Влияние энергии СВЧ-поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы

Головина, Татьяна Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Влияние энергии СВЧ-поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние энергии СВЧ-поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы"

На правах рукописи

Головина Татьяна Анатольевна

ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ СВЧ - ПОЛЯ НА ФИТОПАТОГЕННЫЙ КОМПЛЕКС И КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

03.00.16-Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск - 2004

Работа выполнена на кафедре высшей и прикладной математики ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», на кафедре биоэкологии ГОУ ВПО «Челябинский государственный университет».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Цугленок Галина Ивановна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Демиденко Галина Александровна

доктор биологических наук, профессор Громовых Татьяна Ильинична

Ведущая организация Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции

Защита диссертации состоится 11 ноября 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.01 в ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 88. Факс:(3912)27-86-52

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Zcoç-Ч

Актуальность темы. В условиях резкого ухудшения фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий России потребитель получает зерно, зараженное патогенной микрофлорой (Лексаков, 2003, Трисвятский, 1982, Хлопцева, 1996). Около 85% возбудителей наиболее значимых болезней злаковых культур представлено грибами, из них 80% - токсикогены. Особенно быстро нарастает по-раженность зерна токсинообразующими грибами родов Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Mucor, Trichoderma, Cladosporium и др. (Билай, 1977, Монастырский, 2003, Чулкина, 1987). Это вызывает ежегодно потерю 3-4 миллионов тонн зерна и значительное снижение биологической полноценности и безопасности еще примерно 10 миллионов тонн (Монастырский, 2003). Вредоносность данных патогенов, обусловленная их способностью изменять биохимический состав зерна, а также загрязнять его микотоксинами, создает серьезную проблему для предприятий пищевой промышленности, снижая санитарно-технологические показатели зерна (Казаков, 1979, Horn, 2002, Hradil, 1989, Logrieco, 1988). За время хранения (от 3 до 6 мес.) в неблагоприятных условиях поверхностное заражение зерна токсикогенными грибами может увеличиться в 35 - 40 раз, внутрисемейное - в 3 -4 раза. Ситуация осложняется отсутствием биологически приемлемых и экономически эффективных способов детоксикации зерна (Монастырский, 2000).

В последнее время особое значение приобретает усиление исследований по созданию современных средств борьбы с грибной микрофлорой продовольственного зерна пшеницы, удовлетворяющих требованиям повышенной экологической и токсикологической безопасности. К таким средствам, безусловно, можно отнести обеззараживание продовольственного зерна энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты (далее: ЭМП СВЧ), при использовании которого возможно создание экологически чистых процессов хранения и переработки зерна. При этом снижаются энергозатраты и материалоемкость линий, а потребитель получает продукт высокого качества (Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. 2003, Шахматов, 2002). В связи с этим возникает необходимость исследования влияния СВЧ - поля на фито-патогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы.

Цель - определение влияния СВЧ - поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна продовольственной пшеницы.

Основные задачи:

1. Провести анализ видового разнообразия, путей возникновения, способов передачи, уровня вредоносности грибной фитопатогенной микрофлоры и существующих методов защиты и обеззараживания продовольственного зерна.

2. Разработать методику обеззараживания продовольственного зерна СВЧ - полем.

3. Проанализировать воздействие ЭМП СВЧ на грибную микрофлору продовольственного зерна пшеницы, его биохимический состав и хлебопекарные качества.

4. Определить экономический эффект использования экологически чистого метода СВЧ - обработки зерна, с целью уничтожения грибной инфекции.

Научная новизна. Подтверждены теоретические положения процесса СВЧ -обеззараживания зерна. Адаптирована методика планирования эксперимента для СВЧ - обеззараживания зерна от грибной микрофлоры. Установлены особенности влияния СВЧ - поля на грибную микрофлору продовольственного зерна. Рассмот-реиы тенденции и з м биохимического состава звона на Лоне жива-

Практическая значимость. Систематизированы сведения по вредоносности грибной микрофлоры зерна, основным микотоксинам. Результаты исследований влияния режимов СВЧ - поля на грибную микрофлору зерна позволяют получить экологически чистый продукт, повысить качество и улучшить хлебопекарные свойства зерна. Результаты и методика исследований используются при курсовом и дипломном проектировании, а также в учебном процессе кафедры биоэкологи биологического факультета Челябинского государственного университета по курсам «Фитопатология», «Биологические методы защиты растений». Результаты научно-исследовательской работы приняты к внедрению на предприятиях ОАО «Первый хлебокомбинат» г. Челябинск, ЗАО «Юрюзанский хлеб» г. Юрюзань.

Защищаемые положения.

1.Адаптированная методика активного планирования эксперимента для СВЧ - обеззараживания зерна от грибной микрофлоры.

2.Резулыаты исследования обеззараживающего влияния режимов ЭМП СВЧ на фитопатогенный комплекс продовольственного зерна.

З.Особенности влияния СВЧ - поля на белковый и углеводно-амилазный комплексы зерна.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на Межрегиональном научном фестивале «Молодежь и наука - третье тысячелетие» (Красноярск, 2002), 7-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2003), Х1Л научно-технической конференции ЧГАУ (Челябинск, 2003), Международной научно - практической конференции «Торгово - экономические проблемы регионального бизнес - пространства» (Челябинск, 2003), 3-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, 2003), межвузовской научной конференции «Экономика и социум на рубеже веков» (Челябинск, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2003), ХИЛ научно-технической конференции ЧГАУ (Челябинск, 2004), юбилейной конференции, посвященной 85-летию кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова «Микология и альгология -2004» (Москва, 2004), II Всероссийском конгрессе по медицинской микологии (Москва, 2004).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав (обзора литературы, описания объекта и методов исследования, результатов экспериментов, расчета экономического эффекта), заключения, выводов, списка использованной литературы и 7 приложений. Работа содержит 40 рисунков и 20 таблиц. Общий объем работы 155 страниц. Библиографический список включает 190 источников, в том числе 15 - на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает благодарность за помощь в выполнении работы д-ру техн. наук Н.В. Цугленок, канд. с.-х. наук А.П. Халанской, канд. техн. наук Я.А Кунгс (КрасГАУ, г. Красноярск), д-ру техн. наук Р.Х Юсупову (ЧГАУ, г. Челябинск), к. б. н. Г.Г. Юсуповой (ЮурГУ, г. Челябинск).

Глава 1. Анализ методов борьбы с фитопатогенным комплексом продовольственного зерна пшеницы

Глава состоит из трех разделов, в которых содержится обзор и анализ литературных данных по видовому разнообразию, особенностям размножения и развития грибной полевой микрофлоры и плесеней хранения. Систематизированы сведения о вредоносности грибных патогенов зерна пшеницы, приведены данные (табл.1) по основным микотоксинам грибного патогенного комплекса зерна пшеницы. Рассмотрены примеры отрицательного влияния микромицетов на организм человека, а также на растительный организм, его биохимический состав. Проведен анализ существующих методов защиты и обеззараживания зерна от грибной инфекции. Проанализировано значение биологических, физических и химических методов в борьбе с фитопатогенным комплексом. Приведено обоснование преимущества метода обработки зерна СВЧ - полем в условиях длительного хранения и переработки зерна перед другими методами физического воздействия. Рассмотрены возможные направления изменения биохимических процессов зерна под влиянием теплового воздействия СВЧ - поля.

Таблица /

Основные токсины, образуемые сапрофитными грибами

Грибы - продуценты токсинов Токсины пдк Действие на растения, животных и человека Источник информации

р. Alternaría Альтернариол, его монометиловый эфир, тенуазоновая кислота не установлена -Токсикозное увядание растений; -антибиотическая активность; -вызывает аллергию Монастырский, 96; НпкИ, 89; Ьо£песо, 88

. р. Bipolarís Гельминтоспорал, лонгифолен и др. сесквитерпены не установлена -Нарушение проницаемости мембран клетки; -увядание растений; -щуплость колоса и се-м»н;-антимикробная активность Пересып-кии, 79; Семенов, 84, Великанов, 78

р. Fusarium Трихотецены: дезоксиниваленон (ДОН), ниваленон (НИВ), Т-2 токсин; зеарапенон (Ф-2), фумонизины В| и Вг Л спорофузариогенин,) фузариевая кислот^ 0,5 мг/кг не установлена 0,1 мг/кг 0,5-1 мг/кг не установлена -Токсикозы растений и животных. У растений, нарушается проницательность мембран и энергетический обмен клетки. У животных в основном пищевые отравления, поражения печени, нервной и кровеносной систем. Являются мутагенами и канцерогенами. Заболевания человека: -алиментарно-токсическая алейкия, •Болезнь Кашина-Бека, -«пьяный хлеб». Билай,77; Билай, Пидоплич-ко,70; Дурынина, 84; Монастырский, 96; Богородиц-кая, 69

р. Aspergillus Гепатоксины: афлатоксин В|, ] афлатоксин Вз, афлатоксин 0|, 1 афлатоксин Ог, [ афлатоксин М|, афлатоксин Мг J фумигаклавин С, | триптокуивалин,три-у пацидин,глиотоксин.Г фумитреморгенс J 0,005 мг/кг 0,003-0,005 мг/кг не установлена Слабое влияние на растения, сильное на животных и человека. Вызывает заболевания: 1)дермо- и бронхо-мнкозы, 2)аллергия от ингаляши конидий, 3 )аспергиллотоксикозы, некроз клеток, цирроз печени; 4)обладает канцерогенным действием. Богородиц-кая, 69; Билай, Пидоплич-ко, 70; Fischer, 98; Нот, 2002

p. Pénicillium Охратоксины, в том числе охратоксин А, циклопенол, циклопенин, 1 перитрем, л цитреовнрнднн, патулин ^ 0,03 мг/кг не установлена 0,02-0,05 мг/кг Токсичны для растений и животных. Нарушение деятельности печени и почек, поражение центральной нервной, сердечно-сосудистой систем («сердечная бери-бери») Билай,77; Дурынина, 84; Fischer, 98

Глава 2. Методика обеззараживания продовольственного зерна энергией

СВЧ-поля

Использовалась методика активного планирования, которая позволяет минимизировать необходимый объем опытов, сократить материальные затраты на проведение исследований и сохранить при этом удовлетворительные статистические характеристики. Согласно этой методике выбран двухфакторный план эксперимента по Коно 2. Оценка эффективности обеззараживания и реакции товарного зерна на сочетание режимов СВЧ - поля проводилась по снижению уровня зараженности грибной инфекцией, а также по сохранению биохимического состава и хлебопекарных свойств помольных партий зерна.

Равные навески зерна в прозрачных для СВЧ - поля бумажных пакетах помещались в СВЧ- установку, работающую с частотой 2450 МГц. Контрольный образец обработке не подвергался. Входными параметрами выбраны: время обработки - экспозиция (т, с); скорость нагрева зерна (V,, °С/с). Влажность зерна определялась влагомером «Сарториус». Время обработки варьировалось в пределах 30...90 с. Скорость нагрева - 0,6...0,8 °С/с. Лимитирующим фактором являлась температура нагрева, поскольку именно этот показатель влияет на качество продукта, получаемого при переработке зерна. Температура разогрева контролировалась электронным термометром с термопарой.

Анализ микопейзажа и подсчет результатов проводился по стандартным методикам в соответствии с ГОСТ 12044-93.

