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 учитывают кроме Сахаров 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 веществ, вита­минов.

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 свеклы — 16— 20 %, а 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 свеклы образуется также небольшое количество других олигосахаридов — мальтозы и рафинозы.

В корнеплодах кормовой и столовой свеклы, моркови, турнеп­са среднее содержание Сахаров —7—12 %, в репе, редисе и редь­ке — 5—8 %. У столовой и кормовой свеклы, турнепса состав Саха­ров примерно такой же, как у сахарной свеклы, а в корнеплодах репы большая часть Сахаров представлена моносахаридами (80 %). Много моносахаридов 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 свеклы 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 фото- синтетического 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 свеклы и очень слабый в корне­плодах репы. Накопление Сахаров зависит также от продолжи­тельности вегетации растений, раннеспелые корнеплоды характе­ризуются обычно низким содержанием сахара.

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

В процессе роста и развития корнеплодов сахарной свеклы общее содержание Сахаров в них увеличивается в 2,5—3 раза (рис. 146), при этом происходит значительное усиление биосин­тетических реакций, связанных с синтезом сахарозы, в результа­те 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 свеклы, однако параметры этих изменений значительно ниже. Например, содержание Саха­ров в молодых и зрелых корнеплодах моркови и редьки различает­ся на 1—2%, у кормовой и столовой свеклы, турнепса —на 3— 5 %. При длительном хранении часть Сахаров в корнеплодах ис­пользуется на дыхание, вследствие чего обшая их концентрация уменьшается.

Из полисахаридов в корнеплодах довольно много 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 в незрелых корнепло­дах, в которых происходит интенсивное формирование структур­ных элементов запасающих и других тканей, а к концу созревания корнеплодов ее концентрация снижается.

В полностью сформировавшихся корнеплодах свеклы содер­жание клетчатки колеблется в пределах 0,5—1 %, в моркови — 1,5—2 %. Много образуется клетчатки в корнеплодах при засухе, недостатке питательных элементов, а также у цветущих расте­ний, в результате резко снижается 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 ами нокислоты 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.

Содержание белков и небелковых азотистых веществ в процес­се роста и созревания корнеплодов изменяется (см. рис. 146). В молодых корнеплодах азотистых веществ больше, чем в зрелых. Особенно много белков и небелковых азотистых соединений 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 пересчете 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%.

Для того чтобы повысить сбалансированность кормовых кор­неплодов по содержанию белков, проводят селекционную рабо­ту, направленную на получение генотипов, отличающихся повы­шенным накоплением в корнях полноценных белков, а также разрабатывают технологии выращивания этих культур, обеспечи­вающие изменение биосинтетических процессов в корнеплодах в направлении более интенсивного синтеза белков. При возделы­вании сахарной свеклы повышенное содержание азотистых ве­ществ, особенно аминокислот и бетаина, не допускается, так как они снижают выход сахара в процессе промышленной перера­ботки корнеплодов.

Витамины. Все корнеплоды — важный источник аскорбиновой кислоты для человека и сельскохозяйственных животных. В реди­се, репе и редьке ее содержание достигает 20—30 мг%, в морко­ви—5—15, в кормовой свекле и турнепсе — 3—6 мг% от массы корней. В корнеплодах моркови много каротина (провитамина А) — 6—8 мг%, содержание которого в процессе их роста и созре­вания увеличивается в 5—6 раз. В кормовой свекле и турнепсе ко­личество каротина значительно меньше — 2—5 мг%. В корнепло­дах содержатся другие витамины: тиамин, рибофлавин, пиридок- син — по 0,1—0,2 мг%, никотиновая кислота — 0,2—1, пантотеновая кислота — 0,1—0,5, фолиевая кислота — 0,1—1 мг%.

Влияние внешних условий. В корнеплодах постоянно происхо­дят два основных процесса, определяющих ход биохимических превращений при их созревании, — синтез из поступающих асси- милятов, с одной стороны, азотистых веществ, а с другой — саха­розы и полисахаридов. Как уже отмечалось, синтез азотистых ве-

щёств^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 доля азотистых веществ увеличивается.

Концентрация в корнеплодах Сахаров при дефиците влаги так­же возрастает, но это происходит из-за понижения их оводнен- ности и повышения содержания сухого вещества, тогда как в пе­ресчете 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 установлено, что как при низкой, так и повышенной влажности почвы рост растений резко ухудшается и, как след­ствие, снижаются урожайность корнеплодов и выход сахара с 1 га. Поэтому при культивировании корнеплодов очень важно обеспечить оптимальный режим влагообеспеченности расте­ний — при засухе и в зонах недостаточного увлажнения этого до­стигают 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 итоге снижает урожай и очень часто накопление Сахаров в кор­неплодах.

После образования корнеплодов потребность растений в пи­тательных элементах существенно изменяется. Как 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 ее переработке. Увеличение потерь сахара при переработке корнеплодов может наблюдаться также при внесении чрезмерно высоких доз калийных удобрений, вызыва­ющих повышение в корнеплодах концентрации растворимых щелочных солей.

При избыточных дозах азотных удобрений повышаются 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 свеклой при выращивании ее на выщелоченных черноземах Центрально-Черноземной зоны (табл. 33).

33. Влияние зщобрений на содержание Сахаров в корнеплодах сахарной свеклы (Мазепин, Красных, 1983)

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 нем железо в неактивное трехвалентное состояние, вследствие чего измененный гемоглобин уже не может функцио­нировать как переносчик кислорода. Установлено, что концентра­ции нитратов, превышающие 0,1—0,2 % азота NO3 на сухую массу корма, токсичны для сельскохозяйственных животных. Поэтому корнеплоды с повышенным содержанием нитратов не используют на пищевые и кормовые цели. При выращивании корнеплодов на почвах с низким содержанием бора они хорошо реагируют на вне­сение борных удобрений, при этом повышаются не только уро­жайность, но и накопление Сахаров. В опытах показано, что вне­сение борных удобрений при выращивании сахарной свеклы на дерново-подзолистой почве повышает урожайность на 3—4 т/га и содержание Сахаров в корнеплодах на 0,2—1,2 %. На кислых по­чвах важным фактором повышения сахаристости корнеплодов яв­ляется известкование.