Содержание органических кислот повышается при созревании яблок

Обновлено: 18.09.2024

Процесс развития плода на дереве можно разделить на этапы. После опыления у плода наступает период деления клеток, за которым следует этап развития. Хотя яблоки продолжают увеличиваться в размерах, к концу сезона плод вступает в фазу, определяемую как созревание. Зрелое яблоко не обязательно является вызревшим, но оно уже способно к вызреванию после хранения и реализации. Плоды, собираемые до достижения зрелости, не вызревают в дальнейшем, их мякоть не становится мягкой, а, напротив, приобретает резинистую консистенцию; не появляется аромата и вкуса, которые характерны для полностью вызревшего яблока. Если плод остается на дереве после достижения зрелости, он переходит в фазу вызревания. Многие считают, что вызревший на дереве плод имеет оптимальные потребительские характеристики, однако он не поддается хранению. Такие дефекты, возникающие при хранении, как горькая ямчатость яблок, порча при низкотемпературном хранении, водянистость сердечка плода, пятнистость пор, мокрый ожог, поверхностный ожог и стекловидность зависят от степени зрелости плода на момент сбора урожая.

Критерий определения времени сбора урожая в период между достижением зрелости и созреванием на дереве для производителей яблок, как правило, зависит от сроков хранения продукции. К плодам, предназначенным для длительного и краткого хранения, могут применяться различные критерии.

Производители используют небольшое количество параметров, прогнозируя созревание яблок:

■ количество дней со времени периода полного цветения;

■ индекс содержания крахмала (spi);

■ изменение фоновой окраски (от зеленой до желтой);

■ покраснение (интенсивность красной окраски и площадь покрытого ею плода);

■ концентрация растворимых твердых веществ;

В научных исследованиях нередко проводится измерение концентрации или скорости выработки этилена. Не существует единого параметра, с помощью которого можно с точностью определить достижение плодом конкретной степени зрелости. Отдельным странам и регионам необходимо создать свои собственные стандарты зрелости, поскольку нецелесообразно рассчитывать на то, что стандарты могут механически копироваться без учета условий каждой страны или особенностей культурных сортов.

Показатели, определяющие степень зрелости

Твердость (давление мякоти)

Твердость плодов и овощей создается высокомолекулярным пектином, который связывает воду в особую вторичную структуру. В период созревания активизируются ферменты, разрушающие вторичную структуру пектина, образуется низкомолекулярный пектин и вода, плоды размягчаются.

Ключевыми показателями зрелости яблок являются твердость мякоти и концентрация растворимых твердых веществ.

Содержание сахара

В плодах и овощах как резервное вещество накапливается крахмал. Зеленые плоды содержат много крахмала. По мере созревания происходит гидролиз крахмала и в большинстве плодов и овощей он превращается в сахар.

По содержанию сахара зрелость фруктов определяется с помощью:

2. Минимального значения отношения сахара к кислоте.

В соответствии со стандартом ЕЭК ООН на столовый виноград, например, установлено:

■ Разновидности считаются зрелыми, когда параметры сока в ягодах соответствуют минимальному рефрактометрическому показателю (от 12 до 17,5 в зависимости от разновидности) или превышают его.

Содержание сока

По содержанию сока устанавливаются требования к зрелости цитрусовых плодов. В соответствии со стандартом ЕЭК ООН эти требования включают:

1. Минимальное содержание сока, % — от 20 до 42%;

Цитрусовые, которые соответствуют перечисленным критериям созревания, но имеют зеленую окраску, могут быть подвергнуты операции удаления зеленой окраски.

Объективные методы определения зрелости

В рамках схемы ОЭСР по применению международных стандартов на фрукты и овощи разработано руководство по объективным методам определения зрелости фруктов. Документ описывает методы объективных испытаний фруктов, которые применяются инспекционными службами и сельскохозяйственной отраслью в целом при определении приемлемых уровней зрелости. Это:

1) Определение твердости плода пенетрометром.

2) Определение содержания крахмала в яблоках и грушах с использованием йодного раствора.

3) Определение полных растворимых твердых сахаров (Total Soluble Solids of sugar (TSS)) рефрактометром.

4) Определение кислот в плодах титрованием и вычисление коэффициента сахар/кислота.

Определение твердости плода пенетрометром

Твердость плода связана со степенью зрелости и может зависеть от разновидности, региона производства, условий произрастания. Определение твердости с помощью пенетрометра основано на давлении, которое необходимо создать, чтобы погрузить плунжер определенного размера в мякоть плода до определенной глубины.

Пенетрометры могут быть калиброваны как в метрической (кг), так и в имперской (фунты) системе измерений. Они могут предназначаться для различных диапазонов давлений, подходящих для измерений мягких или более твердых плодов.

Определение содержания крахмала в яблоках и грушах с использованием йодного раствора

Развитие процесса созревания ведет к уменьшению уровня крахмалов.

Количество крахмала в мякоти плода определяется с использованием раствора йода. Йод приобретает сине-черный цвет, когда реагирует с крахмалом. Это испытание в особенности подходит для яблок. Созревание обычно развивается от центра плода к поверхности. При обработке йодом созревающий плод имеет растущее белое кольцо вокруг ядра.

Определение полных растворимых твердых сахаров (TSS) рефрактометром

Как уже говорилось, развитие процесса созревания ведет к увеличению уровня сахаров.

