автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Научные основы формирования качества плодоовощной продукции, выращиваемой с применением ресурсосберегающих технологий

. од

I г Д'сК и/

На правах рукописи

Рязанова Ольга Александровна

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ, ВЫРАЩИВАЕМОЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.18.15 Товароведение пищевых продуктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997

Работа выполнена на кафедре коммерции Кемеровского института коммерции Московского государственного университета коммерции.

Научный консультант - д-р техн наук, профессор Николаева М.А.

Официальные оппоненты

Доктор технических наук,

профессор Цапалова И. Э.

Доктор технических наук.

профессор Колодязная B.C.

Доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Полегаев В.И.

Ведущая организация Российская экономическая академия им Г В Плеханопа кафедра товароведения и товарной экспертизы.

Защита состоится 25 декабря 1997 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 148 01 02 в Московском университете потребительской кооперации Центросоюза РФ ( МУГ1К) по адресу 141014. I Мытищи. Московской области. уп В Волошиной, 12. кор 2. в запе заседаний Совета

С диссертациеи можно ознакомиться в библиотеке МУПК

Автореферат разослан 24 ноября 1997г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

/

' С. КАПИЦА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях все возрастающей антропогенной нагрузки на окружающую природную среду и ухудшающегося состояния здоровья населения весьма важное значение приобретает проблема круглогодичного обеспечения его высококачественной экологически чистой продукцией.

Особенно актуальна эта проблема в промышленно развитых регионах страны с выраженным экологическим неблагополучием - Восточной и Западной Сибири, в т. ч. и в Кузбассе, на Урале, Кольском полуострове и др. Причем Кемеровская область по совокупности негативного воздействия на природные объекты признана зоной экологического бедствия, а по климатическим условиям - зоной рискованного земледелия. Ее территориальная ограниченность и недостаток посевных площадей во многом предопределяют широкое применение выращивания овощей в защищенном грунте.

Плоды и овощи, являясь ценными по содержанию биологически активных веществ и обладая радиопротекторными свойствами, в то же время могут быть источником потенциально опасных для здоровья человека тяжелых металлов, радионуклидов, нитратов, которые попадают в продукцию в результате общего загрязнения среды обитания. Поэтому в индустриально развитых регионах с напряженным земельным балансом для решения продовольственной проблемы необходимо создавать альтернативные технологии производства, основанные на рациональном землепользовании, позволяющие экономить почвенные ресурсы и способствующие обеспечению населения безопасными продуктами питания в течение всего года.

Опыт и практика производства плодоовощной продукции в районах потребления свидетельствуют об экономической целесообразности использования местного минерального сырья для выращивания ее в защищенном грунте.

Природные цеолиты признаны наиболее перспективными почвозаме-нителями для овощеводства защищенного грунта, поскольку обладают рядом полезных свойств. На территории Российской Федерации разработано более 20 месторождений, прогнозируемые запасы только одного Пегасского месторождения в Кемеровской области составляют свыше 500 млн. тонн. Они относительно дешевы, а достаточная сырьевая база позволит обеспечить потребности тепличных хозяйств региона в искусственных почвозаменителях с более длительными сроками эксплуатации по сравнению с традиционными материалами на сотни лет.

Отсюда возникает необходимость в изучении влияния пегасина на формирование качества овощей в процессе выращивания.

При изъятии плодородного слоя для составления тепличных субстра-

тов, равно как и при добыче полезных ископаемых открытым способом, нарушаются естественные природные ландшафты, что приводит к ухудшению экологической обстановки и требует проведения рекультивации земель, подвергнутых комплексному техногенному воздействию. В решении проблемы восстановления и возвращения в государственный лесной фонд земель, испытавших техногенез, важная роль принадлежит лесной рекультивации с помощью растений-мелиорантов, в частности, облепихи. Это позволяет создать на нарушенных землях искусственные экосистемы многофункционального назначения.

В этой связи наиболее перспективными направлениями в решении проблемы рационального природопользования и воспроизводства природных ресурсов в регионах с ограниченными полезными площадями являются применение новых видов искусственных почвозаменителей для нужд овощеводства защищенного грунта, а также рекультивация лишенных плодородного слоя "бросовых" земель.

Получение плодоовощной продукции на основе интенсивных технологий, обеспечивающих рациональное землепользование, позволит улучшить экологическую ситуацию в регионе за счет более эффективного использования полноценных плодородных почв и минерально-сырьевых ресурсов. Кроме того, применение указанных ресурсосберегающих технологий поможет существенно изменить структуру питания населения Кузбасса за счет потребления экологически чистой овощной продукции и позволит приблизить фактическое потребление свежих овощей к физиологически обоснованной норме.

Цель и задачи исследования. Цель диссертации - разработка научных основ формирования гарантированного качества, безопасности и сохраняемости плодоовощной продукции, выращиваемой на основе технологий рационального землепользования.

В соответствии с вышеуказанной целью в работе были поставлены следующие задачи:

♦ установить возможности получения высококачественной экологически чистой продукции, выращенной на искусственных почвосмесях (ИПС) и рекультивируемых землях;

♦ разработать альтернативные малоотходные технологии, позволяющие увеличить объемы производства плодоовощной продукции без вовлечения в народнохозяйственный оборот дополнительных площадей плодородных земель;

♦ изучить изменения комплекса потребительных свойств, которые происходят при выращивании и дозревании овощей, выращенных на ИПС;

♦ изучить структурные свойства пегасина как неспецифического ком-

понента тепличного грунта для выявления механизма формирования потребительских свойств томатов и огурцов, выращенных на ИПС;

♦ оценить влияние цеолита на качество и сохраняемость овощей и определить предельные сроки их хранения при разных вариантах ресурсосберегающих технологий;

♦ установить безопасность овощной продукции, выращенной с применением ресурсосберегающих технологий выращивания с использованием природных цеолитов;

♦ обосновать целесообразность увеличения объемов продовольственных ресурсов за счет облепихи с рекультивируемых земель;

♦ разработать малоотходную технологию переработки облепихи с рекультивируемых земель и изучить качество вторичного сырья - облепихо-вого порошка, полученного из обезвоженного шрота, оставшегося после отделения сока, для нужд перерабатывающей промышленности;

♦ изучить возможность использования облепихи для обогащения бедных БАВ сахаристых кондитерских изделий;

♦ определить наиболее рациональные способы консервирования и хранения замороженных ягод с рекультивируемых и плодородных земель.

Рассматриваемая проблема решалась в соответствии с республиканс-■сой программой Р.087.03.06.04 - "Цеолиты России", разработанной ЗО АН СССР на основании Постановления СМ РСФСР № 199 от 22.06.89 'О республиканских научно-технических программах", раздел "Применение природных цеолитов в отраслях народного хозяйства РСФСР", а также темой НИР Кемеровского НИИСХ - "Разработать приемы эффективного использования природных и модифицированных цеолитов в производстве экологически чистой продукции растениеводства", подтемой "Томаты в малообъемном цеолитовом субстрате". Они изучались, с эдной стороны, в соответствии с ХД 29.54.02-91Ц/53, заключенным между <емеровским НИИСХ и Департаментом сельского хозяйства Администрации Кемеровской области, а с другой - в соответствии с договором о "ворческом содружестве между Кемеровским НИИСХ и Кемеровским институтом коммерции МГУК (до 1991 г. - Кемеровский УКП Московского коммерческого института).

Научная новизна. На основе анализа литературных и собственных жспериментальных данных научно и теоретически обоснована возмож-юсть увеличения объемов производства продуктов питания в промышлен-ю развитых регионах страны без существенного прессинга на окружаю-цую природную среду и вовлечения в сельхозоборот дополнительных юлезных площадей.

Разработаны научные основы формирования качества плодоовощной

продукции, выращиваемой с применением альтернативных технологий. Изучен механизм влияния искусственных почвосмесей на качество свежих овощей, для чего установлены некоторые физикохимические свойства пе-гасина.

Определены корреляционные зависимости показателей качества овощей, выращенных на ИПС. Выявлено, что по качеству овощи и плоды, выращенные с использованием альтернативных технологий, не уступают, а по ряду показателей даже превосходят продукцию, выращенную по традиционным технологиям.

Обоснована возможность получения безопасной продукции, выращенной на ИПС. Установлено, что использование цеолитов позволяет существенно снизить нитратное загрязнение овощей.

Показана целесообразность использования облепихи с рекультивируемых земель не только как пищевого продукта, но и как сырья для перерабатывающей промышленности.

Практическая значимость работы заключается в использовании ее теоретических положений при оценке ресурсосберегающих технологий и влияния условий выращивания на качество плодоовощной продукции.'

На основе проведенных исследований изучена возможность получения продукции с гарантированным качеством, в т. ч. по показателям безопасности, что позволило рекомендовать новые ресурсосберегающие технологии в производство.

Разработана "Инструкция по способам выращивания овощей на основе цеолита", которая утверждена Департаментом сельского хозяйства Администрации Кемеровской области и рекомендована для применения в системе тепличных хозяйств Кемеровской области.

Новые технологии по производству овощей защищенного грунта предложены взамен традиционно используемых органоминеральных грунтов, цеолитовый субстрат в которых размещается в малообъемном варианте (в полимерной таре - мешках и контейнерах). Такая технология до 1990 года в Кузбассе не применялась. Ресурсосберегающие технологии выращивания внедрены в совхозах-комбинатах "Суховский" и "Тепличный" г. Кемерова, а также "Безруковский" г. Новокузнецка Кемеровской области.

Эти технологии приобретены в 1992 г. Институтом экономики комплек сного освоения природных ресурсов Севера Якутского филиала СО РАН,; также Львовским медицинским институтом для внедрения в производство ( целью получения экологически чистых продуктов питания.

Разработана "Технологическая инструкция по производству и хране нию порошка из обезвоженного облепихового шрота" (ТИ № 0031801-88)

которая применяется в перерабатывающих предприятиях потребительской кооперации Кемеровской области.

Разработана "Технологическая инструкция по производству конфет "Дары Сибири" (ТИ № 18-8-1556-84), глазированных шоколадом, вырабатываемых на основе облепихово-яблочного пюре. Выпуск нового вида конфет осуществляется на кондитерских комбинатах № 1 г. Кемерова и № 2 г. Новокузнецка.

Личное участие автора в работах, опубликованных в соавторстве и использованных для написания диссертации, заключается в теоретическом и методологическом обосновании постановки исследования и обобщении его результатов, в проведении исследований, обработке полученных данных и формулировании выводов работы.

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, были доложены и обсуждались на научных конференциях в Заочном институте советской торговли (1982-85 гг.), на Всесоюзном совещании "Использование природных цеолитов в народном хозяйстве РСФСР" (Кемерово, 1990); Всесоюзной конференции "Проблемы внедрения природных цеолитов в народное хозяйство РСФСР" (Виноградово, 1990); на научно-теоретических конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности (1990-1996 гг.); на международной конференции "Проблемы реформирования региональной экономики" (Кемерово, 1994); на научной конференции Кемеровского института коммерции Московского государственного университета коммерции (1994 г.), а также Орловского государственного технического университета (1996 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 38 печатных работ, в т. ч. одна монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов по работе, библиографического списка, состоящего из 304 наименований, в т. ч. 34 иностранных, а также приложений, в которых приведены материалы по практической реализации и внедрению результатов работы.

Общий объем диссертации 353 стр., в т. ч. основного машинописного текста 272 стр., в ней 43 таблицы, 49 рисунков, из них 2 микрофотоснимка, а также 46 приложений.

Объекты и методы исследования. Объектами исследований явились томаты хозяйственно-ботанического сорта Стриж и огурцы сорта Аэлита, выращенные на ИПС в малообъемном субстрате во взаимозаменяемом обороте. Варианты опыта для овощей, выращиваемых по альтернативным технологиям на ИПС - А (конт.), В (мешки), ЦК, ЦМ, ТЦ, по традиционной технологии - на основе ОМС, являющейся контролем

к ним; для облепихи - культурные сорта Новость Алтая, Дар Катуни и Витаминная, выращенные на плодородных землях, а также биоформы 1, 2 и 8, выращенные на рекультивируемых землях опытного участка Байдаевского разреза в Новокузнецком районе Кемеровской области. Эти биоформы облепихи сформировались из культурных сортов Новость Алтая, Дар Катуни, Витаминная, которые в экстремальных условиях произрастания претерпели существенные внешние изменения и были отобраны как видоизмененные биоформы.

