Агроэкологические приемы выращивания подсолнечника в условиях ЦЧР и их влияние на качество пектина (стр. 1 )

на правах рукописи

Агроэкологические приемы выращивания подсолнечника в условиях ЦЧР и их влияние на качество пектина

Специальность 03.00.16 – экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж – 2009

Работа выполнена на кафедрах химии и биохимии и микробиологии ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени »

Научный руководитель:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, доктор биологических наук, профессор
Ведущая организация:	ГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. » РАСХН

Защита состоится 24 декабря 2009 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.06 при Воронежском государственном аграрном университете имени Воронеж, ул. , ауд. 268.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного аграрного университета им. .

Автореферат разослан 21 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. [1]

Необходимым условием получения качественной растениеводческой продукции является научно-обоснованное проведение агротехнических мероприятий и переработки сырья. При этом большое значение имеет использование экологических приемов, повышающих уровень безопасности технологических процессов, направленных на получение продуктов, способных снизить действие вредных полютантов на организм человека и окружающую среду. При выращивании подсолнечника главной задачей является получение высокого выхода основного продукта − масла. Рациональное и экологически целесообразное проведение основных технологических процессов предполагает также комплексную переработку образующихся отходов, содержащих ценные продукты. При переработке подсолнечника отходом являются корзинки, содержащие ценное биологически активное вещество − пектин. Физиологическая ценность пектина состоит в способности к детоксикации организма и нормализации дальнейших биохимических процессов. В России в настоящее время существует дефицит пектина. При среднесуточном потреблении человеком 2-16 г в сутки рынок пектина оценивается в 9000 т/год. Центрально-Черноземный регион занимает в России одно из ведущих мест по выращиванию подсолнечника, а следовательно, обладает широкой сырьевой базой для производства отечественного пектина.

Исследования технологии получения пектина и его свойств проводятся в ЦЧР с середины XX века. Известны данные о свойствах пектина, полученного с использованием районированных сортов и гибридов, поэтому актуальным является подбор новых сортов и гибридов, обеспечивающих оптимальное сочетание урожайности и выхода как основного продукта − масла, так и пектина. Практически отсутствуют сведения об особых свойствах пектина, позволяющих решать некоторые прикладные задачи. Так, вследствие высокой биологической активности пектина представляет интерес решение проблемы снижения экологической нагрузки на агроэкосистему при использовании подсолнечного пектина совместно с протравителем при предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур. В последние годы особенно актуальна проблема снижения токсичности почв, находящихся в сельскохозяйственном обороте. Использование пектина в решении этой проблемы также требует специальной проработки. До сих пор остается открытым вопрос прикладного использования пектина как стимулятора роста сельскохозяйственных культур.

Подсолнечный пектин имеет ряд особенностей по сравнению с другими видами пектинов, которые необходимо учитывать при разработке и совершенствовании его методов выделения и очистки. Экологическая направленность такого подхода с использованием мембранно-сорбционных методов позволит обеспечить снижение экологического ущерба окружающей среде и получить продукты высокого качества.

Цель и задачи исследования.

Цель работы - выявление влияния агроэкологических приемов на продуктивность подсолнечника в условиях ЦЧР и качество подсолнечного пектина.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.  Установление влияния агроэкологических условий выращивания подсолнечника и сортовых особенностей на урожайность, сбор масла и пектина.

2.  Экологизация процесса экстракции пектина из корзинок подсолнечника с использованием щавелевой кислоты и совершенствование технологии его выделения и очистки мембранно-сорбционными методами.

3.  Установление влияния пектина на изменение токсичности почвы при ее биотестировании, на количественный и качественный состав микрофлоры и ферментативную активность почвы.

4.  Установление оптимальных доз протравителя при обработке семян зерновых культур с использованием пектина.

5.  Апробация приемов предпосевной обработки семян в условиях производства.

Научная новизна работы: Установлено влияние сортовых особенностей подсолнечника на урожайность, качество масла, выход и физико-химические показатели пектина. Выявлено, что оптимальным для получения высоких урожаев семян и пектина высокого качества является подсолнечник сорта Воронежский 631, а для использования при получении функциональных продуктов – пектин подсолнечника сорта Енисей.

