Изменение содержания сухого вещества и воды – Стеблевые части

Стеблевые части – Обмен углеводов

Содержание материала

При изучении изменения содержания углеводов в побегах виноградной лозы значительное внимание уделялось также вопросам взаимопревращения отдельных форм углеводов в процессе роста и покоя виноградной лозы.
Winkler и Williams (1945) считают, Что в суккулентных тканях зеленых побегов редуцирующие сахара преобладают над сахарозой и крахмалом. При осеннем распаде крахмала, однако, редуцирующие сахара и сахароза образуются в одинаковом количестве. Поэтому кривые, выражающие изменения крахмала и сахара, по данным Winkler, представляют как бы зеркальное отображение друг друга (рис. 23).

Рис. 23. Изменение содержания крахмала и сахаров в побегах винограда (в % к сухому веществу) в осенне-зимний период
1 — caxapa+ крахмал; 2 — крахмал; 3— общие сахара
По данным Стоева (1947—1948), редуцирующие сахара во время вегетации также значительно превалируют над сахарозой — кривые суммы сахаров и редуцирующих сахаров идут почти параллельно (см. рис. 17). С наступлением распада крахмала (15/XI) обнаруживается значительное увеличение дисахаридов, вследствие чего наблюдается расхождение кривых, показывающих динамику суммы сахаров и редуцирующих сахаров. При этом дисахаридов больше в основании побега и средних частях, а меньше в верхних зонах.
В период синтеза и накопления крахмала в побегах из дисахаридов имеется только сахароза в порядке до 1,5% абсолютно сухого веса. В осенне-зимний период (период гидролиза крахмала) количество сахарозы увеличивается почти до 3 %. Наряду с этим появляются соединения типа мальтозы, которые постепенно уменьшаются, а появляются редуцирующие сахара, причем количество их увеличивается по мере наступления периода набухания глазков.
Отмеченное явление носит четко выраженный характер во всем кусте, но особенно отчетливо наблюдается оно в верхних частях однолетнего побега, где концентрируется больше всего моносахаридов. Биологический смысл этого заключается, по-видимому, в подготовке к развитию верхних частей, которые в силу явления полярности весной первые трогаются в рост.
На основании этих результатов Стоев (1949а) высказал предположение, что синтез и распад крахмала в виноградной лозе осуществляются различными путями. Синтез, по-видимому, скорее всего проходит через сахарозу. При инфильтрации сахаров в живой клетке синтез крахмала происходит в среднем вдвое быстрее, чем за счет инвертного сахара. Распад же крахмала проходит через соединения типа мальтозы*.
*На начальных этапах работы автора эти соединения идентифицировались как мальтоза.

В дальнейших исследованиях Стоев с сотр. (1959, 1960) установили в побегах виноградной лозы в период вегетации глюкозу, фруктозу и сахарозу. После листопада (в ноябре) в побегах и многолетних ветвях, кроме глюкозы и фруктозы, были обнаружены рафиноза и соединения типа мальтозы. В однолетних побегах после листопада появлялась также глюкуроновая кислота.
К началу февраля соединения типа мальтозы исчезали, тогда как глюкуроновая кислота обнаруживалась в побегах в феврале и даже в апреле. Впоследствии С т ое в с сотр. идентифицировали стахиозу в побегах винограда в осенне-зимний период.
Кондо (1959) считает, что на протяжении большей части года удельный вес редуцирующих сахаров в составе водорастворимых углеводов, как правило, заметно выше удельного веса сахарозы. В молодых же (зеленых) побегах количество моносахаридов, по его данным, значительно (иногда в десятки раз) превышает содержание сахарозы. Аналогичное явление отмечают также Pickett и Cowart (1941) в отношении побегов.
По данным Кондо (1959), в однолетних и многолетних побегах моносахариды состоят из глюкозы и фруктозы, представленных в почти одинаковом количестве (табл. 9).

