Сахарная свекла (стр. 2 из 7)

2. Химический состав корнеплодов

Химический состав корнеплодов сахарной свеклы зависит от сорта, почвенно-климатических и погодных условий, уровня агротехники и других факторов. Знание закономерностей изменения химического состава корнеплодов под действием внешних факторов необходимо для разработки технологии возделывания этой культуры, обеспечивающей получение сырья высокого качества.

В корнеплоде сахарной свеклы в среднем содержится 75 % вода 17,5 - сахара и 7,5% несахаров. Количество сахара в сухом веществ корнеплода обычно составляет 69-76 %. Выжатый из корнеплода со представляет собой водный раствор сахара и других веществ (несахаров). В нем находится 17,5 % сахара и 2,5 % несахаров. На долю сахар в сухом веществе сока приходится 87,5 %.

После отжатия сока остается мякоть корнеплода, которая составляет 5% его массы. Она состоит в основном из компонентов клеточных стенок и небольшого количества других нерастворимых в виде веществ. В мякоти содержится (%): пектиновых веществ - 48, гемицеллюлоз - 22, клетчатки - 24, белков - 2, сапонина - 2 и золы – 2. В течение вегетации количество и состав мякоти изменяются. В корнеплодах сортов сахаристого направления мякоти больше, чем у сортов урожайного направления. Больше мякоти содержится в головке и пepиферических тканях корнеплода, а также в корнеплодах цветущих растений. Количество ее увеличивается в засушливые годы. Мякоть в воде не растворяется и при переработке свеклы на заводах полностью остается в жоме, т. е. в таком виде выводится из дальнейшего технологического процесса получения кристаллического сахара.

Ниже приведена характеристика основных веществ, содержащихся в корнеплодах сахарной свеклы.

Углеводы. Они составляют основную часть сухих веществ корне плода. Из углеводов наибольшее значение имеют:

моносахариды (монозы) - глюкоза, фруктоза, галактоза и арабиноза. Смесь глюкозы и фруктозы называют инвертным сахаром,

дисахариды (биозы) - сахароза, или тростниковый сахар и мальтоза. Сахароза как главная составная часть сухого вещества имеет большое значение прежде всего для сахарного производства. При гидролизе сахарозы, который протекает под действием кислот и фермент; инвертазы, из одной ее молекулы образуются молекула глюкозы и молекула фруктозы. Этот процесс называется инверсией. Наличие инвертного сахара в корнеплодах затрудняет технологические операции сахарной производства, так как при очистке диффузионного сока происходит разложение глюкозы и фруктозы и образование новых веществ полуколлоидного характера, которые мешают кристаллизации сахарозы;

трисахариды (триозы) - рафиноза. Она относится к нежелательным для технологии сахарного производства веществам, поскольку переходит в патоку и мешает кристаллизации сахарозы;

полисахариды (полиозы) - крахмал, целлюлоза и гемицеллюлоза.

Пектиновые вещества. Они представлены протопектином, пектином и пектиновой кислотой. Пектиновых веществ в корнеплоде содержится 2-2,5 % его массы. Более 90 % пектиновых веществ приходится на долю протопектина, нерастворимого в холодной воде, но постепенно растворяющегося в горячей воде. В связи с этим пектиновые вещества переходят в диффузионный сок, препятствуя кристаллизации сахарозы. В процессе диффузии и дефекации (очистка свекловичного сока от посторонних примесей) происходит гидролиз пектиновой кислоты с образованием полигалактуроновых кислот, которые осаждаются известью в виде студенистых осадков, мешающих фильтрации сока. В результате очистки диффузионного сока из него удаляется примерно четвертая часть пектиновых веществ, что отрицательно сказывается на выходе сахара при переработке сахарной свеклы на заводах.

Сапонины. Это вещества типа глюкозидов, которые при гидролизе расщепляются на смоляную и глюкуроновую кислоты. Характерная особенность сапонинов - способность пениться. Во время диффузии примерно третья часть сапонинов переходит в диффузионный сок, который от этого пенится. Осаждаются сапонины вместе с белками. Содержание их в сырой массе корнеплода в зависимости от возраста растений, сорта и применяемых удобрений колеблется от 0,13 до 0,25%. В корнеплодах сортов сахаристого направления сапонинов больше, чем в корнеплодах сортов урожайного направления. Образование сапонинов, по-видимому, связано с образованием сахара, так как их количество увеличивается с повышением сахаристости свеклы.

Органические кислоты. В корнеплодах свеклы содержатся щавелевая, малоновая, янтарная, яблочная, молочная, лимонная и другие кислоты. В сухом веществе корнеплода на их долю приходится 0,99-1,33%. Они играют важную роль в обмене веществ растения. Большая часть органических кислот при обработке диффузионного сока известью осаждается и может быть удалена из него.

