«Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева»

Вид материала

Влияние защитно-стимулирующих средств на количественные
Ннпп “нэст м”
Физиолого-биохимические изменения в картофеле при хранении
Оценка влияния биопрепаратов на технологическое достоинство
Глава 6. Использование некогерентного красного света и озона

Подобный материал:

1 2 3 4 5

Глава 5. Эффективность использования защитно-стимулирующих средств биологической природы в технологии хранения картофеля продовольственного и для переработки

Влияние защитно-стимулирующих средств на количественные

и качественные потери продовольственного картофеля при хранении

Анализ литературных данных по изучению эффективности биологических иммунностимуляторов в сельскохозяйственном производстве выявил перспективность применения защитно-стимулирующих средств биологической природы для повышения сохраняемости картофеля. С целью поиска наиболее активных препаратов, способных максимально проявить потенциальные иммуно-индукторные свойства при хранении картофеля, были отобраны пять препаратов, характеристика которых приведена в таблице 3.

Исследования показали, что примененные защитно-стимулирующие препараты по разному влияют на естественную убыль картофеля в различные периоды хранения (рис.2, 3). Все препараты, за исключением Агата-25К, привели к увеличению естественной убыли в первый месяц после обработки, особенно заметное у сорта Сантэ, в опытных вариантах которого естественная убыль за октябрь выше контрольного показателя в 1,1-1,7 раз. Это, вероятно, можно объяснить ответной реакцией клубней на обработку, выразившейся в усилении дыхания и, как следствие, в увеличении потерь массы. Дальнейший характер изменения естественной убыли определялся видом препарата и генетическими особенностями сорта, однако все применяемые препараты оказали положительное влияние на динамику убыли массы в весенние месяцы. Так, суммарные потери от естественной убыли у обоих сортов в марте месяце ниже контрольных показателей в 1,1-1,6 раз, в апреле – в 1,2-1,8 раз, а в мае - уже в 1,4-2,1 раз.

Естественная убыль массы при хранении картофеля относится к нормируемым потерям. В связи с тем, что общепринятой для хранения картофеля в нашей стране является температура 2-4 ⁰С, нормы естественной убыли рассчитаны именно на эту температуру. При такой температуре хранения отмечаются минимальные количественные потери, и достигается максимальная степень защиты картофеля от инфекционных болезней и прорастания. Однако, направленность и интенсивность биохимических процессов в клубнях при таком температурном режиме приводит к значительному накоплению в них редуцирующих сахаров и других нежелательных продуктов метаболизма, что ухудшает кулинарные достоинства клубней и делает их совершенно не пригодными для переработки на жаренные и сухие картофелепродукты. В связи с этим за рубежом для хранения продовольственного картофеля приняты более высокие температуры при обязательном применении средств защиты клубней разного характера действия.

В нашем эксперименте температура в основной период хранения составила 6-8 ⁰С. Суммарные потери от естественной убыли за период хранения с октября по май в контрольном варианте составили 10,51 % у сорта Сантэ и 7,50 % у сорта Романо, против рекомендуемой для стационарных хранилищ нормы 5,8 % (ОНТП-6-88, 1988). Однако предлагаемые нами приемы обработки

