Влияние селекционного направления и физического состояния сахарной свеклы на результативность хранения

УДК 664.121

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕКЦИОННОГО НАПРАВЛЕНИЯ И ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ НА РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ ХРАНЕНИЯ

А.Н. МОРОЗОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Г.С. КОСУЛИН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

С.В. ХЛЮПИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности, ул. Карла Маркса, 63, Курск, 305029, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили с целью изучения влияния селекционного направления сахарной свёклы и её послеуборочного физического состояния на протекание основных физиолого-биохимических процессов и сохранность корнеплодов при длительном хранении в условиях направленного воздействия на воздушную среду кагата. Длительное хранение сахарной свёклы осуществляли в промышленных условиях в двух режимах: контрольный - при нерегулируемой физической среде; исследуемый - при создании направленного физического и антимикробного воздействия на среду кагата с помощью укрывного материала многофункционального действия и принудительного вентилирования. Сеточные пробы в кагаты укладывали из образцов корнеплодов 15 гибридов урожайного, нормального и сахаристого типов; со степенью увядания в диапазоне 0,6-12,8 %; степенью травмирования 0-15 %. У гибридов урожайного типа наблюдали наиболее низкую интенсивность основных физиолого-биохимических процессов во всех вариантах хранения, что обусловлено их генетическими особенностями. Направленное воздействие на воздушную среду кагата способствовало уменьшению потерь массы свёклы и сахарозы ниже норм естественной убыли на 1,46 % и на 0,12 %, соответственно. При одинаковом содержании корнеплодов с сильными механическими повреждениями в условиях исследуемого режима хранения отмечено снижение активности инвертазы на 9,4-29,7 % и интенсивности дыхания на 10,4-18,8 %. Аналогичный уровень физиолого-биохимических процессов в контрольном режиме хранения достигался при меньшем в 1,7-6,0 раза содержании механически поврежденных корнеплодов. Такую же тенденцию наблюдали и в отношении влияния степени увядания корнеплодов, но с большим снижением интенсивности дыхания и активности инвертазы. Интенсивность физиолого-биохимических процессов при исследуемом режиме соответствовала уровню контрольного при степени увядания корнеплодов в 1,3-1,5 раза ниже. Направленное физическое и антимикробное воздействие на среду кагата обеспечило высокую результативность хранения, в том числе для травмированных и увядших корнеплодов. Ключевые слова: сахарная свекла, длительное хранение, укрывочный материал многофункционального действия, принудительное вентилирование, физическое состояние, селекционное направление, физическая среда кагата, физиолого-биохимические процессы, потери массы свеклы и сахарозы.

Для цитирования: Морозов А.Н., Косулин Г.С., Хлюпина С.В. Влияние селекционного направления и физического состояния сахарной свеклы на результативность хранения// Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №11. С. 123-126.

Современное свеклосахарное производство предусматривает стадию длительного хранения сахарной свёклы на открытых площадках свеклоприемных пунктов, осуществляемого в период с октября по январь. При этом из-за внешнего воздействия не удается поддерживать оптимальные параметры физической среды в кагатах, поэтому в корнеплодах интенсивно

протекают физиолого-биохимические и микробиологические процессы, что приводит к значительному снижению технологических качеств сырья, сверхнормативным потерям массы корнеплодов и сахара.

Увеличение сохранности сахарной свёклы и снижение потерь возможно на основе регулирования физической среды кагата с созданием стабильного, близкого к оптимальному температурно-влажностного режима. Мы предлагаем подход к формированию физической среды кагата, основанный на совокупном физическом и антимикробном воздействии на его межкорневое пространство путём использования укрывного материала многофункционального действия в сочетании с принудительным вентилированием. Укрывной материал с заданными свойствами устраняет влияние внешних метеорологических факторов и обеспечивает антимикробный эффект пролонгированного действия [1]; система принудительного вентилирования осуществляет регулирование параметров физической среды [2]. Сочетание указанных приёмов приводит к формированию близких к оптимальным температурно-влажностных параметров физической среды, снижению ферментативной активности в корнеплодах и интенсивности их дыхания, что обеспечивает сохранность технологических качеств сахарной свёклы с минимальными потерями массы и сахара при хранении [3].

