Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и тенденция развития технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод 13
1.1 Анализ состояния изученности биохимии плодов и ягод 13
1.2 Плоды, как объект хранения 28
1.2.1 Формирование качества плодов при выращивании 28
1.2.2 Сроки уборки плодов 29
1.2.3 Особенности анатомического строения яблок и изменений при хранении плодов 30
1.2.4 Влияние элементов питания на лежкость плодов 31
1.3 Влияние факторов хранения на лежкость плодов 32
1.4 Болезни и способы повышения устойчивости плодов при хранении 40
1.5 Сортоотбор сырья для консервного производства 44
2. Условия, объекты и методы исследований 47
2.1 Объекты исследований 47
2.2 Методы исследований 58
3 . Влияние факторов среды и зоны произрастания на биохи мический состав плодов и ягод юга России, перспективного для хранения и проектирования продуктов питания
3.1 Особенности биохимических и структурных характеристик новых, перспективных сортов семечковых плодов 62
3.1.1 Яблоки 62
3.1.2 Груши 96
3.1.3 Айва 108
3.2 Особенности товарного качества и биохимического состава перспективных сортов косточковых культур юга России, перспективных для промышленной переработки 118
3.2.1 Слива 118
3.2.2 Абрикос 134
3.2.3 Алыча 145
3.2.4 Вишня 151
3.2.5 Черешня 154
3.3 Особенности товарного качества и биохимического состава перспективных сортов ягод 167
3.3.1 Земляника 167
3.3.2 Малина 172
3.3.3 Смородина 177
3.4 Нетрадиционные и дикорастущие культуры 182
4. Система сокращения потерь при хранении семечковых плодов с учетом особенностей сортов 182
4.1 Биохимическое обоснование наступления оптимальных сроков уборки основного сортимента яблок Кубани 189
4.1.1 Диагностика съемной зрелости основного сортимента яблок по комплексу биохимических показателей 191
4.1.2 Сортовая характеристика яблок по содержанию крахмала и микробиологический способ его определения 193
4.1.3 Объективный прогноз сроков уборки урожая семечковых плодов по динамике общих и растворимых сухих веществ 196
4.2 Отбор сортов с высокой биологически обусловленной лежкостью среди сортимента яблок юга России 200
4.2.1 Влияние сортовых особенностей на изменение товарных качеств плодов яблони в процессе хранения в обычной атмосфере 200
4.2.2 Биохимические и анатомические изменения, происходящие в яблоках в процессе хранения 212
5. Повышение устойчивости плодов яблони к физиологическим заболеваниям "0
5.1. Формирование минерального состава и потенциальной лежкости яблок при выращивании 23^
5.2 Влияние предуборочных обработок фруктолом на леж-коспособность яблок
5.3 Последствия действия послеуборочной обработки ан- 23 тиоксидантами на развитие загара
5.4 Оптимизация параметров послеуборочной обработки яблок раствором хлористого кальция 24'
5.5 Послеуборочное воздействие фунгицидами нового поколения на развитие микробиологической порчи при хранении плодов
6 . Исследования по хранению новых перспективных сортов яблок юга России в регулируемой атмосфере 253
6.1 Влияние сроков уборки и режимов хранения яблок на выход товарных сортов
6.2 Оптимизация параметров хранения яблок в РА на основе динамики биохимических показателей 256
7. Научно-обоснованный подбор сырья на различные виды готовой продукции 270
7.1 Подбор сортов плодов и ягод для производства консервов «Соки плодовые и ягодные натуральные» 270
299
7.2 Подбор сырья для производства компотов 285
7.3 Подбор сортов плодово-ягодных культур для производства варенья
306
8. Разработка научно-практических основ новых технологий и видов консервной продукции повышенной пищевой и биологической ценности
8.1 Разработка новой технологии производства консервов «Цукаты натуральные» 307
8.2 Комплексная безотходная технология переработки яблок 326
8.3 Совершенствование технологических приемов производства консервов «Варенье из зеленых плодов грецкого ореха» 334
8.4 Разработка нового ассортимента плодовых консервов,
- Особенности анатомического строения яблок и изменений при хранении плодов
- Методы исследований
- Слива
- Диагностика съемной зрелости основного сортимента яблок по комплексу биохимических показателей
Введение к работе
Актуальность исследований. Концепцией государственной политики в области здорового питания населения на период до 2005 гада, принятой Правительством РФ, предусматривается совершенствование систем возделывания, хранения и переработки плодов и ягод на всем пути их продвижения от поля до потребителя.
Анализ состояния и тенденция развития технологических основ хранения и переработки плодово-ягодного сырья показал, что ученые и специалисты изыскивают возможности сохранения и рационального использования выращенного урожая, однако обеспечение конкурентоспособности конечного продукта без применения высокоэффективных сортовых технологий невозможно.
Теоретические исследования, практические аспекты производства и хранения плодов широко представлены в работах В. А. Гудковского, Е.П. Широкова, Р.Я, Ципруш, А.А. Колесника, Е,Г. Сальковой, Gorini F., Kidd F„ LidsterP.D, Johnson D.S., Lau O.L. Изучением биохимических, технологических свойств плодов и ягод занимались Ф.В. Церевитинов, Л.В. МетлицкиЙ, 3,А. Седова, Н.В. Сабуров, В.Араснмович, Б.Л. Флауменбаум, А.Ф. Фан-Юнг, А.А. Фельдман, Е.П. Франчук. Биохимические основы получения продуктов питания из плодово-ягодного сырья разрабатывали В.А. Кретович, М.Н. Запорожец, А.Т. Марх, В.И. Рогачев, Ю.Г. Скорикова.
1ых стрецреодсхАтуациями
Вместе с тем, проблемы производства высококачественного сырья, максимального сохранения его при хранении и переработке остаются актуальными. Одним из определяющих факторов совершенствования комплексной системы производства плодов и ягод является научно-обоснованный подход к сырью, как объекту хранения и переработки, качество которого обусловлено генотипом сорта, экологическими, почвенно-климатическими, технологическими факторами. Сортовой состав сырья постоянно обновляется, что ставит новые задачи отбора адаптивных сортов для региона, отработки сортовой технологии выращивания, хранения и переработки. Возникают новые проблемы в связи с разви-тием физиологических заболеваний, обусловлен периода вегетации, сроками уборки, исходным со
Исхода из этого, рассматриваемая в настоящей диссертационной работе
проблема развития биохимических и технологических научных основ производства высококачественного сырья, а также технологий его хранения и переработки по всему технологическому циклу является актуальной и имеет важное практическое значение, особенно s условиях рыночной экономики.
Актуальность научного направления подтверждается включением его в ГНТП РАСХН «Плоды и ягоды», «Растениеводство и селекция» и «Научные основы формирования эффективного агропромышленного производства». Номера государственной регистрации 01.91,0047614 и 01.960.007134.
Цель работы - теоретическое и экспериментальное обоснование производства высококачественных плодов, снижение потерь при хранении и переработке на основе совершенствования сортимента и технологических процессов.
Задачи исследований, Для достижения постааленной цели решались следую и їй е задачи:
оценка хозяйствен но-ценных ітризнаков плодов новых и перспективных сортов яблони, груши, айвы, сливы, алычи, абрикоса, вишни, черешни, земляники, малины, смородины для формирования сортимента плодов и ягод с высокой пищевой ценностью, интенсификации технологий их хранения и переработки;
создание математических моделей качества сырья на основе дифференциального, регрессионного и корреляционного анализа комплекса биохимических факторов, позволяющих ігрогаозировать пищевую и биологическую ценность на первой стадии сортоизучения;
исследование комплекса физико-химических факторов, характеризующих оптимальную стадию зрелости семечковых плодов в сортовом разрезе;
анализ причин развития физиологи чес кого заболевания — загар, возможность его раннего прогнозирования;
исследование комплексного влияния пред- н послеуборочных обработок на повышение качества и устойчивости плодов к физиологическим заболеваниям и микробиологической порче;
разработка сортовой технологии хранения яблок при оптимизации факторов хранения в условиях обычной и регулируемой атмосферы;
разработка рекомендаций но сортовой конвейерной технологии переработки плодово-ягодного сырья на различные виды готовой продукции: сок, компот, варенье, сухофрукты и цукаты.
определение путей совершенствования технологических процессов переработки плодов;
разработка новых технологий и видов готовой продукции.
Научная новизна исследований Впервые для ведущего региона плодоводства России - Северного Кавказа - исследованы в комплексе технические, анатомические, технологические свойства и создан банк информационных данных по биохимии плодов 500 сортов семечковых, косточковых, ягодных культур. Научно обоснован комплекс хозяйственно-ценных признаков сортов плодов н ягод с целью совершенствования сортимента промышленных насаждений на юге России, обеспечивающий выращивание качественной и пенной в пищевом отношении продукции. Выделены сорта - носители ценных биохимических признаков, используемые в селекции. Разработаны математические модели оценки качества плодов, позволяющие уже на первых этапах изучения выделить высококачественные сорта.
Впервые обоснована и проверена новая взаимосвязь степени зрелости и
качества плодов, позволяющая прогнозировать оптимальные сроки съема, по
высить эффективность технологии уборки урожая; разработана дифференциро
ванная шкала, характеризующая эту закономерность. Установлен комплекс фи
зико-химических показателей, характеризующий съемную зрелость основного
сортимента яблок южного региона; разработаны математические модели, опре
деляющие взаимосвязь качества плодов с погодными условиями периода веге
тации.
Научно обоснована система с жжения потерь качества плодов при дчи-тельном хранении на основе оптимизации сроков уборки, проведения комплексных пред- и послеуборочных обработок, технологических факторов хранения.