Таблица 3 – Характеристика биопрепаратов

Показатели	Агат-25 К	Эпин	Силк	Крезацин	Циркон
Природа препарата и действующего вещества	Продукты метаболизма почвенных бактерий Pseudomonas aureofaciens Н164	Синтетический аналог природного фитогормона эпибрассинолида	Сумма тритерпеновых кислот, выделенных из древесной зелени пихты сибирской	Триэтаноламиновая соль ортокрезоксиуксусной кислоты - синтетический аналог эндогормона ауксина	Комплекс гидроксикоричных кислот, выделенных из эхинацеи
Механизм защитного действия	Индукция иммунитета и фитопатогенности путем повышения уровня фитоаллексинов до начала заболевания; непосредственное фунгицидное действие	Активизирует эндогормоны растений – гиббереллины, цитокинины и ауксины.	Проявляет высокую активность по подавлению развития патогенных грибов. По действию при-ближается к фитогормонам	Повышает сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды, нормализуя жизненные процессы в клетках.	Оказывает антиоксидантное и противовирусное действие; активизирует эндогормон ауксин, повышает устойчивость к фитопатогенам
Разработчик или производитель	ТОО«БИО-БИЗ» (г. Москва)	Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (Москва)	Институт цитологии РАН ( г. Новосибирск)	ООО «Биотехнология» г. Волгоград	ННПП “НЭСТ М” ( г. Москва)
Препаративная форма	Паста	Раствор	Водная эмульсия	Кристаллический порошок	Раствор
Норма расхода	135 мл/т	2 мл/т	50 мл/т	1,4 г/т	0,5 мл/т
Расход рабочей жидкости	7-10 л/т	7-10 л/т	7-10 л/т	7-10 л/т	7-10 л/т
Стоимость	0,48 руб/мл	4,54 руб/мл	3,26 руб/мл	6,59 руб/мл	4,43 руб/мл

ис.2. Динамика естественной убыли картофеля сорта Сантэ (2003-2006гг.)

Рис. 3. Динамика естественной убыли картофеля сорта Романо (2003-2006гг.)

картофеля перед закладкой на хранение биопрепаратами сократили данный показатель на 2,61 - 4,17 %. При этом, у сорта Романо, который характеризуется более продолжительным периодом естественного покоя по сравнению с сортом Сантэ, применение всех препаратов вызвало снижение потерь от естественной убыли до уровня 3,73 - 4,89 %, что даже ниже нормируемых потерь для температуры 2-4 ⁰С.

Все изучаемые биопрепараты оказали положительное влияние на сокращение общих количественных потерь картофеля при хранении, снизив данный показатель у обоих сортов на 3,06 – 7,03 % по отношению к контролю.

Выявлен положительный эффект от применения биопрепаратов на изменение химического состава клубней в процессе хранения. За восемь месяцев хранения потери сухих веществ в обработанных клубнях сокращаются на 1,6-4,0 %, крахмала – на 1,9-3,6 %, белка – на 0,01-0,04%, витамина С - на 0,9-1,8 мг%.

Физиолого-биохимические изменения в картофеле при хранении

Обработка картофеля биопрепаратами вызывает более длительную стабилизацию интенсивности дыхания клубней в период хранения, особенно от применения препарата Циркон. Это говорит о продлении периода естестенного покоя картофеля под действием биопрепаратов.

В результате направленного воздействия на ход обменных процессов под действием биопрепаратов в клубнях медленнее накапливаются такие нежелательные продукты обмена как редуцирующие сахара и свободные аминокислоты. Это в конечном счете играет важную роль в сохранении качества продовольственного картофеля и его пригодности к промышленной переработке при длительном хранении.

Рис. 4. Изменение содержания редуцирующих сахаров в картофеле сорта Сантэ (2003-2006гг.)

Рис. 5. Изменение содержания редуцирующих сахаров в картофеле сорта Романо (2003-2006 гг.)

Все примененные биопрепараты снизили интенсивность накопления редуцирующих сахаров в клубнях по сравнению с контролем (рис. 4,5). Так, через восемь месяцев хранения данный показатель ниже контроля у сорта Сантэ в 1,2-1,7 раз, а у сорта Романо – в 1,4-1,8 раз. Наиболее эффективное воздействие на динамику накопления сахаров в клубнях обоих сортов оказали препараты Крезацин и Циркон.

