Читать книгу Технологии производства и переработки моркови. Монография - И. А. Кощаев - Страница 4

В рационе человека пищевые продукты растительного происхождения занимают особое место. Они отличаются по составу и физиологической значимости для организма человека, являются источником витаминов, микроэлементов, углеводов и белков. Усвояемость и ценность продуктов растительного происхождения зависят, прежде всего, от их доброкачественности и безопасности.

На безопасность данной продукции влияют, прежде всего, различные болезни, пороки сельскохозяйственных культур. Некачественная продукция служит источником заболеваний людей. С целью недопущения реализации недоброкачественной продукции необходимо обязательно проводить ветеринарно-санитарную экспертизу.

В состав пищевых продуктов растительного происхождения (корнеклубнеплоды) входят нужные для организма легкоусвояемые элементы. К обязательным лабораторным исследованиям продуктов растительного происхождения в условиях лаборатории ветеринарно-санитарной экспертизы продовольственного рынка относится определение содержания нитратов и удельной активности радионуклидов.

Содержание нитратов и радиоизотопов не должно превышать допустимые уровни, установленные СанПиН2.3.2.1078—01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Превышение показателей недопустимо. Малое количество нитратов не представляет угрозы для здоровья животных и людей. Они находятся в продуктах растительного происхождения. Их содержание увеличивается в случае внесения в почву повышенного количества азотных удобрений, птичьего помета и т. д.

В чем же заключается опасность нитратов? В результате обменных процессов в организме человека и животных нитраты превращаются в нитриты. Нитриты по своей природе более ядовиты, чем нитраты. Они долгое время, постепенно откладываются в органах и тканях. Через определенное время их накопление отражается на здоровье человека и животного в виде нарушений метаболизма и появлении различных заболеваний. Например, происходит нарушение деятельности эндокринной железы, возникают онкологические заболевания и др. Основными симптомами интоксикации нитратами является нарушение деятельности сердечно-сосудистой и дыхательных систем.

Григорьева В. В. с коллегами провела оценку качества корнеплодов моркови столовой, выращенных в условиях в Чувашии. Поведены органолептические исследования растительной продукции; определено содержание нитратов и радионуклида ¹³⁷Csв растительной продукции.

Органолептические показатели моркови поздней соответствовали требованиям, предъявляемым государственным стандартом. Они имели удлиненную форму, размер по наибольшему диаметру составлял 3—3,5 см. При сгибании корнеплоды ломались, имели специфический запах, сладковатый, нежный, без горечи вкус.

Содержание нитратов в исследуемых пробах корнеплодов соответствовало нормативным показателям СанПиН 2.3.2.1078—01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и составило 80±6,24 мг/кг (ПДК – 250 мг/кг).

Удельная активность радионуклида ¹³⁷ Csв корнеплодах не превышала допустимый уровень содержания – 32±4,04 Бк/кг (ПДК – 120 Бк/кг) (Григорьева В. В., Иванов Н. Г., Тихонова Г. П., Никитина А. П., 2022).

Аккумуляция нитратов является естественным процессом азотного питания растений. Избыточное содержание нитратов в овощной продукции значительно ухудшает ее питательные свойства. Наряду с агрохимическими способами регулирования содержания нитратов в моркови, выбор сортов также может быть эффективным.

Волковой Е. Н. изучено 27 сортообразцов из мировой генетической коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова. Исследования показали, что различия в содержании нитратов в корнеплодах моркови могут варьироваться от 6,1 до 8,3 раза. Выявлены сорта с максимальным и минимальным количеством NO₃^-, при выращивании на повышенном азотном фоне условиях Ленинградской области.

Интенсивное вовлечение в природный цикл технического азота удобрений приводит к увеличению скорости потоков неорганического азота и загрязнению продуктов питания и питьевой воды его минеральными соединениями – нитратами и нитритами. Аккумуляция растениями нитратов является биогеохимическим барьером в их миграции в сопредельные с агросистемой среды. С одной стороны, нитраты являются естественным и необходимым компонентом азотного обмена в растении, а с другой стороны – это один из основных регламентируемых в настоящее время санитарно-гигиенических показателей качества овощной продукции, которая преимущественно употребляется в свежем виде, а также часто является компонентом детского и диетического питания.