Определение общего азота велось по ГОСТ 10846-91, состояние белкового комплекса клейковины по ГОСТ 27839-88, содержание водорастворимых белков -согласно принятым методикам (Ермакова, 1987). Кислотность определялась титрованием по ГОСТ 10844-74, количество крахмала - по ГОСТ 10845-98, сахарозы по ГОСТ 5672-68, глюкозы - титрованием по методу Хагедорна - Йенсена (Ермакова, 1987), определение активности амилаз - по принципу извлечения амилаз из растений раствором хлористого натрия и определения колориметрическим путем на спектрофотометре негидролизованного крахмала (Беркутова,1991). Эксперименты

проводились в трех биологических повторностях, биохимические анализы в трех биологических и трех аналитических повторностях.

Фотографирование конидиального спороношения грибной микрофлоры велось цифровой камерой Nikon Coolpi x 5000, соединенной с микроскопами МБС-10 и МИКМЕД-2.

Глава 3. Исследование влияния СВЧ - поля на грибную микрофлору зерна и его биохимический состав

Статистическая обработка полученных экспериментальных данных, проведенный регрессионный и дисперсионный анализы позволили получить адекватные модели взаимосвязи между режимными параметрами СВЧ - технологического воздействия и основными характеристиками состояния зерна и комплекса микро-мицетов. Расчеты проводились в электронных таблицах EXCEL по методикам, разработанным д. т. н. Цугленок Г.И. Полученные уравнения регрессии позволяют определить степень влияния факторов воздействия на количественно-качественные характеристики процессов, происходящих с живыми объектами в СВЧ - поле, их адекватность оценивалась по х2 - критерию. Уравнения регрессии отражены в работе в виде графических зависимостей.

Необходимо отметить высокий процент зараженности грибной инфекцией зерна, отобранного для производства продуктов потребления. В контрольных образцах ее показатель составлял от 50 до 78 %, что совпадает со среднестатистическими данными по Челябинской области (отчет ФГУ станции защиты растений, 2002,2003) и объясняется низким уровнем защиты растений в сфере земледелия, а также благоприятными погодными условиями. В ходе анализа фитопатогенного комплекса продовольственного зерна, был установлен его основной видовой состав. Наиболее часто встречались визы родов: Alternaría, Bipolaris, Fusarium, Mucor, Penicillium, Aspergillus. В единичных случаях отмечены возбудители септориоза Среди почвенных инфекционных агентов преобладает Alternaría tenuis Nees - возбудитель заболевания «черный зародыш» (табл. 1, рис. 7). При выращивании во влажной камере, а также в рулонах на фильтровальной бумаге, он быстро образует обильный мицелий, а если температурный градиент при воздействии СВЧ - поля был невысок, то и характерное конидиальное спороношение. Кратковременное воздействие СВЧ - поля (от 10 до 40 с), не зависимо от параметра интенсивности нагрева, стимулирующее действует на образование конидиального спороношения у Alternaría (табл. 1). Обильно развивается мицелий гриба. Количество пораженных зерен увеличивается по сравнению с контролем на 25%. Это связано с активацией слабым температурным воздействием ростовых ферментов спор грибов. При дальнейшем росте нагрузок СВЧ - поля, даже устойчивые к температурному воздействию споры грибов теряют способность к прорастанию. Количество пораженных зерен уменьшается в два раза (падает до 14... 10% против 35% в контрольных образцах) уже при нагреве до 60°С. Зараженность снижается до нуля при показателях скорости нагрева свыше 0,8 °С/с и экспозиции - более 80с. По результатам опытов получено уравнение регрессии (1), где X] - экспозиция, Хг - скорость нагрева, yi -реакция рассматриваемой грибной инфекции на воздействие СВЧ- поля.

В целом наблюдается устойчивый обеззараживающий эффект по этому виду полевой инфекции при воздействии на нее СВЧ - поля.

Влияние СВЧ - поля на грибную полевую инфекцию зерна

Режимы СВЧ - поля

Экспозиция,

Скорость нагрева, V,,"C/c

Температура нагрева,

t,°C

Зараженность зет

p. Alternaria p. Bipolari

жа, %

p. Fusarium

0,8

0,4

0,6

0,8

0,4

0,6

контроль

т.с

Вторым по частоте встречаемости является возбудитель «черного зародыша» гельминтоспориозного типа Bipolaris sorokiniana Shoemacer. Грибы рода Bipolaris менее устойчивы к воздействию СВЧ - поля, чем Alternaría (табл. 1). Незначительный разогрев зерна (до 34 °С) не оказывает влияния на заспоренность зерновок этим грибом. При скорости нагрева 0,6 °С/с и экспозиции 30 с зараженность гель-минтоспориозной инфекцией сокращается на 50 %. При дальнейшем повышении температуры нагрева численность грибов p. Bipolaris резко падает и уже при 45...60 °С устанавливается на сравнительно низком уровне - 1%. Дальнейшее воздействие высоких температур при скорости нагрева свыше 0,6 °С/с приводит к полному обеззараживанию (табл. 1). По результатам проведенного регрессионного и дисперсионного анализов процесса обеззараживания по гельминтоспориозной инфекции (у2) получено уравнение (2) и построены графические зависимости (рис.1, А)

Фузариозная инфекция также сохраняется на зерне после прохождения им всех стадий очистки перед помолом. В отдельных вариантах на 12... 14 день удалось микроскопированием зафиксировать конидии, принадлежащие Fusarium graminearum Schwabe и микроконидии Fusarium sporotrichiella Bit. Чаще наблюдалось образование бело-розового воздушного мицелия. В контрольном варианте зараженность составила 6%. Такое зерно не допускается к переработке, т.к. в соответствии с медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества в Российской Федерации содержание фузариозных зерен в пшенице 3...6 классов не должно превышать 1% (Фомина, 2001). Грибы рода Fusarium считаются трудноискоренимыми, что объясняется нетребовательностью к условиям окружающей среды, способностью утилизировать различные субстраты благодаря мощному ферментативному аппарату, наличием парасексуального и полового процессов. Тем не менее, воздействие ЭМП СВЧ на фузариозную инфекцию достаточно эффективно и может считаться одним из способов снижения уровня загрязнения зерна микотоксинами фузариозной природы (табл. 1). Ответную реакцию Fusarium на воздействие СВЧ - поля можно проиллюстрировать в виде поверхности отклика (рис.1, Б), построенную по уравнению регрессии (3).

уз = 0.9+1.2*г - 0.8х,. - 1,5х2 (3)

где уз - пораженность зерна пшеницы фузариозной инфекцией.

M M

А Б

Рис. 1. Зависимость зараженности зерна гельминтоспориозом (А) и фузариозом (Б) от параметров СВЧ - поля

Основные закономерности сходны с наблюдаемыми процессами у предыдущих видов: разогрев до 34 °С при скорости нагрева 0,4 °С/с не избавляет от фузариозной инфекции, даже наоборот, несколько стимулирует рост грибов. Скорость нагрева 0,4 °С/с с экспозицией 60...90 с позволяет снизить количество пораженных зерновок вдвое, а при определенных режимах воздействия СВЧ - поля: скорость нагрева 0,6 °С/с и экспозиции 90с, а также сочетании этих режимов: 0,8 °С/с и 60...90 с соответственно, фузариозная инфекция практически сводится к нулю. При температуре нагрева зерна 60 °С пораженность зерновок снижается до 1%, что также укладывается в санитарные нормы сырья для производства хлебопродуктов (Фомина,2001).

Группа плесневых грибов представлена грибами родов Mucor, Pénicillium, реже Aspergillus. Из полученных данных (табл. 2) следует, что грибы рода Мисог проявляют чрезвычайную устойчивость к температурному воздействию. Выбранные режимы не позволяют полностью освободиться от данной инфекции, а лишь снижают пораженность зерна до 18 - 19%. Их клеточные стенки представлены хи-тозаном, нерастворимым в воде, что может быть причиной устойчивости к воздействию СВЧ - поля. Кроме того, споры бесполого размножения мукоровых не нуждаются в предварительном периоде покоя, прорастают, образуя мицелий, одноклеточные, ветвящиеся гифы которого быстро осваивают субстрат. Однако, тенденция к снижению заспорекности при влиянии СВЧ - поля наблюдается и у этих грибов. Помимо мукоровых на зерне помольных партий пшеницы нередко фиксируются плесени хранения рода Pénicillium (рис. 8). При этом происходит значительное снижение всхожести зерна, вызванное действием токсических продуктов метаболизма плесеней (аммиака, продуктов окисления жиров, альдегидов и т. д.). На исследуемых образцах наблюдалось развитие Pénicillium viridicatum.

Влияние СВЧ - поля на грибы-плесени хранения

Режимы СВЧ - поля Температура нагрева, t,"C За [»аженность зерна, %

Экспозиция, т,с Скорость нагрева, V„'C/c Pénicillium viridicatum Penicillin m cyclopium p. Mucor

90 0,8 85 0 0 19

30 0,8 47 1 10 20

90 0,4 59 2 7 33

30 0,4 34 3 8 33

90 0,6 73 0 0 21

30 0,6 42 2 10 27

60 0,8 77 1 0 14

60 0,4 50 2 8 25

60 0.6 60 2 5 и

контроль 23 6 21 47

В литературе встречаются данные по токсичности этого гриба (Билай,1988). Этот вид в целом восприимчив к воздействию ЭМП СВЧ (табл. 2). При скорости нагрева 0,4 °С/с и экспозиции 30 с в два раза снижается количество пораженных зерновок. Однако, только при экспозиции 90 с в вариантах с различной скоростью нагрева (0,6...0,8°С/с) наблюдается полное обеззараживание. На зерне обнаружен и Penicillium cyclopium, который также подвержен обеззараживающему влиянию СВЧ - поля: при экспозиции 30 с и скорости нагрева 0,6...0,8 °С/с зараженность снижается с 21% до 10%, а при экспозиции 60...90 и скорости нагрева 0,6...0,8°С/с наступает полное обеззараживание по этому виду. Было отмечено несколько видов p. Aspergillus (табл. 2, рис. 9), в том числе Aspergillusflavus Link (зараженность -13 % ). Даже при режимах с экспозицией 30с и скоростью нагрева 0,4 °С/с по этой грибной инфекции наблюдается обеззараживающий эффект: зараженность снижается более чем в три раза. При невысокой скорости нагрева 0,4 °С/с зараженность даже ниже, чем при оказывающем небольшое стимулирующее действие скорости нагрева 0,6 °С/с (рис. 2). По мере возрастания этого параметра и времени воздействия эффект обеззараживания усиливается. При высокой скорости нагрева (0,6...0,8 °С/с) и экспозиции 30... 90 с зараженность Aspergillusflavus исчезает, либо падает до допустимых величин - 1 зерно на 100 не подверженных данной инфекции.

Aspergillusfumigatus встречался на опытных образцах реже (зараженность -5 %). Его реакция на СВЧ - воздействие в целом сходна с таковой у предыдущего вида. Эффект полного обеззараживания присутствует в вариантах со скоростью нагрева 0,4...0,8 °С/с при экспозиции 60...90 с, в остальных вариантах наблюдается 30...50%-ное уничтожение этой грибной инфекции.

В результате аппроксимирования уравнений регрессии (4, 5) получены поверхность отклика и кривая зараженности по данным видам инфекции (рис. 2).

у< = 2.1 - 0.7xi - 0.7х2 - 0.7х,: - 0.7х22 (4)

у} = 2.4 - x, - 0.8 х2- 0.7х,2 -1.2х22 + 0.5х,х2, (5)

где у4 - пораженность зерна пшеницы Aspergillus flavus,

У5 - пораженность зерна пшеницы Aspergillusfiimigatus.