Накопление свободных аминокислот в клубнях может явиться причиной такого нежелательного физиологического расстройства, как потемнение сердцевины клубней, часто наблюдаемого во второй половине хранения картофеля. За период хранения содержание свободных аминокислот в контрольных клубнях обоих сортов увеличилось на 105,3 – 162 %, т.е фактически в 2,0-3,6 раза .Примененные биопрепараты позволили затормозить процесс накопления свободных аминокислот в клубнях сорта Романо, снизив данный показатель к концу срока хранения в 1,7-1,9 раз по сравнению с контрольным вариантом.

Содержание свободных аминокислот в клубнях сорта Сантэ в конце хранения в опытных вариантах было близко к контролю, несмотря на замедление динамики их накопления в сентябре-январе. Положительный эффект по снижению данного показателя отмечен лишь от применения препарата Циркон: в данном варианте клубни в конце хранения содержали в 1,3 раза меньше свободных аминокислот, чем в контрольном варианте.

Обработка клубней биопрепаратами регулирует сложные биохимические процессы в клубнях, изменяя их направленность и интенсивность. При действии биопрепаратов снижается активность гидролитических ферментов, катализирующих распад крахмала и одновременно повышается активность ферментов, участвующих в адаптации растительных тканей к неблагоприятным условиям внешней среды. Это способствует повышению лежкости и сохранению пищевой ценности картофеля при длительном хранении.

Рис. 6. Изменение активности пероксидазы при хранении картофеля сорта Сантэ (2003-2006 гг.)

В вариантах с обработкой биопрепаратами активность пероксидазы была выше на протяжении всего периода наблюдений, за исключением варианта с применением препарата Агат- 25К, очень близкого к контролю по данному показателю (рис.6). Особенно существенные различия по вариантам отмечались в мае месяце, когда в обработанных клубнях пероксидазная активность была выше контрольного показателя в 1,2-2,5 раз. Интенсивное увеличение активности указанного фермента, на наш взгляд, свидетельствует о более высоком иммунном статусе обработанных клубней по сравнению с контрольными.

Обработка клубней биопрепаратами по разному влияла на активность каталазы в клубнях в различные периоды хранения (рис. 7). В октябре данный показатель в опытных вариантах выше, чем в контрольном, в 1,10-1,67 раза. В основной период зимнего хранения, когда клубни находились в состоянии покоя, активность каталазы в вариантах с обработкой биопрепаратами ниже, чем в контрольном. При выходе клубней из состояния покоя отмечается резкое повышение каталазной активности, особенно в опытных вариантах. В феврале данный показатель в вариантах с обработкой превышает контрольный в 1,12-1,52 раза. Однако, в мае активность фермента во всех опытных вариантах значительно ниже контроля – в 1,1-1,68 раз.

Рис. 7. Изменение активности каталазы при хранении картофеля

сорта Сантэ (2003-2006 гг.)

Такой характер изменения активности каталазы говорит о том, что используемые биопрепараты активно участвуют в регулировании биохимических процессов в растительных тканях, повышая активность ферментов в период адаптации растительных тканей к изменяющемуся физиологическому состоянию. Адаптация скорости и направленности биохимических процессов, протекающих в клубнях, при изменении физиологического состояния, на наш взгляд, имеет важное практическое значение для повышения сохраняемости картофеля при длительном хранении.

Активность амилаз находилась на нулевом уровне в течение четырех месяцев хранения. В обработанных клубнях активизация амилаз начала проявляться позже, чем в контрольных. Если в контрольном варианте амилазы начали обнаруживаться уже в январе, то в обработанных – в феврале, когда в клубнях начинали активизироваться процессы прорастания. Исходя из этого, можно выдвинуть предположение, что механизм защитных свойств биопрепаратов заключается в снижении активности гидролитических процессов распада основных запасающих веществ клубней, что способствует сохранению пищевой ценности картофеля при длительном хранении.

Обработка картофеля защитно-стимулирующими средствами биологической природы способствует более интенсивному распаду нитратов в процессе хранения. Выдвинуто предположение, что примененные биопрепараты продуцируют вещества, повышающие активность ферментов нитратредуктазы и нитритредуктазы, способствующих восстановлению нитратов.

