиционно применяемыми химическими препаратами.
В качестве объекта исследований были клубни среднераннего сорта Невский, характеризующегося ранним сроком пробуждения почек в глазках.
Процесс активации известен давно, но только в последнее время он рекомендован при хранении и производстве целого ряда продуктов питания. [12,66,177]
Теоретической предпосылкой применения АВ для ингибирования прорастания картофеля послужили работы [109, 127], исследования которых направлены на раскрытие механизма действия АВ на окислительно-восстановительный потенциал растительной клетки, напряженность электрического поля на мембране митохондрии, связанную с электроосмотическими процессами клетки и исследование действия католита и анолита АВ на развитие биологических объектов. Этими исследователями установлено различное действие католита и анолита, которые различались показателями рН на развитие биологических объектов; анолит, полученный при активации природной воды, ингибирует рост корней, развитие черенков и двигательную активность спиросомы зеленых растений. Католит обладает противоположными свойствами - при определенных условиях вызывает
усиление ростовых процессов растений.
Для лабораторного опыта АВ с различными значениями рН получали на приборе «ДиВо», выпускаемый фирмой «Доктор Сэм» (рис 3.1). В анодную и катодную камеры заливали обычную водопроводную воду, нагретую до 30 С и задавали режимы активации продолжительностью 20 и 30 минут. Полученные виды АВ представлены в таблице 3.1.
Наработка АВ с указанными значениями рН анолита и католита выбраны неслучайно, так как именно эти значения (рН 3,5 для анолита и рН 9,0 для католита) способствуют ингибированию и стимулированию процессов. Действие АВ на интенсивность прорастания картофеля сравнивали с химическим ингибитором - гидразидом малеиновой кислоты (ГМК) и лигногуматами К и Na.
С этой целью был заложен лабораторный опыт по следующей схеме»
1. Контроль - клубни, обработанные водопроводной водой, не
подвергнутой электролизу
2. Клубни, обработанные ГМК в концентрации 0,2 %
3. Клубни, обработанные лигногуматом Na в концентрации 3%
4. То же - лигногуматом К в концентрации 3%
5. Клубни, обработанные АВ-анолитом с рН 3,2
6. То же - АВ-анолитом с рН 3,8
7. Клубни, обработанные АВ-католитом с рН 9,7
8. То же - католитом с рН 10,4
Обработку клубней проводили по методике сортоиспытания [97, 98], для чего отбирали клубни по вариантам опыта опрыскивали изучаемыми растворами в указанных концентрациях с помощью ручного опрыскивателя из расчета 10 л/т. после этого клубни просушивали и выдерживали в нерегулируемых условиях при температуре +12...+18 С в течение 30 дней. В опыте изучали интенсивность прорастания клубней по вариантам опыта в динамике с интервалами 10 суток. Интенсивность прорастания клубней определяется следующими показателями: числом проросших клубней на 30-е сутки хранения, активностью прорастания почек в глазках и силой проросших почек, определяемой по длине ростков по стандартным методикам НИИКХ.
Известно, что прорастание клубней характеризует собой процесс перехода картофеля из состояния покоя к активной жизнедеятельности, что и сопровождается активным прорастанием почек в глазках и усиленным ростом первоначальных стеблей. Наблюдения за силой первоначального роста и интенсивностью прорастания клубней по вариантам опыта представлены в таблице 3.2.
Анализируя полученные данные, следует отметить, что самая низкая активность прорастания клубней во время хранения была на варианте с обработкой клубней АВ-анолитом с рН 3,2. Ингибирование процессов прорастания почек в глазках и активность прорастания клубней на этом варианте закономерны на все даты наблюдений.
На 30-е сутки, клубни, обработанные АВ-анолитом с рН 3,2, характеризовались низкой активностью прорастания почек и незначительной силой проросших почек, которые были ниже контроля почти в 2 раза. При этом состояние поверхности и упругость клубней на данном варианте характеризовали хорошее товарное состояние продукции. Близкими значениями по ингибированию процессов прорастания картофеля наблюдали и при обработке клубней химическим ингибитором ГМК.
Обработка клубней АВ-анолитом с рН 3,8 оказывала менее ингибирующее действие, чем на варианте 5, но заметно ингибировало процессы прорастания в сравнении с контролем.
Обработка клубней АВ-анолитом с рН 3,8 оказывала менее ингибирующее действие, чем на варианте 5, но заметно ингибировало процессы прорастания в сравнении с контролем.
Подбор сортов и разработка методики обработки картофеля в условиях типового картофелехранилища
Лабораторные опыты позволили установить, что АВ-анолит с рНЗ,2 оказывает такое же ингибирование прорастание клубней при хранении картофеля среднераннего сорта Невский, как и химическое средство -гидразид малеиновой кислоты.
Поэтому необходимо было расширить исследования с тем, чтобы ответить на вопрос - все ли сорта картофеля будут так же положительно реагировать на обработку АВ-анолитом.
С этой целью был проведены исследования по изучению изменения потребительских свойств и химического состава картофеля, обработанного АВ-анолитом, при хранении в типовом картофелехранилище.
В качестве объектов для этого опыта были подобраны сорта картофеля различной скороспелости, так как они неодинаковы по срокам пробуждения глазков и выхода из состояния покоя. Из коллекции ВИР использовали следующие сорта:
- ранние: Аксамит, Астер, Дориза, Дроп, Адретта;
- среднеспелые: Ирга, Накра;
- позднеспелый: Лыбидь.
Активированную воду-анолит с рН 3,2 приготовили на том же приборе «ДиВо» по тому же режиму, что и при лабораторных исследованиях.
Для этого были отобраны от каждой партии сорта клубни средней фракции, массой 50 - 80 г в количестве 10 кг для каждого варианта опыта.
Клубни, после уборки их с поля предварительно высушены, очищены от земли и отсортированы. Перед закладкой в хранилище на постоянное место картофель обрабатывали активированной водой-анолитом с рН 3,2 из расчетаЮ л/т путем опрыскивания их с помощью ручного распылителя ОР-3. Контрольные клубни обрабатывали тем же способом обычной водопроводной водой.
После этого клубни просушивали и помещали в деревянные ящики емкостью 10 кг. Этот опыт закладывали в типовом картофелехранилище ВИР им. Вавилова (г. Пушкин). Режим хранения: t= +2...+4 С, относительная влажность воздуха 90-95 %. Это хранилище стеллажного типа, предназначенное для хранения Мировой коллекции картофеля. Опытные образцы картофеля хранились в течение 225 суток. Исследования по влиянию АВ-анолита на физиологические, химические и потребительские свойства картофеля в динамике начинали после 164 дней хранения, так как к этому времени клубни прошли лечебный период, период глубокого (естественного) и вынужденного покоя и после 150 дней у картофеля повышается биологическая активность - пробуждение почек и их прорастание.