А Б

Рис. 2. Зависимость зараженности зерна аспергиллезом от параметров СВЧ - поля: А. - Aspergillus flavus, Б. - Aspergillus fumigatus

Биологические эффекты действия СВЧ - поля сказываются не только на состоянии грибного патогенного комплекса, но и на биохимическом составе зерна и процессах, происходящих в нем.

Умеренное тепловое воздействие создает для зерна условия, совпадающие с теми, при которых зародыш начинает расти. Это приводит к активизации его ферментных систем, к началу расщепления высокомолекулярных, до этого физиологически неподвижных веществ. Биохимические процессы в зерне и зародыше усиливаются при скорости нагрева 0,4...0,6 °С/с и экспозиции 30...60с, что может отрицательно сказаться на составе углеводного комплекса, а значит на товарных качествах продовольственного зерна. Температура разогрева свыше 70 °С вызывает потерю всхожести вследствие денатурации белков, что также является нежелательным эффектом, влияющим на качественные показатели зерна и продуктов его переработки. Варианты режимов СВЧ - обеззараживания с показателями всхожести близкими к контрольным (при сочетании скорости нагрева и экспозиции в соотношениях: 0,6 °С/с и 60 с; 0,8 °С/с и 30 с), при которых не наблюдается автолиза, а также разрушения биологических полимеров в результате воздействия на них «жестких» режимов СВЧ - поля, следует считать эффективными.

Исследование влияния режимов обеззараживания на показатели биохимического состава зерна привели к следующим результатам:

Увеличение скорости нагрева и времени воздействия СВЧ - поля приводит к росту показателя кислотности. В контрольном варианте он равен 1,6°. Наблюдаемое повышение кислотности в 1,5 раза при скорости нагрева 0,6. ..0,8 °С/с и экспозиции 60...90 с (рис. 3), остается в пределах установленных норм (не более 3°) не оказывая сильного влияния на товарные качества зерна. Графическая зависимость (рис. 3, А) была построена по уравнению (6):

уб = 1103 + 6.8х, + 6.7х2 + 13х,2 + 3.2xiX2) (6)

где у6 - кислотность зерна пшеницы.

Анализ на содержание общего азота, проведенный в исследуемых пробах свидетельствует, что этот показатель не зависит от исследуемого температурного воздействия и равен (с незначительными отклонениями в различных пробах) 2,07 + 0,07%. Результат анализа соответствует среднестатистическим литературным данным (Брюхнова, 2002). Содержание белка в зерне пшеницы равно 11,8 ± 0,4г (на ЮСг вещества), что соответствует общепринятым средним данным по химическому составу зерна (Казаков, 1989).

Рис. 3. Зависимость кислотности зерна (А) и содержания растворимых белов в нем (Б) от параметров СВЧ - поля

Под влиянием СВЧ - поля изменяют свои количественные показатели водорастворимые белки, как наиболее термолабильная фракция (рис. 3). Разогрев зерновой массы в пределах 45°С вызвал незначительное снижение количества рассматриваемых белков, тогда как увеличение температуры разогреваемого зерна до 70...85 °С уменьшило их содержание на 30%. Это связано с тем, что вода проникая между структурными компонентами белковых молекул, делает их объектом для диэлектрического разогрева и способствует денатурации. Наименьшее отклонение (6... 15%) от контрольных показателей (4,25 г на 100 г сухого вещества) наблюдается при скорости нагрева0,4...0,6 °С/с и экспозиции 30. ..60 с.

По результатам опыта было получено уравнение регрессии (7):

где у7 - содержание растворимых белков в зерне.

Графическое отображение данного уравнения приведено на рис. 3 (Б).

Количество клейковины и ее свойства определяют хлебопекарное достоинство муки и качество выпекаемого из нее хлеба. Из полученных результатов (рис.4) видно, что при высоких значениях скорости нагрева (0,8 °С/с) и экспозиции (90 с), белки клейковины денатурируют, теряя свои физические, химические свойства. Полипептидная цепь развертывается, превращаясь в беспорядочный клубок. Отмыть клейковину, состоящую из такого белка, не возможно. В случае же частичного сохранения белкового комплекса клейковины при скорости нагрева 0,8 °С/с и экспозиции 60 с заметно ухудшаются его физические свойства: клейковина уменьшается в объеме, становится неэластичной, короткорвущейся. Причина - в

разрушении третичного и четвертичного уровней пространственной организации белка, при сохранении пептидных связей. Начальные стадии денатурации белков, которые наблюдаются при воздействии СВЧ - поля при скорости нагрева 0,4...0,6 °С/с и экспозиции 30...90 с способствуют укреплению слабой клейковины, которая по качественным показателям переходит из группы 2 (удовлетворительная слабая) в группу 1 (хорошая).

Дисперсионный и регрессионный анализы опытных данных позволили получить уравнения регрессии (8,9):

у8 = 24.5 - 5.1х| - 7.4х2 - 5.6х22 - 6.6х,х2) (8)

у, = 15.7 - 2.9x1 - 6.1х2 + 3.8х,2 - 6.3х2г - 3.9х,х2, (9)

где у8 - вес сырой клейковины, У9 - растяжимость клейковины

На основании уравнений регрессии получены графические изображения процесса изменения клейковинного комплекса под влиянием СВЧ - поля.

Содержание крахмала, наряду с белками, также определяет хлебопекарные качества зерна. Это соединение обладает рядом технологических свойств: набуханием при замесе и клейстеризацией при выпечке хлеба, гидролизом и декстриниза-цией, являясь источником сбраживаемых углеводов.

ГУтгггчпп гм

04 о; 0« 0,7 ОД V», *С с

Рис. 4. Зависимость беса сырой клейковины и ее растяжимости от параметров СВЧ - поля

При воздействии на раствор крахмала высоких температур в кислой среде (мука имеет слабокислую реакцию) происходит его гидролиз с образованием мальтозы, а в дальнейшем - глюкозы (табл. 3). Процесс деструкции крахмала под влиянием СВЧ - поля описано уравнением регрессии (10):

у,0 = 47.7 - 4.3x1 - 5.8х2 + 3.1х,2 + 0.9 х,х2, (10)

где - содержание крахмала в зерне.

При разогреве зерна в пределах 60 °С содержание крахмала снижается на незначительную величину: 12% - при скорости нагрева 0,6 и 0,8 °С/с и экспозиции 60 и 30с, 16% - при скорости нагрева 0,4°С/с и экспозиции 90с, 11% - при скорости нагрева 0,6°С/с и экспозиции 30с и 4% - при скорости нагрева 0,4°С/с и экспозиции 60с. Уменьшение содержания крахмала в зерне объясняется частичным его гидролизом, ведь мы обрабатываем влажное зерно. Реакции гидролиза крахмала идут при участии амилолитических ферментов с образованием декстринов, затем маль-

тозы и, наконец, глюкозы. Содержание в зерне крахмала и глюкозы, таким образом, взаимосвязано.

Таблица 4

Влияние СВЧ - поля на углеводный комплекс зегша_

Режимы СВЧ - поля Температура нагрева, 1/е Содержание углеводов, г на 100 г сухого вещества

Экспозиция, т,с Скорость нагрева, V,, °С/с крахмал сахароза глюкоза

90 0,8 85 46,8 1,35 0,21

30 0,8 47 52,8 1,46 0,15

90 0,4 59 50,4 1,50 0,21

30 0,4 34 60,0 0,95 0,12

90 0,6 73 43,2 1,62 0,21

30 0,6 42 53,4 1,20 0,15

60 0,8 77 33,4 1,41 0,19

60 0,4 50 57,6 1,54 0,15

60 0,6 60 52,8 1,56 0,17

контроль 23 60,0 0,97 0,11

При увеличении нагрузки воздействия СВЧ - поля на зерно наблюдается рост процентного содержания глюкозы (рис. 5). Причем максимальных значений этот показатель достигает при экспозиции 90 с: в вариантах со скоростью нагрева 0,4...0,8°С/с содержание глюкозы увеличивается в 1,9 раза.

М М( •.« 1,8 ».« М *.М М1 1.72 ••>< М »««»иивИЧ* Я

vi,'»

Рис. 5. Зависимость содержания глюкозы и сахарозы от параметров СВЧ - поля

В процессе распада полисахаридов без участия амилаз образуется сахароза, максимально возрастая количественно при тех же режимах обработки СВЧ - полем, что и редуцирующие сахара (рис. 5). После обработки полученных результатов получены адекватные уравнения:

у„ = 157.8 +32 х, + 10.7х2+ 4.3х,2-4.7х22-6.7х,х2 (11)

у 12 = 161.3 + 14.7x1 - 16х,2 - 9.5х22 - 17.2Х|х2, (12)

где - содержание глюкозы, - содержание сахарозы в зерне, а также построены графические зависимости изменения содержания Сахаров от воздействия СВЧ - поля.

При значениях экспозиции 75...90 с и умеренной скоростью нагрева (0,4...0,6 °С/с) наблюдается также рост амилазной активности зерна; с увеличени-

ем скорости нагрева до 0,8 °С/с происходит ее резкий спад. Процесс описан с помощью уравнения регрессии (13), а также графически (рис. 6).

у¡з = 110.4 - 1.4х2 " 2,1Х|2 - 2.8х22 - З.ЗХ|Х2, (13)

где уи - амилазная активность зерна.

При увеличении активности амилаз и количества редуцирующих Сахаров, а также инвертных Сахаров, произойдет возрастание интенсивности спиртового брожения в период созревания теста, полученного из обработанного ЭМП СВЧ сырья.

Таким образом при воздействии СВЧ - поля со скоростью нагрева 0,4...0,6 "С/с и экспозицией 60 с наблюдается обеззараживающий эффект при сохранении, а по некоторым позициям - улучшении продовольственных качеств зерна.

«о

Рис. 6. Зависимость активности амилаз от параметров СВЧ - поля

Глава 4. Экономический эффект обеззараживания зерна от грибной инфекции на зерноперерабатываюших предприятиях обработкой СВЧ - полем

Расчет экономического эффекта (Шахназаров, 1994) показал, что СВЧ - установка экономически выгодна при объемах переработки более 2 тысяч тонн зерна в год. Величина чистого дисконтированного дохода за расчетный период 3 года при объеме обрабатываемой пшеницы 30 тысяч тонн в год может составить 59089 тысяч руб., что свидетельствует об экономической целесообразности внедрения предлагаемой технологии обработки зерна промышленных объемов СВЧ - полем.

Заключение

Исследования показали, что грибная заспоренность отрицательно сказывается на качестве зернового сырья, а также засоряет продукцию микотоксинами. При обработке зерна СВЧ - полем возможно получение высококачественной экологически чистой продукции, сырье освобождается от патогенных микроорганизмов, либо замедляются их жизненные биохимические процессы. Устойчивость к воздействию внешних физических факторов у разных видов фитопатогенов различна: грибы р. Мисог проявляют наибольшую устойчивость к воздействию СВЧ - поля. Среди грибов почвенной инфекции более стойкими являются представители родов Alternaría, Bipolaris, Fusarium. Среди плесеней хранения помимо р. Мисог - фиоы рода Aspergillus. Нагрузки СВЧ - поля со скоростью нагрева V, = 0,6...0,8 0С/си экспозицией т = 60...90с способствуют проявлению обеззараживающего эффекта и

приводят либо к полному уничтожению инфекционного начала, либо снижают его до допустимых величин 1...3%. Разогрев зерна до 35...40 °С при СВЧ - воздействии не избавляет от грибной инфекции, а, напротив, стимулирует рост грибов p.p. Alternaria, Fusarium, Bipolaris.

