Д6313 Мурашев СВ Дыхание и сорбц-ая способность плодов и овощей

Выводы

По результатам работы делаются выводы о влиянии температуры хранения на интенсивность дыхания.

Оформление работы

1.Цель работы.

2.Краткие теоретические положения,

3.Порядок проведения работы.

4.Опытные данные и их объяснение.

5.Выводы.

6.Графики, иллюстрирующие результаты работы.

11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Головкин П.А. Холодильная технология пищевых продуктов: Учебник. − М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984. − 271 с.

Головко Т.К. Дыхание растений (физиологические аспекты). −

СПб.: Наука, 1999. − 204 с.

Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. − М.:

Высш. шк., 2005. − 720 с.

Кретович В.Л. Биохимия растений. − М.: Высш. шк., 1984. −

444 с.

Лутова Л.А. Биотехнология высших растений. − СПб.: Изд-во СПбГУ, 2003. − 227 с.

Медведев С.С. Физиология растений. − М.: Изд-во СПбГУ, 2004. − 336 с.

Метлицкий Л.В. Основы биохимии плодов и овощей, − М.:

Экономика, 1976. − 268 с.

Пиневич А.В., Аверина С.Г. Оксигенная фототрофия. − СПб.: Изд-во СПбГУ, 2002. − 236 с.

Рубин А.Б. Биофизика: В 2 т. Т. 1. Теоретическая биофизика: Учебник. − М.: Изд-во МГУ, Наука, 2004. − 496 с.

Рубин А.Б. Биофизика: В 2 т. Т. 2.: Биофизика клеточных процессов: Учебник. − М.: Изд-во МГУ, Наука, 2004. − 528 с.

Семихатова О.А., Чиркова Т.В. Физиология дыхания растений. − СПб.: Изд-во СПбГУ, 2001. − 224 с.

Тихонов И.В, Рубан Е.А., Грязнева Т.Н. Биотехнология. −

СПб.: ГИОРД, 2005. − 528 с.

Чиркова Т.В., Иванова Т.И., Маслов Ю.И. и др. Практикум по фотосинтезу и дыханию растений. − СПб.: Изд-во СПбГУ, 1997. −

161 с.

12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТКАНЕЙ

Теоретические положения

Одним из методов исследования строения и функций клеток и тканей является метод витального, или прижизненного, окрашивания. Метод относится к классическим и широко используется в биологии начиная с 90-х годов прошлого столетия при изучении растительных и животных объектов. Научные основы метода были разработаны в 30-е годы XX века Д.Н. Насоновым и В.Я. Александровым.

Под действием на живую клетку практически любого фактора внешней среды в протоплазме наблюдается неспецифический комплекс изменений, в основе которого лежат денатурационные изменения клеточных белков. Внешне эта неспецифическая реакция клетки проявляется рядом однотипных признаков, не зависящих от природы повреждающего агента, а именно: уменьшением степени дисперсности коллоидов протоплазмы, увеличением ее вязкости, изменением сорбционных свойств по отношению к ряду витальных красителей. Одним из наиболее надежных, доступных для наблюдения и регистрации признаков повреждения является изменение сорбционных свойств клетки.

Изменения сорбционных свойств протоплазмы при повреждении клеток могут быть обнаружены посредством микроскопического исследования клеток или путем изучения степени связывания красителей.

В протоплазме живых, неповрежденных клеток молекулы витальных красителей не связываются белками и откладываются в виде гранул. Образование гранул является защитным механизмом клетки, ответной реакцией на внедрение чужеродного вещества. Гранулообразование характеризует нормальное функциональное состояние клетки, этот процесс является одним из критериев ее жизнедеятельности.

При действии повреждающих факторов протоплазматические белки приобретают тенденцию к денатурации. Полярные группы белковых молекул вследствие денатурации усиливают связывание различных органических соединений, в том числе красителей. Увеличивается способность протоплазмы адсорбировать красители, пре-

13

кращается гранулообразование, и появляются окрашенные участки в различных структурных элементах клетки.

С помощью метода витального окрашивания удается выявить ранние этапы денатурационных изменений белка.

Сорбционная способность как метод исследования применяется в холодильной технологии для определения степени повреждения плодов и овощей под влиянием пониженных температур, используемых при хранении охлажденных продуктов.

При действии холода в растительных тканях происходят глубокие изменения, в результате которых нарушается их нормальное функционирование и теряется жизнеспособность.

Наибольшее влияние пониженные температуры оказывают на протоплазму, которая представляет собой сложную многофазную систему, содержащую огромное количество различных соединений.

