CC BY
39
Таблица
тимые
ШИ,
одее
[00
^50
130
00
50
00
сс триада спе-юмбран ает бла-|шижает I в пече-(еченоч-рвность
юрошка вышает дения в гов, как ильные
служат
(тонусе
ютпро-
гактив-
зильное
)рме - Б
[СЛОЖНОГО
нических
&,ДОГ)в
шцентра-
■ографии.
631.364.6.002.612.001.8
ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯНА СОХРАНЯЕМОСТЬ И КАЧЕСТВО ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ
Л.Г. ЕЛИСЕЕВА, Д. С. ЛЫЧНИКОВ, С.А. КРЫЛОВА В Производственных УСЛОВИЯХ необходимо Проведение
Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова КОМПЛСКСНОГО исследования закономерностей ВЛИЯНИЯ
Для улучшения сохраняемости и качества плодоовощной продукции необходим поиск дополнительных способов ее обработки с целью повышения иммунного статуса и регулирования активности метаболических процессов растительных организмов. Существует целый ряд химических, биологических и физических способов воздействия, среди которых наиболее перспективными считаются биологические и физические факторы. Среди физических способов воздействия применяют электромагнитные, магнитные, электрические поля, лазер, ионизирующее излучение и т. д. Выбор способа обработки определяется его безопасностью, экологической чистотой и экономической эффективностью. Большинство новых технологий обработки растениеводческой продукции, предлагаемых в настоящее время, не удовлетворяют вышеперечисленным требованиям.
Исследования, проводившиеся в ряде научно-ис-следовательских институтов и вузов, занимающихся проблемой хранения и качества растениеводческой продукции, показали положительное влияние низкочастотного импульсного электрического поля (НИЭП) на сохраняемость картофеля и некоторых овощных культур. Параметры НИЭП устанавливали как наиболее оптимальные для растительных организмов: частота импульсов 200 Гц, частота наполнения импульсов 16 кГц, длительность импульса 0,5-7 мс, напряженность 0,5-120 кВ/м. Достоинства данного способа обработки определяются его эффективностью при малых затратах, безопасностью для потребителя продукции и обслуживающего персонала, а также простотой приуста-новке и эксплуатации прибора. Обработка картофеля и овощей НИЭП при указанных оптимальных параметрах электрического поля позволяет сохранить на 50% больше закладываемой на длительное хранение продукции по сравнению с контрольными (необработанными) образцами. Для картофеля, белокочанной капусты, корнеплодов и ряда других овощных культур данная технология обработки НИЭП была внедрена в производство.
Экспериментальные исследования показали, что эффект действия НИЭП существенно зависит от параметров поля, длительности обработки и физиологического состояния обрабатываемой продукции, т. е. для каждой овощной культуры необходимо подбирать оптимальную длительность обработки.
Таким образом, для эффективного использования воздействия НИЭП на растениеводческую продукцию
электрического поля на изменение физико-химических и биологических свойств растительного организма, т. е. изучение механизма действия НИЭП. Такого рода исследования проводили на примере корнеплодов столовой свеклы на разных уровнях организации биологического объекта, которые условно подразделили на молекулярно-ассоциативный уровень и уровень целостного организма.
Установлено, что НИЭП оказывает дискретное влияние на устойчивость корнеплодов при хранении в зависимости от длительности обработки, т. е. изменение экспозиции обработки вызывает в растительном организме колебание реакции от положительной до отрицательной и наоборот, так называемый триггерный эффект - переход живой системы под действием НИЭП на новый устойчивый уровень жизнедеятельности с повышенным или пониженным иммунным статусом.
В осенний и весенний периоды хранения, когда метаболические процессы носят активный характер, обработка продукции НИЭП оказывала в основном положительное действие на защитные функции корнеплодов, что проявлялось в активизации репарационных процессов, снижении интенсивности дыхания, повышенииустойчивости к поражению фитопатогеном. Обработка зимой дестабилизировала устойчивое состояние покоя и ослабляла иммунитет корнеплодов.