Однако результативность хранения корнеплодов обусловлена и такими значимыми факторами, как их послеуборочное физическое состояние (травмирование, увядание) [4, 5], а также селекционные особенности сортов и гибридов [6]. При этом сведения о влиянии послеуборочного физического состояния корнеплодов на интенсивность протекания в них физиолого-биохимических процессов при хранении в кагатах с нерегулируемой физической средой для сортов отечественной селекции известны, но для современных гибридов отсутствуют. Кроме того, нет информации о хранении в условиях с направленным физическим и антимикробным воздействием на воздушную среду межкорневого пространства кагата.

Цель наших исследований - изучение влияния селекционного направления и послеуборочного физического состояния на протекание основных физиолого-биохимических процессов в корнеплодах и их сохранность при длительном хранении в условиях направленного физического и антимикробного воздействия на воздушную среду межкорневого пространства кагата.

Условия, материалы и методы. Длительное хранение сахарной свёклы в кагатах осуществляли на сахарном заводе ООО ГК АСБ «Кирсановский» в условиях нерегулируемой физической среды (контрольный режим) и направленного физического и антимикробного воздействия на нее с использованием укрытия многофункционального действия и системы принудительного вентилирования(исследуемый режим). В качестве укрывного материала использовали нетканое полипропиленовое полотно Спанбонд с поверхностной плотностью 140 г/м2, в состав которого

Рис. 1. Влияние селекционной направленности гибридов на интенсивность дыхания корнеплодов и активность инвертазы: Ц — урожайный тип;  — нормальный тип; Ш — сахаристый тип.

входит антимикробный препарат Биопаг. Система принудительного вентилирования базировалась на поперечной схеме расположения воздуховодов под кагатом, интенсивность его составляла 25 м3/ч на 1 т свеклы. Кагаты формировали в первой декаде октября из здоровых корнеплодов без признаков болезней; погодные условия периода хранения были типичными для региона с отсутствием резких колебаний температуры и влажности наружного воздуха, что обеспечивало температуру межкорневого пространства в диапазоне от + 8 до - 1°С.

Для исследования влияния селекционного направления гибридов формировали исходные образцы и сеточные пробы из 15 гибридов разных направлений продуктивности (урожайный тип, нормальный тип и сахаристый тип). Сеточные пробы закладывали в кагаты с контрольным и исследуемым режимом хранения на 40 суток. Исходное содержание сахарозы в среднем по группам для гибридов урожайного типа составляло 16,74 %, нормального - 17,44 %, сахаристого - 18,40 %.

Для изучения влияния на сохранность сахарной свёклы её послеуборочного физического состояния формировали исходные образцы и сеточные пробы из корнеплодов с постепенным увеличением их механических повреждений в диапазоне от 0 до 15 %, а также степени увядания - от 0,6 до 12,8 %. Пробы закладывали в кагаты с контрольным и исследуемым режимом хранения на 30 суток. Формирование исходных образцов и сеточных проб сахарной свеклы, их размещение в зоне кагатов и забор после хранения выполняли в соответствии с технологическим регламентом приемки и хранения: масса сеточных проб составляла 8-10 кг; сеточные пробы по каждому изучаемому фактору в количестве 5 (для гибридов разных направлений, корнеплодов разной степени увядания) или 6 (для корнеплодов с разной степенью механических повреждений) укладывали

в сечении кагата по следующей схеме: 4 пробы по диагонали сечения(трапеции) через равные промежутки, пятая проба - на расстоянии 0,5 м от нижнего основания на половине ширины кагата, шестая - на расстоянии 0,5 м от боковой поверхности на половине высоты кагата. Количество сечений для укладки сеточных проб соответствовало числу изучаемых факторов с расположением каждого на расстоянии не менее 5 м одно от другого по длине кагата. Повторность опытов трёхкратная.

