Научное обоснование, разработка и внедрение новых приемов в технологии производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научное обоснование, разработка и внедрение новых приемов в технологии производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей

Картофелеводство является одной из самых доходных отраслей рыночной аграрной экономики. При урожайности в 250 ц клубней каждый картофельный гектар дает прибыль в 1,5-2,0 раза больше любой другой культуры. Тем не менее, в последние годы в Российской Федерации наметилась негативная тенденция к сокращению посевных площадей и объемов производства картофеля, резко падает качество клубней. Сельхозпредприятия практически вытеснены с рынка картофеля, и основная нагрузка по обеспечению населения картофелем перешла на частный сектор.

По прогнозам специалистов, в ближайшей и среднесрочной перспективе формирование развитого рынка картофеля будет происходить за счет его производства в личных подсобных хозяйствах жителей села и в садово-огородных кооперативах, где площади посадки данной культуры в 2007 г. составили 2,6 млн га. Постепенно они стали основными производителями товарного картофеля, где для выращивания используется посадочный материал с низкими семенными качествами, отсутствует научно-обоснованный подход к технологии выращивания, сортосмене и сортообновлению. В связи с этим возникли проблемы в снабжении населения высококачественным продовольственным картофелем, а перерабатывающую промышленность - сырьем.

Анализ материалов последних Всемирных конгрессов по картофелю (Коршунов А.В., 2001) показывает, что в мировом производстве этой культуры наблюдается устойчивая тенденция увеличения производства картофеля для переработки и расширения мировой торговли картофелепродуктами. Вместе с тем объемы переработки картофеля в нашей стране по-прежнему очень низки и сильно отстают от развитых стран. Если у нас в переработку используется около 0,5 % произведенного картофеля, то в ряде стран до 20-30% (Англия, ФРГ), а в США - до 70 % (Пшеченков К.А., Давыденкова О.Н., 2004).

Одной из главных причин низкой эффективности переработки картофеля в нашей стране является отсутствие отечественного сырья с заданными характеристиками по доступным ценам. Производство картофеля, пригодного для переработки, не сформировано как целевое высокоэффективное направление. Промышленная переработка определяет свои отличительные требования к картофелю, технологии его возделывания и хранения. Это и сорта, и приемы выращивания, и режимы хранения, и подготовки к переработке. Особенно не достает сортов, пригодных для промышленной переработки. Из более чем 200 сортов, районированных в России в настоящее время, на пригодность к переработке в полной мере оценена лишь небольшая их часть. Кроме того, пригодность картофеля как сырья для переработки определяется условиями выращивания, уборки, хранения и пр. Учитывая это, в каждом картофелепроизводящем регионе необходимо проводить комплексные исследования по выявлению сортов, обладающих улучшенными качественными характеристиками и пригодностью для промышленной переработки. Ориентирование товаропроизводителей на производство таких сортов картофеля и внедрение адаптивных технологий их выращивания и хранения позволит в каждом регионе с учетом конкретных условий создать собственную сырьевую базу для перерабатывающей отрасли. Это в конечном итоге повысит конкурентоспособность и окупаемость данной культуры в условиях рыночных отношений и позволит вывести отечественное картофелеводство из кризисного состояния.

Для бесперебойного обеспечения перерабатывающих предприятий высококачественным сырьем необходимы более совершенные технологии хранения картофеля, основанные на дифференцированном подходе к режимам хранения в зависимости от направлений использования клубней. Перспективным направлением в снижении потерь и сохранении качества клубней и картофелепродуктов на протяжении всего периода использования является применение экологически безопасных технологий хранения с использованием обработки клубней перед закладкой на хранение защитно-стимулирующими средствами биологической природы.

Главная отличительная особенность биопрепаратов от других средств защиты растений - это способность влиять на вредные организмы через стимулирование собственных защитных свойств растений, заложенных в них в процессе эволюции. Стимулируя собственный иммунитет растений, биостимуляторы позволяют индуцировать комплекс неспецифической устойчивости ко многим болезням грибного, бактериального и вирусного происхождения, а также к другим неблагоприятным факторам внешней среды: высоким и низким температурам, стрессам и пр. Использование этой особенности биопрепаратов при хранении картофеля создаёт принципиально новые подходы к управлению сохраняемостью клубней и пригодностью их к промышленной переработке при длительном использовании.

Широкий арсенал биологических иммуностимуляторов, предлагаемых на современном рынке, требует поиска наиболее эффективных препаратов, способных максимально проявлять потенциальные иммуно-индукторные свойства при хранении продовольственного картофеля. Уже вышли на стадию внедрения биопрепараты нового поколения, полученные на основе ауксинов, стероидных и тритерпеновых гликозидов, гидроксикоричных кислот, дозы применения которых исчисляются миллиграммами. В эту группу можно отнести такие препараты, как Эпин-экстра, Силк, Циркон и Крезацин, хорошо зарекомендовавшие себя при выращивании различных сельскохозяйственных культур. Однако, оценка влияния данных препаратов в период хранения картофеля ранее не проводилась, связи с чем изучение иммуностимулирующей способности их при осенней обработке клубней представляется весьма целесообразной.

