Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 7
1.1 Роль сорта в формировании урожайности и качества картофеля 7
ГЛАВА 2 Условия, агротехника и методика проведения исследований 43
2.1 Климатические условия 43
2.2 Почвы 46
2.3 Схема опыта, агротехника и методы исследований 48
2.4 Характеристика изучаемых сортов 50
ГЛАВА 3 Закономерности формирования продукционного процесса агроценоза картофеля в зависимости от сорта, минеральных удобрений и метеорологических условий 54
ГЛАВА 4 Формирование урожайности клубней картофеля в зависимости от сортовых особеностей, уровня минерального питания и погодных условий 68
4.1 Урожайность сортов картофеля разных групп спелости 68
4.2 Структура урожайности сортов картофеля 77
ГЛАВА 5 Качество клубней и хрустящего картофеля 82
5.1 Качество клубней свежеубранного картофеля, сортов разных групп спелости 82
5.2 Изменение качества клубней картофеля в период хранения 94
5.3 Сравнительная оценка качества хрустящего картофеля, изготовленного из сортов картофеля разных групп спелости 103
ГЛАВА 6 Экономическая эффективность производства картофеля при использовании разных сортов и минеральных удобрений 110
Выводы 114
Предложения производству 116
Литература
- Климатические условия
- Характеристика изучаемых сортов
- Урожайность сортов картофеля разных групп спелости
- Сравнительная оценка качества хрустящего картофеля, изготовленного из сортов картофеля разных групп спелости
Климатические условия
В среднем, при механической обработке клубней потери от чистки и доочистки составляют примерно 45%, при чистке с применением щелочи и пара – около 25% [59].
Лучшими для механической чистки считаются те сорта, клубни которых имеют характеристику в пределах 7-9 баллов [152]. Клубни размером менее 40 мм по наибольшему поперечному диаметру стандартом на переработку не допускаются [163].
Важным показателем сорта для переработки картофеля является устойчивость к потемнению мякоти клубней. Потемнение мякоти сырого картофеля вызывается многими факторами. Это может быть механическое повреждение (особенно при низкой температуре) во время уборки и транспортировки, неправильный режим хранения, плохая вентиляция с недостаточным поступлением кислорода и накоплением углекислого газа. К потемнению мякоти предрасполагает и недостаточное обеспечение растений калием или высокие дозы азота при внесении удобрений во время вегетации. Сорта картофеля и даже клубни одного сорта могут обладать различной способностью к потемнению мякоти. В настоящее время отечественными и зарубежными учеными установлены некоторые причины, вызывающие ферментативное потемнение мякоти [27, 132, 138, 148, 185, 211]. Причина потемнения мякоти – окисление содержащихся в ней полифенолов под действием кислорода воздуха при участии фермента полифенолоксидазы [138].
Черное или голубовато-серое окрашивание, которое часто наблюдается в подготовленном сыром или вареном картофеле, является следствием превращений фенольных соединений. Эти соединения часто встречаются в картофеле в заметных количествах. Наряду с аминокислотой тирозином и фе-нольными красящими веществами типа антоцианидин, в картофеле содержатся и другие фенольные соединения. Многие фенолы в результате превра щений дают продукты, известные под названием дубильных веществ. Потемнение у очищенного сырого картофеля вызывается действием окислительных ферментов, и прежде всего полифенолоксидазы, на такие соединения, как тирозин, хлорогеновая кислота, которые локализуются в наружных слоях клубней картофеля. По данным немецких исследователей потемнение мякоти картофеля связано с окислением аминокислоты тирозин, которая выделяется на поверхности очищенного клубня и вступает в реакцию с кислородом в присутствии фермента полифенилоксидазы, в результате чего образуется меланин, имеющий сине-черный цвет [211, 214].
Кроме того, потемнение мякоти может вызвано и другими причинами. Например, потемнение у вареного картофеля проходит как предварительная стадия. На этой стадии могут участвовать различные дифенолы, которые в присутствие ионов двухвалентного железа, окисляются кислородом воздуха в красители. Железо здесь принимает участие в качестве строительного элемента при образовании красителя и в качестве катализатора. В процессе кулинарной обработки ионы железа могут взаимодействовать с хлорогеновой кислотой, вызывая зелёно-серое окрашивание [185].
Потемнения могут возникать также и без участия фенольных соединений, что часто наблюдается при сушке картофеля и при приготовлении чипсов. Это объясняется так называемой реакцией Мейллярда, которая происходит между амидами (глютамином и аспарагином) и сахарами, и приводит к образованию аминосахаров. Аминосахара могут вызывать темное окрашивание. Эти изменения окраски нежелательны при переработке картофеля. Исследователи отмечают, что степень потемнения мякоти клубней связана не только с сортовыми особенностями картофеля, но и с влиянием условий выращивания [27, 28, 111, 204, 216].