Азотистые вещества. Они содержатся в корнеплоде в виде белков, представленных протеинами (альбумины, глобулины и др.) и протеидами (нуклеопротеиды и др.), а также в виде аминокислот (лейцин, изолейцин, тирозин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты), амидов кислот (аспарагин, глутамин), органических оснований (бетаин, холин, лецитин), циклических производных мочевины (аллантоин), пуриновых оснований (гуанин, ксантин, гипоксантин, аденин) и минерального азота (соли азотной кислоты и аммиак).

Применительно к сахарному производству азот, содержащийся в корнеплодах, принято подразделять на белковый, амидоаммиачный и вредный. К вредному азоту относятся формы, которые в период технологического процесса добывания сахара попадают в диффузионный сок, не удаляются из него в процессе дефекации - сатурации (химическая обработка углекислым газом сахарного сока). Они и перехода в патоку, увеличивают выход патоки и потери сахара в ней. Принято считать, что одна часть вредного азота препятствует кристаллизации 25 частей сахара. К вредным формам азота относятся аминокислоты, бетаин, пуриновые основания и нитраты. Белковый, аммиачный и амидный азот в процессе производства сахара удаляется из диффузионного сока. Количество вредного азота в свекле определяют как разность между общим азотом и суммой белкового и амидо-аммиачного азота.

По данным П. М. Силина, в корнеплодах содержится следующее количество различных форм азота (% массы свеклы): общего азота -0,2, белкового - 0,115, аммиачного - 0,005, амидного - 0,015, бетаинового - 0,02, нитратного - 0,002, пуриновых оснований - 0,001, аминокислотного и прочего азота - 0,042.

Минеральные вещества (зола). На долю минеральных веществ (золы) приходится 0,5-0,8 % массы корнеплода. В золе корнеплода содержатся калий, натрий, кальций, магний, железо, фосфор, силиций, хлор, рубидий, цезий, ванадий, бор, марганец, цинк, а также встречаются литий, стронций, йод, медь и другие элементы. При этом 1/3 массы золы составляет калий. Относительно большее количество золы содержите в головке корнеплода, хвостике и периферийной части его. При переработке свеклы соли калия, натрия, хлора не удаляются из диффузионного сока, в результате чего увеличивается патокообразование и снижается выход сахара.

Жиры и жироподобные вещества (липоиды). По результатам опытов П. М. Силина в корнеплоде содержится 0,03 % жира, по данным других исследователей - 0,13-0,21 %. Жироподобные вещества в корнеплоде представлены лецитином, а жирные кислоты - олеиновой, эруковой и пальмитиновой.

Распределение сахаров в корнеплоде. Сахара в различных частях корнеплода распределены неравномерно. Меньше их содержится в головке корнеплода, больше у основания шейки и в прилегающей к ней значительной части собственно корня. По направлению к хвостику количество сахаров убывает (рис. 5).

Исследования, проведенные А. С. Оканенко, показали, что в поперечном направлении в зонах колец сосудисто-волокнистых пучков содержание сахарозы изменяется мало. В центральной же, самой старой, части корнеплода, в звездочке, сахаристость обычно больше средней сахаристости (в паренхимной части звездочки содержание сахара резко снижается). В смежной межкольцевой паренхиме содержание Сахаров значительно меньше. Далее от центра их количество в паренхиме повышается и в зоне 4-5-го кольца сахаристость равна сахаристости в соответствующих зонах сосудисто-волокнистых пучков, а часто и больше. С 9-10-го кольца количество Сахаров заметно уменьшается.

Рис. 5. Содержание Сахаров (%) в разных

зонах и тканях корнеплода сахарной свеклы

(по А. С. Оканенко)

Н. И. Орловский считает, что подобная неравномерность распределения Сахаров в тканях корнеплода в горизонтальном направлении имеет некоторую связь с особенностью развития листового аппарата. Первые листья розетки наиболее мелкие и менее долговечные, они в большей степени связаны с центральными проводящими пучками корнеплода, в частности с паренхимой звездочки, содержащей меньшее количество Сахаров. Наиболее поздние осенние листья также мелкие, функционирующие в течение относительно короткого периода. Они тесно связаны преимущественно с тканями периферийных колец корнеплода, отличающихся пониженной сахаристостью. Самые крупные и наиболее долговечные листья, функционирующие в период интенсивного сахаронакопления, в большей степени связаны с сосудистыми кольцами средней части корнеплода, где содержание Сахаров самое высокое.

Опыты с искусственным удалением листьев, проведенные А. С. Оканенко, показали, что основная масса ассимилятов направляется на ту сторону корнеплода, на которой расположены листья. Здесь же эти ассимиляты и утилизируются.