Характерной особенностью протоплазмы живой клетки является ее подвижность, изменчивость. В ней постоянно происходят процессы синтеза и разложения веществ, образование гелей, их превращение в золи и вновь − в гели. Часть активных групп белков протоплазмы всегда остается свободной. Благодаря этому вся система является потенциально химически активной и реагирует на действие внешних и внутренних факторов.

Для протоплазмы характерна взаимная ориентация составляющих ее компонентов, обусловливающая определенную внутреннюю структуру.

Под влиянием повреждающих факторов, в том числе пониженной температуры, происходит переход коллоидной системы из золя в гель и нарушение естественной пространственной организации. При губительном действии холода эти изменения становятся необратимыми. В природных условиях у закаленных растений они носят обратимый характер.

Образованию гелеобразной структуры протоплазмы предшествуют денатурационные изменения белков, определяемые по степени возрастания сорбционной способности.

Реакция плодов и овощей на действие пониженных температур зависит от их видовой принадлежности, сорта, физиологического состояния, агротехнических и климатических условий выращивания.

Плоды, особенно летних сортов, как правило, более чувствительны к действию холода, нежели овощи. По мере созревания пло-

14

дов чувствительность их к холоду уменьшается, что объясняется превращением пектиновых веществ. Образующийся пектин связывает свободную воду и способствует упрочению пространственной организации протоплазмы.

В овощах чувствительность к действию пониженных температур в значительной степени определяется развитием адаптивных реакций в период подготовки к состоянию покоя. Снижение оводненности коллоидов и проницаемости мембранных структур, изменения в углеводной системе стабилизируют структуру белков и в целом всей протоплазмы.

Большое влияние на чувствительность к холоду оказывает химический состав овощей. Так, наличие больших количеств крахмала снижает эту чувствительность и способствует лучшему перенесению пониженных температур.

Витальные красители являются органическими электролитами. Чаще всего это производные бензола с различными красящими группами (хромофорами). Красители делятся на основные и кислотные.

У основных красителей (например, нейтрального красного, метиленового синего) хромофором является катион

•+ − Сl−

У кислотных красителей (например, фуксина кислого, метиленового оранжевого) хромофором является анион

Na+ − •−

При исследовании растительных и животных тканей используют разные красители.

В живой растительной клетке основной краситель накапливается только в вакуоле; оболочка клетки, протоплазма, ядро и пластиды остаются неокрашенными. При повреждении клетки вакуоль перестает концентрировать краситель, он начинает адсорбироваться оболочкой, ядром и протоплазмой.

Кислотные красители значительно интенсивней окрашивают мертвую растительную клетку, чем живую. В отличие от основных кислотные красители не накапливаются в вакуолях живых клеток, а цитоплазма и ядро в большинстве случаев окрашиваются лишь при

15

наличии некоторого повреждения клеток. Кислотные красители в растительную клетку лучше проникают из кислых растворов.

Применяемая в работе количественная оценка сорбционной способности ткани основана на экстрагировании красителя из предварительно окрашенной ткани с последующим измерением интенсивности окраски экстрагирующего раствора. Чем выше сорбционная способность ткани, тем больше красителя будет ею удержано при окрашивании и тем интенсивнее будет впоследствии окраска экстрагирующего раствора.

Экстрагирование красителя производится подкисленным этиловым спиртом, интенсивность окраски которого, а следовательно и сорбционная способность ткани, оцениваются по величине коэффициента экстинкции (погашения), измеряемой с помощью фотоэлектроколориметра.

Если J − интенсивность светового потока, прошедшего через слой раствора толщиной l, а Jо − интенсивность падающего светового

где ε − коэффициент, зависящий от природы растворенного вещества и длины волны падающего света; с − концентрация растворенного вещества, моль/л.

Отношение J/Jo = Т носит название пропускания или прозрачности, а логарифм величины, обратной пропусканию, называется оптической плотностью D:

Из приведенного соотношения следует, что величина оптической плотности пропорциональна концентрации вещества в растворе.

Цель лабораторной работы

Изучить сорбционную способность растительной ткани в зависимости от условий ее холодильной обработки.

16

Содержание работы

Работа заключается в определении сорбционной способности продуктов растительного происхождения, хранившихся при разных температурах, и выполняется фронтальным методом четырьмя группами студентов по 2−4 человека. Группы работают с разными продуктами (картофелем, свеклой, брюквой, репой, морковью, яблоками). Температура хранения растительных продуктов: t1 = 20−25 °С (комнатная температура), t2 = 0 °С; t3 = − 2 °С; t4 = − 18 °С. Температурный режим холодильной обработки может быть изменен преподавателем.