При подборе оптимальной длительности обработки НИЭП корнеплодов столовой свеклы (от 1 до 24 ч) установили, что максимальный положительный эффект достигается при обработке в течение 15 ч. Однако, как уже отмечено выше, НИЭП при других экспозициях обработки может оказывать и противоположное - отрицательное действие. Поэтому в дальнейшем рассмотрим два крайних случая влияния НИЭП: положительно е-при экспозиции обработки 15 ч и отрицатель ное - при экспозиции 3 ч.
На молекулярно-ассоциативном уровне исследовалось влияние электрического поля на коллоидно-дисперсный состав цитоплазмы корнеплодов при длительном хранении, на динамику энергии активации коллоидных частиц беталаинов (комплекс пигментов клеточного сока, состоящий из двух групп веществ -бетацианинов и бетаксантинов) и на изменение электрофоретического (^-потенциала двойного электрического слоя (ДЭС) частиц беталаинов.
Эксперименты, проводившиеся в течение трех лет, выявили следующую особенность изменения коллоид-
но-дисперсного состава для всех исследуемых образцов. Период, когда продукция находится в состоянии покоя, для корнеплодов столовой свеклы характеризуется диспергированным состоянием коллоидных частиц беталаинов, а периоды активного метаболизма -присутствием в соке более крупных фракций частиц. Предполагается, что диспергирование частиц в зимний период связано с гидратацией воды в клетке, а коагуляция частиц - с освобождением части воды. Энергия активации и С-потенциал ДЭС коллоидных частиц - это показатели, характеризующие устойчивость коллоидных систем. Чем выше их величина, тем стабильнее коллоидная система. Исследования показали, что обработка НИЭП при экспозиции 3 ч в процессе хранения дестабилизировала естественные коллоидные процессы, снижала энергию активации и С-потенциал коллоидных частиц беталаинового комплекса цитоплазмы. При экспозиции 15 ч наблюдались стабилизация дисперсности коллоидной системы клеточного сока, более высокий уровень энергии активации и (^-потенциала частиц по сравнению с контрольными образцами, т. е. устойчивость коллоидной системы цитоплазмы при данной обработке повышалась, следовательно, увеличивалась продолжительность периода покоя и сохранения качества продукции.
Эффективность влияния НИЭП на качество и сохраняемость корнеплодов оценивалась также по изменению антиоксидантной активности (АОА) беталаинов свекольного сока, которая определяет пищевую ценность и сопротивляемость корнеплодов неблагоприятным факторам среды. Показано, что обработка НИЭП повышает АОА сока корнеплодов. При экспозиции обработки 15 ч АОА достигает того уровня, к которому контроль приближается только через 4 мес хранения. В зимний период АОА контрольных и обработанных корнеплодов повышается, кроме образцов, обработанных в течение 3 ч, где величина индекса АОА практически не изменяется и даже становится меньше, чем в контроле.
Анализ влияния электрического поля на химический состав свекольного сока, проведенный методом ИК-спектрометрии, позволил предположить, что при обработке НИЭП в клеточном соке происходит гидролиз молекул бетацианинов на сахара и агликоны, о чем свидетельствует накопление связей С-О, С-О-С, СОО (карбоксилат анион) и двойных связей, сосредоточенных в агликонах (бетанидин и изобетанидин). Особенно эти процессы выражены при экспозиции 3 ч. Гидролиз бетацианинов является защитной реакцией корнеплодов на неблагоприятное действие внешних факторов. Следовательно, корнеплоды, обработанные при экспозиции 3 ч, характеризуются активизацией химических превращений беталаинового комплекса, что является защитной реакцией против неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе НИЭП. При экспозиции 15 ч накопления двойных связей практически не происходит, а содержание таких групп, как СОО-, С-О, увеличивается. Отсюда можно сделать вы-
вод, что при обработке НИЭП в течение 15 ч в свекольном соке происходит синтез бетаксантинов, характеризующихся более высокой АОА, чем бетациани-ны, и меньшим количеством двойных связей, чем у аг-ликонов бетацианинов,что обусловливает повышенную АОА сока корнеплодов, обработанных при экспозиции 15 ч.