Для выявления механизма воздействия цеолитов на качество продукции изучалась структура пегасина необработанного и обработанного с фракциями не менее 2-4 мм.

Качество плодоовощной продукции исследовалось по совокупности анатомо-морфологических характеристик: массе, размеру по наибольшему поперечному диаметру, а огурцы и по длине. В томатах определяли также выход пульпы.

При изучении дозревания устанавливали: естественную убыль массы методом периодического перевешивания фиксированных проб, товарное качество в соответствии с действующими НД (ГОСТ 1725-85 "Томаты свежие" и ГОСТ 1726-85 "Огурцы свежие'').

Исследовались также показатели химического состава: содержание влаги - методом высушивания при 105°С до постоянной массы; сухие растворимые вещества - рефрактометрическим методом; сахара - феррицианид-ным методом; аскорбиновая кислота - методом титрования щавелевокислых вытяжек с 2,6-дихлорфенолиндофенолом; каротиноиды - фотометрическим (по ГОСТ 8756.22-80) и спектрофотометрическим методами на автоматическом регистрирующем спектрофотометре типа СПЕКОРД-УФ-вис; красящие вещества - по оптической плотности петролейно-эфирных экстрагентов; зольность - мокрым озолением; содержание отдельных минеральных элементов - методом эмиссионного спектрального анализа для объектов биосферы; клетчатка - методом Кюршнера-Ганака; пектиновые вещества - карбазольным методом; масличность в облепихе - методом экстрагирования петролейным эфиром в аппарате Соксклета; титруемую кислотность - методом титрования с 0,1н р-ром №ОН с индикатором фенолфталеином, с последующим пересчетом по яблочной кислоте; исследования микроструктуры семянки и сочного гипантия облепихи - по методике М. А. Добринской (1978), согласно которой микросрезы готовились с помощью микротома УМПТ-1 с последующей фиксацией их в яичном белке и фотографированием объектов.

Оценка безопасности продукции проводилась в соответствии с Сан.-ПиНом 2.3.2. 560-96 - "Гигиенические требования к качеству и безопаснос-

ти продовольственного сырья и пишевых продуктов" (1997 г.) по следующим критериям:

- по содержанию солей тяжелых металлов, которые определялись методом эмиссионного спектрального анализа для объектов биосферы;

- по содержанию нитратов, определяемых ионоселективным методом согласно "Методических указаний по определению нитратов в продуктах растениеводства" (1987);

- по удельной активности радионуклидов цезия-137 и стронция-90, определяемых согласно "Методики экспрессионного радиометрического оп-ределния по гамма-излучению удельной активности радионуклидов в воде, продуктах питания, продукции растениеводства и животноводства гамма-спектрометрическим методом", утвержденной главным санитарным врачом МЗ СССР в 1990 г. - на гамма-спектрометре типа МИ 2143-91.

При оценке качества цеолита Пегасского месторождения использовались современные методы исследования минерального сырья (А. И. Гинзбург, 1985).

Структура исследований и внедрение их результатов представлены на рис. 1.

Обработка результатов. Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики на ПЭВМ, на языке Clipper с помощью пакетов прикладных программ типа Stadia 5.0.

Место выполнения работы. Работа выполнялась на кафедре коммерции Кемеровского института коммерции Московского государственного университета коммерции в сотрудничестве с кафедрой геологии Кузбасского государственного технического университета, лабораторией биогистологических и физико-технических исследований кафедры судебной медицины Кемеровской государственной медицинской академии, СКБ НИИ биофизики Томского государственного университета им. В. В. Куйбышева, лабораторией ЭСА ПГО Запсибгеология г. Новокузнецка, Кемеровским НИИСХ, Международным центром медико-биологических и экологических исследований, со специализированной пищевой и радиологической лабораториями Госсанэпиднадзора г. Кемерова, а также с Кемеровским плодо-питомническим совхозом "Городской", Новокузнецким лесхозом, головным совхозом-комбинатом "Тепличный" г. Кемерова с 1981 по 1996 гг.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Системный подход к изучению научных основ формирования качества плодоовощной продукции, выращиваемой с применением ресурсосберегающих технологий.

2. Обоснование необходимости создания моделей ресурсосберегающих технологий, базирующихся на применении природных цеолитов, обеспе-

Формирование качества и сохраняемости плодоовощной продукции

I этап

Исследование потребительских свойств

4 Свежие овощи |

Томаты и огурцы

П

Ма тематическое моделирование корреляционных зависимостей

С рекультивируемых г и плодородных земель

IАнатомо-морфологические св-ва ц*] Замораживание

I-- -,--

Химический состав

Безопасность

Хранение

| быстрое! [медленно^

I Создание малоот« ! ходной технологии

Продукты переработки облепихи

II этап

Влияние структурных свойств природных цеолитов на качество и сохраняемость овощей

Природные цеолиты

Термостойкость

Рентгенографическая структура

ИК-спектроскопия катионных форм

Минералогический и химический состав и определение кристал-лохимической формулы

Кристаллографическая структура

[ Томаты ) | Огурцы (-

*

| Дозревание | [ Хранение|

Присутствие примесных компонентов

Технологическая пригодность к применению в защищенном грунте

Идентификация структурного типа

Создание моделей

альтернативных ресурсосбе ре га ю -щих технологий выращивания

Рис. 1. Схема проведения эксперимента

чивающих высокое качество и увеличивающих объемы производства экологически чистых продуктов питания.

3. Сравнительный анализ качества овощей и плодов, выращенных по альтернативным и традиционным технологиям.

4. Оценка безопасности плодоовощной продукции, выращиваемой с применением ресурсосберегающих технологий.

5. Итоги маркетинговых исследований по выявлению спроса на томаты, выращенные по новым технологиям.

6. Целесообразность использования облепихи с рекультивируемых земель как пищевого продукта и продовольственного сырья.

7. Разработка малоотходной технологии переработки облепихи с рекультивируемых земель.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко изложено состояние вопроса обеспечения населения экологически чистыми продуктами питания, обоснована актуальность, сформулированы основная цель и задачи исследования.

В главе 1 обобщены сведения по проблеме обеспечения населения продовольствием, приведены данные по изменению структуры питания в связи с переходом к рынку. Подчеркнута необходимость комплексного решения этой проблемы на научной основе, позволяющей интегрировать современные достижения науки в области совершенствования технологий производства продуктов питания.

Сформулирована научная концепция формирования качества овощей защищенного грунта. Обоснован выбор ИПС, применяемых в альтернативных технологиях. Для этого выявлены наиболее перспективные направления композиционирования ИПС: на основе органических грунтов с биодобавками, с добавлением высокомолекулярных соединений (полимеров и сополимеров), с внесением различных минеральных добавок, в т. ч. природных цеолитов, а также составление торфоцеолитовых композиций. При этом составление ИПС рассматривается как один из факторов, позволяющий обеспечить гарантированное качество выращиваемой продукции.

Дана краткая характеристика физико-химических свойств природных цеолитов, их ресурсная оценка, показана возможность использования этого вида минерального сырья в различных отраслях народного хозяйства, а также в мероприятиях по охране окружающей среды.

Предложено комплексное решение проблемы рационального природопользования для промышленно развитых регионов страны с ограниченными полезными площадями: с одной стороны - это применение новых видов искусственных почвозаменителей для защищенного грунта,

а с другой - рекультивация техногенных почв путем создания на них высококультурных лесоаграрных ландшафтов с помощью растений-мелиорантов, в частности, облепихи.

Выявлены наиболее эффективные технологии рекультивации нарушенных земель, подвергнутых комплексному техногенному воздействию, с помощью облепихи, а также рассмотрена ускоренная биотехнология рекультивации земель, не подлежащих восстановлению известными способами, с помощью природных цеолитов Пегасского месторождения (рис. 2).

Рассмотрено состояние экологической среды в Кузбассе, показано ее влияние на уровень безопасности пищевых продуктов и обоснована необходимость получения экологически чистых продуктов питания.

В главе 2 изложены объекты, методы исследования и приведена организация постановки эксперимента, исходя из поставленной цели и задач исследования.

В главе 3 дано научно-теоретическое обоснование производства овощей защищенного грунта на основе технологий рационального землепользования.

Теоретически обоснована необходимость создания альтернативных технологий, базирующихся на рациональном использовании плодородных черноземных почв и минерально-сырьевых ресурсов. При этом обязательным условием рационального природопользования является требование минимума расходования составляющих компонентов и энергии с наименьшим воздействием на природные системы.

В этой связи предлагаемые технологии производства овощей на основе 100-процентного цеолита (ЦТ) полностью исключают применение дорогостоящих материалов, а размещение его в малообъемном субстрате лимитирует количество пегасина и способствует поддержанию необходимого санитарно-гигиенического режима в теплицах. Технология же на торфоцеолите (ТЦ) в соотношении компонентов 1 : 1 минимизирует внесение торфа и одновременно лимитирует содержание пегасина. При размещении субстрата в виде гряды с толщиной "пахотного" слоя 0,3 м стремились максимальнс приблизить его к условиям реального производства, т. к., не имея результатов предварительных испытаний, предприятие не могло пойти на хозяйственный риск.

Ресурсосберегающая технология на основе 100-процентного ЦТ является малоотходной при условии утилизации и дальнейшего использована отработанных цеолитовых субстратов (ОЦС) в различных отраслях народ ного хозяйства (рис. 3).

Основным преимуществом новой технологии на основе 100-процентно го ЦТ является возможность многократного использования пегасина, чтс

Рис. 2. Модель решения проблемы рационального землепользования в регионах с ограниченными почвенными ресурсами.

Рис. 3. Пути утилизации и дальнейшего использования отработанных цеолитовых субстратов (ОЦС).

достигается своевременным насыщением его азотными и фосфорными удобрениями и приводит к увеличению срока эксплуатации субстрата до 10-12 лет.

Целесообразность создания моделей альтернативных технологий продиктована прежде всего экологической ситуацией, поскольку изъятие не-возобновляемых природных ресурсов для составления искусственных поч-восмесей нарушает биоэкологическое равновесие, что обусловливает необходимость их скорейшего внедрения в агропромышленное производство. Поэтому при создании моделей ресурсосберегающих технологий в них должна быть, с одной стороны, максимально реализована идея охраны окружающей среды и рационального землепользования, а с другой -получение за счет этого продуктов питания.

В соответствии с республиканской программой "Цеолиты России" в Кузбассе проводились комплексные исследования ЦТ, что связано как с дефицитом дорогостоящей органики, так и со все возрастающей потребностью в получении экологически чистой продукции. Совместными со специалистами Кемеровского НИИ сельского хозяйства исследованиями нами в производственных условиях совхоза-комбината "Тепличный" г. Кемерова проведены поиск и оптимизация моделей новых технологий, что позволило установить оптимальные модификации их (рис. 4).

Проведена сравнительная оценка моделей ресурсосберегающих технологий в зависимости от особенностей их построения и вида подобия с

Рис. 4. Сравнение моделей базовой и новых технологий по способу размещения субстрата.

базовой моделью. Установлено прямое и косвенное подобие, свойственное технологии на ТЦ и на 100-процентном ЦТ соответственно.

Растения, окружающая среда и технология, создающая определенные условия произрастания, образуют систему выращивания, которая в совокупности с определенными технологическими процессами характеризуется сложной структурой построения (рис. 5). Она охватывает совокупность технологических операций, обеспечивающих оптимальные условия роста и развития овощных культур.