Для оценки основных физиолого-биохимических процессов при хранении сахарной свёклы определяли: интенсивность дыхания корнеплодов - по Миллеру; активность фермента инвертазы - по Бертрану; степень увядания корнеплодов - по методу Шевченко. В качестве показателей сохранности сахарной свеклы рассматривали величины потерь массы и сахарозы, устанавливаемые на основе результатов взвешивания сеточных проб и определения сахаристости корнеплодов поляриметрическим методом до и после длительного хранения.

Результаты и обсуждение. Корнеплоды гибридов урожайного типа при всех режимах хранения демонстрировали интенсивность дыхания на 5,3-8,5 % и активность инвертазы на 7,4-38,5 % ниже, чем гибридов нормального и сахаристого типов (рис. 1). Наименьшую интенсивность физиолого-биохимических процессов наблюдали в условиях исследуемого режима хранения.

Пониженная интенсивность основных физиолого-биохимических процессов в корнеплодаху гибридов урожайного направления оказала влияние на изменение их метаболизма, проявившееся в меньшем расходе запасного фонда пластических веществ, прежде всего целевого компонента сахарозы, а также в снижении его вовлечения в обменные процессы. Это подтверждается в условиях контрольного режима уменьшением потерь массы свёклы на 0,24-0,58 % и сахарозы на 0,05-0,19 %, а в условиях исследуемого режима - на 0,09-0,40 % и 0,03-0,14 %, соответственно. При этом потери массы свёклы и сахарозы в условиях контрольного режима хранения для гибридов урожайного типа были приближены к величинам норм естественной убыли, в то время как для гибридов нормального и сахаристого типов были выше на 0,19-0,53 и 0,03-0,17 %, соответственно (табл. 1).

Таблица 1. Влияние селекционной направленности гибридов на их сохранность

Тип гибрида Норма естественной убыли, % Поте ои, %

контрольный режим исследуемый режим

масса свеклы сахароза масса свеклы сахароза массы свеклы сахароза

Урожайный

Нормальный

Сахаристый

3,23

0,61

3,18 3,42 3,76

0,59 0,64 0,78

1,77 1,86 2,17

0,49 0,52 0,63

Рис. 2. Влияние травмирования корнеплодов на интенсивность дыхания и активность инвертазы: - интенсивность дыхания, мг СО2/кг час, контрольный режим;  - активность инвертазы, мг на 1 г сухого вещества, исследуемый режим; -♦- - интенсивность дыхания, мг СО2/кг час, контрольный режим; -— активность инвертазы, мг на 1 г сухого вещества, исследуемый режим.

Таблица 2. Влияние механических повреждений корнеплодов на потери массы свеклы и сахарозы при хранении сахарной свеклы

Доля корнеплодов с сильными механическими повреждениями, % Потери, %

контрольный режим исследуемый режим

масса свеклы сахароза масса свеклы сахароза

Без повреждений 1,63 0,36 0,89 0,32

3 1,71 0,39 0,91 0,34

6 1,78 0,40 0,93 0,36

9 1,90 0,45 1,02 0,37

12 2,13 0,49 1,10 0,41

15 2,25 0,57 1,18 0,45

Стабилизация параметров физической среды кагата в исследуемом режиме позволила достичь более низкого уровня потерь - меньше норм естественной убыли на 1,46 % и на 0,12 %, соответственно. Таким образом, по нашему мнению, свойство лучшей хра-нимоспособности корнеплодов обусловлено генетическими особенностями гибридов урожайноготипа, а приведённые результаты подтверждают полученные ранее данные [7].

Вместе стем,вусловиях исследуемого режима отмечена лучшая сохранность и остальных групп гибридов: для нормального типа потери массы свеклы были ниже на 1,56 %, сахарозы -на 0,12 %, гибридов сахаристого типа — на 1,59 % и 0,15 %, соответственно.

