ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕРМЕНТОВ В САХАРНОЙ СВЕКЛЕ РАЗНЫХ РЕЖИМОВ ХРАНЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена изменению состава сахарной свеклы при разных температурных режимах хранения. В работе исследуются активности ферментов класса оксидоредуктах и гидролаз при длительном хранении сахарной свеклы в холодильной камере и при длительном хранении с окуриванием сернистым ангидиридом. Оптимальным вариантом был выбран режим хранения сахарной свеклы в холодильной камере при температуре +2…+3⁰С и относительной влажности 85-90% с окуриванием сернистым ангидридом каждые десять дней, который обеспечивает производительность завода в течение всего года.

ABSTRACT

This article is devoted to the storage of sugar beets at different temperature regimes. The activity of oxidoreductase and hydrolase enzymes during long-term storage of sugar beets in a refrigerator and during long-term storage with fumigation with sulfuric anhydride is studied in the work. The optimal option was chosen to store sugar beets in a refrigerator at a temperature of +2...+3⁰C and a relative humidity of 85-90% with fumigation with sulfur dioxide every ten days, which ensures the productivity of the plant throughout the year.

Ключевые слова: сахарная свекла, хранение, ферменты.

Keywords: sugar beet, storage, enzymes.

В настоящее время для хранения растительных продуктов используются современные методы - искусственное охлаждение, замораживание, различные дозы серы и других антисептических веществ в камере хранения продукта.

Вместе с тем в последнее время в холодильной камере для хранения овощной продукции (винограда, яблок, корнеплодов и др.) применяется регулируемая газовая среда. При этом методе создается среда с высоким содержанием углекислого газа в охлаждающей камере. Этот принцип основан на том, что в среде с большим количеством углекислого газа активность ферментов, ускоряющих процессы окисления и восстановления болезнетворных микроорганизмов, замедляется или угнетается [6].

С использованием этого метода в значительной степени предотвращаются естественные и микробиологические потери продукта, продлевается срок хранения, а экономическая эффективность выше, чем при других способах хранения. Основным недостатком этого метода является сложность регулировать состав газовой смеси в охлаждающей камере. Хранение плодов и ягод, в том числе корнеплодов, путем их замораживания в течение длительного времени экономически нецелесообразно, так как при замораживании связанная вода превращается в лед, который разрушает клеточную структуру и при оттаивании нарушается товарный продукции и уменьшается питательная ценность сырья. Поэтому хранение сахарной свеклы при низких температурах нецелессобразно [7].

Чтобы обеспечить сахарные заводы сырьем на длительное время обычно сахарную свеклу хранят в кагатах или замораживают [3]. Каждый из этих методов имеет свои недостатки, например, при хранении в кагатах естественные и микробиологические потери увеличиваются за счет испарения влаги и интесивности дыхания [5]. Если же во время уборки, погрузки и укладки сахарной свеклы на длительное хранение корнеплоды механически повредились, то в них активируется деятельность ферментов класса оксидоредуктах и гидролаз. Кроме того, в местах повреждений корнеплодов происходит отмирание клеток ткани и развитие микробиологических процессов, которые в конечном итоге, способствуют снижению выхода готовой продукции [7]. А при замораживании сахарной свеклы выход сахарозы уменьшается еще больше, так как при оттаивании разрушается цитоплазма, клеточный сок, в котором сосредоточена сахароза стекает, и получить из оттаившего корнеплода стружку бывает очень трудно.

Согласно Государственной программе социально-экономического восстановления и развития регионов с 2003 года в Имишлинском районе действует сахарный завод, ежедневно перерабатывающий 5 тыс. т сахарной свеклы и 1 тыс. т сахара-сырца. Завод построен на 70 гектарах земли. На заводе производится 300-350 тыс. т сахара. Однако завод перерабатывает сахарную свеклу сезонно, с сентября по ноябрь. В остальные дни перерабатывает сахар-сырец, импортируемый из зарубежных стран [2].

Доставленная для переработки сахарная свекла навалом хранится в обычных условиях на территории завода. В последнее время в связи с климатическими изменениями температура в осенние месяцы бывает относительно высокой. Повышение температуры влияет на активность ферментов. Представитель класса оксидоредуктаз – аскорбатоксидаза катализирует превращение аскорбиновой кислоты (витамина С) в дегидро-L-аскорбиновую кислоту, о-дифенолоксидаза катализирует превращение широкого спектра фенольных соединений, в том числе орто- и пара-дифенолов, в о-хинон, перокидаза относится к анаэробным дегидрогеназам и катализирует окисление полифенолов и ряда ароматических аминов в присутствии перекиси водорода. Его действие происходит в бескислородной среде. Фермент каталаза нейтрализует пероксид водорода, образующийся при обмене веществ в растениях, в том числе в сахарной свекле, путем расщепления его на воду и молекулярный кислород.

Увеличение активности фермента инвертазы обуславливает уменьшение содержание сахарозы в сахарной свекле. А это способствует уменьшению выхода сахара-песка. Увеличение активности пектинэстеразы способствует расщеплению пектина на полигалактуроновую кислоту и метиловый спирт, который разрушает тургор свеклы и осложняет процесс переработки.

Основная цель исследования - сохранение свойств сахарной свеклы и ее пригодности для переработки на сахарном заводе. В данной работе, для увеличения длительности хранения сахарной свеклы до переработки, её выдерживали длительное время при разных режимах: 1-й режим – при обычных условиях при температуре 18-20⁰С, 2-й режим – хранение в холодильной камере при температуре +2…+3⁰С и относительной влажности вохдуха 85-90% в течение четырех месяцев, 3-й режим - хранение в холодильной камере при температуре +2…+3⁰С и относительной влажности вохдуха 85-90% с окуриванием сернистым ангидридом через каждые 10 дней в течение четырех месяцев.