Задача насыщения продовольственного рынка высококачественным картофелем, а перерабатывающей промышленности - сырьем требует хорошей организации семеноводства, т.е. налаживания производства необходимых объемов высококачественных семян, ускоренного размножения новых, перспективных сортов и поддержания генетически обусловленных признаков и свойств всех допущенных к использованию в производстве сортов. Составной частью первичного и элитного семеноводства в нашей стране является технология оздоровления сортов картофеля с использованием метода верхушечной меристемы, разработанная во ВНИИ картофельного хозяйства им. Лорха и ряде других научных учреждений. Схема семеноводства картофеля по данной технологии включает не менее шести лет и требует значительных материальных и энергетических затрат. В связи с этим важное значение имеет поиск факторов, позволяющих увеличить коэффициент размножения оздоровленного посадочного материала на том или ином этапе его производства и, таким образом, снизить его себестоимость и сократить время получения нужного количества семенного материала. Одним из таких факторов является применение некогерентного красного света и озона на различных этапах производства оздоровленных семян картофеля.

Таким образом, приоритетными направлениями повышения эффективности картофелеводства и развития индустрии переработки в современных условиях являются: внедрение перспективных сортов картофеля, отвечающих требованиям потребителей и перерабатывающей промышленности; освоение новых инновационных технологических приемов производства семенного картофеля, повышающих эффективность использования сортовых ресурсов; снижение потерь при хранении и сохранение качества картофеля и пригодности его к переработке на протяжении всего периода использовании за счет внедрения современных экологически безопасных способов повышения сохраняемости клубней. Данные направления легли в основу исследований по теме диссертационной работы и определили её актуальность.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научно-исследовательской работы и внедрения достижений науки в производство Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева на 2003-2008 гг. в рамках госбюджетной научно-технической темы №10 «Экологически безопасные, ресурсосберегающие технологии и техника производства и переработки сельскохозяйственной продукции в Нечерноземной зоне РФ». Отдельные направления темы дважды являлись победителями конкурса грандов Рязанской области в сфере науки и техники (договора № 4-2004 от 17.03.2004 г. и №16-2006 от 18.10.2006 г. с Управлением сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области). Исследования проводили на базе Рязанского НИПТИ АПК, стационарного картофелехранилища войсковой части 45179 Рязанского авиагарнизона в соответствии с договорами о научно-техническом сотрудничестве и кафедре «Товароведение и экспертиза» РГАТУ.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является теоретическое и экспериментальное обоснование новых приемов в технологии производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

- Провести анализ наиболее значимых факторов, влияющих на формирование технологических и потребительских свойств клубней картофеля и пригодность их к промышленной переработке, сформулировать основные направления исследований и научно-методологические подходы к ним;

- Дать комплексную оценку урожайных свойств и качества клубней районированных и перспективных сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции с учетом почвенно-климатических условий Рязанской области и оценить их пригодность к переработке на различные виды картофелепродуктов;

- Исследовать эффективность применения защитно-стимулирующих средств биологической природы (Агат-25К, Эпин-экстра, Силк, Крезацин и Циркон) при закладке на хранение для повышения потребительских свойств, безопасности, лежкоспособности продовольственного картофеля и качества картофелепродуктов;

- Разработать технологию ускоренного размножения перспективных сортов картофеля, оздоровленных методом верхушечной меристемы, путем применения некогерентного красного света и озона на различных этапах производства посадочного материала.

- Изучить влияние новой ускоренной технологии производства семенного материала на формирование потребительских свойств, лежкоспособность перспективных сортов картофеля и качество картофелепродуктов;

- Дать энергетическую и экономическую оценку эффективности рекомендуемых приемов в технологии возделывания и хранения картофеля продовольственного и для переработки.

- С учетом проведенных исследований разработать рекомендации по возделыванию и хранению картофеля для промышленной переработки и продовольственных целей в условиях Южной части Нечерноземной зоны РФ с использованием энергосберегающей и биологизированной технологии, позволяющей получать высококачественную, экологически безопасную продукцию;

Научная новизна. В результате проведенных многолетних исследований разработаны теоретические и практические основы применения новых технологических приемов производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей. При этом установлен и теоретически обоснован ряд новых положений:

- Изучено 35 сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции по комплексу хозяйственно-полезных признаков в почвенно-климатических условиях юга Центрального региона и проведена их всесторонняя оценка на пригодность к промышленной переработке.

- Впервые проведена систематизация районированных и перспективных сортов картофеля по направлениям использования в Центральном регионе. Выявлены сорта, обеспечивающие максимальный выход клубней и картофелепродуктов высокого качества при минимальных затратах. Вместе с тем, отмечены районированные сорта картофеля, не отвечающие требованиям современного производства.