Результаты исследований показали, что с увеличением доли корнеплодов с сильными механическими повреждениями от 0 до 15 % имеет место повыше-

ние интенсивности дыхания и активности инвертазы в условиях обоих режимов хранения (рис. 2). При этом в вариантах с равным содержанием сильно механически поврежденных корнеплодов при исследуемом режиме активность инвертазы была ниже на 9,4-29,7 %, а интенсивность дыхания - на 10,4-18,8 %, чем в контроле. Уровень замедления физиолого-биохимических процессов в исследуемом режиме соответствовал величинам аналогичных показателей в контроле при меньшем в 1,7-6,0 раза содержании сильно механически поврежденных корнеплодов.

Снижение интенсивности основных физиолого-биохимических процессов в корнеплодах при исследуемом режиме хранения обеспечило лучшую их сохранность: средняя масса корнеплода в контроле снизилась с 763-764 г до 751-747 г, в условиях исследуемого режима - с 762-763 г до 756-753 г; при одном и том же содержании корнеплодов с сильными механическими повреждениями потери массы свёклы уменьшались, по сравнению с контрольным режимом, на 0,74-1,07 %, сахарозы - на 0,04-0,12 % (табл. 2).

В отношении влияния степени увядания корнеплодов на интенсивность протекания в них физиолого-

Рис. 3. Влияние степени увядания корнеплодов на интенсивность дыхания и активность инвертазы: П - интенсивность дыхания, мг СО2/кг час, контрольный режим; ^ - активность инвертазы, мг на 1 г сухого вещества, исследуемый режим; - интенсивность дыхания, мг СО2/кг час, контрольный режим; ---активность инвертазы, мг на 1 г сухого вещества, исследуемый режим.

Таблица 3. Влияние степени увядания корнеплодов на потери массы свеклы и сахарозы при хранении сахарной свеклы

Степень увядания корнеплодов, % Поте ри, %

контрольный режим исследуемый режим

масса сахаро-свеклы за масса саха-свеклы роза

0,6 1,98 0,25 0,10 0,14 3,3 1,99 0,29 0,08 0,20 6,5 1,91 0,42 0,03 0,34 9,7 1,89 0,66 0 0,45 12,8 1,78 0,93 0 0,68

биохимических процессов при хранении наблюдалась аналогичная зависимость, но с большим снижением интенсивности дыхания и активности инвертазы в условиях исследуемого режима хранения (рис. 3). Так, при одной и той же степени увядания корнеплодов исследуемый режим способствовал снижению интенсивности дыхания на 25,4-27,3 %, активности инвертазы - на 11,6-47,5 %

Средняя масса корнеплодов в контроле уменьшилась с 763-764 г до 751-748 г, а в условиях исследуемого режима оставалась на исходном уровне или снижение было незначительным (до 1 г). Более того, при степени увядания корнеплодов выше 6,5 % благодаря частичному восстановлению тургора в условиях физической среды с оптимальной влажностью имел место рост массы корнеплодов до 1 г.

С увеличением степени увядания корнеплодов потери массы свёклы снижались, а сахарозы - увели-

чивались. В условиях исследуемого режима хранения у корнеплодов со степенью увядания до 6,5 % потери массы снижались, по сравнению с контролем, на 1,88-1,91 %, сахарозы - на 0,09-0,11 % (табл. 3). В вариантах со степенью увядания корнеплодов выше 6,5 % потери массы отсутствовали, более того, наблюдали её увеличение на 0,05-0,15 %, при этом потери сахарозы, по сравнению с контрольным режимом хранения, снижались на 0,21-0,25 %.

Выводы. При хранении гибридов урожайного типа в условиях направленного физического и антимикробного воздействия на межкорневое пространство кагата основные физиолого-биохимические процессы протекают менее интенсивно, чем у гибридов нормального и сахаристого типа, что обеспечивает потери массы свёклы на 1,46 % и сахарозы на 0,12 % ниже норм естественной убыли и подтверждает их лучшую хранимоспособность.

Фактор увядания корнеплодов оказывает большее влияние на интенсивность основных физиолого-биохимических процессов и сохранность сахарной свеклы, чем их травмирование. Длительное хранение сахарной свеклы в условиях направленного физического и антимикробного воздействия на физическую среду межкорневого пространства кагата в большей степени снижало отрицательное влияние именно фактора увядания, снижая физиолого-биохимические процессы до уровня, соответствующего процессам при традиционном режиме хранения корнеплодов со степенью увядания в 1,3-1,5 раза меньше.

