Увеличение дыхания поврежденных с х вредителями плодов связано с

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Мурашев С.В., Коломичева Е.А, Уварова Н.А. Дыхание и сорбционная способность плодов и овощей: Метод. указания к лабораторным работам для студентов спец. 260301, 260302, 260504, 260601, 260602 очной и заочной форм обучения, бакалавриата и магистратуры направления 260100. − СПб.: СПбГУНТиПТ, 2011. − 23 с.

Даны краткие теоретические сведения о дыхании и сорбционной способности плодов и овощей в зависимости от условий холодильной обработки. Указана цель лабораторных работ, порядок их проведения. Приводится список литературы.

Рецензент Доктор техн. наук, проф. Л.В. Красникова

Рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ДЫХАНИЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ

Плоды и овощи, сохраняемые в охлажденном состоянии, являются живыми организмами, им присущи дыхание и природный иммунитет. Дыхание − это основная форма диссимиляции вещества, в ходе которой освобождается энергия, расходуемая при жизнедеятельности организма. Внешними признаками дыхания являются поглощение из окружающего воздуха кислорода и выделение углекислого газа. Обмен СО 2 и О 2 происходит путем диффузии через устьица и частично через кутикулу.

На дыхание расходуются, в основном, углеводы и в меньшей степени жиры и белки. Окисление их происходит в цикле Кребса. Среди образующихся при этом кислот изолимонная, ά-кетоглутаровая

и яблочная служат непосредственными субстратами окисления в дыхательной цепи. Окисление осуществляется с участием специфических ферментов: пиридиновых и флавиновых дегидрогеназ и коэнзима Q, причем на этих стадиях происходит перенос двух атомов водорода. Далее имеет место перенос непосредственно электронов через систему цитохромов на кислород.

Процесс окисления в дыхательной цепи сопровождается фосфорилированием АДФ и запасанием энергии в форме АТФ. Каждая из трех карбоновых кислот, образующихся в цикле Кребса, дает три молекулы АТФ. В образовании и аккумуляции энергии, которая по мере надобности расходуется клеткой, заключена основная роль дыхания. Поскольку фосфорилирование неразрывно связано с окислением в дыхательной цепи, то обычно говорят о процессе окислительного фосфорилирования. Наличие сопряжения между окислением

и фосфорилированием впервые было доказано академиком В.А.Энгельгардтом.

Процесс дыхания, как правило, происходит в митохондриях клеток. Ферменты дыхательной цепи представляют собой мультиферментные системы, закрепленные на внутренних митохондриальных мембранах. Их называют дыхательными ансамблями.

Таков основной путь окисления в растительной клетке. Он весьма чувствителен к действию различных повреждающих факто-

ров. Под влиянием низких температур, ядов, ионизирующей радиации нарушается целостность митохондриальных мембран, и ими утрачивается сопряжение дыхания или, как говорят, происходит разобщение дыхания. Чувствительность фосфорицирования больше, чем окисления. Поэтому при разобщении дыхания окислительные процессы часто сохраняются, но при этом энергия окисления не превращается в энергию АТФ, а рассеивается в форме теплоты. Для растительных тканей характерно наличие специальных механизмов, позволяющих им переносить различные неблагоприятные условия внешней среды. К ним относятся:

- принцип множественности (мультипринцип), заключающийся в том, что не один, а несколько ферментов способны активизировать одну в ту же реакцию;

- полифункциональность каталитических систем, выражающаяся в том, что один и тот же фермент способен активизировать несколько реакций;

- рассредоточенность, или делокализация, окислительного аппарата, вследствие чего ферменты, участвующие в дыхательной цепи, локализованы не только в митохондриях, но и в протоплазме, в различных структурных элементах клетки, например, в ядре, хлоропластах.

Благодаря этому окисление в растительной клетке осуществляется не только основным путем, но и с помощью альтернативных механизмов, образующих более короткие цепи с участием ферментов каталазы, пероксидазы, полифенолоксидазы, аскорбиноксидазы, сукцинатдегидрогеназы.

При понижении содержания кислорода в атмосфере до значений ниже определенного предела или при полном его отсутствии растительные клетки переходят к так называемому интрамолекулярному, или бескислородному, дыханию, представляющему собой в химическом отношении брожение. При анаэробном дыхании органический материал не распадается до конечных продуктов и выход энергии значительно меньше. Переход исключительно к интрамолекулярному дыханию приводит к гибели организма, так как накапливающийся этанол губительно действует на живую клетку.

