Топинамбур (Helianthus tuberosus), топинамбур, топинамбур
Ботаническое название
Хелиантус туберозус L.
Семья
Сложные.
Другие имена
Аардпеер (Нидерланды); Агуатурма (Испания); Брахмоха (Бенг.); канадский картофель (Северная Америка); Carciofo di Gerusalemme или di terra (итал.); Котуфа (Филипп.); Элианто туберозо (итал.); Эрдартишокке (нем.); Хатипик, Хатичук (Индиана); Кику-имо (Япония); Кнолленсонненблюме (нем.); Пера ди терра (итал.); Псевдоколокасия (Цю.); Корень артишока; Солнечный корень.
Ботаника
Прямостоячий, выносливый клубневый многолетник, но обычно культивируется как однолетник. Достигает высоты 0,6-1,2 м в тропиках и 1,8-3 м в более умеренных районах. Листья примерно 10-20 см длиной, нижние листья супротивные, а верхние очередные, снизу тонко опушенные. Количество цветков сильно варьируется в зависимости от климата и сорта, но цветочные головки обычно имеют диаметр 6–7,5 см с желтыми соцветиями.
Растение дает несколько небольших клубней, которые чем-то напоминают картофель, но имеют гораздо большие глазки и часто имеют бугорки. Существует ограниченный набор сортов, один из которых был выведен во Франции и имеет длинные веретенообразные клубни хорошего качества и вкуса и часто обозначается как H. tuberosus var. веретенообразный.
Происхождение и распространение
Топинамбур возник в Северной Америке и выращивался индейцами северо-восточной части континента в доколумбовые времена. Он был завезен в Европу в начале 17 века и сейчас широко выращивается в обоих полушариях, но в целом считается не имеющим большого значения.
Условия выращивания
Хотя Helianthus tuberosus имеет умеренное происхождение, его можно выращивать и в тропиках. Урожайность обычно выше в условиях длинного дня, но более низкая урожайность растений короткого дня в значительной степени компенсируется быстрой скоростью роста при высоких температурах (24-30°C), поэтому в тропиках достижима умеренная урожайность. важен сорт (см. Продолжительность светового дня). Однако считается, что существует достаточная изменчивость генотипа, позволяющая выводить высокоурожайные сорта для тропических условий.
Температура: большинству сортов требуется вегетационный период продолжительностью не менее 125 безморозных дней, а оптимальные урожаи достигаются при равномерной температуре в диапазоне 18-26°C.
Количество осадков: требуется довольно равномерное количество осадков, составляющее 125 см или меньше. В засушливых районах для начала прорастания может потребоваться полив.
Почва – растение терпимо к почвенным условиям при условии хорошего дренажа; Урожайность тяжелых глин низкая, особенно если существует опасность заболачивания. Топинамбур успешно выращивается во Франции на почвах, слишком бедных для картофеля. Для получения оптимальной урожайности необходим легкий или средний, хорошо окультуренный суглинок и внесение перед посадкой 500 кг/га суперфосфата с последующей подкормкой 250 кг/га сульфата аммония, когда верхний прирост достигнет 0,3-0,6. м, рекомендовали.
Сообщалось, что выращивание топинамбура на зараженных нематодами почвах может привести к сокращению популяции нематод на 45 процентов.
Высота над уровнем моря: в тропиках культура лучше всего растет на высоте 300–750 м, но в Индии ее выращивают на высоте до 1 200 м.
Длина дня – короткий световой день (фотопериод около 12 часов), как сообщается, способствует образованию клубней, но увеличение времени фотосинтеза при более длинных днях в более умеренном климате дает несколько большие урожаи, хотя, как отмечалось ранее, это частично компенсируется более быстрым ростом в условиях высоких температур тропиков.
Процедура посадки
Материал - размножение вегетативное, с помощью черенков, представляющих собой здоровые, здоровые небольшие клубни или кусочки клубней: они должны весить около 50 г и иметь не менее двух-трех глазковых почек. В некоторых районах тропиков обнаружено, что клубням требуется период покоя до 7 месяцев.