Исследование влияния обработки НИЭП на динамику интенсивности дыхания и устойчивость к поражению патогенными микроорганизмами корнеплодов свеклы в процессе длительного хранения показало, что при экспозиции 15 ч в течение всего периода хранения уровень интенсивности дыхания был ниже, а устойчивость к поражению фитопатогенами выше, чем у контрольных образцов. При экспозиции 3 ч происходила активизация дыхания и снижение устойчивости к микробиологическим заболеваниям.
На уровне целостного организма эффективность влияния НИЭП рассматривалась по динамике сверхслабого излучения (ССИ) и диэлектрических параметров растительной ткани, в частности диэлектрической проницаемости.
Сверхслабое излучение является интегральной характеристикой состояния биологического объекта, так как отражает интенсивность протекания всех биохимических окислительно-восстановительных процессов в организме. Исследования, проводившиеся в течение нескольких лет, выявили, что в зимний период продукция характеризуется пониженным уровнем свечения. Следовательно, физиологически полноценные корнеплоды, находящиеся в более глубоком состоянии покоя, обладают пониженной метаболической активностью, которая коррелирует с более низким уровнем свечения. Корнеплоды, обработанные при экспозиции 15 ч, характеризовались пониженным уровнем ССИ при хранении по сравнению с контрольными и обработанными в течение 3 ч корнеплодами, что обусловливает меньшие потери продукции при хранении. Методом фликкер-шумовой спектроскопии с помощью специальной компьютерной программы, разработанной в ИХФ РАН, была установлена статистическая достоверность полученных результатов по разнице влияния исследуемых экспозиций обработки НИЭП (3 и 15 ч) на интенсивность ССИ корнеплодов.
Изменение диэлектрических параметров показало, что уровень диэлектрической проницаемости корнеплодов, обработанных при экспозиции 15 ч, был ниже, чем в контрольных образцах. Снижение значений диэлектрической проницаемости при данной обработке позволяет выдвинуть предположение об увеличении степени структурированности диполей воды в результате гидратации коллоидных систем, что вызывает снижение свободной влаги в цитоплазме, обладающей более высокими значениями диэлектрических параметров, чем связанная вода.
Исследование влияния НИЭП на pH клеточного сока корнеплодов свидетельствует, что НИЭП изменяет концентрацию водородных ионов в цитоплазме, т. е.
влияет осущес за ечет Ана явилне ского ] НГОП ной сис свободі редь ре физиол ское П( так наз измене ме. Діл ной ткі на ее пі кдеточ] действ] интенс ют свеі полевл ческия АОА їі
МЛІ. ЕІ
Российс
сахарно,
Уы вого сі из него васая теров. хар-сь: и кош ниян; вещес
В (
НИЄ Н0 Б З
услові
увели1
От троси ниєм: ностя; стали произі сахар; ченньі
15 Ч в юв, ха-щиани-:му аг-шен-[х при
а дина-к пора-плодов ш>, что анения 1гтойчи-: у кон-ходи ла : к мик-
вность
сверх-
|рамет-
ческой
юй хата, так биохи-роцес-в тече-период ем сведанные гоянии актив -ровней ззиции
л сси
брабо->влива-гтодом специ-шой в :товер-шяис-5 ч) на
сазало, корне-: ниже, ий ди-аботке гаении юзуль-швает нощей парато со-геняет т. е.
влияет на так называемый протонный насос, который осуществляет транспорт ионов через мембраны клеток за счет градиента электрических потенциалов.