- Впервые показана эффективность использования защитно-стимулирующих препаратов биологической природы - Эпина-экстра, Силка, Крезацина и Циркона в технологии хранения картофеля. Выявлены биопрепараты, оказывающие максимальный эффект на сохранение товарного качества, пищевого достоинства клубней и пригодности их к переработке при длительном хранении.

- Изучены закономерности влияния биогенных препаратов на активность ключевых метаболических процессов, регулирующих уровень естественной устойчивости картофеля к неблагоприятным факторам внешней среды. Установлено, что биопрепараты оказывают пролонгирующее действие на иммунизацию картофеля, изменяют направленность обмена веществ в клубнях в сторону сокращения накопления нежелательных продуктов метаболизма, снижающих технологические и кулинарные свойства картофеля и пригодность его к переработке.

- Впервые показана эффективность применения некогерентного красного света и озона для обработки посадочного материала картофеля с целью ускорения размножения перспективных сортов картофеля, повышения качества клубней и картофелепродуктов.

- Разработан и научно обоснован способ обработки посадочного материала картофеля некогерентным красным светом на разных этапах производства семян, оздоровленных методом меристемной культуры (Патент № 2283561, 2006).

- Выявлено улучшение сохраняемости и технологических свойств клубней и качества картофелепродуктов в результате предпосадочной обработки семенных клубней некогерентным красным светом и озоном;

- Дано энергетическое и экономическое обоснование эффективности рекомендуемых приемов в технологии возделывания и хранения картофеля продовольственного и для переработки.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработанные теоретические положения и новые приемы позволяют на научной основе усовершенствовать технологию производства и хранения картофеля, предназначенного для промышленной переработки и продовольственных целей.

Практическая ценность исследований состоит в том, что решена важная народнохозяйственная задача: разработаны инновационные приемы, способствующие внедрению в производство и ускоренному размножению перспективных сортов картофеля, отвечающих требованиям потребителей и перерабатывающей промышленности, снижению потерь при хранении и сохранению качества клубней и картофелепродуктов на протяжении всего периода использования.

Результаты исследований автора легли в основу Рекомендаций, разработанных для Управления сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области по внедрению в производство АПК Рязанской области разработанных приемов. Предлагаемый комплекс технологических приемов реализован в производственных условиях в хозяйствах и на перерабатывающих предприятиях Рязанской области.

Полученные экспериментальные данные использованы автором при написании монографии «Новые приемы в технологии производства и хранения картофеля» (Рязань, 2009), а также внедрены в учебный процесс при подготовке специалистов товароведов-экспертов продовольственных товаров в Рязанском государственном агротехнологическом университете.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Агроэкологические закономерности изменения количественных и качественных параметров клубней картофеля в зависимости от генетических особенностей сортов и условий выращивания.

2. Комплексный агротехнический, биохимический, технологический и экономический подход к оценке сортов и систематизации их по направлениям использования.

3. Результаты оценки эффективности использования осенней обработки клубней защитно-стимулирующими средствами биологической природы для повышения качества картофеля и пригодности его к промышленной переработке при длительном хранении.

4. Физиолого-биохимические основы действия биологических иммуностимуляторов на сокращение количественных и качественных потерь клубней при хранении.

5. Научное и практическое обоснование использования некогерентного красного света и озона для обработки посадочного материала картофеля.

6. Экономическое и биоэнергетическое обоснование использования разработанных приемов в технологии производства и хранения картофеля продовольственного и для промышленной переработки.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях студентов, аспирантов и преподавателей РГСХА (Рязань, 2004, 2005, 2006); ученых советах Рязанского НИПТИ АПК (Рязань, 2004, 2005; 2006); 8-м всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Инновации молодых ученых и специалистов - национальному проекту «Развитие АПК» (Рязань, 2006); Международной научно-практической конференции «Безопасность питания: проблемы, пути и способы решения» (Коломна, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2007); Всероссийской конференции «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» (Троицк, 2007); Всероссийской научно-практической конференции РНИПТИ АПК « Организация проектирования агротехнологий и систем земледелия» (Рязань, 2007); Международной научно-практической конференции «Безопасность питания: элемент оценки качества жизни семьи» (Коломна, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 46 научных работ, отражающих её основное содержание, в том числе 10 работ в журналах, рецензируемых ВАК, 1 монография. Общий объем публикаций 18 п.л.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы, приложений. Материал изложен на 322 с. машинописного текста, содержит 60 таблиц, 39 рисунков, 32 приложения. Список использованной литературы включает 427 наименований, в т.ч. 72 источника зарубежных авторов.

Дан анализ современного состояния отрасли картофелеводства, показаны перспективы производства картофеля в России и за рубежом, выявлены особенности производства семенного картофеля как основы промышленных посадок.

Изучены теоретические основы промышленного картофелеводства. Проанализированы основные требования к картофелю, предназначенному для промышленной переработки; выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на формирование потребительских свойств клубней и качества картофелепродуктов; сформулированы основные направления исследований и научно-методологические подходы к ним.