Поскольку альтернативные технологии созданы по прототипу традиционной, то в целом по основным операциям они совпадают, но есть и некоторые различия, характеризующие преимущества выращивания овощей в малообъемном субстрате, а именно:

- первоначальная стерильность цеолитового субстрата в течение первых двух лет эксплуатации;

- существенная экономия минеральных удобрений за счет однократного предварительного насыщения субстрата элементами питания с последующим регулярным поступлением их из "депо-пролонгатора" в надземную часть растений;

- полная изолированность корневой системы за счет размещения растения в малообъемной культуре, что исключает возможность распространения нематоды;

- обеспечение хорошего доступа к растениям во время сбора урожая за счет двухстороннего размещения тары по линии ряда;

- создание благоприятного санитарно-гигиенического режима в теплицах;

- экономное расходование трудовых и материальных ресурсов, что исключает использование дорогостоящих органических компонентов.

Результаты опытно-производственных испытаний, проведенных совместно с учеными и специалистами-аграриями в совхозе-комбинате "Тепличный" г. Кемерова в 1990-1992 гг., по выращиванию овощей с использованием цеолита показали, что по совокупности всех затрат новая технология по выращиванию овощей в малообъемном субстрате в 4 раза эффективнее традиционной.

Поэтому в связи со снижением издержек (на излишнее внесение удобрений, прополку и т. п.) можно пойти на определенные затраты с тем, чтобы использовать экологически чистые и дешевые искусственные почво-заменители с целью сохранения природных ресурсов.

В главе 4 представлены результаты комплексной оценки структурных свойств цеолита Пегасского месторождения из Кемеровской области - пе-гасина, проведена идентификация его структурного типа и показана технологическая пригодность его к применению в защищенном грунте для выращивания свежих овощей.

Качество выращиваемых овощей по многом предопределяется структу-

Технологический контроль

Этагы производства продукции

Подготовительный

] с

Приобретение и доставка в хозяйство

ИЗИ

гг

Тары I

Цеолита

Приемка по количеству и качеству

1 Транспортировка в теплицы

_ 1

Смешивание

торфа с цеолитом

Размещение субстрата в тару и установка в ряды

3=

цк

цм

л

Гряда

Агротехнический

Обработка искусств, почвосмесей гетероауксином

ж

По видам искусств, почвосмесей

ОМС

тц

чц

Насыщение суЬ-страта элементами питания

X

Высадка рассады в теплицы

Внесение минеральной удобрений

I 1редреализационная товарная обработка

Подтотойка таэы

Сбор урожая

х:

По традиционной технолог, (в гряде)

По новой техно логин (в мало объемном субстрате)__

Агрохиманализ субстратов в процессе вегетации

4

^Полив и прополка 0бильнр|й полив

1

Уход за растениями

Меньшие удоб- Доступность рас

ства сбора гений для сбора

1 *

Затраты на выращивание урожая -

А *

| Большие 1 1 Меньшие

* 1

1 Готовая продукция 1

1 4

Имслекциоь НЕ>1 ^ контроль

В реализацию

Рис. 5. Технологический цикл производства овощей защищенного грунта.

рой искусственных почвозаменителей, поэтому нами исследованы физико-химические свойства пегасина, характеризующие его пригодность для выращивания полезных растений.

Технологическую пригодность пегасина к применению в защищенном грунте оценивали по совокупности результатов дифференциального термического и термогравиметрического анализов, а также рентгеноструктур-ного, химического, эмиссионного спектрального анализов, ИК-спектроско-пии, электронной сканирующей (растровой) микроскопии, что позволило также определить структурный тип минерала.

Результаты проведенных исследований позволили диагностировать минералогические группы (гейландит, клиноптилолит, морденит с содержанием их в породе до 92%), а также примесные компоненты (кварц, полевые шпаты, хлорит, диопсид, роговая обманка и немного глинистых компонентов), присутствие которых улучшает фильтрационные свойства субстрата, что наряду с микропористой структурой обеспечивает достаточный дренаж растений при поливе.

Все вышеуказанные структурные характеристики позволяют успешно выращивать на основе цеолита свежие овощи.

В результате проведенных исследований установлено, что некоторые диагностические и спектральные параметры, характеризующие структурный тип цеолита, оказывают существенное влияние на влагопроницаемость и аэрируемость субстратов, что создает благоприятные условия для роста, развития растений и получения полноценного урожая.

Установлено, что по большинству изученных признаков пегасин относится к гейландитовому структурному типу. Он вполне пригоден для ком-позиционирования тепличных субстратов и может быть рекомендован для широкого применения в тепличных хозяйствах региона.

Опытно-производственные испытания показали, что урожайность огурцов зимне-весенней ротации достигает в среднем 22,0 кг/ма томатов во взаимозаменяемом летне-осеннем обороте - 25 кг/м2, что обусловлено оптимизацией минерального и азотного питания овощных растений, а также спецификой физико-химических свойств самого пегасина.

В главе 5 приведены результаты исследования качества и сохраняемости овощей защищенного грунта - томатов и огурцов, по совокупности анато-мо-морфологических, биохимических и товарных свойств в зависимости от варианта применяемой технологии. Дано научное обоснование влияние вида ИПС и способа их размещения на качество и сохраняемость овощей.

Проведенные исследования показали, что внесение цеолита в тепличные субстраты оказывает некоторое влияние на анатомо-морфологические, биохимические и товарные свойства овощей защищенного грунта (табл. 1-3).

Т а б л и ц а 1

Влияние цеолита на изменение некоторых анатомо-морфологических характеристик огурцов и томатов, выращенных на искусственных почвосмесях

Наименование признака

Варианты технологий

ЦК

цм

I ОМС (контроль)

ТЦ

Томаты:

1. Масса коры, % 6,0 6,5 8.0 6,0

2. Масса мякоти, % 94,0 93,5 92,0 94,0

3. Масса пульты. % 16,3 10.4 15.6 14.5

4. Масса семян, % 4,4 6.2 7,3 6,8

5. Кол-ао семян, шт. 110,0+2,0 154,0±2,0 148,0+1,0 130,0±2,0

6. Кол-во камер, шт. 3,0±1,0 4,0±1,0 3,0+0,0 3,0±1.0

7. Выход съедобн. части, % 90,8+0.2 86,5±0,1 Огурцы: 84.5+0.3 85,5+0,5

1. Размеры, см 30,2±1,3 30,3±1,3 32,3+2,2 33,0±0,0

2. Масса, г 258,7 + 12,0 263,8±12,1 254,5±13,7 258,3± 13,7

3. Диаметр, см 3,6±0,2 3,6+0,2 3,4±0,2 3,7±0,2

4. Индекс формы (Иф=н/Д) 7,8-8,3 8,0-8,4 8,2-9,5 8,1-8,9

Присутствие цеолита в субстрате стимулирует рост паренхимной ткани огурцов и томатов, составляющей основную массу плодов. Наибольший выход мякоти установлен в томатах вариантов ТЦ и ЦК, составляющий 94,0%, а масса коры в них 6,0%. Низкий выход массы мякоти отмечен в плодах контроля, выращенных на ОМС - 92,0% и коры - 8,0%. С потребительской точки зрения наиболее приемлемыми вариантами технологии считаем варианты ТЦ и ЦК, которые имеют наиболее высокий выход мякоти -94,0%, а также отличаются небольшим количеством семян и камер.

Все опытные и контрольные образцы огурцов по массе были крупными, т. к. их масса находилась в диапазоне от 254,5±13,7 г (К) до 263,8± 12,1 г (ЦМ). Это говорит о том, что разница между вариантами находится в пределах ошибки опыта и является несущественной.

С целью выявления наилучшего варианта технологии по соотношению отдельных компонентов состава нами детально изучен химический состав овощей, выращенных на искусственных почвосмесях (табл. 2, 3).

Таблица2

Средний химический состав огурцов, % (п=36)

Наименование компонента Варианты испытуемых технологий

Теплица № 7 Контроль Теплица № 8 Контроль (ОМС) ТЦ

А (конт.) В (мешки) (ОМС)Т.М. 42 44, 46, 47 ЦК ЦМ

Вода 92,8±0,2 94,2+0,1 94,4±0,1 94,5+0,2 93,8±0,1 95,2±0,1 94,7±0,1

Сухие в-ва, всего 7,2+0,01 5,8±0,02 5,6±0,02 5,6±0,02 6,2+0,01 4,8+0,01 5,3±0,0

в т. ч. раствор. 5,6+0,01 4,8±0,02 4,5±0,01 4,4+0,01 5,0±0,01 3,8±0,0 4,0±0,01

нерасгвор. 1,6+0,01 1,0±0,0 1,1±0,01 1,2±0,01 1,2+0,01 1,0+0,01 1,3±0,01

Зола 0,74+0,02 0,70+0,01 0,74±0,01 0,72±0,01 0,68±0,01 0,64±0,02 0,54+0,01

Клетчатка 0,62±0,02 0,58±0,02 0,42+0,02 0,68±0,02 0,66+0,02 0,66±0,01 0,68±0,01

Пектин, в-ва 0,54±0,02 0,40+0,01 0,30+0,01 0,37+0,01 0,37±0,01 0,45±0,02 0,23+0,02

Сахара, всего 2,10+0,01 1,89±0,01 1,45±0,01 1,79±0,01 1,91±0,01 1,65+0,61 2,10±0,61

в т. ч. моносах. 1,80±0,01 1,68±0,02 1,39+0,01 1,68+0,02 1,76±0,01 1,40±0,01 1,95±0,01

сахароза 0,30±0,02 0,21±0,01 0,06±0,01 0,11±0,01 0,15+0,01 0,25±0,02 0,15±0,02

Витамин С, мг% 11,5±0,5 4,10±0,1 4,00±0,1 4,7±0,1 5,9±0,1 6,8±0,1 9,10±0,1

ТаблицаЗ

Средний химический состав зрелых томатов, % (п=36)

Наименование компонента Варианты испытуемых технологий

Теплица № 7 Теплица N9 8 Контроль (ОМС) №14, 25. 28, 29 ТЦ

А (конт.) В (мешки) ЦК ЦМ

Вода 92,0±0,1 92,5±0,1 92,2±0,1 92,2±0,1 92,8±0,1 93,1±0,1

Сухие в-ва, всего 8,0±0,01 7,5±0,01 7,8±0,01 7,8±0,01 7,2±0,01 6,9±0,01

в т. ч. раствор. 7,0±0,01 6,4±0,01 6,9±0,01 6,9±0,01 6,1±0,01 5,8±0,01

нераствор. 1,0±0,01 1,1±0,01 0,9±0,01 0,9±0,01 1,1±0,01 1,1±0,01

Зола 0,66±0,02 0,64±0,02 0,68±0,01 0,73±0,01 0,58±0,01 0,60±0,02

Клетчатка 0,58±0,02 0,64±0,02 0,42±0,01 0,40±0,02 0,56±0,02 0,42±0,02

Пектин, в-ва 0,55±0,01 0,68±0,02 0,50±0,02 0,68±0,02 0,65±0,01 0,68±0,02

Кислотн. (по ябл.) 0,58+0,02 0,70±0,0 0,60±0,02 0,64±0,023 0,50±0,01 0,50±0,02

Сахара всего 3,50±0,1 3,2±0,1 3,2±0,1 2,9±0,1 2,64±0,1 2,8±0,1

в т. ч. моносах. 2,70±0,0 2,50+0,1 2,30±0,1 2,10+0,1 1,5+0,1 2,5±0,1

сахарозы 0,8±0,01 0,7±0,01 0,9±0,01 0,8±0,01 1,14±0,02 0,3±0,01

Сахаро-кислотный 6,0 4,6 5,3 4,3 5,3 5,5

коэф-т

Витамин С, мг % 9,5±0,5 13,5+1,8 14,6±1,3 14,0+1,0 9,6+0,3 10,6+1,5

Каротин, мг % 6,5+0,1 6,2±0,1 5,9±0,1 6,2±0,1 5,4±0,1 3,2±0,1

Известно, что внесение цеолита в тепличные субстраты благоприятно сказывается на процессах роста и развития овощей: ускоряется плодоношение и созревание томатов, а также повышается их урожайность.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что овощи, выращенные на основе цеолита в малообъемном субстрате, отличаются повышенным содержанием сухих веществ, в т. ч. Сахаров, витамина С, клетчатки и пектиновых веществ, а также каротина (в томатах). При этом содержание сухих веществ в огурцах опытных партий было выше контроля в 1,2-1,3 раза, витамина С - в 1,2-1,4 раза, а каротина в томатах - в 1,4-1,6 раза больше по сравнению с контролем. Плоды же, выращенные на основе ТЦ, несколько уступают ЦТ по этому показателю, а количество каротина в них в 1,2 раза меньше.