Сформулирован механизм взаимосвязи исходных биохимических показателей плодов с закономерностями их изменений, выходом товарных сортов, естественной убылью в процессе хранения. Впервые для региона юга России предложена сортовая технология хранения яблок в условиях обычной и
регулируемой атмосферы. Выявлены анатомические и биохимические индикаторы, определяющие высокую лежкость яблок. Установлен сортовой уровень содержания аскорбиновой кислоты к комплекса по»«фенольних веществ в кожице яблок (катехннов, антопианов, лейкоантоцианов), характеризующий предрасположенность плодов к развитию физиологического заболевания - загар. Впервые для сортимента яблок региона установлены уровни накопления а-фарнезена и продуктов его окисления; подтверждена зависимость степени развития загара от их соотношеїтя.
Сформирован перечень сортов плодово-ягодных культур, рекомендуе
мых для производства соков, компотов, варенья, сухофруктов и цукатов. Пред
ложен конвейер поступлення сырья на переработку в сортовом разрезе, позво
ляющий эффективно организовать работу предприятия и продлить сроки пере
работки.
Научно обоснована эффективность комплексной безотходной технологии
переработки плодов, позволяющая увеличить рентабельность производства.
Теоретически и экспериментально обоснована система формирования качества цукатов на основе комплексного влияния технологических факторов с учетом нх варьирования в заданных пределах. Разработана технология, научная документация и технологическая часть проекта завода по производству качественно новых цукатов.
Разработаны новые технологии, виды готовой продукции повышенной
пищевой и биологической ценности, утверждены комплекты нормативной до-
кумеїггации на производство.
Практическая ценность работы. Разработаны и внедрены в производство:
новые сорта плодовых культур с высокими товарными и биохимическими показателями качества (а.с№29489, №29932, №32028, №32029, № 32031, №31968, №33165, №33600, №35166);
рекомендации по методам прогноза сроков съема плодов, повышающих эффективность технологии уборки урожая;
новый объективный способ оценки степени зрелости семечковых плодов (a.cJfs 1644028), позволяющий определять оптимальные сроки уборки урожая, прогнозировать длительность хранения плодов;
сортовая технология хранения яблок в обычной и регулируемой атмосфере (нормальная и субнормальная среды), позволяющая получать дополнительную прибыль 3-5 руб/кг;
рекомендации по целенаправленному использованию плодов новых и перспективных сортов на производство соков, компотов, варенья, сухофруктов, цукатов, позволяющие снизить расход сырья, вспомогательных материалов, повысить качество консервов;
комплексная безотходная технология переработки семечковых плодов с получением сока марочного, вторичного, порошка пектинового студнеобра-зующего (патент №2181957);
новая технология получения современных цукатов на основе сорбционных процессов при низких концентрациях сахара с получением дополнительной прибыли - 30-60 руб/кг;
новые виды готовой продукции (патенты № 2084188, №2167562, № 2171040, № 2181247, № 2167562) повышенной пищевой ценности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях ученого совета СКЗНИИСнВ (; Международных симпозиумах по реализации важнейших технологий обработки растительного сырья, хранения и переработки (Краснодар, 1997, 1999, 2000гг,; Одесса, 1997г,; Москва 2002г.); IV Международном симпозиуме по нетрадиционным растениям (Москва, 2001г.); Межреспубликанских конференциях по проблемам садоводства России (Новосибирск, 1997г.); на X межреспубликанской конференции по вопросам экологии южных регионов (Краснодар, 1997г.); Республиканских конференциях по проблемам возделывания плодово-ягодных культур, технологии хранения и переработки с, - х. сырья (Майкоп, 1994г.; Самохваловичи, 1995, 1996 гг.; Алма-Ата, 1987г.; СПб., 1993, 1999гг.; Углич, 1996г.); научно-практических конференциях (Краснодар, 1988, 1989, 1998,1999, 2001, 2002гг„ Мичуринск,! 999г., Москва, 1999г.).
Инновационный проект «Организация промышленного производства натуральных цукатов и сухофруктов на основе селективных технологических производств переработки сельскохозяйственного сырья» отмечен золотой медалью и дипломом I степени на IV выставке-ярмарке «Инноваиии-2001г. Новые материалы и химические продукты» (Москва, ВВЦ, 2001г.); награжден серебряной медалью и дипломом II стсггенн VI международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» {СПб., 2001г.); серебряной медалью и дипломом на II Московском международном салоне инноваций и инвестиций {Москва, ВВЦ, 2002 г.). Новые виды готовой продукции удостоены четырех серебряных медалей ВВЦ. На защиту выносятся следующие основные положения:
комплексный подход к оценке хозяйствен но-ценных признаков плодов
и ягод в сортовом разрезе, позволяющий совершенствовать сортимент региона,
интенсифицировать технологии хранения и переработки;
система сокращения потерь при хранении на основе повышения эффективности технологий выращивания, уборки и хранения плодов;
совершенствование процессов переработки плодов, повышающих качество готовой продукции;
разработка новых технологий и видов готовой продукции.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 133 научные
работы. Разработки защищены 16 патентами и авторскими свидетельствами. Под руководством диссертанта выполнена и защищена кандидатская работа.
Структура и объём работы. Диссертация включает введение, 8 глав, выводы, список использованной литературы (405 источников). Работа изложена на 480 страницах, содержит 129 таблиц и 116 рисунков. Приложения (90 стр.) включают сводные таблицы, фотографии плодов, нормативную документацию, материалы внедрения.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в обобщении экспериментального материала д.т.н., профессору Ю.Г. Скориковой, благодарит сотрудников селекционного центра, отдела технологии садоводства, лаборатории переработки и хранения плодов института за оказание помоши в проведении исследований.