Способ: саженцы обычно высаживают рядами, на уровне, на небольших холмиках или грядах глубиной около 7,5-10 см и окучивают так же, как картофель при высоте растений около 0,3 м. Может потребоваться ранняя прополка, но растения быстро растут и разрастаются, а более поздней прополки следует избегать, так как развивающиеся клубни легко повреждаются. После укоренения урожай трудно удалить из почвы, поскольку клубни или части клубней часто остаются в земле, и часто пересадка для последующих культур не требуется.
Расстояние между полями - для получения максимальной урожайности в США рекомендуется расстояние посадки 1-1,3 м между рядами и 60 см между растениями. В тропиках, например в Индии, часто используют более близкое расстояние: 0,3-0,5 м между растениями и 0,6-1 м между рядами, тогда как в литературе отмечаются различные промежуточные расстояния.
Норма высева семян – в Индии на посадку одного гектара расходуют примерно 550 кг саженца; во многих других районах норма высева составляет около 320 кг/га.
Вредители и болезни
Топинамбур относительно свободен от серьезных атак вредителей и болезней в поле, но при плохом дренаже корневая гниль, вызываемая Corticium rolfsii, может вызвать проблемы. Мучнистая роса (вызванная Erysiphe chicorianum f. sp. helianthi) была зарегистрирована в Болгарии. К потенциальным проблемам относятся распространенные болезни подсолнечника (Helianthus annuus), такие как ложная мучнистая роса, септориозная пятнистость листьев, ржавчина и склеротиниозное увядание. При хранении клубни подвержены развитию гнилей. Сообщается, что Botrytis cinerea, Rhizopus stolonifer и Sclerotinio sclerotiorum довольно распространены; последние два могут вызвать серьезные потери даже при хранении клубней при низких температурах. Кроме того, клубни иногда поражаются фузариозной гнилью, вызываемой, вероятно, Fusarium acuminatum.
Период роста
Урожай обычно достигает зрелости через 4–6 месяцев, хотя некоторые сорта созревают через 2,5–3 месяца.
Сбор и обработка
Клубни готовы к уборке, когда листья начинают увядать и отмирать. Обычно их поднимают вручную с помощью вилки только по мере необходимости, поскольку их можно «хранить в полевых условиях» без какого-либо ухудшения их качества или вкуса. При выращивании на корм свиньям животных часто выпускают на участок и выкорчевывают клубни. При массовом возделывании перед уборкой часто срезают верхушки, а иногда клубни выпахивают, но это не так эффективно, как сбор вручную, из-за неправильной формы, мелких размеров и распределения клубней.
После сбора клубни быстро сморщиваются и портятся, если их хранить при температуре окружающей среды, но если они здоровы и не подвержены болезням, их можно успешно хранить в течение 2–5 месяцев при 0°C и относительной влажности 90–95 процентов.
Основной продукт
Клубни - каждое растение дает несколько небольших съедобных клубней, обычно длиной 10-20 см, диаметром 2,5-7,5 см, массой 40-300 г, часто бугорчатые, неправильной формы, с большими глазками и тонкой кожицей. Цвет кожицы может быть белым, фиолетовым или красным, в зависимости от сорта, но, как правило, наиболее популярны экземпляры с белой кожей.
Урожай
На песчаных почвах Европы урожайность обычно составляет около 30 т/га; в Индии урожайность обычно составляет 12-25 т/га, хотя при благоприятных условиях можно получить и 37 т/га, а на Северном Кавказе сообщалось об урожайности до 150-160 т/га.
Основное использование
Клубни едят как овощ, так же как и картофель, хотя их неправильная форма затрудняет приготовление; их часто используют в составе супов и тушеных блюд.
Вспомогательное использование
Во многих регионах клубни выращивают на корм скоту и очень любят свиньи.