Результаты биохимических исследований, приведенные в таблицах 2 и 3, показали количественную близость компонентов состава. Для проверки достоверной разницы между исследуемыми вариантами были вычислены t асч по Стьюденту с последующим сравнением дисперсий с t 6л В тех случаях, когда tpac4 < tia6n, применяли критерий сравнения дисперсий по Фишеру.

Сравнение F , с F показало, что все F > F , , что позволило

Tab/i. вычисл. вычисл. тлпл

отвергнуть гипотезу о равенстве дисперсий и свидетельствовало о существенном различии вариантов испытуемых технологий производства овощей, что обусловлено видом искусственной почвосмеси.

Полученные результаты анализа химического состава овощей обрабатывались с помощью методов корреляционного и регрессионного анализа двухфакторных и многофакторных зависимостей на ЭВМ типа IBM.

Анализ интервалов доверительных границ показателей качества овощей, выращенных на 100-процентном ЦТ, свидетельствует о сужении диапазона их по большинству изучаемых признаков и говорит о возможности получения продукции с относительно постоянным химическим составом. 50-процентная замена цеолита на торф (технология ТЦ) способствует умеренному расширению доверительных границ и более благоприятному сочетанию отдельных компонентов состава в них. Интервалы доверительных границ овощей, выращенных по традиционной технологии (на ОМС), т. е. при полном отсутствии цеолита, значительно расширяются, что увеличивает вариабельность изучаемых признаков.

Следовательно, посредством применения природных цеолитов в защищенном грунте можно добиться оптимизации и стабилизации химического состава овощной продукции, что позволит формировать и прогнозировать качество овощей с заданными потребительскими свойствами и в конечном итоге получать продукцию гарантированного качества.

Нами выявлены некоторые особенности в накоплении в продукции отдельных минеральных веществ в зависимости от вида искусственной поч-восмеси. Так, в овощах, выращенных на цеолите, наблюдается тенденция к незначительному накоплению до определенных пределов кальция, калия, железа, что является положительным моментом при оценке биологической ценности продукции. Установлено, что на накопление таких редкоземельных элементов, как серебро, барий, ванадий, влияет присутствие цеолита в субстрате, микроколичества которых попадают в продукцию в результате обменных процессов.

Проведенные исследования показали, что по совокупности воздействия на овощные растения искусственных почвосмесей, содержащих природные цеолиты, их можно рассматривать как фактор формирования качества овощей в процессе выращивания и получения продукции с улучшенными потребительскими свойствами.

Нами изучено влияние цеолита на скорость дозревания томатов. Это связано с тем, что в конце периода вегетации сбору подлежат все плоды -и зеленые, и молочные, и бурые. Поэтому в связи с организацией кратковременного хранения и удорожанием транспортных расходов розничные торговые предприятия могут принимать такую продукцию с последующим дозариванием и реализацией ее потребителям.

В процессе дозревания идет интенсивное накопление пигментов каротина, ксантофилла, ликопина, количественное содержание которых зависело от степени зрелости плодов (табл. 4).

Таблица 4

Изменение каротиноидов и хлорофилла при дозревании томатов (1д1/т)

Варианты Бета-каротин, Ксантофилл, (ал ьфа-ка роти н) Ликопин Хлоре >фи/1'1.

технологии л = 454 нм = 476 нм = 503 нм <145 мы

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 г

А (конт.) - 0,60 0,72 - 0,68 0,64 - 0,64 0,88 0,29 0,09

В (меш.) - 0,45 0,65 - 0,72 0,68 - 0,62 0,78 0,28 0,08

ОМС(контр.) - 0,40 0,58 - 0,62 0,58 - 0,54 0,72 0,32 0.10

1 - зеленые; 2 - бурые; 3 - зрелые.

Данные таблицы 4 показывают, что в бурых плодах наряду с постепенно накапливающимися пигментами присутствует остаточное количество хлорофилла (Л=645 нм), а также содержится больше альфа-каротина и ксантофилла (Х=476 нм), что сопровождается изменением величин оптической плотности.

При дозревании плодов с переходом от бурой к полной степени зрелости полностью разрушается хлорофилл, накапливаются каротин и лико-пин, что приводит к изменению окраски плодов. При этом установлено, что дозревшие плоды, выращенные в малообъемном варианте на основе 100-процентного ЦТ, накапливают в качественном отношении те же пигменты, что и выращенные по традиционной технологии. В этом случае цеолит катализирует скорость дозревания томатов, благодаря чему сроки дозревания сокращаются до 7 суток при минимальной потере естественной убыли массы. По истечении этого времени в партии наблюдалось присутствие перезревших томатов, что сопровождалось резким увеличением потери массы. Все вышеотмеченное позволяет считать дальнейшее дозаривание томатов нецелесообразным.

Проведенные исследования показали, что природные цеолиты как неспецифические компоненты тепличного грунта обладают выраженными свойствами катализаторов и сорбентов, стимулирующих интенсивный биосинтез и накопление БАВ. При этом качественный состав пигментов идентичен контролю, различаются они лишь количественным содержанием. Наличие вышеуказанных пигментов свойственно томатам и не зависит от количества цеолита в субстрате.

Одновременно определялась естественная убыль массы томатов при их дозревании. Полученные результаты обрабатывались методами математической статистики. Поскольку интервалы, содержащие изучаемый параметр а узкие, то изобразить их графически не представилось возможным. Поэтому ограничились лишь графической иллюстрацией средних выборочных значений измеряемого параметра (рис. 6).

с-ролг хА^нениЯ, суг.

Рис. 6. Изменение естественной убыли массы при дозревании томатов 0=+22+25°С ф=85-95%).

К - контроль А - цеолит в конт. В - цеолит в мешках

Интенсивные потери массы наблюдается на первом этапе хранения, особенно в плодах контроля, выращенного на ОМС, что составило 0,5%. Минимальные же потери массы наблюдаются в томатах, выращенных на цеолите, причем в мешках (В) меньше, чем в контейнерах (А). На последующих этапах хранения через 3-5 суток процесс испарения влаги замедлился с резким возрастанием потерь после 7 суток хранения. Это сопровождалось увеличением выхода дозревших и перезревших плодов, что позволяет считать вышеуказанный срок хранения томатов предельным.

Нами проведены опытные испытания по хранению огурцов при 1 = +6+8°С и ф = 90-95% в производственных условиях (рис. 7).

Рис. 7. Изменение естественной убыли огурцов при хранении, % (I = +6+8'С и ф = 90-95%).*

Наибольшие потери естественной убыли массы установлены в огурцах, выращенных на основе цеолита, что объясняется интенсивным испарением воды. На поверхности плодов отмечалось появление размягченных участков в виде темных пятен, причем при увеличении сроков хранения наблюдалось расширение пораженной зоны вглубь паренхимной ткани. Это объясняется гидролизом протопектина под влиянием фермента протопектиназы. Происходит растворение срединных пластинок и межклетников, ткани плодов разрыхляются и процесс мацерации тканей продолжается. Поскольку резкие потери массы и возникновение физиологических заболеваний служат основным критерием, характеризующим окончание сроков хранения, то предельный срок хранения огурцов составляет не более 5 суток.

*Представлено графическое изображение средних выборочных значений.

Следовательно, плоды выращенные на ИПС с использованием цеолита, отличаются меньшими сроками хранения, которые для томатов составляют не более 7 суток, а для огурцов не более - 5 суток. Это объясняется тем, что в плодах, выращенных на основе цеолита, ускоряются процессы дозревания. Поэтому овощи выращенные на ИПС, для длительного хранения непригодны и предназначены для быстрой реализации и потребления в свежем виде.

В главе 6 приведены результаты исследований и научно обоснована безопасность овощей, выращенных на ИПС, по содержанию солей тяжелых металлов, радионуклидов и нитратов.

Высокие антропогенные нагрузки существенно ухудшают состояние экологической среды региона и неизбежно приводят к техногенному загрязнению промышленными отходами объектов биосферы, в т. ч. продовольственного сырья и пищевых продуктов, что обусловливает необходимость в проведении оценки их безопасности.

Поскольку проблема безопасности продуктов питания обостряется в связи с изысканием новых видов пищевых ресурсов и принципиально иных технологий их производства, то это еще раз подчеркивает необходимость обязательного контроля продукции по содержанию токсических веществ.

Свежие овощи являются источником разнообразных минеральных веществ, в т. ч. радиоактивных и редкоземельных металлов, таких как барий, серебро, ванадий и др. Микроколичества их необходимы растениям для поддержания важнейших физиолого-биохимических функций. Причем часть элементов переходит из цеолита в результате обменных процессов, а часть - из минеральных удобрений. Однако растения извлекают из почвенных субстратов только те элементы и в таких соотношениях, которые им необходимы, при этом на некоторые из них растения не реагируют.

Оценка безопасности продукции, выращенной по новым технологиям, проводилась в соответствии с СанПиНом 2.3.2. 560-96, согласно которых определялось содержание солей тяжелых металлов, радионуклидов и нитратов. Они обладают выраженными канцерогенными, мутагенными и эмб-риотоксическими свойствами. Именно по причине высокой токсичности ртуть, мышьяк, кадмий, цинк, медь и свинец подлежат обязательному количественному определению как особо опасные элементы для организма человека.

Данные по содержанию солей тяжелых металлов приведены в табл. 5.

Таблииа5

Содержание солей тяжелых металлов в овощах, мг/кг

Токеичма!И | микроэле- I ПДК мент | Варианты технологий

А (конт.) В (мешки) ЦК цм ОМС (контроль) Ш

Томаты

Свинец 0,4 2,4« Ю-3 1,4-Ю"4 1,4-10 4 0,9-10"4 1,4-10"4 1,4-10"4

Медь 5,0 4,8-10"3 4,8* 10"' 4,8-10""' 4,8-10 "' 4,8-10""' 2,4-10""'

Олово 200,0 4,8*10"4 1,4-10"4 1,2-10""' 1,2-10""' 7,2-10"4 1,4-10"4

Цинк 10,0 9,640" 9,6-10-' 9,6-1 (Г! 4,8-10~; 4,8-10"; 4,8-10";

Огурцы

Свинец 0,4 2,М0"' 1,8-10"5 1,1-10"' 0,9-10"' 2,0-10 0,8-10"'

Медь 5,0 8,7-10"4 7,6-Ю"4 9,0-10"4 7,9-Ю"4 8,3-10"4 8,5-10"4

Железо 5,0 1,0-10": 0,85-10": 0,30-10 - 0,40-10": 0,60-10": 0,50-10";

Цинк 10,0 0,21*10": 0,24-10": 0,26-10": 0,32-10": 0,21-10": 0,10-10":

* - согласно Сан. ПиН 2.3.2. 560-96.

Проведенные исследования показали, что продукция, выращиваемая на ИПС, является безопасной, т. к. существенной разницы по большинству элементов нет. Это объясняется тем, что цеолиты в условиях защищенного грунта проявляют свойства мелиорантов, благодаря чему они выводят токсические соединения за пределы корнеобитаемого горизонта, что согласуется с данными литературы (Рябых Р. С. и др., 1988; Кура-чев В. М. и др., 1992).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что содержание солей тяжелых металлов значительно ниже ПДК. Достоверная разница опытных вариантов с контролем также отсутствует.

