Исследование крахмала сельскохозяйственных культур и его модификация

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ КРАХМАЛА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЕГО МОДИФИКАЦИЯ

1 2 3

Смирнова Т.Б. , Чемисенко О.В. , Шепелев В.В.

1Смирнова Татьяна Борисовна - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент;

2Чемисенко Олег Владимирович - кандидат технических наук;

3Шепелев Вячеслав Вячеславович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, кафедра технологии промышленности, Сибирский казачий институт технологий и управления - филиал

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского

(Первый казачий университет), г. Москва

Аннотация: изучены закономерности влияния продуктивной влажности почвы на

содержание крахмала в сельскохозяйственных культурах. Анализируются результаты

модификации крахмала различными растворами химических элементов.

Ключевые слова: модификация, крахмал, картофель, пшеница, растворы химических

элементов.

УДК 632.123

Исследование содержания и качества крахмала сельскохозяйственных культур, в частности в зерне пшеницы и картофеле, очень актуальная задача, так как крахмал служит ингредиентом, пищевой добавкой для производства продукции предприятий пищевой промышленности. С целью улучшения питательной ценности пищевых продуктов осуществляется его модификация. Нами предлагается модификация крахмалов на основе их обогащения микроэлементами с целью производства более полезного пищевого продукта для здоровья человека.

В статье приведены данные по урожайности и содержанию крахмал в зерне пшеницы и картофеле в различные по влагообеспеченности годы. Изучены закономерности влияния влажности почвы на формирование урожая исследуемых культур. Влажность почвы преимущественно зависит от количества выпадающих осадков и запасов влаги после таяния снега. На юге Омской области (южная лесостепь и степь) главным лимитирующим фактором, влияющим на формирование урожайности сельскохозяйственных культур, является содержание влаги в почве в конце мая - начале июня. Запасы продуктивной влаги в этот период времени часто недостаточны для прорастания семян сельскохозяйственных культур из-за небольшого количества выпадающих осадков и иссушения почвы суховеями.

Зависимость между влажностью почвы и качеством сельскохозяйственной продукции, полученной в этих условиях, изучалась в многолетних полевых опытах (1997-2014 гг.) в южной лесостепи на полях лаборатории севооборотов Сибирского научного аграрного центра и ОмГАУ. Объектами исследования являлись лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая почва, а также зерновые (пшеница, ячмень) и овощные (картофель) культуры. За период исследований зарегистрировано 4 засушливых года, 10 лет с оптимальным, а 7- с избыточным увлажнением почвы.

Содержание крахмала в клубнях различных сортов картофеля исследовалось в течение 20 лет в зависимости от влажности почвы. При исследованиях наблюдалась сортовая специфика данной культуры. Так, сорт картофеля Алая Заря показал себя как наиболее урожайный и устойчивый к недостатку и избытку влаги в почве (таблица 1).

Таблица 1. Влияние количества осадков и продуктивной влаги в лугово-черноземной почве в слое 0-100 см на содержание крахмала в клубнях различных сортов картофеля

Сельскохозяйственная культура (картофель) Среднегодовая урожайность, ц/га Среднегодовые запасы продуктивной влаги в почве, т\га Крахмал,%

Перед посевом В фазу цветения После уборки

Годы с низким количеством осадков за период вегетации

Алая Заря 254,0 104,7 34,7 51,3 19,4

Кормилец 234,0 16,7

Розара 211,0 15,6

Свитанок 228,0 20,3

Зекура 210,0 15,9

Годы с оптимальным количеством осадков за период вегетации

Алая Заря 308,0 113,5 86,3 54,7 20,0

Кормилец 276,0 17,2

Розара 251,0 18,1

Свитанок 280,0 21,1

Зекура 264,0 16,2

Годы с повышенным количеством осадков за период вегетации

Алая Заря 270,0 113,9 134,2 140,6 21,6

Кормилец 245,0 17,7

Розара 238,0 18,9

Свитанок 256,0 21,2

Зекура 250,0 16,2

Во влажные годы за счет сортовой специфики урожайность картофеля сорта Алая Заря на 14-32 ц/га, в засушливые годы - на 20-44 ц/га превышала урожайность других исследуемых сортов картофеля. Процентное содержание крахмала, как важного показателя качества клубней, было максимальным также у сорта Алая Заря во все годы опытов. Влияние увлажнения почвы на урожайность клубней картофеля проявлялось в тех же закономерностях, что и в опытах с зерновыми культурами. В засушливые и влажные годы урожайность клубней снижалась в среднем на 15% от урожайности в годы с оптимальным увлажнением, содержание крахмала при этом достоверно не изменялось. Во влажные годы отмечался высокий процент поражения клубней фитофторозом, что существенно понижает их товарность и сокращает сроки хранения [1].