аграрный картофелеводство биологический

1. Место, объекты, методика и условия проведения исследований

Исследования по теме диссертационной работы выполнялись в 2003-2007 гг. с использованием лабораторного, полевого мелкоделяночного и производственного опытов.

Объекты исследований: культура картофель; пробирочные, вегетирующие растения картофеля; тепличные миниклубни и клубни полевой репродукции; сорта; некогерентный красный свет и озон; защитно-стимулирующие средства биологической природы.

Базой для выращивания картофеля являлись стационарная теплица и опытное поле лаборатории картофелеводства Рязанского НИПТИ АПК.

Почва опытного участка темно-серая лесная, тяжелосуглинистая; глубина пахотного слоя 27-30 см. Уровень естественного плодородия средний и выше среднего: содержание гумуса (по Тюрину) 5,4-5,7 %, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 1,0-1,2 мг на 1 кг почвы, обменного калия (по Кирсанову) - 1,2-1,6 мг на 1 кг почвы. Реакция почвенного раствора слабокислая, рН солевой вытяжки 5,0-5,6.

В целом, годы проведения исследований характеризовались удовлетворительными условиями для роста и развития растений картофеля. Сумма эффективных температур за период май-август составила 2032….2508 ⁰С при среднемноголетней норме 1995 ⁰С; количество выпавших осадков - 156,0….348,2 мм при среднемноголетнем значении 212 мм. С учетом гидротермического коэффициента, вегетационные периоды характеризуются как избыточно влажный в 2003 (ГТК >1,6) и засушливые (ГТК<1) во все остальные годы наблюдений. Самым жарким и засушливым был вегетационный период 2007 г., когда сумма эффективных температур за май-август превысила среднемноголетнее значение на 513 ⁰С, а осадков выпало на 56 мм ниже нормы. В то же время, в 2003 г. при близкой к среднемноголетней сумме эффективных температур (+37 ⁰С) количество осадков превысило норму на 136,2 мм.

Предшественником картофеля во все годы исследований была озимая пшеница, размещенная по чистому пару. На посадку использовали семенные клубни массой 40-80 г, густота посадки - 50 тыс. шт/га. Срок посадки -третья декада мая. Подготовку почвы, уход за посадками проводили по общепринятой для нашей зоны технологии выращивания картофеля.

Исследования проходили в три этапа. На первом этапе в 2003-2005 гг. изучено 35 сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции по комплексу хозяйственно-полезных признаков в почвенно-климатических условиях Рязанской области, и проведена их оценка на пригодность к промышленной переработке. В исследованиях были задействованы районированные в Центральном регионе и перспективные сорта картофеля различных групп спелости, описание которых приведено в главе 4. Выращивание клубней проводили мелкоделяночным способом по 100 штук на делянке в трехкратной повторности.

На втором этапе исследований (2003-2007 гг.) изучали эффективность использования защитно-стимулирующих средств биологической природы в технологии хранения картофеля продовольственного и для переработки.

Для исследований были отобраны пять препаратов биологической природы: Агат -25К; Эпин; Силк; Крезацин и Циркон. Все препараты включены в список разрешенных средств для обработки сельскохозяйственных культур в нашей стране и хорошо зарекомендовали себя при использовании в период вегетации на многих культурах, в том числе и на картофеле. Оценка влияния данных препаратов в период хранения картофеля проводится впервые, за исключением препарата Агат-25К. Сравнительная характеристика препаратов приведена в главе 5.

Объектом исследования действия биопрепаратов в период хранения служили два среднеранних сорта картофеля голландской селекции - Сантэ и Романо, характеризующихся различной продолжительностью периода естественного покоя. Сорт Романо имеет более продолжительный и глубокий период естественного покоя по сравнению с сортом Сантэ.

Опрыскивание клубней производили с помощью ультрамалообъёмного протравителя ПУМ-30 МК после прохождения лечебного периода (через три недели после уборки) при рекомендуемых нормах расхода биопрепаратов. Контролем служили клубни указанных сортов, обработанные водой. Опытные и контрольные клубни после обсушивания помещали в сетки по 5 кг в пятикратной повторности и закладывали на хранение в стационарное хранилище в/ч 45179 Рязанского авиагарнизона. При хранении проводили постоянные наблюдения за условиями хранения - температуру и относительную влажность воздуха в хранилище регистрировали один раз в десять дней. Температура в основной период хранения составила 6-8 ⁰С, относительная влажность воздуха - 85-90 %.

В 2006-2007 гг. провели оценку влияния обработки биопрепаратами клубней перед закладкой на хранение на урожайность и качество картофеля в последействии.

На третьем этапе исследований изучали эффективность применения некогерентного красного света и озона в технологии производства семенного и продовольственного картофеля (2003-2006 гг.).

Для ускорения размножения перспективных сортов, пригодных для промышленной переработки, нами предложен эффективный, экологически безопасный способ обработки посадочного материала картофеля с использованием некогерентного красного света и озона. Для осуществления данного способа были сконструированы экспериментальные установки для обработки пробирочных растений и семенных клубней картофеля указанными физическими факторами.