Поскольку в результате ядерных взрывов на ядерных объектах происходит рассеивание радионуклидов в окружающей среде и загрязнение ими объектов биосферы, то в СанПиНе 2.3.2. 560-96 предусмотрены гигиенические нормативы только на радионуклиды искусственного происхождения (цезия-137 и стронция-90), имеющих длительный - до 300 лет - период полного распада. Для удобства оценки полученных результатов по СанПиНу 2.3.2. 560-96 в обоих случаях 10 10 отбрасывалось (табл. 6).

Таблицаб

Радиометрические показатели свежих овощей, выращенных на искусственных почвосмесях

Радиометр. г Допус- Варианте! технологий

Ед. _ _

параметры тимые ' 1 "

нзм. д в ОМС

продукции уровни , , ; ЦК ЦМ , , ТЦ

(конт.) (меш.) (контр.) ,

Томаты, огурцы

Удельная активность радионуклидов:

- по целию-137 Бк/кг 130,0 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5

- по стронцию-90 Бк/кг 50,0 5,5 5,5 5,5 5,5 5.5 5.5

Естеств. гамма- мкР/ч д0 35>0 10_6±04 ю,6±0,4 10,6±0,4 10,6±0,4 7,5±0,5 8,5±0,5 фон цеолита

Результаты проведенных замеров показали, что независимо от способа размещения цеолита в малообъемном субстрате естественный гамма-фон в теплицах не изменяется. Это свидетельствует о том, что цеолит не изменяет радиационной обстановки теплиц и характеризует радиационную безопасность агротехнологий с его использованием.

Удельная активность овощей, выращенных на основе цеолита в малообъемном варианте, почти на порядок ниже допустимых уровней, что составило по цезию-137 - 13,5, а по стронцию-90 - 50 Бк/кг соответственно.

Анализ радиометрических параметров показывает, что продукция, выращенная на ИПС с использованием цеолита, минимально загрязнена радионуклидами искусственного происхождения.

Следовательно, использование цеолита как неспецифического компонента тепличного грунта, по нашим данным, не изменяет радиационной обстановки теплиц. Продукция, выращенная по новым технологиям, независимо от способа размещения и присутствия цеолита в субстрате, имеет удельную активность радионуклидов, не превышающую допустимые значения. При этом цеолит не повышает радиационной опасности продукции, что позволит избежать радиационного облучения для обслуживающего персонала тепличных хозяйств.

Накопление и содержание нитратов в овощах связано с широким применением азотсодержащих удобрений, которые являются одной из форм азотного питания растений. Однако с точки зрения безопасности определенный интерес вызывает влияние цеолита на процессы накопления нитратов в продукции (табл. 7).

Та6лица7

Содержание нитратов в овощах, (мг/кг)

Наименован. ПДК Варианты технологий

продукта А (конт.) В (меш.) ЦК ЦМ ОМС ТЦ

Томаты 300,0 38,0±0,5 42,0±1,0 40,0±0,0 20,0±1,5 125,0+5,0 215,0±0,0

Огурцы 400,0 43,0±2,0 34,0+3,0 55,4+1,6 30,0+2,0 175,0+5,0 210,0±3,0

Полученные данные свидетельствуют о том, что присутствие цеолита в субстрате препятствует накоплению нитратов в овощах. По-видимому, это объясняется угнетением нитрат-редуктазной активности самого фермента за счет резкого поступления индуктора-нитрата. В 100-процентном ЦТ наблюдается быстрое ингибирование нитрат-редуктазы, а присутствие торфа в субстрате замедляет его скорость, что ведет к некоторому увеличению количества нитратов в продукции: до 215,0±0,0 мг/кг - в томатах и 210,0±3,0 мг/кг - в огурцах.

В ОМС из-за отсутствия цеолита наблюдается избыточное поглощение азота, что сопровождается накоплением нитратов в томатах до 125,0±5,0 мг/кг, а в огурцах - до 175,0±5,0 мг/кг.

Сравнение полученных результатов с ПДК показало, что в томатах, выращенных на 100-процентном ЦТ, содержание нитратов ниже в 7-13 раз, в то же время в контроле - лишь в 2,2-2,4 раза. Количество нитратов в овощах, выращенных на ТЦ, выше, чем на ЦТ в 5-10 раз, а по сравнению с контролем - в 1,2-1,7 раза, что также не превышает ПДК.

Следовательно, чем больше цеолита в субстрате, тем меньше содержится нитратов в продукции, выращиваемой на его основе. Это свидетельствует о целесообразности внесения ОЦС в открытый грунт для снижения нитратного загрязнения.

Анализируя полученные результаты, можно предварительно оценить потребительские свойства продукции по содержанию отдельных токсических веществ.

Так, технология производства овощей в малообъемном субстрате на основе 100-процентного ЦТ способствует получению продукции с пониженным количеством нитратов и с небольшим содержанием солей тяжелых металлов и повышенным количеством основных питательных веществ. Производство же овощей на основе ТЦ способствует получению продукции с небольшим содержанием СТМ, но с несколько большим содержанием нитратов по сравнению с технологией на 100-процентном ЦТ. Дос-

товерной разницы по радиометрическим параметрам, равно как и по содержанию солей тяжелых металлов не выявлено, что обеспечивае* радиационную безопасность работников тепличных хозяйств и соответствует конкретной программе охраны здоровья населения.

Проведенные исследования показали, что производство овощей защищенного грунта на основе ресурсосберегающих технологий с использованием цеолита, обеспечивает допустимый уровень их безопасности и способствует увеличению объемов производства экологически чистой овощной продукции.

Поскольку продукция, выращенная на цеолите, является экологически чистой, то возникает необходимость в проведении маркетинговых исследований томатов, выращенных по новым технологиям. Так как установлено, что новые технологии выращивания овощей не изменяют анатомо-морфоло-гических свойств томатов, то представляет интерес изучение потребительских предпочтений по конкретным потреоителсс*><м мотивациям.

С этой целью нами проведен анализ мониторинга потребительских мотиваций и потребителей, позволяющий дифференцировать их контингента по социальному положению (рис. 8, 9)

Мотивация

8000 7ООО босо М.00 40.00 ¡000 го.оо ¡0.00 / / У /Ш

лж

1

1 1

1 1

и

шаровидн. элипсовидн. удп.-элипсов. не имеет значения гладкая, выровненная неровная, ребристая не имеет значения ф О ф и _ _ 1 11 5 8| и х и о Ч Го £ т а 'а о „ п: * а * о. Ф х О х <1

а) форма б) состояние в) окраска

поверхности

Рис. 8. Диаграммы распределения потребительских предпочтений по внешнему виду томатов, выращенных по новым агротехнологиям.

Распределение респондентов по социальному положению

Временно не работающий

Учащиеся, Ъ студенты

Домохозяйки I

Рабочие

Служащие

Пенсионеры I

0 5 ю 15 го 25 30 ¿5 40 45 50 55 60 65

% опрошенных

Рис. 9. Дифференциация респондентов по социальному положению.

Для изучения потребительских предпочтений по форме нами разработана эталонная шкала формы-типа томата, составленная по специальной программе на языке СИ и воспроизведенная методом компьютерной графики. В основе ее построения положено изменение индекса формы плодов с длиной шага 0,2 ед. шкалы. Идентификация томатов по форме показала, что выращивание их на основе цеолита не изменяет традиционной шаровидной формы плодов (Иф=0,8-1,0).

Следовательно, томаты, выращенные по новым технологиям, не уступают по основным потребительским свойствам продукции, выращенной по традиционным технологиям.

Дифференциация потребителей по социальному положению позволила выявить определенный сегмент рынка. Таковых по результатам социологического опроса установлено шесть.

Проведенные исследования показали, что продукция, выращенная по новым технологиям, является конкурентоспособной, реализация которой представляется вполне реальной и лишенной коммерческого риска.

В главе 7 изложены научно-практические аспекты получения ягодной продукции (на примере облепихи) на основе технологий рационального землепользования.

Показано влияние условий выращивания облепихи на анатомо-морфо-логические и биохимические свойства, а также приведены данные по безопасности плодов по содержанию солей тяжелых металлов. Обоснована возможность применения облепихи, выращенной на рекультивируемых землях без ограничений на пищевые цели.

Известно, что в районах с высокой концентрацией горнодобывающих

предприятий добычу полезных ископаемых ведут как закрытым, так и открытым способами, что ведет к образованию постпромышленных территорий, в которых отсутствует плодородный слой.

По этой причине рекультивация нарушенных земель с помощью плодово-ягодных растений и возвращение их в государственный лесной фонд является важнейшей проблемой рационального природопользования, решение которой должно способствовать оздоровлению окружающей среды и возвращению под сельхозугодья ранее отработанных земель, а также позволит получить дополнительное количество товарной продукции.

Создание промышленных плантаций облепихи на техногенных отвалах позволит высвободить часть плодородных земель под другие сельскохозяйственные культуры, которые не могут вегетировать на лишенных гумуса почвах. Поэтому использование отработанных и неудобных земель для выращивания на них культуры облепихи позволит рационально использовать плодородные почвы для производства сельхозпродуктов в районах с ограниченными полезными площадями.

При этом помимо выраженных почвозащитных, средообразующих и фитомелиорирующих свойств облепиха неплохо реализует свой природный потенциал, давая прекрасное поливитаминное, продовольственное и лекарственно-техническое сырье.

Нами в течение ряда лет исследовалась облепиха перспективных биоформ, способных произрастать на техногенных отвалах. Параллельно для сравнения изучалась облепиха культурных сортов, произрастающая на полноценных плодородных почвах (табл. 8).

Таблица8

Химический состав плодов облепихи из Кемеровской области*, (%)

Г

Наименование компонента I

Сухие вещества, всего в т. ч.:

- растворимые

- нерастворимые

Сахара, всего в т. ч.:

- моносахара

- сахароза

Клетчатка

Пектинов, вещества

Биоформы с рекультивируемых земель**

15,0-17,9

7,5-11,7

7.5-7,9

3.6-5,44

2,92-5,09 0,68-0,81

4,20-5,10 0,26-0,30

Культурные сорта с плодородных земель***

15,0-17,6

8,0-10,6 7,0-7,6

3,89-5,0

3,48-4,8 0,41-0,20

4,45-5,25 0,28-0,35

Продолжение табл. 8

Наименование компонента

Биоформы с рекуль- Культурные сорта

тивируемых земель** с плодородных земель

Кислоты (по ябл.) Сахаро-кисл. коэф-т Масличность Дубильн. и крас, в-ва

1,30-1,52 2,4-4,2 3,80-5,34 0,14-0,27

1,52-1,94 2,1-3,4 3,0-5,00 0,15-0,25

Витамины, мг%

Аскорбиновая к-та

Рутин

Каротин

53,60-124,0 130,0-260,0 3,25-5,40

50,10-106,0 150,0-250,0 2,69-6,85

* Приведены данные за трехлетний период в пределах нижней и верхней границы интервалов в разрезе исследуемых разновидностей облепихи:

** - биоформ Б1-80, Б2-80, Б8-80;

*** - культурных сортов Новость Алтая, Дар Катуни, Витаминная.

Проведенные исследования показали, что по своему качеству плоды облепихи с рекультивируемых земель не уступают ягодам с плодородных земель, выращенных в условиях питомника. Установлено, что количество сухих веществ в плодах уменьшается с повышением высоты отвала произрастающих деревцев. Это объясняется вымыванием питательных веществ из почвы под влиянием отмосферных осадков, за счет чего всасываемость их из почвы изменяется. В плодах культурных сортов, выращенных на низменных плодородных почвах, содержание сухих веществ варьировалось от 15,0% до 17,6%.

Облепиха с рекультивируемых земель отличается повышенной сахаристостью (до 5,44%) по сравнению с облепихой с плодородных земель (до 5,02%). При этом установлено, что высота отвала оказывает некоторое влияние на накопление Сахаров. Так, в плодах биоформы Б8-80, произрастающей на верхнем склоне отвала, накапливается 5,44% Сахаров, а в ягодах с плодородных земель - до 5,00%. Накопление Сахаров в облехе с рекультивируемых земель обусловлено усилением фитосинтети-ческих процессов в растениях на хорошо освещенных солнцем склонах отвала.