Вторичные и отходы производства
Клубни можно использовать в качестве коммерческого источника фруктозы; утверждается, что это растение может производить больше фруктозы с гектара, чем свекла или кукуруза. Основным углеводом топинамбура является инулин, который легко гидролизуется до фруктозы; в кукурузе углеводом является крахмал, который сначала преобразуется в глюкозу, а затем во фруктозу; в свекле это сахароза, которая сначала гидролизуется до глюкозы и фруктозы, а затем глюкоза превращается во фруктозу. Дополнительными продуктами являются технический спирт (этанол) и 5-гидроксиметилфурфурол. Из клубней можно приготовить муку, а также напиток, напоминающий пиво. В Германии экспериментальным путем был изготовлен бренди из топинамбура. Также можно получать белок (1-2 т/га), а жом, пригодный для кормления животных, является побочным продуктом процессов получения фруктозы и этанола. Зеленые верхушки также используются в качестве корма, а стебли, обработанные содово-хлорным способом, дают около 20 процентов целлюлозы, пригодной для изготовления бумаги.
Особые возможности
Анализы показывают широкий диапазон изменений: опубликованные средние показатели съедобной части составляют: энергия 332,3 кДж/100 г; вода 78,9 процента; белок 2,44 процента; жир 0,41 процента; углеводы 15,8 процента; клетчатка 0,7 процента; зола 1,74 процента; калий 478 мг/100 г; кальций 10 мг/100 г; железо 3,7 мг/100 г; фосфор 78 мг/100 г; тиамин 0,2 мг/100 г; рибофлавин 0,16 мг/100 г; ниацин 1,3 мг/100 г; аскорбиновая кислота 4 мг/100 г.
Углеводы почти полностью состоят из инулина и инулидов с небольшим количеством крахмала, фруктозы и глюкозы: иногда крахмал может достигать 30 процентов углеводов, но обычно значительно меньше. Поскольку инулин не усваивается человеком, полезное потребление энергии намного ниже, чем указано в таблице, и позволяет использовать клубни в качестве низкокалорийной пищи, которая по-прежнему утоляет объем потребления и голод. Клубни также рекомендуются диабетикам. При использовании в качестве корма для животных питательная ценность клубней оценивается как: перевариваемый белок 1,2 процента; общее количество перевариваемых питательных веществ 15,9 процента; соотношение питательных веществ 12:3.
Зеленые верхушки дали аналитические цифры: сухое вещество 27,2 процента; белок 1,4 процента; жир 0,3 процента; безазотистый экстракт 18,5%; полезные ископаемые 2,1 процента; кальций 0,44 процента; фосфор 0,09 процента; калий 0,37 процента; легкоусвояемый белок 0,8 процента; общее количество перевариваемых питательных веществ 18,1 процента; питательное соотношение 21:6.
Обработка
Фруктоза - получают в промышленных масштабах путем измельчения клубней для извлечения инулина и крахмала, которые гидролизуются кислотой до фруктозы или глюкозы соответственно в соотношении примерно 75:25 (соотношение варьируется в зависимости от сорта, зрелости клубней и период хранения после сбора урожая, доля фруктозы уменьшается с возрастом и продолжительностью хранения). Затем гидролизованный сок нейтрализуют известью, а осадок производного фруктозы кальция отфильтровывают и обрабатывают диоксидом углерода с получением фруктозы; средний выход свежих клубней составляет около 6 процентов по весу.
Недавние усовершенствования в технологии включают более сложные методы экстракции и использование ферментного препарата из Saccharomyces fragilis, который содержит фруктозидазу (инулазу), в то время как был разработан микробиологический метод, обеспечивающий полный гидролиз инулина. Как и при кислотном гидролизе, соотношение фруктоза:глюкоза составляет примерно 75:25. После отделения глюкозы сироп фруктозы обрабатывают ионообменными смолами и активированным углем для удаления красителей, посторонних привкусов и неуглеводных примесей.
Промышленный спирт: ферментация углеводов топинамбура с получением этанола является давно устоявшимся процессом. Недавние разработки с использованием клеток Kluyveromyces marxianus, иммобилизованных в шариках альгината натрия, значительно ускорили как скорость, так и эффективность процесса. Заявлена почти полная ферментация углеводов с урожайностью 2 500-6 500 литров этанола с гектара, в зависимости от размера урожая.
Основные влияния
Коммерческому развитию топинамбура препятствует скоропортящийся характер клубней и тот факт, что клубни обычно сравнивают с картофелем, хотя они очень отличаются по составу и вкусу. Кроме того, иногда они могут вызывать расстройства пищеварения. Другими недостатками являются высокая стоимость уборки и то, что часто бывает сложно извлечь все клубни из почвы; в некоторых районах он стал ядовитым сорняком. Тем не менее, в некоторых странах этот корнеплод имеет большое значение как корм для скота и как источник натуральных сахаров и спирта; В литературе есть признаки того, что интерес может возрасти по мере разработки новых технологий.
Библиография
БЕНК, Ф.Е., КЁДИНГ, К. фон, ТРЕЙБЕР, Х. и БЕЛЕЦКИ, Ф. 1970. Бренди из топинамбура, III. Результаты исследований лабораторного производства бренди из топинамбура. Алкоголь-Индустрия, 83, 463-465.
БОНДИ А., МЕЙЕР Х. и ВОЛКАН Р. 1941. Пищевая ценность силосованных топинамбуров. Имперский журнал экспериментального сельского хозяйства, 9 (33), 73-76.
БОСУЭЛЛ, В.Р. 1959. Выращивание топинамбура. Брошюра Министерства сельского хозяйства США, № 116, 8 стр.
БОСУЭЛЛ, В.Р., ШТЕЙНБАУЭР, К.Э., БЭР, М.Ф., БЕРЛИСОН, В.Л., ОЛДЕРМАН, У.Х. и ШОТ, Х.А. 1936. Исследования культуры и некоторых сортов топинамбура. Технический бюллетень Министерства сельского хозяйства США, № 514. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, 69 стр.
Брин, Дж. Дж. 1964. De Landbouwkundige en industriele betekenis van de aardpeer (Helianthus tuberosus L.). [Сельское и промышленное значение топинамбура.] Делфт, Нидерланды: NV Van Markens Drukkerij Vennootschap, 168 стр. (резюме на английском языке, стр. 162-163).
БЮН, С.М. и НАН, Б.Х. 1978. Производство фруктозы из топинамбура путем ферментативного гидролиза. Журнал пищевой науки, 43, 1871–1873 гг.
КРЕМЕР, Х.Д. и ЛАНГ, К. 1950. Die Bedentung der Topinambur Fur die Ernahrung des Menschen. [Значение топинамбура в питании человека.! Zeitschrift Fur Lebensmittel-Untersuruchung und-Forschung, 91, 405-4 1 2. (Food Science Abstracts, 24, 1 61 8).
ДАЛЛИМОНТИ, Л. 1979. Альтернативный картофель. Органическое садоводство и земледелие, 26 (6), 34–36.
ДЕЛИ, Р. 1982. Топинамбур (Helianthus tuberosus L.) — потенциальный корнеплод для тропиков. Материалы 5-го Международного симпозиума по тропическим корнеплодам и клубнеплодам (Филиппины, 1979), стр. 169-183. Лос-Байос, Лагуна, Филиппины: Филиппинский совет по исследованию сельского хозяйства и ресурсов, 720 стр.
ДОРРЕЛЛ, Д.Г. и ЧУБЕЙ, Б.Б. 1977. Орошение, удобрения, сроки сбора урожая и влияние хранения на снижение концентрации сахара и фруктозы в клубнях топинамбура. Канадский журнал наук о растениях, 57, 591–596.
ФЛЕМИНГ, С.Е. и ГРОТВАССИНК, JWD 1979. Приготовление сиропа с высоким содержанием фруктозы из клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.). Критические обзоры CRC в области пищевой науки и питания, 12, 1–28.
ЖИРО, Ж.П., КАЙЛО, Ж.Х. и ГЛАЗИ, П. 1982. Оптимизация производства алкоголя из топинамбура. Европейский журнал микробиологии и биотехнологии, 14 (2), 81-85.