Особенности анатомического строения яблок и изменений при хранении плодов
Пригодность плодов для хранения в значительной степени обусловливается строением наружного эпидермиса, что подтверждено работами многих авторов [15, 32, 60, 64, 76,143,174, 232,274]. Анатомическое строение яблок характеризуется следующим образом. Верхний слой кожицы образует кутикула. Ее толщина и строение зависит от помологического сорта яблок и равна в среднем 2,5 мкм [60, 108,143, 174]. Под кутикулой находится эпидермис, состоящий из тангенциально-вытянутых клеток. Их форма, строение, число и распределение оказывают влияние на леж-кость плодов [60, 126, 143, 232,253,282]. По мере хранения клетки гиподермы уплотняются, что наблюдается на плодах, хранившихся в камерах с регулируемой газовой средой [108,232,274].
Исследования ряда авторов [60, 174, 232] показали, что лежкоспособность плодов во многом определяется особенностью их анатомического строения -толщины кутикулы, типа клеток, эпидермиса, наличия воскового налета, размера клеток и межклетников, которые определяются зоной произрастания сырья. В практике анатомическое строение большинства сортов не связывают с леж-коспособностью, однако этот признак является её надежным индикатором.
Информация об анатомических особенностях отдельных помологических сортов яблок необходима также в соковом производстве, т. к. сочность плодов обусловлена их гистологическим строением. Вопрос о влиянии анатомических особенностей различных сортов на мякоть плодов, технологические свойства в процессе переработки для сортимента яблок Кубани изучены недостаточно.
Влияние элементов питания на лежкость плодов. В процессе хранения семечковых плодов отмечаются следующие закономерности в изменении химического состава: в первые сроки хранения происходит увеличение количества растворимых Сахаров за счет распада крахмала (при дозревании), далее по мере хранения, количество сахарозы резко уменьшается, а содержание моноз постепенно снижается. В целом общее содержание сухих веществ снижается. Количество протопектина, гемицеллюлоз, как правило, уменьшается, количество растворимого пектина увеличивается. В хранящихся плодах существенно убывает массовая доля органических кислот, которые расходуются на дыхание. Уменьшается также суммарное количество полифенолов, аскорбиновой кислоты и других витаминов при одновременном увеличении содержания спирта и ацетальдегида [10,11,19,40, 54, 63, 91,218]. Потенциал лежкости плодов определяется генетически детерменирован-ными свойствами сорта, их химическим составом, направленностью и интенсивностью протекающих в плодах процессов обмена веществ, развитием физиологических заболеваний [313].
В процессе перезревания груши, айвы наблюдается дальнейшее расщепление пектина на полигалактуроноБую кислоту, спирт и др. При этом разрушается протопектин (межклеточное вещество), ткани разрыхляются, мякоть яблок становится как бы мучнистой, резко снижается содержание Сахаров, кислот. полифенолов и ароматических соединений, а также витамина С, Обычно сильная мучнистость или побурение мякоти яблок указывают, что большая часть аскорбиновой кислоты и Р-активных веществ разрушилась [107,139,223].
Анализ литературных данных об изменении химического состава яблок при хранении показал, что общие биохимические и анатомические закономерности достаточно изучены. Однако, важно знать не в общем направленность биохимических процессов, происходящих при хранении в яблоках, а абсолютные величины массовых доль компонентов, характеризующих физиологическое состояние плодов данного сорта, по которым можно было бы судить о дальнейшей лёжкоспособности и в целом их ценности. Необходимо проведение комплексных исследований сортовых особенностей физиологического состояния плодов в зависимости от условий хранения и на их основе выделить наиболее адаптивные сорта юга России.
Влияние факторов хранения на лёжкость плодов. В способах хранения растительного сырья определены условия формирования режима хранения, который поддерживается с помощью холодильной техники. Как показал анализ современного состояния техники, из-за огсутсгвия необходимого оборудования теряется более 50% выращенной продукции [90,212].
Основы хранения растительного сырья освещены во многих работах советских и зарубежных авторов [10, 54, 57,63, 88,104,106,133, 220, 233]. Сущность сохранения плодов в свежем виде состоит в регулировании процесса дыхания и обмена со средой. Факторами, поддающимися регулировке, являются температура, относительная влажность воздуха, состав газовой среды, биологическая устойчивость к воздействию микроорганизмами. Температура В настоящее время уже не требуется доказательства, что фактор температуры наиболее важен, так как позволяет при управлении им получить наибольшую эффективность по стабшіизации качества плодов в про цессе хранения [10,11,107], хотя доля влияния её у разных сортов не одинако вая, Действие температуры состоит в торможении процессов дыхания, регули рования скорости биохимических реакций, как основы стабилизации качества плодов [139,145,237,327,391,402]. Многочисленными исследованиями технологов и биохимиков определены оптимальные пределы температуры хранения большинства сортов яблок, груши [55, 189]. Пребывание плодов при близкриоскопических температурах позволяет на много продлить их срок хранения [189, 260]. Установлено, что для предупреждения порчи, связанной у одних сортов с развитием микроорганизмов, у других-с перезреванием и физиологическими заболеваниями, плоды требуют быстрого охлаждения [10, 246], что обеспечивается предварительным охлаждением. В последние годы накоплен отечественный опыт применения современной технологии и техники предварительного охлаждения плодов, а также успешно реализуются новые и зарубежные разработки [220,228,242].
