7.8. родина бобових

Родина об'єднує понад 12 тис. видів рослин, серед яких є однорічні і багаторічні трави, кущі та дерева. Назву родини визначила назва плоду — біб. Характерною ознакою рослин родини Бобові є утворення на коренях бульбочок, які заселяють азотофіксуючі бактерії, що здатні засвоювати азот повітря, трансформуючи його у білковий азот. Завдяки цьому бобові рослини збагачують грунт азотом та накопичують значну кількість білків, в першу чергу у насінні. Найбільше господарське значення мають соя, сочевиця, горох, квасоля арахіс.

Соя (Glycine max)

Серед арсеналу сільськогосподарських культур навряд чи знайдеться інша культура, крім сої, що так широко і давно вирощується й використовується людиною. Історія сої розпочинається із найста-родавнішого центру цивілізації - Китаю, де вона налічує від 4500 до 6000 років. Висока поживність цієї рослини та її унікальні лікувальні властивості були відомі людям у древньому Китаї, Японії, Кореї ще 5000 років тому. Посіви сої поряд з пшеницею і рисом згадуються у найдревніших китайських та інших рукописах. Соя була однією з 5-ти сільськогосподарських культур, які китайський імператор Шен-Нонг оголосив священними (рис, соя, просо, гаолян, пшениця) і щороку під час святкових церемоній власноручно висівав. У китайців соя є як продуктом харчування, так і сировиною для виготовлення ліків.

Одним із секретів зростання чисельності населення в Китаї (щорічно приріст складає близько 13 млн. чоловік) і найбільшої тривалості життя людей в Японії є, очевидно, давня й широка практика використання сої та соєвих продуктів у харчуванні.

З Китаю сою в VII ст. було завезено до Японії і лише в XVII ст. - до Європи. До Європи соя потрапила після екзотичних продуктів (чаю, перцю, шафрану, кориці, бадьяну, апельсинів), і ввозились із-за океану не як культура, а спочатку у вигляді готового соусу. В кінці XVII століття соєвий соус стає предметом активної торгівлі між Сходом і Заходом. Лише у 1873 р. соя вперше була представлена в Європі як сільськогосподарська культура на міжнародній виставці у Відні.

У 1925 р. була створена національна асоціація виробників сої (нині Американська соєва асоціація) яка займалась розширенням виробництва і використання сої.

Різносторонність використання сої підтверджує такий факт. У 1941 р. в газеті «Тайме» була опублікована фотографія Генрі Форда, який б'є сокирою по багажнику свого автомобіля. Пластик, з якого була зроблено автомобіль, виготовлено з сої. І хоча говорили, що сокира була тупа, - автомобіль витримав. Форд використовував соєвий пластик для ручок коробки передач, руля, віконних рам. Форд обіцяв, що через 3 роки приступить до масового виробництва таких автомобілів, але це не стало реальністю, проте різностороннє використання сої набуло широкої зацікавленості.

У 1980 р. в збройних силах СІЛА почали добавляти соєві білкові добавки до яловичого фаршу, потім частково заміняти м'ясні продукти в шкільних сніданках. У 1990 р. в СІЛА була прийнята Державна програма по підтримці виробників сої. Для того, щоб впевнено зайняти перше місце в світі по об'єму виробництва і використання сої, американцям знадобилось 190 років. Досвід СІЛА у розв'язанні проблем білка за рахунок цієї культури привертає увагу багатьох країн світу.

Самі високі об'єми виробництва сої - в Бразилії та Аргентині.

Виробництво сої в Європейській співдружності сконцентровано в основному в трьох країнах (Італії - 1,25 млн. т; Франції - 0,22 млн.т; Австрії - 0,04 млн. т.). Висівають її у 10 європейських країнах на площі 1,86 млн. га. Наслідком високого рівня агротехніки стала висока врожайність сої: в Італії - 37 ц/га, Франції - 27 ц/га.

У світі нараховується більше, ніж 1100 сортів і гібридів сої. У світовому виробництві сої на кормові цілі використовують 85...90 \% загального виробництва насіння сої, 8...10 \% — на харчові і 2...5 \% на —технічні.

