Исследовательская работа

Департамент образования и науки Кемеровской области

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Центр довузовской подготовки

Научно-практическая конференция исследовательских работ учащихся «Эрудит-2014»

биология

ТЕМА «Количество крахмальных зерен в разных сортах картофеля»

Автор: Кабанова Елена Александровна

Класс: 11 Б

ОУ: МАНОУ «Лицей №4»

Город: Ленинск-Кузнецкий

Научный руководитель: Бочарова Наталья Владимировна, учитель биологии и ОБЖ

КЕМЕРОВО 2014

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1

1. Из истории картофеля……………………………………………………...5
2. Химический состав………………………………………………………...6

1.3. Крахмальные зёрна…………………………………………………………...7

Глава 2

2.1 Опытно-экспериментальная работа………………………………………...10

Заключение……………………………………………………………………….14

Список использованной литературы…………………………………………...15

Приложение 1…………………………………………………………………….16

Приложение 2…………………………………………………………………….17

Приложение 3…………………………………………………………………….18

Приложение 4…………………………………………………………………….19

Приложение 5…………………………………………………………………….20

Приложение 6…………………………………………………………………….21

Приложение 7…………………………………………………………………….22

Введение

Крахмал, как бы ни относились к нему разные люди,— одно из самых важных веществ в мире. Человечество получает из крахмала больше пищи, чем из любого другого вещества! Мы получаем наш крахмал из растений, где он находится в виде крошечных крупинок. Как растения вырабатывают крахмал? С помощью солнечного света и хлорофилла растения соединяют воду, впитываемую ими из почвы, с двуокисью углерода, которую они получают из воздуха, в сахар. Сахар растения преобразуют в крахмал. Растения накапливают крахмал маленькими крупинками в стволах и стеблях, корнях, листьях, плодах и семенах. Картофель, маис, рис и пшеница содержат большие количества крахмала. Растения вырабатывают крахмал для того, чтобы он служил пищей для молодых побегов и отростков, пока они не в состоянии самостоятельно вырабатывать себе питание. Поэтому, когда вы видите растение, которое начинает разрастаться, знайте, что питание для этого роста обеспечивается за счет накопленных запасов крахмала. Для людей и животных крахмал представляет энергоемкое питание. Как и сахар, он состоит из углерода, водорода и кислорода. Крахмал несладкий: обычно он безвкусен. Определенные химические вещества во рту, желудке и кишечнике преобразуют крахмалистую пищу в виноградный сахар, который легко усваивается. Человек получает крахмал из растений, измельчая те их части, где он накапливается [1, 121].

Актуальность: Картофель - один из основных продуктов питания для человека. В мире он занимает пятое место среди источников энергии в питании людей после пшеницы, кукурузы, риса и ячменя. Его питательная ценность определяется в основном содержанием крахмала. В его клубнях содержатся ценные питательные вещества. Значение картофеля в питании человека обусловлено особенно содержанием крахмала, протеина, витаминов, минеральных и балластных веществ [4,167].

Тема исследования:

Исследование количественного содержания крахмала в картофеле разных сортов.

Цель исследования: Исследовать содержание крахмальных зёрен в разных сортах картофеля выращиваемых в Сибири

Задачи:

1.Описать историю возникновения картофеля в мире

2.Описать химический состав и пищевую ценность картофеля.

3. Проверить и определить практическим способом содержание крахмальных зёрен в каждом сорте картофеля.

Гипотеза: Предполагаем, что процентное соотношение крахмальных зерен в каждом сорте картофеля  будет разным.

Объект исследования: разные сорта картофеля: («Глория»,» «Каратоп», «Розара», «Тулеевский», «Невский», «Свитанок Киевский»

Предмет исследования: процентное соотношение крахмальных зерен в разных сортах картофеля

Методы исследования: анализ информационных источников, опыт, сравнение, обобщение, выводы.

Новизна: В ходе исследования выяснилось, какой лучше сорт картофеля использовать в тех или иных целях.

 Практическая значимость: применение картофеля в разных видах человеческой деятельности в зависимости от содержания крахмала в определенном сорте

Этапы исследования:

1        Изучение разных источников информации:        август- ноябрь 2013 год

2        опытные исследования, сентябрь-декабрь 2013 год

3        Обобщение информации и результатов опытов,

составление текста.        Январь, 2014

Глава 1.

1.1  История культуры

Благодаря историку, конкистадору и священнику Педро Сьеса де Леон в Европе узнали о таком корнеплоде, как картофель, из его произведения «Хроника Перу», опубликованного в 1553 году в городе Севилья, где он также сообщает, что встречал картофель в Кито (Эквадор), Попаян и Пасто (Колумбия). В Европу (Испанию) картофель впервые был завезён около 1565 года. В дальнейшем культура распространилась в Италии, Бельгии, Германии, Нидерландах, Франции, Великобритании и других европейских странах. Агрономом, обнаружившим, что картофель обладает высокими вкусовыми и питательными качествами, а вовсе не ядовит, как считалось ранее, является Антуан-Огюст Парментье [5, 67].

Появление в России картофеля Вольное экономическое общество связывало с именем Петра I, который в конце XVII века прислал в столицу мешок клубней из Голландии якобы для рассылки по губерниям для выращивания. Но картофель не получил распространения в России во времена Петра I. Начало широкого распространения положил указ Сената в 1765, в период правления Екатерины II, и завоз из-за границы партии семенного картофеля, разосланного по стране. Поначалу население не приняло новую культуру (из-за множества отравлений от употребления плодов). «Историческая справка о введении в России культуры картофеля» гласит: «иноземное нововведение было принято у нас отдельными лицами, преимущественно иностранцами и некоторыми представителями высших сословий… Ещё в царствование императрицы Анны Ивановны за столом принца Бирона картофель уже появлялся как вкусное, но вовсе не редкое лакомое блюдо» [3, 88].

Особенно быстро стали увеличиваться площади под картофель в 1840—1842 годах. 24 февраля 1841 года вышло распоряжение российского правительства «О мерах к распространению разведения картофеля». Тиражом в 30 000 экземпляров по всей России разослали бесплатные наставления по правильной посадке и выращиванию картофеля. Ежегодно всю информацию о выращивании картофеля губернаторы отсылали в Петербург. К концу XIX века в России им было занято более 1,5 млн га. В России в XVIII — XX веках считался «вторым хлебом», то есть одним из основных продуктов питания [11, 79].

В настоящее время в российском государственном реестре селекционных достижений представлено 152 сорта картофеля, созданных селекционерами России. Высокий уровень адаптивности и конкурентоспособности отечественных сортов, сочетающих стабильные показатели продуктивности с устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам, открывает новые возможности совершенствования технологического процесса в направлении ресурсоэнергосбережения, биологизации и экологизации производства картофеля и поэтапного перевода картофелеводства России на качественно новый уровень.

2. Химический состав

Химический состав клубней зависит от сорта, условий выращивания (климатических, погодных, типа почвы, применяемых удобрений, агротехники возделывания), зрелости клубней, сроков и условий хранения и др. В среднем картофель содержит (в %): воды 75 %; крахмала 18,2; азотистых веществ (сырой протеин) 2; сахаров 1,5; клетчатки 1; жиров 0,1; титруемых кислот 0,2; веществ фенольной природы 0,1; пектиновых веществ 0,6; прочих органических соединений (нуклеиновых кислот, гликоалкалоидов, гемицеллюлоз и др.) 1,6; минеральных веществ 1,1. Ориентировочно различают сорта картофеля с высоким содержанием сухих веществ (более 25 %), средним (22—25 %) и низким (менее 22 %). Крахмал составляет 70—80 % всех сухих веществ клубня; находится он в клетках в виде слоистых крахмальных зёрен размером от 1 до 100 мкм, но чаще 20—40 мкм. Содержание крахмала зависит от скороспелости сортов: оно выше у позднеспелых. В процессе хранения количество крахмала в клубнях уменьшается в результате гидролитического распада его до сахаров. В большей мере снижается содержание крахмала при низкой температуре (1—2°С). Сахара в картофеле представлены глюкозой (около 65 % к общему сахару), фруктозой (5 %) и сахарозой (30 %), в незначительном количестве встречается мальтоза, обычно при прорастании картофеля. Наряду со свободными сахарами в картофеле имеются фосфорные эфиры сахаров (глюкозо-1-фосфат, фруктозо-6-фосфат и др.).

Клубни содержат в среднем

воды — 76,3 %

сухого вещества — 23,7 %, в том числе

крахмала — 17,5 %

сахаров — 0,5 %

белка — 1-2 %

минеральных солей — около 1 %

Максимальное содержание сухого вещества в клубнях 36,8 %, крахмала 29,4 %, белка 4,6 %, витаминов С, B1, B2, B6, PP, К и каротиноидов

отношении он может лишь частично заменить зер­новые хлеба [9, 27].

3. Крахмальные зерна

Крахмальные зерна – наиболее распространенные включения растительных клеток. Полисахарид крахмал – основной тип запасных питательных веществ растений. Он является и самым важным соединением, используемым в пищу растительноядными животными. Крахмал зерновок хлебных злаков, клубней картофеля, плодов банана – важнейший источник питания людей. Пшеничная мука состоит из зерен крахмала почти на 75%, в клубнях картофеля крахмал составляет 20-30%. В химическом отношении крахмал представляет собой альфа-1,4-D-глюкан, молекулы имеют вид разветвленных цепей, в крахмальном зерне они располагаются по радиусам.