Эксплуатация холодильников показала, что для многих видов сырья сохранность качества получается недостаточной только при регулировке температуры. Выявлена важная роль и других факторов - относительной влажности воздуха, газового состава, ряда биологических факторов [її, 52,56, 89, 91]. Влажность воздуха. Величина относительной влажности воздуха (ОВВ) тесно связана с тургором клетки и газовым обменом с внешней средой, поскольку нормальный метаболизм клетки осуществляется лишь в состоянии тургора. Конвективный теплообмен неизбежно сопровождается влагообменом, поэтому использование воздуха как хладоносителя с позиций поддержания высокой ОВВ, неблагоприятно [242,400]. Следует отметить, что широкое распространение конвективного способа охлаждения сырья обусловлено лишь простотой и доступностью способа, а не сохранностью качества плодов. В России для обеспечения оптимальных влажноетных режимов в существующих хранилищах создано несколько видов увлажнителей [218]. Газовый состав среды. Исследования, проведённые у нас в стране и за рубежом, показали, что наиболее эффективным и перспективным способом хранения фруктов является хранение в регулируемой атмосфере (РА) [57, 107. 218, 233, 243,311,356,360,371,399,414]. В условиях рыночных отношений технология хранения в регулируемой атмосфере является одним из эффективных способов холодильного хранения, что обеспечило этому методу широкое распространение за рубежом. В странах с развитой отраслью садоводства (Англия, Италия, Голландия, Бельгия, Германия, США и др.) практически весь коммерческий урожай яблок и груш хранится в РА [300, 303, 315, 320, 339, 354,371].
В литературе встречается несколько названий вышеуказанного технологического процесса: РГС - регулируемая газовая среда; КА - контролируема? атмосфера; РА - регулируемая атмосфера; МГА, МА - модифицированная газовая атмосфера, модифицированная атмосфера; ОА - обычная атмосфера; УЛО - ультранизкое содержание кислорода.
Методы исследований
Определение твердости кожицы и плотности мякоти. Величину усилия, необходимого для прокалывания кожицы и мякоти, определяли на приборе динамометрического типа ИДЛ-500, для чего исследовали по каждому сорту 10 плодов в трех повторностях.
При определении твердости кожицы проколы выполняли по наибольшему диаметру в четырех-пяти местах с разных сторон. Плотность мякоти устанавливали после удаления кожицы.Вычисляли по формуле:- прочность, г/мм ; Р -среднее усилие прокола, r;d - диаметр иглы, мм . Определение анатомического строения плодов (модифицирована автором). Анатомическое строение плодов определяли на свежих срезах плодов по методике /51/ в нашей модификации. Для исследования брали ткань плодов размером 1,0x0,5 см от кожицы до сердцевины с расчетом обеспечения равномерного и быстрого проникновения фиксирующей жидкости по всей ткани. Срезы фиксировали раствором ФУС, состоящим из 90 мл 70 этилового спирта, 5 мл ледяной уксусной кислоты, 5 мл 10%-ного формалина. Воздух из срезов удаляли инфильтрацией с помощью медицинского шприца. Фиксацию вели 24 часа, промывку ткани проточной водой - 1 час. Обезвоживание ткани осуществляли через гистологическую батарею ацетона по 30 мин в каждом растворе. Соблюдая принцип постепенного замещения хлороформа парафином, срез помещали в смеси из 70% хлороформа и 30% парафина, 40% хлороформа и 60% парафина при t=37 С. Срезы помещали в бумажные ванночки и заливали рас плавленным парафином с добавлением 5-7% воска. Структуру ткани исследовали на микроскопе МББ-1,измерение структуры клеток - окуляр-микрометром. Определение пектинэстеразы. Определение пектинэстеразы (ПЭ) проводили калориметрическим методом с применением хромотроповой кислоты.
Анализируемый раствор вносят в пробирки, добавляют 2,5 мл дистиллированной воды, перемешивают, вносят 1 мл раствора H2SO4 разбавленной 1:3; 0,5 мл 2%-ного раствора KMC1O4, насыщенный раствор Na2S03 до обесцвечивания, по 0,5 мл хромотроповой кислоты и 5 мл концентрированной серной кислоты.
Измеряют оптическую плотность на фотоэлектрокалориметре КФК-2 с зеленым светофильтром. Подсчет проводят по калибровочному графику для определения метанола Определение полигалактуроназы. Активность полигалактуроназы определяется по количеству разрушенного пектина за время ферментативного гидролиза в навеске 0,5-1,0 г растительного материала с предварительно внесенным пектином (2,5-5,0 мл 0,5%-ного раствора). Действие фермента в контрольной пробе определяют сразу, в опытной -через 20 часов, приливанием в каждую колбу 20 мл горячего 96%-ного этилового спирта с одновременным помещением колб с обратным холодильниками в горячую водяную баню на 5 минут.
