732

ле листья крупные, длина их с черешком достигает 25-35 см, ширина составляет 4-20 см. Листья побегов ветвления значительно мельче [54-55].

11

Соцветие – корзинка, в которой собраны ярко-желтые краевые язычковые бесплодные цветки и внутренние трубчатые, образующие плоды. Диаметр корзинки 2-4 см. Располагаются соцветия на верхушках главного стебля и боковых ветвей. Цветки ярко-желтые, крайние – язычковые. Опыление перекрестное. Семена образуются плохо, даже при относительно благоприятных условиях. Завязь – одногнездовая, с оранжевым столбиком, проходящим внутри пыльниковой трубки. Количество соцветий зависит от интенсивности ветвления побега [90].

Плод – семянка конусовидно-угловатой формы, длиной 2-4 мм, масса 1000 семян составляет 7-9 г. Окраска семянок серая и коричневая с крапинками. Основным способом размножения топинамбура является вегетативный клубнями. Семенное размножение применют только для селекционных целей. Семена вызревают только в Средней Азии и Кры-

му [102].

Клубни топинамбура, как и картофеля, образуются в результате разрастания верхушек подземных побегов – столонов.

округлые, редко – удлиненные, кистевидные. Глазки клубней топинамбура, в отличие от картофеля, выпуклые, их количество на клубне достигает 8-12 шт. Число клубней в гнезде от 15 до 30 шт. Окраска белая, желтая, розовая, красная, фиолето-

12

вая. Клубни топинамбура плохо хранятся в виду слаборазвитой, очень тонкой покровной ткани [39].

Основным способом размножения земляной груши является вегетативный с помощью клубней. При недостатке посадочного материала топинамбур можно размножать зелеными черенками или черенками подземной части стебля, а также можно использовать части клубней, несущие на себе вегетативные почки. Особенность топинамбура состоит в том, что, несмотря на формирование на клубне нескольких глазков, пробуждается и идет в рост только одна почка (редко две). Остальные остаются спящими [71].

1.3. Отношение к факторам внешней среды

Топинамбур – засухо- и морозоустойчивая культура. Всходы топинамбура в весенний период могут переносить возвратные морозы до минс 4-5ºС, а осенью растения продолжают вегетировать до минус 7-8ºС. В зимний период при высоте снежного покрова не менее 30 см клубни могут переносить морозы до минус 40ºС. Топинамбур хорошо переносит засуху и может развиваться при высоких температурах. Поэтому его можно возделывать повсеместно на всей територри РФ. Холодостойкость растений топинамбура обусловлена повышенным содержанием в клубнях растворимых в воде полезных сахаров – полисахаридов [54, 70, 99].

Топинамбур – растение влаголюбивое и хорошо отзывчиво на орошение. Особенно остро недостаток влаги для топинамбура проявляется от фазы бутонизации до фазы цветения, когда происходит активный процесс клубнеобразования. На ранних стадиях развития, благодаря мощной, глубоко проникающей в почву корневой системе, топинамбур способен выдерживать кратковременные летние засухи [70, 99].

Топинамбур – растение короткого дня. Длинный день и пониженные температуры задерживают клубнеобразование, снижают приток питательных веществ в корневую систему.

13

Однако, накопление вегетативной массы идет более интенсивно именно при таких метеорологических условиях.

При искусственном сокращении длины дня ускоряется развитие растений, фаза цветения проходит в более благоприятных условиях. У сортов с коротким периодом вегетации при затенении урожай клубней уменьшается. В условиях длинного дня рост короткодневных растений в высоту усиливается [70, 99].

Недостаток освещенности не является лимитирующим фактором, но из-за высокой затененности топинамбур способен резко снижать урожайность клубней и зеленой массы [55].

Благодаря хорошо развитой и разветвленной корневой системе топинамбур можно отнести к засухоустойчивым растениям. В засушливых условиях растения топинамбура способны развивать мощную сосущую силу. Однако, максимальный урожай топинамбур формирует в условиях достаточной влагообеспеченности почвы. Оптимальной влажностью для него является 70-80% от предельной полевой влагоемкости. Критические периоды водопотребления совпадают с образованием, ростом и утолщением столонов и бутонизацией. При избыточной влажности почвы клубни подвергаются поражению болезнями, загневают и плохо зимуют в почве

[56, 73].

Топинамбур способен давать высокий урожай как клубней, так и зеленой массы на всех типах почв, за исключением солончаков. Наиболее оптимальными почвами для топинамбура принято считать легкие супесчаные и суглинистые почвы с нейтральной или слабокислой реакцией. Культура топинамбура обладает способностью подавлять сорняки, поэтому под него целесообразно отводить и засоренные почвы.