Овощные культуры, в том числе морковь, предъявляют высокие требования к азотному питанию. Существуют различные способы оптимизации азотного питания моркови с целью получения устойчивых урожаев экологически безопасной продукции, в том числе за счет выбора сорта.

Основные источники азота в питании растений – азот почвы, биологический азот, технический азот. За счет любого из этих источников может происходить ухудшение качества овощной продукции, в первую очередь за счет избыточной аккумуляции нитратов. Растения способны усваивать азот в разных химических соединениях, таких как нитрат, аммоний, мочевина, аминокислоты и атмосферный азот, что зависит от вида растений, типа почв, погодных условий, системы земледелия и антропогенного воздействия на окружающую среду.

В настоящее время отсутствует единый подход к установлению ПДК нитратов в моркови в различных странах. Так, в Российской Федерации установлено для ранней продукции – 400 мг/кг, для поздней продукции (после 1 сентября) – 250 мг/кг. В Германии ПДК NO₃^- в моркови – 900 мг/кг, в Австрии – 1500 мг/кг. В продукции моркови для детского питания в Германии – 600 мг/кг, в Австрии – 250 мг/кг, в Венгрии и Швейцарии – 400 мг/кг, в странах бывшей Югославии – 100 мг/кг. Такие различия в ПДК объясняют неодинаковыми почвенно-экологическими условиями производства и использования в практике разных стран различных сортов овощных культур, а также товарным предназначением овощной продукции.

Содержание нитратного азота в растениях определяется соотношением между двумя процессами: поглощением растениями минерального азота из почвы и ассимиляцией его в процессах биосинтеза. Поэтому все приемы, направленные на ограничение содержания нитратов в растении, должны быть нацелены на оптимизацию условий роста растений, при котором максимально возможное потребление азота должно сопровождаться наиболее продуктивным его использованием на формирование урожая хорошего качества.

На содержание нитратов в овощных культурах влияют более 30 различных факторов, которые можно сгруппировать следующим образом:

– экологические факторы,

– агротехнические приемы возделывания,

– генетические свойства сорта,

– условия хранения,

– способы кулинарной обработки.

Накопление нитратов различными культурами имеет наследственно закрепленный характер, то есть они обладают сортовой спецификой, которая выявлена у ряда овощных культур. Сортовые различия могут быть обусловлены разной реакцией на условия окружающей среды и режим минерального питания, а также генетически закрепленным уровнем активности нитратредуктазы, отвечающей в клетке за усвоение нитрат-иона, разной продолжительностью вегетационного периода сортов. Безусловно, каждый сорт любой культуры уникален по своим характеристикам, в том числе и по способности накапливать нитраты.

Сорта моркови характеризуются значительной изменчивостью биохимического состава. У моркови между разновидностями разница в содержании нитратов может достигать 35% и основную роль в накоплении нитратов играют сортовые особенности, а не уровень азотного питания. А по данным бельгийских ученых, при испытании сортов моркови в течение 3 лет не было отмечено определенных закономерностей и разницы по содержанию нитратов. Считают, что сорта этой культуры отличаются по содержанию нитратов в том случае, когда между ними имеются четкие морфологические различия. А так как морфологические признаки растений генетически наследуются, то и уровень накопления нитратов разными сортами моркови должен быть генетически закрепленным признаком.

Причиной сортовых различий в накоплении нитратов морковью может являться и разная их реакция на уровень азотного питания. Накопление нитратов сортами моркови также зависит от анатомического строения корнеплодов, в частности от соотношения тканей ксилемы и флоэмы и должно быть равным соответственно 1:3 (по диаметру поперечного разреза).

При изучении коллекции сортов Всероссийского института генетических ресурсов растениеводства им. Н. И. Вавилова в Московской области, выделена группа образцов моркови с минимальным накоплением нитратов при выращивании на умеренном фоне азотного питания. В среднем их содержание колебалось от 58,6 до 112,9 мг/кг при ПДК 250 мг/кг, а у стандартов Шантенэ 2461, Нантская 4, Лосиноостровская 13 соответственно 58,6; 109,5 и 112,9 мг/кг.