Количественное определение пектина в обеих пробах можно произвести сразу по прекращении действия фермента, для чего в обе пробы добавляют еще по 15 мл 96%-ного этилового спирта и кипятят на водяной бане 30 минут для удаления Сахаров, отфильтровывают, промывают горячим спиртом, извлекают водой растворимый пектин и учитывают его карбазольным методом.
По разности между количеством пектина в контрольной и опытной пробах, вычисляют количество пектина, распавшегося под действием ферментов. Математическая обработка результатов. Для математической обработки данных на компьютере были использованы программы подсчета корреляции, дисперсии, регрессии. Компьютерное проектирование консервированных продуктов. Источником данных для проектирования является база данных, реализующая модель рецептуры, представленную на рис. 15
На первом уровне модели находится рецептура (продукт)- рецептурная смесь, включающая некоторое количество компонентов, содержание которых задается в г/100г рецептуры (продукта). На втором уровне находится компонент- ингредиент рецептурной смеси.
На третьем уровне находятся базовые элементы- макропитателыгые вещества (белок, липиды и т.д.), содержание которых задается в г/100г компонента. К базовым элементам относятся так же вещества, не включающие в свой состав других (витамины, минеральные вещества). На четвертом уровне находятся элементы - микропитательные вещества, входящие в состав макропитательных (аминокислоты, жирные кислоты и т.д.), содержание которых задается в г/100г базового элемента.
Слива
На северном Кавказе и в Крыму слива распространена больше, чем в других районах Россщг, причем родиной её считают Кавказ. Исходя из классификации сортов сливы, в основу которой были положены такие товарные признаки, как форма и окраска плодов, то все исследуемые нами сорта можно отнести к западноевропейской группе сортов. Наибольшим практическим значением пользуются следующие виды: Венгерка (чернослив)- Primus damascena; Ренклод.- Prunus italica; Тернослива- Pranus insititia; Терн- Prunus spinosa; Мирабель- Prunus syrinca; Садовая слива- Pranus domestika.
В условиях Кубани сроки созревания сливы длятся с июля до октября, что обеспечивает загруженность Ш1одоперерабатывающих заводов сырьем. Слива на Юге России - основное косточковое сырье, используемое в промышленной переработке. Благодаря специфическому сочетанию сахара, кислоты, пектиновых и дубильных веществ её широко используют в консервной промышленности при производстве соков, варенья, компотов, цукатов, её сушат, замораживают.
Анализ сопряженных признаков показал, что только за счет выбора сорта можно разнообразить сортимент плодов по внешнему виду, вкусовым качествам, пищевой ценности. Наибольший коэффициент вариации отмечен по массе плодов 36,6% и содержанию антоцианов 81,0%, что объясняется окраской плодов сливы от темно-фиолетовой до светло-зеленой. По содержанию сухих веществ, Сахаров - коэффициент вариации низкий (11,9-12,2%) (табл.22). По данным разных авторов в плодах сливы накапливается от 10 до 30% сухих веществ, 7,5-22,0% Сахаров, 0,4-2,7% кислот, 0,3-2,1% пектиновых веществ, 15,0-18,0 мг% витамина С, 20,0-80,0мг% Р-активных веществ, -20-350 мг% антоцианов [21,28,116,150]. По вкусу плоды разбиваются на четыре группы: десертные, столовые, сорта с непосредственным вкусом и сорта с низкими вкусовыми качествами (в основном для-переработки). По величине плодов сортимент сливы делится на мелкие - средняя масса плода до 20г; средние от 2Ь30г и крупные - свыше 30г. Венгерка. Венгерка (чернослив) родом из Азии. Широкое распространение получила в Венгрии, отсюда и произошло её русское название «Венгерка». Нами исследовано 15 разновидностей венгерки. Среди исследуемой группы сортов сливы, относящихся к группе «венгерок», плоды разнообразны и по товарным качествам и по биохимическим показателям. В основном всем сортам вида «венгерка» характерна удлиненно-яйцевидная форма с индексом формы 1,10-1,32 (табл.24). Таблица 24 - Товарные качества плодов сливы вида «Венгерка» № п/ п Сорт сливы вида «венгерка» Масса, г Диаметр, мм Высота, мм Ин деке фор мы Дегустационнаяоценка,баллы Максимальный размер плодов характерен Венгеркам Альбаха и юбилейная (35,0 -36,6г). Мелкие плоды имеют сорта венгеркок: бюльская, домашняя, донецкая, шунтукская, Вангейгейма (14-22г). Среднее содержание косточки составляет 4,7-6,3% от массы плода. Плоды венгерок — это хорошие сюловые сорта, с наилучшими вкусовыми качествами у сортов ажанская, Альбаха, воронежская, домашняя, фиолетовая и юбилейная. 