Основная проблема заключается в том, что при кратковременной переработке и длительном хранении сахарной свеклы должна регулироваться активность ферментов, влияющих на ускорение процесса обмена (анаболизм и катаболизм) и расщепление питательных веществ. Одна из задач работы является исследование активности отдельных ферментов, относящихся к классу оксидоредуктаз (аскорбатоксидаза, о-дифенолоксидаза, пероксидаза, каталаза) и гидролаз (инвертаза и пектинэстераза). Ферментативная активность была определна поляриметричским методом [4].

Результаты изменения активности ферментов при кратковременном (в течение десяти дней) и длительном хранении (в течение четырех месяцев) сахарной свеклы при различных температурных режимах представлены в таблице.

Таблица.

Изменение активности ферментов сахарной свеклы при разных температурных режимах, %

Как видно из таблицы (столбец 3), при кратковременном хранении сахарной свеклы в обычных условиях, активность всех изученных ферментов постоянно возрастает на величину от +17,3% до + 25,3%. В этом варианте повышение активности представителей ферментной системы – оксидоредуктаз и гидролаз – способствует ускорению дыхательного процесса. При длительном хранении сахарной свеклы в холодильной камере без окуривания сернистым ангидридом установлено (см. табл. столбец 4), что активность оксидоредуктаз снижается на величину от -17,0% до 28,1%), а активность гидролаз повышается +5,2% ÷ +6,0%).

Из анализа данных таблицы (см. столбец 5), видно, что при длительном хранении сахарной свеклы в холодильной камере с окуриванием сернистым ангидридом активность оксидоредуктаз и гидролаз постоянно снижалась от 38,3% до 43,8 %. Если при кратковременном хранении сахарной свеклы активность фермента аскорбатоксидазы увеличилась на 17,3 %, во втором варианте - на 23,1 %, то в третьем варианте, наоборот, зафиксировано снижение на 40,4 %.

Из данных таблицы видно, что при длительном хранении сахарной свеклы в холодильной камере с окуриванием сернистым ангидридом активность оксидоредуктаз постепенно снижается, процесс обмена ослабляется, а активность ферментов гидролаз способствует расщеплению сахарозы и пектина. Отсюда можно сделать вывод, что часть пищевых компонентов, входящих в состав сахарной свеклы, расходуется на дыхательный процесс в относительно небольшом количестве, а часть – в большем.

Эти закономерности можно отнести и к другим изученным оксидоредуктазам. Динамика изменения активности оксидоредуктаз при хранении сахарной свеклы в зависимости от разных температурных режимов проиллюстрирована на рисунке 1.

Как видно из рисунка, при кратковременном хранении сахарной свеклы активность оксидоредуктаз повышается, а в других вариантах ее активность уменьшается. Большее снижение активности ферментов зафиксировано в варианте длительного хранения сахарной свеклы в холодильной камере с окуриванием сернистым ангидридом.

Рисунок. Изменение активности (%)ферментов у сахарной свеклы при разных температурных режимах: режим 1, режим 2, режим 3

Из данных таблицы видно, что при хранении сахарной свеклы в течение десяти суток в обычных условиях перед обработкой, активность фермента инвертазы увеличилась на 38,9%, а во втором варианте она увеличилась на 6,0%, в третьем варианте этот показатель снизился на 39,7%. Активность фермента пектинэстеразы в первом варианте увеличилась на 22,7%, во втором - на 5,2%, в третьем - снизилась на 43,8%. Изменение активности ферментов класса гидролаз при разных температурных режимах показано на рисунке.

Из таблицы и рисунка видно, что наибольшее снижение активности фермента зафиксировано в третьем режиме хранения.

В результате проведенного исследования можно сделать вывод: при длительном хранении сахарной свеклы в холодильной камере с окуриванием сернистым ангидридом каждые десять дней активность изучаемых ферментов снижается за счет воздействия сернистого газа, что препятствует расщеплению содержащихся в нем питательных веществ на дыхательный процесс. Обобщая вышеуказанные данные можно прийти к заключению, что сернистый ангидрид считается ингибитором ферментов, катализирующих процессы окисления и восстановления. В данном варианте хранения, по сравнению с другими вариантами, большее снижение активности ферментов вызывает небольшое изменение основных качественных показателей сахарной свеклы.

Список литературы:

1. Касумова А.А. Биохимические показатели свеклы при хранении в раз-ных температурных режимах. // Сахарная свекла. - 2011. - №8. - стр. 37.
2. Касумова А.А. Изучение перспективы развития сахарного производс-тва. // Техника и технология пищевых производств. VIII международная кон-ференция, Часть I, Республика Беларусь, Могилев. – 2011. - стр. 175
3. Косулин Г.С., Салтык И.П Современное состояние эмпирических и теоретических знаний о промышленном хранении сахарной свеклы // ФГБНУ ВНИИТТИ. III-я Международная научно-практическая конференция «Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции», 2012.
4. Методы технохимического контроля. Под редакцией В.Г.Гержиковой. Симферополь: Таврида. 2009. - 304 с.
5. Мослемзаде Э.А. Исследование некоторых гидролаз при хранении са­хар­­ной свеклы.// Материалы Международной конференции, Беларусь, Мо­гилев.- 2008.- с. 58-59.
6. Мослемзаде Э.А., Касумова А.А., Набиев А.А. Исследование активности ферментов при хранении сахарной свеклы до переработки.// Сахарная свекла. – 201.- №1.- с.36-38
7. Сапронов А. Р. Технология сахарного производства. / М.: Колос. - 1999. — 495 с.