В биоформах облепихи с рекультивируемых земель накапливается больше витаминов С и Р, чем с плодородных земель. Так, содержание аскорби-

новой кислоты в биоформах варьировалось от 53,60 до 124,0 мг%, а в культурных сортах - от 50,10 до 106,0 мг%. Максимум витамина Р найдено в плодах биоформы Б8-80, произрастающей на верхней ступене отвала -260 мг%, а по мере снижения высоты отвала его количество уменьшается до 130,0 мг%.

Содержание каротина в облепихе с рекультивируемых земель варьируется от 3,25 до 5,40 мг%, а с плодородных земель - от 4,8 до 6,8 мг% на фоне достаточной масличности (4,5-5,34% и 2,69-6,85% соответственно), что позволяет рекомендовать использовать облепиху из Кемеровской области не только в пищевых, но и в технических целях - для производства масла. Следовательно, каротина больше накапливается в культурных сортах, что возможно, обусловлено биологическими особенностями облепихи. По масличности биоформы с рекультивируемых земель не уступают культурным сортам.

Обязательным требованием к качеству облепихи с нарушенных земель является безопасность ягод по содержанию токсичных микроэлементов (табл. 9).

Таблица?

Влияние условий выращивания на содержание токсичных микроэлементов (мг/кг)

Химический ПДК Биоформы с рекультивируемых земель Сорта с плодородных земель

элемент 51-80 52-80 Б8-80 Новость I Дар Витамин-

(0-20 м) (21-40 м) (41-60 м) Алтая | Катуни ная

Свинец - РЬ 0,4 0,35 0,28 0,22 0,04 0,02 0,02

Медь - Си 5,0 0,03 0,03 0,02 0,01 0,02 0,04

Железо - 5,0 0,80 2,20 1,30 0,07 1,85 0,50

Олово - Бп 200,0 0,08 0,68 0,06 0,06 0,20 0,20

Полученные данные свидетельствуют о том, что содержание свинца, железа и олова в облепихе с рекультивируемых земель несколько больше, чем в ягодах с плодородных земель, но в количествах, не превышающих ПДК, регламентируемых в НД МЗ РФ.

Проведенные исследования показали, что на накопление свинца некоторое влияние оказала высота произрастания деревца. По мере снижения высоты отвала отмечается тенденция к незначительному увеличению содержания свинца в плодах облепихи с 0,22 мг/кг (Б8-80) до 0,35 мг/кг

(Б1-80). На содержание других микроэлементов в плодах вертикальная зональность произрастания деревцев не влияет.

Одновременно с комплексными биохимическими были проведены и анатомо-морфологические исследования облепихи с рекультивируемых и плодородных земель. При этом идентифицированы отдельные структурные элементы плодов и семян облепихи, что позволило установить характер локализации запасных липидов в них. Это дает возможность рекомендовать использовать жмых, образующийся при производстве сока, в измельченном виде для экстрагирования масла из него с помощью универсального экстрагента. Использование ягод и жмыха позволит организовать непрерывный технологический цикл, что является элементом малоотходной технологии.

Обращают на себя внимание некоторые различия формы и размера клеток облепихи, выращенной в разных экологических условиях. Парен-химные клетки питательного слоя в плодах культурных сортов более крупные, наполненные, а в плодах биоформ - несколько меньшего размера, иногда узкостенные (в семенах).

Такие изменения анатомо-морфологических признаков обусловлены активизацией защитных механизмов к экстремальным условиям произрастания, которые заставляют растение приспособиться к росту на нарушенных землях. На это растение адекватно реагирует путем частичной реструктуризации отдельных тканей. Причем улучшение качественных характеристик плодов обусловлено вертикальной зональностью произрастания деревца. Улучшение анатомо-морфологических характеристик плодов у растений, произрастающих на большей высоте отвала, объясняется уменьшением негативного воздействия на растения техногенных факторов, которые на верхней ступени отвала максимально удалены от участка непосредственного вскрытия почвы.

В связи с расширением площади посадок облепиховых насаждений на техногенных почвах региона и массовым поступлением свежих ягод на перерабатывающие предприятия возникает необходимость в немедленном консервировании сырья. Наиболее перспективным методом консервирования низкими температурами является замораживание, позволяющее максимально сохранить исходные свойства сырья. С этой целью нами проведены испытания по консервированию облепихи с использованием естественного и искусственного холода. Кроме того, изучалась возможность получения облепихового порошка из обезвоженного облепихового шрота, оставшегося после отделения сока.

Результаты проведенных исследований позволяют предположить, что срок хранения облепихи с рекультивируемых земель, подвергнутой медленному замораживанию, не должен превышать 6 мес., поскольку по истечении этого срока в них резко снижается содержание БАВ (каротина, витаминов С и Р) с одновременным нарастанием титруемой кислотности. Это приводит к снижению биологической активности сырья и сопровождается ухудшением товарного качества и потребительских свойств ягод после их размораживания. Срок хранения облепихи, подвергнутой быстрому замораживанию, - 12 месяцев, т. е. в 2 раза больше, чем медленному.

Самым распространенным способом переработки является получение облепихового сока. При производстве облепихового сока образуются выжимки или шрот, содержание которого в среднем составляет 25% от массы плодов. Для консервирования сырого шрота его подвергают сушке при < = +45+50'С с последующим измельчением до порошкообразного состояния. На производство 1,0 т порошка расходуется 4,0 т обезвоженного шрота.

Данные по изменению качества облепихового порошка при хранении приведены в табл. 10.

Таблица 10

Изменение химического состава облепихового порошка в процессе хранения при различных режимах (%)

Наименование показателей Режимы и сроки хранения

(=+18+20"С и 9=75-85% 1=+2+4"С и ч> =80-85%

0 2 4 6 0 2 4 6

Влажность 5,85 5,80 5,69 5,55 5,85 5,90 6,40 747

Кислотность (по ябл. к-те) 1,28 1,37 1,56 175 1,28 1,30 1,35 1,42

Аскорбиновая кислота, мг% 27,91 25,90 23,22 20,14 27,91 26,90 25,44 23,39

Каротин, мг% 17,80 16,50 15,80 15,00 17,80 17,00 16,50 16,20

При пониженной температуре хранения порошка потери БАВ были меньше и составили соответственно: каротиноидов - 2-4,5%, витамина С -3-8% по сравнению со свежеприготовленным продуктом.

По истечении 6 месяцев хранения при Х—^УС в порошке усиливается процесс разрушения БАВ, нарастает кислотность, появляется специфичес-

кий "рыбный" привкус, что сопровождается изменением цвета и присутствием постороннего запаха. Указанные изменения служат признаками окончания сроков хранения порошка. Это позволяет считать сроком хранения порошка 6 мес., а его дальнейшее хранение при Г+2+4°С 80-85% нецелесообразным из-за ухудшения его качества.

В целях наиболее рационального использования ресурсов облепихи и обеспечения малоотходной технологии нами предложено использовать облепиховое сырье для нужд кондитерской промышленности.

В соответствии с договором о творческом содружестве между Кемеровским кондитерским комбинатом № 1 и Кемеровским УКП ЗИСТа разработана технологическая инструкция на новый вид конфет "Дары Сибири", глазированных шоколадом и выработанных на основе облепихово-яблочного пюре (табл. 11). Расход основного сырья на производство 1 т конфет без завертки составляет: пюре облепиховое 250,05 кг, пюре яблочное - 267,47 кг.

Таблица 11

Физико химические показатели качества конфет, изготовленных на плодово-ягодных подварках

Наименование показателей ГОСТ Р 4570-93 "Дары Сибири" (с облепихой) "Сибирячка" (с красной смородиной)

Содержание глазури, % не менее 22,0±2,0 25,1+2,5 28,1±0,5

Кол-во шт. в 1 кг. 65,0 65,0 65,0

Влажность корпуса, % не более 28,0 16,5±0,5 23,0±2,5

Влажность конфет, % не более 28,0 23,0±2,5 18,9±2,5

Кислотность, град. - 6,0 5,5

Каротин, мг% - 0,22 -

Аскорбиновая кислота, мг% - 5,0 не опред.

Купажирование пектиносодержащего яблочного пюре с облепиховым, состоящим из частиц мякоти и кожицы и имеющим жидкую консистенцию, способствует стабилизации ее до желеобразного состояния. Начинка конфет "Дары Сибири" имеет золотисто-янтарный цвет и тонкий фруктово-ананасный аромат.

Новые виды конфет, изготовленные с применением местного сырья, соответствуют требованиям ГОСТ 4570-93 по физико-химическим показателям. Его использование в кондитерском производстве позволяет улучшить ассортимент и повысить биологическую ценность бедных БАВ сахаристых кондитерских изделий.

выводы

1. Разработана научная концепция формирования качества овощей защищенного грунта, выращенных на ИПС. Причем выбор оптимального вида почвозаменителей рассматривается как один из факторов, обеспечивающих получение продукции гарантированного качества. ИПС необходимы для обеспечения продуктами питания нынешнего и будущего поколения людей.

2. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность получения экологически чистых продуктов питания, выращенных на основе технологий рационального землепользования для защищенного и открытого грунта.

3. Установлена целесообразность применения ресурсосберегающих технологий, позволяющих рационально использовать полноценные плодородные почвы и минерально-сырьевые ресурсы. Выявлены структурные свойства одной из разновидностей цеолита - пегасина, обеспечивающие благоприятные условия роста и формирования качества овощей в процессе выращивания.

4. Экспериментально доказано, что товарную плодоовощную продукцию возможно производить с использованием ИПС и рекультивируемых земель, качество которой не уступает, а по ряду показателей даже превосходит качество продукции, выращиваемой по традиционным технологиям.

5. Присутствие цеолита в субстрате вызывает интенсивный рост парен-химной ткани, что способствует формированию томатов с улучшенными анатомо-морфологическими свойствами (выход мякоти - до 94,0%, съедобной части - до 90,8%) при небольшом количестве семян и камер.

При дозревании томатов наблюдается ускоренный биосинтез и накопление питательных веществ, проявляющиеся под влиянием цеолита. Это сопровождается увеличением количественного содержания пигментов без существенного влияния на их качественный состав. В результате вышеуказанных процессов отмечается сокращение в 1,5-2 раза сроков созревания и лежкости, что приводит к снижению расходов при выращивании и хранении продукции.

Определены предельные сроки хранения томатов, выращенных на ИПС с использованием цеолита, которые в опытных вариантах составили до 7 суток, а огурцов - до 5 суток.

6. Анализ корреляционных зависимостей показателей качества овощей, выращенных на ИПС, свидетельствует о преимуществах вариантов альтернативных технологий перед традиционными технологиями. Однако

существенных различии по совокупности изучаемых признаков между отдельными вариантами новых ИПС не установлено.

7. В овощной продукции, выращиваемой на основе цеолита, гарантирована экологическая чистота, поскольку присутствие его в субстрате препятствует нитратному загрязнению. Так, овощи, выращенные на основе 100-процентного ЦТ, по сравнению с контрольными вариантами содержат нитратов меньше в З-б раз, а по сравнению с ПДК - в 7-15 раз.

Содержание солей тяжелых металлов и радионуклидов в овощах из опытных вариантов значительно ниже ПДК и существенной разницы с контролем не установлено.

8. Маркетинговыми исследованиями установлено 6 сегментов рынка томатов. Результаты мониторинга потребительских мотиваций показали, что продукция будет пользоваться спросом, т. к. по анатомо-морфологи-ческим признакам она не уступает продукции, выращенной по традиционным технологиям. Реализация такой продукции представляется вполне овальной и лишенной коммерческого риска.

9. По большинству показателей качества плоды облепихи с рекультивируемых земель не уступают, а по ряду показателей (вит. С, Р, Сахаров и др.) даже превосходят ягоды культурных сортов, и лишь по содержанию каротина они несколько уступают плодам с плодородных земель.

