КОРНЕПЛОДЫ

Характерная особенность корнеплодов - способность накапливать в клетках запасающих тканей большое количество сахаров, которые главным образом и определяют их хозяйственную ценность. При оценке качества сахарной свеклы, кроме сахаров, учитывается также содержание небелковых азотистых веществ (вредный азот) и солей калия и натрия, снижающих выход сахара при переработке корнеплодов. Питательная ценность кормовых и столовых корнеплодов зависит также от содержания в них полисахаридов, белков и небелковых азотистых соединений, витаминов минеральных веществ.

Накопление углеводов. Углеводный комплекс корнеплодов на 70-80% представлен легкорастворимыми формами - сахарозой и моносахаридами, которые обычно называют сахарами. Больше всего сахаров содержится в корнеплодах сахарной свёклы - 16-20% и основную часть их (80-90%) составляет сахароза. Общее количество моносахаридов (глюкозы и фруктозы) не превышает 1% от сырой массы корнеплода. Кроме сахарозы, в корнеплодах сахарной свёклы также образуется небольшое количество других олигосахаридов - мальтозы и рафинозы.

В корнеплодах кормовой и столовой свёклы, моркови, турнепса среднее содержание сахаров - 7-12%, в репе, редисе и редьке - 5-8%. У столовой и кормовой свёклы, турнепса состав сахаров примерно такой же, как у сахарной свёклы, а в корнеплодах репы большая часть сахаров представлена моносахаридами (80%). Много моносахаридов содержится и в моркови.

Сахара в корнеплодах в наибольшем количестве накапливаются в клетках запасающей ткани, концентрируясь в основном в вакуолях, а в других тканях их содержание существенно ниже. В корнеплодах свёклы максимальная концентрация сахара наблюдается в наиболее широкой части корня (шейке) между периферической и центральной зонами. Минимальное количество сахаров содержится в верхней части корнеплода - головке. В корнеплодах моркови больше сахаров накапливается в периферийных тканях и значительно меньше - в центральной части.

Накопление сахаров в корнеплодах определяется двумя главными факторами - поступлением углеводов из листьев и интенсивностью синтеза сахарозы в корнях. Важным условием для процессов сахаронакопления в корнеплодах является развитие фотосинтетического аппарата растений. При создании мощного ассимиляционного аппарата в листьях образуется много растворимых углеводов и крахмала, которые, превращаясь в транспортные формы, обеспечивают постоянный приток моносахаридов и сахарозы в корнеплоды.

Синтез сахарозы из моносахаридов в запасающих тканях у разных корнеплодов происходит с неодинаковой скоростью. Наиболее интенсивный он у сахарной свёклы и очень слабый в корнеплодах репы. Накопление сахаров зависит также от продолжительности вегетации растений, обычно раннеспелые корнеплоды характеризуются низким содержанием сахара.

Динамика содержания сахаров у разных корнеплодов также неодинакова. У сахарной свёклы в молодых корнеплодах содержится значительно меньше сахаров, чем в зрелых, и сахара в основном представлены моносахаридами, поэтому отношение количества сахарозы к содержанию моносахаридов обычно находится на очень низком уровне.

В процессе роста и развития корнеплодов сахарной свёклы общее содержание сахаров в них увеличивается в 2.5-3 раза (рис. 61), при этом происходит значительное усиление биосинтетических реакций, связанных с синтезом сахарозы, в результате чего отношение сахарозы к моносахаридам во время созревания корнеплодов постоянно увеличивается. При уборке недозрелых корнеплодов сахарной свеклы отмечается значительный недобор продовольственного сахара.

У кормовых и столовых корнеплодов в динамике содержания сахаров в процессе их роста и развития наблюдаются примерно такие же изменения, как и у сахарной свёклы, однако параметры этих изменений значительно меньше. Например, содержание сахаров в молодых и зрелых корнеплодах моркови и редьки различается на 1-2%, у кормовой и столовой свёклы, турнепса - на 3-5%. При длительном хранении часть сахаров в корнеплодах используется на дыхание, вследствие чего общая их концентрация уменьшается.

Из полисахаридов в корнеплодах довольно много содержится пектиновых веществ (1,5-2,5% массы корня) и гемицеллюлоз (до 1.5%), в моркови - крахмала (до 1%). Эти соединения относятся к легкоусвояемым формам углеводов и поэтому повышают питательную ценность корнеплодов. Клетчатки больше содержится в незрелых корнеплодах, в которых происходит интенсивное формирование структурных элементов запасающих и других тканей, а к концу созревания корнеплодов её концентрация снижается.

В полностью сформировавшихся корнеплодах свёклы содержание клетчатки колеблется в пределах 0.5-1%, в моркови - 1.5-2%. Много клетчатки образуется в корнеплодах при засухе и недостатке питательных элементов, а также у цветущих растений, в результате резко понижается переваримость всех органических веществ корнеплодов и, следовательно, ухудшается их питательная ценность.

Азотистые вещества. Азотистые вещества корнеплодов - белки, свободные аминокислоты, амиды, нуклеиновые кислоты и продукты их распада. Белки составляют 40-60% общего количества азотистых веществ, содержащихся в корнеплодах, свободные аминокислоты и амиды - 30-40%. Белки корнеплодов на 60-70% представлены легкорастворимыми формами - альбуминами и глобулинами, хорошо сбалансированными по содержанию незаменимых аминокислот. Фракция свободных аминокислот также содержит незаменимые аминокислоты и поэтому повышает биологическую ценность азотистых веществ корнеплодов.

Содержание белков и небелковых азотистых веществ изменяется в процессе роста и созревания корнеплодов. В молодых корнеплодах содержится больше азотистых веществ, чем в зрелых. Особенно много белков и небелковых азотистых соединений наблюдается в корнях перед началом интенсивного сахаронакопления, к концу созревания концентрация азотистых веществ в корнеплодах снижается в 1.5-2 раза.

Для оценки питательных свойств корнеплодов обычно определяют общее содержание азотистых веществ в пересчёте на белки и этот показатель называют "сырым протеином" или "сырым белком". Для того чтобы получить сырой протеин определяют содержание общего азота и умножают его на коэффициент пересчета - 6.25. В зрелых корнеплодах количество сырого протеина составляет 1-1.5%.

Чтобы повысить сбалансированность кормовых корнеплодов по содержанию белков проводится селекционная работа, направленная на получение генотипов, отличающихся повышенным накоплением в корнях полноценных белков, а также разрабатываются технологии выращивания этих культур, обеспечивающие изменение биосинтетических процессов в корнеплодах в направлении более интенсивного синтеза белков. При культивировании сахарной свёклы повышенное содержание азотистых веществ, и особенно аминокислот и бетаина, не допускается, так как они снижают выход сахара в процессе промышленной переработки корнеплодов.

Липиды и витамины. Большинство корнеплодов содержат в своих тканях 0,1-0,2 % липидов, в моркови 0,2-0,3 %. Богаче липидами периферические части корнеплодов. Липидный комплекс корнеплодов представлен структурными липидами и ацилглицеринами. В составе ацилглицеринов корнеплодов повышено содержание ненасыщенных жирных кислот, поэтому образующиеся из них жиры характеризуются низкими йодными числами.

Все корнеплоды являются важными источниками аскорбиновой кислоты для человека и сельскохозяйственных животных. В редисе, репе и редьке её содержание достигает 20-40 мг %, в моркови и столовой свёкле - 5-20 мг %, в кормовой свёкле и турнепсе - 3-6 мг % от массы корней. В корнеплодах моркови много синтезируется каротина (провитамина А) - 6-8 мг %,. В кормовой свёкле и турнепсе количество каротина значительно меньше - 2-5 мг %. В корнеплодах содержатся другие витамины: тиамин, рибофлавин, пиридоксин - по 0.1-0.2 мг %, никотиновая кислота – 0,5-2 мг %, пантотеновая кислота - 0.1-0.5 мг %, фолиевая кислота - 0.1-2 мг % и цитрин 30-50 мг %.

Влияние внешних условий. В корнеплодах постоянно происходят два основных процесса, определяющих ход биохимических превращений при их созревании, - синтез из поступающих ассимилятов, с одной стороны, азотистых веществ, а с другой - сахарозы и полисахаридов. Как уже указывалось ранее, синтез азотистых веществ в растениях усиливается при повышении интенсивности солнечной радиации и дефиците влаги. Такая закономерность наблюдается и при выращивании корнеплодов; в условиях низкой влагообеспеченности растений в сухом веществе корнеплодов увеличивается доля азотистых веществ.

Концентрация в корнеплодах сахаров при дефиците влаги также возрастает, но это происходит вследствие понижения их обводнённости и повышения содержания сухого вещества, тогда как в пересчёте на сухую массу количество сахаров почти не изменяется или даже снижается. Условия увлажнения очень сильно влияют на рост растений и формирование урожая корнеплодов, в результате чего может изменяться сбор сахара с единицы площади. В опытах показано, что как при низкой, так и повышенной влажности почвы резко ухудшается рост растений и, как следствие, снижается урожай корнеплодов и выход сахара с 1 га. Поэтому при культивировании корнеплодов очень важно обеспечивать оптимальный режим влагообеспеченности растений – при засухе и в зонах недостаточного увлажнения это достигается с помощью орошения.

Оптимизация питания. Накопление в корнеплодах сахаров зависит от работы фотосинтетического аппарата листьев, для формирования которого растения потребляют из почвы значительное количество питательных веществ, поэтому недостаток любого элемента в этот период замедляет рост растений, а в конечном итоге снижает урожай и очень часто накопление сахаров в корнеплодах.

После образования корнеплодов потребность растений в пита- тельных элементах существенно изменяется. Как было установлено, в процессе сахаронакопления важную роль играют фосфор и калий, а поступление в корнеплоды азота должно быть снижено, так как он усиливает синтез азотистых веществ. Поэтому при внесении фосфорных и калийных удобрений сахаристость корнеплодов повышается на 1-2% и в них уменьшается количество небелковых азотистых соединений, что очень важно при возделывании сахарной свеклы, у которой эти вещества снижают выход сахара при её переработке. Увеличение потерь сахара при переработке корнеплодов может также наблюдаться при внесении чрезмерно высоких доз калийных удобрений, вызывающих повышение в корнеплодах концентрации растворимых щелочных солей.

Избыточные дозы азотных удобрений повышают содержание в корнеплодах азотистых веществ и потери сахара при их переработке, кроме того снижается сахаристость корней. Действие удобрений на накопление сахаров в корнеплодах показано в одном из опытов с сахарной свёклой при выращивании её на выщелоченных черноземах Центрально-чернозёмной зоны (табл. 24).

При внесении высоких доз азотных удобрений в корнеплоды поступает много минерального азота, в основном в нитратной форме, вследствие чего концентрация нитратов может превысить допустимый уровень. Как известно, нитраты, восстанавливаясь до нитритов, способны инактивировать гемоглобин, переводя содержащееся в нём железо в неактивное трехвалентное состояние, вследствие чего изменённый гемоглобин уже не может функционировать как переносчик кислорода. Считается, что концентрации нитратов, превышающие 0,1-0,2% азота NО₃ на сухую массу корма, токсичны для сельскохозяйственных животных. Поэтому корнеплоды с повышенным содержанием нитратов не могут быть использованы на пищевые или кормовые цели.