Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1. Рябина и ее роль в расширении ассортимента биологически полноценных продуктов. История происхождения и распространения культуры 5
1.2. Характеристика растений рябины в естественных и садовых условиях. 9
1.3. Зарактфистжа биохимического состава плодов рябины и использование их в лечебнсьпрофшіактических целях. 20
1.4. Работа по созданию и сортоизучению новых сортов рябины 34
Глава 2. Цель, задачи, условия, объекты и методики исследований 37
2.1. Цгль и задачи исследований . 37
22. Условия проведения исследований. 38
2.3. Объекты исследований. 41
2.4. Методики исследований 47
Результаты исследований 52
Глава 3. Технологические рекомендации использования плодов рябины для производства лечебно-профилактических продуктов 52
3.1. Оценка урожайности образцов адаптивных сортов и форм рябины 52
3.2. Характеристика плодов адаптивных сортов и форм рябины по органолептическим и биохимическим показателям. 54
3.3. Динамика изменения биохимического состава плодов рябины адаптивных сортов и форм в период вегетации по степени достижения биологической и технической стадий зрелости и при хранении. 68
3.4. Технологические рекомендации использования плодов рябины адаптивного сортимента для производства лечебно-профилактических продуктов питания 87
3.5. Решение проблем технологического использования плодов рябины адаптивных сортов и форм Ю
3.6. Влияния технологических режимов на качество и биохимический состав продукции из рябины (охлаждения, замораживания, сушки и термообработки) 93
3.7. Разработка технологии производства соков с мякотью, компотов, конфитюров и десертов на основе рябины 101
3.9 Разработка технологии по производству пюре плодоовощных с добавление рябинового пюре для детского и диетического питания.. 103
3.10. Оценка сортов рябины по содержанию и выходу биологически активных веществ с единицы площади 107
Глава 4 Экономическая эффективность производства переработки рябины в условиях ЦЧР 109
Выводы 112
Рекомендации производству 115
Список работ, опубликованных по теме диссертации 117
Библиографический список
- Рябина и ее роль в расширении ассортимента биологически полноценных продуктов. История происхождения и распространения культуры
- Цгль и задачи исследований
- Оценка урожайности образцов адаптивных сортов и форм рябины
- Технологические рекомендации использования плодов рябины адаптивного сортимента для производства лечебно-профилактических продуктов питания
Введение к работе
С большими научными и технологическими достижениями вступило человечество в 21 век. Новые технологические возможности реально влияют на ход эволюционного развития наглей планеты. В последние десятилетия в результате интенсификации хозяйственной деятельности наблюдается рост числа и интенсивности физических, химических и иных факторов, оказывающих негативное влияние на человека и окружающую среду. Крупные аварии привели к увеличению радиационного фона во многих регионах и накоплению в природной среде искусственных радионуклидов. Кроме того, значительные изменения происходят в климате планеты, почвенном питании, водообеспеченности, и в связи с этим, получение продовольственного сырья происходит в сложной экологической обстановке. В этих условиях все большее значение приобретает разработка новых видов пищевых продуктов.
В тяжелых экологических условиях последних лет ученые генетики и селекционеры вынуждены изменить подход к оценке сортимента плодовых культур. Учет генетических особенностей растений дает возможность привлекать в сортимент плодовых культур новые для садоводства перспективные и высокоадаптивные растения, которые заведомо, даже в самых тяжелых экологических условиях, способны выжить и дать урожай биологически ценной продукции. К таким растениям относится рябина - род Sorbus L. семейства Rosaceae.
Постановлением правительства Российской Федерации № 917 от 10.08.98 г. «О концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации до 2005 года» определены следующие направления государственной политики в области здорового питания населения РФ:
в области производства пищевых продуктов - получение пищевых продуктов общего и специального назначения с использованием ферментных препаратов и биологически ак-
тивных веществ, создание технологий производства качественно новых пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, соответствующим потребностям организма человека, в том числе: продуктов лечебно-профилактического назначения для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ.
Создание нового поколения отечественных пищевых продуктов, продуктов 21 века - проблема многопрофильная, затрагивающая все отрасли науки и производства.