Важным критерием при подборе сортов для промышленной переработки является вкус. Исследователи считают, что вкус картофеля связан со свободными аминокислотами (глутаминовой и аспарагиновой), липидами и са-харами [28]. Наряду с технологическими показателями, при выборе сорта для промышленной переработки, оцениваются биохимические свойства клубней, такие как содержание сухого вещества и редуцирующих (восстанавливающихся) сахаров. Основные сухие вещества в картофеле представлены (в %): белками – 1,3, сырым протеином – 2,0, жирами – 0,1, углеводами (кроме клетчатки) – 17,0, клетчаткой – 0,8, золой – 1,0. Картофель для переработки должен имеет особый химический состав – в клубнях более низкое, чем обычно, содержание сахаров и значительно большее количество сухих веществ. Содержание сухого вещества в клубнях определяет консистенцию готового продукта и его выход. При оптимальном количестве сухого вещества картофель во время жарки поглощает меньше масла, благодаря чему снижается калорийность продукта [105].
Экономическая эффективность фритированных продуктов из картофеля тем больше, чем выше в клубнях содержание сухого вещества. Повышение его количества на 1% увеличивает выход готового продукта на 1 кг на каждые 100 кг очищенного картофеля при одновременном снижении стоимость сушки. Сорта, возделываемые для переработки на хрустящий картофель, должны содержать сухих веществ не менее 20-22%. При таком количестве сухого вещества уменьшается расход масла на обжаривание и снижаются затраты энергии на испарение излишней влаги [53, 78, 144, 147, 151, 209].
При содержании в клубнях менее 20% сухого вещества хрустящий картофель получается мягким и водянистым. При низком содержании сухого вещества увеличивается расход жира при обжаривании картофеля, что отрицательно сказывается на вкусе готового продукта [203]. Кроме того увеличиваются затраты на энергию, так как приходится испарять больше влаги.
Характеристика изучаемых сортов
Пахотный слой почвы перед закладкой опыта характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 2,90-3,10%, подвижных форм: Nщг – 66-76 мг; Р2О5 – 63-99; К2О – 90; S – 12,1 мг/кг почвы; рН 4,8-5,0; Нг 3,40-4,23 мг-экв.; сумма поглощенных оснований 14,4-15,0 мг-экв./100г почвы. По реакции почвенной среды почва опытного участка пригодна для возделывания картофеля. Обеспеченность доступными для питания растений минеральными элементами характеризовалась по подвижному фосфору и обменному калию как низко обеспеченная.
Схема опыта. Схема двухфакторного полевого опыта: 743. Фактор А – сорта картофеля: Леди Клэр, Бонус, Европрима, Верди, Кибиц, Пироль, Сатурна. Фактор Б – дозы (нормы) минеральных удобрений на планируемую урожайность картофеля: 1. Без удобрения – контроль; 2. – N60P45K100 (урожайность 20 т/га); 3. – N100P80K160 (урожайность 25 т/га); 4. – N150P120K200 (урожайность 30 т/га). Полное минеральное удобрение вносили: N в виде СО(NН2)2; Р2О5 – NН4Н2РО4; К2О – K2SO42MgSO4. Дозы минеральных удобрений рассчитывали балансовым методом на планируемую урожайность клубней. Удобрения вносили вручную в соответствие со схемой опыта.
Площадь делянок первого порядка 175 м2, второго – 25 м2. Повторность в опыте трехкратная, размещение вариантов – систематическое.
Агротехника. Картофель возделывался в паровом звене зернопаропро-пашного севооборота. Предшественник – сидеральный пар (горчица).
В опыте применяли, принятую в хозяйстве, западноевропейскую гребневую технологию. Горчицу заделывали в почву дискатором Landooll с трактором Newholland T8050 на глубину 10-12 см и затем проводили позднее рыхление почвы на глубину 30-32 см рыхлителем Gaspardo в агрегате с трактором Newholland T7050. Весной применяли боронование поперек осенней обработки боронами БЗТС 1,0 в агрегате с трактором Т-150. После чего вносили расчетные дозы удобрений. Затем поле культивировали культиватором КПИР-7,2 за 1-2 дня до посадки картофеля.