Процесс дыхания необходим для поддержания жизнедеятельности охлажденных плодов и овощей. В то же время он приводит к потере ценных в пищевом отношении веществ. Поэтому условия хранения плодов и овощей должны быть таковы, чтобы снизить по возможности

интенсивность дыхания, не нарушив, однако, естественного течения процессов, поскольку только растительные продукты с нормальным дыханием обладают необходимой лежкоспособностью.

Интенсивность дыхания J определяют по количеству миллиграммов СО 2 , выделенных одним килограммом продукта за 1 ч. Влияние температуры на этот процесс можно определить по температурному коэффициенту Q 10 , который показывает, во сколько раз уменьшается интенсивность дыхания при понижении температуры на 10 °С.

Q 10 = 10 J 2 / J 1 ( t 2 − t 1 ),

где J 1 и J 2 − величины интенсивности дыхания соответственно при температурах t 1 и t 2 , мг СО 2 /(кг ∙ ч).

Как известно, для большинства химических реакций, подчиняющихся правилу Вант-Гоффа, величина Q 10 равна 2−3. Однако дыхание представляет собой сложный процесс, который состоит примерно из 30 реакций и зависит не только от температуры, но и от вида, возраста, состояния объекта, особенностей его ферментативных систем и других факторов. Поэтому величины Q 10 для растительных объектов изменяются в значительных пределах от 1,8 до 6,8.

Более отчетливо влияние температуры на интенсивность дыхания можно проследить по формуле Гора, согласно которой в интервале между температурами замерзания и хранения интенсивность

дыхания связана с температурой экспоненциальной зависимостью

где J t – интенсивность дыхания при температуре t , мг СO 2 /(кг ∙ ч); J 0 – интенсивность дыхания при температуре 0 °С, мг CO 2 /(кг ∙ ч); b − температурный коэффициент интенсивности дыхания, 1/°С.

Величина b постоянна для каждого вида плодов и овощей; она характеризует скорость окисления и позволяет судить о продолжительности возможного хранения; ее численное значение составляет от 0,0617 до 0,1903 1/°С.

При хранении плодов и овощей вследствие дыхания наблюдается тепловыделение, которое может быть весьма значительным и должно учитываться при тепловых расчетах.

При свободном доступе воздуха к растительному организму процесс окисления глюкозы может быть выражен следующим уравнением

С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 = 6 СО 2 + 6 Н 2 О + 2831 кДж.

Тогда при образовании 1 мг СО 2 , в случае полного окисления сахаров, общее количество освобождаемой при дыхании энергии составляет 0,011 кДж. Интенсивность освобождения энергии Р t при данной температуре t может быть определена по следующему уравнению

Р t = 0,011 J t кДж/(кг ∙ ч).

Понижение температуры позволяет снизить интенсивность дыхания и тепловыделения плодов и овощей и тем самым одновременно увеличить продолжительность их хранения и уменьшить естественные потери.

Цель лабораторной работы

Изучить процесс дыхания растительных продуктов в зависимости от условий их холодильной обработки.

Работа заключается в определении интенсивности дыхания продуктов растительного происхождения, хранившихся при разных температурах, и выполняется фронтальным методом четырьмя группами студентов по 2 − 4 человека. Группы работают с разными продуктами (картофелем, морковью, свеклой, брюквой, репой, яблоками). Температура хранения растительных продуктов: t 1 = 20 − 25 °С,

t 2 = 6 − 8 °С, t 3 = 0 °С, t 4 = − 2 °С.

Первая группа работает с картофелем, вторая − с морковью, третья − со свеклой, четвертая − с яблоками (или с брюквой, репой).

Определение интенсивности дыхания производят различными методами, среди которых широкое распространение получило поглощение выделяющегося при дыхании углекислого газа раствором щелочи.

Количество поглощенного углекислого газа определяют или по изменению электропроводности, или по возрастанию массы сосуда со щелочью, или, как в данной работе, – титрованием.

Экспериментальная установка представляет собой эксикатор с отверстием в крышке, в которое вставляют трубку с натронной известью. Определенное количество исследуемых плодов или овощей помещают на решетке в верхнюю половину эксикатора, на дно которого предварительно устанавливают открытую чашку Петри с 0,2 н раствором КОН.

Выделяемый при дыхании продукта углекислый газ поглощается щелочью с образованием соли

2 КОН + СО 2 = К 2 СО 3 + Н 2 О.