СВЧ - поле оказывает влияние на биохимический состав зерна и процессы, происходящие в нем. Умеренное тепловое воздействие приводит к активизации ферментных систем зерна, к началу расщепления высокомолекулярных, до этого физиологически неподвижных веществ. Незначительно возрастает показатель кислотности. Уменьшается количество водорастворимых белков.

Начальные стадии денатурации белков, которые наблюдаются при воздействии СВЧ - поля способствуют укреплению слабой клейковины, значительная денатурация портит хлебопекарные свойства белковых веществ, делая клейковину неэластичной и короткорвущейся. Незначительный гидролиз крахмала при росте амилазной активности под действием СВЧ - поля, увеличивает содержание Сахаров и ускоряет начальный период брожения. Таким образом при воздействии СВЧ - поля наблюдается стойкий обеззараживающий эффект при сохранении, а по некоторым позициям - улучшении продовольственных качеств зерна.

Выводы

1. Проведенный анализ состояния грибной фитопатогенной микрофлоры показал, что в настоящее время наблюдается рост зараженности зерна грибными инфекциями родов: Bipolaris, Fusarium, Alternaria, Penicillium, Aspergillus и др. Используя для жизнедеятельности органические соединения зерна, грибные фитопа-тогены снижают его пищевую и товарную ценности. Продукты метаболизма грибов оказывают токсикологическое действие на человека.

2. Анализ существующих методов биологической и химической защиты зерна свидетельствует, что их применение влечет за собой экологические и экономические проблемы. Использование химических протравителей, биопестицидов в условиях предприятия хранения и переработки зерна затруднено или невозможно. К одним из эффективных и экологически малоопасных средств защиты относится обработка материала ЭМП СВЧ.

3. Результаты исследования показывают, что обработка зерна СВЧ - полем вызывает обеззараживающий эффект при скорости нагрева Vt = 0,6...0,8 °С/с и экспозиции т = 60...90с; зараженность зерна снижается:

- по альтернариозной и гельминтоспориозной инфекции в 2... 15 раз, вплоть

до полного обеззараживания;

- по фузариозной инфекции в 2...6 раз вплоть до полного обеззараживания;

- по заспоренности р. Мисог - в 2.. .4 раза;

- по зараженности p.p. Aspergillus и Penicillium в 3...6 раз, вплоть до полного обеззараживания.

4. В результате воздействия СВЧ - поля изменяется биохимический состав зерна. Эффективными следует считать режимы со скоростью нагрева V, = 0,4...0,6 °С/с и экспозицией т = 30...60с, при которых:

- показатель кислотности возрастает в 1,1... 1,25 раза, не превышая при этом нормативной для продовольственного зерна величины

- активность биохимических процессов в зерне возрастает в 1,3... 1,6 раза.

- наблюдается снижение содержания растворимых белков в 1,2... Iß раза.

- улучшаются хлебопекарные качества продовольственного зерна, укрепляется клейковина, группа ее качества переходит со 11 (удовлетворительная слабая) в I (хорошая).

- изменяется состояние углеводно - амилазного комплекса: стимулируется процесс гидролиза крахмала, его содержание уменьшается на 4... 12%. Возрастает активность амилаз на 6...8%, вместе с тем наблюдается рост содержания глюкозы на 40...55%. Увеличивается количество сахарозы на 50...60%, что способствует ускорению процессов брожения при хлебопечении.

5. Расчет годового экономического эффекта обработки продовольственного зерна СВЧ - полем показал, что чистый дисконтированный доход может составить 19696 тысяч руб. в год, при объеме обрабатываемой пшеницы 30 тысяч тонн.

Материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Головина ТА, Толмачева ТА Обеззараживание продовольственного зерна от фузариозной инфекции в электромагнитном поле СВЧ // Межрегиональный научный фестиваль Молодежь и наука - третье тысячелетие: Сборник материалов, КРО НС «Интеграция», - Красноярск: 2002. - С. 330 - 331.

2. Головина ТА, Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. Влияние СВЧ - поля на грибную инфекцию зерна // Биология - наука XXI века, 7-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых: Сб. тез. - Пущино, 2003. -С. 270 - 271.

3. Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г., Головина ТА Энергосберегающие технологии в борьбе с грибными инфекциями продовольственного зерна //Материалы XL1I научно-технической конференции ЧГАУ. - Челябинск: 2003. — Ч. 3. — С. 179 — 184.

4. Юсупова Г.Г., Коман ОА, Ромашкина А.В., Головина ТА, Толмачева Т.А Применение СВЧ - энергии при обеззараживании зерна от споровой, бактериальной и грибной микрофлоры // Торгово - экономические проблемы регионального бизнес - пространства: Сборник материалов Международной научно - практической конференции, в 2 т. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - Т.2. - С. 176 -178.

5. Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г., Головина ТА Возможности использования СВЧ - обработки зерна для борьбы с грибной инфекцией // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Труды 3-й Международной научно-технической конференции. Часть 3. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. - С. 122 - 127.

6. Юсупова Г.Г., Цугленок Г.И., Головина ТА Исследование влияния СВЧ -обработки на зараженность зерна продовольственной пшеницы фитопатогенными грибами // Экономика и социум на рубеже веков: Материалы межвузовской научной конференции - часть I Экономика.- Челябинск: - 2003. С. 97 - 100.

7. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Коман ОА, Головина ТА, Толмачева ТА Проблемы обеззараживания зерна, продуктов его переработки и сырья для хлебобулочного и кондитерского производства // Аграрная наука на рубеже веков: Тезисы докл. Всерос. научно-практич. конф. КрасГАУ - Красноярск, 2003. -С. 100 -101.

8. Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г., Головина ТА Изменение белкового и углеводного комплексов зерна пшеницы при обеззараживании воздействием сверхвысокочастотных излучений // Материалы ХИН научно-технической конференции ЧГАУ. Часть 2. Челябинск: 2004. - С. 293 - 296.

9. Цугленок Н.В., Головина ТА, Юсупова Г.Г. Изменение состояния фитопа-тогенной микрофлоры и биохимического состава зерна при обработке его СВЧ -полемУ/ Актуальные проблемы биологии. Сборник научных работ. Т.З, № 3. -Томск: СГМУ, 2004. - С. 200 - 201.

10. Головина Т.А., Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г. Изменение комплекса факультативных фитопатогенных грибов зерна пшеницы под влиянием СВЧ - излучения// Микология и альгология - 2004. Материалы юбилейной конференции, посвященной 85-летию кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова. - М.: «Прометей» МГПУ, 2004. - С. 46 - 47.

11. Головина ТА Обработка зерна СВЧ - полем как способ борьбы с токсино-образующими грибами // Успехи медицинской микологии. - Т. 3. Материалы II Всероссийского конгресса по медицинской микологии - М.: Национальная академия микологии, 2004. С. 54 - 56.

Челябинск - 2004

Формат 60 х 90 /16. Объем 1,1 усл. печ. л. Отпечатано на ризографе в Центре оперативной полиграфии «АС Принт». Тираж 100 экземпляров. 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 89.

№1 8 8 0 2

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Головина, Татьяна Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ БОРЬБЫ С ФИТОПАТОГЕННЫМ

КОМПЛЕКСОМ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ.

1.1. Распространение, биологические особенности, вредоносность грибной микрофлоры продовольственного зерна пшеницы.

1.2. Анализ существующих методов защиты и обеззараживания зерна от грибной инфекции.

1.3. Воздействие ЭМП СВЧ на биохимические процессы в зерне . 33 Выводы.

Глава 2. МЕТОДИКА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО ЗЕРНА ЭНЕРГИЕЙ СВЧ- ПОЛЯ.

2.1. Обоснование скорости нагрева зерна при СВЧ - обеззараживании пшеницы помольных партий.

2.2. Планирование эксперимента и схема опыта СВЧ- обеззараживания зерна.

2.3. Методика проведения лабораторно-производственного опыта по СВЧ- обеззараживанию помольных партий зерна пшеницы.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВЧ - ПОЛЯ НА ГРИБНУЮ МИКРОФЛОРУ ЗЕРНА И ЕГО БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.

3.1. Результаты планирования активного эксперимента СВЧ-обеззараживания зерна.

3.2. Влияние режимов СВЧ - обеззараживания на грибную микрофлору.

3.2.1. Реакция грибной полевой инфекции на СВЧ - поле.

3.2.2. Реакция грибов - плесеней хранения на СВЧ - поле.

3.3. Влияние СВЧ - поля на активность биохимических процессов зерна.

3.4. Влияние СВЧ- обеззараживания на показатель кислотности муки, полученной из помольных партий зерна.

3.5. Влияние СВЧ- обеззараживания на белковый комплекс зерна пшеницы.

3.5.1. Влияние СВЧ - поля на растворимые белки зерна.

3.5.2. Влияние СВЧ- поля на белковый комплекс клейковины.

3.6. Реакция углеводно-амилазного комплекса зерна на

СВЧ-поле.

3.6.1. Влияние СВЧ - воздействия на содержание крахмала в зерне.

3.6.2. Влияние СВЧ - воздействия на содержание редуцирующих Сахаров в зерне.

3.6.3. Влияние СВЧ — воздействия на содержание сахарозы в зерне.

3.6.4. Влияние СВЧ - воздействия на состояние амилазного комплекса зерна пшеницы.

Выводы.

Глава 4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЗЕРНА ОТ ГРИБНОЙ ИНФЕКЦИИ НА ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ОБРАБОТКОЙ СВЧ - ПОЛЕМ.

4.1. Расчет капиталовложений и эксплуатационных расходов на СВЧ -обработку зерна.

4.2. Расчет экономического эффекта обеззараживания зерна пшеницы обработкой в СВЧ - поле.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние энергии СВЧ-поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы"

При разработке основных направлений экономического и социального развития страны к числу приоритетных относятся задачи увеличения валового сбора зерна, снижения потерь в период его хранения. Наряду с ростом урожайности большое внимание уделяется повышению качества зерна, т. е. его биологических, физико-химических и потребительских свойств [17]. Традиционно особое значение для зернового хозяйства страны имеет пшеница. Этой культурой занято около 50% посевных площадей зерновых, в том числе более 45% приходится на долю мягкой пшеницы. Вместе с тем, в условиях резкого ухудшения фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий России, использования сортов, неустойчивых к вредным организмам, резкого снижения применения биологических методов защиты, кризиса производства отечественных химических средств, снижения покупательной способности сельских товаропроизводителей, по существу разрушается основа защиты растений в сфере земледелия. Потребитель получает зерно низкого качества, зараженное патогенной микрофлорой [53, 110, 123, 149]. Около 85% возбудителей наиболее значимых болезней злаковых культур представлено грибами, из них 80% -токсикогены. Особенно быстро нарастает зараженность зерна злаковых культур токсинообразующими грибами родов Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Mucor, Trichoderma, Cladosporium и др. [18, 95, 93]. Поражения этими грибами не только выводят товарное зерно из категории продовольственного, но и делают его непригодным для кормовых целей. Вредоносность данных патогенов, обусловленная их способностью изменять биохимический состав зерна, а также загрязнять его микотоксинами [49, 147, 184, 185, 187], создает серьезную проблему для предприятий пищевой промышленности. Опасна также ингаляция спор грибов [188]. Ситуация осложняется тем, что на сегодняшний день не существует биологически приемлемых и экономически эффективных способов детоксикации зерна [92, 93].

За время хранения (от 3 до 6 мес.) в неблагоприятных условиях поверхностное заражение зерна токсикогенными грибами может увеличиться в 35 - 40 раз, внутрисемейное - в 3 - 4 раза. При этом резко возрастает Л зараженность комплексом Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium. Пораженность этими грибами партий исследуемого хранящегося зерна составляла 50%, из них 10% содержали микотоксины. Это вызывает ежегодно потерю 3 — 4 миллионов тонн зерна и значительное снижение биологической полноценности и безопасности еще примерно 10 миллионов тонн [93].