Для посадки использовали клубни средней фракции (54-55 г) из расчета 48-50 тыс. штук на 1 га. Клубни предварительно обрабатывали пестицидами (Максим из расчета 0,4 л/т и Круйзер 0,2 л/т). Высаживали картофель ежегодно 5 мая сажалкой GRIMMЕ GL-4-90 (с междурядьями 90 см). Нарезку гребней проводили на 7-8 день после посадки культиватором – гребнеобразовате-лем GRIMMЕ GL-4-90 в агрегате с трактором Newholland Т7050. Обработку посадок картофеля против сорной растительности проводили дважды. В первую (до всходов) использовали препарат Зенкор из расчета 0,5 кг/га, во вторую обработку – (по всходам) применяли препараты Титус (0,04 кг/га) и Фюзилад форте (1 л/га). Для профилактики и устойчивости культуры к болезням во время вегетации обработку посадок картофеля проводили дважды. В первую обработку использовали фунгицид Ридомил Голд (2,5 кг/га) и биологическое удобрение Изабион (2,0 л/га), во вторую – Ревус (0,5 л/га) и Изабион (2,0 л/га). Для ускорения уборки урожая на посадках картофеля применяли десикацию, для чего использовали Ширлан (0,5 л/га) и Реглон супер (2 л/га). Уборку урожая проводили картофелекопателем GRIMME GT-170 в агрегате с трактором МТЗ-1221. Сбор клубней вручную. Учет урожая проводили поде-ляночно весовым методом со скидкой на землю. Сравнение урожайности конкретного сорта со средней по всем сортам, проводилось с использованием методики Мироновского института селекции и семеноводства пшеницы [45].
Методы исследования. В опыте наблюдали прохождение основных фенофаз развития, изучали: полевую всхожесть, динамику формирования массы ботвы и клубней, начиная с фазы цветения и далее через 15 дней до уборки, сохранность растений к уборке, элементы структуры урожая (104). Площадь листовой поверхности определяли методом высечек, основные показатели фотосинтетический деятельности растения – по А.А Ничипорович [122].
При уборке определяли: товарность клубней по наименьшему поперечному диаметру (мелкие – менее 40 мм, средние 40-60, крупные – более 60 мм), устойчивость к механическим повреждениям, потемнение мякоти, содержание сухих веществ по удельной массе [106]. Количество редуцирую щих сахаров – экспресс-методом с использованием тест-полосок глюкоури-хрома Дв БП «М» [141], нитратов – по ГОСТу 13496.19-93.
При хранении клубней (через 3-5 месяцев после уборки) определяли лежкость, потемнение мякоти, содержание сухих веществ, редуцирующих сахаров и нитратов по методическим указаниям [105,106].
Приготовление и анализы чипсов проводили в лаборатории хозяйства «Джемфреш» Колышлейского района Пензенской области. Определение качества чипсов – органолептическим методом и по методике компании Фрито-лей мануфактуринг в те же сроки, что и качество клубней [30]. Оценку сортов по качественным показателям классифицировали по бальной шкале [105,106].
Для агрохимической характеристики почвы образцы отбирали из слоя 0-20 см перед внесением удобрений. Определение агрохимических показателей проводили общепринятыми методами. Экономическую эффективность рассчитывали на основании стоимостных экономических показателей, расценок и нормативов, принятых в хозяйстве.
Урожайность сортов картофеля разных групп спелости
Эффективность производства картофелепродуктов во многом зависит от качества, поступающего на переработку сырья. Требования к качеству картофеля диктуются его назначением [163].
Морфологические признаки и потребительские показатели клубня.
Морфологические признаки. Из внешних признаков клубня, наряду с минимальными дефектами, поражениями болезнями и повреждениями, важными для переработки являются: величина, форма клубней и глубина закладки глазков [35].
Для приготовления хрустящего картофеля предпочтение отдаются сортам, клубни которых имеют ровную поверхность, круглую, округлую и округло-овальную форму, размером по наибольшему поперечному диаметру 40-60мм, желтой мякоти, с числом глазков не превышающим пяти-семи, глубиной их залегания не более 1,0-1,5 мм [141]. Именно эти свойства оказывают влияние на результаты механической очистки картофеля, при которой общие потери сырья могут достигать до 45% [59, 217].
Все сорта, изучаемые в опыте, соответствовали требованиям для переработки на чипсы. Не выявлено каких-либо изменений их морфологических признаков от почвенно-климатических условий и использования удобрений.
Потребительские показатели клубней. Переработчики особое внимание обращают на такие потребительские показатели, как устойчивость к механическим повреждениям и потемнение мякоти сырых клубней в процессе приготовления хрустящего картофеля.