Оценка влияния биопрепаратов на технологическое достоинство

клубней и пригодность их к переработке на хрустящий картофель

Все примененные биопрепараты, за исключением Эпина, привели к увеличению количества крупных и средних зерен по отношению к контролю в клубнях обоих сортов в течение всего периода хранения.

Оценка влияние примененных биопрепаратов на устойчивость мякоти клубней к потемнению показала, что ни один из них не привел к ухудшению данного признака. Напротив, препараты Крезацин и Циркон у обоих сортов повысили устойчивость к потемнению, особенно в конце срока хранения.

Выявленное улучшение технологических свойств клубней под влиянием обработки биопрепаратами закономерно отразилось на улучшении качества картофелепродуктов. Все использованные биопрепараты замедлили снижение качества хрустящего картофеля, закономерно наблюдаемого при длительном хранении клубней. Через восемь месяцев хранения комплексный показатель качества хрустящего картофеля в опытных вариантах был выше контрольного у сорта Сантэ на 4,1 - 10,8, а у сорта Романо – на 7,1- 13,1 балл; Наибольший эффект на сохранение качества хрустящего картофеля у обоих сортов оказывают препараты Крезацин и Циркон.

Преимущество препаратов Крезацин и Циркон, выявленное при хранении, сохранилось и в последействии. Прибавка общей и товарной урожайности клубней от действия препарата Крезацин составила: у сорта Сантэ – 7,9 и 11,5 т/га, у сорта Романо – 12,6 и 17,1 т/га, соответственно. Препарат Циркон увеличивал общую и товарную урожайность клубней у сорта Сантэ – на 8,8 и 11,7 т/га; у сорта Романо – на 8,0 и 10,8 т/га, соответственно. В варианте с применением препарата Циркон выявлена достоверная прибавка по отношению к контролю содержания в клубнях сухого вещества и крахмала у обоих сортов на 1,2-2,6 % и 1,4-2,3 %, соответственно.

Результаты определения экономической эффективности применения биопрепаратов для осенней обработки клубней показали, что данный прием позволяет получить экономический эффект за счет дополнительной стоимости сохраненной части продукции в размере 90-370 руб на каждую тонну картофеля, в зависимости от применяемого препарата. При этом наибольший эффект отмечен в вариантах с применением препаратов Крезацин (370 руб/т) и Циркон (321 руб/т).

Таким образом, исследования показали высокую эффективность

использования защитно-стимулирующих средств биологической природы в технологии хранения картофеля продовольственного и для промышленной переработки.

Наибольший технологический и экономический эффект получен от применения препаратов Крезацин и Циркон. Данные препараты производятся из доступного сырья: Крезацин представляет собой синтетический аналог природных ауксинов женьшеня, арамии, золотого корня, элеутерококка, а Циркон – комплекс биологически активных веществ целебного растения эхинацеи. Благодаря своей высокой концентрации, требуемое для обработки количество препаратов очень не велико. Препараты не токсичны и абсолютно безвредны для флоры и фауны, в том числе и для человека. Учитывая состав и токсикологические параметры данных препаратов, экологическая безопасность их применения для обработки пищевых продуктов не вызывает опасений.

По итогам проведенных исследований разработаны рекомендации для Управления сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области по применению биопрепаратов Крезацин и Циркон для обработки продовольственного картофеля перед закладкой на хранение. Технология хранения продовольственного картофеля с использованием осенней обработки данными препаратами внедрена в ФГУП «Учебно-опытное хозяйство «Стенькино» и ЗАО «Рассвет».