Отдельные образцы имели четкую тенденцию к минимальному накоплению нитратов независимо от лет изучения. Это образцы НИИОХ 336, Parniex, Rosal, Nagono F₁, Kaliber, Kometa F₁, Napoli F₁, Лосиноостровская 13.

Волковой Е. Н. в микрополевом опыте на повышенном фоне азотного питания (N₁₈₀ кг д.в./га), изучена коллекция сортов и гибридов моркови различного географического происхождения, различающихся по морфолого-физиологическим признакам и представляющих основные сортотипы и разновидности этой культуры: Местная (Япония), Nantes (Швеция), Guerande (Франция), Грибовская (Российская Федерация), Нантская (Болгария), Nantes ½ Long (Италия), Amager (Дания), Rugulus Hal. (Швеция), Amsterdam Sp. (Дания), Nakamura dosan (Япония), Red cored Аutumn (Великобритания), Western Red (Австралия), Autumn King (Великобритания), Red Giant (США), Carrino F₁ (Швеция), Vates Tog (Ямайка), Figaro (Нидерланды), Flakkese Iar. (Нидерланды), Famino F₁ (Нидерланды), Flakkese F1 (Нидерланды), Kaliber (Швеция), Picmo (Швеция), Местная (Испания), Giganta (Чехословакия), Silka (Нидерланды), Baby Long (Нидерланды), Autumn King (Великобритания).

Раннеспелые сорта, в отличие от позднеспелых, имели, как правило, небольшую компактную розетку листьев с тонкими черешками. Например, средняя длина наибольшего листа у сорта Вaby Long была – 37,0 см, количество листьев – 6,3 шт, а у позднеспелого сорта Autumn King – соответственно – 58,0 см и 8,0 шт.

Коллекционные образцы моркови значительно отличались по размерам и форме корнеплода и листовой розетки, что связано с их скороспелостью и географическим происхождением. Сорта Guerande (Франция) и Thumbelina (США) имели короткий корнеплод (> 10см), остальные сорта – средний (11—15 см) или длинный (> 15 см). Форма корнеплода была круглой (индекс 1,0) у Thumbelina, конической (индекс 2—3) у Nantes, Guerande и Грибовская или циллиндрической (индекс 4—6) у остальных сортов (Артек, Витаминная, Лосиноостровская13, Kaliber, Silka, BabyLong и другие).

Доля корнеплодов в урожае для некоторых сортов являлась устойчивым признаком, лучшие показатели составляли: 57% у Нантской, 60% у Nakamura gosun, 43—64% у Red Giant, 58—71% у Carrino F₁ и т. д. Сортообразцы моркови при выращивании на одинаковом повышенном азотном фоне значительно отличались по урожайности – в среднем в 3,6 раза.

Некоторые сорта формировали высокий урожай, то есть имели более высокий коэффициент использования элементов минерального питания по сравнению с другими сортами – Грибовская (9,6 кг/м²), Flakkese Iar. (10,6 кг/м²). Минимальный урожай сформировали Red cored Аutumn, Figaro. Товарность корнеплодов (соответствие ГОСТу на товарные корнеплоды моркови, предназначенной для употребления в свежем виде) в среднем изменялась от 47 до 85%. Наиболее выровненные по форме и размеру корнеплоды были у сортов Kaliber, Figaro, Flannese.

Сорта Нантская, F₁ Carrino, Western Red (Австралия) выделялись по высокому содержанию сухого вещества в корнеплодах (11,8—12,3%). Изучаемые сортообразцы существенно отличались по этим показателям. Самая высокая сумма сахаров в корнеплодах была у сортов – Amager – 9,4%, Giganta – 9,3%. Максимальное количество каротина содержалось в корнеплодах сорта Vates Top Weight (Ямайка), F1 Famino, BabyLong – 7,2 мг%.

Содержание нитратов в ранней продукции моркови (убираемой до 1 сентября) изменялось от 712 до 117 мг/кг в среднем в 6,1 раза и от 593 до 71 мг/кг в среднем в 8,3 раза в поздней продукции.

У шести образцов содержание нитратов в фазу пучковой спелости превышало ПДК (400 мг/кг), в сентябре – у 13 выше ПДК (250 мг/кг). Максимальное содержание нитратов в ранней продукции накапливали сорта Vates Tog, Giganta, Kaliber, Нантская и другие. Прослеживалась тенденция – сорта, формирующие более высокую биомассу накапливали и больше нитратов (Нантская, AutumnKing, Nantes ½ Long, Giganta), чем другие сортообразцы.

Минимальное количество нитратов как в ранней, так и в осенней продукции аккумулировали сорта Nakomura gosun (Япония) —156—71 мг/кг, F1 Carrino F₁ (Швеция) – 131—145 мг/кг, Famino F₁ (Нидерланды) —141—117 мг/кг, Грибовская – 117—103 мг/кг. Содержание нитратов в осенней продукции в целом было заметно меньше, чем в предыдущую фазу. Можно отметить, что у моркови наблюдалась тенденция к увеличению нитратонакопления у более скороспелых сортов, однако четкой зависимости между аккумуляцией нитратов и длиной вегетационного периода для изучаемых сортов не установлено.

Полученные результаты позволяли сделать вывод о необходимости учитета генетических особенностей сортов и гибридов моркови по способности аккумулировать нитраты при разработке экологически безопасных и биологизированных технологий в овощеводстве. Также возможна селекция этой культуры по этому показателю (Ranasihgle R., Marapana R., 2018; Волкова Е. Н., 2020).

Азот – органоген, элемент, входящий в состав всех органов и тканей живых организмов. Круговорот этого важнейшего элемента живого вещества охватывает все составные части геосферы и является одним из основных биогеохимических циклов, обеспечивающих поддержание жизни на нашей планете. Использование минеральных удобрений активизировало изучение механизмов, способов трансформации и накопления нитратов в различных овощах и фруктах.

В настоящее время известно, что сами нитраты, попадающие в организм человека с пищей, не так опасны, как нитриты, образующиеся в результате ряда превращений последних. ВОЗ установила следующий показатель для человека: 3,7 мг нитратов на 1 кг массы тела.

Савкиной Е. О. и Раскатовой Е. А. исследованы корнеплоды моркови сорта Нанская-4, выращенных на участках с различным уровнем освещенности, на содержание нитрат-ионов колориметрическиим методом анализа в Уральском регионе.

Наибольшее количество нитратов отмечено в корнеплодах, выращенных на затененном участке, наименьшее количество – на участке с наиболее высоким уровнем освещенности. Выявлено, что в верхней части корнеплодов, выращенных на всех участках, с различным уровнем освещенности, содержание нитрат-ионов меньше по сравнению с нижней хвостовой частью и средней частью (Савкина Е. О., Раскатова Е. А., 2021).

Малхасян А. Б. и Ивановой Ю. В. проведены двухлетние исследования о влиянии биопрепаратов Экориз и Биоплант Флора на качество трёх сортов моркови столовой.

Результаты исследования показали, что на содержание сухого вещества существенное влияние оказывали применяемые биопрепараты Экориз и Биоплант Флора. Наибольшим содержанием сухого вещества отличался сорт Император – 13,5% при обработке биопрепаратом Биоплант Флора. Данный препарат на всех сортах способствовал увеличению содержания сухого вещества. Биопрепарат Экориз повышал содержание сухого вещества в корнеплодах сортов моркови только на 0,2—0,5%.

В среднем по сортам моркови содержание водорастворимых сахаров в корнеплодах контрольных вариантов без применения биопрепаратов было 5,0—5,7%, а при обработке биопрепаратом Экориз содержание сахаров составляло в среднем 5,6—6,4%. При обработке семян и растений сортов моркови биопрепаратом Биоплант Флора содержание сахаров возросло и составило 6,5—7,6%.

Таким образом, наибольшее содержание сахаров было отмечено в корнеплодах сорта Император при обработке биопрепаратом Биоплан Флора – 7,6%, что на 0,8 и 1,6% больше, чем у сортов Кардинал и Сахарный гигант. Установлено максимальное содержание каротина в корнеплодах сорта Император – 11,0 мг на 100 г сырой массы при применении биопрепарата Биоплант Флора.