В связи с этим особое значение приобретает усиление исследований по созданию современных средств борьбы с грибной микрофлорой продовольственного зерна, удовлетворяющих требованиям повышенной экологической и токсикологической безопасности [110, 123]. К таким средствам, безусловно, можно отнести методы обеззараживания продовольственного зерна энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты (далее: ЭМП СВЧ). Использование электромагнитных полей высоких и сверхвысоких частот открывает новые возможности создания экологически чистых технологических процессов хранения и переработки зерна. При этом снижаются энергозатраты и материалоемкость линий, а потребитель получает продукт высокого качества [155, 157, 158, 168].

В связи с вышеизложенным можно сформулировать следующую цель и задачи диссертационной работы.

Цель и задачи исследований:

Целью диссертационной работы является определение влияния СВЧ -поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна продовольственной пшеницы.

В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

2. Разработать методику обеззараживания продовольственного зерна СВЧ -полем.

Объект исследования:

Процесс воздействия СВЧ - поля на грибной фитопатогенный комплекс продовольственного зерна, его биохимический состав, хлебопекарные качества.

Предмет исследования:

Взаимосвязи между режимными параметрами СВЧ - поля и результатами их воздействия на микрофлору и биохимический состав зерна.

Научная новизна:

1. Подтверждены теоретические положения процесса СВЧ -обеззараживания зерна.

2. Адаптирована методика планирования эксперимента для СВЧ -обеззараживания зерна от грибной микрофлоры.

3. Установлены особенности влияния СВЧ - поля на грибную микрофлору продовольственного зерна.

4. Рассмотрены тенденции изменения биохимического состава зерна на фоне обеззараживания СВЧ - полем.

Практическая значимость работы:

1. Систематизированы сведения по вредоносности грибной микрофлоры зерна, основным микотоксинам и их ПДК.

2. Результаты исследований влияния режимов СВЧ - поля на грибную микрофлору зерна позволяют получить экологически чистый продукт, повысить качество и улучшить хлебопекарные свойства зерна.

3. Результаты и методика исследований используются в учебном процессе кафедры биоэкологи биологического факультета Челябинского государственного университета, а также при курсовом и дипломном проектировании.

4. Результаты научно-исследовательской работы приняты к внедрению на ОАО «Первый хлебокомбинат» г. Челябинск, ЗАО «Юрюзанский хлеб» г. Юрюзань.

На защиту выносится:

1. Адаптированная методика активного планирования эксперимента для СВЧ - обеззараживания зерна от грибной микрофлоры.

2. Результаты исследования обеззараживающего влияния режимов ЭМП СВЧ на фитопатогенный комплекс продовольственного зерна.

3. Особенности влияния СВЧ - поля на белковый и углеводно-амилазный комплексы зерна.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Головина, Татьяна Анатольевна

3. Результаты исследования показывают, что обработка зерна СВЧ -полем вызывает обеззараживающий эффект при скорости нагрева V, = 0,6. .0,8 °С/с и экспозиции т = 60. .90с; зараженность зерна снижается:

- по альтернариозной и гельминтоспориозной инфекции в 2. 15 раз, вплоть до полного обеззараживания;

- по фузариозной инфекции в 2.6 раз вплоть до полного обеззараживания;

- по заспоренности р. Мисог - в 2. .4 раза;

- по зараженности p.p. Aspergillus и Penicillium в 3.6 раз, вплоть до полного обеззараживания.

4. В результате воздействия СВЧ - поля изменяется биохимический состав зерна. Эффективными следует считать режимы со скоростью нагрева Vt = 0,4. .0,6 °С/с и экспозицией т = 30. .60с, при которых:

- показатель кислотности возрастает в 1,1. 1,25 раза, не превышая при этом нормативной для продовольственного зерна величины (3°).

- активность биохимических процессов в зерне возрастает в 1,3.1,6 раза.

- наблюдается снижение содержания растворимых белков в 1,2. 1,3 раза.

- улучшаются хлебопекарные качества продовольственного зерна, укрепляется клейковина, группа ее качества переходит со II (удовлетворительная слабая) в I (хорошая).

- изменяется состояние углеводно — амилазного комплекса: стимулируется процесс гидролиза крахмала, его содержание уменьшается на 4. 12%. Возрастает активность амилаз на 6.8%, вместе с тем наблюдается рост содержания глюкозы на 40.55%. Увеличивается количество сахарозы на 50.60%, что способствует ускорению процессов брожения при хлебопечении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сложное экономическое состояние сельхозпроизводителей отрицательно сказалось на качестве зернового сырья, поступающего к потребителю. Наряду с построением интегрированных систем защиты растений от болезней, необходимо производить внедрение новых технологий в перерабатывающие отрасли по принципам экономичности и экологичности. Экономичность подразумевает биологическую и технологическую эффективность и окупаемость вложенных затрат. Экологичность предусматривает не только применение технологий, не наносящих вреда человеку и окружающей среде, но и улучшение качества сельхозпродукции.

Грибная заспоренность отрицательно сказывается на качестве зернового сырья, засоряя продукцию микотоксинами. Кроме того, в процессе жизнедеятельности грибы - паразиты, а также плесени хранения изменяют структуру и биохимический состав субстрата за счет своей ферментативной активности. Для получения высококачественной экологически чистой продукции, необходимо освободить сырье от патогенных микроорганизмов, либо замедлить их жизненные биохимические процессы. При подготовке к размолу в ходе технологических процессов зерно подвергают механической (очистка от грубых и мелких фракций) и гидротермической обработке с различными степенью и кратностью увлажнения, типами влагоносителя (пар, вода), его температурой и давлением [25]. Комплекс этих процессов не позволяет получить экологически чистую продукцию, т. к. механическая обработка а также низкий уровень разогрева не избавляют от грибной заспоренности. Применение же более высоких температур повлечет дополнительные трудо- и энергозатраты, а также может вызвать необратимые нарушения биохимических структур зерна, что отразится на качестве выпускаемой продукции.

Среди современных методов обеззараживания перспективным является обработка зерна в электромагнитном поле сверхвысокой частоты.

Избирательность воздействия факторов СВЧ — поля позволяет реабилитировать продовольственное зерно пшеницы от грибного патогенного комплекса, при этом сохранить, а по некоторым показателям даже улучшить его товарные качества.

В ходе анализа поверхностной и глубинной микрофлоры продовольственного зерна пшеницы, был установлен ее основной видовой состав. Наиболее часто встречались виды родов: Alternaria, Bipolaris, Fusarium, Мисог, Penicillium, Aspergillus. В единичных случаях отмечены возбудители септориоза. Споры твердой головни, склероции спорыньи отсутствовали. Большое количество зерновок подвержено заболеванию «черный зародыш», среди возбудителей которого преобладает Alternaria tenuis Nees. Вторым по частоте встречаемости является возбудитель «черного зародыша» гельминтоспориозного типа Bipolaris sorokiniana Shoemacer. Неоднократно были отмечены случаи смешанной инфекции, когда зерновка поражается двумя и более патогенами одновременно. Группа плесневых грибов представлена грибами родов Мисог, Penicillium, реже Aspergillus.

Устойчивость к воздействию внешних физических факторов у разных видов фитопатогенных грибов различна. В силу ряда особенностей строения клеточной оболочки (отсутствие глюканов, преобладание хитозана - хитина, мономеры которого не ацетилированы), грибы р. Мисог проявляют устойчивость к воздействию СВЧ - поля. Молекулы глюканов, способные к набуханию и образующие наружные слои оболочек у других представителей грибной микрофлоры, делают их уязвимыми для воздействия СВЧ - поля. Среди грибов почвенной инфекции более стойкими являются представители родов Alternaria, Bipolaris, Fusarium. Среди плесеней хранения помимо р. Мисог - грибы рода Aspergillus. Более того, незначительный разогрев зерна при СВЧ - воздействии (35.40 °С) не избавляет от грибной инфекции, а, напротив, стимулирует рост некоторых из них (p.p. Alternaria, Fusarium, Bipolaris).

Нагрузки СВЧ - поля при нагреве со скоростью Vt = 0,6.0,8 °С/с и экспозицией т = 60.90с способствуют проявлению обеззараживающего эффекта и приводят к полному уничтожению инфекционного начала при скорости нагрева Vt = 0,8 °С/с и экспозиции т = 90с (p.p. Alternaria, Bipolaris, Fusarium, Aspergillus, Penicillium ), при скорости нагрева Vt = 0,8.0,6 °C/c и экспозиции т = 90с (p.p. Fusarium, Aspergillus, Penicillium ), либо снижают его до допустимых величин 1.3% при нагреве со скоростью Vt = 0,6 °С/с и экспозицией т = 90с (p.p. Alternaria, Bipolaris, Fusarium, Aspergillus, Penicillium), при нагреве со скоростью Vt = 0,6 °С/с и экспозицией т = 60.90с (p.p. Fusarium, Aspergillus, Penicillium). У представителей p. Mucor под влиянием СВЧ - поля со скоростью нагрева Vt = 0,6.0,8 °С/с и экспозицией т = 60.90с наблюдается угнетение жизненных функций и снижение инфекционного начала вдвое.

Умеренное тепловое воздействие создает для зерна условия, совпадающие с теми, при которых зародыш начинает расти. Это приводит к активизации его ферментных систем, к началу расщепления высокомолекулярных, до этого физиологически неподвижных веществ. Биохимические процессы в зерне и зародыше усиливаются при скорости нагрева Vt= 0,4.0,6 °С/с и экспозиции т = 30.60с, что может отрицательно сказаться на составе углеводного комплекса, а значит на товарных качествах продовольственного зерна. Температуры разогрева свыше 70 °С вызывают потерю всхожести зерна вследствие частичной или полной денатурации белков, что также является нежелательным эффектом, влияющим на качественные показатели зерна и продуктов его переработки. Варианты режимов СВЧ - обеззараживания с показателями всхожести близкими к контрольным (при сочетании скорости нагрева и экспозиции в соотношениях: 0,6 °С/с и 60 с; 0,8 °С/с и 30 с), при которых не наблюдается автолиза, а также разрушения биологических полимеров в результате воздействия на них «жестких» режимов СВЧ - поля, следует считать эффективными.

Увеличение интенсивности нагрева и времени воздействия СВЧ - поля приводит к росту показателя кислотности. Однако, наблюдаемое повышение кислотности в 1,5 раза, не оказывает сильного влияния на товарные качества зерна. Наибольшее отклонение изучаемого показателя от контрольного, при скорости нагрева 0,6.0,8 °С/с и экспозиции 60.90 с, остается в пределах установленных норм (не более 3°).

Реагируют на влияние СВЧ - поля и водорастворимые белки, как наиболее термолабильная фракция. Это связано с тем, что вода проникая между структурными компонентами белковых молекул, делает их объектом для диэлектрического разогрева и способствует денатурации. Наименьшее отклонение от контрольных показателей (6. 15%) наблюдается при скорости нагрева 0,4. .0,6 °С/с и экспозиции 30. .60 с.

Количество клейковины и ее свойства определяют хлебопекарное достоинство муки и качество выпекаемого из нее хлеба. Начальные стадии денатурации белков, которые наблюдаются при воздействии СВЧ — поля при скорости нагрева 0,4.0,6 °С/с и экспозиции 30.90 с способствуют укреплению слабой клейковины, повышая качественные показатели зерна. Значительная денатурация при скорости нагрева 0,8 °С/с и экспозиции 60.90 с портит хлебопекарные свойства белковых веществ, делая клейковину неэластичной и короткорвущейся.