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

Материалы и реактивы

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

2.Яблоки.

3.Спирт этиловый 96 %-й − 0,2 л.

4.Серная кислота концентрированная.

5.Краситель метиловый оранжевый 1 %-й − 100 мл.

Приборы и посуда

Фотоэлектроколориметр – 4 шт. Бюксы – 75 шт.

Штамп из параллельных ножей с расстоянием между лезвиями 4 мм – 4 шт.

Пробник круглый = 8 мм с поршнем или стеклянной палочкой – 4 шт.

Скальпель – 4 шт.

Доска разделочная – 4 шт. Чашки Петри – 16 шт. Пипетка на 5 мл – 8 шт.

Колба мерная вместимостью 100 мл – 1 шт. Цилиндр мерный вместимостью 100 мл – 1 шт.

17

Подготовка к работе

1.За 2−4 суток в холодильный прилавок на соответствующие температуры положить овощи и яблоки (температуры согласовать

спреподавателем).

2.Мороженые овощи и яблоки отеплить в домашнем холодильнике за 12−15 ч до начала работы.

3.Приготовить 250 мл 60 %-го раствора этилового спирта, подкисленного концентрированной серной кислотой.

4.Приготовить 250 мл 0,04 %-го раствора метилового оранжевого путем разведения его 1 %-го раствора.

Порядок выполнения работы

1.Овощи и яблоки хорошо вымыть и обсушить фильтровальной бумагой. С размороженными продуктами обращаться осторожно, не деформировать их.

2.Пронумеровать 24 бюкса с первого номера по двенадцатый дважды. В первые 12 бюкс внести в каждый по 5 мл 0,04 %-го раствора метилового оранжевого. Во вторые 12 бюкс в каждый внести по 5 мл раствора подкисленного спирта. Бюксы закрыть.

3.Пронумеровать чашки Петри с первого номера по четвертый, в каждую налить дистиллированную воду для ополаскивания образцов.

4.Из каждого экземпляра продуктов (из центральной части клубня картофеля, корнеплодов свеклы, брюквы, репы, из сердцевины моркови, из яблока вдоль сердцевины) пробником вырезать по одному образцу в форме столбика.

5.Из каждого столбика штампом из параллельных ножей вырезать по 3 пробы в форме таблетки, причем первую вырезают из середины столбика, а две другие − как можно ближе к первой с двух сторон.

6.В порядке отбора пробы (таблетки) пинцетом опускают на 1−2 мин в чашки Петри с дистиллированной водой для удаления содержимого поврежденных клеток. В чашку Петри № 1 опускают образцы, взятые от продукта, хранившегося при комнатной температуре, в чашку Петри № 2 − образцы, хранившиеся при 0 °С и т. д.

7.В том же порядке пробы опускают в бюксы с красителем,

вкоторых они выдерживаются 25 мин. Пробы из продуктов, хранив-

18

шихся при t1, помещают в бюксы № 1, 2, 3. Пробы, хранившиеся при t2, помещают в бюксы № 4, 5, 6. Пробы, хранившиеся при t3, помещают в бюксы № 7, 8, 9. Пробы, хранившиеся при t4, помещают

вбюксы № 10, 11, 12.

8.По окончании окрашивания пробы в принятой последовательности ополаскивают в соответствующих чашках Петри с дистил-

лированной водой для удаления излишней краски и переносят в бюксы с подкисленным спиртом под теми же номерами. Экстрагируют в течение 1 ч. Бюксы закрывают.

9. Через 1 ч вытяжки осторожно перемешивают и колориметрируют на фотоэлектроколориметре при зеленом светофильтре. Данные заносят в табл. 3.

Таблица 3

Результаты колориметрирования проб из_____________________

(название продукта)

Обработка результатов работы

Обработка результатов лабораторной работы заключается в сопоставлении и анализе полученных каждой подгруппой опытных данных по каждому продукту. Строят график зависимости сорбционной способности ткани продукта от температурного режима холодильной обработки Е = f(t), линеаризуют, определяют погрешность измерения.

19

По результатам работы всех четырех подгрупп опытные данные по исследуемым продуктам заносят в обобщенную табл. 4.

Выводы

По результатам работы делаются выводы о влиянии температурного режима холодильной обработки на сорбционную способность растительной ткани овощей и яблок.

Оформление работы

1.Цель работы.

2.Краткие теоретические положения.

3.Порядок выполнения работы.

4.Опытные данные и их объяснение.

5.Выводы.

20