С помощью рефрактометра можно определить общее содержание растворимых твердых сахаров в плодах. Метод подходит для зрелых и сочных плодов, имеющих существенное содержание сахара, поскольку определение TSS основано на способности сахара, содержащегося в соке, воздействовать на стрелку индикатора.

Определение кислот в плодах титрованием и вычисление коэффициента сахар/кислота

Именно соотношение сахаров и кислот придает многим плодам характерный аромат, является индикатором коммерческой и органолептической зрелости. В начале процесса созревания соотношение сахар/кислота является низким из-за малого содержания сахара и довольно большого содержания кислоты, что делает вкус плода кислым. В ходе созревания количество кислоты уменьшается, содержание сахара растет, и соотношение сахар/кислота достигает более высокого значения. Перезрелые фрукты имеют очень низкие уровни плодовых кислот и поэтому испытывают недостаток характерного аромата.

Титрование — химический процесс, используемый для определения количества составляющих веществ, например, кислот, в образце с использованием стандартного нейтрализующего реактива, например, щелочи (NaOH).

Момент, когда с добавлением очередной порции щелочи получают нейтральную среду, может быть зафиксирован двумя методами:

■ использованием цветного индикатора;

■ потенциометрически с использованием рН-метра, который должен применяться для сильно окрашенных соков.

При использовании фенолфталеина в качестве индикатора точка нейтрализации достигается, когда цвет индикатора меняется с бесцветного на розовый.

Как только уровень кислоты в образце определен, это значение может использоваться, чтобы найти отношение сахара к кислоте.

Хорошо зарекомендовали себя яблочные и другие фруктовые разгрузочные дни в клинике лечебного питания при гипертонической болезни, недостаточном кровообращении, заболеваниях печени, желчных путей и почек, ожирении, подагре, сахарном диабете, колитах.
Плоды возможно использовать для предупреждения свыше 50 заболеваний человека. Особенно привлекает безопасность и простота профилактики заболеваний при использовании фруктов. Доказано, что употребление плодов, богатых витамином С, пектином, клетчаткой, является одной из мер профилактики атеросклероза.
Эпидемиологи обнаружили, что в тех странах, районах, где население употребляет больше в пищу плодов и овощей, являющихся источником витамина С, частота злокачественных заболеваний относительно низка.
Плоды груши, особенно сорта, происходящие от уссурийской, богаты арбутином, который влияет на предупреждение заболеваний почек. Больше, чем яблоки, груши содержат хлорогеновой кислоты, обладающей желчегонным действием и рекомендуемой с лечебной целью при заболеваниях почек, при язвенной болезни, атеросклерозе и др.

Плоды яблони и груши содержат углеводы, органические кислоты, дубильные, красящие, ароматические, пектиновые вещества, витамины, ферменты, которые имеют большую пищевую ценность. Поэтому плоды должны оцениваться не только физическими, органолептическими показателями, но и показателями химического состава.
Существующий сортимент яблони не отвечает в полной мере по химическому составу требованиям потребителя. Так, изучение около 250 сортов яблони показало, что в среднем Сахаров накапливалось в плодах 10,2%, а в плодах Антоновки Обыкновенной и Боровинки всего лишь 9,0 и 8,5% соответственно. В то же время уже имеются сорта с содержанием Сахаров в плодах более 11 % (Орловская Гирлянда, Память Воину, Ренет Черненко, Россошанское Полосатое), в отдельные годы эти сорта накапливают до 14—15% Сахаров в плодах.
Плоды широко распространенных сортов Пепина Шафранного, Уэлси, Осеннего Полосатого бедны витамином С (8,9; 11,4; 10,6 мг/100 г соответственно).

Перед селекционерами поставлена задача — создавать сорта с улучшенным химическим составом плодов. Большая работа в этом направлении проводится во ВНИИ селекции плодовых культур.
Созданы гибриды и получены отборные формы яблони с содержанием в плодах аскорбиновой кислоты 60— 70 мг/100 г, содержанием Сахаров около 15%, и при этом плоды имеют крупный размер и хороший вкус.
Согласно требованиям Госкомиссии по сортоиспытанию плодовых и ягодных культур новые сорта яблок для северной зоны должны содержать не менее 25—30 мг/100 г аскорбиновой кислоты (витамина С), Сахаров — 11—12%, органических кислот — 0,6—0,8%, Р-активных веществ не менее 100 мг/100 г.
Особую ценность представляют новые сорта зимнего срока созревания, способные сохранять высокую питательную ценность плодов в течение длительного периода хранения.
Для яблок и груш, как и для всех сочных плодов, характерно высокое содержание воды — 80—90%. С этим связаны активность ферментативных реакций, большие потери веса и ухудшение качества продукции при хранении, слабая устойчивость к микроорганизмам и механическим воздействиям.