Содержание крахмала, наряду с белками, определяет хлебопекарные качества зерна, т.к. это соединение обладает рядом технологических свойств: набуханием при замесе и клейстеризацией при выпечке хлеба, гидролизом и декстринизацией, являясь источником сбраживаемых углеводов. При воздействии на раствор крахмала высоких температур в кислой среде (мука имеет слабокислую реакцию) происходит его гидролиз с образованием декстринов, затем мальтозы и, наконец, глюкозы. Незначительный гидролиз крахмала увеличит содержание Сахаров и ускорит начальный период брожения. Полное расщепление крахмала нежелательно по причине многогранности его функций и постепенности процесса спиртового брожения. Воздействие СВЧ - поля при скорости нагрева 0,4.0,6 °С/с и экспозиции 30. .60 с приводит к желаемым результатам.

Содержание в зерне крахмала и глюкозы взаимосвязано. При увеличении нагрузки воздействия СВЧ - поля на зерно наблюдается рост процентного содержания глюкозы. Причем максимальных значений этот показатель достигает при экспозиции 90 с: в вариантах со скоростью нагрева 0,4.0,8°С/с содержание глюкозы увеличивается в 1,9 раза. В процессе распада полисахаридов наряду с моносахаридами образуется сахароза, максимально возрастая количественно при тех же режимах, что и глюкоза.

При высоких значениях экспозиции (75.90 с) и умеренной скорости нагрева (0,4.0,6 °С/с) наблюдается также рост амилазной активности зерна, с увеличением скорости нагрева до 0,8 °С/с происходит ее резкий спад.

При возрастании количества глюкозы в связи с частичным разрушением крахмала и сахарозы, повышением активности амилаз, произойдет возрастание интенсивности спиртового брожения в период созревания теста, полученного из обработанного ЭМП СВЧ сырья.

Таким образом при воздействии СВЧ - поля со скоростью нагрева 0,4.0,6 °С/с и экспозицией 60 с наблюдается обеззараживающий эффект при сохранении, а по некоторым позициям - улучшении продовольственных качеств зерна (см. приложение 5).

136

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Головина, Татьяна Анатольевна, Красноярск

1. ГОСТ 5672-68 Хлеб и хлебобулочные изделия. Методы определения массовой доли сахара. Взамен ГОСТ 5672-51; введ. 1969-07-01- М.: Изд-во стандартов. 1968 — 5 е.; 29 см.

2. ГОСТ 10844-74 Срок действия продлен до 1.07.95. Зерно. Метод определения кислотности по болтушке. Взамен ГОСТ 10844-64; введ. 1975-07-01. М.: Изд-во стандартов. 1990 - 3 е.; - 21 см.

3. ГОСТ 10845-98 Зерно и продукты его переработки. Метод определения крахмала. Взамен ГОСТ 10845-76; введ. 1998-05-028. М.: Изд-во стандартов. 1999 - 5 е.; - 29 см.

4. ГОСТ 10846-91 Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка. Взамен ГОСТ 10846-74; М.: Изд-во стандартов. 1999.- 6 е.; - 21 см.

5. ГОСТ 10968-88 Зерно Методы определения прорастания и способности прорастания. Взамен ГОСТ 10968-72; введ. 1988-02-025. М.: Изд-во стандартов. 1988 - 5 е.; -21 см.

6. ГОСТ 12044-93 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями. Взамен ГОСТ 12044-81; введ. 199310-21. М.: Изд-во стандартов. 1995 - 87 е.; - 21 см.

7. ГОСТ 15113.6-77 Концентраты пищевые. Методы определения сахарозы. Взамен ГОСТ 15113.5-69; введ. 1979-01-01. М.: Изд-во стандартов. 1987.- 16 е.;-21 см.

8. ГОСТ 27839-88 Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины. Взамен ГОСТ 9404-60 (п.п. 52-54); введ. 1988-09-28. М.: Изд-во стандартов. 1988 - 11 е.; - 21 см.

9. Абеленцев В.И., Зиниша JI.C. Азолсодержащие протравители семян зерновых и просовидных культур // Защита и карантин растений. 2003. -№8.-С. 19-21.

10. Александрова Н.Е., Плясухина О.И., Алексеева А.В. Действие озона на плесени хранения зерна: Труды ВНИИЗ /Под ред J1. А. Трисвятского (Биохимия и качество зерна : Вып. 103). М.: ЦНИИ информ. и техн. экон. исслед. М-ва заготовок СССР, 1983. С. 35 - 39.

11. П.Алехин В.Т., Семыкина Т.В. Угроза эпифитотии нарастает // Защита и карантин растений. 2003. - №2. - С. 19-20.

12. Алимов К.Г. Гидротравмирование семян пшеницы // Интегрированная защита сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей в Сибири: Сб. научных трудов/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. Новосибирск, 1986.-С. 133-146.

13. Ашмарина Л.Ф. Грибы рода Fusarium Link, в почве и на растительных остатках в северной лесостепи Приобья // Интегрированная защита растений от болезней и вредителей в Сибири / Сиб. отд. ВАСХНИЛ. -Новосибирск, 1985. С. 43 - 56.

14. Барышев М.Г., Касьянов Г.И. Воздействие электромагнитных полей на биохимические процессы в семенах растений // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 2002, - № 1. - С. 21 - 23.

15. Беркутова Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. — М.: Росагропромиздат, 1991. 206 с.

16. Беркутова Н.С., Швецова И.А. Микроструктура пшеницы. М.: Колос, 1977.- 125 с.

17. Беркутова Н.С., Швецова И.А. Технологические свойства пшеницы и качество продуктов ее переработки. М.: Колос, 1984. - 223 с.

18. Билай В.И. Фузарии. Киев: Наук, думка, 1977. - 443 с.

19. Билай В.И., Гвоздяк Р.И., Скрипаль И.Г. и др. Микроорганизмы -возбудители болезней растений Киев: Наукова думка, 1988. - 552 с.

20. Билай В.И., Пидопличко Н.М. Токсинообразующие микроскопические грибы и вызываемые ими заболевания человека и животных. Киев: Наукова думка, 1970.-291 с.

21. Богородицкая В.П. Методы определения токсичности зерна в связи с поражением его токсигенными микроскопическими грибами. В кн.: Санитарная микробиология. М.: Медицина, 1969. С. 371 - 374.

22. Богородицкая В.П. Возбудители пищевых микотоксикозов. В кн.: Санитарная микробиология. М.: Медицина, 1969. С. 174 - 176.

23. Борисов В.Г. От водяной мельницы до современного предприятия: 100-летняя история Челябинского комбината хлебопродуктов имени Григоровича. Челябинск, 1998. - 226 с.

24. Брюхнова Е.А., Мустафаев С.К., Романов Д.М., Сираш Н. Н. Влияние СВЧ-нагрева на белковый комплекс семян сои // Известия ВУЗов. Пищевая технология 2002. № 2-3. С. 74 -75.

25. Бутковский В.А., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технологии зерно-перерабатывающих производств. М.: Интеграф сервис, 1999. - 472 с.

26. Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А. Ядерный магнитный резонанс в геомагнитном поле — возможный механизм воздействия слабых электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы// Биофизика. 1996. Т. 41. - Вып. 4. - С. 815 -825.

27. Влияние СВЧ излучений на организм человека и животных. Под ред. И. Р. Петрова. - Д.: Медицина Ленингр. отделение, 1970. - 230 с.

28. Гарт Кинг Инструмент шеф — повара // Популярная механика 2003. Март. -С. 92 -95.

29. Дементьева М.И. Фитопатология. М.: Колос, 1977. 367 с.

30. Диагностика основных грибных болезней хлебных злаков/ Т.И. Ишкова, Л.И. Берестецкая, Е.Л. Гасич, М.М. Левитин и др. под ред. В.А. Павлюшина. Санкт-Петербург: Изд-во ВИЗР, 2002. 76 с.

31. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв. М.: ИКЦ Академкнига, 2002. - 282 с.

32. Дудка И.А. Классификационные схемы несовершенных грибов порядка Moniliales и положение в них водных гифомицетов //В кн.: Новостисистематики высших и низших растений. Киев. Изд. Наукова думка. 1976 (1977). С. 134-203.

33. Дурынина Е.П., Великанов JI.JI. Почвенные фитопатогенные грибы. М.; Изд - во Моск. ун-та, 1984. - 107 с.

34. Дьяков Ю.Т., Семенкова И.Г., Успенская Г.Д. Общая фитопатология с основами иммунитета: Учеб. пособие. 2-е изд. - М.: Колос, 1976.

35. Дымина Е.В., Фадеева Л.Г., Влияние байтана универсала на рост и продуктивность яровой пшеницы Новосибирская 67 //Болезни сельскохозяйственных культур и борьба с ними в Сибири: Сб. науч. тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1989. - С. 28-34.

36. Зазимко М.И., Монастырная М.И., Горьковенко B.C. Патогенный комплекс на озимой пшенице // Защита и карантин растений. 2003. № 4. -С. 18-20.

37. Защита растений от болезней/ В.А. Шкаликов, О.О. Белошалкина, Д.Д. Букреев и др.; под ред. В.А. Шкаликова, М.: Колос; 2001. - 248 с.

38. Защита растений от болезней в теплицах (справочник) / под ред. А.К. Ахатова, М.: т-во научных изданий КМК, 2001. - 464 с.

39. Зенова Г.М., Кураков А.В. Методы определения структуры комплексов почвенных актиномицетов и грибов. М.: Изд - во Моск. ун-та, 1988.-54с.

40. Иващенко В.Г., Шипилова Н.П., Левитин М.М. Видовой состав грибов рода Fusarium на злаках в Азиатской части России // Микол. и фитопатол. 2000. Т. 34, вып. 4. С. 54 - 58.

41. Изаков Ф.Я. Разработка и исследование СВЧ метода обработки почвы с целью борьбы с сорной растительностью: Научный отчет по хоздоговору 68-81/ Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства; - Челябинск, 1982. - 58 с.

42. Изаков Ф.Я. Исследование СВЧ способа борьбы с сорной растительностью в полевых условиях: Научный отчет по хоздоговору 68 -81/ Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства; - Челябинск, 1983. - 29 с.

43. Изаков Ф.Я. Технико-экономическое обоснование СВЧ обработки почвы для уничтожения нежелательной растительности: Отчет по научно-исследовательской работе / Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства; - Челябинск, 1984. - 32 с.

44. Изотова А.И., Глебова О.Т. Влияние СВЧ нагрева на клейковинный комплекс пшеницы // Зерновое хозяйство. 2003. № 3. - С. 27 - 28.

45. Изотова А.И., Шварц Л.Е. О влиянии СВЧ-обработки на качество некоторых кормовых продуктов//Зерновое хозяйство. 2003. № 4. -С.23-25.

46. Изучение влияния электромагнитного поля сверхвысокой частоты на семена сорных растений / Под ред. С.В. Коврижкина: Методическиерекомендации для лабораторных исследований Новосибирск: Сибирское отделение ВАСХНИЛ, 1980. - 40 с.

47. Инфекционные болезни растений: физиологические и биохимические основы/ Пер. с англ. JI.JI. Великанова, JI.M. Левкиной, В.П. Прохорова, И.И. Сидоровой; Под ред. Ю.Т. Дьякова.-М.: Агропромиздат, 1985.-367 с.

48. Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия дефектного зерна и пути его использования. М.: Наука, 1979. - 152с.

49. Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1989. - 368с.