Урожайность пшеницы и ячменя, выращенных на лугово-чернозёмной почве лаборатории севооборотов Сибирского научного аграрного центра, была ниже, соответственно на 18,9% и 14,1%, в годы с повышенным увлажнением в сравнении с урожайностью зерновых культур в годы с оптимальным увлажнением. В засушливые годы урожайность пшеницы, сортов Омская 36 и Иртышанка 10, по сравнению с урожайностью в годы с оптимальным увлажнением, была ниже на 28,6% и 11,4% соответственно. Наиболее засушливым за период исследований был 1998 год, что привело к низким урожаям большинства сельскохозяйственных культур на юге Западной Сибири, а на юге Омской области урожай практически не сформировался [2].

Таблица 2. Влияние запасов продуктивной влаги в лугово-черноземной почве в слое 0-100 см на урожайность зерна пшеницы и содержание крахмала в нем, %

Сорт пшеницы Среднегодов ая урожайность, ц/га Среднегодовые запасы продуктивной влаги в почве, т\га Содержание крахмала (на сухое вещество), %

Перед посевом В фазу После кущения уборки

Годы с низким количеством осадков за период вегетации

Омская 36 20,1 104,2 34,7 51,7 65

Иртышанка 14,1 104,8 33,8 50,6 59

Годы с оптимальным количеством осадков за период вегетации

Омская 36 28 113,5 86,5 54,7 74

Иртышанка 15,8 112,6 85,3 55,6 61

Годы с повышенным количеством осадков за период вегетации

Омская 36 23 113,9 134,2 140,6 68

Содержание крахмала было выше в зерне изучаемых сортов в годы с оптимальным увлажнением, и было самым низким в годы с повышенным количеством осадков. В годы с повышенным количеством осадков сорт Иртышанка 10 не возделывался по причине рекомендаций его возделывания в годы с низким количеством осадков.

Модифицирование крахмалов целесообразно проводить с помощью создания водных растворов с растворёнными в ней минеральными химическими элементами и затем высушивания крахмалов в специальных сушильных машинах. После их обогащения минеральными элементами, крахмал можно использовать для хлебопекарной и кондитерской промышленности. Рекомендованное содержание химических элементов в растворе на мг/дм3 для модификации крахмалов представлено в таблице 3.

Таблица 3. Рекомендованный химический состав раствора для модификации пшеничного

и картофельного крахмала

Содержание химического Содержание химического

Химический элемент элемента в растворе для модификации пшеничного крахмала, мг/дм3 элемента в растворе для модификации картофельного крахмала, мг/дм3

Калий+Натрий 2,1 2,1

Кальций 2,4 2,4

Иод 13,7 23,7

Магний 5,7 13,7

Хлориды 2662,5 2662,5

Фториды 0,61 0,61

Сульфаты 9 9

После модификации пшеничных и картофельных крахмалов данными растворами они обогащаются химическими элементами, и увеличивается пищевая ценность производимой хлебопекарной и кондитерской продукции. Производимая продукция в частности обогащается йодом и становится йодированной и магнием, который необходим для предотвращения заболеваний сердца. Рекомендуется использовать 100 литров раствора на 1 тонну крахмала (из расчёта на 1 тонну сухого вещества).

Таким образом, можно сделать вывод, что производство модифицированных крахмалов возможна относительно простым технологическим, но очень эффективным способом, а произведенная продукция будет содержать необходимые химические элементы для рационального питания населения.

Список литературы

1. Ермохин Ю.И. Сортовая агрохимия картофеля при возделывании на лугово-чернозёмной почве Омского Прииртышья / Ю.И. Ермохин, И.В. Темерева / Вестник Омского ГАУ, 2016. № 3 (23). С. 58-63.

2. Смирнова Т.Б. Влияние влажности почвы на показатели качества сельскохозяйственных культур и продукты их переработки // Т.Б. Смирнова, И.В. Темерева, В.В. Шепелев «Теоретические знания - в практические дела»: сб. Материалов ХУШ международной научно-инновационной конференции аспирантов, студентов и молодых ученых. Омск: СКИТУ (филиал) ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)», 2018. С. 34-37.