Основной составляющей частью растворимых сухих веществ яблок и груш являются сахара. Они представлены в основном фруктозой, глюкозой и сахарозой, из них преобладает фруктоза (6—12%). Сахарозы всегда содержится меньше, чем моносахаров—от 0 до 42% от общего количества Сахаров.
Пределы разнообразия по содержанию растворимых сухих веществ у яблони средней полосы 10,0—18,4%, Сахаров — 7,7—14,2% в зависимости от сорта.
По содержанию растворимых сухих веществ (более 13%) выделяются сорта: Антоновка Сладкая, Бабушкино, Ветеран, Жигулевское, Орловская Гирлянда, Орловская Заря, Оранжевое, Орлик, Память Воину, Пепин Шафранный, Ренет Черненко, Россошанское Полосатое, Славянка,, Слоненок, Спартан, Бордовое, Мантет, Медуница, Орловское Полосатое, Слава Переможцам.
Так как основной удельный вес в растворимых сухих веществах приходится на сахара, то эти же сорта и являются лучшими по содержанию Сахаров. Более 11% Сахаров в плодах установлено для сортов Антоновка Сладкая, Ветеран, Орловская Гирлянда, Орловская Заря, Орлик, Память Воину, Ренет Черненко, Россошанское Полосатое.
Бедны по содержанию растворимых сухих веществ и Сахаров сорта: Грушовка Московская, Июльское Черненко, Папировка, Первый Салют, Боровинка, Коричное Полосатое, Антоновка Обыкновенная, Антоновка Новая, Звездочка, Победа Черненко, Северный Синап. Эти сорта накапливают в плодах растворимых сухих веществ менее 12% и Сахаров менее 9,5%.
Органические кислоты определяют вкус плодов, влияют на их технологические качества. Для человека органические кислоты плодов являются сильными возбудителями секреции поджелудочной железы, способствуют нормальному течению пищеварения.
Большая часть органических кислот в плодах семечковых культур представлена яблочной, лимонной и янтарной кислотами. Содержание органических кислот в пересчете на яблочную в представленных сортах было от 0,12% (сорт Медуница) до 1,12% (сорт Клоз). В группу сортов с низкой кислотностью плодов (менее 0,4%) входят: Медуница, Антоновка Сладкая, Лобо, Низкорослое, Орловская Гирлянда, Орлик, Пришвинское, Скрыжапель, Спартан, Фаворит.
Повышенную кислотность плодов (более 0,8%) имели сорта: Грушовка Московская, Июльское Черненко, Клоз, Папировка, Бархатное, Антоновка Обыкновенная, Антоновка Белая, Коричное Новое.
Вкус плодов определяется не абсолютным содержанием Сахаров и кислот, а отношением сахара к кислоте (сахаро- кислотный коэффициент). Если отношение сахара к кислоте составляет 25—30, то кислота почти не ощущается на вкус, что можно наблюдать на примере плодов груши и отдельных сладкоплодных сортов яблони: Апрельское, Лобо, Низкорослое, Орловская Гирлянда, Орлик, Память Воину, Скрыжапель, Спартан, Фаворит, Антоновка Сладкая, Медуница.
При сахаро-кислотном коэффициенте 10—20 ощущается слабокислый вкус, что характерно для большинства сортов яблок.
При коэффициенте 5—9 вкус кислый (у вишни), менее 5 — очень кислый (лимон).
В нашем случае минимальным был коэффициент у яблок, равный 10. Это сорта Антоновка Обыкновенная, Антоновка Белая, Грушовка Московская, Июльское Черненко, Клоз, Папировка.
Особый интерес для человека представляют пектиновые вещества плодов из группы полисахаридов. Образуя коллоидные растворы, они обладают обволакивающим действием и способствуют заживлению язвенных поражений желудка, кишечника. Пектины способны осаждать ионы тяжелых металлов и таким образом могут нейтрализовать и удалять из организма человека соли свинца, цинка, меди и других вредных соединений. Установлено защитное действие пектина при радиоактивном поражении.
Продолжительность хранения и технологическая пригодность плодов, характер структуры мякоти во многом определяются качественным и количественным содержанием пектиновых веществ.

Лучшие сорта по содержанию Р-активных веществ: Мезенское, Слава Переможцам, Бессемянка Мичуринская, Апрельское, Богатырь, Белорусское Малиновое, Бунинское, Куликовское, Мартовское, Низкорослое, Россошанское Полосатое.
Бедны Р-активными веществами: Медуница, Боровинка, Оранжевое, Память Мичурина, Россошанское Вкусное.
Катехины являются исходным материалом конденсированных дубильных веществ. Последние значительно влияют на вкус плодов, придают плодам терпкий вяжущий вкус, усиливают ощущение кислого вкуса, хотя при этом рН сока мало изменяется. В соковом производстве, виноделии умеренное содержание дубильных веществ способствует лучшему осветлению. При консервировании и особенно сушке дубильные вещества могут легко окисляться кислородом воздуха и тем самым ухудшают внешний вид продукта, который при этом темнеет. При хранении дубильные вещества играют значительную роль, повышают устойчивость плодов к микроорганизмам.
Много дубильных веществ содержат плоды сортов Превосходное Розовое (108 мг/100 г), Грушовка Московская (94 мг/100 г), Бабушкино (95 мг/100 г).

Рацион человека должен содержать в достаточном количестве питательные и биологически активные природные вещества антиоксидантного действия, повышающие устойчивость организма к неблагоприятным факторам внешней среды. Годовая физиологическая потребность человека в плодах и ягодах для повышения иммунитета и защиты от многих заболеваний составляет 80-100 кг (по данным НИИ питания РАМН), фактически в России потребляется всего 15-18 кг в год. При этом наибольшая доля потребления свежих плодов приходится на яблоки. Яблоки являются ценным пищевым продуктом, широко используемым в течение круглого года в свежем и переработанном виде.