ЖИРО, Дж. П. и ГЛАЗИ, П. 1982. Повышение ценности топинамбура на полпути, производство богатых фруктозой спиртов и белков. Биологические науки, I (4), 55-58.
ГОФФАРТ, Х. 1955. Zum anbau von topinambur auf nematoden-verseuchtem boden. [Выращивание топинамбура на почвах, зараженных нематодами.] Kartoffelbau, 6 (12), 262. (Field Crop Abstracts, 9, 526).
ХАНГ, А.Н. и ГИЛЛИЛЕНД, Г.К. 1982. Рост и углеводные характеристики топинамбура (Helianthus tuberosus L.) в орошаемом центральном Вашингтоне. Публикация Центра сельскохозяйственных исследований, № XT0098. Вашингтон, округ Колумбия: Университет штата Вашингтон, 10 стр.
ХЕЙЗЕР, CB (младший) 1976. Подсолнухи. Эволюция сельскохозяйственных растений (Симмондс, Н.В., ред.), стр. 36-38. Лондон: Лонгманс, 339 стр.
КАЛДИ М.С., ДЖОНСТОН А. и УИЛСОН Д.Б. 1980. Пищевая ценность корня индийского хлеба, корня скво и топинамбура. Экономическая ботаника, 34, 352–357.
КИЕРСТАН, М. 1980. Производство фруктозных сиропов из инулина. Технологическая биохимия, 15 (4), 2; 4; 32.
КИМ, Вайоминг, БЮН, С.М. и НАХМ, Б.Х. 1979. Производство фруктозы из клубней топинамбура путем ферментативного гидролиза. 1. Получение и свойства иммобилизованной инулазы. Корейский журнал пищевой науки и технологий, 11 (4), 283–290.
ЛАБИЛЬ, П. де. 1982. Новое возвращение топинамбура. Наук и Авенир, (426), 88-93.
ЛУТЦ Дж. М. и ХАРДЕНБУРГ Р. Э. 1968. Артишоки. Коммерческое хранение фруктов, овощей, а также товаров для флористов и питомников. Справочник Министерства сельского хозяйства США, № 66, стр. 37–38. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, 94 стр.
МАРГАРИТИС А. и БАЙПАИ П. 1982. Непрерывное производство этанола из клубней топинамбура. II. Использование иммобилизованных клеток Kluyveromyces marxianus. Биотехнология и биоинженерия, 24, 1483–1493.
МИТОВ Н. и ПОПОВ А. 1979. Мучнистая роса подсолнечника и топинамбура в Болгарии. Растительная защита, 27 (11), 24-26. (Обзор патологии растений, 1980, 59, 4722).
МОИС Д. и МЮРРЕЙ, Калифорния, 1930 г. Топинамбур. Сельское хозяйство в Южной Африке, 4 (47), 565–566.
САСТРИ, Б.Н. (ред.). 1959. Helianthus tuberosus. Богатство Индии: Сырье, Том. 5 (Г-К), стр. 25-27. Нью-Дели, Индия: Совет научных и промышленных исследований, 332 стр.
ШЕФЕР, Х.Дж. и ТИНТЕРА, Дж.В., 1970. Диетический хлеб. Патент США 3497360.
ЗОННЕНБУРГ, ГАК 1976. Топинамбур. Сахар в топинамбуре. Цукер, 29 (3), 121–123.
СУСИ, С.В., ФАХМАН, В. и КРАУТ, Х. 1981. Состав продуктов питания и таблицы питательных веществ 1981-1982, стр. 828. Штутгарт, Германия: Wissenschaftliche Verlogsgesellschaft mbH, 1352 стр.
СТАУФФЕР, доктор медицинских наук, ЧУБЕЙ, Б.Б. и ДОРРЕЛТ, округ Колумбия, 1975. Топинамбур - формулирование потенциала нового урожая. Сельское хозяйство Канады, 20 (2), 34–35.
WYSE, DL и WILFAHRT, L. 1982. Сегодняшние сорняки (топинамбур, Helianthus tuberosus), источник пищи для диабетиков. Сорняки сегодня, 13 (1), 14–16.
