Сахарная свёкла
| Сахарная свёкла | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Научная классификация | ||||||||
|
Домен: Царство: Подцарство: Клада: Клада: Клада: Отдел: Класс: Порядок: Семейство: Триба: Beteae Volkens, 1893 Род: Вид: Сахарная свёкла |
||||||||
| Международное научное название | ||||||||
| Beta vulgaris L. | ||||||||
| Синонимы | ||||||||
| Дочерние таксоны | ||||||||
| ||||||||
Са́харная свёкла — группа разновидностей обыкновенной корнеплодной свёклы (лат. Beta vulgaris); техническая (пропашная), сахароносная сельскохозяйственная культура, служит сырьём для производства сахара. Сахарная свёкла (Beta vulgaris L., v. saccharifera) относится, так же как и кормовая (v. crassa), листовая (v. cicla) и столовая (v. esculenta), к семейству Маревых (Chenopodiaceae)[3].
История
Немецкий химик Андреас Маркграф в 1747 году открыл сахарную свёклу как альтернативный источник сахара. Он искал среди местных европейских растений замену сахарному тростнику: протестировал различные фрукты и овощи, и обнаружил, что свёкла содержит значительное количество сахара.
Свёкла содержала сахара значительно меньше, чем в тростнике — около 1 % сахара. В научных кругах Европы к открытию отнеслись со скептицизмом. В годы Наполеоновских войн ситуация кардинально изменилась. В Европе начался сахарный кризис из-за блокады, установленной британцами — прервались поставки сахарного тростника из колоний. Наполеон, в поисках альтернативы сахарному тростнику, стимулировал развитие производства сахара из свёклы. Это привело к значительным усилиям по улучшению качества и увеличению содержания сахара в свёкле.
Среди учеников Андреаса Маркграфа выделялся Франц Карл Ахард — вундеркинд, который в 22 года стал академиком. Ахард заинтересовался докладом Маркграфа о сахаре из свёклы, начал эксперименты с сахарной свёклой в 1789 году. Его исследования стали основой для развития производства сахара из свёклы, что в дальнейшем оказало огромное влияние на экономику и сельское хозяйство. Ахард сосредоточился на трёх основных задачах:
- пытался выращивать сахарный тростник в Германии,
- экспериментальным образом проверял предположения Маркграфа о свёкле,
- пытался увеличить содержание сахара в свёкле.
В 1799 году Ахард опубликовал труд о производстве сахара из свёклы, после чего обратился с ним в Академию наук. Ахард продолжил эксперименты, внёс значительный вклад в разработку методов выращивания и переработки сахарной свёклы, за несколько лет смог увеличить этот показатель до 5 %.
В 1801 году в Кунерне в Силезии начал работу первый в мире завод по производству сахара из свёклы. За счёт более низкой цены по сравнению с тростниковым сахаром, продукция Ахарда стала популярна. Первоначально завод Ахарда обеспечивал сахаром лишь соседние города и королевский двор.
Ахард столкнулся с дискредитацией своего проекта, последовали судебные иски, саботаж, финансовое давление. Английские купцы, которые видели в его деятельности угрозу своему тростниковому сахару, были противниками Ахарда[4].
Описание
Сахарная свёкла относится к геофитам. Геофиты характеризуются тем, что их эпикотиль (головка), гипокотиль (шейка) и собственно корень в процессе эволюции превратились в органы накопления запасных питательных веществ, а почки в органы возобновления, из которых появляются листовые и цветоносные побеги, закладываются в надземных или подземных органах близко к поверхности почвы.
Стебель травянистый, прямостоячий, у двулетних растений появляется на второй год жизни, к моменту созревания семян деревенеет. Листья мясистые, очередные, цельные, гладкие или волнистые, треугольные или сердцевидные, прикорневые — черешковые, стеблевые — мелкие, почти сидячие. Цветки обоеполые, 5-членные, мелкие, зелёные или белые, одиночные или по 2-5 штук и более, собраны в длинные облиственные колосовидные соцветия, при созревании образуют «семенные клубочки» — соплодия. Околоцветник чашеобразный, у основания сросшийся с завязью, в начале цветения раскрыт, после опыления сходится над плодом и затвердевает. Тычинок 5, завязь частично нижняя, в поперечном сечении почти треугольная, рыльце 2-3-лопастное. Плод с мясистым, позднее отвердевающим околоплодником с крышечкой, которая открывается при прорастании. Семя гладкое, округлое, голое, с носиком[3].