Облучение некогерентным красным светом применяли на стадии размножения пробирочных растений в технологии безвирусного семеноводства картофеля на меристемной основе, а также для обработки семенных клубней.

Установка для обработки посадочного материала некогерентным красным светом включала протяженную газоразрядную лампу с наполнением, обеспечивающим соотношение мощностей излучения не менее 5:1 в диапазоне длин волн 540-680 нм и свыше 680 нм, соответственно. Лампу помещали в систему отражателей и закрепляли на стеллаже, где производят размножение пробирочных растений (вместе с ртутной лампой дневного света, используемой в существующей технологии безвирусного семеноводства картофеля для дополнительного освещения пробирок в темное время суток). Пробирочные растения устанавливали в штативы параллельно газоразрядной лампе на расстоянии не более 7 см от оси лампы, что обеспечивало плотность мощности излучения красного света не менее 0,1 мВт/см². При облучении семенных клубней их помещали в один слой на место пробирочных растений.

Исследованиями, проведенными на лазерах Т.Й. Кару, Г.С. Календо, В.С. Летоховым и др. (1983), установлено, что красный свет вызывает максимальную биостимуляцию живых клеток при определенной дозе облучения - 90-180 Дж/м². При дальнейшем увеличении дозы положительный эффект имеет тенденцию к падению. Данные дозы облучения были приняты за основу в наших исследованиях. Исходя из этого, рассчитывали время обработки посадочного материала картофеля на созданной нами установке. Для пробирочных растений и клубней размером 4-5 см оно составило 15 мин - при дозе облучения 90 Дж/м²; и 30 мин - при суммарной дозе 180 Дж/м².

В 2003-2004 гг. провели испытание установки для облучения некогерентным красным светом на пробирочных растениях сорта Сантэ в условиях стационарной теплицы лаборатории картофелеводства РНИПТИ АПК. В задачу лабораторных испытаний входило определение наиболее эффективной дозы и кратности обработки посадочного материала картофеля на созданном источнике некогерентного красного света.

После отработки режимов облучения пробирочных растений провели производственные испытания созданной нами установки в теплице лаборатории картофелеводства Рязанского НИПТИ АПК (2004-2005 гг.). Облученные черенки после достижения ими нужной высоты высаживали в теплицу вместе с контрольными необлученными и наблюдали за их развитием. В момент уборки тепличных миниклубней определяли выживаемость растений и массу клубней с одного куста.

Озонирование применяли для предпосадочной обработки семенных клубней раздельно и совместно с облучением некогерентным красным светом. Для обработки использовали семенные клубни репродукции супер-суперэлита сортов Сантэ (среднеранний) и Луговской (среднеспелый).

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для обработки семенных клубней озоном: 1 - металлическая фольга; 2 - сетчатый электрод; 3 - металлическая емкость; 4 - семенные клубни картофеля;5 - озонометр "Циклон - 4Б"; 6 - трансформатор высокого напряжения; 7 - стекло;

На рисунке 1 приведена схема экспериментальной установки для обработки семенных клубней картофеля озоном. Установка представляет собой прямоугольную камеру из оцинкованного железа 3, накрытую сверху листом стекла 7, служащего диэлектрическим барьером. На внешней стороне стекла наклеена сплошная металлическая фольга 1, на внутренней - металлическая сетка 2 с шагом 1 мм, что позволяет использовать его в качестве озонирующего элемента. Напряжение между электродами составляет 10⁴ В, частота 50 Гц, потребляемая мощность около 25 Вт, что обеспечивает производительность озонатора q=1-1,5 г О₃/час. Концентрация озона в объеме камеры составляет 350 мг/м³, что вполне достаточно для уничтожения поверхностной микрофлоры клубней. В предложенной конструкции камеры с поверхностным разрядом помимо озона генерируется ультрафиолетовое излучение, которое усиливает бактерицидное действие озона (Елисеев И.В, Руделев С.А., 2005). Перед обработкой клубни увлажняли водой и располагали в озонирующей камере на расстоянии не более 3 см от озонирующего элемента. Озонирование вели в течение 15 мин.

Обработку семенных клубней производили за день до высаживания их в поле. Контролем служили необработанные клубни вышеуказанных сортов, увлажненные водой. Обработанные и контрольные клубни высаживали на опытном поле лаборатории картофелеводства Рязанского НИПТИ АПК шестнадцатирядковыми делянками по схеме 70Ч30 в трехкратной повторности. Учетная площадь одной опытной делянки составила 50 м². Размещение вариантов внутри повторений рендомизированное.

В задачи полевых испытаний (2004-2006 гг.) входило изучение влияния предпосадочной обработки семенных клубней некогерентным красным светом и озоном при раздельном и совместном применении на динамику роста, формирование урожая и качества клубней и хрустящего картофеля.