Главные фундаментальные и прикладные проблемы производства продуктов для здорового питания в нашей стране ученые России определяют в следующем:
обеспечение адаптивного размещения сельскохозяйственных культур агроэкологического макро- и мезорайонирования на территории России, уделив при этом особое внимание созданию и восстановлению зон товарного производства продовольственного сырья и развитию инфраструктуры многоцелевой переработки сельскохозяйственного сырья;
создание технологических производств качественно новых пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, в том числе продуктов лечебно-профилактического назначения для различных групп населения и особенно детей;
снижение риска воздействия вредных веществ, разработка диетического и детского питания нового поколения;
создание прогрессивных методов переработки и хранения сырья и готовых продуктов;
создание новых упаковочных материалов с высокими барьерными свойствами на основе биологически разрушаемых материалов.
Данная работа посвящена решению некоторых из этих проблем.
Рябина и ее роль в расширении ассортимента биологически полноценных продуктов. История происхождения и распространения культуры
Рябина известна людям с древности и ценность ее очевидна по многим параметрам, важным для использования в пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.
Первые сведения о рябине в России датированы началом 16 века. Уже тогда ее плоды и продукты переработки широко использовались в питании, в лечении болезней, в качестве кормовых добавок животным и птицам.
Род Sorbus подразделяется на два подрода: Eu Sorbus kom u Hannia Medie Sorbus. В основу деления положено строение листа растений рябины. Формы рябины со сложными непарноперистыми листьями относятся к подроду Eu Sorbus kom - настоящие рябины, это рябина Обыкновенная, Домашняя, Бузинолистная, Сибирская, Амурская и другие.
Ареал распространения рябины охватывает всю северную часть евроазиатского материка.
В России в настоящее время рябина пользуется особым вниманием, популярностью и имеет важное народнохозяйственное значение как природный источник биологически активных веществ (БАВ), в том числе и антиоксидантного ряда. Наибольшее распространение у нас имеет рябина Обыкновенная и ее естественные популяции: рябины Невежинская, Моравская и другие, которые распространены повсеместно во всех широтах, отличаются достаточно высокой зимостойкостью, скороплодностью, иммунностью, высоким потенциалом продуктивности, накоплением в плодах высокого уровня БАВ. Ее плоды, помимо высокой поливитаминности, содержат вещества, повы 6 шающие сопротивляемость организма ко многим заболеваниям и имеют значение в предупреждении и лечении таких недугов как склероз, желудочно-кишечные болезни, анемия, нервно-психические расстройства, хроническая усталость, депрессия и другие (Виго-ров Л.И., 1964).
Препятствием широкому потреблению плодов рябины в свежем виде был и остается горьковатый и терпкий вкус, что обусловлено наличием дубильных веществ. Имеющиеся технологии переработки и обработки плодов рябины не всегда эффективны и требуют немалых затрат времени и ресурсов, поэтому в настоящей работе, рассматриваются и предлагаются два пути по расширению использования плодов рябины в пищевой промышленности:
? распространение в сельскохозяйственном производстве новых адаптивных сортов и форм без терпкости и горечи с целью увеличения ресурсов этого ценного сырья для производства поливитаминных лечебно-профилактических продуктов питания;
? разработка прогрессивных технологических рекомендаций по переработке плодов рябины с максимальным удалением естественной терпкости и горечи и максимальным сохранением БАВ.
На возможности использования рябины в культуре и селекции обращали внимание многие русские и зарубежные ученые: И.В. Мичурин (1940), А.С. Тихонова (1957), В.В. Пашкевич (1959), Е.М. Петров (1957), И.П. Петрова (1967), М.А. Курьянов (1972), Т.К. Поплавская (1976) и другие.
Получение садовых форм рябины обыкновенной впервые связано с инициативой И.В. Мичурина, который создал такие перспективные сорта как Десертная Мичурина, Бурка, Гранатная. Они то и привлекли внимание селекционеров и пробудили интерес к дальнейшему созданию новых садовых форм рябины.