З насіння сої виробляють: борошно, олію, крупу, сурогат кави, рослинний сир та багато інших продуктів, із зелених бобів - різноманітні страви, консерви. Вироби з соєвого борошна особливо цінні для діабетиків, поскільки в ньому майже немає крохмалю. Соєве молоко за складом основних компонентів близьке до коров'ячого.

Соя є культурою зони мусонного клімату (вологий клімат і висока температура), що потребує активного використання гербіцидів і відносно погано реагує на мінеральні добрива.

Соя, як і всі бобові, є азотфіксуючою культурою, яка збагачує грунт азотом і є добрим попередником для озимих культур. Соя містить в своєму насінні до 55 \% повноцінного білку і до 27 \% ліпідів, вуглеводи, вітаміни та інші речовини. Білок сої за біологічною цінністю близький до білків тваринного походження. До складу соєвих білків входить вісім незамінних амінокислот - лейцин, валін, ізолейцин, лізин, метіонін, треонін, триптофан і фенілаланін, необхідних для життєдіяльності людей і тварин. Завдяки такому складу насіння соя є найдешевшим джерелом протеїну. Ця культура не має собі рівних по універсальності використання і посідає перше місце у світовому виробництві серед сільськогосподарських культур.

За останнє десятиріччя світове виробництво сої значно збільшилось в результаті підвищення врожаїв на основі інтенсифікації сільського господарства та використання більш вдосконаленої агротехніки. Поєднання кукурудзи, як високо-енергетичного компоненту, і соєвого шроту, як джерела високоякісного білку з великим вмістом незамінних амінокислот, - основа комбікормової промисловості більшості країн світу. Розвиток виробництва бройлерів і свинини не можливий без використання таких комбікормів.

В Україні перші промислові посіви були зафіксовані на Херсонщині, у Бендерівському повіті Бессарабської губернії і на Полтавщині у 1874...1882 роках минулого століття. У той час врожай складав 80...160 пудів насіння з гектару. Через кілька років її посіви можна було спостерігати в Єкатеринославській, Таврійсько-Харківській і навіть Київській губерніях.

Значний інтерес в Україні до сої виник наприкінці 20-х років минулого століття. У 1927 році нею було засіяно 600 га, у 1928 р. - 2000 га, у 1931 р. - 91000 га. Але таке швидке зростання виробництва сої не отримало підтримки з боку селекційної науки та агротехніки її вирощування, не було приділено достатньо уваги правильному підбору сортів, переробці і збуту продукції, що призвело до скорочення площ у наступні роки.

У період окупації країни вирощування культури різко скоротилося, у цей час було втрачено значну частину місцевого селекційного матеріалу. Відразу ж після війни було прийнято ряд заходів по відродженню культури, впроваджено матеріальне заохочення її виробництва.

Сою в Україні можна вирощувати скрізь, однак на врожайність і якість зерна значно впливають умови її вирощування. Нині врожайність сої становить 11...14 ц/га, на зрошувальних землях - 25 ц/га. Нині площі під соєю в Україні складають близько 450 тис. та. Щоб відмовитися від імпортних бобів і соєвих продуктів Україні необхідно виробляти 2 млн. т сої щорічно.

В Україні районовано 62 сорти та гібриди сої. Сучасна класифікація сої розроблялася протягом багатовікової історії її культивування. Найдавнішою класифікацією сої є китайська, яка включає сім груп, що різняться між собою за кольором насіння. Поряд з китайською з'явилася японська, американська, англійська, німецька та ніші класифікації, створені в основному за різноманітними ознаками: кольором оболонки насіння, формою і розмірами насіння, сім'ядолей, рубчика тощо. У той же час лише в деяких роботах використовуються інші важливі ознаки самих рослин сої, їх історія, регіони вирощування.