Значение яблок в питании человека велико. Они служат источником сахаров, органических кислот, витаминов, минеральных солей, микроэлементов, пектиновых веществ. Яблоки содержат до 10 различных витаминов, основными из них являются аскорбиновая кислота (витамин С) и Р-активные вещества (катехины, лейкоантоцианы, флавоновые гликозиды и др.).

Данная работа посвящена исследованию химического состава плодов у сортов яблони, выращенных в садах интенсивного типа с использованием различных слаборослых вставочных подвоев.

Объекты и методика исследований

Биохимический анализ плодов проводился в 2003-2006 гг. в садах сортоизучения ВНИИСПК 1990-1993 гг. посадки. В качестве объекта были использованы сорта селекции института летнего, осеннего и зимнего сроков созревания, выращенных на карликовых и полукарликовых вставочных подвоях.

Результаты

Химический состав плодов определяет их вкус и питательную ценность. Мякоть плодов состоит из воды и сухих веществ. В состав сухих веществ входят растворимые сухие вещества (РСВ): углеводы, кислоты, дубильные и красящие вещества, пектины, витамины и нерастворимые: целлюлоза, протопектины, крахмал, минеральные вещества и другие.

Анализы показали, что в плодах изучаемых летних сортов на полукарликовом вставочном подвое 3-3-72 среднее содержание сухих веществ составило 13,9% на уровне контрольных сортов Мелба и Папировка и колебалось от 13,4% у сорта Орловим до 15,1% у сорта Желанное (табл.1).

Содержание РСВ в условиях средней полосы России изменяется от 10,7% до 18,4% (Седов, Седова, 1982). В нашем опыте у летних сортов яблони содержание РВС в среднем составило 11,1% и колеблется незначительно (10,4 -11,7%), коэффициент вариации составил 4,3%.

Органические кислоты определяют вкус и питательную ценность яблок, влияют на их технологические качества. В яблоках они представлены, в основном, яблочной (до 72%), лимонной (17%), янтарной (6-7%) кислотами (Метлицкий, 1976). Содержание титруемых кислот в плодах летних сортов колеблется от 0,72% (Желанное) до 0,84% (Раннее алое), коэффициент вариации составил 7,0%.

Сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза), находящиеся в плодах, легко усваиваются организмом человека. По содержанию сахаров в плодах выделился сорт Желанное (12,6%, что превосходит контрольный сорт Мелба). У сортов Орловим, Раннее алое содержание сахаров в плодах на уровне Мелбы и Панировки.

Отношение сахара к кислоте определяет вкус плодов. Сахаро-кислотный коэффициент у изучаемых летних сортов (11,4-12,4) на уровне широко распространенных сортов Мелба и Папировка, кроме сорта Желанное, у которого этот коэффициент составил 17,9, превосходя Папировку и лучший по вкусу сорт Мелба.

Витамины в плодах сортов яблони представлены в основном аскорбиновой кислотой (АК) и Р-активными веществами. В плодах летнего срока созревания в среднем содержится 6,5 мг/100 г АК, с колебаниями от 3,8 мг/100 г у сорта Желанное (существенно ниже контроля Папировка) до 6,5 мг/100 г у сорта Раннее алое (на уровне Папировки).

Р-активные вещества поступают в организм за счет плодов и ягод, способствуют выведению из организма вредных, в том числе канцерогенных веществ, влияют на проницаемость и эластичность капиллярных сосудов, предупреждают атеросклероз.

Из сортов летнего срока созревания наибольшее количество Р-активных веществ имеют сорта Желанное (катехинов - 156,1мг/100 г, лейкоантоцианов - 245,3 мг/100 г) и Раннее алое (152,7 и 268,5 мг/100 г соответственно). Летние сорта яблони по содержанию аскорбиновой кислоты и Р-активных веществ обладают наибольшей изменчивостью признака (V=21,5% и 38,6% соответственно).

Химический состав плодов у сортов яблони осеннего и зимнего срока созревания при выращивании их на разных слаборослых вставочных подвоях изучали в сравнении со старым среднерусским сортом Антоновка обыкновенная на сильнорослом семенном подвое (табл.2).

Содержание сухих веществ, определенных высушиванием, у изученных сорто-подвойных комбинаций в среднем на уровне контроля Антоновки обыкновенной на сильнорослом подвое, и лишь у плодов сортов Орловский пионер на карликовом подвое 3-17-38 и Орлик на полукарлике 3-3-72 превосходило контроль.

Содержание РСВ колебалось от 9,0 до 12,3 %, и у большинства сортов было на уровне Антоновки обыкновенной на сильнорослом подвое при небольшом коэффициенте вариации этого признака (V=9,1%). Ниже контроля содержание РСВ было у сортов Орловский пионер и Чистотел как в среднем по сорту, так и по всем вариантам вставочных подвоев.

Содержание cахаров в плодах у сортов Орловский пионер, Чистотел как на карликовых, так ина полукарликовых вставочных подвоях (8,11-8,79%), у Синапа орловского на сильнорослом подвое (9,05%), а также в плодах сорта Имрус на вставках 3-17-38 и 3-4-98 (9,11-9,22%) было существенно ниже этого показателя у контрольного сорта Антоновки обыкновенной. Варьирование содержания сахаров в различные годы у сортов Имрус, Чистотел, Синап орловский, Орлик, Память Исаева, Болотовское, Свежесть было небольшим (V= 0,87-7,1%). Значительным было варьирование суммы сахаров по годам у сорта Орловский пионер на карликовой вставке 3-17-38 (V= 24,5%).