50. Калько Г.В., Воробьев Н.И., Лагутина Т.М. и др. Ингибирование микробами антагонистами фитопатогенного гриба Fusarium oxysporum в торфогрунте // Микол. и фитопатол. 2001. Т. 35, вып. 3. - С. 66 - 75.

51. Караджова Л.В. Фузариозы полевых культур. Кишинев, Штиинца, 1989. -215 с.

52. Карцев В.В., Белова Л.В., Иванов В.П. Санитарная микробиология пищевых продуктов. СПб: СПбГМА им И. И. Мечникова, 2000. - 312 с.

53. Каталог грибов рода Fusarium, выделенных с зерновых культур в России. Санкт-Петербург: Издание ВИЗР. 2000. 56 с.

54. Кашкин П.Н. Заболевания, вызываемые грибами. В кн.: Руководство по микробиологической диагностике инфекционных болезней. Под ред. К.И. Матвеева и М.И. Соколова.- М.: Медицина, 1964. С. 647 - 651.

55. Клечковская Е.А. Эколого-биохимическая характеристика Fusarium spp. на озимой пшенице в причерноморской степи Украины // Микол. и фитопатол. 1999. Т. 33, вып. 4. С. 280 - 289.

56. Кобыльский Г.И., Кобыльская Г.В., Дорохова Е.Г. Активность и изозимный спектр некоторых ферментов у мутантов грибов -возбудителей фузариоза зерновых // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. 1991, № 6. - С. 44-48.

57. Ковалев Н.И., Куткина М.Н., Кравцова В.А. Технология приготовления пищи. Под ред. М.А. Николаевой. М.: Издательский дом «Деловая литература», 2001. - 480 с.

58. Койшибаев М.К. Болезни зерновых культур. Алма-Ата изд. КазНИИЗР, 2002, 367 с.

59. Койшибаев М.К., Исмаилова Э.Т. Роль семян в передаче инфекции болезней пшеницы // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. -1989, № 10.-С. 40-44.

60. Кононенко Т.П., Малиновская Л.С., Соболева Н.А. и др. Распространенность и токсинообразующие свойства грибов рода Fusarium, поражающих зерно хлебных злаков в Московской области // Микол. и фитопатол. 1999. Т. 33, вып. 2. С. 118 - 124.

61. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и продуктов его переработки. — М.: Колос, 1976.-375 с.

62. Коршунова А.Ф., Тупеневич С.М., Краева Г.А., Городилова JI.M. Корневые гнили яровой пшеницы. Под ред. С.М. Тупеневича. Л., Колос (Ленингр. отд-ние), 1974. 64 с.

63. Коршунова А.Ф., Чумакова А.Е., Щекочихина Р.И. Защита пшеницы от корневых гнилей. Изд. 2-е перераб. И доп. Л., Колос (Ленингр. отд-ние), 1976.-184 с.

64. Котик А.Н., Труфанова В.А. Обнаружение в пшенице нафтохинонового фузариотоксина аурофузарина // Микол. и фитопатол. 1998. Т. 32, вып. 6.-С.58-61.

65. Кретович В.Л. Биохимия зерна. М.: Наука, 1981. - 151 с.

66. Кретович В.Л. Биохимия зерна и хлеба. М.: Наука, 1991. - 130 с.

67. Кретович В.Л. Основы биохимии растений. М.: Высшая школа, 1971.

68. Куварин В.В. Поиски и проблемы внедрения предпосевной обработки // Селекция и семеноводство. 1985. - №2. - С. 45 - 51.

69. Кудинов П.И., Бочкова Л.К., Караим Т.В. Влияние обработки зерна пшеницы метацидом на хлебопекарные свойства муки и качество хлеба //Известия вузов. Пищевая технология. -1997. №6. - С. 22 - 23.

70. Кудинов П.И., Першакова Т.В. Биохимическое и технологическое обоснование консервации зерна пшеницы производными карбамида //Известия вузов. Пищевая технология. 2000. - №1. - С. 35-38.

71. Лабораторные исследования в ветеринарии: биохимические и микологические: Справочник / сост.: Антонов Б.И., Яковлева Т.Ф., Дерябина В.И. и др.; Под ред. Антонова Б.И. М.: Агропромиздат, 1991. -287 с.

72. Лабораторный практикум по общей технологии пищевых производств/ А.А. Виноградова, Г.М. Мелькина, Л.А. Фомичева и др.; Под ред. Л.П. Ковальской. М.: Агропромиздат, 1991.-335с.

73. Левитин М.М., Иващенко В.Г., Шипилова Н.П. и др. Возбудители фузариоза колоса зерновых культур и формы проявления болезни на северо-западе России// Микол. и фитопатол. 1994. Т. 28, вып. 3.- С.58 64.

74. Леднев В.В., Скребницкая Л.К., Ильясова Е.Н. и др. Магнитный параметрический резонанс в биосистемах. Экспериментальная проверка предсказаний теории с использованием регенерирующих планарий

75. Dugesia tigrina в качестве тест системы // Биофизика. - 1996. Т. 41. -Вып. 4. -С. 815 - 825.

76. Лексаков С. Грибковая обсемененность на предприятиях отрасли // Хлебопродукты 2003. №3. С. 40 - 41.

77. Малый практикум по физиологии растений: Практ. Пособие / Под ред. М.В. Гусева. 8-е изд. - М.: Изд-во МГУ, 1982. - 192 с.

78. Манукян И.Р. Фитопатогены озимой пшеницы в Северной Осетии // Защита и карантин растений 2003. №1. — С. 32-33.

79. Маслов И.Н., Чижова К.Н., Шваркина Т.И. Технохимический контроль хлебопекарного производства. М., Пищевая промышленность, 1966. -396 с.

80. Матвеев Б.А. Разработка и исследование СВЧ метода борьбы с засоренностью почвы семенами нежелательной растительности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. -Челябинск: ЧИМЭСХ, 1983. -20с.

81. Меденцев А. Г., Аринбасарова А. Ю., Акименко В. К. Дыхательная активность и образование нафтохиноновых пигментов у гриба Fusarium decemcellulare в условиях окислительного стресса. // Микробиология. 2002. Т. 71, № 2, (март апрель) - С. 176 - 182.

82. Методические рекомендации по оценке качества зерна / ВАСХНИЛ Научный совет по качеству зерна; Подг. А.А. Созинов, Н.И. Блохин, И.И. Василенко и др. М.: 1977. 172с.

83. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования / под ред. А.Г. Шахназарова: Спец. выпуск. М., 1994. - 80 с.

84. Методы биохимического исследования ратений/ под. ред. Ермакова А.И. Зе изд. , перераб. и доп. Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. -429с.

85. Методы определения болезней и вредителей сельскохозяйственных растений/ Пер. с нем. К.В. Попковой, В.А. Шмыгли. М.: Агропромиздат, 1987.-224 с.

86. Мир растений. В 7 т. /Редкол. А.Л. Тахтаджян (гл. ред) и др. Т. 2. Грибы /Под ред. М.В. Горленко. 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1991. -475 с.

87. Мищенко А.А., Малинин О.А., Машкей И.А. и др. Высокочастотная технология защиты зерна//3ащита и карантин растений. 2000. №1. - С. 38-39.

88. Монастырский О.А. Токсины фитопатогенных грибов //Защита и карантин растений. 1996. №3. - С. 12-14.

89. Монастырский О.А. Биопрепараты против развития токсикогенных грибов на зерне// Защита и карантин растений. 2000. №3. - С. 32 - 33.

90. Монастырский О.А. Биозащита зерновых культур от токсикогенных микроорганизмов // Защита и карантин растений 2003. №2. С. 5-8.

91. Мудрецова Висс К.А., Колесник С.А., Гринюк Т.И. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии-М.: Экономика, 1975.- 151 с.

92. Мюллер Г., Литц П., Мюнх Г.Д. Микробиология, пищевых продуктов растительного происхождения/ Пер. с нем. А. М. Калашниковой. М., Пищевая промышленность, 1977. - 343 с.

93. Наумова Н.А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию.-Ленинград: Колос, 1970. -205 с.

94. Никитина З.И. Микробиологический мониторинг наземных биосистем. -Новосибирск: Наука, 1991. 219 с.

95. Новое в систематике и номенклатуре грибов. Под ред. Ю.Т. Дьякова, Ю.В. Сергеева. М.: «Национальная академия микологии»; «Медицина для всех», 2003.-496 с.

96. Новожилов К.В. Некоторые направления экологизации защиты растений // Защита и карантин растений 2003. №8. С. 14 - 17.

97. Отчет ФГУ «Федеральная государственная территориальная станция защиты растений в Челябинской области» за 2002год. — Челябинск, 2002.

98. Отчет о работе ФГУ «Федеральная государственная территориальная станция защиты растений в Челябинской области» за 2003год. -Челябинск, 2003. 59 с.

99. Патент 2051552 Россия, МКИ 6 А 01 С 1/10. Способ обработки семян и устройство для его осуществления / Н.В. Цугленок, С.Н. Шахматов, Г.И. Цугленок. Опубл. в Б. И. - 1996. - № 1.

100. Пен Р.В. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства. — Красноярск.: Изд-во Красноярского университета, 1982.

101. Пересыпкин В.Ф. Болезни зерновых культур. М.: Колос, 1979. - 279 с.

102. Пересыпкин В.Ф. Сельскохозяйственная фитопатология. М.: Агропромиздат, 1989. - 479 с.

103. Пересыпкин В.Ф., Коваленко С.Н., Шелестова B.C. и др. Практикум по методике опытного дела в защите растений. М.: Агропромиздат, 1989. -175 с.

104. Пересыпкин В.Ф., Тютерев С.Л., Баталова Т.С. Болезни зерновых культур при интенсивных технологиях их возделывания. М.: Агропромиздат, 1991.-272 с.

105. Попкова К.В. Учение об иммунитете растений: Учеб. пособие М.: Колос, 1979.

106. Постановление Всероссийского съезда по защите растений // Защита и карантин растений. — 1996. №3. С. 9-11.

107. Практикум по сельскохозяйственной фитопатологии / Под ред. К.В. Попковой.- М.: Колос, 1976. 335 с.

108. Применение СВЧ- нагрева для термической обработки какао бобов / Маршалкин Г.А., Остапенков A.M., Носиков B.C. и др.// Обзор информ.

109. ЦНИИТЭИпищепром. Пищевая промышленность. Сер. Кондитерская пром-сть. Вып.З. М.: 1984. - 16 с.

110. Протасов Н.И. Агроэкономические основы применения фунгицидов в интенсивном земледелии Минск: Ураджай, 1992. 182 с.

111. Пучков К.В. Применение ЭМПСВЧ в пищевой и перерабатывающей промышленности // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. Красноярск, 2002. С. 40 - 41.

112. Разумов В.А. Массовый анализ кормов: Справочник. М.: Колос, 1982. -176 с.

113. Рихванов Е.Г., Варакина Н.Н., Русалева Т.М. и др. Изменение дыхания при действии теплового шока на дрожжи Sacharomyces cerevisiae. // Микробиология. 2001. Т. 70, № 4, (июль август) - С. 531 - 535.

114. Рогов И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. — М.: Агропромиздат, 1988. 272 с.

115. Рогов И.А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов М.: Пищевая промышленность, 1974. 583 с.

116. Рогов И.А., Некрутман С.В. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов. 2 е изд., перераб., - М.: Агропромиздат, 1986. - 350 с.

117. Рогов И.А., Некрутман С.В., Лысов Г.В. Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 199 с.

118. Рогов И.А., Некрутман С.В., Папкова В.Б., Билетова Н.В.Влияние режимов СВЧ- термообработки на микроорганизмы // Мясная индуристрия, 1982. №4. С. 35 - 36.

