CC BY
233
УДК 635.24:664
Топинамбур -
культура многоцелевого использования
В.И. Старовойтов, д-р техн. наук, профессор, заслуженный изобретатель России,
О.А. Старовойтова, канд. с.-х. наук
ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха
П.С. Звягинцев, канд. экон. наук
Институт экономики РАН
Ю.Т. Лазунин
Развитие пищевой промышленности за последние годы путем повышения рентабельности любой ценой в сторону широкого использования ингредиентов синтетического происхождения и веществ с лукавым определением «идентичные натуральным» с применением ароматизаторов, разрыхлителей, загустителей, красителей, консервантов упрощает технологию приготовления продуктов питания, но по санитарной безопасности длительное использование таких продуктов вызывает большие опасения. Это подтверждается результатами многолетних исследований в разных странах мира. Учитывая изложенное, по инициативе заслуженного экономиста Российской Федерации ученого-пищевика, академика Д.Д. Королёва, которому в этом году исполнилось бы 100 лет со дня рождения, 27 июня 2005 г. состоялось заседание Совета по вопросам агропромышленного комплекса России при Председателе Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации, основной темой которого стало: «Выращивание, переработка картофеля и топинамбура - стратегический ресурс в подъеме экономики страны: правовая
Ключевые слова: топинамбур; клубни; зеленая масса; инулин; пищевая промышленность; здоровое питание.
Key words: Jerusalem artichokes, tubers, green mass, inulin, food industry, healthy nutrition.
база, состояние и перспективы развития».
На указанном заседании было принято решение разработать Федеральную целевую программу по возделыванию и переработке топинамбура в Российской Федерации.
Начиная с 2005 г. в Московском государственном университете технологий и управления им. К.Г. Разумовского и ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха регулярно проводились Межведомственные оперативные совещания ученых-аграриев, специалистов пищевой промышленности и инженеров АПК России по вопросу подготовки первоначального проекта Федеральной программы «Производство и переработка картофеля и топинамбура для получения новых продуктов питания, биотоплива и инулина».
Посадки топинамбура (слева) и клубневое гнездо (справа)
На первом этапе этой работы сложилась инициативная группа активных представителей основных организаций в составе: д-ра техн. наук, зам. директора ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха В.И. Старовойтова, канд. экон. наук, зам. начальника отдела института экономики РАН П.С. Звягинцева, канд. техн. наук В.В. Рытченко, вед. инженера отдела реализации проектов научно-исследовательского управления МГУТУ Ю.Т. Лазунина и др.
Основными разработчиками этой федеральной программы стали: Государственное научное учреждение ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха Россельхозакадемии; Московский государственный университет технологий и управления; Институт экономики Российской Академии наук и другие государственные научные учреждения.
На одном из очередных этапов выполнения указанного решения Совета Федерации к данной программе присоединилась и братская Республика Беларусь.
Концепция Программы «Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура на 20122015 гг.» утверждена Правительствами Российской Федерации, Республики Беларусь и постановлением Совета министров Союзного государства от 18 июля 2012 г. № 16. На основе Концепции разработана Программа. Пройден сложный этап первоначального согласования Программы Минсельхоза России, Минэкономразвития России и другими министерствами и ведомствами.
В настоящее время проходит заключительный этап согласования Правительством Союзного государства «Россия - Беларусь» уже актуализированной совместной программы: «Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура на период 2013-2016 гг.».
В настоящее время ужесточается конкурентная борьба за природные сырьевые ресурсы. Увеличивается спрос населения на продовольствие, отвечающего современным требованиям науки о питании. Как отметил в своем Послании Федеральному Собранию 12 декабря 2012 г. Президент страны В.В. Путин: «Сейчас наша задача - создать богатую и благополучную Россию». Для этого необходимо искать новые источники для прогрессивного развития в различных сферах народного хозяйства, внедрять новые инновационные технологии.
Производство и переработка топинамбура способны одновременно решить многие актуальные проблемы сельского хозяйства и пищевой
промышленности, включая развитие диетического, детского и функционального питания.
Ни из одного существующего в мире растения не вырабатывается так много полезных и нужных продуктов, которые вырабатываются из топинамбура. Это уникальная сельскохозяйственная культура, в которой с одинаковой степенью целесообразности используются «вершки» -зеленая масса и «корешки» - клубни. Более того, эта культура - одна из самых высокоурожайных в мире: до 200 т/га зеленой массы и 150 т/га клубней.
Трудно переоценить значимость высказывания великого русского ученого В.И. Козловского: «Это единственное растение из всех разводимых, которое не требует больших затрат труда, постоянного ухода и не наказывает, как другие растения, за небрежность в летних работах и даже невыкапывание его на зиму. Одним словом, хотя это звучит иронией, но это идеальное самой судьбой посланное нам растение». Кроме того, еще К.А. Тимирязев относил топинамбур к одной из самых интенсивных полевых культур, способных поглощать из воздуха углерод и выделять кислород: 1 га топинамбура за год может поглощать 6 т углекислого газа, а 1 га леса - только 3-4 т.
В наш век больших загрязнений окружающей среды наиболее эффективным может стать путь по созданию зеленых поясов из топинамбура вокруг промышленных центров. Топинамбур - действенный биологический защитник, он меньше накапливает нитратов, тяжелых металлов, радионуклидов, чем другие растения.
Химический состав топинамбура меняется в зависимости от биологических особенностей сорта и почвен-но-климатических условий, включающих агротехнику, погодные условия данного года произрастания, а также географический фактор. Содержание сухих веществ в топинамбуре колеблется: в наземной массе -22-32 %, в клубнях- 19-30%. Средний химический состав представлен в табл. 1.
Топинамбур содержит уникальный углеводный комплекс на основе фруктозы и ее полимеров, высший гомолог которых - инулин, наиболее ценный и количественно преобладающий углеводный компонент. Он содержится преимущественно в клубнях топинамбура совместно с сахарами (от 13 до 20 % на сырую массу). Химический состав углеводного комплекса клубней топинамбу-
ра (в зависимости от сорта, условии выращивания и хранения) приведен в табл. 2. Значительно меньше инулина содержится в стеблях (2-4 на сырую массу), причем его количество возрастает по мере продвижения от вершины стебля к основанию растения. В листьях топинамбура инулина нет. В них содержится преимущественно крахмал и, кроме того, небольшие количества моносахаров и дисахаров. Кроме топинамбура, инулин содержится в корнях целого ряда растений из семеИства сложноцветных, как, например, в корнях цикория, одуванчика, кок-сагыза, ромашки и др.
Зеленая масса служит сырьем для производства фруктозо-глюкозного сиропа, источником для получения калия, магния, кальция и др. Состав сухой зеленой массы топинамбура показан в табл. 3.
Инулин относится к группе поли-фруктанов с эмпирической формулой (С6Н10О5) и представляет собой полифруктозную цепь, в которой остатки D-фруктозы (до 96 %) связаны Р-2,1-связью, причем каждая цепь с нередуцированного конца заканчивается молекулой D-глюкозы (до 6 %), соединенной с фруктозой Р-1,2-связью. В настоящее время известны три формулы инулина: а-ину-лин (белый аморфный порошок), Р-инулин (бесцветные кристаллы) и у-инулин. Они отличаются молекулярной массой, степенью полимеризации, температурой растворения, способом получения и т. д.; а-форма образуется при вымораживании инулина из раствора; Р-форма - при осаждении спиртом; у-форма - после применения целого ряда процессов, связанных с воздействием различных температур. Все формы взаимопревращаемые. Молекулярная масса инулина находится в пределах 1000-4500 у.е. (при длине цепи 35-42 гекс. ед.).
Фруктоза - непременная составная часть топинамбура. Содержание ее может быть различно в зависимости от времени сбора урожая, продолжительности хранения и т. д., так как она образуется из инулина в результате совершающихся в корнях и клубнях биохимических процессов.
D-фруктоза (плодовый сахар) -наиболее важный представитель ке-
тоз. Имеет эмпирическую формулу С6Н12О6. Левое вращение растворов D-фруктозы ([а]р20= -93°) обусловливает другое ее название - левуло-за. Представляет собой белые кристаллы, очень сладкая на вкус (в 1,5 раза слаще сахарозы). Хорошо растворима как в теплой, так и в холодной воде. Фруктоза очень трудно кристаллизуется в кристаллах состава 2С6Н12О6 Н2О. Получают фруктозу посредством гидролиза из различных сахаров, в том числе из инулина. Фруктоза - диетический сахар, так как усваивается больными диабетом лучше, чем глюкоза.
Полисахариды, входящие в состав клеточных оболочек тканей клубней, в количественном отношении находятся на втором месте после фрукто-занов. Сумма пектиновых веществ, гемоцеллюлоз и а-целлюлозы колеблется в зависимости от сорта и условий года. Из этих высокополимерных углеводов большую часть составляют пектиновые вещества, а меньшую - гемицеллюлозы.
Общая закономерность для клубней большинства сортов (имеются в виду полисахариды клеточных стенок) заключается в том, что среди
Химический состав топинамбура
Таблица 1
Вещество Содержание на сырую массу, %
в клубнях в наземной части
Вода 77,5 70,5
Сухие вещества, в том числе 22,5 29,5
целлюлоза 1,9 10,9
белок 2,3 2,2
пищевые волокна 3,5 6,4
Таблица 2
Химический состав углеводного комплекса клубней топинамбура
Содержание
Вещество на сырую массу, % на сухую массу, %
Инулин 11 - 21 51,8 - 72,4
Крахмал 0,1 - 0,4 0,27 - 1,38
Клетчатка 1,1 - 3,0 3,41 - 10,3
Моноза 0,1 - 2,5 0,34 - 8,6
Таблица 3
Состав сухой зеленой массы топинамбура, %
Сорт топинамбура Сырой протеин Сырая клетчатка Жир Зола Ca К Mg
Скороспел ка 20,0 13,4 3,6 11,4 1,80 2,75 0,56
Находка 21,3 12,5 4,5 12,1 1,96 2,70 0,65
Новость ВИРа 19,1 12,5 3,6 12,5 1,77 2,73 0,51
них преобладают трудно растворимые формы (протопектин и геми-целлюлозы Б), хотя в некоторые годы это соотношение бывает иным.
В клубнях топинамбура общее содержание кислот варьируется в пределах 6-9 % на сухую массу. Из этого количества на долю ди- и трикар-боновых кислот приходится 2,83,8 % на сухую массу, т. е. 35-50 % от всего количества кислот.
Ди- и трикарбоновые кислоты (ДТК) клубней топинамбура представлены яблочной, лимонной и фу-маровой, содержится также и янтарная. Из этих кислот преобладает яблочная кислота, составляя 80-90 % ДТК. Содержание кислот в листьях
топинамбура из различных ярусов колеблется в пределах 5-11 % на сухую массу. ДТК в листьях разных ярусов топинамбура составляют 24 % на сухую массу, что соответствует 30-40 % общего количества кислот. Существенных различий в содержании кислот в листьях в течение вегетативного периода не наблюдается.
Ди- и трикарбоновые кислоты в листьях представлены яблочной, фу-маровой и лимонной кислотой. Количественное соотношение этих кислот претерпевает существенные изменения. В листьях топинамбура содержится значительное количество фумаровой кислоты (0,26-2 % на
Таблица 4
Аминный состав белка
Содержание аминокислоты, % по массе СВ
Сырье Протеин Лизин Гисти-дин Аргинин Треонин Валин Фенила-ланин Лейцин Триптофан Тирозин
Зеленая 11,52 0,46 1 1,02 0,53 1,06 0,38 2,11 2,12 0,13
масса топинамбура
Клубни топинамбура 8,83 0,33 0,22 0,46 0,3 1,33 0,48 0,85 0,82 0,12
Клубни картофеля 12,12 1,1 0,18 1,39 0,1 0,82 0,65 1,45 1,15 0,48
Таблица 5
Области применения топинамбура
Отрасль народного хозяйства Продукция Область применения
Сельское хозяйство Корма и кормовые добавки, ветеринарные препараты Животноводство, ветеринария
Пищевая промышленность Хлебобулочные, макаронные, кондитерские изделия; чайные и кофейные безалкогольные напитки Общественное питание, домашняя кулинария
Сухие напитки и экстракты; квас; фруктозо-глюкозные сиропы, цукаты, диетическое пюре Диетотерапия
Сухие напитки и экстракты; квас; фруктозо-глюкозные сиропы, цукаты, диетическое пюре; джемы, варенья, конфитюры, драже Функциональное оздоровительное питание
Джемы, варенья, конфитюры, драже, йогурты, творожки и др. Профилактическое детское питание
Медицинская промышленность Лекарственные и лечебно-профилактические средства и препараты Народная и традиционная медицина
Инъекционные формы; капсулы, таблетки, драже, порошки Иммунопрепараты нового поколения
Инулин; таблетки, капсулы, топинамбуросодержащие фитосоставы для приема лечебных ванн БАДы, бактериальные препараты (бифидум и лактобактерии)
Косметическая промышленность
Биоэнергетика
Электронная промышленность
Косметические средства
Этиловый спирт (биоэтанол, бутанол)
Гидроксиметил фурфурол
Биотехнологическая Углеродные волокна, наноцеллюлоза промышленность
Охрана окружающей Растение - топинамбур среды
Лечебно-профилактическая косметика
Моторное топливо для двигателей внутреннего сгорания
Светодиоды, полупроводники, фотопроводники, жидкие кристаллы, фотохромные и другие материалы
Композитные материалы
Очистка загрязненной воздушной среды
сухую массу), среди ди- и трикарбо-новых кислот они составляют от 11 до 70 %.
Содержание азотистых веществ в клубнях и в вегетативной массе топинамбура меняется в довольно широких пределах в зависимости от сорта, условий, среды и времени уборки. Предельное содержание азотистых веществ в клубнях (%): при естественной влажности - 0,92,2; из расчета на сухое вещество -4,3-11,0; в надземной части (%): при естественной влажности - 1,1-3,6; из расчета на сухое вещество - 5,714,4.
Говоря о химическом составе ботвы топинамбура, необходимо учитывать различное содержание азотистых веществ в стеблях и листьях топинамбура: на долю белкового азота приходится 57-59 % и на долю небелкового (амидного) - 41-43 %.
Клубни топинамбура по составу азотистых соединений приближаются к клубням картофеля, в которых содержание белкового азота находится в пределах 43-58 %.
Как по удельному весу белка в общем количестве азотистых веществ, так и его переваримости наземная масса топинамбура стоит гораздо выше, чем его клубни.
Листья, стебли и клубни отличаются по уровню содержания азотистых веществ, в том числе и белка. Наиболее богаты ими листья, затем стебли и клубни. Содержание в зеленой массе перевариваемого протеина составляет 19,2 г/кг.
Аминокислотный состав белка топинамбура характеризуется биологической полноценностью. Зеленая масса содержит практически все незаменимые аминокислоты, в клубнях их содержание меньше (табл. 4).
В минеральном составе клубней топинамбура выявлено большое содержание кремния - особо важного вещества для обменных процессов человека. В минеральном составе зольных элементов клубней топинамбура установлено высокое содержание солей железа, примерно в 3 раза превышающее содержание железа в прочих корнеклубнеплодах.
Клубни и надземная масса топинамбура содержат большое количество пищевых волокон, белка, аминокислот, в том числе незаменимых, витаминов, жизненно важных макро- и микроэлементов, а также органических и жирных кислот. По содержанию магния, железа, кремния, цинка, а также витаминов группы В и С топинамбур превосходит картофель, морковь, столовую свёклу. Его клубни не содержат алкалоида солонина, образующегося на свету в сы-
ром картофеле. Топинамбур обладает уникальной способностью накапливать высокое содержание инулина, который расщепляется в организме человека до фруктозы, необходимой людям, страдающим сахарным диабетом.
Топинамбур можно использовать в пищу и в сыром виде, недаром в народе его прозвали сладкой земляной грушей. Из клубней топинамбура делают различные салаты, что наиболее полезно, так как здесь сохраняются все полезные свойства растения. Его также можно варить, запекать, жарить, тушить, сушить, солить, консервировать и использовать в замороженном виде.
Для системы функционального питания наиболее эффективным считается приготовление пищи по специальным технологиям в свежем виде с целью максимального сохранения качеств продуктов с заданными свойствами. К ним можно отнести продукты, в состав которых входит порошок (мука) из клубней топинамбура.
При переработке клубней топинамбура получают пищевой пектин,
фруктово-глюкозный сироп, криста-лическую фруктозу, диетические пищевые волокна и широкий ассортимент функциональных безалкогольных напитков. Богатый состав биологически активных веществ (БАВ) топинамбура делает это растение перспективным в диетическом питании, а в пищевой промышленности - в качестве исходного сырья для создания высокоэффективных биологически активных добавок.
Из него можно готовить множество различных блюд с невысокой калорийностью, включая самые настоящие деликатесы. Известно более 100 рецептов и блюд, напитков из клубней топинамбура и наземной массы. Среди них салаты, первые блюда, гарниры, хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия, различные молочные и мясные продукты, консервы, напитки, соки, сиропы, цукаты, джемы, варенья. конфитюры, драже и многочисленные биологически активные добавки. Из листьев и соцветий топинамбура готовят фиточаи.
Продукты из топинамбура можно использовать в детском питании, в лечебном диетическом и профилак-
тическом питании взрослого населения. Продукты, в состав которых входит топинамбур, наиболее соответствуют научно обоснованным требованиям, предъявляемым к рациону питания современного человека с малоподвижным образом жизни (гиподинамия) в условиях плохой экологии и психологических перегрузок.
Топинамбур - культура многоцелевого применения. Его надземную массу и клубни используют в качестве ценного корма и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных, при создании лекарственных препаратов, косметических средств и моторного топлива.
Сферы производства, виды продукции и области применения топинамбура приведены в табл. 5.
ЛИТЕРАТУРА
1. Картофель и топинамбур - продукты будущего/Д.Д. Королев [и др.]; под ред. В.И. Старовойтова. -М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007.
УДК 664.8.014/.019
Ягоды - исходное сырье
с антиоксидантными свойствами
Н.В. Макарова, д-р хим. наук, профессор, А.Н. Дмитриева, Э. В. Мусифуллина, аспирант, А.Д. Стрюкова, аспирант Самарский государственный технический университет Г.И. Соболев, канд. с-х. наук, М.И. Антипенко, канд. с.-х. наук, О.И. Азаров
НИИ садоводства и лекарственных растений «Жигулевские сады», г. Самара
Сегодня широкое распространение получила тема здорового и полноценного питания, использования различных биологически активных добавок и веществ. В сохранении здоровья населения и предупреждении заболеваний важн ейшее значение имеет первичная профилактика, которая охватывает всю жизнь человека. А в реализации первичной профилактики ведущее место занимают биохимические механизмы адаптации. При этом эффективным путем такой биохимической профилактики считается управление универсальными процессами повышения устойчивости организма с помощью естественных защитных факторов, в частности природных соеди-
Ключевые слова: актинидия; лимонник; ирга; кизил; ежевика; антиокси-дантная активность; химический состав.
Key words: actinidia; lemongrass; dewberry; shadberry; dogwood; antioxidant power; chemical composition.
нений, близких или тождественных эндогенным веществам, участвующих в поддержании постоянства внутренней среды организма. Среди таких веществ видное место занимают противоокислительные вещества, или антиоксиданты. Они обладают
широким спектром физиологического действия, что следует связать с их участием в различных видах обмена веществ. В качестве пищевой добавки природные и синтетические антиоксиданты применяют в производстве различных продуктов питания для предупреждения накопления в них токсичных чужеродных соединений, а также с целью снижения потерь полезных питательных веществ при хранении и технологической обработке. С помощью антиоксидан-тов можно уменьшить опасность загрязнения внутренней среды вредными для здоровья химическими агентами и противодействовать их неблагоприятному влиянию на человека [1].