Вкус плодов определяется сахаро-кислотным коэффициентом (отношение суммы cахаров к титруемым кислотам). Оптимальное значение сахаро-кислотного коэффициента, определяющего гармоничный кисло-сладкий вкус составляет 15-20. Контрольный сорт Антоновка обыкновенная имел наименьший сахаро-кислотный коэффициент (11,5)при наибольшем значении титруемых кислот и низком сумме сахаров, что определяет кисловатый вкус плодов этого сорта. Этот показатель у Антоновки обыкновенной стабилен по годам (V= 3,3%). У сортов Болотовское и Орлик сахаро-кислотный коэффициентбыл больше 20 (23,4-27,8 у Орлика и 25,2 у Болотовского). Для плодов этих сортов характерен сладкий вкус. На уровне Антоновки обыкновенной сахаро-кислотный коэффициент у сортов Имрус, Орловский пионер, Чистотел, Синап орловский, Память Исаева - для этих сортов характерен сладко-кисловатый вкус.

Низкий коэффициент вариации сахаро-кислотного коэффициента по годам характерен для сортов Память Исаева, Синап орловский на полукарлике 3-4-98 (V=3,4-6,0%) - на уровне Антоновки обыкновенной (V=3,3%). Относительно стабилен вкус у плодов сортов Чистотел (V=11,2-12,9%), Болотовское (V=11,8%). У остальных сортов отмечено значительное влияние метеорологических условий года на сахаро-кислотный коэффициент и таким образом на вкус плодов, особенно это отмечено у сорта Орловский пионер (V=23,6-48,4%) в зависимости от вставочного подвоя, Орлик (V=29,7-34,5%), Имрус на карлике 3-17-38 (V=40,5%), Синап орловский на сильнорослом семенном подвое (V=29,0%).

Содержание АК в плодах яблони небольшое, у изученных сортов в среднем составило от 3,8 мг/100г (Имрус) до 10,5 мг/100г (Орловский пионер). У контрольного сорта Антоновка обыкновенная этот показатель был наибольший - 12,1 мг/100г. На уровне Антоновки обыкновенной содержание АК было у сорта Орловский пионер и Чистотел, у остальных сортов - достоверно ниже контроля.

Плоды яблони богаты Р-активными веществами, они имеют важное значение в качестве лечебного и профилактического средства. В яблоках обнаружено более 10 фенольных соединений, наибольший интерес из них представляют лейкоантоцианы, которые преобладают в мякоти плода, и катехины.

Плоды осенне-зимних сортов яблони достаточно богаты Р-активными веществами. Контрольный сорт Антоновка обыкновенная содержит 427,6 мг/100 г Р-активных катехинов и лейкоантоцианов. Превосходят контроль по этому показателю сорта Чистотел на карлике 3-17-38 (522,3 мг/100 г), Болотовское на полукарликовом подвое 3-4-98 (483,8 мг/100 г), Имрус на 3-4-98 (492,5 мг/100 г). Ниже Антоновки обыкновенной сумма Р-активных веществ у Орловского пионера в среднем на всех вставочных подвоях (408,2 мг/100 г), Орлик на сильнорослом семенном (322,5 мг/100 г), Память Исаева (374,4 мг/100 г). Наименьшее содержание Р-активных веществ у сорта Синапа орловского на сильнорослом семенном подвое (292,4 мг/100 г).

Содержание Р-активных веществ в плодах очень нестабильный показатель, изменчив в зависимости от условий выращивания. Р-активных веществ больше накапливается в теплые влажные годы. Содержание лейкоантоцианов в более влажный и менее теплый вегетационный период 2004 года при сумме температур (t) > 10°С равной 1728,4°С, сумме осадков 248,7 мм, гидротермическом коэффициенте (ГТК) 1,44 было по всем сорто-подвойным комбинациям значительно ниже (169,9 мг/100 г), чем в 2003 году при сумме t > 10°C=1942,6°С, сумме осадков 232,7 мм, ГТК=1,20 (337,7 мг/100 г).

Влияния вставочного подвоя на изменение химическою состава плодов у изучаемых сортов не прослеживается (табл. 3). Коэффициент вариации признаков: содержание сухих веществ, РСВ, титруемых кислот, сахаров, сахаро-кислотный коэффициент, АК, лейкоантоцианов в среднем при использовании различных по силе роста слаборослых вставочных и семенных сильнорослых подвоев характеризуется большой стабильностью (V=2,6-8,5%).

3 Химический состав плодов 8 сортов яблони на различных вставочных слаборослых и семенном сильнорослом подвоях (данные 2003, 2004, 2006 гг.).

ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ НИТРАТОВ И АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ПЛОДАХ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯБЛОНЬ

1 ГБОУ СОШ №197 с углубленным изучением предметов естественнонаучного цикла (физика, химия, биология) Центрального района Санкт-Петербурга

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Яблоки — ценный природный источник витамина С. Кроме воздействия на иммунную систему, витамин С укрепляет стенки сосудов, уменьшает их проницаемость для токсинов, способствует быстрому восстановлению сил после длительной болезни. Важно и то, что яблоки содержат Р-витаминоактивные дубильные вещества, что помогает витамину С еще больше укреплять и защищать стенки сосудов.