В 1939 году А.С. Тихоновой выделены из генофонда И.В. Мичурина сорта Красавица и Рубиновая. Сорта народной селекции рябины Невежинской - Желтая, Красная, Кубовая, Невежинская крупная были описаны Е.М. Петровым в 1949 году. В 1972 году М.А. Курьяно-вым был предложен способ преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации растений (авторское свидетельство 1778 149/30-15 класс А 01 Ш 02), в том числе и рябины.
Работы А.А. Гудзенко в ЦГЛ имени И.В. Мичурина, выполненные в 1960 году, были направлены на сохранение имеющегося генофонда рябины, что создало условия для дальнейших исследований. Теоретические вопросы получения отдаленных гибридов с участием рябины обыкновенной и применением искусственной культуры зародышей при отдаленной гибридизации решались в ЦГЛ им. И.В. Мичурина Г.А. Курсаковым и Т.М. Панфилкиной в 1974-1976 гг. Анатомия генеративных органов рода Sorbus изучалась в работах СИ. Ивченко, И.П. Петровой и Н.П. Савченко (1967).
Основная селекционная работа с рябиной после И.В. Мичурина продолжалась также в 1962-1972 гг. в Казанском сельскохозяйственном институте Е.М. Петровым, Ю.И. Сельяниновой, Е.И. Медведевой, в ЦГЛ им. И.В. Мичурина А.С. Тихоновой, на Павловской опытной станции ВИРа, в Ботаническом саду МГУ и ряде других учреждений. Однако эта работа шла, в основном, в плане решения чисто селекционных вопросов, а рябина не была предметом генетических исследований.
В нашей стране особое внимание уделяется сбору и сохранению генофонда рябины, а также селекционной работе и сортоизучению различных форм и сортов рябины в следующих научных учреждениях: ВНИИГ и СПР имени И.В. Мичурина, НИИ садоводства Сибири имени М.А. Лисавенко, Государственном Никитском ботаническом саду, Свердловской опытной станции садоводства (г. Екатеринбург), Сельскохозяйственном институте имени Д-Н. Прянишникова (г. Пермь), Институте проблем освоения Северо-Востока (г. Киров), Институте биологии научного центра УРО РАН Республики КОМИ (г. Сыктывкар), ВНИИСПК (г. Орел), Башкирском институте земледелия и селекции (г. Уфа), Главном ботаническом саду МГУ (г. Москва) и других научных учреждениях и хозяйствах.
Цгль и задачи исследований
Цель исследований: - внедрение в промышленную переработку плодов рябины сортовых форм, расширение ассортимента пищевой продукции из рябины, с приоритетом продукции лечебно-профилактического и детского питания и разработка комплексных технологических рекомендаций для производства лечебно-профилактических пищевых продуктов из рябины.
Для достижения поставленных целей в работе необходимо решить следующие задачи: исследовать и оценить по комплексу биохимических и техно логических свойств новые адаптивные сорта и формы рябины селекции ВНИИГ и СПР им. И.В. Мичурина, выделить среди них наиболее перспективные и удовлетворяющие требовани ям пищевой промышленности; ? установить динамику изменения биохимического состава плодов рябины по степени созревания и определить оптимальные сроки снятия урожая для различных целей переработки; ? создать, исследовать и рекомендовать к использованию для питания различных групп населения широкий ассортимент пищевой продукции для лечебно-профилактического питания из рябины; ? разработать и внедрить комплект нормативно-технологических документов (НТД) для промышленного производства широкого ассортимента пищевой продукции для лечебно-профилактического и детского питания из рябины сортовых форм.
Работа выполнялась в ВНИИГ и СПР имени И.В. Мичурина и Мичуринской НИХТЛ в 1993-2000 гг. Работа началась с изучения коллекции рябины на экспериментальном участке ВНИИГ и СПР, являющейся, в настоящее время, генофондом растений рябины в ЦЧР.
Исследования проводились на опытных участках ВНИИГ и СПР имени И.В. Мичурина, в лабораториях МГАу и НИХТЛ, перерабатывающих предприятиях города Мичуринска. Опытный участок с коллекцией рябины ВНИИГ и СПР имени И.В. Мичурина расположен в пойме реки Лесной Воронеж на юго-восточной границе Мичуринска.