Выявлено, что при выделении пектина из корзинок подсолнечника оптимальным и экологически обоснованным является использование 0,5 % раствора щавелевой кислоты при температуре 75 0С. Установлена высокая поглотительная способность активированного угля марки БАУ-А по отношению к красящим веществам, содержащимся в пектине с достижением степени осветления экстрактов выше 80 %.

Установлено положительное влияние замены части протравителя Кинто Дуо на пектинсодержащий препарат «Агродес» при обработке семян, а также повышение содержания полезной почвенной микрофлоры и снижение токсичности почв по отношению к культурам в присутствии пектиновых веществ. Выявлено повышение ферментативной активности почвы в присутствии протравителя семян с системными свойствами Кинто Дуо и пектина.

Практическая значимость работы:

Показана возможность снижения дозы протравителя Кинто Дуо с заменой его на пектинсодержащий препарат «Агродес» в два раза. Показано положительное влияние обработки пектином семян на их способность к прорастанию, увеличению содержания микрофлоры в почве и повышению ее ферментативной активности. Предложена технологическая схема выделения и очистки пектина из подсолнечника путем введения экологически целесообразных приемов сорбции на активированном угле и ультрафильтрации. Рекомендован для широкого применения в производстве в условиях ЦЧР сорт подсолнечника Воронежский 631.

Положения, выносимые на защиту:

1. При выявлении влияния сортовых особенностей и агроэкологических приемов на урожайность и качество семян, выход и свойства пектина оптимальным в условиях ЦЧР является сорт подсолнечника Воронежский 631.

2. Использование активированных углей марки БАУ-А для осветления экстрактов подсолнечного пектина с последующей ультрафильтрацией позволяет добиться высокой степени его очистки от примесей.

3. Внесение с семенами в почву пектина увеличивает разнообразие почвенных микроорганизмов, улучшает работу ферментов и снижает токсичность почвы.

4. Замена половинной дозы протравителя при обработке семян ячменя на пектинсодержащий препарат «Агродес» способствует получению семян повышенного качества и увеличению урожайности этой культуры.

Достоверность результатов работы. Достоверность полученных результатов, представленных в работе, подтверждается использованием современных физико-химических методов анализа, математических методов обработки данных, лабораторными испытаниями и апробацией в условиях производства.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждены: на 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (Саратовский государственный аграрный университет имени , г. Саратов, 15-18 февраля 2008); на научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития технологии производства продуктов питания», посвященной 15-летию технологического факультета Воронежского ГАУ им. (26-28 мая 2008 года); на 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», посвященной 65-летию Южно-Уральского государственного университета (г. Челябинск, 24 октября 2008г); на международной научно-практической конференции «Через инновации в науке и образовании к экономическому росту АПК» (Донской государственный аграрный университет, пос. Персиановский, 5-8 февраля 2008 г.); на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета имени (Воронеж 2006–2009 г. г.).

Публикации. По теме исследования опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 в изданиях, реферируемых ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций по практическому применению. Общий объем диссертации состоит из 148 страниц, в том числе 18 рисунков и 16 таблиц. В списке используемой литературы приведено 161 библиографическая ссылка на отечественные и иностранные источники. Приложения даны на 8 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Обзор литературы

Рассмотрены данные в литературе о влиянии сортовых особенностей и других агроэкологических факторов на урожайность подсолнечника, качество масла и пектина. Выявлено негативное влияние пестицидов на микробиологическую активность почвы и полезную микрофлору. Рассмотрены данные об особенностях получения пектиновых веществ из растительных объектов и установлена актуальность использования для этих целей корзинок подсолнечника. Анализ имеющихся данных показал, что использование подсолнечного пектина в качестве ростостимулирующего вещества является эффективным, но мало изученным вопросом. Практически не исследовано влияние пектина на ферментативную активность и токсичность почвы. Изучены технологические схемы сорбционной очистки пектиновых экстрактов из корзинок подсолнечника и показана необходимость их совершенствования.