Корневая система
Корневая система взрослого растения сахарной свёклы включает утолщённый главный корень и густую сеть тонких разветвлений, отходящих от главного корня. Проникает вглубь почвы до 2,5 мм, в ширину распространяется в радиусе 40-50 см. Масса корнеплода в среднем составляет 400—800 граммов.
Главный корень (корнеплод) имеет конусообразную удлинённую неразветвляющуюся форму, немного сжатую с боков, подразделяется на:
- головку корнеплода, которая полностью развивается над поверхностью почвы и несёт листья, в ней наименьшее содержание сахара;
- шейку (или гипокотиль, или подсемядольное колено), представляющую собой часть корнеплода без листьев и боковых корней, где накапливается наибольшее количество сахара — до 19-20 %;
- собственно корень, нижняя часть корнеплода (хвостик), обычно имеет коническую форму, на которой формируются боковые корешки, располагающиеся в два продольных ряда, на его долю приходится 70-85 % длины корнеплода.
При поперечном разрезе корнеплода взрослого растения можно увидеть центральный сосудисто-волокнистый пучок («звёздочка») и чередующиеся концентрические слои (кольца) проводящих пучков, которые сообщаются с проводящей тканью листьев. Каждый из этих проводящих пучков состоит из ксилемы, представляющей собой крупные одревесневшие клетки, по которым из почвы к листьям перемещается вода и растворённые в ней питательные вещества, и флоэмы (луб), представляющей тонкостенные клетки, по которым в обратном направлении от листьев к корням транспортируются сахара и другие продукты фотосинтеза. Между кольцами проводящих сосудов располагаются клетки паренхимы, в которых откладываются сахара.
После появления у растения первых настоящих листьев в корне начинают происходить вторичные изменения. В паренхимных клетках центрального цилиндра формируются две камбиальные дуги, которые изгибаются параллельно первичной флоэме, доходят до перицикла и затем принимают вид окружности. Клетки, возникающие из камбиального кольца в направлении к центру, формируют вторичную ксилему (древесину), в направлении к периферии корня — вторичную флоэму (луб). Клетки перицикла формируют вторичную кору, состоящую из тонкого слоя пробковой ткани. Образование вторичной коры и пробкой ткани приводят к сбрасыванию первичной коры, называемой линькой корня. После линьки, корни утолщаются, по этой причине прореживание проводят в сжатые сроки, причём чем больше всходов на метре посевного рядка, тем раньше начинают прореживание, чтобы уменьшить влияние внутривидовой конкуренции.
После линьки корня во вторичной коре начинаются третичные изменения. В паренхиме вторичной коры формируется второе камбиальное кольцо. После того как элементы ксилемы отложатся внутрь, а элементы флоэмы — наружу в виде пучков с паренхимными клетками между ними, второе камбиальное кольцо прекращает деятельность. Ему на смену на некотором расстоянии снаружи образуется третье камбиальное кольцо, которое формируется в результате деления следующих поколений тех же образовательных клеток, давших первое кольцо. По этой же схеме формируются четвёртое, пятое и т. д. кольца. У современных сортов количество камбиальных колец доходит до 12.
Таким образом, утолщение корнеплода происходит в результате формирования новых колец и разрастания межкольцевой паренхимы. У сортов с высоким содержанием сахара количество колец выше, чем у урожайных, а межкольцевая паренхима уже, корнеплоды — меньше.
В корнеплоде сосудистые пучки, которые образовались первыми, располагаются в центре, тогда как самые молодые — на периферии. В листовой розетке, наоборот, старые листья — внешние, а молодые — внутренние. В связи с этим в головке корнеплода сосудистые пучки перекрещиваются, что приводит к увеличению относительного содержания клетчатки[3].
Значение и применение
Сахарная свёкла возделывается для производства сахара, также используется в кормовых целях.
Содержание сахара (сахарозы) в корнеплодах современных сортов в среднем достигает 16-20 % и выход сахара до 10 т с 1 га. Обычно из 1 т корнеплодов получают 130—160 кг сахара, а также 800—830 кг свежего жома, 35-40 кг патоки.
По кормовому значению сахарная свёкла превосходит кормовую. 100 кг корнеплодов соответствуют 26 кормовым единицам и содержат 1,2 кг переваримого белка, 0,5 кг кальция и 0,5 кг фосфора. Урожай в 30 т/га корнеплодов и соответственно 15 т/га листьев соответствует 10500 кормовым единицам. В среднем соотношение массы корнеплодов и ботвы варьирует от 35 до 50 %.