В корнеплодах сортов моркови содержание нитратов было на уровне 96—125 мг/кг, что ниже установленных норм для данной категории продукции. Использование биопрепарата Биоплант Флора приводило к снижению содержания нитратов в продукции сортов моркови на 9—25 мг/кг. Среди сортов наибольшее снижение нитратов на 25 мг/кг продукции от действия биопрепарата Биоплант Флора было у сорта Император (Малхасян А. Б., Яловик Л. И., 2015; Малхасян А. Б., Нефедова А. Н., 2019; Малхасян А. Б., Иванова Ю. В., 2021).

В условиях крайне напряженной экологической ситуации, сложившейся во многих регионах страны, повышение продуктивности растениеводства должно быть неразрывно связано с контролем качества получаемой сельскохозяйственной продукции. Микроэлементы, поступая из почвы в растения, влияют на протекание биохимических реакций, изменяя содержание в растении необходимых для жизнедеятельности веществ.

Однако избыточное поступление химических элементов может стать причиной накопления в растении веществ, опасных для здоровья человека и животных. Продовольственной и сельскохозяйственной комиссией ФАО установлено предельно допустимое потребление нитратов человеком в сутки, которое составляет 500 мг.

Синдиревой А. В., Шойкиной О. Д. и Трубиной Н. К. изучено влияние микроэлементов никеля и цинка на показатели качества моркови столовой.

Известно, что существует прямая зависимость между содержанием сухого вещества и сахаров в растениях. Внесение Ni₂₂ и Zn₃₆ способствовало стимулированию процессов биосинтеза сухого вещества и сахаров в корнеплодах.

Исследования показали, что внесение применение никеля способствовало небольшому повышению содержания сахара в корнеплодах моркови. Внесение цинка повышало количество общего сахара на 5,9% по сравнению с фоном (Синдирева А. В., Шойкин О. Д., Трубина Н. К., 2016).

Биологические особенности растений, такие как характер распределения в почве корневой системы, продуктивность, продолжительность вегетационного периода, расположение и опушенность листовой пластинки и стебля, количество и размеры плодов, их опушенность или гидрофобность и т. д. оказывают влияние на накопление в них радионуклидов. Знание особенностей накопления токсикантов играет большую роль для повышения безопасности и культуры питания.

Особенно важно учитывать их для овощей, поскольку у них в пищу используются весьма разнообразные продуктовые органы, различающиеся по способности аккумулировать токсичные вещества. В то же время овощи разных видов являются важнейшими элементами в питании человека. Особенно следует учитывать то, что овощи – основа диетического питания. Они являются источником биологически активных веществ и антиоксидантов, обладают лечебными свойствами, используются для создания продуктов функционального действия. Это определяет особенно строгие требования к экологической безопасности овощной продукции.

Солдатенко А. В., Пивоваров В. Ф. и Добруцкая Е. Г. изучили вопрос о поступлении и распределении в столовой моркови Марлинка и Нантская 4 радионуклидов – ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr на базе лаборатории экологических методов селекции Всероссийского научно-исследовательского института селекции и семеноводства овощных культур.

При изучении образцов моркови столовой отмечено, что закономерности в накоплении радионуклидов в различных частях корнеплода не проявились. Уровень накопления у сортов не совпадал и различался по элементам. Единственная четкая тенденция – максимальное содержание обоих элементов в верхней части корнеплода сорта Марлинка – 1,5 и 1,7 Бк/кг ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr соотвественно. При анализе продукции моркови столовой по уровню накопления радионуклидов в различных частях, данные по содержанию радионуклидов во флоэме не однозначны. Только по одному сорту Марлинка в большей мере была загрязнена верхняя часть флоэмы. В ткани корнеплодов ксилемы обоих сортов наименьшее содержание обоих радионуклидов наблюдается в верхней части – от 0,2 до 0,6 Бк/кг (Солдатенко А. В., Пивоваров В. Ф., Добруцкая Е. Г., 2015).