В яблоках, как в продуктах растительного происхождения, содержатся нитраты. Нитраты — соли азотной кислоты HN03 — являются продуктом обмена азотистых веществ любого живого организма, растительного и животного. Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4 - 6 ч появляется тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, диарея. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением болями в затылочной области, учащенным сердцебиением. Первая помощь — обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух.

Цель: Изучить содержание нитратов и витамина C в плодах разных сортов яблонь.

Задачи:

Определить содержание нитратов в плодах различных сортов яблонь

Выявить концентрацию витамина C в плодах различных сортов яблонь

Установить сорта яблонь с наибольшим содержанием нитратов

Определить наиболее экологически оптимальных сорт яблонь по соотношению концентрации нитратов и аскорбиновой кислоты в плодах

Глава 1. Литературный обзор

Яблони как сельскохозяйственная культура

Яблоня — многолетнее плодовое дерево, издревле считающееся растением-целителем. Плоды яблони содержат богатый набор биоактивных и минеральных веществ, обладающих лечебным и профилактическим действием: моно- сахара, органические кислоты, витамины С, В1, В2, В6, никотиновую и пантотеновую кислоты, каротиноиды, биотин, Р- активные и дубильные вещества. Пектин, полифенолы, фолиевая кислота способствует нейтрализации продуктов радиоактивного распада. Яблочный сок является хорошим лекарством при атеросклерозе, подагре, авитаминозе, мочекаменной и других болезней. Отвары из листьев и лепестков яблони помогают при простуде, смягчает кашель.

Яблоня относится к семейству розоцветных и является представителем семечковых культур (груша, рябина), объединенных общими морфологическими и биологическими особенностями строения дерева; многосемянный сочный плод — яблоко. (15, с. 17)

Яблоня лучше других плодовых пород выносит низкие температуры. Степень морозоустойчивости изменяется в зависимости от районов произрастания, возраста деревьев, сортовых особенностей и других причин. Отдельные органы яблони проявляют различную зимостойкость.

Большей засухоустойчивостью отличаются те виды яблони, у которых корневая система залегает глубоко в почве. Слабоустойчивы к засухе деревья, привитые на слаборослые подвои, имеющие мелкозалегающую корневую систему. Яблоня хорошо растет на всех почвах, кроме засоленных, болотистых и кислых. По механическому составу наиболее благоприятны для нее среднесуглинистые.

О характере требовательности яблони к свету можно судить по форме кроны деревьев, плотности листьев, углам отхождения сучьев от ствола и другим признакам. Потребность в свете изменяется с возрастом. (7, с.17)

Химическая природа нитратов и их биологические свойства

Нитра́ты, соли азотной кислоты HNO3, твердые хорошо растворимые в воде вещества. Традиционное русское название некоторых нитратов щелочных и щелочноземельных металлов и аммония — селитры (аммонийная селитра NH4NO3, калийная селитра КNO3, кальциевая селитра Са(NO3)2 и др.

Нитрат натрия NаNO3 (чилийская селитра) и нитрат калия КNO3 (индийская селитра) встречаются в природе в Индии и в Чили. В России натриевую селитру в виде белого налета получали при гниении различных органических остатков растительного и животного происхождения. В настоящее время нитраты натрия и калия получают при нейтрализации азотной кислоты с использованием соды Na2CO3, поташа K2CO3 и др.

Вдыхание паров органических нитратов, попадание их на кожу и в пищеварительный тракт вызывает головную боль, учащенное сердцебиение. (11, с. 17) Когда нитраты попадают в организм, начинается их взаимодействие с гемоглобином. В результате этого взаимодействия образуется метгемоглобин, который не способен переносить кислород. Итог - нарушение дыхания клеток и тканевая гипоксия, а также накопление молочной кислоты и резкий упадок количества белка. Нитраты снижают количество витаминов в пище, а при длительном поступлении в человеческий организм возникает проблема с щитовидной железой, так как нитраты уменьшают содержание йода. Также доказано, что нитраты могут губить кишечную микрофлору и развивать опухоли в желудочно-кишечном тракте. (12, с. 17)

Биохимическое строение витамина C и его биологические свойства

Витамин С, аскорбиновая кислота, называется так за свои антискорбутные свойства. По химической природе представляет собой гексуроновую кислоту (С6Н8О6). (Приложение 1)

Согласно существующим представлениям аскорбиновая кислота выполняет роль промежуточного катализатора окислительных процессов. Подвергаясь обратимым окислительно-восстановительным превращениям, она принимает тем самым активное участие в процессах переноса водорода от окисляемого субстрата к кислороду. Возможно этим и объясняется разностороннее действие витамина С на организм. (6, с. 17)

Витамин С повышает работоспособность организма, активизирует его устойчивость к инфекции и другим неблагоприятным условиям внешней среды, способствует быстрому заживлению ран, стимулирует образование многих веществ, необходимых для построения костной и соединительной тканей. Не случайно, что больше всего витамина С содержится в тех органах и тканях, которые характеризуются наиболее энергичным уровнем обмена. Например, аскорбиновая кислота отсутствует в семенах, но она быстро образуется при их прорастании. Образование на месте поврежденной ткани так называемой раневой перидермы всегда сопровождается активным биосинтезом аскорбиновой кислоты.