Вследствие поглощения щелочью углекислого газа в эксикаторе создается разрежение, наружный воздух поступает в эксикатор, однако, проходя через трубку с натронной известью, он освобождается от содержащейся в нем углекислоты.

К концу эксперимента в чашке Петри будет находиться смесь из образовавшейся соли и некоторого количества не прореагировавшей щелочи. Титрование этой смеси производят 0,1 н раствором НСl. При этом К 2 СО 3 реагирует с НСl в две стадии:

К 2 СО 3 + НСl = КНСО 3 + КСl,

КНСО 3 + НСl = Н 2 СО 3 + КСl.

В соответствии с этим кривая титрования имеет две точки эквивалентности.

В первой стадии реакции рН изменяется от 4,6 до 8,3. Если до

начала титрования к раствору К 2 СО 3 прибавить фенолфталеин, то раствор приобретает красную окраску. При переходе через точку эквивалентности, соответствующую образованию КНСО 3 , раствор

обесцвечивается. Если прибавить к этому раствору индикатор метиловый оранжевый, то раствор окрасится в желтый цвет. При дальнейшем прибавлении НСl, когда весь КНСО 3 окажется превращенным в свободную Н 2 СО 3 , желтая окраска раствора перейдет в розовокрасную. Поэтому считают, что с фенолфталеином оттитровывается избыток КОН , не пошедший на связывание СО 2 , и половина K 2 CО 3 , а с метилоранжем дотитровывается вторая половина К 2 СО 3 . Исходя из этого положения производят расчет выделившегося СО 2 .

Интенсивность дыхания определяют по формуле

J = 2( а − b ) к 2,2/(τ 2 − τ 1 ) G ,

где а − общее число миллилитров, пошедшее на титрование 20 мл 0,2 н раствором КОН; b − число миллилитров 1 н раствора HCl, пошедшее на титрование 20 мл 0,2 н раствором КОН в присутствии фенолфталеина; 2( а − b ) − число миллилитров 0,1 н раствора HCl, пошедшее на титрование К 2 СО 3 ; 2,2 − коэффициент пересчета объема соляной кислоты, затраченной на титрование (1 мл 0,1 н раствора HCl соответствует 2,2 мг СО 2 ); τ 1 − время начала опыта, ч; τ 2 − время окончания опыта, ч; G − масса исследуемого продукта, кг.

Материалы и реактивы

1. Овощи: картофель, свекла, морковь, брюква, репа или другие, имеющиеся в наличии.

3. 0,2 н раствор КОН.

4. 0,1 н раствор НС1 .

5. Индикаторы − фенолфталеин и метиловый оранжевый.

Приборы и посуда

Холодильный шкаф с температурой 6 − 8 °С – 1 шт. Холодильные прилавки с температурами 0 и − 2 °С – 2 шт. Весы технические – 1 шт.

Эксикатор с решеткой и отверстием, в которое вставлена трубка с натронной известью (по 4 для каждой группы) – 16 шт.

Чашка Петри – 16 шт.

Бюретка для титрования – 4 шт.

Пипетка на 10 мл – 4 шт.

Коническая колба вместимостью 10 мл – 16 шт.

Подготовка к работе (готовит лаборант)

Продукты, подлежащие исследованию, выдерживают в течение недели при соответствующих температурах.

До проведения лабораторной работы растительные продукты в течение суток выдерживают при комнатной температуре (20 °С).

Порядок выполнения работы

1. В четыре чашки Петри пипеткой наливают по 10 мл 0,2 н раствора КОН, устанавливают их в четыре эксикатора.

2. Отвешивают овощи и яблоки массой приблизительно 0,5 кг. Овощи очищают от кожуры. Для интенсификации процесса дыхания можно разрезать овощи и яблоки на 4 части.

3. В каждый эксикатор на решетку помещают подготовленные продукты, после чего эксикаторы быстро закрывают крышкой. Эти операции необходимо выполнить быстро и аккуратно, чтобы продукты не лежали на столе.

4. Отмечают время начала закладки продуктов в эксикаторы τ 1 .

5. Один эксикатор (например, с картофелем) оставляют при

комнатной температуре t 1 = 20−25 °С, соответственно, второй, третий и четвертый помещают в холодильный шкаф или холодильный прилавок с температурами: t 2 = 6−8 °С, t 3 = 0 °С и t 4 = − 2 °С.

6. Через 1,5 часа вынимают из эксикаторов чашки Петри

с раствором щелочи и сразу закрывают их крышками.

7. Отмечают время окончания опыта τ 2 .

8. Производят титрование раствора щелочи 0,1 н раствором НСl. Для этого раствор щелочи из чашки Петри переливают в коническую колбу, добавляют 4−5 капель фенолфталеина. Титруют кислотой до обесцвечивания. Отмечают количество (в миллилитрах) НСl, пошедшее на титрование b . Затем в ту же колбу добавляют 1−2 капли метилоранжа и титруют той же кислотой до изменения желтой окраски на розовокрасную. Отмечают общее количество (в миллилитрах) НСl, пошедшее на титрование а . Полученные данные заносят в табл. 1.

Видовой состав вредителей плодовых культур невероятно разнообразен. Различными животными могут повреждаться все органы деревьев на всех стадиях развития растений: корневая система, скелетные части (штамбы и сучья), побеги, бутоны, листья, почки, плоды.

Содержание:

Всего на плодовых деревьях в Европейской части России и на Кавказе насчитывается около 300 видов вредных насекомых и клещей. Чуть меньше половины, 120 видов, относят к видам, причиняющим значительный ущерб. [3]

Вредители корней

Корни плодовых культур повреждают Медведка обыкновенная, личинки жуков из семейства Пластинчатоусые (хрущи), некоторых видов Златок.

Личинка Златки плодовой (фисташковой) повреждает корни косточковых плодовых растений (сливы, абрикосы, вишню, миндаль и другие). [8] Плодовитость вида в северных районах 50 – 100 яиц, в южных до 1000. Вид термофилен, самки живут больше года. Личинки в первом возрасте обладают тонким обонянием и отыскивают корешки кормовых растений по запаху. [6]

Личинка майского жука

Личинка майского жука – опасный вредитель корней

Личинка Златки черной вынуждена обходиться без пищи пока не найдет корни кормовых растений. В это время ее выживаемость зависит от температуры окружающего воздуха. При 27 °C через три дня вымирает 100% личинок, при 13°C обмен веществ понижается, и выживаемость личинок увеличивается. Половина особей проживает до 10 суток, а некоторые до 21 суток. [7]

Личинки жуков из семейства Пластинчатоусые (Хрущ белый, Хрущ волосатый, Хрущ майский восточный, Хрущ майский западный, Хрущ мраморный европейский, Хрущ мраморный кавказский) – опасны для корней плодовых растений в третьем личиночном возрасте. [2] При массовом размножении видов летом в плодовом саду может наблюдаться листопад. Молодые плодовые растения погибают, взрослые задерживаются в росте и развитии. Характерно, чем более благоприятны условия для роста древесной растительности, тем более вероятна опасность повреждения. [5]

Личинка Древесницы въедливой

Повреждение стволиков плодовых деревьев личинкой

Древесницы въедливой ( Zeuzera pyrina)

Вредители скелетных частей (штамбов и сучьев) деревьев

Скелетные части плодовых культур повреждаются жуками из семейства Златок, Древоточцев, Короедов. Вредят штамбам и сучьям Щитовки, Ложнощитовки, Тли. Из семейства Чешуекрылых наиболее опасны Древесница въедливая и Яблонная стеклянница.

Вредители протачивают ходы в древесине и под корой. Это вызывает усыхание отдельных ветвей, а часто и целых деревьев.

Щитовки, Ложнощитовки, Кровяная тля сосут на коре штамбов и ветвей. Они ослабляют деревья, снижая их зимостойкость и способность переносить другие неблагоприятные факторы окружающей среды.

Деревья с пораженными скелетными частями слабо плодоносят, а при сильном поражении отмирают. Молодые деревца, пораженные Калифорнийской щитовкой, усыхают на третий-четвертый год. [1]

Заболонник (короед) непарный западный заселяет средневозрастные, здоровые деревья семенного происхождения. Предпочитает редины, окраины садов и другие, хорошо прогреваемые мест. Жуки окольцовывают ветви и тонкие стволики ходами и дерево выше места заселения засыхают. Является первичным вредителем, вслед за которым более толстые стволы поражаются другими вредными организмами. [9]

Вредители почек

Почки плодовых деревьев повреждают жуки семейства Долгоносики, Трубковерты, гусеницы Бабочек из семейства Листоверток, Боярышниц, Волнянок (Златогузка) и другие насекомые.