Свойства клубней противостоять различным механическим повреждениям является одной из важнейших характеристик сорта. От этого свойства зависит лежкость клубней при длительном хранении, отходы при очистке и другие показатели. В наших исследованиях оценку по внешним и внутренним повреждениям проводили по девяти бальной шкале. Учитывали такие механические повреждения как трещины, обдир кожуры, вырывы мякоти и потемнение.
В основном сорта оказались устойчивыми к механическим повреждениям. Сорта Леди Клэр, Европрима, Верди и Сатурна получили средний балл 8,9-8,5; и Кибиц – 7,0. Бонус и Пироль имели большой процент трещин и получили – 5,7-6,5 балла (прилож. 15)
Серьезным фактором, снижающим качество картофеля для переработки, является потемнение его мякоти, так как на хрустящий картофель пригодны сорта, не имеющие склонности к потемнению.
В настоящее время отечественными и зарубежными учеными установлены некоторые причины, вызывающие это явление [132, 204]. По данным немецких исследователей потемнение мякоти картофеля связано с окислением аминокислоты тирозин в меланин, имеющий сине-черный цвет, а также с окислением железа и образованием комплексных соединений его с хлороге-новой кислотой.
Определение потемнения мякоти клубней сырого картофеля проводили через: 20 минут, 3 часа и 24 часа и оценивали по девяти бальной шкале: 9 – цвет не изменился; 7 – слабое изменение; 5 – слабое окрашивание; 3 – сильное окрашивание; 1 – очень сильное окрашивание [105].
Результаты исследования показали, что все сорта имели небольшую склонность к потемнению мякоти. Сорта Леди Клэр, Пироль и Верди получили высокую оценку – в среднем 8,5 балла (табл. 15, прилож. 16). При этом отмечено увеличение потемнения мякоти свежеубранных клубней на удобренных фонах. Средний балл снизился на 4,7-10,5% к контролю. Наибольшее увеличение потемнения мякоти происходило при внесении удобрений в дозах N100P80K160 и N150P120K200. Возможно, это связано с действием высокой дозы азота.
При повышении концентрации азота в почвенном растворе увеличивается содержание амидов (глютамина и аспарагина) в растениях картофеля, которые участвуют в неэнзиматическом потемнении мякоти (реакция Мейллярда). Изменение соотношения элементов питания в составе полного минерального удобрения в сторону превышения калия над азотом позволяет снизить количество свободного тирозина и увеличить количество поглощённого калия, что ослабляет степень потемнения клубней или совсем ликвидирует её [205].
Биохимические показатели клубней картофеля. Важную роль при переработке на хрустящий картофель играет биохимический состав исполь зуемых клубней, в первую очередь, содержание сухого вещества и редуцирующих сахаров.
Сухое вещество. Как указывалось ранее, что оптимальное содержание сухого вещества (20-25%) обеспечивает хорошее качество хрустящего картофеля, повышенный выход готового продукта, сокращает расход масла, экономит энергию при переработке, положительно влияет на влагопоглоще-ние после обжаривания. Однако очень высокое содержание сухого вещества способствует созданию более грубой консистенции картофелепродуктов.
Результаты определения количества сухого вещества в опыте показало, что оптимальное его содержание имели сорта Верди, Пироль и Сатурна (20,6-22,3%). Раннеспелые сорта в среднем накапливали сухого вещества меньше на 2,4 %, чем в среднеспелые сорта (табл. 16).
На основании статистического анализа нами установлено, что содержание сухого вещества на 22-59% зависело от доз удобрений. У всех сортов наибольшее накопление его происходило при расчетных дозах на урожайность 20 т клубней с 1 га (прилож. 17). При повышении доз до N150P120K200 отмечено снижение количества сухого вещества у сортов Пи-роль и Верди. Наметилась тенденция уменьшения его у сортов Бонус, Кибиц.
Снижение количества сухого вещества под действием удобрений и, в первую очередь, азотных многие исследователи связывают с так называемым «ростовым разбавлением» [11, 173, 182]. При использовании высоких доз азота в составе полного удобрения в клетках накапливаются небелковые соединения азота. Растение расходует углеводы на их связывание, что в результате приводит к снижению количества сухого вещества.
Сравнительная оценка качества хрустящего картофеля, изготовленного из сортов картофеля разных групп спелости
Качество хрустящего картофеля после хранения несколько изменялось, причем у одних сортов появилась тенденция его улучшения по сумме дефектов (сорта Леди Клэр, Верди, Сатурна), у других ухудшилось (Бонус, Кибиц, Пироль).
У всех сортов ухудшилось качество и по цвету. Оно было высоким у хрустящего картофеля, приготовленного из клубней картофеля сорта Леди Клэр и Верди, допустимым у сортов Европрима, Пироль, Сатурна.