Мичуринск Тамбовской области расположен в зоне умеренно-континентального климата, свойственного восточной части Средне Русской возвышенности. Для Мичуринска типичным является теплое лето, затяжная сухая осень, сравнительно мягкие зимы, с довольно часто наблюдающимися, непродолжительными, но сильными похолоданиями и дружная весна. Многолетняя средняя температура воздуха - около 5С, с колебаниями по годам от +2,3 до +7,6С. Минимумы температуры воздуха наблюдаются в январе и феврале и могут достигать -35, -36С. Период с положительной среднесуточной температурой начинается с 1-5 апреля и заканчивается 3-8 ноября, а в целом составляет 210-230 дней. Средняя продолжительность периода с температурой выше 10С составляет 141-154 дня, а сумма температур за это время составляет 2300-2600С. Безморозный период длится 140-145 дней. Поздние весенние заморозки наблюдаются до середины мая, начала июня, а ранние осенние наступают часто уже в середине сентября. Лето чаще умеренное, солнечное, иногда довольно сухое или очень влажное. Наиболее теплый месяц - июль. Его средняя температура воздуха +19,2С, абсолютный многолетний максимум составляет +33,8С. Очень близки к июлю по температурному режиму июнь и август. Количество ФАР, приходящейся в мае-августе на площадь 1 м2, составляет в сутки 190-240 ккал. Радиационный баланс в целом за год положительный: 37 ккал/см2.
Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом 125 дней. Толщина снежного покрова от 10 до 50 см. Наиболее холодный месяц - январь, средняя многолетняя температура которого составляет -10,4С. Абсолютный минимум температуры воздуха отмечен П-29,5С, а на поверхности снега минимум температуры достигает -33С
Весь ЦЧР, в том числе и участок исследований расположен в зоне неустойчивого увлажнения. Неравномерность распределения осадков по месяцам приводит к засухам, которые повторяются раз в 3-4 года. Среднегодовая и среднемноголетняя относительная влажность воздуха составляет 76%.
Погодные условия в годы исследований (1993-2000 гг.) были неодинаковы: они были как оптимальными для роста и продуктивности рябины, так и отличались от них, что не могло не повлиять на результаты исследований.
Данные метеонаблюдений (см. приложение, табл. 1,2) метеостанции ВНИИС им. И.В. Мичурина (г. Мичуринск) свидетельствуют о том, что погодно-климатические условия в годы исследований имели значительные колебания по гидротермическим показателям. Наиболее теплый апрель, и особенно его третья декада (9,8 и 11 С) наблюдалась в 1996 и 1998 годах, что благоприятно для вегетации почти всех плодовых культур ЦЧР, однако рябина наиболее адаптивная культура и не требует особых условий в весенний период. Почти все растения рябины трогаются в рост на 5-8 дней ранее других культур при температуре почвы 3-4С. Наиболее теплые май и июнь наблюдались в 1993,1995,1996,1998 и 2000 годах, когда среднесуточная температура превышала среднемноголетнее значение на 2-6С, что вызвало раннее цветение рябины (массовое цветение наблюдается при температуре не ниже 15С и продолжается до 15 дней), а также обильное образование завязи плодов.
Оценка урожайности образцов адаптивных сортов и форм рябины
Урожайность "является одним из основных показателей, определяющих хозяйствeiигую ценность культуры. По данным Поплав-ской Т.К (1999) в естественных условиях урожайность рябины Неве-жипской составляет от 60 до 180 кг с дерева, по ее же расчетам потенциальная продук пгвность растений рябтшы реализуется только на 35% и в садовых условиях можно получать урожаи до 200-350 кг с дерева, то есть до 30 т/га.