122 [ Содержание сухих в-в,% Рисунок 43 - Варьирование в содержании сухих веществ в плодах сливы вида «венгерка» Венгерки: 1-фиолетовая, 2-юбилейная, 3-кубанская, 4- душистая, 5-итальянская, 6-донецкая, 7-домашняя, 8- ажанская, 9-кавказская, 10- Альбаха. Химический состав плодов сливы венгерки разнообразен по содержанию сухих веществ, Сахаров, кислот, витаминов, пектина и антоцианов. В основном всем сортам вида «венгерки» характерно высокое содержание сухих веществ и Сахаров, однако при различном соотношении с кислотами, что обеспечивает своеобразные вкусовые качества плодов (рис.43). Содержание сахара в сортах венгерок варьировало от 9,0 до 13,4%, кислот от 0,59 до 1,27%. Наибольшее содержание сахара при минимальном количестве кислот характерно сортам венгерок: кавказская, воронежская, Альбаха, ажанская, что обеспечивало плодам наиболее сладкий вкус. Повышенное содержание витамина С отмечено у сортов Венгерка бюльская, домашняя, Вангейгейма, итальянская, донецкая (7,3- 8,5%). Максимальным содержанием Р-активных веществ отличаются сорта Венгерка донецкая, 41, шунтукская (171,6-126,0 мг%). Наибольшая интенсивность окраски у сортов Венгерка донецкая, домашняя, кавказская, фиолетовая, ажанская, содержание антоцианов у которых составило 127- 299 мг%. Венгерки: 1- фиолетовая, 2-юбилейная, 3-кубанская, 4-душистая, 5-итальянская,б- донецкая, 7-домашняя, 8-ажанская, 9-кавказская, 10-Альбаха. Ренклоды - одна из старейших слив, родиной которых считают Восток. Нами исследовано шесть видов ренклодов, отличающихся формой, размерами, окраской и вкусом (табл.25,26). Таблица 25 - Товарные качества плодов сливы вида «Ренклод» п/п Сорт сливы вида «Ренклод» Мае са, г Высо та, мм Диаметр, мм Ин деке фор мы Кос гочка % Дегуста ционная оценка, баллы Плоды сливы вида ренклода можно отнести к группе десертных плодов с более крупными плодами 30-37г, за исключением Ренклода фиолетового (22,8г). Размер плодов 38-41 мм в высоту и 31-39 мм в ширину, таким образом, 124 плоды имеют (индекс формы 0,88-1,09) несколько приплюснуто-округлую форму (табл.25). По химическому составу плоды ренклодов имеют меньшее содержание сухих веществ, Сахаров в сравнении с «венгерками» 13,8-15,9% и 10,0-11,7% соответственно.
Диагностика съемной зрелости основного сортимента яблок по комплексу биохимических показателей
В период созревания плодов происходит постоянное снижение титруемых кислот, увеличение содержания Сахаров и сахарокислотного индекса довольно быстрыми темпами, но затем наступает такой период, когда данные показатели изменяются незначительно или остаются постоянными, т.е. в плодах накоплено характерное данному сорту количество этих веществ. Анализируя банк экспериментальных данных для каждого сорта яблок, полученный за период с 1980-2002гг. с учетом разных сроков уборки и сопоставляя с выходом товарных сортов после хранения согласно ГОСТа 2112285, а также с результатами биохимических изменений, были установлены средние величины содержания крахмала, сухих веществ, титруемых кислот, сахара в оптимальной стадии зрелости, которые в комплексе можно использовать в качестве нормативных показателей срока съема плодов для закладки их на длительное хранение, а также для прогноза сроков их хранения (табл.50).
Учитывая, что эти показатели варьируют по годам, определены математические модели, отражающие зависимость химического состава плодов от суммы активных температур, количества осадков за вегетационный период. Используя эту взаимосвязь необходимо провести корректировку показателей зрелости плодов на погодные условия данного года уборки урожая: - коэффициенты при факторах варьирования; Xj - количество осадков за вегетационный период, мм; Х2 - сумма активных температур за вегетационный период,0 С.
Например, для яблок сорта Ренет Симиренко модель взаимосвязи показателя кислотности (У) от количества осадков (Xi) и суммы активных температур (Х2) при двухфакторном воздействии имеет вид: Подставив в эту формулу сумму активных температур и количество осадков за вегетационный период текущего года, мы определяем кислотность плодов в оптимальной стадии зрелости с учетом погодных условий.
Сортовая характеристика яблок по содержанию крахмала и микроскопический способ его определения. Один из наиболее устойчивых признаков, характеризующих стадию зрелости плодов, является содержание в нем крахмала. Рекомендуют содержание крахмала в яблоках определять йодкрахмальной пробой, опуская разрезанные плоды в водный раствор и определять интенсивность окраски [184].
Однако, используя данный метод, мы пришли к выводу, что невооруженным глазом определить изменения интенсивности окраски и локализацию крахмала в различных участках плода в короткие промежутки времени между анализами очень трудно.