Глава 6. Использование некогерентного красного света и озона

для обработки посадочного материала картофеля

Теоретические и практические аспекты применения некогерентного красного света и озона в технологии выращивания картофеля

Красный свет оказывает стимулирующие действие на прорастание семян и последующий рост растений. Запуск и ускорение физиологических процессов в растении под действием красного цвета происходит через фитохромную систему, преобразующую энергию световых импульсов в энергию биохимических реакций. Наиболее активной для фитохрома является область спектра в диапозоне длин волн 540-680 нм. Использование мощного некогерентного источника красного света, обеспечивающего излучение в указанной области спектра, позволяет целенаправленно воздействовать на ростовые процессы растений.

Предложенный способ обработки посадочного материала картофеля включает воздействие потоком оптического излучения в красной области спектра, в котором обработку производят некогерентным светом с соотношением мощностей излучения не менее 5:1 в диапазоне длин волн 540-680 нм и свыше 680 нм, соответственно.

На рисунке 8 приведена гистограмма распределения интенсивности излучения некогерентного источника КС в зависимости от длины волны падающего потока (2), а также гистограмма дифференциального спектра поглощения фитохрома , показывающая взаимопревращение двух форм фитохрома в зависимости от длины волны падающего потока (1). Дифференциальный спектр представляет собой разность кривых поглощения двух форм фитохрома Ф_К и Ф_ДК (Ф_К – Ф_ДК) и отражает наиболее активную область действия регулируемых фитохромом реакций - 540-680 нм с максимумом при 660 нм (Либберт З.А., 1976). Как видно из рисунка, диапазоны наиболее часто встречающихся интенсивностей излучения некогерентного источника КС практически совпадают с областью максимального накопления в биологической системе активной формы фитохрома Ф_ДК.

Для сравнения на рисунке показан спектр излучения гелий-неонового лазера (ГНЛ) – 633 нм. Очевидно, что предложенный источник некогерентного красного света обладает большей эффективностью по сравнению с гелий-неоновым лазером, так как максимально охватывает активную область действия регулируемых фитохромом реакций.

В отличие от ГНЛ, предложенный нами некогерентный источник КС не требует отдельного помещения, легко встраивается в существующую технологическую линию производства оздоровленных семян картофеля, дает возможность создания недорогой промышленной установки с более высокой, по сравнению с ГНЛ, производительностью. С помощью такой установки можно облучать пробирочные и тепличные растения картофеля не только перед посадкой (как в случае с ГНЛ), но и в течение вегетации, а также производить предпосадочную обработку семенных клубней.

1 - дифференциальный спектр поглощения фитохрома ;

2 - спектр излучения прибора;

3 – излучение гелий-неонового лазера

Рис. 8. Спектр излучения прибора некогерентного красного света

С целью повышения иммунитета семенных клубней и увеличения устойчивости перед патогенной микрофлорой, активизации роста картофеля, оздоровленного методом меристемной культуры, нами изучено совместное действие некогерентного красного света и озона при предпосадочной обработке клубней.

В связи с тем, что использование промышленных озонаторов высокой мощности создает ряд проблем с безопасностью обслуживающего персонала, (предельно допустимая концентрация для озона достаточно низка и составляет всего 0,1 мг/м³), при озонировании семенных клубней картофеля нами использована экспериментальная установка, схема которой приведена на рис.1, где озонирование осуществлялось в закрытой камере. Для усиления эффекта озонирования клубни перед помещением в озонирующую камеру увлажняли водой. Увлажнение способствует образованию активных радикалов ОН^• , О^•, Н^• и НО^•₂ на поверхности клубней при взаимодействии озона с водой, которые обладают более высоким по сравнению с озоном окислительным потенциалом. Кроме того, увлажнение поверхности обрабатываемых объектов способствует проникновению озона внутрь объекта, стимулируя процессы метаболизма (Елисеев И.В., Руделев С.А., 2005). Таким образом, бактерицидный и стимулирующий эффект данной обработки связан с одновременным воздействием на поверхность клубней озона, ультрафиолетового излучения разряда и плазмы, диффундирующей из разрядной области.

Blog

«Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева»