Ботаническая характеристика сахарной свеклы
19-12-2016, 09:14
Свекла (Beta vulgaris) является одним из видов ботанического семейства маревых (Chenopodiaceae), куда относятся также лебеда, шпинат и другие засухоустойчивые растения (ксерофиты), которые могут расти и на солонцеватых почвах.
В древности свекла первоначально культивировалась ради ее листьев, которые употреблялись в пищу. Свекла корнеплодного типа, выращиваемая ради ее корня, культивировалась в арабских халифатах и во время крестовых походов была перенесена в Западную Европу. В Киевскую Русь свекла попала из Византии в IX—X вв. Поэтому и самое слово «свекла» имеет греческое происхождение (по гречески svekle, а по латыни beta).
Я.С. Есипов в России и Ахард в Германии совершенно правильно прежде всего обратили внимание на выбор сорта свеклы наиболее сахаристого, пригодного для сахарного производства. С этой целью был испытан ряд различных сортов. Самой сахаристой оказалась белая силезская свекла конической формы с белой кожурой и мякотью. Желтые и особенно красные сорта свеклы оказались менее сахаристыми.
Все же первоначально белая силезская свекла содержала лишь 7—10% сахара. Но затем постепенно путем селекции, т. е. отбора, образовалась современная сахарная свекла со средним содержанием сахара 17—20%.
Сахарная свекла — растение двухлетнее: в первый год развития из семени вырастают лишь корень и листья, но не образуется семени; во втором году из перезимовавшего корня вновь вырастают листья, образуются цветоносные стебли высотой 1,5—2,0 М, цветы семена.
Для производства сахара применяют исключительно корни свеклы первого года развития. Семена сахарной свеклы представляют собой клубочки-соплодия диаметром 3—4 мм и массой около 0,03 г. Клубочки состоят из рыхлой губчатой ткани, в которой гнездится несколько семечек (2—3 и более). Семечки весьма малы, продолговатой формы, длиной около 2 мм, масса их составляет 2—3 мг. На них имеется плотная буро-красная оболочка. Большая часть семени занята зародышем, в котором уже можно различить корешок, почку и две семядоли. Семя содержит питательные вещества (крахмал, белки) для прорастающего растения. Однако этих веществ в таком мелком семечке очень мало. Поэтому при посеве семена свеклы заделывают в землю весьма неглубоко (не глубже 3—4 см), иначе росток не пробьется на поверхность земли.
При прорастании необходимо подводить к семечку из земли влагу. Клубочек семян поглощает влаги до 150—170% от его массы.
При нормальной температуре (8—9° С) семена свеклы прорастают дней через 8. Через 10— 14 дней после посева появляются всходы свеклы: сначала «вилочка», т. е. пара семядолей, затем настоящие листья, образующиеся из почки (первая пара листьев, вторая пара и т.д.).
С появлением второй пары листьев начинает утолщаться корешок свеклы и постепенно образуется корнеплод.
Корнеплод имеет веретенообразную форму. С двух сторон веретена расположены по спирали углубления — бороздки. Из этих углублений растут тонкие корешки с корневыми волосками, при помощи которых растение получает из почвы влагу и растворенные питательные вещества (соли, азотистые соединения). Корешки весьма широко и глубоко распространяются в почве (даже до 2,5 м в глубину). Поэтому свекла и является довольно засухоустойчивым растением. Растворы солей двигаются внутри корнеплода свеклы по сосудисто-волокнистым пучкам к листьям. Так же по особым сосудистым пучкам передвигаются в корень углеводы, образовавшиеся в листьях. На поперечном разрезе корня свеклы видны кольца, по которым расположены сосудисто-волокнистые пучки. Таких колец у корня свеклы бывает 10—12 и более. Чем их больше и чем гуще они расположены, тем сахаристее свекла. Самыми молодыми являются периферийные кольца сосудистых пучков и самыми старыми — центральные.
Корень сахарной свеклы состоит из множества различных микроскопических клеточек, которые образуют разнообразные ткани. На самой наружной поверхности видна перидерма, или наружная кожица свеклы, состоящая из плотных, не проницаемых для влаги опробковевших клеток. Далее внутрь корня идет ткань коры, затем волокнистая ткань коры и, наконец, основная паренхимная ткань, т. е. ткань из кругловатых, а не продолговатых клеток, содержащая в своих вакуолях главную массу сахарного сока свеклы. Эта ткань перемежается с вытянутыми клетками сосудистых пучков и лубяных волокон, придающих корню прочность.
Строение клеток паренхимы свеклы. Клетка имеет оболочку, или клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Внутри клетки расположен слой протоплазмы (белковых веществ), в котором находится клеточное ядро. Протоплазма охватывает так называемую вакуоль — внутреннюю часть клетки, заполненную клеточным соком, т. е. водным раствором сахарозы и различных примесей (несахаров). Слой протоплазмы не пропускает ни сахара, ни несахара клеточного сока. Из кусочка свежей свеклы невозможно высолодить сахар холодной водой. Но это легко сделать, если свеклу сначала нагреть до температуры свертывания белков протоплазмы: протоплазма, распавшаяся на отдельные сгустки, уже не мешает диффузии сахара. Из мороженой свеклы сахар легко извлекается водой, так как при замораживании протоплазма свертывается.
Распределение сахара в свекле далеко не равномерно. Количество его быстрее понижается по направлению к головке свеклы и медленнее — к хвостику. Одновременно с уменьшением количества сахара в головке свеклы всегда наблюдается увеличение количества несахаров (азота, особенно золы) и, следовательно, понижение чистоты сока (77—78%).
За первый год своего развития сахарная свекла образует около 80 листьев ярко-зеленого цвета, так как в клетках листьев содержится много зерен хлорофилла. Они и представляют собой те природные лаборатории, где синтезируются углеводы.
Молодые растущие листья расположены в центре, а старые увядающие — по периферии головки свеклы. Но центральные листья связаны сосудистыми пучками не с центральной, а с периферийной молодой частью корня свеклы; периферийные листья, наоборот, связаны с центральной частью корня.
Углеводы в листьях образуются под влиянием солнечного света из углекислого газа, содержащегося в воздухе, и из воды. Первым продуктом, ассимиляции является формальдегид: СО2 + Н2О = НСОН + О2. Этот процесс эндотермический, поэтому для осуществления его и требуется энергия солнечного света.
Далее молекулы формальдегида немедленно конденсируются, образуя гексозу (глюкозу): 6НСОН = С6Н12О6. Моносахара по сосудистым пучкам из листьев перемещаются в корень свеклы, по пути из них под влиянием фермента сахаразы (инвертин, инвертаза) синтезируется сахароза. В листьях свеклы содержится еще много моносахаров (от 1 до 3,5%), тогда как в корне свеклы имеется сахароза и очень мало (0,1%) моносахаров.
В древности свекла первоначально культивировалась ради ее листьев, которые употреблялись в пищу. Свекла корнеплодного типа, выращиваемая ради ее корня, культивировалась в арабских халифатах и во время крестовых походов была перенесена в Западную Европу. В Киевскую Русь свекла попала из Византии в IX—X вв. Поэтому и самое слово «свекла» имеет греческое происхождение (по гречески svekle, а по латыни beta).
Я.С. Есипов в России и Ахард в Германии совершенно правильно прежде всего обратили внимание на выбор сорта свеклы наиболее сахаристого, пригодного для сахарного производства. С этой целью был испытан ряд различных сортов. Самой сахаристой оказалась белая силезская свекла конической формы с белой кожурой и мякотью. Желтые и особенно красные сорта свеклы оказались менее сахаристыми.
Все же первоначально белая силезская свекла содержала лишь 7—10% сахара. Но затем постепенно путем селекции, т. е. отбора, образовалась современная сахарная свекла со средним содержанием сахара 17—20%.
Сахарная свекла — растение двухлетнее: в первый год развития из семени вырастают лишь корень и листья, но не образуется семени; во втором году из перезимовавшего корня вновь вырастают листья, образуются цветоносные стебли высотой 1,5—2,0 М, цветы семена.
Для производства сахара применяют исключительно корни свеклы первого года развития. Семена сахарной свеклы представляют собой клубочки-соплодия диаметром 3—4 мм и массой около 0,03 г. Клубочки состоят из рыхлой губчатой ткани, в которой гнездится несколько семечек (2—3 и более). Семечки весьма малы, продолговатой формы, длиной около 2 мм, масса их составляет 2—3 мг. На них имеется плотная буро-красная оболочка. Большая часть семени занята зародышем, в котором уже можно различить корешок, почку и две семядоли. Семя содержит питательные вещества (крахмал, белки) для прорастающего растения. Однако этих веществ в таком мелком семечке очень мало. Поэтому при посеве семена свеклы заделывают в землю весьма неглубоко (не глубже 3—4 см), иначе росток не пробьется на поверхность земли.
При прорастании необходимо подводить к семечку из земли влагу. Клубочек семян поглощает влаги до 150—170% от его массы.
При нормальной температуре (8—9° С) семена свеклы прорастают дней через 8. Через 10— 14 дней после посева появляются всходы свеклы: сначала «вилочка», т. е. пара семядолей, затем настоящие листья, образующиеся из почки (первая пара листьев, вторая пара и т.д.).
С появлением второй пары листьев начинает утолщаться корешок свеклы и постепенно образуется корнеплод.
Корнеплод имеет веретенообразную форму. С двух сторон веретена расположены по спирали углубления — бороздки. Из этих углублений растут тонкие корешки с корневыми волосками, при помощи которых растение получает из почвы влагу и растворенные питательные вещества (соли, азотистые соединения). Корешки весьма широко и глубоко распространяются в почве (даже до 2,5 м в глубину). Поэтому свекла и является довольно засухоустойчивым растением. Растворы солей двигаются внутри корнеплода свеклы по сосудисто-волокнистым пучкам к листьям. Так же по особым сосудистым пучкам передвигаются в корень углеводы, образовавшиеся в листьях. На поперечном разрезе корня свеклы видны кольца, по которым расположены сосудисто-волокнистые пучки. Таких колец у корня свеклы бывает 10—12 и более. Чем их больше и чем гуще они расположены, тем сахаристее свекла. Самыми молодыми являются периферийные кольца сосудистых пучков и самыми старыми — центральные.
Корень сахарной свеклы состоит из множества различных микроскопических клеточек, которые образуют разнообразные ткани. На самой наружной поверхности видна перидерма, или наружная кожица свеклы, состоящая из плотных, не проницаемых для влаги опробковевших клеток. Далее внутрь корня идет ткань коры, затем волокнистая ткань коры и, наконец, основная паренхимная ткань, т. е. ткань из кругловатых, а не продолговатых клеток, содержащая в своих вакуолях главную массу сахарного сока свеклы. Эта ткань перемежается с вытянутыми клетками сосудистых пучков и лубяных волокон, придающих корню прочность.
Строение клеток паренхимы свеклы. Клетка имеет оболочку, или клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Внутри клетки расположен слой протоплазмы (белковых веществ), в котором находится клеточное ядро. Протоплазма охватывает так называемую вакуоль — внутреннюю часть клетки, заполненную клеточным соком, т. е. водным раствором сахарозы и различных примесей (несахаров). Слой протоплазмы не пропускает ни сахара, ни несахара клеточного сока. Из кусочка свежей свеклы невозможно высолодить сахар холодной водой. Но это легко сделать, если свеклу сначала нагреть до температуры свертывания белков протоплазмы: протоплазма, распавшаяся на отдельные сгустки, уже не мешает диффузии сахара. Из мороженой свеклы сахар легко извлекается водой, так как при замораживании протоплазма свертывается.
Распределение сахара в свекле далеко не равномерно. Количество его быстрее понижается по направлению к головке свеклы и медленнее — к хвостику. Одновременно с уменьшением количества сахара в головке свеклы всегда наблюдается увеличение количества несахаров (азота, особенно золы) и, следовательно, понижение чистоты сока (77—78%).
За первый год своего развития сахарная свекла образует около 80 листьев ярко-зеленого цвета, так как в клетках листьев содержится много зерен хлорофилла. Они и представляют собой те природные лаборатории, где синтезируются углеводы.
Молодые растущие листья расположены в центре, а старые увядающие — по периферии головки свеклы. Но центральные листья связаны сосудистыми пучками не с центральной, а с периферийной молодой частью корня свеклы; периферийные листья, наоборот, связаны с центральной частью корня.
Углеводы в листьях образуются под влиянием солнечного света из углекислого газа, содержащегося в воздухе, и из воды. Первым продуктом, ассимиляции является формальдегид: СО2 + Н2О = НСОН + О2. Этот процесс эндотермический, поэтому для осуществления его и требуется энергия солнечного света.
Далее молекулы формальдегида немедленно конденсируются, образуя гексозу (глюкозу): 6НСОН = С6Н12О6. Моносахара по сосудистым пучкам из листьев перемещаются в корень свеклы, по пути из них под влиянием фермента сахаразы (инвертин, инвертаза) синтезируется сахароза. В листьях свеклы содержится еще много моносахаров (от 1 до 3,5%), тогда как в корне свеклы имеется сахароза и очень мало (0,1%) моносахаров.