Влияние условий хранения на пищевую ценность картофеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Хранение картофеля не только завершающий этап сельскохозяйственного производства, но и его начало. От условий хранения семенного картофеля в значительной мере зависит величина и качество будущего урожая. В настоящее время значительно возросли объёмы картофеля, идущего на промышленную переработку, где требуется своя специфика, связанная с технологией производства. Требует внимания также вопрос хранения полученного урожая в личном подсобном хозяйстве.

В последние годы достигнуты заметные успехи в организации хранения картофеля, однако потери всё ещё остаются достаточно большими, и качество клубней при этом заметно ухудшается. В наше время успешное хранение продукции возможно лишь на основе правильного представления о биохимических процессах, происходящих в клубнях на протяжении всего периода хранения.

Необходимы более совершенные методы хранения, основанные на использовании активной вентиляции с применением автоматического управления, физиологически активных веществ и др. Использование этих и некоторых других методов позволяет управлять физиолого-биохимическими процессами, происходящими в клубнях во время хранения.

Одним из современных способов продления сроков хранения картофеля является обработка его антисептическими препаратами.

Поэтому в данной работе изучалось влияние обработки различными антисептическими препаратами на хранение картофеля.



1. Физиологические и биохимические процессы, протекающие в картофеле при хранении

Рассмотрим химический состав съедобной части клубня картофеля, который представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Биохимический состав клубней картофеля (по данным Кучко А.А. и др., 1998)

Вещество	Содержание вещества, % к сырой массе
	минимальное	максимальное	среднее
Вода	63,2	86,9	76,3
Крахмал	8,0	29.4	17,5
Сахара	0,1	8,0	1,0
Клетчатка	0,2	3,5	1,0
Сырой протеин	0,7	4,6	2,0
Жиры	0,04	1,0	0,1
Зола	0,4	1,9	1,0
Всего сухие вещества	13,1	36,8	23,7
Органические кислоты	0,1	1,0	0,6

В составе белков картофеля обнаружены все аминокислоты, встречающиеся в растениях, в том числе и все незаменимые. Они содержатся в клубнях как в свободном, так и в связанном виде.

Из полифенолов в клубнях содержатся хлорогеновая и кофейная кислоты, скополин, скополетин и многие другие, значительная часть которых ещё не идентифицирована.

К прочим органическим веществам относятся многие соединения, содержащиеся в очень небольших количествах, но играющие исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности картофеля, например нуклеиновые кислоты, без которых невозможен синтез белка, деление клеток, образование тканей.

То же можно сказать и о витаминах, многие из которых сами, или в соединении с другими веществами, являются активной группой ряда ферментов. В свежеубранном картофеле содержится в среднем 20 мг% витамина С, представленного почти целиком восстановленной формой аскорбиновой кислоты (на долю дегидроформы приходится 2-3 мг%). Из других витаминов в клубнях содержится (средние данные, в мг%): В1 - 0,11; В2 - 0,06; РР - 0,57; В6 - 0,22; пантотеновая кислота - 0,32; В9 - 0,0008.

К прочим органическим веществам картофеля относятся также глюкозиды - вещества, состоящие чаще всего из сахара и иного компонента неуглеводной природы. Примером являются гликоалкалоиды соланин и чаконин, а также скополетин и другие соединения, которым принадлежит важная роль в защитных реакциях картофеля против фитопатогенных микроорганизмов.

Большая часть гликоалкалоидов, как и полифенолов, находится в покровных тканях клубня, и этим в значительной мере объясняется их защитная роль.

Большая часть веществ, содержащихся в картофеле, растворена в воде и легкодоступна для микроорганизмов. Поэтому клубень представляет собой хороший субстрат для развития микроорганизмов и легко ими поражается. На обезвоживании растительных тканей основан метод заготовки картофеля впрок путём сушки.

В то же время для сохранения картофеля в свежем виде, наоборот, необходимо предупредить испарение клубнями воды, т. к. оно приводит к ослаблению тургора клеток, дезорганизации обмена и, как следствие, снижению уровня устойчивости. Испарение воды - одна из основных причин уменьшения массы картофеля при хранении.

Биохимические процессы, активно протекающие в клубнях, являются причиной изменения их химического состава во время хранения и возникновения различного рода функциональных расстройств. Вместе с тем, именно благодаря тому, что на протяжении всего периода хранения в клубнях продолжаются процессы жизнедеятельности, они обладают определённой устойчивостью к фитопатогенным микроорганизмам.

Свежеубранные клубни картофеля характеризуются довольно низким содержанием сахаров: в среднем 0,7 % на сырой вес или 2,8 % на сухое вещество. Более половины их приходится на глюкозу (около 65 %), примерно 30 % на сахарозу и только 5 % на фруктозу.

Накопление сахаров в картофеле при низкой температуре, а также их исчезновение при повышении температуры, обусловлено различной скоростью следующих трёх реакций углеводного обмена: распадом крахмала до сахаров, превращением сахара вновь в крахмал, окислением сахара в процессе дыхания. Со снижением температуры скорость всех трёх реакций замедляется, а с повышением - ускоряется, но с различной интенсивностью. Ещё в 19 веке Мюллер-Тургау показал (цит. по Метлицкий и др., 1972), что при снижении температуры с 20 до 0єС скорость реакции крахмал - сахар уменьшается на одну треть; скорость сахар - крахмал уменьшается в 20 раз, скорость потребления сахара в процессе дыхания (сахар = углекислый газ + вода) уменьшается в 3 раза.

Таким образом, со снижением температуры заметно замедляется скорость всех трёх реакций. Однако сильнее всего ослабляется ресинтез крахмала, и в этом основная причина накопления сахаров в клубнях при низкой температуре. С повышением температуры скорость этой реакции возрастает сильнее других, и поэтому она в первую очередь ответственна за исчезновение сахаров в картофеле при выдерживании клубней в тепле после

холодного хранения.