10. Замораживание с использованием естественного и искусственного холода обеспечивает удлинение сроков хранения облепихи. Наилучшим качеством отличается облепиха быстрого замораживания, при хранении которой отмечены пониженные потери БАВ и Сахаров. Срок хранения ее составил 12 месяцев. Предельный срок хранения облепихи, подвергнутой медленному замораживанию - 6 месяцев, при более длительных сроках хранения увеличиваются потери БАВ и Сахаров с одновременным нарастанием титруемой кислотности и ухудшением внешнего вида ягод.

11. Для обеспечения малоотходной технологии при переработке облепихи предложено использовать жмых, оставшийся после отделения сока, при производстве порошка, а облепиховое пюре в сочетании с яблочным -для обогащения БАВ сахаристых кондитерских изделий.

Установлен оптимальный срок хранения облепихового порошка при (=+2 +4°С и ф =80-85% - не более б месяцев, дальнейшее хранение которого в этих условиях признано нецелесообразным из-за существенного снижения его биологической ценности.

Использование облепихово-яблочного пюре при производстве конфет "Дары Сибири", глазированных шоколадом, способствует улучшению ас-

сортимента и повышению биологической ценности сахаристых кондитерских изделий.

12. На базе развиваемой в диссертации научной концепции и обобщения полученных при ее выполнении экспериментальных данных разработаны научно-обоснованные рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий выращивания овощей на основе цеолита в малообъемном субстрате, дающего продукцию гарантированного качества. Рекомендации утверждены Департаментом сельского хозяйства Администрации Кемеровской области в виде "Инструкции по способам выращивания овощей на основе цеолита", которая применяется в системе тепличных хозяйств региона.

Разработаны "Технологическая инструкция по производству и хранению порошка из обезвоженного облепихового шрота" (ТИ N° 0031801-88), "Технологическая инструкция по производству конфет "Дары Сибири" (ТИ № 18-81556-84).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Рязанова О. А. Выращивание облепихи на рекультивируемых землях Кузбасса // ЦНТИ. Кемерово. 1981. ИЛ № 506-81. 2 с.

2. Джафаров А. Ф., Татарников В. В., Черны ш о -в а Т. Г., Р я з а н о в а О. А. Минеральный состав плодов облепихи на рекультивируемых землях Кузбасса // Сб. науч. тр. ЗИСТ. Вып. 21. 1982. С. 75-80.

3. Рязанова О. А., Кочурова Л. И. Калькуляция себестоимости оптово-отпускной цены на облепиховый порошок из обезвоженного облепи-хового шрота// ЦНТИ. Кемерово. 1983. ИЛ № 378-83. 4 с.

4. Джафаров А. Ф., Рязанова О. А. Биохимический состав облепихи на рекультивируемых землях // Ж. Садоводство. 1984. № 5. С. 24.

5. Джафаров А. Ф., Рязанова О. А. Товароведная характеристика облепихи и некоторых продуктов ее переработки // Межвузовский сб. науч. тр. ЗИСТ-ЛИСТ. М: ЗИСТ. Вып. 23. 1985.

6. Джафаров А. Ф., Рязанова О. А. Гистологические исследования облепихи в процессе созревания. Л.: ЛИСТ, 1985.

7. Р я з а н о в а О. А. Облепиха // В кн: Наш сад. Кемерово: Кемеровское кн. изд-во. 1987. С. 110-116.

8. Рязанова О. А., Лушников В. П., Горетова О. В. Статистическая оценка физико-химических свойств облепихи // Пищевая технология. Известия вузов. 1988. № 5. С. 118 (депонир. 1842 пщ).

9. Р я з а н о в а О. А. Товароведная характеристика плодов облепихи с рекультивируемых земель и продуктов ее переработоки // Автореф. дисс. на соискание уч. степени кандидата технич. наук. М.: ЗИСТ, 1989, 20 с.

10. Р я з а н о в а О. А., Г о р е т о в а О. В. Влияние цеолитовых и торфоцеолитовых субстратов на физические свойства огурцов защищенного грунта // Вопросы производства пищевых продуктов и рационализация питания населения: Сб. науч. тр. КемТИППа. КузПИ. Кемерово, 1990. С. 184-187.

11. Махалов А. В., Борошенко В. П., Подкорыто-в а А. И., К о к о р е в Е. В., Рязанова О. А. Некоторые аспекты использования цеолитов в народном хозяйстве РСФСР // Мат. Всесоюзной конференции. Виноградово, 1990.

12. Р я з а н о в а О. А. Цеолиты в тепличном овощеводстве // Ж. Достижения науки и техники АПК. 1992. № 1. С. 12.

13. Рязанова О. А., Горетова О. В. Минеральный состав овощей, выращенных на основе цеолита // Проблемы производства пи-

щевых продуктов и рационализация питания населения: Сб. науч. тр. // КемТИПП. Кемерово, 1993. С. 47-50.

14. Р я з а н о в а О. А. Способ выращивания томатов на основе цеолита // ЦНТИ. Кемерово, 1994. ИЛ 44-94. 2 с.

15. Р я з а н о в а О. А. Способ выращивания огурцов на основе цеолита // ЦНТИ. Кемерово, 1994. ИЛ 283-94. 2 с.

16. Р я з а н о в а О. А. Экологически безопасные агротехнологии: радиометрия цеолитовых субстратов и продукции // Проблемы реформирования региональной экономики: М-лы междунар. научно-практич. конференции. Кемерово, 22-24 сентября 1994. С. 331-332.

17. Р я з а н о в а О. А. Методологические аспекты создания безопасных агротехнологий с использованием природных цеолитов // М-лы 1-й научно-практич. конференции "Рынок и вопросы подготовки коммерческих кадров: опыт, проблемы, перспективы" в Кемеровском филиале МКУ, 1994. С. 32-33.

18. Р я з а н о в а О. А., К а ц е р и к о в а Н. В. Нитраты в концентрированных томатопродуктах // Новое в технике и технологии пищевых отраслей промышленности: Сб. науч. тр. КемТИПП, 1995. С. 70-71.

19. Рязанова О. А., Кацерикова Н. В. Соли тяжелых металлов в концентрированных томатопродуктах // Новое в технике и технологии пищевых отраслей промышленности: Сб. науч. тр. КемТИПП. Кемерово, 1995. С. 71.

20. Р я з а н о в а О. А., Кацерикова Н. В. Влияние цеолита на скорость дозревания томатов // Там же. С. 72-73.

21. Рязанова О. А., Шуревич Г. И. Качество овощей защищенного грунта // Сб. науч. тр. Орловского технического университета. Орел, 1996, т. 10, с. 108-110.

22. Р я з а н о в а О. А. Оптимизация моделей новых агротехнологий по производству овощей защищенного грунта на основе цеолита с помощью методов математического моделирования // Сб. науч. тр. Орловского технического университета. Орел, 1996, т. 9, с. 183-185.

23. Р я з а н о в а О. А., Н и к о л а е в а М. А. Качество плодоовощной продукции, выращиваемой с применением ресурсосберегающих технологий. Кемерово // Кузбассвузиздат, 1996. 226 с.

24. Р я з а н о в а О. А., Кацерикова Н. В. Химический состав томатов защищенного грунта, выращенных с применением ресурсосберегающих технологий // Вопросы производства пищевых продуктов и рационализация питания населения: Сб. науч. тр. // КемТИПП, Кемерово, 1996, с. 29.

25. Р я з а н о а а О. А. Термографический анализ цеолита Пегасского месторождения. // ЦНТИ, Кемерово, ИЛ 20-97, 1997, 4 с.

26. Р я з а н о в а О. А., Ш е с т а к о в а О. Е. Минералогический состав цеолита Пегасского месторождения. // ЦНТИ, Кемерово, ИЛ 2197, 1997, 5 с.

27. Р я з а н о в а О. А., Ш е с т а к о в а О. Е. Рентгенострук-турный анализ цеолита Пегасского месторождения. // ЦНТИ, Кемерово, ИЛ 22-97, 1997, 4 с.

28. Рязанова О. А. Идентификация структурного типа цеолита Пегасского месторождения методом инфракрасной спектроскопии. // ЦНТИ, Кемерово, ИЛ 23-97, 1997, 4 с.

29. Рязанова О. А. Новые технологии при рекультивации техногенных территорий // Международный сельскохозяйственный журнал N° 2, 1997, С. 59-60.

30. Рязанова О. А. Волшебная облепиха // Ж. Хлебосол (прил. к ж. "Питание и общество"), № 2, 1997, С. 23.

31. Рязанова О. А. Облепиха на рекультивируемых землях // Ж. Садоводство и виноградарство, № 2, 1997, С. 8-9.

32. Рязанова О. А. Ресурсосберегающие технологии производства плодоовощной продукции // Ж. Достижения науки и техники АПК, № 3, 1997, с. 25-36.

33. Рязанова О. А. Изменение качества облепихового порошка при хранении // Ж. Хранение и переработка сельхозсырья, № 4, 1997, с. 36.

34. Рязанова О. А., Иванова Т. Н. Эффективность ресурсосберегающей технологии выращивания томатов в защищенном грунте // ЦНТИ, Орел, ИЛ 31-97, 1997, 2 с.

35. Рязанова О. А. Качество и сохраняемость огурцов, выращенных на искусственных почвосмесях. //Ж. Достижения науки и техники АПК, № 5, 1997, с. 17.

36. Рязанова О. А., Иванова Т. Н. Влияние режима замораживания облепихи на ее качество и сохраняемость // ЦНТИ, Орел, № 92-97, 1997, 2 с.

37. Рязанова О. А. Безопасность овощей защищенного грунта // Международный сельскохозяйственный журнал, № 5, 1997, с. 49-51.

38. Рязанова О. А. Витамины - круглый год // Ж. Хлебосол (прил. к ж. "Питание и общество"), № 6, 1997, с. 24.

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ЦТ - цеолитсодержащие туфы

Пегасин - ЦТ Пегасского месторождения Кемеровской области ИПС - искусственные почвенные смеси

100-процентный ЦТ - технология на 100-процентном чистом цеолите А (конт.) - технология на 100-процентном ЦТ, размещенном в контейнерах В (мешки) - технология на 100-процентном ЦТ, размещенном в мешках ЦК - цеолит в контейнерах ЦМ - цеолит в мешках

ТЦ - технология на торфоцеолите в соотношении компонентов 1:1

ОМС - органоминеральный субстрат (торф+опилки) - контроль

ОЦС - отработанные цеолитовые субстраты

ПДК - предельно допустимая концентрация

СТМ - соли тяжелых металлов

БАВ - биологически активные вещества

МЦНТИ. Заюэ№4 66 тира* 100 экз. Зп.Л.

■S ô :'УхЛ -H VM В/Г i' </ ' ' ' ........