Изучение двух методов определения качества хрустящего картофеля показало их достаточно высокую сходимость. При использовании и первого, и второго метода лучшими для переработки оказались сорта Леди Клэр и Верди, которые давали высокое качество хрустящего картофеля, приготовленного как из свежеубранных клубней, так и при их хранении. Сорт Сатурна показал допустимое качество готового продукта.
На основании проведенных исследований можно заключить, что все изученные сортов зарубежной селекции, кроме сортов Бонус и Пироль способны в условиях лесостепного Поволжья давать продукцию хорошего качества, позволяющую перерабатывать её на хрустящий картофель.
Все сорта хорошо хранились, за исключением сортов Бонус, Пироль и Кибиц, в течение пяти месяцев и показывали при хранении хорошее качество клубней, которое оценивается в шесть и более баллов.
Большой отход при хранении был у сортов Бонус, Пироль и Кибиц. Существенно при хранении увеличивалось количество редуцирующих сахаров в клубнях сортов Европрима, Кибиц и Сатурна.
Сорта Леди Клэр и Верди хорошо хранились при температуре 8-10оС в течение пяти месяцев, имели хорошее качество клубней, из которых вырабатывался высококачественный хрустящий картофель.
Современное картофелеводство в последние годы приходит к необходимости перестройки на получение не только высоких и стабильных урожаев, но и качественного картофеля как сырья для промышленной переработки.
Опыт зарубежных стран показывает, что переработка картофеля в продукты различных видов и полуфабрикаты экономически целесообразна. В США, Англии, Франции, Германии, Голландии перерабатывается от 20 до 60% продовольственного картофеля, в России – менее 1%.
Структура российского рынка включает: пищевое потребление картофеля (в необработанном виде) 16–18 млн. т, промышленную переработку– 0,1-0,2; использование на семена – 8–9, кормовые цели – 6 млн. т и потери – 5–10 % от общего объема [165].
В последние годы на рынке появились новые потребители: картофеле-перерабатывающие предприятия. Они предъявляют свои требования к качеству клубней, обусловленные технологией изготовления конкретного вида картофелепродукта и возможностью получить максимальный выход его высокого качества при минимальных затратах.
Поэтому было важно не только выяснить возможность возделывания сортов зарубежной селекции для переработки на хрустящий картофель, но экономическую их целесообразность.
Основные показатели экономической эффективности выращивания сортов картофеля делятся на натуральные и стоимостные. К натуральным показателям относится урожайность клубней, стоимостным – стоимость валовой продукции, производственные затраты на ее производство и реализацию, прибыль (условный чистый доход), уровень рентабельности и себестоимость.
При расчетах экономической эффективности учитывали полученную в среднем за три года урожайность сортов в опыте, стоимость её по сложившимся средним ценам на реализацию в хозяйстве ООО «Сурский картофель» (7 500 руб. за 1 тонну).
Затраты на производство определяли на основании технологической карты. Учитывали затраты на приобретение, транспортирование и использование ГСМ, удобрений пестицидов, на оплату труда, общехозяйственные расходы.
Экономическую эффективность оценивали исходя только из урожайности, без учета качества произведенной продукции. Расчет экономической эффективности возделывания сортов картофеля разных групп спелости показал, что при средней урожайности на естественном фоне темно-серой лесной почвы 16,3-19,0 т с 1га обеспечивается с гектара от 42,9 до 65,2 тыс. руб. условного чистого дохода, при рентабельности 54,0-84,4% и себестоимости тонны картофеля 4 067-4 891 руб. (табл. 29).
Выращивание среднеспелых сортов независимо от уровня удобренно-сти позволяет иметь уровень рентабельности производства картофеля в среднем 87,5%. Наиболее выгодно использование сорта Верди, рентабельность которого на 11,1-17,4% выше других сортов этой группы.
Производство раннеспелых сортов менее рентабельно по сравнению со среднеспелыми. Средний уровень их рентабельности составил 68%. Среди этой группы наиболее выгодным было выращивание сорта Европрима. Использование удобрений позволило увеличить урожайность клубней картофеля и получить дополнительно с каждого гектара в среднем по сортам 18,5 тыс. руб. условно чистого дохода.
Уровень рентабельности использования удобрений изменялся в зависимости от применяемых расчетных доз: N60P45K100 – 68,6%; N100P80K160 – 88,9%; N150P120K200 – 83,5%.
Увеличение доз удобрений до N150P120K200 приводило к снижению прироста прибавки урожая за исключением сорта Верди, по сравнению с дозой N100P80K160 что сказалось на уровне рентабельности применения удобрений. Рентабельность снизилась на 5,4%.