В результате наших исследований установлено, что степень плодоношения рябины различна по сортам и неодинакова по годам. Рябина плодоносит в основном на приростах побегов прошлого года, поэтому потенциальная продуктивность находится в прямой зависимости от суммарной длины плодоносящей древесины, а также числа почек, соцветий и ягод в щитках, процента полезной завязи и массы плодов. Анализ полученных данных показал, что величина показателей биологической продуктивности колебалась по годам. Меньший коэффшдиенг вариации (24,5-31,7%) отмечен у сортов Титан, Алая крупная, Солнечная, Вефед, Гранатная, Титан низкорослый, Аноль, Амулет, что говорит о высокой адаптивности этих сортов к комплексу неблагоприятных условии. Эти сорта имели высокую урожайность-16-30 т/га. Сорта Рубиновая, Десертная Мичурина, Ангри, Бусинка, Сорбинка, Гранатная давали от 12,5 до 24 т/га плодов, отмечались меньшей адаптивностью по годам, имели более высокие коэффициенты вариации , однако также показали себя в садах ЦЧР, как и другие с коэффициентом вариации (24-25%) - вполне адаптивными (табл.1). Потенциальная продуктивность побега определялась количеством плодов на 1 погонном метре и далее умножением среднего количества плодов на среднюю массу плода (кг/п.м). Потенциальная продуктивность дерева исчислялась по количеству плодоносящих побегов и их продуктивности.
Наиболее перспективными по урожайности являются сорта Титан и Титан низкорослый, Алая крупная, Сорбинка, Амулет, Аноль, Вефед, Солнечная и Гранатная.
В результате проведенных совместных во ВНИИГ и СПР, НИХТЛ и МГАУ исследований установлено, что ряд сортов рябины представляют интерес для широкого технологического использования в перерабатывающей промышленности, с целью получения пищевой продукции с высоким содержанием БАБ.
Из всех изученных форм и сортов нами выделены, тщательно исследованы и рекомендованы к широкому использованию для промышленной переработки на лечебно-профилактические продукты, в том числе и для детского питания следующие 13 сортов и форм: Титан, Рубиновая, Десертная Мичурина, Алая крупная, Ангри, Бусинка, Сорбинка, Солнечная (Дочь Кубовой), Вефед, Гранатная, Титан низкорослый, Амулет, Аноль.
Большинство из этих сортов уже отлично зарекомендовали себя в садовых условиях, а Аноль и Амулет передаются в сортоиспытание.
По всем сортам в течении периода исследований 1990-2000 гг. автором данной работы совместно с другими специалистами проводились технологические испытания плодов рябины, при переработке их на плоды сушеные, вяленые, замороженные, засахаренные, свежие в сахарной пудре, витаминные сборы и чаи, кисели, компоты в сиропах различной концентрации, конфитюры, соки и пюре рябиновые и в сочетании с другими плодами и, особенно, овощами, а также продукты для детского и диетического питания.
Изготовленные лабораторными и производственными способами образцы представлялись на Дегустационные Советы НИХТЛ и ВНИИГ и СПР. Полученные рекомендации и замечания учитывали в дальнейшей технологической работе.
Технологические рекомендации использования плодов рябины адаптивного сортимента для производства лечебно-профилактических продуктов питания
Основная цель расширения сортимента рябины - использование ее плодов, богатых БАБ, которые в свежем и в переработанном виде могли бы предупреждать определенные заболевания человека, а также и излечивать уже возникшие заболевания.
Рябина такая культура, плодам которой, по некоторым органо-лептическим показателям трудно конкурировать с другими плодами и ягодами, однако в переработанном виде она не уступит по многим показателям большинству плодов и может использоваться для обогащения БАБ различных пищевых продуктов.
Лечебно-профилактическое значение плодов рябины отмечено давно (Вигоров, 1964) и несомненно, что профилактическое значение БАБ рябины важнее даже чем лечебное. Предупредить заболевание или нарушение обмена веществ в организме важнее, чем затем лечить. Профилактика заболеваний и нарушения обмена веществ, при этом заключается в систематическом пищевом использовании большого ассортимента продуктов, обогащенных добавками плодов рябины, рябинового пюре, сока, концентрата, порошка, экстракта и других продуктов из рябины.
Экспериментальные технологические работы по расширению ассортимента пищевых продуктов для лечебно-профилактического питания из рябины велись все эти годы одновременно с расширением сортимента рябины. В результате плоды рябины были включены в рецептуры приготовления витаминных и фруктовых чаев, компотов из сухофруктов, витаминных сборов для лечебно-профилактического питания, кетчупов и соусов.
Первоочередной важнейшей технологической задачей при использовании плодов рябины в переработке является съем и сохранение их с минимальными потерями БАБ.