Разная скорость реакций объясняется тем, что все они катализируются различными ферментами, оптимум действия которых находится на различных отрезках температурной кривой. Вместе с тем большое влияние на активность ферментов оказывает величина рН внутриклеточной среды. С понижением величины рН распад крахмала преобладает над его синтезом, а с повышением - усиливается синтез крахмала. Согласно исследованиям Мюллер-Тургау, от 2/3 до 3/4 исчезающих сахаров превращаются в крахмал, а остальные сгорают в процессе дыхания. Эти опыты впоследствии были повторены различными исследователями. И, хотя во многих вновь поставленных опытах соотношения между расходованием сахаров и увеличением крахмала в клубнях существенно отличались от обнаруженных Мюллер-Тургау, основная установленная им закономерность подтвердилась.

Скорость и направление процессов превращения сахаров и крахмала зависят от ряда условий. Большое значение имеет не только температура, но и длительность холодного хранения. Так, в одном из опытов авторы (Метлицкий и др., 1963) периодически учитывали изменение содержания сахара в картофеле после смены холодного хранения на тёплое. Если смену проводили в декабре, т. е. через два с половиной месяца хранения при нулевой температуре, сахаристость клубней снижалась уже на второй день. Если холодное хранение заменяли тёплым в марте, т. е. через пять с половиной месяцев хранения при нулевой температуре, то первый день выдерживания в тепле вызывал даже некоторое повышение сахаристости картофеля и лишь через 2-3 суток начиналось снижение содержания сахаров (таблица 2)

Таблица 2 - Изменение сахаристости картофеля после смены холодного хранения на теплое (в % на сырой вес)

Дата анализа	Исходное содержание при 0єС	Через 1 день	Через 5 дней
Декабрь	2,08	2,00	1,03
Март	2,57	2,88	1,39

Это можно объяснить тем, что в условиях длительного хранения картофеля при нулевой температуре процессы распада крахмала заходят очень глубоко и для его ресинтеза требуется значительное время. Чем дольше картофель хранят при низкой температуре, тем дольше требуется выдерживать его в тепле для ресинтеза крахмала.

В большинстве случаев расход сахаров оказывается большим, чем это необходимо на ресинтез крахмала и на дыхание. По-видимому, сахара, не использованные на ресинтез крахмала и на дыхание, превращаются в какие-то промежуточные соединения, химическая природа которых ещё не изучена. Вероятно, они могут возникать как на пути полимеризации сахаров, так и на пути их окисления. Во всяком случае, сахара не превращаются в декстрины, так как декстрины в картофеле составляют не более 2-3 % на сухое вещество.

По данным М.З. Покровской (1965), ресинтезированный крахмал отличается от исходного меньшими размерами зёрен. Уменьшение размера зёрен происходит за счёт увеличения доли мелких зёрен. Если в исходном крахмале на долю мелких зёрен (до 10 мкм) приходится 20 % всех зёрен, то в ресинтезированном - 35 %.Размер зёрен крахмала, содержащихся в клетках картофеля, колеблется от 1 до 100 мкм, но больше всего зёрен величиной от 20 до 40 мкм. С размером крахмальных зёрен связан такой важный показатель качества картофеля, как его консистенция при варке.

Полностью избежать накопления сахаров в клубнях можно при температуре хранения около 10 єС. Но при такой температуре возможные сроки хранения картофеля заметно сокращаются и сильно возрастают потери углеводов на дыхание. По данным Метлицкого Л.В. и др. (1972), при температуре 4-5 єС хотя и происходит накопление сахаров, но в незначительных размерах, и от них можно освободиться за сравнительно короткий срок выдерживания клубней в тепле.

Рассмотренные данные об особенностях углеводного обмена в клубнях картофеля позволяют сделать некоторые практические выводы относительно температурного режима хранения картофеля. Чтобы обеспечить более или менее согласованное прохождение в клубнях основных звеньев углеводного обмена и предупредить вместе с тем заметные потери углеводов, картофель лучше хранить при температуре около 4 єС. При этой температуре хорошо сохраняются не только кулинарные и технологические качества картофеля, но и его семенные свойства.

Клубни некоторых сортов картофеля, хранившиеся при температуре 4 єС, дружнее и быстрее прорастали, чем клубни, хранившиеся при более низкой температуре. Но эта же температура может создать угрозу более быстрого поражения картофеля инфекционными болезнями из-за усиления жизнедеятельности микроорганизмов, а также более быстрого прорастания. Для защиты клубней от инфекционных болезней довольно эффективным средством является хранение в условиях активного вентилирования. Для защиты же от прорастания этого ещё не достаточно, нужны более сильнодействующие средства.

Большие изменения претерпевает в картофеле содержание витамина С. По данным Прокошева С.М. (1947), при среднем содержании витамина С в разных тканях клубня от 10,9 до 15 мг% пределы изменчивости его содержания очень велики: от 5 до 40 мг%. Нижний предел характерен для наиболее старых клубней, прошедших длительное хранение, тогда как верхний предел наблюдается в наиболее молодых, свежевыкопанных.

Картофель, извлеченный из земли, представляет собой живой организм, постоянно претерпевающий физиологические изменения. Наиболее важный процесс - дыхание клубней. В процессе дыхания в результате окисления кислородом воздуха органических веществ происходит образование углекислого газа и воды. При этом выделяется необходимая каждому растительному организму энергия. Наиболее часто веществом, сгорающим в процессе дыхания, является сахар глюкоза. При полном его сгорании в качестве конечных продуктов получается углекислый газ и вода по суммарному уравнению:

С₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + 674 кал.

По этому уравнению на объем поглощенного кислорода должен образоваться равный ему объем углекислого газа. Между энергией дыхания и интенсивностью процессов обмена веществ в организме существует тесная связь. Поэтому изучение интенсивности дыхания картофеля имеет большое значение.