Нами была изучена динамика крахмала на срезах под микроскопом, наблюдая непосредственно нагруженность клеток крахмальными зернами, что позволяет безошибочно определить спад синтетической направленности действия ферментов и усиление гидролитических процессов, приводящих к уменьшению содержания крахмала. Так, в первый съем яблок сорта Ренет Симиренко (1 августа - сильно недозрелые плоды) крахмальные зерна были обнаружены во всех 4 подзонах основной паренхимы. Клетки загружены зернами крахмала в виде пучков размером от 42 до 70 мк (рис.73,а). В каждом пучке было по 18-32 зерна. Явно наблюдалась различная интенсивность нагруженности клеток различных подзон - более сально загружены клетки гиподермы; округлые клетки вблизи эндокарда имели крахмальные зерна в виде мелких скоплений по 3-8 зерен или отдельно разбросанные единичные зерна. Данное состояние зрелости плодов оценивали в 5 баллов. По мере созревания яблок под действием фермента амилазы происходит превращение крахмала в сахара, в результате наблюдается уменьшение загруженности клеток крахмалом с его локализацией вдоль контуров клеток вначале в III и IV подзонах, а затем и во II подзоне основной паренхимы (состояние зрелости оценивали в 3 балла (рис. 73,6), что и являлось показателем, характеризующим оптимальную, стадию зрелости.
В потребительской зрелости клетки гиподермы I и II подзоны мезокарпа были загружены крахмалом уже в виде единичных пучков (рис.73,с) в виде нитей у контуров клеток. Загруженность крахмалом клеток при данном состоянии оценивали визуально в 2,5-3,0 балла. У перезрелых яблок крахмал обнаружен в виде единичных зерен (рис 73 ,д) - 1-2 балла.
Нагруженность крахмальными зернами клеток яблок в разной стадии зрелости: а- незрелые плоды; б- съемная зрелость; с- потребительская зрелость; д-перезрелые плоды. Определяя зрелость плодов йодкрахмальной пробой необходимо учитывать, что каждому помологическому сорту яблок свойственно определенное содержание крахмала. Так, яблоки зимнего срока созревания Голден Делишес, Голден Резистент, Джонаголд, Айдаред, Мантуанское, Мекинтош, Кубань, Кальвиль снежный отличаются низким содержанием крахмала (съем проводить при нагрузке 2,5-3,0 балла). Сорта Корей, Альпинист, Ренет Симиренко, Ред Делишес, Глостер, Кинг Девид, Бойкен, Симиренковец, Гранни Смит, Флорина даже в оптимальной стадии зрелости имеют большой запас крахмала (съем проводить при нагрузке 3,5-4,0 балла). Объективный прогноз сроков уборки по динамике общих и растворимых сухих веществ. Кроме перечисленных биохимических показателей, дающих определенную характеристику состояния зрелости яблок, нами обращено внимание также на динамику сухих веществ.
Наш наблюдения показывают, что физиологическое состояние плодов -их степень зрелости характеризуются определенным соотношением нерастворимых и растворимых углеводов. На этой основе нами разработан объективный способ оценки степени зрелости семечковых плодов (а.с. №1644028), не требующий многолетнего накопления данных по биохимии сырья. Сущность способа заключается в том, что в средней пробе плодов определяли содержание общих сухих веществ высушиванием и растворимых сухих веществ рефрактометром, а затем по разности показателей проводили оценку степени зрелости, которая находится в пределах от -4,4 до +12,5 дифференцированной шкалы зрелости. Степень зрелости снятых плодов по дифференциальной шкале определяли сразу после сбора и при естественной убыли не более 5 %.
Первый период роста и формирования плода характеризуется увеличением общего количества сухих веществ, среди которых главные -углеводы. В этот срок в плодах имеются запасные углевода (крахмал, пектин) и небольшое количество растворимого сахара, который непрерывно расходуется на дыхание (рис.74). Сухие вещества, определяемые высушиванием, % СЧпсие RemecTRfl. оппеттетгяемые пе(Ьпяктометпом.% Рисунок 74 - Динамика сухих веществ в процессе созревания яблок Описанные закономерности подтверждаются тем, что в период созревания плодов снижается содержание нерастворимых сухих веществ (протопектина, крахмала). При гидролизе крахмала образуется растворимый сахар, который имеет довольно высокую преломляющую способность. В первый период отмечается увеличение общего содержания сухих веществ и небольшое увеличение содержания растворимых сухих веществ. В плодах содержится запас крахмала, пектинов. Вследствие преобладания процессов синтеза над гидролизом разница между показателями общего содержания сухих веществ и растворимых Сахаров велика. Этот период характеризует плоды незрелые (рис.74, съем 1.08). Второй период характеризуется собственно созреванием плодов, когда в них начинают преобладать процессы гидролиза высокомолекулярных соединений, сопровождающиеся накоплением растворимых углеводов, снижением содержания крахмала, пектинов. При этом общее содержание сухих веществ может немного измениться, но содержание растворимых сухих веществ увеличивается не только по массе, но и непропорционально больше по показателю преломления. Так наступает съемная зрелость плода. При этом разница между показателями общих и растворимых сухих веществ уменьшается (рис.74., съем 1.10).