Литература.

1. Хранение сахарной свеклы с применением укрывочного материала, модифицированного антимикробным препаратом /Н.М. Сапронов, А.Н. Морозов, Д.М. Аксенов, Э.П. Донцова, О.А. Жарненкова//Сахар. 2013. № 8. С. 36-39.

2. Попов В.В. Высокие урожаи требуют модернизации перерабатывающих предприятий // Сахар. 2014. № 11. С. 27-29.

3. Укрытие многофункционального действия и принудительное вентилирование для длительного хранения сахарной свеклы /Н.М. Сапронов, М.К. Пружин, А.Н. Морозов, Д.М. Аксенов//Сахар. 2015. № 8. С. 24-27.

4. Никитин А.Ф. Исходное состояние и среднесуточные потери массы корнеплодов во время полевого хранения//Сахарная свекла. 2015. № 8. С. 41-44.

5. Красюк Н.А. Современные технологии производства и использования сахарной свеклы. Минск: Амалфея, 2008. 512 с.

6. Апасов И.В., Фоменко Г.К., Путилина Л.Н. Технологические качества гибридов сахарной свеклы различных селекционных направлений в условиях засухи // Сахар. 2011. № 5. С. 48-54.

7. Сапронов Н.М., Бердников А.С. Минеральное питание и сортовые особенности как факторы, определяющие структуру углеводного комплекса сахарной свеклы // Сахар. 2009. № 7. С. 23-25.

INFLUENCE OF BREEDING TREND AND PHYSICAL STATE OF SUGAR BEET ON EFFICIENCY

OF STORAGE

A.N.Morozov, G.S.Kosulin, S.V.Khlyupina

Russian Research Institute of Sugar Industry, ul. Karla Marksa, 63, Kursk, 305029, Russian Federation

Summary. The aim of the research was to study the effect of a breeding trend of sugar beet and its post-harvest physical state on the behavior of the main physiological and biochemical processes and the preservation of roots during prolonged storage under conditions of a targeted exposure to the air environment of piles. Prolonged storage of sugar beet was carried out under industrial conditions in two regimes: the control one - in the unregulated physical environment, the test mode - at creating targeting physical and antimicrobial effect on the environment of piles by covering material of multifunctional action and forced ventilation. Mesh samples from roots of 15 hybrids were placed in piles. The hybrids were of high-yielding, normal and sugary types; with a degree of wilting in the range of 0.6-12.8 %; the degree of injury was 0-15 %. High-yielding hybrids had the lowest intensity of the main physiological and biochemical processes for all storage options, which is determined by their genetic characteristics. The targeting impact on the air environment of piles contributed to a lower weight loss of beet and sucrose - lower than the rates of natural losses by 1.46 % and 0.12 % respectively. During equal keeping of roots with strong mechanical damages under conditions of the test mode of storage, the decrease in the activity of invertase by 9.4-29.7 % and in the respiration rate by 10.4-18.8 % was observed. The same level of physiological and biochemical processes in the control storage mode was obtained with the less (1.7-6.0 times) content of mechanically damaged roots. A similar trend was also observed under conditions of the test storage mode for the degree of roots wilting, but with a greater decrease in the respiration rate and activity of invertase. The level of intensity of physiological and biochemical processes in the test mode was lower and corresponded to the level of the control mode when the degree of wilting of roots was 1.3-1.5 times lower. The targeted physical and antimicrobial exposure to the physical environment of piles provides high storage performance, including for injured and withered roots.

Keywords: sugar beet, prolonged storage, multifunctional covering, forced ventilation, physical condition, breeding trend, physical environment of a pile, physiological and biochemical processes, weight losses of beet and sucrose.

Author Details: A.N. Morozov, Cand. Sc.

For citation: A. N. Morozov, G. S. Kosulin, S. V. Khlyupina. Influence of Breeding Trend and Physical State of Sugar Beet on Efficiency of Storage. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016. V.30. No. 11. C. 123-126