Наш организм не может ни синтезировать, ни аккумулировать витамин С. Суточная потребность взрослого человека составляет в среднем 70—100 мг в сутки. Главным источником витамина С являются овощи и плоды. (3, с. 17)

Недостаток аскорбиновой кислоты приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности организма, снижается работоспособность и устойчивость к инфекционным заболеваниям, развивается сердечная слабость, появляется утомляемость, одышка, нарушается образование некоторых гормонов, регулирующих обменные процессы. Также он приводит к заболеванию, называемому цингой (скорбут). Главные проявления авитаминоза обусловлены в основном нарушением образования коллагена в соединительной ткани. Возникают отёки, боль в суставах, анемия, разрыхление десен. (2; 3, с. 17)

Экологические риски содержания нитратов в плодах фруктовых культур

Нитраты (соли азотной кислоты) с давних пор используются в качестве азотных удобрений.

Нитраты – элемент минерального питания растений, поставляющий им азот, необходимый для синтеза белка. Растения потребляют нитраты из почвы через корневую систему. Затем их превращение идет двумя путями: восстановлением нитратов в нитриты и восстановлением нитритов в аммиак. Одни культуры восстанавливают нитраты в корневой системе полностью, другие — в меньшей степени.

Содержание нитратов в растениях повышается при нерациональном применении минеральных удобрений. Особенно интенсивно накапливаются нитраты при одностороннем применении азотных удобрений. Нитраты не относятся к ядовитым веществам, но представляют опасность тем, что из них образуются нитриты — соли азотистой кислоты. Именно нитриты могут оказывать токсическое действие на человека, как прямое, так и опосредованное, через образование других вредных веществ, например нитрозаминов. Нитраты накапливаются в основном в корнях, стеблях, черешках, жилках растений. В зависимости от вида и сорта уровень содержания нитратов может изменяться в 2-3 раза, а в зависимости от семейства – даже в десятки раз. (5, с. 17)

Особенности содержания аскорбиновой кислоты в плодах различных сортов яблонь

По содержанию аскорбиновой кислоты (витамин С) в плодах яблони имеются большие сортовые различия — от 2 до 40 мг/100 г, при среднем содержании 12,6 мг/100 г.

Высоким содержанием аскорбиновой кислоты (более 20 мг/100 г) отличаются сорта: Папировка, Бабушкино и другие.

Повышенное содержание аскорбиновой кислоты (15,1—20,0 мг/100 г) имеют сорта: Бессемянка Мичуринская, Антоновка Обыкновенная и другие.

Среднее содержание аскорбиновой кислоты (10,1 — 15,0 мг/100 г) отмечено для сортов: Слава Переможцам, Кутузовец и другие.

К группе с низким содержанием аскорбиновой кислоты (5,1—10 мг/100 г) относятся сорта: Грушовка Московская, Лобо и другие.

Очень бедны аскорбиновой кислотой (5 и менее мг/100 г) сорта: Мекинтош, Спартан (4,0 и 4,1 мг/100 г).

Накопление аскорбиновой кислоты в значительной степени зависит от условий года. В прохладное, влажное лето, как правило, больше накапливается аскорбиновой кислоты, чем в сухое и жаркое. (14, с 17)

Глава 2. Объекты и методы исследования

Биологические характеристики исследованных сортов

Антоновка

Плоды по размеру варьируют в зависимости от клона от среднего размера до крупного (100–250 г), светло-желтой окраски, с широкими ребрами и характерной оржавленностью у плодоножки. Вкус плодов кисло-сладкий. Мякоть сочная, ароматная. Характерна зависимость вкусовых качеств и размеров плодов от клонов и погодных условий года. (Приложение 2) (4, с. 17)

Балтика

Плоды округлой формы, слегка конические, крупные (140 г), светло-желтые с ярко-красным размытым румянцем и полосатостью на большей части поверхности. Кожица гладкая, плотная. Мякоть белая, плотная, сочная, ароматная, хорошего кисло-сладкого вкуса. (Приложение 3) (1, с. 17)

Белый Налив (Папировка, Алебастровое, Прибалтийское)

Размер плодов средний, форма округло-коническая. На яблоках заметен шов. Кожица тонкая. Цвет мякоти белый, вкус кисло-сладкий, есть слабый аромат. Окраска кожицы сначала зеленовато-желтая, при потребительской зрелости – светло-желтая. (Приложение 4) (4, с. 17)

Витязь

Яблоки крупные (масса 150 г), округло-конической или ширококонической формы, ребристые, желтовато-зеленые, с фиолетово-красными полосами и штрихами по карминовому румянцу. Мякоть сочная, средней плотности, белого цвета, кисло-сладкая. (Приложение 5) (4, с. 17)

Гала

Плоды выше средней величины (135г), золотисто-желтые с размыто-полосатыми карминно-красным румянцем. Мякоть светло-желтая, сочная, душистая, отличного кисловато-сладкого вкуса (4,5 балла). Для сорта характерно: склонность к мельчанию. (Приложение 6) (10, с. 17)

Глостер

Плоды крупные (160-200г), округло-конической формы, ребристые, светло-желтые с малиново-красным румянцем. Мякоть светло-кремовая, сочная, кисло-сладкого вкуса (4,3-4,5 балла). (Приложение 7) (9, с. 17)