Анализ результатов проведенных исследований выявил некоторые основные факторы влияния электрического поля на метаболизм корнеплодов. Обработка НИЭП оказывает воздействие на состояние коллоидной системы клеточного сока и изменяет соотношение свободной и связанной воды в клетке, что в свою очередь регулирует активность биохимических реакций и физиологическое состояние корнеплодов. Электрическое поле регулирует мембранный транспорт ионов, так называемый протонный насос, что проявляется в изменении концентрации ионов водорода в цитоплазме. Динамика диэлектрических параметров растительной ткани указывает на влияние электрического поля на ее поляризуемость и косвенно на активность воды в клеточном соке корнеплодов. Также НИЭП оказывает действие на свободнорадикальные процессы в клетках, интенсивность которых отражается в изменении уровня сверхслабого излучения. Наконец, электрическое поле влияет на изменение химического состава органических соединений, тем самым повышая или понижая АОА корнеплодов.
По завершении хранения была проведена органолептическая оценка продукции и товароведный анализ качества, которые подтвердили результаты исследований физико-химических и биологических свойств корнеплодов. Установлено, что обработка при экспозиции 15 ч способствовала лучшему сохранению потребительских свойств столовой свеклы через 7 мес хранения, что позволило отнести эту продукцию к 1-й категории качества, тогда как контроль был отнесен к 2-й категории. Товароведный анализ корнеплодов в конце хранения показал, что при экспозиции обработки НИЭП 15 ч выход стандартной фракции увеличился на 21%, отход уменьшился на 19,1%, а выход нестандартной фракции - на 2,3%. Естественная убыль снизилась на 6,2%.
По результатам испытания технологии обработки корнеплодов столовой свеклы НИЭП при экспозиции 15 ч был рассчитан экономический эффект, который составил 1561-1581 р. чистого дохода на каждую тонну заложенной на длительное хранение продукции.
Поступила 07,07.03
664.117.3.002.28
ПЕРЕРАБОТКА ТРОСТНИКОВОГО САХАРА-СЫРЦА С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КРАХМАЛА
М.И. ЕГОРОВА, Л.И. БЕЛЯЕВА, С И. КАЗАКОВА
Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности
Увеличение объемов импортируемого тростникового сахара-сырца (в настоящее время в нашей стране из него вырабатывается почти75% общего производства сахара) привело к расширению числа стран-экспор-теров. В связи с этим ввозимый тростниковый са-хар-сырец существенно различается по качественному и количественному составу. Значительные расхождения наблюдаются в содержании высокомолекулярных веществ, в частности крахмала.
В среднем в тростниковом сахаре-сырце содержание крахмала достигает 100-140 мг/кг (0,01-0,014%), но в зависимости от сорта тростника, климатических условий региона выращивания и сроков уборки может увеличиваться до 800-1000 мг/кг [1].
Отечественные сахарные заводы при переработке тростникового сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала (более 400 мг/кг) сталкиваются с трудностями при ведении процессов фильтрации и кристаллизации, в результате чего снижается производительность предприятия, возрастают потери сахара в производстве. Кроме того, сахар-песок, полученный из такого сырья, содержит продукты деструк-
ции крахмала, образует мутные опалесцирующие растворы, что исключает возможность его использования в ряде перерабатывающих отраслей пищевой промышленности.
Актуальным сегодня является создание технологии переработки тростникового сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала. Попытки приспособить для этой цели известково-углекислотный способ очистки, изменив технологический режим, не решают проблему, так как крахмал остается в растворе, поэтому нужны другие подходы.
В связи с этим рассмотрим строение крахмала сахарного тростника. Он состоит из 80% амилопекгина и 20% амилозы [2]. Амилоза представляет собой линейную или слабо разветвленную цепь глюкозных остатков, соединенных а-1,4-глюкозидной связью. Молекулярная масса амилозы может достигать 10б и более.
В отличие от амилозы амилопекгин имеет сильно разветвленную структуру, менее растворим в воде и более устойчив при различных видах обработки крахмала, а его раствор обладает высокой вязкостью. Молекулярная масса амилопекгина достигает 10* и более. Это один из самых больших природных полимеров.
Амилоза и амилопектин в растениях формируются в форме своеобразных зерен кристаллической структуры (нативный крахмал). Неповрежденные крахмаль-