Крахмальные зерна образуются в строме пластид. В хлоропластах на свету откладываются зерна ассимиляционного (первичного) крахмала, образующиеся при избытке сахаров – продуктов фотосинтеза. Образование осмотически неактивного крахмала предотвращает повышение осмотического давления в хлоропласте. Ночью, когда фотосинтез не происходит, ассимиляционный крахмал с помощью ферментов гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения. Запасной (вторичный) крахмал откладывается в амилопластах клеток различных органов растений (корнях, подземных побегах, семенах) из сахаров, притекающих из фотосинтезирующих клеток. При необходимости запасной крахмал также превращается в сахара [10, 38].

Образование крахмальных зерен начинается в определенных точках стромы пластиды, называемых образовательными центрами. Рост зерна происходит путем последовательного отложения слоев крахмала вокруг образовательного центра. Смежные слои в одном зерне могут иметь различный показатель преломления света, и тогда они видны под микроскопом – слоистые крахмальные зерна. Расположение слоев может быть концентрическим (пшеница) или эксцентрическим (картофель) (рис. 2.10 ). Если в амилопласте имеется один образовательный центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более – то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно образуется в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем, после соприкосновения простых зерен, вокруг них возникают общие слои.

Форма, размер, количество в амилопласте и строение (положение образовательного центра, слоистость, наличие или отсутствие трещин) крахмальных зерен часто специфичны для вида растения. Обычно крахмальные зерна имеют сферическую, яйцевидную или линзовидную форму, однако у картофеля она неправильная. Наиболее крупные зерна (до 100 мкм) характерны для клеток клубней картофеля, в зерновке пшеницы они двух размеров – мелкие (2-9 мкм) и более крупные (30-45 мкм). Для клеток зерновки кукурузы характерны мелкие зерна (5-30 мкм). Сложные крахмальные зерна у риса, овса, гречихи.

Существует огромное количество сортов картофеля — более 50 тысяч. В зависимости от использования различают четыре основные группы сортов:

- столовые;

- технические;

- кормовые;

- универсальные.

Самые распространённые в культуре столовые сорта имеют нежную мякоть, не темнеют, содержат 12—16 % крахмала, богаты витамином С.

Клубни технических сортов характеризуются высоким содержанием крахмала — свыше 18 %.

В кормовом картофеле, по сравнению с другими группами, более высокое содержание белков (до 2—3 %) и сухих веществ.

Универсальные сорта по содержанию крахмала и белков и вкусовым качествам клубней занимают промежуточное место между столовыми и техническими сортами.

Глава 2.

2.1. Опытно-экспериментальная работа.

Для выявления количественного содержания крахмала в картофеле, мы взяли картофель шести сортов. («Глория»,» Каратоп», «Розара», «Тулеевский», «Невский», «Свитанок Киевский».

1) «Глория»

Сорт среднеранний, столовый. Средняя урожайность 280-370 ц / га. Вкусовые качества отличные. Лёгкость при хранении хорошая. Содержание крахмала 14-16%. Средняя устойчивость по ботве к фитофторозу. Устойчив к раку картофеля, картофельной нематоде, парше обыкновенной и вирусным заболеваниям.

2) «Каратоп»

 Картофель Каратоп новейший сорт немецкой селекции. Клубни овально-округлой формы, кожура желтая. Мякоть светло-желтая, глазки мелкие. Масса товарного клубня 150г. Содержание крахмала до 14%. Очень высокая урожайность. Ценность сорта: получение ранней продукции, устойчив к вирусам, нематодоустойчивость, хорошая лежкость и отличный вкус. Урожайность в госиспытании 190-270 ц/га

3) «Розара»

В его активе рекордная и стабильная урожайность, отличный вкус, отличный внешний вид темно-красных овальных клубней с мелкими глазками. Мякоть желтая, не разваривается и не темнеет после варки. Масса товарного клубня картофеля Розара до 150 г, содержание крахмала до 15,8%. Сорт на протяжении 4-5 лет не снижает урожайность, поэтому нет необходимости часто обновлять семена. Устойчив к картофельной нематоде, слабо поражается фитофторозом и паршой. Товарная урожайность 202-310 ц/га.

4) «Тулеевский»

Картофель Тулеевский - среднеспелый , столового назначения сорт. Растение средней высоты, полупрямостоячее. Лист среднего размера, от промежуточного до открытого типа, тёмно-зеленый. Венчик очень крупный, белый. Товарная урожайность - 180-424 ц/га, на 50-158 ц/га выше стандарта Невский. Максимальная урожайность - 458 ц/га. Клубень длинный с очень мелкими глазками. Кожура слегка шероховатая, желтая. Мякоть желтая. Масса товарного клубня картофеля сорта Тулеевский 122-270 г. Содержание крахмала 13,7-16,8%. Вкус хороший и отличный. Товарность 88-99%. Лежкость 90%. Устойчив к возбудителю рака картофеля, восприимчив к золотистой картофельной цистообразующей нематоде. По данным ВНИИ фитопатологии, умеренно устойчив по ботве и умеренно восприимчив по клубням к возбудителю фитофтороза.

5) «Невский»

Куст компактный средней высоты. Окраска клубней белая, с мелкими поверхностными розовыми глазками, кожура гладкая, форма округло-овальная. Мякоть белая, масса товарного клубня до 170г. Содержание крахмала 12-17%. По вкусовым качествам занесен в книгу достижений мировой селекции. Сорт устойчив к раку и фитофторозу. Ценится за стабильную урожайность независимо от погодных условий.

6) «Свитанок Киевский»

Растение прямостоячее, низкое. Клубни округлые, крупные, кожура розовая, мякоть кремовая, глазки мелкие. Потенциальная урожайность до 55т/га, товарность 98%, содержание крахмала 17-22%, вкус отличный. Устойчив к раку, относительно устойчив к фитофторозу, ризоктониозу и др. болезням! Слабо поражается колорадским жуком!

2.2.ход работы.

Следуя нашей задачи, мы начали воплощать идею в жизнь. Для начала мы выбрали шесть сортов картофеля приведенных выше в пункте (2.1.) Затем брали по  одному клубню разрезали, аккуратно соскабливали тоненький слой и готовили временный препарат. Для этого капали капельку воды на предметное стекло в капельку помещали соскобленную картошку, накрывали покровным стеклом. Препарат готов! И так со  всеми сортами. В ходе исследования выявилось, что не во всех сортах количество крахмала одинаково. Для подсчета количества крахмальных зерен мы применили формулу:

Х=(100*А):18мм

Результаты отражены в таблице №1

Таблица№1

В данной диаграмме наглядно видно, что лидером по количеству крахмальных зерен является сорт «Свитанок Киевский». Согласно показателям данного сорта, он больше подходит для технического использования.

Сорта- «Глория», «Каратоп», «Розара», «Тулеевский» относятся к столовым сортам.

        А сорт «Невский» является универсальным

Заключение

1. В рамках исследования, мы изучили биологические и морфологические особенности  картофеля, в частности содержание крахмала в клубнях.
2.  Изучили хозяйственно-биологические характеристики различных сортов картофеля Кемеровской области
3.  Изучили методику определения содержания крахмала в овощных культурах
4. Для выращивания населению рекомендуем среднеспелыесорта картофеля  Сорта- «Глория», «Каратоп», «Розара», «Тулеевский» -

Список литературы

1. Агробиологические основы производства, хранения и переработки продукции растениеводства / В, И, Филатов, Г.И.Баздырев, М.Г.Обьсдков и др;. Под ред. В, И.Филатова - М:.. Колос, 1999, - 724 с.

2. Картофель в Сибири и на Дальнем Востоке / Карманов С.Н. М, -. Россельхозиздат, 1982г.

3. Картофелеводство на Дальнем Востоке / под ред. Кузьмина Г.Т., - Хабаровск, 1977г.

4. Сортовые ресурсы полевых культур Дальнего Востока / Шиндин И.М., Бочкарёв В.В. - Биробиджан, 1998г.

5. Растениеводство с основами селекции и семеноводства / "Г.В.Коренев, П.И.Подгорный, С.Н.Щербак; Подред, Г.В.Коренева - 3-е изд, лерераб и доп - М....:. .. Агропромиздат, 1990 - 575 с

6 Растениеводство / Г.С.Посыпанов, В Е.Д ото дворов, Г.В.Коренев и др; Под ред Г.С.Посыпанова - М: Колос,... 1997 -.. 447 с

7 Агротехника картофеля в Приморском крае / Голованов В.П., - Дальневосточное книжное издательство, -. 1965г

8 Производство картофеля / составитель Писарев Б А, М, -..... Росагропромиздат,-1990г

9 . Земледелие / С.А. Воробьев, А.Н. Каштанов, А. М. Лыков; Под ред С.А. Воробьева - М:..... Агропромиздат, -1991 - 527 с

10 Синельников Э.П. Почвы земледельческой юга Дальнего Востока;.. текст лекций / Приморский сельскохозяйственный институт - Уссурийск, 1987.-60с

11 Технология возделывания основных сельскохозяйственных культур в Приморском крае / Аванесова Л.Д., Воложенина О.А., Семенова А.М., и др .;. Отв редактор Чайка А.К.-Новосибирск, 1986.