На каждом этапе исследований рассчитывали экономическую эффективность изученных приемов. Завершающим этапом всех исследований явилась разработка практических рекомендаций производству по использованию изученных приемов в технологии производства и хранения картофеля для промышленной переработки.

Все исследования проводили в строгом соответствии с требованиями методики полевого опыта, а также согласно методическим указаниям и рекомендациям, приведенным в списке литературы к диссертации. Подробное описание программы исследований и схем экспериментов приведено в диссертации и опубликованных работах. Полученные экспериментальные данные подвергали статистической обработке методом дисперсионного анализа; методом корреляционно-регрессионного анализа (Доспехов Б.А., 1985) на ПЭВМ с использованием программ Excel 2000, Statistica for Windows.

2. Оценка районированных и перспективных сортов картофеля на пригодность к промышленной переработке

С целью расширения ассортимента картофеля, используемого на продовольственные цели и переработку, проведено исследование сортовых ресурсов картофеля Центрального региона. Изучено 35 сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции по комплексу хозяйственно-полезных признаков в почвенно-климатических условиях Рязанской области и проведена их оценка на пригодность к промышленной переработке. Для исследования были отобраны в основном раннеспелые и среднесозревающие сорта (около 94%), что связано с ограниченной длительностью вегетационного периода в нашей зоне. Среднепоздние и поздние сорта обычно не успевают вызреть, вследствие чего сильно повреждаются при уборке, а затем плохо хранятся. В качестве перспективных были отобраны в основном сорта отечественной селекции и ближнего зарубежья. Это экономически оправдано в связи с тем, что не требуется затрат на покупку и доставку импортного семенного материала, который к нашим условиям может не адаптироваться.

В каждой группе сортов были приняты за контроль те сорта, которые возделываются в Рязанской области уже много лет и хорошо зарекомендовали себя у товаропроизводителей и потребителей. В группе раннеспелых сортов - это сорт Удача; в группе среднеранних - сорт Невский; в группе среднеспелых - сорт Луговской и в группе среднепоздних - сорт Лорх.

3.Агроэкологическая оценка исследуемых сортов картофеля

Потребительские свойства различных сортов картофеля формируются в процессе производства и хранения и определяются в первую очередь условиями выращивания, уборки и хранения. Исследовалась зависимость потребительских свойств картофеля от сортовых особенностей, погодных условий в период вегетации и продолжительности хранения.

Общая урожайность клубней в среднем за 2003-2005 гг. по сортам колебалась от 17,69 т/га у сорта Роко до 43,83 т/га у сорта Сказка (табл. 1). Тринадцать сортов из исследуемых превосходили контрольные сорта по общей урожайности и пятнадцать - по товарной. Наилучшие показатели по общей и товарной урожайности клубней показали следующие перспективные сорта: Ильинский, Сказка, Чародей, Наяда, Сокольский и Журавинка.

Таблица 1. Общая и товарная урожайность клубней (2003-2005гг.)

Выявлено, что содержание основных питательных веществ в картофеле определяется прежде всего генетическими особенностями и группой спелости сорта. Среднеспелые и среднепоздние сорта накапливают больше сухих веществ и крахмала по сравнению с ранними, раннеспелые и среднеранние сорта содержат больше белка и витамина С. Лучшие сорта внутри каждой группы спелости дают клубни стабильно высокого качества в любых условиях выращивания. Однако, на накопление основных химических компонентов в клубнях в сильной степени оказывают влияние погодные условия, особенно в период клубнеобразования. Влажная погода способствует снижению содержания в клубнях сухих веществ и крахмала и повышенному накоплению белка. Содержание витамина С в картофеле практически не связано с накоплением сухих веществ (r=-0,0,7ч+0,08) и имеет слабую прямую корреляцию с содержанием белка (r=0,19ч0,31).

Как показали исследования, ни в один из годов наблюдений содержание нитратов в клубнях не превысило санитарно-гигиеническую норму, составив в среднем за три года от 55,2 до 135,7 мг/кг. Однако, по данному показателю сорта различались в 2 и более раз. Следовательно, способность аккумулировать нитраты в клубнях является прежде всего сортовым признаком картофеля. Наилучшими по этому признаку являются сорта Фреско (55,2 мг/кг), Дельфин (76,1 мг/кг), Латона (77,2 имг/кг), Скарб (77,8 мг/кг).

За время хранения в картофеле происходили потеря массы и изменение химического состава, связанные с расходованием пластических веществ на дыхание. В среднем за три года, естественная убыль в период с сентября по апрель составила от 1,60 % у сорта Сантэ до 9,80 % у сорта Живица.

Выявлено снижение содержания основных питательных веществ - сухого вещества и крахмала - на 3,5-5,1 %; витамина С - на 7,0-14,7 мг%. Наилучшей лежкоспособностью и стабильностью качества характеризуются раннеспелые и среднеранние сорта, клубни которых успевают достичь полной физиологической зрелости перед закладкой на хранение. Однако, в немалой степени сохраняемость картофеля зависит от генетических особенностей сорта, и в каждой группе имеются сорта, обладающие высокой лежкоспособностью и стабильностью качества. В группе раннеспелых - это сорта Красноярский ранний, Латона и Снегирь; среднеранних - сорт Елизавета; среднеспелых - сорта Скарб и Петербургский; среднепоздних - Журавинка.