Химический состав листьев: сухое вещество — 27 %, белок — 2,5-3,5 %, жир — 0,8 %, витамины.
По кормовой ценности листья сахарной свёклы приравниваются зелёной массе сеяных трав. 5 кг листьев соответствует 0,9-1 кормовой единице с содержанием протеина 110 г. При урожае 25-30 т/га листья дают примерно 2000 кормовых единиц.
Жом служит хорошим кормом для крупного рогатого скота. 100 кг свежего жома соответствуют 8 кормовым единицам и содержат 0,3-0,9 кг переваримого протеина, 100 кг сухого жома — 80-85 кормовых единиц и 3,6-3,9 кг переваримого протеина. Выход жома при урожайности 30 т/га составляет 24 т/га.
Патока используется в кондитерской и пищевой промышленности. В кормовой патоке содержится до 60 % сахаров, 9 % минеральных веществ, по кормовой ценности она приближается к зерну: 100 кг содержат 77 кормовых единиц и 4,5 кг переваримого протеина. Патока используется для производства глицерина и спирта.
Сахарные заводы в России
В 1802 году в имении Алябьево Чернского уезда Тульской губернии на заводе начали перерабатывать сахарную свёклу.
Бланкеннагель на покрытие расходов по строительству завода получил ссуду на 20 лет в сумме 50 тысяч рублей под залог своих имений в селе Анашкино Звенигородского уезда (214 душ) и на Украине (100 душ), а также двух тысяч гектаров земли и каменного дома в Москве с доходом до 2800 рублей ежегодно.
В 1803 году Я. С. Есипов построил у себя в имении Никольском Московской губернии новый сахарный завод.
В 1809 году помещик И. А. Мальцев построил свеклосахарный завод в с. Верхи Брянского уезда Орловской губернии, оснащенный отечественным оборудованием, изготовленным на Брянском и Людиновском (Калуга) машиностроительных заводах.
К 1810 году работали уже 3 свеклосахарных завода, до 1825 года в России было построено всего семь свеклосахарных заводов. Позже строительство приняло широкий размах: в 1830 году действовали 20 заводов, в 1840 году — 143, в 1850 году — 358, в 1860 году — 427.
В начале XIX века все сорта были многосемянными. Благодаря усилиям селекционеров на смену многосемянным пришли односемянные формы, сорта уступили место гибридам, повысилась урожайность, сахаристость, всхожесть семян, устойчивость к болезням и многие другие признаки, что обеспечивало урожайность свёклы до 50-60 и более тонн с гектара, сахаристости — до 18-20 % и более процентов.
Существенно повлияли и на свеклосахарную промышленность XX век и первые десятилетия ХХI века. После развала СССР на территории России осталось 95 свеклосахарных заводов. Основанный в 1813 году Краснояружский завод в Белгородской области был самый старый. Самый молодой — Раевский свеклосахарный завод в Башкортостане (1985 год).
С начала 1990-х годов прошлого века предприятиями управляли коммерческие структуры. Почти 40 сахарных заводов начали заниматься переработкой сахара-сырца. Почти все предприятия имели долг государству, производственные мощности нуждались в капитальном ремонте и модернизации.
Современный период характеризуется совершенствованием технологических процессов производства сахарной свёклы и сахара, направленных на получение высококачественного сырья и повышения рентабельности вырабатываемого из него сахара. Большую роль в этом играют крупные агрофирмы, в которых ведется масштабная работа по созданию и внедрению в производство всех необходимых ресурсов. Перед российскими учёными поставлена задача существенно увеличить перечень высокопродуктивных гибридов, максимально адаптированных к условиям их возделывания[5].
Примечания
- ↑ Во многих классификациях Маревые рассматриваются как самостоятельное семейство. Системы классификации APG, основанные на молекулярном анализе ДНК, включают его в состав семейства Амарантовые.
- ↑ Об условности указания класса двудольных в качестве вышестоящего таксона для описываемой в данной статье группы растений см. раздел «Системы APG» статьи «Двудольные».
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Сахарная свёкла
- ↑ Как сахарная свекла подстегнула промышленность и помогла победить рабство. 13 февраля 2024
- ↑ Возвращаясь в прошлое, думаем о будущем. Материал подготовили по публикациям в журнале "Сахарная свекла за 1997—1998 гг. Г. И. Балабанова, Е. Ю. Гаврилова