Хімічний склад буряка цукрового і фізіологічні основи підвишення цукристості коренеплодів

Середній хімічний склад коренеплодів цукрових буряків можна охарактеризувати такими даними:

Сахароза (С12Н22О11) є основною складовою частиною сухих речовин цукрових буряків. Вміст її у свіжозібраних коренеплодах найчастіше коливається в межах 16-20%.

Відомо, що в різних частинах коренеплоду міститься неоднакова кількість цукру. Це пояснюється неоднаковими фізіологічними функціями, які виконують різні групи клітин кореня. У вертикальному напрямі максимальна кількість цукру міститься в середній частині коренеплоду (18-19%) і особливо на межі кореня і шийки (19-20%). Менше цукру в головці (14-15%) і хвостику буряку (15%). У горизонтальному напрямі (поперечний перетин) найменше цукру в центрі кореня і частинах, які прилягають до покривних тканин.

Крім сахарози, в цукрових буряках є моноцукри-глюкоза і фруктоза. У свіжих здорових коренеплодах кількість їх становить 0,04-0,1%, а за несприятливих умов зберігання коренеплодів вміст моноцукрів може збільшуватись за рахунок зменшення вмісту сахарози.

Під дією ферментів та органічних кислот сахароза у водних розчинах гідролізується і розщеплюється на глюкозу та фруктозу. Цей процес називають інверсією, а утворюваний продукт-інвертним цукром. При виробництві цукру підвищений вміст цих речовин у буряках небажаний, тому що це утруднює кристалізацію сахарози і спричинює втрати її в патоці.

Половина всіх нерозчинних речовин (м'якоті), або 2,4-2,5% від маси коренеплоду, припадає на пектинові речовини. Порівняно з целюлозою (клітковиною) і геміцелюлозою це менш стійкі компоненти м'якоті. Вони сполучаються з целюлозою, утворюючи так званий протопектин.

У буряковому виробництві пектинові речовини гідролізуються з утворенням галактуронової кислоти, метилового спирту та інших речовин. Пектини буряків дуже чутливі до дії лугів. Галактуронова кислота, яку отримують при гідролізі, утворює з Са(ОН)2 драглистий осад, що утруднює фільтрування бурякового соку. Пектин бубнявіє у воді і збільшує в'язкість розчинів, утруднюючи дифузію соку.

Особливо небажані явища спостерігаються при переробці буряків, уражених грибними захворюваннями. У цьому разі ферменти, що виділяються мікроорганізмами, гідролізують протопектин, збільшуючи кількість розчинного пектину. При переробці підгнилих буряків у процесі дифузії виділяються значні кількості пектинових речовин, які переходять у сік, що різко знижує його якість. Крім того, наявність їх у соку призводить до закупорювання шпарин фільтрів, що утруднює фільтрацію.

Вміст азотистих органічних речовин у цукрових буряках становить 1,1-1,2% (азотисті речовини соку та азотисті речовини м'якоті). Серед них переважають білки (близько 0,7%). При нагріванні соку білки коагулюють і здебільшого видаляються. До складу небілкових азотистих речовин входять аміди та аміачні сполуки (0,15%), амінокислоти (0,2%), бетаїн (0,15%) та ін.

У цукробуряковому виробництві частина азотистих речовин (амінокислоти й органічні основи, переважно бетаїн) вважаються шкідливими. Від цих форм азотистих речовин у процесі виробництва цукру сік звільнити неможливо, тому вони проходять разом з цукром до останніх фаз технологічного процесу, потрапляють у патоку і збільшують втрати цукру. Загальна кількість шкідливих азотистих сполук становить у коренеплодах близько 0,4%.

Вміст шкідливого азоту в соку може значно змінюватися залежно від умов вегетації і зберігання цукрових буряків. Так, в умовах посушливого клімату цей вміст збільшується, знижуючи якість соку. Надмірне удобрення азотними добривами при нестачі фосфорного живлення створює умови для більш інтенсивного нагромадження в коренеплодах шкідливого азоту. У пошкоджених і уражених мікроорганізмами буряках вміст його різко зростає.

Особливо різкі зміни в складі азотистих речовин спостерігаються у заморожених, а потім відталих буряках. У цьому разі кількість білкового азоту зменшується на 40-50% від початкової і відповідно збільшується вміст шкідливого при довгостроковому зберіганні коренеплодів.

Після збирання та під час зберігання в коренеплодах цукрових буряків продовжуються життєві процеси. Так, після відокремлення листків під час збирання пластичні речовини поповнюються. Водночас процеси розпаду цукру в корені не припиняються і під впливом нових умов різко посилюються. Замість безперервного надходження води до кореня, спостерігаються втрати її, які спричинюють підв'ялювання буряків. Це, у свою чергу, призводить до посилення дихання, а отже, до збільшення втрат цукру. Внаслідок випаровування вологи порушується тургор коренеплодів. Прямим наслідком втрати води є коагуляція колоїдів, тобто руйнування структури протоплазми, за якої знижується опірність коренеплодів до бактеріальних захворювань і посилюється гідролітична діяльність ферментів.

Тривале в'янення може призвести до незворотних процесів у клітинах і відмирання їх. Втрати вологи коренями залежать від температури зовнішнього повітря, його відносної вологості, якості укриття, ступеня стиглості, розміру коренеплодів.

Серед процесів, що відбуваються в коренеплодах буряків під час зберігання, винятково важлива роль як за біологічним значенням, так і за розміром втрат цукру, що спричинені ними, належить диханню. Під дією ферменту інвертази сахароза розпадається на глюкозу і фруктозу, дисиміляція яких відбувається за загальновідомим рівнянням аеробного або анаеробного дихання.