Учитывая, что основная доля картофеля, производимого в России, используется для потребления в свежем виде, проведена оценка кулинарныхсвойств изучаемых сортов картофеля. Отличными вкусовыми качествами и достаточно устойчивой к потемнению мякотью обладают клубни сортов Импала, Каприз, Снегирь, Фреско, Пранса, Романо, Сантэ, Сказка, Криница, Наяда, Петербургский и Журавинка.

4.Оценка пригодности различных сортов картофеля к промышленной переработке

Проведена оценка исследованных сортов картофеля как сырья для производства крахмала, жаренных и сухих картофелепродуктов.

При использовании картофеля для переработки на крахмал важнейшими признаками являются содержание крахмала в клубнях и размеры крахмальных зёрен (Веселовский И.А., 1974), а также выход крахмала с единицы площади, который в свою очередь зависит от урожайности и крахмалистости клубней. С учетом оценки сортов по комплексу данных признаков для производства крахмала наиболее подходят следующие сорта картофеля: Наяда, Сказка, Криница, Журавинка, Сантэ. Высокий выход крахмала с 1 га хорошего качества дают сорта Скороплодный и Снегирь, несмотря на невысокую крахмалистость клубней, поэтому они также могут быть рекомендованы для производства крахмала. Сорта Лорх, Красноярский ранний имеют высокое содержание крахмала, большая часть которого представлена в виде крупных и средних зерен, однако низкоурожайны, из-за чего дают низкий выход крахмала с единицы площади, поэтому требуют разработки специальной агротехники возделывания.

Для производства жаренных картофелепродуктов важны как анатомо-морфологические, так и биохимические показатели клубней, среди которых определяющими являются содержание сухого вещества и редуцирующих сахаров (Пшеченков К.А., Давыденкова О.Н. 2004). Учитывают также такой показатель, как поглощение ломтиками жира при их обжарке, т.к. это влияет на экономическую эффективность работы предприятия.

По комплексу технологических и экономических показателей и качеству хрустящего картофеля выявлены сорта, которые наиболее целесообразно использовать для производства жареных картофелепродуктов. Этими сортами являются: Фреско, Каприз, Сантэ, и Журавинка. Они дают стабильное качество хрустящего картофеля в течение всего периода использования, минимальное количество отходов при очистке, высокий выход продукции, небольшое поглощение масла при обжарке и вследствие этого низкую себестоимость продукта.

Сорта Импала, Ред Скарлет и Чародей удовлетворяют большинству перечисленных требований, но имеют ряд недостатков по анатомо-морфологичес-кому строению клубней (удлиненная форма и большое количество глазков), в связи с чем у них повышенное количество отходов при очистке. Однако за стабильно высокое качество готового продукта в течение всего периода использования они также были рекомендованы для производства хрустящего картофеля.

Сорта Загадка Питера и Архидея имеют пониженное содержание сухого вещества (менее 20 %) и вследствие этого повышенное поглощение масла при обжарке, что удорожает себестоимость готового продукта. Однако, они также дают продукт высокого качества, содержание жира в котором не превышает нормируемое значение, в связи с чем их также можно рекомендовать для производства хрустящего картофеля.

В результате исследований выделили следующие сорта картофеля, наиболее пригодные для производства сухих картофелепродуктов: Каприз, Фреско, Елизавета, Пранса, Романо, Сантэ, Петербургский и Журавинка. Клубни данных сортов имеют удовлетворительные анатомо-морфологические характеристики, содержат достаточное количество сухого вещества (20-24 %), содержание редуцирующих сахаров в них не превышает 0,5 % на протяжении всего периода использования. Сушеные кубики, выработанные из клубней данных сортов, обладают высокими органолептическими показателями, хорошей восстанавливаемостью и быстро достигают готовности при варке.

5.Оценка экономической эффективности производства и переработки исследованных сортов картофеля

С учетом затрат на производство картофеля, рассчитанных на 1 га, и урожайности исследованных сортов рассчитали себестоимость 1 т товарных клубней и определили условно чистый доход от реализации клубней осенью. Затраты на производство 1 т товарных клубней изменяются от 1280 руб. у сорта Сказка до 3099 руб. у сорта Роко (в масштабах цен 2005 г.). При реализации клубней осенью на продовольственные цели или на переработку по цене 4500 руб за 1 т условно чистый доход составит от 1401 до 3220 рублей на каждую тонну клубней, рентабельность - от 45 до 252 %, соответственно. Таким образом, производство и реализация исследуемых сортов в Центральном регионе является высокорентабельным.