Топинамбур хорошо отзычив на улучшение условий выращивания, в первую очередь, на условия питания. Поэтому внесение удобрений может способствовать повышению урожайности продукции топинамбура в 1,5-2 раза [9, 61, 90, 118].

14

1.4. Особенности роста и развития растений топинамбура

По особенностям формирования ассимилирующей (листовой) поверхности, накоплению урожая надземной части и клубней, у культуры топинамбура можно выделить пять основных периодов роста и развития:

I период: посадка - всходы. Продолжительность периода при весенней посадке в среднем от 21-30 суток. В этот период развития наблюдается активный рост проростков из верхушечной и боковых почек клубня, формирование корневой системы.

II период: всходы - начало образования столонов. При благоприятных метеорологических условиях продолжительность периода составляет около 30 суток, при неблагоприятных – около 40-45 суток. В этот период происходит активное формирование корневой системы растений и фотосинтезирующей (листовой) поверхности агроценоза. В этот период отмечается наиболее высокий уровень фотосинтетической активности.

III период: начало образования столонов – бутонизация. Средняя продолжительность – 14-20 суток. В этот период продолжается активная фотосинтетическая деятельность и формирование ассимилирующей поверхности. Отток питательных веществ из стебля в клубни усиливется, что способсвутет активному клубнеобразованию, повышению массы первых клубней, происходит подготовка к генеративному развитию, образованию бутонов.

IV период: бутонизация - цветение продолжительностью в среднем 14-22 суток. Период характеризуется максимальной прибавкой клубней в кусте, сухой фитомассы. В этот период происходит завершение формирования ассимилирующей поверхности, обеспечение максимальных прирос-

15

тов надземной части растения, фомируется основная часть клубней в кусте за счет максимального притока питательных веществ в корневую систему. Фаза цветения является оптимальным периодом для уборки зеленой массы топинамбура на кормовые цели.

V период: цветение - конец вегетации. Средняя продолжительность периода в зависимости от зоны возделывания может сильно варьироваться. Считается, что отток питательных веществ в корневую систему продолжается до наступления поздней осени и устойчивых отрицательных температур. В этот период прирост надземной массы резко сокращается, она высыхает и теряет свою питательность, клубни прибавляют в массе, но не в количестве. Главная функция периода – повышение средней массы клубней, увеличение доли клубней крупной фракции в урожае [81, 135].

Прорастание глазков начинается при температуре почвы 3-5ºС, но очень медленно. В начале вегетационного периода развитие растений происходит медленно, прирост в высоте составляет около 0,3-0,5 см в сутки. В это время происходит активное формирование корневой системы, которая при благоприятных условиях может разрастаться на 60-70 см в стороны. Максимальный суточный прирост растений топинамбура – до 4-5 см в длину наблюдается в период от фазы бутонизации до фазы цветения. За этот период развития может сформироваться до 50% урожайности зеленой массы. Однако, завязывание клубней происходит до образования первых соцветий. При благоприятных климатических условиях утолщение столонов совпадает с образованием на главном стебле 18-24 листьев, при влажном и холодном лете при образовании 28-30 листьев. Интенсивное накопление массы клубней продолжается до самых первых морозов в октябре.

16

Вегетационный период топинамбура отличается сравнительно большой продолжительностью по сравнению с картофелем. Раннеспелые сорта требуют 120-140 суток для завершения малого жизненного цикла, позднеспелые – 180-200 суток. В связи с этим, цветение топинамбура в северных широтах бывает очень слабым или вообще отсутствует, что значительно сдерживает его распространение в этих регионах.

Топинамбур – многолетняя культура. Ежегодно надземная масса топинамбура в конце вегетации отмирает, а клубни благодаря высокому содержанию углеводов могут зимовать в земле даже при экстремально низких температурах. Вегетативное возобновление может продолжаться на протяжении длительного периода времени [103].

1.5. Значение культуры и текущее состояние производства

Топинамбур (Helianthus tuberosus l.) – многолетнее травянистое растение, рода Heliantus, семейства Asteraceae [98]. Это высокопродуктивное растение многостороннего использования, имеющее большое значение в жизнедеятельности человека. Топинамбур имеет очень широкий спектр применения, что позволяет использовать его в различных отраслях народного хозяйства. Продукцию топинамбура можно использовать на пищевые, технические, кормовые и лекарст-

венные цели [37, 74, 93, 98, 107, 108, 111]. В клубнях топи-

намбура содержится около 3% белка, 1% сырого жира и около 19% углеводов, значительную часть которых составляет водорастворимый сахар [4, 100, 121, 129, 133]. В белке топинамбура содержится 18 аминокислот, в том числе восемь незаменимых: валин, гистидин, изолейцин, лизин, метеонин, треонин, триптофан, фенилаланин, что обуславливает особую ценность и специфичность топинамбура среди других сель-