Уничтожаются как листовые, так и плодовые почки. Уничтожение последних сильно ослабляет плодоношение. Потеря урожая по вине этой группы вредителей может превышать 30%. [3]

Из семейства Долгоносиков почками плодовых растений на стадии имаго предпочитают питаться: Долгоносик вишневый, Трубковерт медный, Казарка плодовая и многие другие. [3]

долгоносиком (Conotrachelm nenuphar)

Плоды, поврежденные плодовым

долгоносиком (Conotrachelm nenuphar)

Плодовый долгоносик - опасный полифаг

Вредители бутонов, побегов, листьев, плодов

В перечне видов, повреждающих бутоны, побеги, листья и плоды плодовых деревьев трудно провести строгое разделение по объектам питания.

Многие виды жуков семейства Долгоносиков в стадии имаго повреждают почки, бутоны, цветки, зеленые побеги, а потом и плоды деревьев. Это характерно для Грушевого долгоносика, Костянкового долгоносика, Плодового долгоносика и других. (Составитель)

Вегетативные и генеративные органы плодовых деревьев служат питанием для Оленки лохматой, Яблонного цветоеда, имаго различных видов семейства Пластинчатоусых (майских жуков).

На верхушках побегов и листьях одновременно с момента раздвигания почечных чешуек, поселяются Листоблошки, Тли, Клещи (клещ боярышниковый, клещ бурый плодовый, клещ красный плодовый и другие). Эти вредители задерживают и даже останавливают рост побегов и листьев, вызывают недоразвитие соцветий и плодов. [3]

Листоблошка большая грушевая считается самой большой листоблошкой из группы плодовых вредителей груши. Характерным признаком этого вида является деформация органов растений в местах откладки яиц. Листья сморщиваются, бутоны не развиваются и опадают. [8]

Встречаются виды и с более ограниченным кругом питания. Взрослые особи Черного вишневого долгоносика повреждают только листья деревьев, но зато личинки этого вида живут и питаются под корой, как короед. [3]

Внутри побегов поселяется личинка Усачика фруктового, что приводит к их усыханию и отмиранию.

Клещ красный плодовый повреждает листья. Сначала на них вдоль жилок появляются пятна светло-желтого цвета, затем цвет листовой пластинки становится тускло-серым. [1]

(Euproctis chrysorrhoea)

Паутинное гнездо златогузки

(Euproctis chrysorrhoea)

Златогузка – опасный вредитель плодовых культур

Листья плодовых культур объедает ещё одна, очень большая группа вредителей. К ним относятся гусеницы различных видов чешуекрылых: Боярышницы, Непарного шелкопряда, Кольчатого шелкопряда, Зимней пяденицы, Яблонной горностаевой моли, Плодовой горностаевой моли.

Потеря листовой поверхности вызывает осыпание плодов, ослабление интенсивности закладки плодовых почек будущего года, вторичный рост в осенний период, ослабляющий морозоустойчивость растений. [3]

Одним из наиболее опасных видов по праву считают Златогузку (шелкопряда золотистого). Гусеницы златогузки вначале развития скелетируют листья, а после зимовки в гнездах из поврежденных листьев и паутинок, интенсивно выедают почки плодовых деревьев, иногда уничтожают их полностью. [3] (фото)

Плоды повреждают: бабочки семейства Листовёртки (плодожорки яблонная, грушевая, сливовая), перепончатокрылые насекомые из семейства Настоящие пилильщики (пилильщик вишневый бледноногий, пилильщик сливовый бледноногий), семейство Двукрылые (вишневая муха, яблонная муха, средиземная плодовая муха) и другие. Эта группа вредителей нарушает приток питательных веществ к семени и плоды опадают. Часть плодов остаются висеть в кроне, но для реализации и хранения они уже не пригодны. [3]

Пестициды

Химические пестициды:

Опрыскивание растений ранней весной:

Погружение саженцев, черенков:

Биологические пестициды:

В личных подсобных хозяйствах:

Меры борьбы

Агротехнические методы

Организация территории сада, рациональное размещение сортов в насаждении.
Выведение и внедрение сортов, устойчивых к вредителям
Уход за почвой в саду.
Борьба с сорной растительностью. [1]

Биологические методы

Сохранение и увеличение популяций энтомофагов и акарифагов.
Применение хищных насекомых, млекопитающих и птиц. [1]

Химические методы

Своевременное прыскивание крон плодовых деревьев, погружение саженцев, черенков п фосфорорганическими соединениями, минеральными маслами. [4]

Карантинные мероприятия

Комплекс мероприятий по защите территорий от проникновения карантинных вредителей из вне страны, либо предотвращение распространения подобных организмов, заселяющих ограниченные площади внутри ее. [1]

Читайте также: