Влияние защитных покрытий при различных условиях хранения луковиц чеснока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный аграрный университет

ВЛИЯНИЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ХРАНЕНИЯ ЛУКОВИЦ ЧЕСНОКА

Наумова Галина Михайловна к.т.н, доцент

Александрова Эльвира Александровна д. х. н., профессор

Мадудина Александра Сергеевна

студентка 4 курса агрохимического факультета

Краснодар, Россия

Исследовано влияние защитных покрытий на количественные потери чеснока при его тёплом и холодном хранении в разных условиях относительной влажности). Изучены следующие сорта чеснока: озимые - Тянь-Шанский и Отрадненский; яровые - Сочинский и Иглинский. Впервые предложена в качестве защитного гидрофобного покрытия луковиц чеснока парафиновая композиция ( ПК-1) и научно обоснован её состав ( основной компонент - парафин, пластификатор - церезин Ц-65 и поверхностно-активная добавка - фракция синтетических жирных кислот). Физико-механические эксплуатационные свойства ПК-1: температура плавления 58 град.; прочность при 20 град. 1,0 МПа; объемная усадка 15 %; пластичность 0,5?10-4 1/МПа; водопаропроницаемость 6,5 г / м2 * сутки. Сравнивались влагозащитные свойства гидрофобных защитных покрытий (парафино-церезинового ПК-1, сплава парафина с пчелиным воском ПК-4, парафина П без добавок) и гидрофильного водного раствора поливинилового спирта ПВС-5. По увеличению влагозащитных свойств исследованные покрытия располагаются в следующий ряд: П, ПВС-5, ПК-4, ПК-1. Наибольшая эффективность хранения чеснока при различных температурных условиях и относительной влажности воздуха достигалась при использовании защитной пленки ПК-1. ПК-1 уменьшала потери влаги луковиц чеснока по сравнению с контролем в 3-13 раз в зависимости от сорта. При этом увеличивалась длительность хранения озимых сортов чеснока в 2 раза. Сорт Иглинский - наиболее влагостойкий из исследованных, сорт Тянь-Шанский - менее влагоудерживающий

Ключевые слова: ЧЕСНОК, ХРАНЕНИЕ ХОЛОДНОЕ И ТЁПЛОЕ, УСЛОВИЯ ВЛАЖНОСТИ, ВЛАГОПОТЕРИ, ЕСТЕСТВЕННАЯ УБЫЛЬ, ЗАЩИТНЫЕ ПАРАФИНСОДЕРЖАЩИЕ ПОКРЫТИЯ

Чеснок как эликсир здоровья человека, известен с древнейших времен. В нем содержится много полезных веществ: углеводы, белок, витамины С, В₁, В₂, РР, минеральные соединения, органические кислоты. Кроме того в состав чеснока входят фитостерины, гормональные вещества, фитонциды, пектиновые вещества, аллицин, алликсин. В составе золы чеснока найдено 17 химических элементов: фосфор, йод, калий, кальций, цинк, медь, молибден, кобальт, титан, селен и другие. Обладая ценными лечебными свойствами, чеснок отличается пониженной устойчивостью к влагопотерям и микроорганизмам. Поэтому важно обеспечить длительное хранение луковиц чеснока с минимальными потерями массы, без ухудшения потребительских свойств. Задача хранения выращенного урожая луковиц чеснока является одной из важных в решении проблемы обеспечения населения продуктами питания. Причиной порчи сельскохозяйственных продуктов, в том числе луковиц чеснока, является нарушение обмена веществ между плодами и окружающей средой, быстрое протекание химических реакций, приводящих к преждевременному старению, а также инфицирование их болезнетворными микроорганизмами. Заболевание плодов осуществляется при попадании из внешней среды плесневых грибов на поверхность плода или через защитную оболочку [14]. Сохраняемость плодов можно резко повысить, если создать между окружающей средой и плодами барьер в виде надежного покрытия, которое защищало бы плоды от инфицирования микробами, потери влаги, обладая одновременно необходимой для дыхания хорошей газопроницаемостью. Эти свойства покрытия, приостанавливая процессы жизнедеятельности, тем самым увеличивают продолжительность хранения [6].

В связи с этим основной задачей данной работы явилось исследование влияния защитных покрытий на количественные потери чеснока при его хранении в разных температурных условиях и относительной влажности. Разработка новых защитных покрытий весьма актуальна, так как позволяет увеличить объёмы использования чеснока в пищевой промышленности и в медицине, как лекарственного препарата для профилактики и лечения многих заболеваний, в том числе онкологических.

Характеристика объектов и методов исследования. В качестве биологических объектов исследовались следующие сорта чеснока народной селекции: озимые - Тянь-Шанский, Отрадненский; яровые - Сочинский, Иглинский местный [7]. Сорт Тянь-Шанский - озимый, стрелкующийся, созревает в июле. Луковицы плоско-округлые, плотные, масса 50-70 г, покрыты фиолетовыми сухими чешуями. Зубков в луковице 5-12 штук весом 5-10 г каждый, фиолетовой или коричнево-фиолетовой окраски. Отрадненский - сорт озимый, стрелкующийся. Луковица округло-плоская, масса 33-43 г с 4-6 зубками. Считается элитным посадочным материалом. Иглинский местный - яровой нестрелкующийся, зимостоек, используется для получения раннего урожая. Луковица плоско-округлая, масса 20-24 г с 13-20 зубками. Сочинский - яровой, лучший столовый сорт. Созревает в середине августа при весенней посадке и в середине июля - при осенней. Зубков в луковице до 25 штук весом 0,9-1,5 г.

Основными показателями сохранности чеснока служили: естественная убыль веса (ЕУ), % или влагопотери (ВП), а также степень порчи, т. е. процент сгнивших и высохших зубчиков чеснока [16]. Они суммируются из потерь органических веществ и воды (испарение, дыхание и усушка). Процент ЕУ и степень порчи определялись гравиметрическим методом [ 2, 3].

Влагопотери (ВП) чеснока [2, 3] определялись по формуле:

,

Где m₀ - начальная масса чеснока в момент закладки его на хранение, г;

m_ф - масса чеснока в момент времени ф после закладки его на хранение, г

Потери возникают при любом способе хранения, но могут быть значительно уменьшены соответствующим регулированием условий хранения. Нами с целью улучшения сохранности чеснока применялись защитные покрытия.

Защитными покрытиями для снижения влагопотерь служили:

1. Гидрофобное - парафино-церезиновое ( ПК-1), содержащее основной компонент - парафин, пластификатор - церезин Ц-65 и поверхностно-активная добавка - фракция С₁₇-С₂₀ синтетических жирных кислот.

2. Гидрофобное - парафино-восковое, содержащее 4 % пчелиного воска ( ПК-4).

3. Гидрофильное - 5%-ый водный раствор поливинилового спирта ( ПВС-5). чеснок защитный покрытие хранение

4. Гидрофобное - парафин марки « Т».

Качественный и количественный состав парафиновой композиции ПК-1, предложенной нами впервые [10], научно обоснован в работе [8]. Пластификаторами дисперсной структуры парафина в композиции ПК-1 служил церезин-65, который эффективно увеличивал пластичность системы. Для улучшения адгезии покрытия к поверхности чеснока была предложена добавка поверхностно-активного вещества (ПАВ) - промышленная фракция С₁₇-С₂₀ синтетических жирных кислот (СЖК). Композиция ПК-1 готовилась расплавлением парафина марки «Т» [11, 12], церезина Ц-65 [12, 13] и СЖК до однородной жидкой смеси при температуре 80-85 єС и тщательном перемешивании. При охлаждении расплава до 20 єС полученный продукт имел следующие физико-механические эксплуатационные свойства: температура плавления t_s = 58 єС; прочность при 20 єС = 1,0 МПа; объемная усадка ?V = 15%; пластичность Пл = 0,5?10^-4 1/МПа; водопаропроницаемость ВПП = 6,5г/м²·сутки [8].

При выборе парафино-воскового покрытия ПК-4 мы исходили из состава пчелиного воска [9], который являясь ПАВ, содержал значительное количество различных СЖК.. Приводим исследованные нами структурно-механические свойства используемого образца пчелиного воска (Пч. в.): прочность при 20єС = 0,4 МПа, пластичность Пл = 1,1 ? 10^-4 1/МПа, объемная усадка ? V = 16,4 %. В работе [9] с чесноком сорта Тянь-Шанский при изучении влияния концентрации пчелиного воска от 2% до 4% на влагоудерживающую способность парафино-воскового покрытия нами установлено, что лучшие влагозащитные свойства имела композиция ПК-4 с 4 % пчелиного воска. За 90 суток покрытие ПК-4 снизило потерю влаги в 1,6 раз (с 20,91 до 12,9 масс. %) по сравнению с контрольным образцом без покрытия. Увеличение содержания пчелиного воска выше 4% было нецелесообразно вследствие неэкономичности, так как пчелиный воск - достаточно дорогостоящий пищевой продукт. Поэтому для дальнейших исследований была взята композиция ПК-4.

Гидрофильный состав ПВС-5 был выбран на основании результатов проведенной ранее работы [8] по влиянию концентрации водных растворов поливинилового спирта (ПВС) от 1 до 10 % на сохраняемость чеснока. С увеличением концентрации ПВС влагоудерживающая способность защитных пленок повышалась, но при концентрации ПВС более 5 % изменение величины влагопотерь было незначительным. Поэтому мы посчитали использование 5 % раствора ПВС для обработки чеснока более экономичным.

Покрытие поверхности чеснока защитными сплавами осуществляли следующим образом. Парафин или парафиновую композицию расплавляли в емкости, нагревая до 75-85 С. В расплав на 40-50 секунд опускали в сетках чеснок, приготовленный к хранению. Поверхность чеснока при этом покрывалась тонкой защитной плёнкой, застывающей при комнатной температуре. Затем опытные образцы чеснока, покрытые защитной плёнкой, и контрольные (без покрытия) помещали в одинаковые условия в овощехранилище на стеллажи. Каждые 15 суток определяли естественную убыль, влагопотери и степень порчи сохраняемого чеснока.

Результаты экспериментальных исследований Сохранность чеснока с применением защитных покрытий изучалась в различных температурных условиях (по шкале термометра) и влажности окружающей среды ( по психрометру). Значимость этих параметров на практике для хранения луковых культур описана в работе [16]. Известны два основных способа хранения - холодный (t = 0 2-6С) и теплый (t = 18 22С). По данным [15], теплый способ хранения применим только для ярового чеснока. Для озимых форм он непригоден, так как сопряжен со значительной убылью массы продукта, прорастанием зубков и изменением их биологического состава.

Влияние температурных условий хранения. Результаты исследования по динамике влагопотерь чеснока сорта Отрадненский при комнатной температуре 18 20С и в холодильной камере при 0 2С представлены на рисунке 1. Как видно из приведенных экспериментальных данных, гидрофобные покрытия (парафино-церезиновое ПК-1, парафино-восковое ПК-4 и парафиновое П) при понижении температуры хранения от 20 до 2 єС уменьшают влагопотери соответственно в 5,4; 3,6 и 2,7 раз в сравнении с контролем (без покрытия). В холодных условиях хранения чеснока гидрофильное покрытие ПВС-5 позволило уменьшить влагопотери в 3,2 раза. Наиболее эффективным покрытием является разработанная нами парафино-церезиновая композиция ПК-1 [8], действие которой было благотворным в разных температурных условиях. Влагоудерживающая способность защитной плёнки ПК-1 при понижении температуры от 20 до 2 С способствовала дополнительному снижению влагопотерь в 2 раза (от 12 % до 5,8 %). Защитная плёнка ПК-1 позволила поддерживать среднюю суточную скорость влагопотерь при температуре 20 єС, - 0,07 масс. %/сутки, а при 2 єС - 0,020,03 масс. %/сутки. Таким образом, применение защитных плёнок позволяет сохранять чеснок и без охлаждения температуры в хранилищах до 2 С. Защитное покрытие ПК-1 может сохранить чеснок в комнатных условиях, не требуя холодильных агрегатов.

Рисунок 1 Влияние защитных покрытий на динамику влагопотерь (ВП) при хранении озимого чеснока сорта Отрадненский в тёплых условиях (18-20 єС) и холодных (0-2 єС): 1 - без покрытия; 2 - ПК-1; 3 - ПК-4; 4 - П ; 5 - ПВС-5

Сортовые особенности чеснока при хранении. Анализ экспериментальных данных по влагопотерям чеснока различных сортов позволил определить, что наиболее нестойкий к потере влаги чеснок сорта Тянь-Шанский. За весь исследованный период хранения ( 6 месяцев) без покрытия он терял 45,9 масс. % влаги. Наиболее влагостойкими являются яровые сорта Иглинский местный и Сочинский, теряющие около 13 масс. % влаги без покрытия. Большие потери влаги озимыми сортами связаны с тем, что они убираются в летний период и для длительного хранения не предназначены. Яровые же сорта лучше переносят длительное хранение. Поэтому сорта Иглинский и Сочинский теряли влагу значительно меньше озимого сорта. Использованные защитные покрытия на всех изученных сортах чеснока препятствовали испарению влаги, но в разной степени [8]. Гидрофильное покрытие ПВС-5 на всех сортах уменьшало влагопотери слабее других покрытий (не более чем в 1,5 раза). Чисто парафиновое покрытие имело влагозащитные свойства, близкие к гидрофильному покрытию ПВС, и снижало влагопотери по сравнению с контролем в 1,31,8 раз. Парафино-восковое покрытие ПК-4 по влагозащитному действию занимало промежуточное положение между парафино-церезиновым ПК-1 и парафиновым (П). Оно снижало влагопотери в 4 раза на сорте Тянь-Шанском и в среднем в 2 раза на других сортах. Эффективность влагозащитного действия покрытий проявляется в большей мере на тех сортах чеснока, у которых потери влаги наиболее высоки без покрытия. Наибольшая скорость влагопотерь исследованных сортов чеснока имела место в первые два месяца их хранения. Так для Тянь-Шанского и Отрадненского сортов она составляет в среднем 0,5 масс. %/сутки, а для Сочинского и Иглинского 0,16 масс. %/сутки. Основные влагопотери происходят именно в первые два месяца хранения чеснока. И только Тянь-Шанский сорт до 4-х месяцев продолжает ощутимо терять влагу. При применении разработанного покрытия ПК-1 влагопотери практически прекращаются после месячного хранения чеснока, независимо от его сортности. Скорость влагопотерь в течение этого месяца составляет в среднем 0,04 масс. % / сутки для всех сортов, кроме Отрадненского, для которого эта величина равна 0,11 масс. %/сутки.

Сравнительная диаграмма влагопотерь различных сортов чеснока при использовании наиболее эффективной защитной композиции ПК-1, представлена на рисунке 2.

Покрытие ПК-1 сокращало влагопотери по сравнению с контролем почти в 3 раза на сортах Сочинском и Иглинском, в 6 раз на Отрадненском и в 13 раз на Тянь-Шанском. Важно отметить, что покрытие ПК-1 было

Рисунок 2 Сравнительная диаграмма влагопотерь ( ВП ) разных сортов чеснока с защитным покрытием ПК-1 за 4 месяца хранения

эффективным не только при хранении яровых сортов чеснока, но и при хранении озимых, нестойких к длительному хранению сортов.

Влияние относительной влажности среды. Влажность воздушной среды в хранилищах сельскохозяйственной продукции, в том числе чеснока является также весьма важным параметром. Так при повышенной влажности выше 75% луковицы чеснока быстро выходят из состояния покоя и начинают прорастать. Увлажняются гигроскопичные ткани шейки и может произойти отпотевание луковиц, что ведет к быстрому развитию шейковой гнили. Для исключения поражения шейковой гнилью, согласно литературе [15, 16], требуется прогревание луковиц чеснока при 45 °С в течение 812 часов и последующая сушка в потоке теплого воздуха (3040 °С). Поэтому чеснок для продовольственных целей рекомендуют [17] хранить при относительной влажности воздуха - около 7075 % и температуре близкой к 0 °С, или при небольшой отрицательной (-1° -2° С). При температуре от 1⁰ до 10⁰C относительная влажность воздуха должна быть, по мнению Е. П. Широкого [16], в пределах 50 70 %. Низкая влажность воздуха - не только условие хранения луковиц чеснока, но и средство, при помощи которого можно вызвать у них состояние покоя [4, 5].

Для проверки защитного действия гидрофобного покрытия ПК-1 в различных условиях влажности были поставлены опыты по хранению чеснока сорта Тянь-Шанский в условиях лаборатории, где соблюдалась 60 70 %-я влажность; и в эксикаторах, где при постоянном увлажнении воздуха создавалась 8090 %-я влажность. Как показали результаты исследования ( рисунок 3), контрольные образцы чеснока хранящиеся в условиях влажности 60 70 %, значительно теряли в весе, однако, не были поражены болезнями и наблюдалась лишь незначительная усушка зубков. Чеснок, хранящийся в условиях повышенной влажности, не имел столь значительных потерь веса, однако, резко увеличивались потери от загнивших луковиц и поражённых болезнями зубков. Применение защитного покрытия ПК-1 способствовало значительному снижению величин Е.У. и порчи луковиц чеснока при хранении его в 2-ух режимах влажности (60?70 % и 80?90 %). При покрытии луковиц чеснока защитной плёнкой ПК-1 разные условия влажности воздуха мало сказались на изменении естественной убыли и порчи чеснока ( рис. 3).

Рисунок 3 Изменение естественной убыли и порчи чеснока сорта Тянь-Шанский с покрытием ПК-1 в течение 120 суток при хранении в условиях разной влажности

Таким образом, защитное покрытие ПК-1 обеспечивает надёжную сохранность чеснока даже в условиях повышенной увлажнённости (8090 %).

Выводы

1. Исследованы влагозащитные свойства гидрофобных защитных покрытий (парафино-церезинового ПК-1, сплава парафина с пчелиным воском ПК-4 и парафина П без добавок) и гидрофильного ( 5%-го водного раствора поливинилового спирта ПВС-5) при хранении четырех различных сортов чеснока в разных режимах температуры 18 20 и 0 2 єС и относительной влажности воздуха 60 70 % и 80 90 %.

2. Гидрофобные покрытия (парафино-церезиновое, парафино-восковое и парафиновое) и покрытие гидрофильное ПВС-5 при понижении температуры от 20 до 2 єС способствуют уменьшению влагопотерь соответственно в 5,4; 3,6; 2,7 и 3,2 раза в сравнении с контролем (без покрытия).

По увеличению влагозащитных свойств исследованные покрытия располагаются в следующий ряд: П, ПВС-5, ПК-4, ПК-1.

3. Экспериментально обоснована эффективность использования защитной пленки ПК-1 при различных температурных условиях и относительной влажности воздуха.

4. Доказано, что защитная плёнка ПК-1, нанесённая на сохраняемые луковицы чеснока, снижает их влагопотери в 3 13 раз в зависимости от сорта по сравнению с контролем.

5. Защитная гидрофобная парафиновая композиция ПК-1 сокращает в 12 раз естественную убыль (Е.У.) чеснока сорта Тянь-Шанский при хранении его в течение 4 месяцев (условия хранения: t = 1820 єС и влажность воздуха 70 %).

6. Доказано, что применение защитной плёнки ПК-1, снижая количественные потери луковиц чеснока исследуемых озимых сортов, увеличивает длительность их хранения в 2 раза.

7. Показано влияние сортовых особенностей чеснока на его сохранность. Наиболее влагостойким из исследованных сортов является Иглинский местный, его естественная убыль (Е.У.) за 4 месяца хранения составила 12,6 масс. %; влагонестойким - сорт Тянь-Шанский (Е.У. = 42 масс. %).

Литература

1. Александрова, Э. А. Исследование гидрофильных и гидрофобных полимерных покрытий для защиты чеснока / Э. А. Александрова, Г. М. Наумова // Научный журнал Труды Кубанского государственного аграрного университета КубГАУ. 1999. Вып.2. С. 62-65.

2. Александрова, Э. А. Аналитическая химия. Теоретические основы и лабораторный практикум. В двух книгах. Книга 1. Химические методы анализа / Э. А.Александрова, Н. Г. Гайдукова // М.: Колос, 2011. 549 с.

3. Александрова, Э. А. Аналитическая химия. В двух книгах. Книга 2. Физико-химические методы анализа / Э. А. Александрова, Н. Г. Гайдукова. 2 изд. испр. и доп. // М.: Издательство «Юрайт», Москва, 2014.355 с.

4.Волкинд, И. Л. Промышленная технология хранения плодов и овощей. М.: Агропромиздат, 1989. 239 с.

5. Гайдеш, Н. И., Шапорев В. П. Способы хранения овощей и корнеплодов. Харьков, 1987. 181 с.

6. Козлова, В. Ф. Хранение и переработка овощей / В. Ф. Козлова. М.: Россельхозиздат, 1985. 47 с.

7. Наумова Г. М. Совершенствование технологии хранения луковиц чеснока с применением защитных покрытий: Дис. к.т.н. Краснодар., 2004. С. 73-87.

8. Наумова Г. М. Научное обоснование и разработка защитного парафиносодержащего покрытия луковиц чеснока / Г. М. Наумова, Э. А. Александрова, Ж. Т. Хадисова, Б.В. Мусаева // Научный журнал Труды Кубанского государственного аграрного университета КубГАУ. 2009. №4 (19). С. 101-105.

9. Наумова Г. М. Поверхностно-активные вещества для защитных парафиновых покрытий. / Г. М. Наумова, Э. А. Александрова, Ж. Т. Хадисова, Б. В. Мусаева // Научный журнал Труды Кубанского государственного аграрного университета КубГАУ. 2010. №1 (22). С. 67-70.

10. Состав для хранения луковиц чеснока Пат. 2284685 Российская Федерация, МПК A01F25/00. Состав для хранения луковиц чеснока / Э. А. Александрова, Г. М. Наумова; опубл. 10.10. 2006, Бюл. № 23.

11. Хадисова, Ж. Т. Эксплутационные свойства товарных парафинов разного углеводородного состава / Ж. Т. Хадисова, Э. А. Александрова, Т. П. Фадеева // Химия и технология топлива и масел. №3. 2004. С. 45-47.

12. Хадисова, Ж. Т. Групповой состав и свойства отдельных фракций нефтяного парафина / Ж. Т. Хадисова, Э. А. Александрова, Г. М. Наумова // Химия и технология топлив и масел. 2005. №1. С. 47 - 49.

13.Хадисова, Ж. Т. Исследование температур фазовых превращений парафина П-1 и его фракций / Ж. Т. Хадисова, А. С. Абубакарова, Э. А. Александрова, Красавцев Б. Е., Цатурян А. С. // Химия и технология топлив и масел. №4 (578). 2013. С. 30-36.

14. Шаззо, Р. И. Продление сроков хранения плодов и овощей юга России / Р. И. Шаззо // Пищевая промышленность. 2004. №9. С. 20-21.

15. Широков, Е. П. Технология хранения и переработки плодов и овощей / Е.П. Широков. М.: Колос, 1987. 320 с.

16. Широков, Е. П. Хранение и переработка плодов и овощей / Е. П. Широков, Пашаев В. И. М.: Агропромиздат, 1989. 243 с.

17. Широков, Е. П., Егорова Л. Л. Новый метод хранения зеленых овощей в упругой полиэтиленовой плёнке, заполненной азотом или воздухом // Изв. ТСХА. 1976. Вып.1. С. 51-52.

Размещено на Allbest.ru