Голден Делишес

Плоды средние или крупнее средних (масса 80-120 г), по форме продолговатые, светло-зеленого цвета, при созревании – желто-зеленого или золотисто-желтого с крупными серыми пробковыми точками и штрихами. Мякоть светло-желтого или кремового цвета, сладкая. (Приложение 8) (4, с. 17)

Гренни Смит

Плод крупный тупоконической формы ярко-зеленого цвета, очень сочный, твердый, вкус- кислый, немного ароматный. (Приложение 9) (9, с. 17)

Зимний Банан

Плод слаборебристый, пересекается характерным темным швом; по форме шаровидный, у полюсов усеченный. Кожица гладкая, блестяще-желтая, на солнечном боку умытая темно-розоватым румянцем с точками красного цвета. Мякоть желтая, у спелых плодов сочная. (Приложение 10) (8, с. 17)

Кутузовец

Яблоки массой 130 г, форма плоскоокруглая, есть ребристость. Основная окраска кожицы светло-зеленая, покровная – в виде размытых сливающихся тусклых полос. На кожице много крупных светлых точек. Цвет мякоти белый и зеленоватый, вкус кисло-сладкий. (Приложение 11) (4, с. 17)

Малиновка (Суйслеп, Суйслепское, Суйслепер)

Плоды разной формы (вес до 160 г). Основной окрас яблок при съеме зеленоватый, позже соломенно-желтый, наличие штриховатых ярко-красных полос на розовом фоне. Кожица с легким восковым налетом. Мякоть снежно-белого окраса, часто розоватая под кожицей. (Приложение 12) (10, с. 17)

Мутсу

Плоды довольно крупные 200-280г, светло-желтые, красивой формы. Очень хорошего вкуса. (Приложение 13) (9, с. 17)

Пинк Леди (Криппс Пинк)

Этот сорт яблок обладает нежным сладким вкусом и свежим ароматом. Фрукты этого сорта имеют форму эллипсоида, с отличительным розовым оттенком кожуры, имеющую зеленоватую основу. (Приложение 14) (13, с. 17)

Прима

Плоды темно-красные, сочные, ароматные, нежные, гармоничного кисло-сладкого вкуса. (Приложение 15) (9, с. 17)

Ред Чиф

У плодов основная окраска зеленовато-желтая, покровная – сначала невыраженный румянец, ближе к созреванию – ярко-красный. Поверхность покрыта восковым налетом. Мякоть светло-кремовая, малосочная, кисловато-сладкая. Средняя масса плодов – 180-200 г. (Приложение 16) (16, с. 17)

Ренет Симиренко

Размер плодов больше среднего (масса 140–170 г), форма ширококоническая, есть ребристость, цвет зеленоватый, иногда с легким загаром на освещенной стороне; при хранении яблоки желтеют. Цвет мякоти светло-зеленоватый, кисло-сладкого вкуса. (Приложение 17) (4, с. 17)

Роял Гала

Роял Гала отличается от исходного сорта Гала лишь формой плода (она срезано-конусообразная) и его покровной окраской (размытый насыщенный румянец темно-красного оттенка на всей поверхности яблока, иногда имеются более темные штрихи). (Приложение 18) (10, с. 17)

Слава Победителям (Слава Переможцам)

Плоды средней и выше средней величины (до 150 г), продолговато-округлой формы, слегка ребристые. Основная окраска плода зеленовато-желтая, покровная – в виде ярко-красного румянца и полос. Мякоть белая, сочная, мелкозернистая, нежная, кисло-сладкая, с приятным ароматом, десертного вкуса. (Приложение 19) (4, с. 17)

Флорина

Размер плодов выше средних (масса 120 г), по форме они округлые, цвет зеленовато-желтый с размытым крапчатым румянцем. Цвет мякоти белый, хорошие вкусовые показатели. (Приложение 20) (4, с. 17)

Чемпион

Плоды выше средней величины, округло-овальные, зеленовато-желтые со светло-красным размытым румянцем на большей части плода. Мякоть зеленовато-кремовая, сочная, сладкого вкуса. (Приложение 21) (9, с. 17)

Экспресс-метод по анализу содержания нитратов в плодах

Биохимический анализ содержания аскорбиновой кислоты в плодах

Навеску исследуемого материала массой 5-10 г заливают в ступке 20 см3 раствором соляной кислоты с массовой долей 1% и быстро растирают до образования однородной массы.

Процесс растирания не должен длиться больше 10 минут. При анализе грубых тканей их растирают в присутствии небольшого количества свободного от железа кварцевого песка. Полученную массу сливают из ступки в мерную колбу емкостью 100 см3, ступку споласкивают несколько раз раствором метафосфорной кислотой с массовой долей 2%, колбу закрывают пробкой, сильно встряхивают и оставляют стоять на 5 минут. Затем содержимое колбы выливают на сухой фильтр и отфильтровывают часть экстракта (около 50 см3) в сухой стакан или колбу. В экстракт добавляют 1 каплю раствора 2,6-дихлорфенолиндо-фенола до появления розового окрашивания и определяют концентрацию витамина С по фотоколориметру. Рассчитывают содержание аскорбиновой кислоты по калибровочной шкале фотоколориметра.

Глава 3. Экспериментальная часть

Особенности содержания нитратов в исследованных плодах сортов яблонь

Читайте также: