Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

начинается через 3…4 недели после цветения, а в семенах льна и подсолнечника — спустя 10…15 дней после цветения. В начале цветения количество насыщенных жирных кислот преобладает над ненасыщенными. Однако к концу периода цветения соотношение смещается в сторону преобладания ненасыщенных жирных кислот. Причем возрастает содержание ненасыщенных жирных кислот, имеющих две (линолевая) и три (линоленовая) двойные связи. При этом количество линоленовой кислоты в семенах может увеличиться почти в два раза.

17.3.5.Влияние природно-климатических условий, орошения и режима питания растений на накопление и качественный состав масла в семенах масличных растений

Действие факторов внешней среды может оказывать влияние на химический состав семян. Так, в семенах масличных культур, произрастающих

всеверных районах, меньше накапливается белков, чем в южных и восточных районах. При этом может изменяться и содержание отдельных белковых фракций в семенах. Так, при выращивании масличных культур

вюжных и восточных районах в их семенах обычно больше синтезируется глобулинов, чем альбуминов. Последние больше накапливаются в семенах масличных культур, произрастающих в северных районах.

Количество липидов в семенах может зависеть и от условий выращивания масличных культур, что проявляется в варьировании их содержания в семенах. Так, в семенах подсолнечника (ядра) процентный состав липидов колеблется в пределах 36,4…67,8, хлопчатника — 17,2…29,1, льна — 18,5…49,5, сои — 12,8…28,1, мака — 38,8…57,2%. В зависимости от района произрастания масличных культур изменяется и состав липидов семян. Так, в северных районах семена больше содержат ненасыщенные жирные кислоты. Поэтому температура кипения масла из семян северных растений ниже, чем у южных и восточных. Влажность и температура среды оказывают влияние на накопление липидов в семенах. При повышении влажности почвы содержание липидов в семенах возрастает, а количество белков при этом снижается.

При выращивании масличных культур в условиях низкой температуры и повышенной влажности в семенах увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот. Таким образом, высокая влажность и низкая температура способствуют улучшению качества семян масличных культур. Поэтому при поливе масличных культур отмечается возрастание липидов

всеменах на 3…5%, с увеличением содержания ненасыщенных жирных кислот, сопровождаемым увеличением урожайности масличных культур.

318

17.4. Картофель

На качество семян масличных культур оказывают влияние фосфорные и калийные удобрения. При их внесении в почву содержание липидов в семенах может увеличиваться на 2…3 %. Азотные удобрения способствуют возрастанию количества белков в семенах. Особенно сильно это проявляется при использовании азотных удобрений на черноземных почвах. Так, внесение 150 кг/га азотных удобрений способствует понижению содержания липидов в семенах подсолнечника с 71,4 до 52,2 %, тогда как количество белков в этих семенах возрастает с 12,3 до 28,8 %. Однако при недостатке азота отмечается слабый рост растений, в которых снижаются скорости синтетических процессов, обусловливая снижение содержания в семенах углеводов и липидов. Таким образом, орошение может значительно повысить содержание в семенах липидов и уменьшает количество в них белков, а внесение удобрений в почву может еще больше ускорить эти процессы. Однако определяющим в этих случаях является природа и количество удобрений. Внесение в почву магния в сочетании с фосфором служит дополнительным стимулом к возрастанию содержания липидов в семенах масличных культур.

17.4. КАРТОФЕЛЬ

Картофель — это многолетнее клубненосное травянистое растение (Solanum tuberosum L.) рода пасленовых (Solanum), семейства пасленовые (Solanaceae). Питательные вещества накапливаются в клубнях картофеля, которые могут быть использованы в пищевых, фармацевтических, сельскохозяйственных и технологических целях. Из клубней картофеля получают крахмал, аскорбиновую и лимонную кислоты, а также технический спирт и ингредиенты для корма животных.

После сбора урожая клубни картофеля находятся в состоянии органического покоя, глубина и продолжительность которого зависит от условий хранения. Во время хранения в клубнях протекают сложные биохимические процессы, влияющие на состав биогенных соединений.

Высокая питательная ценность клубней картофеля обусловлена содержанием в них комплекса биогенных соединений: белков, крахмала, органических кислот, небелковых азотистых соединений, минеральных веществ. Кроме того, в клубнях присутствуют витамины, алкалоиды, ферменты, липиды и липоиды, оказывающие влияние на пищевые и вкусовые качества картофеля. Состав биогенных соединений клубней зависит от сорта, условий выращивания, климатических особенностей региона, погодных условий, типа почвы, применяемых удобрений, агротехники возделывания, зрелости клубней, сроков и условий хранения.

319

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

17.4.1. Химический состав клубней картофеля

Картофель относится к высокоценным продовольственным, кормовым и биотехнологическим культурам. Основными химическими соединениями картофеля являются вода, крахмал, клетчатка, белки и др. (табл. 17.8).

Та б л и ц а 1 7 . 8

Основные химические вещества клубней картофеля

Всостав крахмала клубней картофеля входят амилоза (20…25%) и амилопектин (75…80%). Кроме того, в крахмале клубней картофеля обнаружены фосфор, липиды и белки. В клубнях содержится 1…8% моно- и олигосахаридов и их фосфорных эфиров, глюкозы — 0,5…1,5, фруктозы — 0,4…2,5, сахарозы — 0,7…6,7, глюкозо-1-фосфата — 0,1…0,2, глюкозо-6-фосфата — 0,7…4,5, фруктозо-6-фосфата — 0,2…2,5, триозофосфатов — 0,2…1,0%. Содержание низкомолекулярных углеводов в клубнях обычно возрастает при хранении и особенно если картофель хранится при низкой температуре.

Вклубнях картофеля содержится до 2% белков, что при урожайности картофеля в 200 ц/га будет соответствовать 400 кг/га белков. В зависимости от сорта и условий выращивания картофеля состав белков клубней может сильно варьироваться. Так, среди белков клубней содержание глобулинов составляет 50…65, а альбуминов — 20…30%.

Вклубнях синтезируются все незаменимые аминокислоты, что повышает пищевую ценность белков картофеля. Содержание аминокислот в клубнях следующее (в %): валина — 4,0…4,2, лейцина и изолейцина — 12,9…13,2, лизина и гистидина — 9,7…9,9, метионина — 2,0…2,1, треонина — 4,4…4,7, триптофана — 1,7…1,8, фенилаланина — 4,6…4,7.

Вклубнях содержатся различные органические кислоты, в частности лимонная, яблочная, щавелевая, пировиноградная, винная, янтарная

320

17.4. Картофель

и др. Особенно много яблочной и лимонной кислот, количество которых может составлять соответственно 0,4…0,6 и 0,6…0,8 % сухого вещества. Поэтому разработана технология получения лимонной кислоты из клубней картофеля, позволяющая при переработке на крахмал одной тонны клубней получать дополнительно еще и 1 кг лимонной кислоты.

Кроме того, клубни картофеля богаты витаминами, содержание которых

в100 г может быть следующим (в мг): витамин С — 10…25, РР — 0,4…2,0,

В1 — 0,05…0,2, В2 — 0,01…0,2, В3 — 0,2…0,3, В6 — 0,9…1,2, В9 — 0,0005…0,0009, Н — 0,0001…0,0002, А — 0,3…0,8, Е — 0,05…0,1. Содержание витаминов

вклубнях картофеля зависит от времени сбора урожая и сроков хранения. Наибольшее содержание витаминов наблюдается у молодых свежесобранных клубней, тогда как их длительное хранение в течение 8…10 месяцев может сопровождаться понижением содержания аскорбиновой кислоты в 2…3 раза. При ежедневном потреблении 200…300 г картофеля, содержащего 10… 15 мг% витамина С, человек может практически полностью удовлетворить свои потребности в этом витамине.

Очень низкое содержание в клубнях липидов, в среднем 0,10…0,15 % сырой массы. В составе липидов определяются в основном ненасыщенные жирные кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая. При использовании клубней в корм животным их потребность в ненасыщенных жирных кислотах может полностью удовлетворяться за счет картофеля.

Клубни картофеля богаты солями калия и фосфора; имеются также натрий, кальций, магний, железо, сера, хлор, цинк, бром, кремний, медь, бор, марганец, йод, кобальт и др. Общее содержание золы в клубне около 1 %, в том числе (в мг%): калий — около 600, фосфор — 60, железо — 21, магний — 23, кальций — 10. Минеральные элементы в клубне в основном находятся в легкоусвояемой форме и представлены щелочными солями, которые содействуют поддержанию щелочного равновесия в крови.

Кроме того, в клубнях содержатся каротиноиды, количество которых может составлять 0,14 мг% в клубнях с желтой мякотью и около 0,02 мг%

вклубнях с белой мякотью. В кожице найдены также флавоны, флавононы и антоцианы (цианидин, дельфинидин).

17.4.2.Особенности распределения химических веществ в различных частях клубней

Крахмал в клубнях картофеля распределен неравномерно. В кожуре крахмала мало, а основное его содержание в камбии и внешней части сердцевины клубня. Однако во внутренних частях сердцевины количество крахмала понижается. Клубни одного и того же растения могут различаться по содержанию крахмала. Кроме того, в кожуре клубней содержится от 0,05 до 0,1 % растворимого пектина и 0,06…0,45 % нерас-

321

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

творимых пектиновых веществ. Больше всего витамина С содержится в камбиальном слое клубня, где его содержание может быть 40 мг%

иболее.

Впокровных и верхних слоях клубня картофеля содержатся два основных гликоалкалоида — соланин и чаконин. Причем количество чаконина значительно превышает содержание соланина. Больше всего гликоалкалоидов накапливается в ботве и меньше — в клубнях картофеля. Эти соединения очень токсичны и при потреблении 200…400 мг вызывают сильнейшее отравление животных и человека. Токсичность клубней может возрастать при их прорастании, а также при варке проросшего картофеля с кожурой. Накопление соланина от 1 до 10 мг% может происходить в молодых клубнях. Больше всего его под кожурой и около глазков. Высокое содержание алкалоида отмечается в проросших и позеленевших клубнях.

Распределены минеральные вещества в клубне неравномерно: больше всего их в коре, меньше — в сердцевине, в верхушечной части больше, чем в основании. Так, в кожуре клубней содержание калия доходит до 417 мг%, фосфора — 51,5, магния — 23,2 мг%.

17.4.3.Изменение химического состава клубней картофеля при созревании

Одна из основных особенностей картофеля заключается в том, что большую часть продуктов ассимиляции растение запасает в клубнях. При этом клубни могут быть использованы в качестве специализированных органов размножения, пластические вещества которых обеспечивают

вначальный период созревания рост растения и образование корневой системы. С переходом на автотрофное питание значение материнского клубня ослабляется. При этом в течение 25…30 суток после посадки картофель развивается преимущественно за счет материнского клубня, а в период между концом бутонизации и началом цветения использование питательных веществ материнского клубня прекращается.

Новые клубни картофеля начинают формироваться уже на стадии бутонизации растений. Рост клубней сопровождается активацией процессов синтеза белков и крахмала. Для протекания синтетических процессов

вклубнях требуются моно- и олигосахариды, которые поступают из надземных органов растения. Только часть из них расходуется в процессе синтеза крахмала, а остальные углеводы участвуют в энергетических процессах клеток. В процессе созревания картофеля в клубнях формируются все его основные составные части. Так, естественная перидерма у клубней картофеля возникает с началом вторичного роста из феллогена, который закладывается в результате тангенальных делений клеток эпидермиса

322