17

скохозяйственных культур. Клубни топинамбура являются наиболее экономически выгодным источником инулина [2, 129]. Помимо инулина, углеводный комплекс клубней, состоит из таких компонентов, как моносахариды, пектиновые вещества и пищевые волокна [40, 102, 129]. Инулин является наиболее ценным и основным углеводным компонентом в клубнях. Он способствует улучшению работы желудочнокишечного тракта, уменьшает риски заболеваний органов пищеварения [11]. Его содержание в клубнях достигает 1122%. Массовая доля пектиновых веществ в клубнях топинамбура составляет 11%. Значительную часть пектиновых веществ составляет нерастворимый пектин [29]. Топинамбур является уникальным растением по сбалансированности входящих в него микроэлементов [14, 109]. В минеральном составе зольных элементов содержится до 6% фосфора, более 5% железа, что придает клубням особую ценность как корму для молодняка животных [79].

Особенно разнообразно применение клубней топинамбура в различных отраслях пищевой промышленности. Клубни можно использовать в пищу в жареном, отваренном, печеном и сыром виде [31, 105]. Их добавляют в муку, кондитерские изделия, тонизирующие напитки, колбасные полуфабрикаты, используют в качестве сырья для производства плодоовощных консервов, желе с ягодными добавками и продуктов здорового питания [31, 32, 44, 65].

Наиболее широко клубни топинамбура используют в хлебопечении. Применение в производстве хлебобулочных изделий продуктов переработки клубней топинамбура повышает их качественные характеристики: ускоряется процесс созревания теста, улучшается консистенция, пористость и структура готовой продукции [86]. Использование инулина в

18

хлебопекарной промышленности способствует улучшению текстуры и объёма хлебобулочных изделий из теста. При высокой концентрации инулин приобретает кремообразную форму, имитируя текстуру жира, что способствует улучшению стабильности пенообразных продуктов и эмульсий [52]. Мука топинамбура является хорошим структурообразователем и стабилизатором замороженных дрожжевых полуфабрикатов и может быть использована наряду с хлебопекарными улучшителями, применяемыми в данной технологии [32]. Жмых из топинамбура является одним из компонентов для хлеба функционального назначения, разработанного на базе Московского государственного университета пищевых производств [85].

Топинамбур является перспективным сырьём для производства диетического и пребиотического питания [36, 69]. В молочной промышленности известно использование пюре топинамбура в качестве пребиотического наполнителя. При активном гидролизе инулина, содержащегося в пюре топинамбура, при производстве кисломолочного продукта происходит активный рост полезной бифидофлоры, увеличивается скорость сквашивания продукта [97]. Наибольшее влияние наблюдается при использовании пюре топинамбура в качестве закваски для йогурта и термофильного молочнокислого стрептококка [45].

Распространено использование клубней и в мясоперерабатывающей промышленности. Введение концентратов топинамбура в рецептуры колбас повышает их пищевую ценность, способствует незначительному, но улучшению их аминокислотного состава. Увеличивается содержание таких аминокислот как валин, метионин, цистин, фенилалалин и тирозин. Концентраты топинамбура обогащают колбасу по-

19

лезными микро- и макроэлементами: кальцием, калием, магнием, марганцем, медью, цинком [89].

Топинамбур и продукты его переработки могут найти свое применение в качестве сырья для производства тонизирующих напитков при полной замене сахарозы и аспартама, а также овощных ферментативных напитков, при производстве продуктов функционального питания и БАД [15, 49, 50, 119, 138].

На сегодняшний день, учёными рассматривается возможность создания из продуктов переработки топинамбура биологически активных веществ и пищевых добавок, а также разработка технологии получения энтеро- и биосорбентов, жиро- и водорастворимых витаминов [92].

Продовольственной ценностью обладают не только клубни топинамбура, но и его надземная часть. Листья и стебли могут быть использованы в качестве салатного компонента [38].

Ценность топинамбура как кормовой культуры определяется химическим составом его надземной части. В её составе содержится 4-5% углеводов, до 1% жира, 2,8-3,6% бел-

ков [3,4, 98, 133].

Кормовая ценность топинамбура обусловлена его экологической пластичностью, способностью формировать урожай в широком диапазоне влажности почвы, а также с возможностью двойного использования. Клубни топинамбура содержат до 19-30% сухого вещества, в котором 15-20% приходится на водорастворимые сахара и по кормовой ценности не уступают картофелю. В 100 кг клубней содержится 24 к. ед. и 1,5 кг переваримого протеина [20, 78, 93].

Клубни являются прекрасным сочным ранневесенним и осенним кормом, поэтому используются в рационе крупного

20