На європейському континенті, в колишньому СРСР, класифікацію розробляли і вдосконалювали досить тривалий час (Б. В. Скворцов, 1927; В. Б. Єнкен, 1959; Я. Г. Момот, 1932; В. М. Пенчуков і інші 1984; А. О. Бабич, 1993;). В основу наукової класифікації сої покладено морфологічні ознаки насіння, біологічні і фізіологічні властивості рослин, регіони походження. Все різномаїття сої розподілено на п'ять підвидів: 1 - дикоросла, 2 - японська, 3 - китайська, 4 - манчжур-ська, 5 - індійська. Найбільшого застосування набула манчжурська.

Соя - це трав'яниста однорічна рослина, що має велику мінливість за формою, висотою, кількістю і формою листя, квітів, суцвіття, бобів та насіння (Рис.7.15).

Насіння складається з сім'ядолей, оболонки, зародка. За формою воно буває кулястим, овальним або видовженим, плоским чи випуклим. За кольором у стадії повної стиглості - жовтим, коричневим, зеленим, чорним, пігментованим, строкатим. Насіння за величиною поділяють на: дрібне - маса 1000 штук насіння - менша 150 г; середнє - маса 1000 штук насіння 150...200 г; крупне - маса 1000 штук насіння більша 200 г. Масова частка оболонки в насінні становить 7...8\%, сім'ядолей - 90 \%, зародка - 2...З \%.

Коренева система стрижнева, головний корінь порівняно короткий, товщий за бокові лише в орному шарі, з великою кількістю довгих бокових коренів і корінців, проникає на глибину до2мі більше. Тоненькі корінці становлять 60...70 \% основної маси кореневої системи, кореневі волоски дуже короткі.

На головному і бокових коренях через 7...10 днів після появи сходів формуються бульбочки. В них розвиваються бульбочкові азотфіксуючі бактерії, які здатні засвоювати азот із атмосферного повітря.

Стебло округлої форми, грубе, у більшості сортів опушене, іноді голе, висотою 60...90 см і більше, товщиною від 3 до 22 мм, в середній частині - 3...12 мм. Кількість вузлів на рослині - до 14...15, розгалужень стебла - 2...7 і більше. Довжина міжвузль - від 3 до 15 см. Колір опушення стебла - від сіро-блідого до жовто-бурого; малоопушені рослини менш стійкі до змін теплового режиму, посухи, шкідників і хвороб.

Листки - складні, трійчасті, мають прилистники. Пластинка листка буває гладенькою, зморшкуватою, забарвлення зелене або темно-зелене. Центральний листочок трійчастого листка симетричний, бокові листочки - асиметричні. Форма листків змінюється за ярусами і дуже різноманітна: широколацентна, широкояйцеподібна, овальна, ромбічна, яйцеподібна, овально-видовжена, клиноподібна з притупленим або гострим кінчиком. На одній рослині буває від 15...20 до 175 листочків і більше, при цьому у ранньостиглих сортів - 46...52, середньостиглих - 60...90 і пізньостиглих - 100...150.

Квіти маленькі, п'ятипелюсткові, білі або фіолетові, майже без запаху, зовні непривабливі, зібрані в коротку або багатоквіткову китицю, можливі проміжні форми китиць. Соя - самозапильна рослина, перехресне запилення трапляється дуже рідко, що залежить від сортових особливостей, погодних умов і місця вирощування. Квітки сидять на коротких квітконіжках, біля основи яких є навколоплідник і чашечка - два маленьких приквітнички. Віночок метеликового типу, білого або фіолетового кольору.

Суцвіття — китиця, розміщена в пазухах листків, іноді попарно, довжиною - від 0,5 до 8 мм і більше. Кількість квіток у багатоквіткових форм - від 15 до25, малоквіткових від 2 до 4, проміжних від 5 до 14. Сучасні сорти сої за сприятливих умов утворюють таку кількість квітів і плодів, яких достатньо для одержання врожаю зерна 140...170 ц/га, однак фактично врожай буває 45...50 ц/га, рекордний - 93 ц/га.

Плід - біб, що складається з двох половинок, з'єднаних двома швами, причому один із них (черевний) є основним, на ньому прикріплюється насіння, другий (спинний) розміщений з протилежного боку (рис. 7.16). Під час достигання стулки розкриваються і скручуються, насіння обсипається. Боби мають пряму, зігнуту або серпоподібну форму, довжиною 3...8 см, шириною - 0,5...1,5 см, плоскі або випуклі, з прямою чи чітко випуклою поверхнею, на кінці із дзьобиком. У малоквіткових китицях буває 1...3 боби, багатоквіткових - 4...8 і більше.

Сорти сої за кількістю бобів поділяються на:

низькопродуктивні - 10...ЗО бобів;

середньопродуктивні - 40...80;

продуктивні-90...140;

високопродуктивні - 150...300 бобів і більше.

Кількість насінин в бобі від 1 до 4, частіше - 2...3. Жовтий колір бобів свідчить про повну фізіологічну стиглість насіння.

Заготівельне насіння сої за базисними нормами повинно мати вологість не більшу 12 \%, за обмежувальними - 18 \%, вміст сміттєвих домішок- не більший 2 \%, олійних -6\% (базисні норми), за обмежувальними нормами вміст домішок не більший 15 \% (в т. ч. сміттєвих 5 \%), морозобійної сої, що відноситься до олійних домішок, не більше 10 \%. Зараженість шкідниками хлібних злаків та наявності насіння рицини не допускається.

До сміттєвих домішок відноситься весь прохід через сито з діаметром отворів 3 мм, до олійних - бите і подавлене насіння, морозо-бійне насіння - недозріле насіння зі зморщеною оболонкою, деформоване, щупле, пошкоджене самозігріванням чи хворобами, а також насіння соняшнику.

За напрямом використання сорти сої розділяють на харчові з високим вмістом білку (41...46 \%) і відносно низкою активністю інгібіторів трипсину (14...20 мг/г білків) і кормові - з вмістом білку 40... 41 \% і активністю інгібіторів трипсину (24...29 мг/г білків).

Біологічна цінність білків соєвого шроту залежить від ступеню інактивації інгібіторів протеолітичних ферментів і лектинів.

В кормах, призначених для годівлі птиці і нежуйних тварин, повинно бути інактивовано не менше 80 \% інгібіторів. В промисловості інактивацію визначають за інактивацією уреази, що корелює зі зниженням активності інгібіторів протеолітичних ферментів і лектинів. У готовому шроті, в якому інгібітори і лектини інактивовані, активність уреази повинна бути на рівні 0,1...0,2 одиниць АрН/ ЗО хв. Для повної інактивації уреази, лектинів і інгібіторів при нагріванні шроту чи білку при температурі 110 °С і вологості не нижче 14 \% необхідна теплова обробка тривалістю 60 хв.

Хімічний склад насіння сої головним чином залежить від сорту та умов вирощування. Соєве насіння є багатим джерелом білку (ЗО... 55 \%), олії (18...27 \%), до складу вуглеводного комплексу входять олі-госахариди: сахароза (4...5 \%), рафіноза (1...2 \%), стахіоза (3,5...4,5 \%), а також крохмаль, декстрини пентозани і геміцелюлози - їх загальна кількість складає 14...33 \% маси насіння (Таблиця 7.41).

До складу мінеральних речовин насіння сої входять (\% до маси насіння): калій (1,67...2,09), натрій (0,34...0,38), фосфор (0,58...0,66), кальцій (0,22...0,28), магній (0,22...0,24), кремній - 0,4, залізо-0,018.

Жирно-кислотний склад триацилгліцеринів соєвої олії наведено в Таблиці 7.42.

Насіння сої багате на фосфоліпіди, до фосфоліпідного комплексу насіння сої входять (у \%): фосфатидилхоліни - 46,0; фосфати-дилетаноламіни - 25,0; фосфатидилінозитоли - 17,4; фосфатидил-гліцерини - 3,6; дифосфатидилгліцерини - 3,4 тощо.

Фізико-хімічні властивості соєвої олії наведені в таблиці 7.43.

Фізико-хімічні властивості соєвої олії

Особливу групу представляють генетично модифіковані сорти сої із специфічним жирно-кислотним складом триацилгліцеринів: висо-копальмітинова (НР), високо-насичена (Нват), високо-стеаринова (Н8), високо-пальмітинова/низько-ліноленова (НР/ЬЬп), низько-ліноленова (ЬЬп), низько-насичена (Дваг), низько-насичена/ низько-ліноленова (Ь.8аг/ТЬ.п). В Таблиці 7.44 наведено вміст основних жирних кислот в олії генетично-модифікованих сортів сої.

Селекція сої направлена на підвищення вмісту білків, збільшення врожайності та стійкості до шкідників та обсипання насіння, зменшення вмісту інгібіторів протеолітичних ферментів, пристосованість до комплексної механізації вирощування.

Арахіс (АгаспІБ Пиродава)

Споживчі властивості насіння арахісу зумовлені високим вмістом білків та їх біологічною цінністю.

Арахіс - однорічна трав'яниста рослина родини Бобових, відома з давніх часів. Батьківщиною є Південна Америка, культивується в усіх країнах тропічного і субтропічного клімату. В культурі має дві форми: кущову і сланку, в Україні поширений кущовий арахіс, з висотою стебла 50...60 см, вирощується в Херсонській, Миколаївській, Запорізькій та Дніпропетровській областях. Масова частка олії в насінні 40...65 \%. Олія широко використовується в кондитерській, консервній і маргариновій промисловості. З макухи виготовляють халву.

Ядро арахісу додають в кондитерські вироби, з нього одержують арахісове «молоко» і «арахісове масло». Значну частину насіння арахісу використовують безпосередньо в їжу, оболонка бобів і насіння - на корм худобі та в хімічну промисловість, шроти - на виробництво харчових концентратів і білків.

Корінь арахісу сильно розгалужений, проникає в глибину більше ніж на 1,5 м. Листя з верхньої сторони глянцеве, з нижньої - опушене. Квітки сидять в пазухах листя, жовтого або помаранчевого кольору.

У наземних квітів - перехресне запилення, підземні (клейстогамні) квіти самозапильні.

Після запліднення нижня частина зав'язі наземних квітів подовжується утворюючи гінофор, який 5...6 днів росте вверх, потім згинається і занурює зав'язь в ґрунт на глибину 8...10 см. Після цього із зав'язі починає розвиватися плід - біб, який не розкривається коко-нопобідної форми з товстою сітчатою шкіркою, що містить зазвичай 3...5 насінин. Насіння кругле або подовжено-овальної форми, темно-червоного або світло-рожевого кольору.

Арахіс дуже вимогливий до вологи, тепла і ґрунтів. Насіння проростає в ґрунті при температурі вище 12 °С, при більш низькій температурі воно загниває чи частково проростає.

Насіння арахісу містить значну кількість білків (Табл.7.45), які легко засвоюються організмом людини і мають високий вміст незамінних амінокислот (Табл.7.46). За біологічною цінністю білки арахісу близькі до білку курячого яйця та м'яса.

Таблиця 7.45.

Вміст основних компонентів в насінні арахісу (\%)

Амінокислотний склад білків насіння арахісу

У насінні арахісу головним білком, зв'язаним з ліпідами, є арахін. Це глобулін, його молекула за формою представляє еліпсоїд (співвідношення осей 3:5) і складається з 6 субодиниць. При збільшенні перекисного окислення зв'язок ліпідів з арахіном посилюється. Со-лерозчинні білки більш пов'язані з ліпідами, ніж соленерозчинні.

В насінні арахісу містяться інгібітори трипсину і хімотрипси-ну. Інгібітори ферментів складають близько 6 \% загального вмісту білків. Інгібітор з насіння арахісу має молекулярну масу 8 кДа і в його поліпептидному ланцюзі міститься 48 амінокислотних залишків, сполучених дисульфідними зв'язками в п'яти точках. З трипсином і хімотрипсином інгібітори утворюють потрійний комплекс: хімотрипсин-інгібітор-трипсин. У складі комплексів ферменти повністю позбавлені каталітичної активності, тому засвоєння білків сої і арахісу організмом тварин різко знижується. Інактивацію інгібіторів зазвичай проводять шляхом теплової денатурації білків інгібіторів.

Насіння арахісу містить активні ліпоксигеназу і уреазу. Присутність активної ліпоксигенази небажано перш за все тому, що вона викликає окислювальне псування продуктів з арахісу, веде до втрати каротиноїдів у складі олії і окислення лінолевої кислоти. Під дією уреази йде інтенсивний розпад карбаміду (сечовини) - одного з азотовмісних компонентів комбікормів для тварин. В результаті утворюється вільний аміак, токсичний для тварин.

Під час зараження насіння арахісу мікроскопічними грибами роду Aspergillus швидко зменшується вміст високомолекулярних глобулінів - арахіну і конарахіну, які руйнуються до низькомолекулярних білкових компонентів. В насінні майже повністю зникають алкоголь-дегідрогеназа і кисла фосфатаза і одночасно нагромаджуються есте-рази, пероксидази, каталази, оксидази і лейцинамінопептидази у вигляді ізоферментів.

Мінеральний склад насіння арахісу досліджений дуже ретельно. В найбільшій кількості містяться калій (540...890 мг/100 г), фосфор (250...660 мг/100 г), кремній і тітан (по 80 мг/100 г). Знайдено також бор, марганець, ванадій, цинк і інші елементи (всього 25).

В насінні арахісу знайдено багато вітамінів і біологічно активних речовин. Серед них (мг/кг): біотин - 0,34...1,10; холін - 1650...1740; фолієва кислота - 2,8; інозитол - 1800; нікотинова кислота - 88...200; пантотенова кислота - 25...35. З вуглеводів в насінні арахісу присутні (\%): редукуючі цукри - 0,06....0,30; дисахариди (сахароза) - 1,5...7,0; крохмаль - 0,9...6,7; пентозани - 2,2...2,8; целюлоза - 2,0; пектинова кислота - 4,0.

Відносно високий вміст в арахісовій олії пальмітинової кислоти (С160) обумовлює можливість отримання твердої фракції триацилглі-церинів (пальмітину) під час охолодження олії.

В арахісовому шроті, що зберігався за несприятливих умов, можуть бути присутні токсичні продукти життєдіяльності мікрофлори - афлатоксини, тому необхідно проводити детоксикацію білкових продуктів різними методами: фізичні (екстракція афлатоксинів сумішшю полярних розчинників типу метанол:вода:хлороформ), хімічні (окислення хлором, фосфорною кислотою, МаОН, Н202 і ін.) і мікробіологічні методи. На жаль, ці методи не знайшли поки що промислового застосування.

Боби арахісу, які заготовляють, ділять на типи залежно від їх розмірів, кількості насіння та маси 1000 штук насіння (Табл. 7.47).

Таблиця 7.47.

Характеристика основних типів арахісу (ГОСТ 17111-88)

Допускається не більше 15 \% домішок бобів арахісу іншого типу. По вологості (\%) боби арахісу розрізняють: сухі (до 8 включно), середньої сухості (від 8,1 до 11 включно), вологі (від 11,1 до 13 включно) і сирі (понад 13,1). По засміченості боби арахісу можуть бути чисті (вміст сміттєвих домішок до 1,0, олійних до 2 \%), середньої чистоти (вміст сміттєвих домішок від 1,1 до 3,0, олійних від 2,1 до 6,0 \%) і засмічені (вміст сміттєвих домішок понад 3,1 \%, олійних понад 6,1 \%).

Заготівельне насіння арахісу (боби) повинно бути без ознак самозігрівання, стороннього запаху, мати здоровий смак, солом'яно-жовтий колір (Табл. 7.48).

Таблиця 7.48.

Вимоги до якості заготівельного насіння арахісу

Арахіс (боби) постачають для промислової переробки в кондитерську, олієжирову промисловість і в торгівельну мережу. Залежно від призначення якість насіння арахісу, що постачається, повинна відповідати наступним нормам (Табл.7.49.)

Таблиця 7.49.

Вимоги до якості насіння арахісу, що постачається

Фізико-хімічні властивості арахісової олії наведені в таблиці 7.50.

Таблиця 7.50.

Фізико-хімічні властивості арахісової олії