Нами были разработаны технологические инструкции и рекомендации по хранению рябины с максимальным сохранением БАВ.
Рябину рекомендуется убирать в биологической стадии зрелости, когда в ней наибольшее количество БАВ, и обязательно со щитками. После съема хранить свежие плоды следует в хранилищах с регулируемыми условиями, то есть при температуре 0 - +4С.
При переработке на соки и пюре рекомендуются новые технологии, предложенные автором данной работы, при которых измельчение и протирание ведется на диспергаторах и гомогенизаторах вместе с кожицей и семенами. Такая технология дает возможность с максимальным эффектом сохранить в готовой продукции БАВ и микроэлементы.
Технологи Мичуринской НИХТЛ Центросоюза России всегда уделяли рябине обыкновенной особое внимание, как очень ценной культуре, с плодами, содержащими наибольшее, среди нетрадиционных садовых и дикорастущих культур количество биологически ценных веществ. Мы считаем, что никакие другие виды плодов не имеют такого многообразия возможностей переработки, как рябина.
В соответствии с планом научно-исследовательских работ мы провели ряд экспериментальных работ по использованию плодов рябины сортовых форм для обогащения некоторых плодоовощных консервов БАВ и улучшения их органолептических показателей. Основной целью этих работ было создание качественно новых продуктов для различных групп населения, избравших здоровый образ жизни, а также для детского и лечебно-профилактического питания.
Экспериментальные работы по определению условий и сроков хранения, созданию новых видов консервов из сортовых форм рябины и отработке технологии производства этих консервов с максимальным сохранением БАВ проводились на Мичуринском экспериментальном консервном заводе Центросоюза РФ, в перерабатывающем цехе совхоза имени И.В. Мичурина объединения Садстрой Мичуринского района, Козельском консервном заводе Калужского обл-потребсоюза, КСК Кочетовский, НИХТЛ Центросоюза РФ.
При проведении этих работ были изготовлены образцы новых видов консервов 20 наименований, которые были заложены на хранение и, одновременно подверглись испытаниям по всем показателям качества и пищевой ценности.
Органолептические показатели оценивались на расширенной «Дегустации с участием специалистов науки и производства. В резуль /Г тате были одобрены и рекомендованы к внедрению в производство новые виды консервов для лечебно-профилактического питания: «Десерт яблочно-рябиновый», конфитюр из рябины с тыквой «Новинка», конфитюр из рябины с яблоками и тыквой «Успех», конфитюр из рябины с яблоками и морковью «Нежный» с пониженным содержанием сахара, кисели, фруктовый порошок, соки купажированные на основе рябинового, пюре тонкоизмельченные, которые использовались для обогащения БАВ соков, кетчупов, овощных консервов (икра), фруктовые припасы, концентрат для морса и другие. Автором данной работы были разработаны и представлены на утверждение нормативно-технические документы (НТД) для производства этой продукции: Технические условия качества и безопасности (ТУ), Технологические инструкции производства (ТИ), Рецептуры и Нормы расхода сырья и материалов (РЦ и HP). После утверждения Минздравом, Управлением торговли, Центросоюзом РФ, НТД были зарегистрированы Госстандартом и разосланы всем предприятиям, заинтересованным в переработке рябины. В настоящее время эти консервы с успехом вырабатываются на предприятиях Калужской, Смоленской, Тульской, Липецкой, Ростовской, Курской и других областей.
Нами разработаны технологические инструкции и рекомендации по переработке плодов рябины на консервы с максимальным сохранением БАВ.
Технология производства этих консервов предусматривает новые прогрессивные методы, которые обеспечивают быструю, рациональную и качественную переработку такого ценного, недорогого и малоиспользуемого сырья как рябина, тыква и морковь. Новизна технологии заключается в способах подготовки и обработки сырья с максимальным сохранением БАБ. Пюре из рябины, яблок, тыквы, моркови и др. используется свежеприготовленное или консервированное асептически. При переработке рябину мы отделяли от щитков «доением», пропускали через веточкообрывную машину, мыли, инспектировали, вальцевали для обеспечения лучшей диффузии или бланшировали с этой целью в 10% сахарном сиропе, а затем соединяли с пюре и сахаром.