' " î' h ч f . <„

/

о

МИНИСТЕРСТВО ВНЕШНИХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ И ТОРГОВЛИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КЕМЕРОВСКИЙ ИНСТИТУТ КОММЕРЦИИ Московского государственного университета коммерции

На правах рукописи

Рязанова Ольга Александровна

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ, ВЫРАЩИВАЕМОЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность - 05.18.15 -Товароведение пищевых продуктов

Научный консультант - д-р техн. наук, профессор Николаева М. А.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-1997

СОДЕРЖА Н И Е

Введение............................................................................................. 1

Глава 1. Состояние вопроса формирования качества овощей защищенного грунта в процессе выращивания..................... 10

1.1. Проблема обеспечения населения продуктами питания и состояние рынка продовольствия.................................................................. 10

1.2. Концепция формирования качества овощей защищенного грунта, выращенных на искусственных почвосмесях.................................... 14

1.2.1. Влияние вида искусственных почвосмесей на качество овощей защищенного грунта и основные направления совершенствования технологий выращивания...................................................................... 14

1.2.2. Общая характеристика процессов природного и антропогенного почвообразования.......................................................................... 22

1.2.3. Рациональное использование почвенных ресурсов и рекультивация нарушенных земель................................................................... 25

1.3. Краткая характеристика природных цеолитов и их применение в народном хозяйстве........................................................................ 35

1.4. Состояние экологической среды в Кузбассе и влияние ее загрязнения на безопасность пищевых продуктов................ ...................... 47

1.4.1. Химическое и радиационное загрязнение............... ................... 47

1.4.2. Нитратное загрязнение.............................................................. 57

Заключение........................................................................................ 61

Глава 2. Объекты и методы исследования.............................. 63

2.1. Объекты исследования и организация работы............................ 63

2.1.1. Организация эксперимента по выращиванию овощей на искусственных почвосмесях......................................................................... 65

2.1.2. Организация эксперимента по произрастанию облепихи на рекультивируемых землях........................................................................... 71

2.2. Методы исследований........................... ..................................... 73

Глава 3. Теоретические основы производства овощей защищенного грунта, выращенных с применением технологий рационального землепользования.......................................................... 79

3.1. Ресурсосбережение как неотъемлемая часть рационального природопользования..................................................................................... 79

3.2. Сравнительная характеристика базовой и альтернативных моделей ресурсосберегающих технологий............................................... 88

3.3. Функционирование биотехнической системы по производству овощей защищенного грунта.................................................................. 93

Заключение........................................................................................ 96

Глава 4. Комплексная оценка структурных свойств природных цеолитов................................................................................ 97

4.1. Физико-химические исследования цеолита................................. 97

4.1.1. Определение термостойкости пегасина..................................... 99

4.1.2. Рентгенографическая структура.................................................. 102

4.1.3. Минералогический, химический анализы и ИК-спектроско-

пия катионных форм пегасина.................................................................. 108

4.1.4. Изучение кристаллографической структуры и идентификация структурного типа цеолита Пегасского месторождения (Кузбасс).......................................................................................................... 113

4.2. Обоснование влияния структурного типа цеолита на процессы денитрификации и получение экологически чистой овощной продукции........................................................................................................... 116

Заключение........................................................................................ 120

Г лава 5. Научные основы формирования качества и сохраняемости овощей защищенного грунта в зависимости от модели применяемой технологии...................................................................... 121

5.1. Влияние цеолита на анатомо-морфологические характеристики и урожайность овощей........................................................................ 121

5.2. Влияние вида искусственных почвосмесей на химический состав овощей............................................................................................. 129

5.3. Взаимосвязь дозревания томатов с применяемыми видами искусственных почвосмесей........................................................................ 149

5.4. Изменение качества огурцов при хранении.................................. 161

5.5. Математическое моделирование корреляционных зависимостей показателей качества продукции........................................................ 167

Заключение........................................................................................ 190

Глава 6. Оценка безопасности овощной продукции, выращенной по новым технологиям.......................................................... 191

6.1. Оценка безопасности продукции по содержанию солей тяжелых металлов..............................................................................................................................................................................................191

6.2. Радиационная безопасность продукции..............................................................................195

6.3. Оценка безопасности по содержанию нитратов..............................................200

6.4. Маркетинговые исследования томатов, выращенных по новым технологиям..........................................................................................................................................................................203

Заключение................................................................................................................................................................................208

Глава 7. Научно-практические аспекты получения ягодной продукции (на примере облепихи) на основе технологий рационального землепользования................................................................................................................................210

7.1. Исследование качества продукции, выращенной на рекультивируемых землях (на примере облепихи)....................................................................................................210

7.1.1. Анатомо-морфологические свойства облепихи..............................................210

7.1.2. Характеристика основных питательных веществ облепихи..........216

7.1.3. Оценка безопасности плодов облепихи по содержанию солей тяжелых металлов..................................................................................................................................................................222

7.1.4. Изменение качества облепихи при замораживании......................................225

7.1.5. Создание малоотходной технологии при переработке плодов облепихи................................................................................................................................................................................................234

7.1.6. Использование облепихи для обогащения сахаристых кондитерских изделий............................................................................................................................................................................238

Заключение................................................................................................................................................................................240

Выводы....................................................................................................................................................................................................242

Библиографический список................................................................................................................................245

Приложения....................................................................................................................................................................................273

Введение

В условиях все возрастающей антропогенной нагрузки на окружающую природную среду и ухудшающегося состояния здоровья населения весьма важное значение приобретает проблема круглогодичного обеспечения его высококачественной экологически чистой продукцией.

Особенно актуальна эта проблема в промышленно развитых регионах страны с выраженным экологическим неблагополучием - Восточной и Западной Сибири, в т. ч. и в Кузбассе, на Урале, Кольском полуострове и др. Причем Кемеровская область по совокупности негативного воздействия на природные объекты признана зоной экологического бедствия, а по климатическим условиям - зоной рискованного земледелия. Ее территориальная ограниченность и недостаток посевных площадей во многом предопределяют широкое применение выращивания овощей в защищенном грунте.

Плоды и овощи, являясь ценными по содержанию биологически активных веществ и обладая радиопротекторными свойствами, в то же время могут быть источником потенциально опасных для здоровья человека тяжелых металлов, радионуклидов, нитратов, которые попадают в продукцию в результате общего загрязнения среды обитания. Поэтому в индустриально развитых регионах с напряженным земельным балансом для решения продовольственной проблемы необходимо создавать альтернативные технологии производства, основанные на рациональном землепользовании, позволяющие экономить почвенные ресурсы и способствующие обеспечению населения безопасными продуктами питания в течение всего года.

Опыт и практика производства плодоовощной продукции в районах потребления свидетельствуют об экономической целесообразности использования местного минерального сырья для выращивания ее в защищенном грунте.

Природные цеолиты признаны наиболее перспективными почвозаме-нителями для овощеводства защищенного грунта, поскольку обладают рядом полезных свойств. На территории Российской Федерации разработано более 20 месторождений, прогнозируемые запасы только одного Пегасского месторождения в Кемеровской области составляют свыше 500 млн. тонн. Они относительно дешевы, а достаточная сырьевая база позволит обеспечить потребности тепличных хозяйств региона в искусственных почвозаменителях с более длительными сроками эксплуатации по сравнению с традиционными материалами на сотни лет.

Отсюда возникает необходимость в изучении влияния пегасина на формирование качества овощей в процессе выращивания.

При изъятии плодородного слоя для составления тепличных субстратов, равно как и при добыче полезных ископаемых открытым способом, нарушаются естественные природные ландшафты, что приводит к ухудшению экологической обстановки и требует проведения рекультивации земель, подвергнутых комплексному техногенному воздействию. В решении проблемы восстановления и возвращения в государственный лесной фонд земель, испытавших техногенез, важная роль принадлежит лесной рекультивации с помощью растений-мелиорантов, в частности, облепихи. Это позволяет создать на нарушенных землях искусственные экосистемы многофункционального назначения.

Поэтому наиболее перспективными направлениями в решении проблемы рационального природопользования и воспроизводства природных ресурсов в регионах с напряженным земельным балансом являются применение новых видов искусственных почвозаменителей для нужд овощеводства защищенного грунта, а также рекультивация лишенных плодородного слоя "бросовых" земель.

Получение плодоовощной продукции на основе интенсивных технологий, обеспечивающих рациональное землепользование, позволит улучшить

экологическую ситуацию в регионе за счет более эффективного использования полноценных плодородных почв и минерально-сырьевых ресурсов. Кроме того, применение указанных ресурсосберегающих технологий поможет существенно изменить структуру питания населения Кузбасса за счет потребления экологически чистой плодоовощной продукции и позволит приблизить фактическое потребление овощей к физиологически обоснованной норме.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель диссертации - разработка научных основ формирования гарантированного качества, безопасности и сохраняемости плодоовощной продукции, выращиваемой на основе технологий рационального землепользования.

В соответствии с вышеуказанной целью в работе были поставлены следующие задачи:

- установить возможности получения высококачественной экологически чистой продукции, выращенной на искусственных почвосмесях (ИПС) и рекультивируемых землях;

- разработать альтернативные малоотходные технологии, позволяющие увеличить производство плодоовощной продукции без вовлечения в народно-хозяйственный оборот дополнительных площадей плодородных земель;

- изучить изменения потребительских свойств, которые происходят при выращивании и дозревании овощей, выращенных на ИПС;

- изучить структурные свойства пегасина как неспецифического компонента тепличного грунта для выявления механизма формирования потребительских свойств томатов и огурцов, выращенных на ИПС;

- оценить влияние цеолита на качество и сохраняемость овощей и определить предельные сроки их хранения при разных вариантах ресурсосберегающих технологий;

- установить безопасность овощной продукции, выращенной с приме-

нением ресурсосберегающих технологий выращивания с использованием природных цеолитов;

- обосновать целесообразность увеличения объемов продовольственных ресурсов за счет облепихи с рекультивируемых земель;

- разработать малоотходную технологию переработки облепихи с рекультивируемых земель и изучить качество вторичного сырья - облепихо-вого порошка, полученного из обезвоженного облепихового шрота, оставшегося после отделения сока, для нужд перерабатывающей промышленности;

- изучить возможность использования облепихи для обогащения бедных БАВ сахаристых кондитерских изделий;

- определить наиболее рациональные способы консервирования и хранения замороженных ягод с рекультивируемых и плодородных земель.

Рассматриваемая проблема решалась в соответствии с республиканской программой Р.087.03.06.04 - "Цеолиты России", разработанной СО АН СССР на основании Постановления СМ РСФСР № 199 от 22.06.89 "О республиканских научно-технических программах", раздел "Применение природных цеолитов в отраслях народного хозяйства РСФСР", а также темой НИР Кемеровского НИИСХ - "Разработать приемы эффективного использования природных и модифицированных цеолитов в производстве экологически чистой продукции растениеводства", подтемой "Томаты в малообъемном цеолитовом субстрате". Они изучались, с одной стороны, в соответствии с ХД 29.54.02-91 Ц/53, заключенным между Кемеровским НИИСХ и Департаментом сельского хозяйства Администрации Кемеровской области, а с другой - в соответствии с договором о творческом содружестве между Кемеровским НИИСХ и Кемеровским институтом коммерции МГУК (до 1991 г. - Кемеровский УКП Московского коммерческого института) - (прил. 1).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Системный подход к изучению научных основ формирования каче-

ства плодоовощной продукции, выращиваемой при альтернативных и традиционных технологиях.

2. Обоснование необходимости создания моделей ресурсосберегающих технологий, базирующихся на применении природных цеолитов, обеспечивающих высокое качество и увеличивающих объемы производства экологически чистых продуктов питания.

3. Сравнительный анализ качества овощей и плодов, выращенных при альтернативнх и традиционных технологиях.

4. Результаты оценки безопасности плодоовощной продукции,

выращиваемой с применением ресурсосберегающих технологий.

5. Итоги маркетинговых исследований по выявлению спроса на томаты выращенные по новым технологиям.

6. Целесообразность использования облепихи с рекультивируемых земель как продовольственного сырья и пищевого продукта.

7. Результаты исследований по разработке малоотходной технологии переработки облепихи с рекультивируемых земель как сырья для нужд перерабатывающей промышленности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обобщены сведения по проблеме обеспечения населения продуктами питания, приведены данные по изменению структуры питания в связи с переходом к рынку. Подчеркнута необходимость комплексного решения этой проблемы на научной основе, позволяющей интегрировать современные достижения науки в области совершенствования технологий производства продуктов питания.

Сформулирована научная концепция формирования качества овощей защищенного грунта. Обоснован выбор ИПС, применяемых в альтернативных технологиях. Для этого выявлены наиболее перспективные направления композиционирования ИПС: на основе органических грунтов с биодобавками, с добавлением высокомолекулярных соединений (полимеров и сополимеров), с внесением различных минеральных добавок, в т. ч. при-

родных цеолитов, а также составление торфоцеолитовых композиций.

При этом композиционирование ИПС рассматривается как один из факторов, позволяющих обеспечить гарантированное качество выращиваемой продукции.

Дана краткая характеристика полезных свойств природных цеолитов, их ресурсная оценка, показана возможность использования этого вида минерального сырья в различных отраслях народного хозяйства, а также в мероприятиях по охране окружающей среды.

Предложено комплексное решение проблемы рационального природопользования для промышленно развитых регионов страны с ограниченными полезными площадями, пригодными для производства продовольствия. Выявлены наиболее эффективные технологии рекультивации нарушенных земель