В процессе хранения за счет количественных потерь и расходов на хранение клубней происходит увеличение себестоимости картофеля на 339 - 483 руб/т. При реализации картофеля весной по цене 6000 руб за 1 кг (в масштабах цен 2006 г.) условно чистый доход составит 2988-4373 руб/т, рентабельность - 99-268 %. Таким образом, за счет увеличения цены реализации после хранения происходит увеличение рентабельности на 16-21 %. Наиболее высокорентабельными среди сортов столового назначения являются сорта Сказка, Романо и Петербургский.

Расчет экономической эффективности переработки клубней на хрустящий картофель для сортов, наиболее пригодных для приготовления данного продукта, показал, что несмотря на высокие затраты, производство жаренных картофелепродуктов экономически выгодно. Прибыль от реализации готового продукта составляет от 46894 до 64234 рублей на каждую тонну переработанных клубней. При этом рентабельность переработки составляет 190-259 %, что в 1,4-2,4 раза выше, чем при реализации клубней в свежем виде. Наибольшую прибыль и рентабельность (свыше 220 %) дает переработка сортов Журавинка, Чародей, Фреско и Сантэ.

Экономическая эффективность переработки картофеля на крахмал проведена в расчете на 1 га промышленных посадок. При реализации крахмала по цене 19 руб./кг, каждый гектар промышленных посадок картофеля дает условно чистый доход от 10414 до 78681 рублей (в масштабах цен 2005 г.); рентабельность составляет 17,3-116,7 %. Наиболее высокорентабельным (свыше 90 %) является производство крахмала из сортов Наяда, Криница и Сказка.

Таким образом, полученные данные по экономической эффективности производства и переработки исследованных сортов картофеля свидетельствуют о высокой конкурентоспособности данных сортов и необходимости их выращивания и использования по предложенным направлениям.

6.Систематизация исследованных сортов картофеля по направлениям использования в Центральном регионе

На заключительном этапе работы все исследованные хозяйственно-ботанические сорта картофеля были ранжированы по изученным признакам: продуктивности, питательной ценности, анатомо-морфологическим, технологическим признакам и качеству готового продукта, на основании чего проведена систематизация их по направлениям использования в условиях южной части Центрального региона (табл. 2). Как видно из представленных данных, среди исследованных имеются универсальные сорта картофеля, пригодные как для столового использования, так и к различным видам переработки. К ним относятся районированные сорта голландской селекции Сантэ, Импала, Фреско, а также перспективные сорта белорусской селекции Каприз и Журавинка.

Высокую пригодность к промышленной переработке на продукты питания имеют районированные сорта Ред Скартет, Романо, Елизавета, Петербургский и перспективный сорт Пранса. Для технической переработки (на крахмал) хорошо подходят районированный сорт Криница, перспективные сорта Сказка и Наяда.

Вместе с тем, выявлены сорта, не проявившие удовлетворительных потребительских свойств и пригодности к различным видам переработки, и среди них десять сортов, районированных в нашем регионе. Это такие сорта, как Удача, Жуковский ранний, Невский, Луговской, Лукьяновский и ряд других, широко используемых товаропроизводителями за высокие показатели урожайности, пластичности и т.д. Однако, их использование не удовлетворяет требованиям современного сельскохозяйственного производства и снижает конкурентоспособность российского картофеля на потребительском рынке.

Итогом экспериментальных исследований явилась разработка рекомендаций для Управления сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области по внедрению в производство пяти перспективных сортов картофеля в хозяйствах области для насыщения потребительского рынка высококачественным продовольственным картофелем, предназначенным для реализации в свежем виде и для переработки. Это сорта Каприз, Пранса, Сказка, Наяда и Журавинка. Опытные партии семенных клубней сортов Каприз, Пранса, Сказка и Наяда переданы для размножения в ЗАО «Рассвет» и ФГУП «Учебно-опытное хозяйство «Стенькино» Рязанской области.

Опытные партии сортов Каприз, Чародей, Журавинка, рекомендованных для производства хрустящего картофеля, а также сортов Елизавета, Петербургский и Пранса, рекомендованных для производства сушенных картофелепродуктов, были переданы на ООО «Абаско» для изготовления соответствующих продуктов. Фактический экономический эффект от реализации полученной готовой продукции составил от 53,7 до 64,2 рублей на килограмм переработанных клубней (в зависимости от сорта картофеля и вида продукта).

Таблица 2. Систематизация районированных и перспективных сортов картофеля по направлениям использования для АПК

+++ - наиболее целесообразное направление использования;

++ - возможное направление использования;

+ - использование возможно при соблюдении определенных условий

Для изготовления крахмала на ОАО «Ибредькрахмалпатока» были переданы опытные партии сортов Сказка, Криница и Наяда. Получен фактический экономический эффект от переработки данных сортов в размере 1,29-3,17 руб на кг переработанных клубней.

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

Влияние защитно-стимулирующих средств на количественные и качественные потери продовольственного картофеля при хранении.

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

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

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

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

Таблица 3 - Характеристика биопрепаратов

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

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

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