Таблица 9
Содержание глюкозы и фруктозы в виноградных побегах (в % абсолютно сухого веса)

Процентное соотношение между

Погосян (1960), изучая углеводный обмен виноградной лозы в период закаливания, установил, что до промораживания (20/X) в черенках винограда имеются глюкоза, фруктоза, сахароза и рафиноза, причем сахароза превалирует над прочими сахарами. При закаливании побегов до + 3°С и, в особенности, после промораживания до —17°С появляется стахиоза. Увеличивается также количество других сахаров.
Длительное закаливание черенков при температуре 3°С с последующим охлаждением при —10 и —17°С приводит к глубокому гидролизу крахмала и появлению новой формы сахаров, которую автору не удалось идентифицировать. На хроматограммах она занимает место между мальтозой и рафинозой. Автор относит ее к трисахаридам и полагает, что она появляется в критические моменты жизнедеятельности лозы в зимний период и, возможно, в комплексе с остальными сахарами повышает защитные свойства углеводов.
Михайлов (1957) и Михайлов и Жулавская (1958), изучая причины зимних повреждений виноградной лозы при различных способах укрытия, установили некоторые особенности углеводного обмена у растений винограда, поврежденных морозом. Весной при набухании почек, во время цветения и завязывания ягод, а также летом при интенсивном росте побегов, ягод и корней во всех органах нормально развивающегося растения (не поврежденного морозом) основная масса углеводов представлена фруктозой и глюкозой — сахароза находится в минимальном количестве. В августе появляется и рафиноза. В сентябре и октябре, кроме фруктозы, глюкозы, сахарозы и рафинозы, появляется и стахиоза.
В первой из упомянутых работ Михайлов говорит о наличии стахиозы с некоторой неуверенностью (“по-видимому, стахиоза”), а во второй авторы не выражают сомнения в природе выявленного углевода типа стахиозы, однако обнаружены следы тетрасахарида, природу которого не удалось установить. По данным авторов, осенью сахароза преобладает над всеми остальными формами сахаров.
У поврежденных морозом растений встречаются фруктоза, глюкоза, сахароза, рафиноза, стахиоза, а также имеется заметное количество сахаров, относящихся к пентозам, ксилозам и арабинозам.
Раnсzе1 (1962) установила в побегах виноградной лозы во время покоя следующие сахара: глюкозу, фруктозу, сахарозу, мелибиозу, рафинозу, неидентифицированный олигосахарид альдегидного характера, по всей вероятности, маннинотриозу, а также стахиозу и галактозу.
Марутян (1968) установила в период закаливания и зимой в побегах винограда (без зимнего укрытия) 6 компонентов сахаров, четыре из которых с кетогруппами — стахиоза, рафиноза, сахароза и фруктоза. Зимой в побегах имеется 10—12 форм сахаров.
Появление рафинозы и стахиозы объясняется реакцией растения на низкую температуру. Рафиноза, как правило, появляется раньше стахиозы.
По определению Sakai (1956), защитную роль сахаров можно представить следующим образом: ксилоза, рамноза > глюкоза, фруктоза, галактоза > сорбит, сахароза, лактоза > рафиноза, маннит.
Марутян (1968) считает, что у более морозоустойчивых сортов существует тенденция к накоплению большего количества рафинозы. Кроме того, у неустойчивых сортов не установлено стахиозы.
Изучая состав сахаров и аминокислот в прививках винограда, Колесник (1963) установила, что до прививки в подвоях и привоях имеется значительной набор сахаров — глюкоза, фруктоза, галактоза, мальтоза, рафиноза и стахиоза. Во время стратификации в прививках, в которых раньше не было мальтозы, появлялась мальтоза, а исчезали стахиоза и рафиноза. Осенью при выкопке саженцев автор установила тот же самый набор сахаров, с той разницей, что стахиозы, рафинозы и мальтозы было значительно меньше. Таким образом, на всех этапах исследования установлены глюкоза, фруктоза и сахароза. В осенне-зимний период появлялись мальтоза, рафиноза, галактоза и стахиоза.

Макаревская (1966), посвятившая свою долголетнюю исследовательскую работу изучению физиологии и биохимии процессов регенерации виноградной лозы, также определяла углеводный комплекс в привоях и подвоях во время хранения, прививки и стратификации. Она установила, что из водорастворимых сахаров доминирующее место занимают редуцирующие сахара, на долю которых приходится 30—65 % суммарного количества моносахаридов + сахарозы. Макаревской обнаружена также “фракция мальтозы”, количество которой иногда достигает 25% всего количества сахаров. В работе Перстнева (1968) также сообщается о содержании мальтозы в однолетних вызревших побегах винограда.

Кондо и Пудрикова (1969)обнаружили в осенне-зимний период в побегах винограда фруктозу, глюкозу, сахарозу, рафинозу, мальтозу, мелибиозу, стахиозу и маннинотриозу. В наибольшем количестве содержались фруктоза, глюкоза и сахароза, меньше было рафинозы. Мальтозы, мелибиозы и стахиозы содержалось еще меньше, и они выявлялись у всех изучаемых сортов и на всех этапах исследования. Меньше всего имелось маннинотриозы. По данным Rеuthеr (1975), содержание рафинозы и стахиозы увеличивается акропетально по длине побега.
Подводя итоги изучения состава сахаров в побегах виноградной лозы, отметим, что все исследователи, пытавшиеся разграничить сахара, находят глюкозу, фруктозу и сахарозу на всех этапах развития виноградной лозы. Большинство авторов в осенне-зимний период устанавливает также рафинозу, мелибиозу, стахиозу и мальтозу. Некоторые исследователи нашли глюкуроновую кислоту, арабинозу, галактозу, а в пострадавших от мороза растений — сахара, относящиеся к пентозам, и ксилозу. Предполагается также, что в побегах имеется маннинотриоза. В то же время остались неидентифицированными вещества типа сахаров. Таким образом, во время вегетации встречается глюкоза, фруктоза и сахароза, а в период покоя установлен ряд олигосахаридов, набор которых неодинаков по сведениям разных исследователей. Некоторые авторы отрицают наличие мальтозы в побегах винограда (Михайлов, 1957; Михайлов, Жулавская, 1958).
Вопрос об участии и месте мальтозы в обмене углеводов в растениях до сих пор недостаточно выяснен. Все авторы единодушны лишь в том, что в зеленых частях растений мальтоза отсутствует. По мнению некоторых авторов, она не принимает участия в синтезе крахмала (Стоев, 1949а; Костычев, 1937; Стоев с сотр., 1959).
Относительно места мальтозы в гидролиза крахмала взгляды различных авторов сильно расходятся. Весьма существенным, на наш взгляд, является указание С. Д. Львова (Костычев, 1937) о том, что гидролиз крахмала приводит к накоплению мальтозы лишь при пониженной жизнедеятельности растения, тогда как в период активной жизнедеятельности гидролиз крахмала сопровождается образованием сахарозы. Не исключено, что дисахарид, идентифицированный на протяжении почти 20 лет, на самом деле — сложный продукт, который из-за ограниченных возможностей методики того времени обозначался мальтозой (фракция мальтозы). Вопрос о путях синтеза и распада крахмала в винограде подлежит дальнейшему исследованию, тем более, что, по утверждению некоторых авторов (Вu11rоsе, 1967—1969), амилаза не вызывает гидролиза крахмала in vivo в листьях, побегах и корнях винограда.
Сейчас можно добавить, что при гидролизе крахмала в побегах винограда осенью установлен ряд олигосахаридов (трисахаридов и тетрасахаридов), которые, по мнению некоторых авторов, играют положительную роль в повышении морозоустойчивости виноградной лозы. Этот взгляд не подтверждается Кондо и Пудриковой (1969), которые показали, что набор сахаров у неморозостойких и относительно морозостойких сортов очень близкий, зачастую тождественный.
В заключение отметим, что еще многие вопросы, касающиеся углеводного обмена в побегах лозы, не нашли полного выяснения.

Поэтому дальнейшие исследования, на наш взгляд, должны быть направлены на выявление и идентификацию различных веществ типа углеводов на всех этапах развития и в различных условиях выращивания виноградной лозы, а также на установление их физиологической роли и взаимозависимости в сложной цепи обмена веществ. Это поможет полностью выяснить механизм превращения углеводов в стеблевых частях винограда.

Химических состав растений, содержание сухого вещества, воды, углеводов, белков, жиров в растениях

Химический состав растений – комплекс веществ от минеральных солей до высокомолекулярных органических соединений в растительном организме.

Вегетативные органы и сочные плоды большинства растений содержат 80-95 % воды и только 5-20% сухого вещества. В семенах в процессе созревания количество воды уменьшается, а содержание сухого вещества повышается до 85-90% от общ. веса.

Сухое вещество состоит из углерода (45%), кислорода (42%), водорода (6,5%) и азота (1,5%). Остальные (5%) приходится на т. н. зольные элементы (зола). Среди них различают: макроэлементы, содержание которых выражается величинами от десятков процентов до сотых долей процента; микроэлементы – от тысячных до стотысячных долей процента; ультрамикроэлементы – миллионные доли процента и менее.

Почти 90% сухой массы растений составляют углеводы, входящие в состав цитоплазмы клеток (сахара, крахмал, инулин), является осн. частью клеточной оболочки (целлюлоза, гемицеллюлозы), образуют межклеточные пластинки (пектиновые вещества). Ради углеводов выращивают многие культуры (например, картофель, в растениеводстве свекла, злаки). Важную высокоэнергетическую группу органических соединений в растениях составляют жиры (масла) и липоиды.

Влияние условий на поступление питательных веществ в растения. Состав и концентрация солей почвенного раствора, реакция среды, физиологическая реакция удобрений.

Поглощение питательных веществ растениями зависит от биологической особенности культуры, свойств почвы, прежде всего с содержанием органического вещества и минералогического состава, гранулометрического состава, температуры, влажность, аэрации и концентрации почвенного раствора, освещения и т.д.

Почвенный раствор — жидкая фаза почвы вместе с растворенными в ней веществами. Минеральные соединения в почвенном растворе представлены преимущественно катионами Н + , К + , Na + , NH₄ + , Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 2+ и Al 3+ и анионами НСO₃, СО₃, NO₃, Н₂РО₄. К органическим веществам почвенного раствора относятся гумусовые кислоты и их соли, органические кислоты, аминокислоты, сахара и спирты.

Реакцию почвенного раствора принято характеризовать величиной рН, представляющей отрицательный логарифм концентрации водородных ионов. Если рН = 7, то реакция почвенного раствора нейтральная. Величина рН7 означает кислотность раствора, а рН >7 – щелочность.

77.243.189.108 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Сухие вещества – это. Метод определения

Вода – это одно из самых распространенных химических соединений на Земле. Она играет в жизни биологического мира исключительную роль, как и кислород, являясь необходимым условием жизни, входит в состав всех живых существ и участвует в их системах метаболизма. Определение содержания воды (процент влажности) в окружающей человека среде, продуктах питания, промышленных материалах, газообразных, твердых и жидких веществах – одна из многих задач, решаемых в лабораториях всего мира.

Определение понятия

Самое общее определение понятия сухих веществ (сухого остатка в химии) заключается в том, что это субстанции, из которых удалена влага. Но влагу, которая содержится в веществе или материале, можно разделить на две составляющие:

• та, которая содержится в молекулах вещества, или связанная;
• та, которая содержится между молекулами вещества, или свободная.

Свободную воду мы можем удалить физическими методами: выпариванием, высушиванием, отгонкой и т. д. При этом структура вещества может меняться, химический состав – нет. Связанная влага может быть удалена только при более жестких условиях или даже только с помощью химических веществ.

Сухие – это вещества, в которых отсутствуют оба вида воды. При этом необходимо помнить, что окружающий воздух постоянно содержит некоторое количество водяного пара.

Поэтому высушенные горячие вещества необходимо хранить в специальных емкостях, чтобы в них не попали водяные пары.

Вода в продуктах питания

В продуктах питания вода содержится в больших количествах. От 70-95 % в различных фруктах и овощах и до 4 % в сухом молоке. Но влажность продукта не говорит о процентном содержании в нем воды свободной и связанной, а это играет ведущую роль при хранении. Ведь в зависимости от влажности меняется вид, вкус и, соответственно, время и способ хранения без появления признаков испорченности. Поэтому производители обычно указывают не только срок, но и влажность и температуру хранения продукта.

В еде вода может быть связана белками и большим количеством других органических соединений в стойкие коллоидные системы, из которых удаляется с трудом.

Вода в кормах для животных

Сухое вещество может относиться к сухой части корма для животных. Питательное вещество в корме или токсин могут быть отнесены к таковым, чтобы показать их уровень в еде для животных. Учет уровней содержания питательных веществ в разных кормах на основе сухого вещества (а не на основе фактических данных) облегчает сравнение. Ведь все питание имеет разные процентные содержания воды. Это также позволяет сравнить уровень данного питательного вещества в сухом с уровнем, необходимым в рационе животного.

Процентное содержание воды часто определяется нагреванием корма на бумажной тарелке в микроволновой печи или использованием Koster Tester для сушки корма. Определение сухих веществ может быть полезно для низкоэнергетических кормов с высоким процентом воды, чтобы обеспечить адекватное потребление энергии. Было показано, что животные, употребляющие эти виды питания, получают меньше пищевой энергии. Проблема, называемая потерей сухого вещества, может возникнуть в результате выделения тепла, вызванного микробным дыханием. Это уменьшает содержание неструктурных углеводов, белков и в целом энергии пищи.

Как можно высчитать количество влаги

Содержание сухих веществ определяется разницей между весом всего продукта и его влажностью (содержанием влаги). Для этого обычно применяют прямой и косвенный способы.

Прямые методы помогают извлечь содержащуюся в продукте воду, а затем определить ее количество.

Косвенные методы, такие как высушивание, рефрактометрия, плотность или электропроводность раствора, определяют содержание сухих веществ. К косвенным способам можно также отнести метод воздействия на исследуемое вещество химическими реагентами.

Сложности при определении содержания влаги в веществе

Определение количества воды в образце иногда осложняется тем, что его сушка приводит и к изменению его химического состава: легколетучие вещества, такие как углекислый газ, некоторые органические кислоты, соединения аммиака, а также большинство спиртов и эфиров при процессе просто испаряются, а окисление ряда органических веществ приводит к увеличению веса сухого остатка. Он может увеличиваться и за счет воды, содержащейся в стойких гидрофильных коллоидах.

Как определить сухой остаток

Определение сухих веществ осуществляется различными методами. Рассмотрим основные и наиболее часто применяемые:

1. Арбитражный метод. Содержание воды определяется методом высушивания до постоянной массы сухого вещества, когда выделяется гигроскопическая влага. Температура при этом выдерживается строго определенная. Высушивается образец до постоянной массы. Существует также ускоренный метод, осуществляемый при повышенной температуре. При этом задается конкретное время сушки, а процесс осуществляется посредством спекания в однородную массу с заранее прокаленным песком. Количество применяемого песка должно быть от двух до четырех раз больше, чем образец. Песок необходим для равномерного высушивания, повышает пористость и облегчает вывод влаги. Процесс проводят в фарфоровых чашечках в течение 30 минут, температура определяется видом продукта. Вместо фарфоровых чашек можно использовать алюминиевые или стеклянные.
2. Высушивание в аппарате высокой частоты. Такой аппарат дает инфракрасное излучение и обычно состоит из двух плит, которые соединены между собой. Метод позволяет во много раз ускорить процесс сушки, а значит, и всего исследования.
3. Метод рефрактометрии. Применение этого способа обычно актуально для веществ, содержащих много сахарозы: сладости, сиропы или соки. При этом сравниваются коэффициенты преломления образца вещества и сахарозы. Т. к. коэффициент преломления зависит от температуры, то оба раствора помещают перед исследованием в термостат. Этот метод достаточно точно определяет количество сухих веществ.

Редко применяемые методы

1. Метод дифференциальной сканирующей колориметрии заключается в охлаждении образца ниже температуры замерзания воды, при этом свободная вода перейдет в твердое состояние, и при нагревании образца можно найти тепло, затраченное на таяние этой воды. А связанная вода будет определена как разность между общей водой и замороженной.
2. Метод диэлектрических измерений основан на том, что при наличии частично связанной воды ее свойства как диэлектрика сильно отличаются от образца, где такой воды нет. Определив диэлектрические свойства образца вещества, по специальным таблицам находят содержание свободной и связанной воды.
3. Метод измерения теплоемкости заключается в измерении показателя замороженной воды при ее оттаивании, когда происходит разрыв водородных связей. При высокой влажности образца значение теплоемкости будет определять именно свободная вода, теплоемкость которой в 2 раза больше, чем льда.
4. Метод ядерно-магнитного резонанса определяет подвижность воды в неподвижной матрице. При наличии свободной и связанной воды прибор определяет их наличие в спектре сразу двумя линиями. Один вид воды дает только одну спектральную линию. Метод дорогостоящий, но очень точный, используется для глубоких исследований строения органических веществ.
5. Денсиметрический метод начинается с определения удельного веса образца. Это обычный способ для вычисления воды в соках, сиропах, продуктах переработки фруктов или ягод с сахаром. Удельный вес определяем ареометром. Зная его, используем приведенные в ГОСТе на исследуемое вещество данные и устанавливаем содержание воды в образце.

Необходимо отметить, что методы определения сухих веществ не ограничиваются приведенными в данной статье.

Рекомендации по выбору метода исследования

Для каждого конкретного образца вещества, продукта или материала применяется свой способ определения сухих веществ. Чтобы уточнить метод, необходимо обратиться к государственным стандартам и нормативам, которые разработаны для всех продуктов питания и их производств.

Государственные стандарты

Большой выбор методов определения сухого остатка не означает самодеятельного выбора нужного метода. Для правильного проведения исследования необходимо ознакомиться с государственными стандартами и нормативами проведения этих анализов согласно ГОСТу.

Так, разработан ГОСТ 26808-2017 “Консервы из рыбы и морепродуктов. Методы определения сухих веществ” и ГОСТ 32640-2012, касающийся способов расчета содержания вещества в кормах. В них очень подробно описаны процессы, отмечены особенности их проведения, оборудование и материалы для исследования.

Другие стандарты и нормативы

Кроме государственных стандартов существует большое количество различных нормативов, определяющих правильность выполнения лабораторных исследований для каждого вида исследуемого вещества на содержание сухих веществ. Это различные ОСТы, ТУ, РСТ, МВИ и другие нормативы и стандарты. Так, например, есть РД 118.02.8-88 «Методика выполнения измерений содержания сухого остатка (растворенных веществ) в сточных водах».

Источники:

http://vinograd.info/knigi/fiziologiya-vinograda-stoev/steblevye-chasti-8.html
http://studopedia.ru/9_56217_himicheskih-sostav-rasteniy-soderzhanie-suhogo-veshchestva-vodi-uglevodov-belkov-zhirov-v-rasteniyah.html
http://fb.ru/article/466088/suhie-veschestva—eto-metod-opredeleniya