Так как скорости ферментативных реакций зависят от концентрации субстрата, то представляет интерес изучение зависимости интенсивности дыхания картофеля от количества простых сахаров. Однако такая зависимость не обнаруживается, хотя некоторые авторы находили при различных температурах хранения картофеля некоторую корреляцию между изменением общего количества сахаров и интенсивностью дыхания.

Установлено, что интенсивность дыхания клубней зависит от их зрелости и поврежденности. Незрелый картофель, равно как и поврежденный при уборке, дышит активнее. Активность дыхания картофеля изменяется и в разные периоды хранения. Обычно дыхание снижается через несколько дней после выкопки картофеля и держится на невысоком уровне при его хранении до декабря и далее. Однако различные сорта картофеля при хранении ведут себя неодинаково.

Кроме факторов, связанных с природными свойствами сортов картофеля, на интенсивность дыхания клубней могут оказывать влияние внешние условия хранения (свет, температура и др.).При изучении влияния света на интенсивность дыхания клубней картофеля сорта Лорх (Колесник, 1965) было найдено, что при 14-15 °С разница между интенсивностью дыхания клубней картофеля на свету и в темноте составляла 0,1-0,5 мг CO₂ на 1 кг клубней в 1 час. Клубни картофеля на свету дышали более интенсивно и неравномерно, чем в темноте.

Интенсивность дыхания картофеля при хранении в значительной степени зависит от температуры. Так как в условиях нормальной воздушной среды снижение температуры представляет собой наиболее действенный и простой способ снижения активности дыхания, то влияние температурного фактора подвергалось многочисленным исследованиям. Многие авторы отмечали значительное увеличение интенсивности дыхания при более высоких температурах и указывали на некоторую пропорциональную зависимость между температурой и скоростью дыхания. Обычно принимают, что интенсивность дыхания, измеряемая по выделению CO₂, возрастает почти пропорционально температуре в пределах между 0 и 30-35 °С. При 30-40 °С дыхание замедляется, при 45-50 °С - прекращается. За 5 месяцев хранения картофеля при 13 °С и 1 °С потери крахмала в процессе дыхания составили 30 и 8 % от исходного содержания. Зависимость интенсивности дыхания от температуры выражается приближенным правилом: на каждые 10 °С интенсивность дыхания изменяется в 2,5-3 раза.

Понижение температуры не всегда вызывает уменьшение интенсивности дыхания картофеля. Так, при снижении температуры от 5 до 0 °С интенсивность дыхания картофеля повышается. Это подтверждается работами П.Ф. Сокола и др. (1963). Баркер (цит. по Метлицкому, и др., 1972) наблюдал выделение картофелем CO₂ (в мг на 100 г. клубней в час) в следующих количествах: при 3 °С - 0,4 мг, при 1 °С - около 1 мг. Одновременно с этим Баркер нашел в картофеле соответственное увеличение содержания сахаров: 0,9; 3,5 и 7,0 %.

А.А. Колесник указывает, что предварительное длительное хранение клубней при 14-16 °С не оказало большого влияния на интенсивность их дыхания в период дальнейшего хранения при 0-2 °С. Мало изменилось количество СО₂, выделяемое клубнями, после их хранения при низкой температуре и при дальнейшем хранении при 0-2 °С. Следовательно, когда клубни находятся в покое, картофель обладает сравнительно низким температурным коэффициентом дыхания.

Зрелые клубни обладают ясно выраженным состоянием внутренне обусловленного покоя глазков. Пробковый камбий при этом остается деятельным. Более того, у покоящегося клубня сохраняется способность восстанавливать при ранениях кожуру из клеток коры. Состояние покоя клубня развивается постепенно и характеризуется малой интенсивностью дыхания. Клубни, находящиеся в состоянии покоя, не прорастают даже при оптимальных для роста условиях внешней среды. Когда период покоя заканчивается прорастание клубней можно задержать понижением температуры и изменением некоторых других условий.

Способность находиться в состоянии покоя возникла у картофеля в процессе эволюции как приспособление к неблагоприятным для роста условиям. Как биологическое свойство эта способность закреплена генетически и является одним из сортовых признаков. Имеются сорта картофеля с разной продолжительностью периода покоя: от одного до трех месяцев. Биохимическая природа покоя клубней картофеля еще недостаточно изучена. Результаты исследований последних лет развивают представление, что состояние покоя обусловлено отсутствием определенных физиологически активных соединений, без которых содержащиеся в растениях вещества не могут быть использованы на построение новых тканей и органов. Препятствие ростовым процессам могут создавать также специфические природные ингибиторы роста (например, абсцизовая кислота), действие которых, в известной мере, может быть осуществлено и

химическими соединениями (гидразид малеиновой кислоты).

Вероятнее всего, выход из состояния покоя у картофеля осуществляется как новым синтезом жизненно необходимых веществ, так и инактивацией природных ингибиторов ростовых процессов.

Интенсивность дыхания клубней резко повышается при прорастании клубней и удерживается в дальнейшем на том же уровне. Увеличение интенсивности дыхания наступает несколько раньше видимого начала прорастания клубней. О выходе картофеля из состояния покоя можно судить по интенсивности дыхания. Следовательно, для определения начала прорастания клубней необходимо периодически вести наблюдения за изменениями интенсивности их дыхания. Клубни разных размеров не отличаются между собой по этому показателю.

Усиление активности дыхания в марте-апреле даже при низких температурах свидетельствует об увеличении ферментативных процессов в клубнях в связи с приближением начала прорастания. Как показали исследования, картофель не прорастает при 0-2 °С. По-видимому, прорастание клубней задерживается при температуре хранения ниже 4 °С в декабре - январе, и при температуре ниже 2 °С в последующие месяцы.

Клубни картофеля при хранении теряют в массе не только вследствие дыхания, но и испарения влаги. Эти потери составляют естественную убыль картофеля, которая является важным показателем его лежкости. Размеры естественной убыли могут быть различными в зависимости от зрелости клубней, качества уборки, температурного режима хранения и других факторов. Исследования Н.М. Львовой (1957) показали, что при стабильной нулевой температуре до середины марта и при 0-1 °С после этого срока потери сухого вещества составили к маю 2,13-3,73 %. Все это говорит о том, что даже при низкой температуре происходит выделение клубнями картофеля CO₂ и потеря сухого вещества [1].

2. Факторы, влияющие на качество и лежкость картофеля при хранении

Решающим фактором, обусловливающим сохранность, является качество закладываемых на хранение клубней картофеля. При этом к ним предъявляются следующие требования: они должны быть целыми, сухими, непроросшими, незагрязненными, без заболеваний, однородными по окраске и форме; для позднего картофеля - зрелыми с плотной кожурой. Не допускается содержание клубней раздавленных, пораженных мокрой, сухой, кольцевой, пуговичной гнилями и фитофторой, а также картофеля с посторонними запахами, вызванными условиями выращивания (от применения сточных вод и ядохимикатов). Дефектные клубни (подмороженные, пораженные анаэробиозом) оказывают отрицательное влияние на лежкость всего картофеля, способствуя заражению здоровых клубней.

Рассмотрим факторы, влияющие на качество и лежкость картофеля при хранении. Их подразделяют на внешние и внутренние

К внешним факторам относятся:

ь тип почвы, ее влажность в предуборочный период, влажность и температура во время уборки, общий фон развития болезней в предуборочный период;

ь способ уборки (комбайном, копателем);

ь технология загрузки клубней в хранилище (поточная, перевалочная, прямоточная);

ь температура, относительная влажность воздуха в период загрузки и в первый месяц хранения;

ь продолжительность загрузки хранилища.

К внутренним факторам относятся:

ь сорт и его особенности:

- устойчивость к фитофторозу;

- устойчивость к механическим повреждениям;

- потенциальная лежкость;

- группа спелости;

- размер или масса клубней;

- зрелость к началу уборки (прочность кожуры);

- продолжительность периода хранения (т. е. все данные, которые содержаться в характеристике сорта).

ь способ хранения:

- навалом;

- закром;

- контейнер.

ь технология хранения:

- возможность просушивания клубней последовательно, в процессе загрузки;
- возможная интенсивность вентилирования исходя из производительности установленных вентиляторов, наличие в системе

смесительных камер и клапанов.

К характеристике клубней относятся:

- пораженность болезнями (определяемая клубневым анализом);

- уровень механических повреждений (общий и по видам);

- тургор (вялые и упругие);

- температура при закладке на хранение.

Для того, чтобы сократить потери картофеля при хранении, необходимо выполнение комплекса мероприятий, который включает:

? подбор сортов, обладающих повышенной лежкостью;

? применение системы агротехнических мероприятий, направленных на получение продукции, устойчивой к хранению;

? снижение механических повреждений при уборке, транспортировании;

? прогнозирование лежкости;

? организацию и совершенствование послеуборочной обработки;

? создание современных хранилищ;

? соблюдение сортовой технологии хранения;

? организацию паспортизации условий выращивания с указанием количества применяемых минеральных удобрений, особенно азотных и пестицидов.

Рассмотрим более подробно влияние температуры, относительной влажности воздуха и его газового состава на лежкость клубней картофеля при хранении.

Температура хранения влияет на сохранность картофеля как прямо, так и косвенно. Даже здоровые клубни могут плохо храниться и погибнуть при высокой или, наоборот, низкой температуре. В то же время при благоприятной температуре можно сократить потери механически поврежденного и даже пораженного болезнями картофеля, можно ограничить развитие болезни только уже пораженными клубнями, а затем предельно снизить ее интенсивность. Действие температуры проявляется во все периоды хранения картофеля.

Значительное влияние оказывает температура на устойчивость клубней к фитопатогенным микроорганизмам. С повышением температуры восприимчивость клубней к поражению болезнями усиливается.

От температуры зависит интенсивность различных физиолого-биохимических процессов в период хранения. Например, интенсивность процесса дыхания, отражающего реакцию растительного организма на внешние условия, в значительной степени изменяется с изменением температуры хранения. Используя пониженные температуры хранения, можно задержать прорастание почек глазков и, таким образом, искусственно продолжить состояние покоя до конца сезона хранения. Вместе с тем при необходимости изменением температуры, возможно, регулировать время пробуждения почек и скорость их развития.

Температура хранения в значительной степени определяется назначением картофеля. Например, картофель, предназначенный для приготовления различных полуфабрикатов (чипсы, жареный картофель, картофельная крупка, пюре и т. д.) должен храниться при более высокой температуре, чем семенной или продовольственный. Имеют значение также и сроки хранения. По данным М.В. Антонова, картофель, подлежащий технической переработке в декабре, следует хранить в основной период при температуре 8-10 °С и влажности воздуха 85-90 %. При продлении сроков переработки до января - марта температуру хранения такого картофеля снижают до 3-4 °С при той же относительной влажности воздуха.

При длительном хранении продовольственного картофеля в насыпи клубней поддерживают более низкую температуру, чем при кратковременном. Определяющее влияние на выбор температуры хранения имеет качество картофеля, и прежде всего сорт. Но и для одного и того же сорта картофеля в разное время хранения оптимальной будет разная температура.

К числу других факторов, определяющих сохранность картофеля, относится относительная влажность воздуха и газовый его состав в насыпи клубней. Как очень насыщенный водяным паром, так и обедненный им воздух нежелателен. В первом случае при повышении температуры создаются возможности для развития гнилей и преждевременного прорастания клубней, во втором - клубни обезвоживаются, падает их тургор, ослабляется болезнеустойчивость, ухудшаются семенные качества.

Д.И. Жуковский указывал, что влажность воздуха в хранилище должна быть настолько высокой, чтобы клубни оставались плотными, и настолько низкой, чтобы ограждения хранилища были сухими и исключалась возможность конденсации влаги и увлажнения хранящегося картофеля.

Многолетние наблюдения, проведенные во многих научно-исследовательских учреждениях, показывают, что при обычно используемых низких положительных температурах в зимний период хранения относительная влажность воздуха должна быть близкой к 90 %. П.Ф. Сокол допускает использование более высокой влажности. Он считает, что картофель надо хранить при высокой относительной влажности: 95 % и выше, лишь бы не образовалась точка росы и не увлажнялись клубни. Изменение относительной влажности тесно связано с изменением температуры. Воздух в межклубневых пространствах насыпи и в картофелехранилище содержит какое-то количество растворенной в нем воды и в связи с этим характеризуется разной степенью насыщенности водяным паром. Упругость водяного пара возрастает с увеличением его количества в единице объема. Однако это количество водяного пара, а следовательно, и его упругость не могут расти беспредельно. Существует определенный предел содержания влаги в воздухе, зависящий от температуры. Так, в 1 мі воздуха, насыщенного водяными парами, при температуре - 20 °С он в 32 раза меньше, чем при температуре 30 °С. По мере повышения температуры насыщенного воздуха его способность удерживать влагу возрастает и он может поглотить дополнительное количество воды. В то же время любое количество воды, содержащееся в данном объеме ненасыщенного воздуха при более низкой температуре, может оказаться близким к насыщению. В таких температурных условиях наступает точка росы и водяные пары начинают конденсироваться в виде капелек влаги. Такое состояние можно наблюдать при быстром охлаждении насыщенного водяными парами воздуха в картофелехранилище.

Таким образом, при хранении приходится все время учитывать количество содержащейся в данный момент влаги по отношению к наибольшей ее массе, которую может поглотить тот же объем воздуха при данной температуре. В связи с этим температура хранения должна изменяться с учетом ее влияния на величину относительной влажности воздуха. Поскольку температуру в насыпи картофеля и в хранилище изменяют путем вентиляции, необходимо увязывать воздухообмен как по теплу, так и по влажности. Для этого проводят расчет с использованием диаграмм по показателям влажности воздуха. Это дает возможность выбрать наиболее рациональные параметры приточного и удаляемого воздуха, соотношение между количеством наружного и рециркуляционного воздуха и найти наиболее рациональную схему вентилирования картофелехранилищ. Необходимо, в частности, стремиться к тому, чтобы относительная влажность приточного воздуха не была слишком низкой. Температура же удаляемого из хранилища воздуха должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы точка росы, соответствующая параметрам воздуха в верхней зоне хранилища, была несколько ниже температуры внутренней поверхности ограждений.

На сохраняемость картофеля значительное влияние оказывает также и газовый состав среды в межклубневых пространствах насыпи. Обычно эта среда представляет собой однородную смесь некоторых газов с водяным паром, количество которого в смеси зависит от ее температуры и состояния пара. Газы, входящие в смесь, образуют сухой воздух, который является в основном смесью азота (78,1 % объема) и кислорода (20,9 % объема). Около 1 % объема приходится на аргон, углекислый газ, водород, гелий, неон, озон, криптон и ксенон. Однако в период хранения состав воздуха в межклубневых пространствах меняется. Вследствие дыхания клубней количество кислорода уменьшается, а углекислого газа и водяного пара увеличивается. В насыпи клубней могут проходить процессы гниения, вследствие этого выделяются аммиак и сероводород, а также поднимается температура, что способствует повышению интенсивности дыхания клубней, больше расходуется кислорода и выделяется углекислоты.

Многолетними исследованиями П.Ф. Сокола было выявлено, что повышенное содержание кислорода не оказывает существенного влияния на прорастание клубней, потерю ими массы и заболевания. Повышение же содержания углекислого газа подавляет прорастание картофеля и одновременно способствует увеличению количества больных клубней. При этом была выявлена взаимосвязь содержания углекислого газа и температуры хранения: чем выше температура хранения, тем интенсивнее клубни прорастают и для задержки этого прорастания требуется большая концентрация углекислого газа в воздухе хранилища.

Однако длительное подавление прорастания при помощи высокой концентрации углекислого газа в условиях, благоприятствующих прорастанию, приводит к заболеванию клубней. В результате исследований было установлено, что лучшим при хранении картофеля является воздух, содержащий 2-3 % углекислого газа и 16-18 % кислорода.

Дальнейшие исследования подтвердили отмеченную закономерность и позволили уточнить влияние температуры при изменении соотношения углекислого газа и кислорода. Работы на опытной станции Колорадо в США показали, что отрицательное влияние на лежкость картофеля повышенного содержания углекислого газа усиливается и при понижении температуры хранения до 0 °С.

Исследования, проведенные в ГДР, показали, что углекислый газ накапливается в нижних слоях штабеля при отсутствии вентиляции. Однако за счет тепловой конвекции воздуха он перемещается по насыпи. Плотная укладка клубней и наличие примесей (земля, мусор) мешают этому перемещению. Процессы гниения способствуют накоплению углекислого газа. Обычной вентиляции для отвода тепла было достаточно для поддержания концентрации углекислого газа на нормальном уровне, если перерывы в вентиляции не превышали суток.

В Московском технологическом институте пищевой промышленности изучали хранение картофеля в холодильниках в условиях регулируемой газовой среды с повышенным содержанием азота.

Картофель сорта Эпикур хранили с декабря по август в холодильных камерах емкостью 1000 кг при температуре воздуха 2,5-4 °С и относительной влажности 85-90 %. Газовая среда в экспериментальной камере содержала 93-96 % азота, 4-6 % кислорода и 0,2-1 % углекислого газа. Хранение клубней в атмосфере с повышенным содержанием азота способствовало лучшей их сохранности. Так, более полно сохранялись сухие вещества, менее интенсивно снижалось содержание крахмала. Количество витамина С в картофеле, хранившемся в атмосфере с повышенным содержанием азота, было на 4-10 % больше, чем в контрольной камере. Общая пораженность картофеля к концу хранения в экспериментальной камере была на 4,8 % ниже, выход полноценных клубней на 5,7 % больше, а убыль массы несколько меньше, чем в контрольной камере. Положительное влияние повышенного содержания азота при хранении клубней сортов Лорх и Любимец было подтверждено дальнейшими исследованиями [2].

3. Методы хранения картофеля

Технологию производства картофеля можно представить в виде двух блоков. Блок полевых работ - выращивание и уборка и блок хранения. Первый длится в зависимости от сорта и климатической зоны выращивания 3-4 месяца; второй - в зависимости от назначения картофеля и времени реализации от 2-3 до 8-11 месяцев, т. е. несоизмеримо больше. В течение этого длительного времени в клубнях и в их массе происходят сложные физиолого-биохимические процессы, развитие в насыпи картофеля различных патогенных микроорганизмов. В силу этого в процессе хранения изменяется химический состав клубней, газовый состав среды и относительная влажность воздуха, возможно поражение клубней болезнями в виде сухих и мокрых гнилей. Клубни отдельных сортов с коротким периодом покоя нередко начинают прорастать уже в декабре - январе месяцах, что снижает качество картофеля и повышает потери, ухудшаются потребительские или семенные и посевные показатели посадочного материала и, как следствие, снижается качество посадки и урожайность. Снижение влияния отрицательных факторов на хранящийся картофель, обеспечение высокого качества клубней, сведение до минимума потерь - основная задача современных технологий длительного хранения.

Результат хранения зависит от многих факторов: сорта, технологии и условий выращивания, уборки и послеуборочной доработки клубней и их загрузки в хранилище, а также от способа и места хранения, конструкции хранилища, системы контроля и управления температурно-влажностными режимами в насыпи картофеля и в помещении с учётом специфических условий различных климатических зон.

Существует несколько способов хранения картофеля. Простейший - хранение в буртах, для организации которого требуются минимальные затраты, в основном на укрывной материал: солому и деревянные планки для вентиляционной канавки и доски для вытяжных труб. Процесс хранения в буртах слабо контролируемый и плохо управляемый. Клубни в буртах лежат с осени до весны, и часто к весне сильно прорастают; особенно в верхней части, и, нередко, поражаются болезнями, что приводит к значительным потерям, которые сильно возрастают в случае несоблюдения технологии закладки и укрытия буртов осенью. Несмотря на дешевизну, буртовой способ из-за указанных недостатков в настоящее время практически повсеместно заменён картофеле хранилищами.

Тип хранилища выбирается исходя из предполагаемого способа хранения - навалом, в закроме или в контейнерах и как разновидность навального в секциях.

Навальный - это наиболее дешёвый способ, поскольку картофель размещают навалом сплошным слоем в одном помещении. Однако он имеет существенные недостатки - сложность размещения клубней по сортам, например, с помощью передвижных стенок, невозможность поддержания различных температурно-влажностных режимов хранения в случае размещения картофеля различного назначения, сложность предупреждения прорастания клубней семенного картофеля в весеннее время и в процессе посадки, особенно в заключительной её части. Положительным является удобство механизированной загрузки и выгрузки клубней, высокий коэффициент использования помещения хранилища.

Закромный, прежде всего, предназначен для хранения семенного картофеля и, особенно, для семеноводческих хозяйств, выращивающих различные сорта и их репродукции. Недостатком этого способа является снижение на 1/3 коэффициента использования полезной площади помещения хранилища, неудобства загрузки клубней в закрома и их выгрузки, усложнение конструкции хранилища, увеличение расхода строительных материалов и тот же недостаток, что и при полностью навальном способе при хранении в одном помещении - сложность предупреждения преждевременного прорастания клубней при весенней выгрузке в процессе посадки.

Секционный. Картофель размещают в полностью изолированных секциях различной вместимости. Наиболее прогрессивный способ хранения, поскольку позволяет дифференцированно поддерживать соответствующий температурно-влажностный режим хранения в зависимости от назначения картофеля - семенной, продовольственный, предназначенный для промышленной переработки. Положительным также является возможность предупреждения преждевременного прорастания клубней в весеннее время за счёт накопления холода при вентилировании в наиболее холодное время суток. При навальном и закромном способах это сделать значительно сложнее из-за больших размеров помещения и поступления тёплого воздуха через ворота при весенней выгрузке картофеля из хранилища. В изолированных секциях, при необходимости, возможен последовательный прогрев клубней, например, рекондиционирование перед переработкой на обжаренные продукты; или предпосадочный прогрев, чего нельзя сделать при других указанных выше способах, в связи с тем, что начнёт прорастать вся масса хранимого картофеля.

Контейнерный способ. Наиболее дорогой, поскольку связан с необходимостью изготовления контейнеров вместимостью 450-500 кг (применяется в России) и 500-1000 и до 5000-10000 кг (применяется в странах Западной Европы), а также применения различных погрузочно-разгрузочных средств для перемещения контейнеров, укладки их в штабели и разгрузки; механизмов для их разгрузки. Эффективность этого способа во многом зависит от исходного качества картофеля, закладываемого на хранение. Качество клубней должно быть идеальным, обеспечивающим минимальные потери, окупающие дополнительные затраты на оборудование и контейнеры. Положительным является высокая манёвренность (возможность доставки картофеля в любую точку хранилища), одновременное хранение различных сортов и репродукций в одном помещении, доставка клубней в помещение для прогрева и товарной подготовки, доставка по фракциям обратно на место дальнейшего хранения после переборки и калибрования и т. д., высокая степень механизации работ.

По конструкции контейнеры подразделяются на складные вместимостью 450-500 кг (широко применялись в бывшем СССР для перевозки картофеля по железной дороге, применяются и в России при хранении на базах) и жёсткие - решётчатые и сплошные, применяемые в большинстве европейских стран.

Загружают контейнеры или в хранилище, или на специальной площадке с помощью конвейера, снабжённого гасителем высоты падения клубней или с помощью специального устройства, снабжённого также гасителем. Доставляют контейнеры и устанавливают в штабели, а также к месту разгрузки с помощью вильчатого электропогрузчика или погрузчиком с двигателем внутреннего сгорания, снабжённым катализатором. Разгружают контейнеры в бункер линии по товарной подготовке картофеля с помощью специального опрокидывающего устройства или с помощью погрузчика, снабжённого опрокидывателем.

Хороший результат даёт загрузка картофеля в контейнеры в поле при уборке копателем с подбором клубней вручную. По сравнению с навальным контейнерный способ снижает, как и закромный, коэффициент полезного использования вместимости хранилища.

Независимо от способа и типа хранилища применяют напольное или подпольное распределение воздуха под насыпь картофеля при активной вентиляции. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. С точки зрения удобства загрузки и выгрузки картофеля и минимума эксплуатационных затрат предпочтение следует отдать подпольному способу распределения воздуха. Аналогично, из трёх основных видов расположения хранилища - заглубленное, полузаглубленное, наземное предпочтение следует отдавать последнему, особенно с обваловкой боковых стен.

Температуру хранения выбирают в зависимости от назначения картофеля. Семенной хранят при температуре 2-4 єС, продовольственный (для сохранения исходных вкусовых и потребительских качеств) - при температуре 5-7 єС, для переработки на обжаренные продукты - хрустящий картофель, фри, соломка - при температуре 8-10 єС, для сухого картофельного пюре при 2-4 єС. Независимо от назначения относительная влажность воздуха в хранилище должна быть на уровне 90-95 %.

В целях снижения потерь при повышенной температуре хранения партии картофеля, предназначенного для реализации в весенне-летний период обрабатывают ингибитором прорастания, например, препаратом «Спад-Ник», д.в. хлорпрофам (раствор). Препарат относительно дорогой, поэтому согласно исследованиям, клубни, особенно с длительным периодом покоя, следует обрабатывать не при загрузке в хранилище, как это указано в рекомендациях, а в январе-феврале месяцах с помощью активной вентиляции. Эффект получается таким же как при осенней обработке, однако, при значительно меньших затратах.

В последнее время всё большее распространение получают быстровозводимые сборные наземные хранилища металлической конструкции с утеплителем, что является новым шагом в создании базы хранения. По конструкции хранилища подразделяются на арочные и прямоугольной формы в основном с напольной системой распределения воздуха с помощью деревянных или металлических сборных воздуховодов. Не исключается, как более прогрессивная подпольная система распределения. В зависимости от объёма хранения картофеля хранилища могут быть одиночные или блокируются в комплексы с помощью технологического тамбура - цеха товарной подготовки клубней. Вместимость одного хранилища (модуля) практически не ограничена. Выгружают картофель из хранилища с помощью самоходного подборщика. Наряду с механической применяют гидровыгрузку с подачей клубней в сблокированный с хранилищем цех подготовки и фасовки картофеля. Клубни брандсбойтом смывают из насыпи и с потоком воды подают в канал, расположенный по центру хранилища и далее в приёмок, где расположен прутковый транспортёр, сблокированный с переборочным столом и далее с фасовочной машиной. В процессе гидротранспортирования клубни отмываются от примесей почвы, в связи с чем становятся видны все дефекты, что повышает качество подготовки картофеля. При добавлении в воду соответствующих защитно-стимулирующих препаратов существенно повышается урожайность и качество картофеля. Вода используется по оборотному циклу с периодическим добавлением по мере расхода с клубнями.

Современная технология хранения, с целью снижения потерь и, прежде всего, естественной убыли массы (потери на дыхание) предусматривает искусственное увлажнение воздуха с помощью распылителей. Это позволяет поддерживать относительную влажность воздуха на требуемом уровне 90-95 %. При более низкой влажности, например, на уровне 80 %, что часто бывает на практике, естественная убыль массы по многим сортам составляет нередко от 8-10 до 15-20 %, что значительно снижает эффективность производства картофеля.

Искусственное охлаждение в технологии хранения целесообразно применять только для партий картофеля, подлежащих реализации в летнее время. Для этого в хранилище необходимо иметь отдельный теплоизолированный бокс соответствующей вместимости с холодильной установкой.

Обработка клубней защитно-стимулирующими препаратами при загрузке в хранилище и в процессе хранения значительно снижает потери при длительном хранении. Особенно эффективны с точки зрения применения и воздействия на микроорганизмы препараты в виде дымовых шашек, например, ВИСТ. Особенно он эффективен при обработке клубней в первые дни после загрузки в хранилище. Однако можно применять и в процессе хранения, например, при образовании очагов

В последние годы достигнуты заметные успехи в организации хранения картофеля, однако потери всё ещё остаются достаточно большими и качество клубней при этом заметно ухудшается. Необходимы более совершенные методы хранения, основанные на использовании активной вентиляции с применением автоматического управления, физиологически активных веществ и др. Хорошие результаты показала обработка картофеля перед закладкой на хранение импульсным электромагнитным полем. Использование этих и некоторых других методов позволяет управлять физиолого-биохимическими процессами, происходящими в клубнях во время хранения [3].

4. Объекты и методы исследований

В качестве объектов исследования был выбран картофель различных сортов белорусской селекции, хранившийся в нерегулируемых условиях при температуре 7-8 °С в течение двух месяцев. Образцы картофеля, обрабатывались антисептическими препаратами по режимам, разработанным ГП «Институт «Плодоовощпроект» РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»:

· 7 % йодированной поваренной солью;

· 1 % йодатом калия;

· 5 % борной кислотой;

· 3 % перекисью водорода.

В качестве контроля использовали необработанный картофель.

Отбор сырья осуществляли каждые 2 недели хранения.

Необработанный картофель через 6 недель хранения приобрел нетоварный вид, поэтому его исследования дальше не проводились.

В образцах картофеля исследовали следующие показатели:

- массовую долю влаги;

- массовую долю растворимых сухих веществ;

- массовую долю крахмала;

- массовую долю общих сахаров;

- массовую долю редуцирующих сахаров.

В процессе хранения картофеля о его качестве судят по данным показателям.

Массовую долю влаги определяли гравиметрическим методом по ГОСТ 28561-90.

Массовую долю влаги измеряли в соответствии со следующими этапами.

1 Подготовка к измерению

Образцы картофеля моют, очищают от кожуры, измельчают на терке, полученную кашицу используют для измерения массовой доли влаги.

2 Проведение измерений

Измерение массовой доли влаги проводят на приборе???????[]

Массовую долю растворимых сухих веществ определяли рефрактометрическим методом по ГОСТ 28562-90.

Метод основан на определении показателя преломления исследуемого раствора.

Массовую долю растворимых сухих веществ измеряли в соответствии со следующими этапами.

1 Подготовка к испытанию

1.1 Подготовка пробы продукта

Образцы картофеля моют, очищают от кожуры, измельчают на терке, полученную кашицу отжимают через марлю и для испытаний используют полученный после отжима сок.

1.2 Подготовка рефрактометра к работе

Перед началом работы протирают призмы рефрактометра ватой, смоченной спиртом, сушат и проверяют установку ноль-пункта по дистиллированной воде при температуре (20,0 ±0,1) єС согласно инструкции по эксплуатации прибора.

2 Проведение испытания

Испытания проводят при температуре 15 - 25єС.

Перед проведением каждого определения плоскости призм очищают спиртом, протирают ватой и сушат.

Небольшое количество (2-3 капли) полученного после отжима сока помещают на рабочую неподвижную призму рефрактометра и сразу же накрывают подвижной призмой. Хорошо осветив поле зрения, с помощью регулировочного винта переводят линию, разделяющую темное и светлое поля в окуляре, точно на перекрестье в окошке окуляре и считывают показания прибора. Проводят два параллельных определения.

3 Обработка результатов

Результаты измерения приводят к температуре 20єС.

Показатель преломления раствора при 20єС ( вычисляют по формуле:

( = ( + K·(t_20),

где - показатель преломления раствора при температуре t;

К - изменения показателя преломления раствора при изменении температуры на 1єС; К = 0,00013 єС^-1;

t - температура, при которой проводились измерения, єС, 15єС ? t ? 25 єС.

Перевод найденных значений показателя преломления в значения массовой доли растворимых сухих веществ осуществляют по таблице 2 приложения 2 (ГОСТ 28562-90) [4].

Массовую долю крахмала определяли фотоколориметрическим методом по ГОСТ 7194-81.

Сущность метода заключается в гидролизе крахмала разбавленной серной кислотой до глюкозы и фотоэлектроколориметрическом определении интенсивности окраски раствора голубовато-зеленого комплексного соединения антрона с глюкозой с последующим количественным пересчетом на крахмал. Измерение массовой доли крахмала данным методом включает в себя этапы, приведенные ниже.

1 Приготовление 0,4 %-ного раствора серной кислоты.

2 Приготовление 30 %-ного раствора сернокислого цинка.

3 Приготовление 15 %-ного раствора железистосинеродистого калия

4 Подготовка к анализу

4.1 Определение коэффициента экстинции

Готовят 0,1 %-ный раствор глюкозы, затем берут 3, 5, 7 см³ приготовленного раствора глюкозы и каждый в отдельности помещают в колбы вместимостью 100 см³ и доливают в каждую колбу дистиллированную воду до метки. С приготовленными разбавленными растворами глюкозы проводят 10-12 параллельных определений с антроновым реактивом и определяют оптическую плотность каждого разбавленного раствора. По показателям значения оптической плотности каждого раствора с определенной концентрацией глюкозы вычисляют среднее значение оптической плотности, по которой вычисляют коэффициент экстинции К_экс по формуле:

,

где К_глюк - массовая концентрация глюкозы в испытуемом растворе, мг/100 см³;

D - оптическая плотность в испытуемом растворе.

4.2 Определение коэффициента разведения

Коэффициент разведения К_разв испытуемого раствора фильтрата вычисляют по формуле:

К_разв = ,

где V - объем раствора, в котором разведена навеска измельченного картофеля, см³;

V₁ - объем раствора разбавленного фильтрата, см³;

m - масса навески измельченного картофеля, г;

V₂ - объем фильтрата, взятый для приготовления испытуемого раствора, см³.

5 Проведение анализа

Навеску картофеля, измельченного на терке, массой 5 г переносят в мерную колбу вместимостью 200 см³ и доливают 100 см³ 0,4 %-ного раствора серной кислоты и колбу с содержимым помещают в кипящую баню на 15 мин. Колбу первые 5 мин вращают круговыми движениями для равномерного протекания клейстеризации крахмала и во избежание образования комков в растворе.

Содержимое колбы охлаждают до 20 °С и проводят осаждение белков добавлением 2 см³ 30 %-ного раствора сернокислого цинка, перемешивают и приливают 2 см³ 15 %-ного раствора железистосинеродистого калия. Объем колбы доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и фильтруют.

Фильтрат разбавляют дистиллированной водой. Берут 2 см³ полученного фильтрата и помещают в колбу вместимостью 100 см³, приливают дистиллированную воду до метки.

С разбавленным фильтратом проводят антроновую реакцию. В пробирку с пришлифованной пробкой вместимостью 20 см³ помещают 5 см³ антронового реактива и осторожно приливают 2,5 см³ разбавленного фильтрата, чтобы жидкости не смешались и образовалось два слоя.

...