119. Родигин М.Н. Общая фитопатология. М.: Высшая школа, 1978. 365 с.

120. Романенко Г.А. В условиях реформирования сельского хозяйства // Защита и карантин растений. 1996. №3. - С. 6 - 8.

121. Рубинштейн Ю.И. Пищевые микотоксикозы . В кн.: Руководство по микробиологической диагностике инфекционных болезней. Под ред. К.И. Матвеева и М.И. Соколова.- М.: Медицина, 1964. С. 372 — 383.

122. Санин С.С. Основные составляющие звенья систем защиты растений от болезней // Защита и карантин растений 2003. №10. С. 16 - 21.

123. Саттон Д., Фотергилл А., Ринальди М. Определитель патогенных и условно патогенных грибов: Пер. с англ. М.: Мир, 2001. - 486 е., ил.

124. Сверхвысокочастотный и инфракрасный нагрев пищевых продуктов /И.А. Рогов, С.В. Некрутман. М: Пищевая промышленность, 1976. - 212 с.

125. Семенов А.Я., Потлайчук В.И. Болезни семян полевых культур Л.: Колос, Ленингр. отд-ние, 1982. — 128с.

126. Семенов А.Я., Федорова Р.Н. Инфекция семян хлебных злаков/ Всесоюз. акад. С.-х. наук имени В.И. Ленина.- М.: Колос, 1984, 95с.

127. СОЗ: в опасности наше будущее/Под ред. О. Сперанской, А. Киселева, С. Юфита. М.: «ЭКО-Согласие», 2003. - 144 с.

128. Соколова Г.Д., Павлова В.В., Дорофеева Л.Л. и др. Влияние степени токсикогенности Fusarium graminearum на поражение озимой пшеницы фузариозом колоса// Микол. и фитопатол.1999. Т.ЗЗ, вып. 2. С. 125 - 129.

129. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей (справочное издание) Бродский В.З., Бродский Л.И., Голикова Т.И. и др.М.: Металлургия, 1982. 752 с.

130. Таланов Г.А., Хмелевский Б.Н. Санитария кормов: Справочник. М.: Агропромиздат, 1991. - 303 с.

131. Таскаева А.Г., Герцог Н.М., Медведева Л.М., Зыбалов B.C. Лабораторные работы по курсу «Технология производства продуктов растениеводства». Растениеводство и земледелие Челябинск: ЧГАУ, 1996, - 34 с.

132. Тверитин А.В., Трофимова Н.Б., Исаева Л.И. и др. Состояние и тенденции развития электрических способов и оборудования для борьбы с сорняками М.: ВНИИТЭНСХ, 1984. - 65 с.

133. Тепляков Б.И., Теплякова О.И. Болезни яровой пшеницы в Западной Сибири // Защита и карантин растений 2003. № 1. С. 17-18.

134. Терехова В.Ф. Эффективность средств химизации в снижении вредоносности корневых гнилей // Аграрная наука на рубеже веков: Тезисы докл. Всерос. Научно-практической конф. / Краснояр. Гос. Аграр. ун-т. Красноярск, 2003. - С. 24 - 26.

135. Технология возделывания и уборки сельскохозяйственных культур, заготовки зерна и кормов/Челябинский областной Агропромсоюз, ЧНИИСХ, п. Тимирязевский, 1990. 153 с.

136. Тремасов М.Я., Сергейчев А.И., Равилов А.З. Изучение токсикогенеза Fusarium sporotrichiella при повышенной температуре культивирования // Микол. и фитопатол. 2000. Т. 34, вып. 4. С. 59 - 61.

137. Трисвятский Л.А. Хранение зерна. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

138. Тютерев С.Л., Евстигнеева Т.А. Биохимические методы исследования индуцированной болезнеустойчивости растений. Санкт-Петербург: Изд-во ВИЗР, 2001. 68 с.

139. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/Н.Н. Третьяков, Е.И. Кошкин, Н.М. Макрушин и др.; под ред. Н.Н. Третьякова. М.: Колос, 2000. - 640 с.

140. Фомина О.Н., Левин A.M., Нарсеев А.В. Зерно. Контроль качества и безопасности по международным стандартам. М.: Проректор, 2001 - 368 с.

141. Хасанов Б.А., Мостовой В.А., Выприцкая А.А. Болезни яровой пшеницы в Северном Казахстане // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. Алма-ата, 1990, № 11. С. 37 - 42.

142. Хайруллин P.M., Исмагилов Р.И., Нурлыгаянов Р.Б. и др. Особенности влияния некоторых фитопатогенов на качество зерна пшеницы // Зерновое хозяйство. 2003. № 3. С. 24 -25.

143. Химия пищи. Книга 1: Белки: Структура, функции, роль в питании / И.А. Рогов, JI.B. Антипова, Н.И. Дунченко и др., в 2 кн. Кн. 1 М.: Колос, 2000. -384 с.

144. Хлопцева Р.И. Биологическая защита зерна при хранении от вредных насекомых. М.: ВНИИТЭИагропром СССР, 1988. - 57 с.

145. Хлопцева Р.И. Экологически безопасные методы и средства защиты растений от вредных организмов. -М.: ВНИИТЭИагропром, 1996. 59 с.

146. Хохряков М.К., Доброзракова Т.Д., Степанов К.М., Летова М.Ф. Определитель болезней растений. 3-е изд., испр. СПб.: Издательство «Лань», 2003. - 592с.

147. Цугленок Г.И. Методология и теория системы исследований энерготехнологических процессов/ Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003.- 193 с.

148. Цугленок Г.И. Система исследования электротехнологических процессов ВЧ и СВЧ обработки семян: Автореф. дис. докт. технич. наук: 05.20.02 / Красноярский гос. аграрн. университет. Красноярск., 2003. — 35 с.

149. Цугленок Н.В. и др. Электротехнология в борьбе с семенной инфекцией зерновых культур // Тракторы и с-х машины, 1988. №4. С. 39 -41.

150. Цугленок Н.В., Михеева Н.Б., Юсупова Г.Г. Экономическая эффективность обеззараживания семян томата электромагнитным полем высокой частоты // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, Красноярск, 2002. С. 103 - 107.

151. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций/Краснояр. гос. аграр. унт. Красноярск, 2003. - 243 с.

152. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. и др. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, Красноярск, 2002. С. 33 - 37.

153. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. и др. Влияние электромагнитного поля высокой частоты на энергию прорастания и всхожесть семян томата // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, Красноярск, 2002. С. 21 - 25.

154. Чулкина В.А. Защита зерновых культур от обыкновенной гнили.- М.: Россельхозиздат, 1979.-72 с.

155. Чулкина В.А., Коняева Н.М., Кузнецова Т.Т. Борьба с болезнями сельскохозяйственных культур в Сибири.- М.: Россельхозиздат, 1987. 252 с.

156. Чулкина В.А., Коняева Н.М., Кузнецова Т.Т. Борьба с болезнями сельскохозяйственных культур в Сибири.- М.: Россельхозиздат, 1987. 252 с.

157. Чумаков А.Е. Научные основы прогнозирования болезней растений. М.: ВНИИТЭИСХ, 1973. - 60 с.

158. Чумаков А.Е., Минкевич И.И., Власов Ю.И. и др. Основные методы фитопатологических исследований.- М.: Колос, 1974. — 191 с.

159. Шахматов С.Н., Цугленок Н.В. Энергоресурсосберегающие технологии обработки продукции сельскохозяйственного производства // Вестник Красноярского государственного аграрного университета, Красноярск, 2002.-С. 25-32.

160. Шахназарова В.Ю., Струнникова O.K., Вишневская Н.А. Влияние влажности на развитие Fusarium culmorum в почве // Микол. и фитопатол. 1999. Т. 33, вып. 1.-С. 53-59.

161. Швалева А.Л., Пахомова М.В., Аксенов С.И. Исследование растворимых Сахаров в семенах Triticum aestivum L. Различных по засухоустойчивости сортов//Вестник Моск. ун-та. Сер. 16. Биология. 2000. №1. С. 27 - 30.

162. Шералиев А.Ш., Бухаров К.В. Видовой состав грибов рода Fusarium, поражающих культурные и сорные растения Узбекистана // Микол. и фитопатол. 2001. Т. 35, вып. 2. С. 44 - 47.

163. Шеховцев А.Г., Элланская И.А., Диголь Д. Фузарии в почвах лесных фитоценозов Украины и некоторых регионов России// Микол. и фитопатол. 1998. Т. 32, вып. 5. С. 79 - 84.

164. Шкаликов В.А., Белошапкина О.О., Букреев Д.Д. и др. Защита растений от болезней. М.: Колос, 2001. 248 с.

165. Электротехнология /A.M. Басов, В.Г. Быков, А.В. Лаптев, В.Б. Файн. М.: Агропромиздат, 1985. - 256 с.

166. Abbot S.P. Mycotoxins and Indoor Molds/ Indoor Envronment Connections, Vol.3, Issue 4.

167. Benyon F.H., Jones A.S., Tovey E.R., Stone G. Differentiation of allergenic fungal spores by image analysis, with application to aerobiological counts // Aerobiologia? 15(3), 1999, -pp. 211-223.

168. Burge H.A. An update on pollen and fungal spore aerobiology// Journal of Allergy and Clinical Immunology, 110 (4), 2003, -pp. 544 552.

169. Chao H.J., Schwartz J., Milton D.K., Burge H.A. Populations and determinants of airborne fungi in large office buildings // Environmental Health Perspectives, 110(8), 2002.-pp. 777-782.

170. Dorfelt H., Gorner H. Die Welt der Pilze. Leipzig; Jena; Berlin: Urania -Verlag, 1989.-264 S.

171. Fischer G., Schwalbe R., Ostrowski R., Dott W. Airborne fungi and their secondary metabolites in working places in a compost facility // Mycoses, 41 (9-10), 1998,-pp. 383-388.

172. Horn В., Dorner J. Effect of competition and adverse culture conditions on aflatoxin production by Aspergillus flavus through successive generations // Mycologia, 94 (5), 2002, pp. 741 - 751.

173. Hradil C., Halloc V., Clardy I., Kenfield D., Strobel D. Phytotoxins from Alternaria cassiae // Phytochemistry. 1989. - V. 28. - №1 - P. 73 -75.

174. Kothe H., Kothe E. Pilzgeschichten: Wissenswertes aus der Mykologie. -Berlin: Springer- Verl., 1996. 211 S.

175. Logrieco A., Bottalico A., Visconti A., Vurro M. Natural occurrence of Alternaria mycotoxins in some plant products // Microbiol, alim. nutr. - 1988. -V. 6. - №1. - P. 13-17.

176. Sorenson W.G. Fungal spores: hazardous to health? // Environmental Health Perspectives? Volume 107 Supplement 3. 1999/ - P. 469-472.

177. Southwell R. J., Brown J. F., Wong P. T. W. Effekt of inoculum density, stage of plant growth and dew period on the incidence of black point caused by Alternaria alternata in durum wheat // Annals of Applied Biology. 1980. - V. 96.-№ l.-P. 29-35.

178. Zeller K., Summerell В., Bullock S., Leslie J. Giberella konza (Fusarium konzum) sp. Nov. from prairie grasses, a new species in the Giberella fujikuroi species complex // Mycologia, 95 (5), 2003, pp. 943- 954.

Информация о работе

Головина, Татьяна Анатольевна
кандидата биологических наук
Красноярск, 2004
ВАК 03.00.16

Диссертация

Влияние энергии СВЧ-поля на фитопатогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы