Книга: Биологические основы получения высоких урожаев овощных культур

Введение

Введение

Овощеводство — это отрасль сельского хозяйства и наука. Как отрасль сельского хозяйства овощеводство занимается возделыванием овощных растений, сочные органы которых (корнеплоды, корни, клубни, листья, стебли, цветки, плоды, луковицы) употребляются человеком в пищу.

В отличие от продуктов животного происхождения, они относятся к низкокалорийным источникам питания.

В дневном рационе населения России по объему потребления овощи стоят на четвертом месте после картофеля, хлеба и молочной продукции. Однако они являются важным источником витаминов и относятся к биологически ценным продуктам. Природно-климатические условия России и накопленный опыт позволяют выращивать широкий набор культур.

Овощи являются важнейшим сырьем для консервной промышленности, в которой широко применяются перец, огурец, горох сахарный, кукуруза и др. Для сушки используют капусту, свеклу, морковь, лук. Техническая переработка — квашение капусты, соление огурцов и томатов не вызывает значительных потерь витаминов и солей.

Овощеводство существенно отличается от других отраслей растениеводства. Овощные растения выращивают как в открытом, так и в защищенном грунте (теплицы, парники, утепленный грунт). В зимних теплицах можно управлять всеми факторами жизни растений и получать урожай равномерно в течение всего года.

В овощеводстве в широких масштабах применяют рассадный метод производства овощных культур, что позволяет получать более ранние урожаи и выращивать в условиях короткого лета растения с продолжительным вегетационным периодом.

Овощеводство — отрасль с повышенной интенсивностью производства, что выражается в применении большого количества удобрений, выращивании растений в орошаемых условиях, даже в районах достаточного увлажнения, широком использовании тепловой и электрической энергии, а также в интенсивном использовании земли путем получения с одной и той же площади в течение года нескольких урожаев.

В основе получения высоких урожаев овощей должно быть глубокое знание биологических особенностей растений и использование их в практическом овощеводстве. Эти знания позволят сознательно управлять ростом и развитием овощных растений в нужном направлении.

1. Пищевое и лечебное значение овощей

Овощам принадлежит огромная роль в питании человека. Они обладают пищевыми, профилактическими и лечебными свойствами. Человек должен ежедневно употреблять не менее 400–500 г овощей, которые могут удовлетворить на 20–35 % потребность в белках, 70–80 % — в углеводах, 70–90 % — в минеральных солях, микроэлементах и витаминах.

Овощи — низкокалорийные источники питания, имеющие невысокую энергетическую ценность. Калорийность распространенных овощей приближается к 250–400 ккал в 100 г продукта. Они относятся к диетическим продуктам и способствуют улучшению вкусовых свойств пищи, перевариваемости и усвояемости ее составных частей — белков, жиров и углеводов. Их целесообразно использовать в диетах при лечении ожирения, избыточной массы тела и заболеваний, обусловленных малоподвижностью и низкой физической нагрузкой.

О важном значении овощей в питании указывалось еще в «Изборнике Святослава», изданном в 1073 г. в Древнем Киеве. Тогда считалось, что «сила в овощах — великая».

Содержание сухих веществ в овощах невысокое и составляет в салате, плодах огурца и кабачка — 4–6 %, в кочанах капусты, головках цветной капусты, в корнеплодах репы, редьки, брюквы, моркови, плодах тыквы, в листьях щавеля, в луке — 10–14 %, в корнеплодах свеклы, плодах бобовых культур — 11–20 %, в овощной кукурузе и чесноке — 25–35 %.

В воде, содержащейся в овощах в пределах от 65 до 95 % массы, растворены и находятся в легкоусвояемой форме многие минеральные элементы, главным образом щелочного характера, необходимые для нормальной жизнедеятельности человека. Вода, поступающая с овощами, в организме долго не задерживается. Она способствует выведению различных шлаков, продуктов обмена веществ и вредных химических соединений.

Овощи являются ценными продуктами питания благодаря содержанию в них большого количества разнообразных витаминов, играющих важную роль в физиологических процессах и являющихся активными регуляторами обмена веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма человека, его роста и развития, повышения сопротивляемости к различным неблагоприятным факторам окружающей среды. Недостаток витаминов вызывает тяжелые расстройства организма, так называемые авитаминозы (рис. 1). Витамины нельзя заменить никакими другими компонентами пищи.

Рис. 1. Процент населения с острым дефицитом необходимых витаминов и минеральных веществ

Овощи содержат почти все витамины, но наиболее часто в них встречаются водорастворимые — В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин), В9 (фолиевая кислота, фолацин), С (аскорбиновая кислота), Р (биофлавоноиды), РР (никотиновая кислота), Н (биотин), N (липоевая кислота); жирорастворимые — Е (токоферол), K (филлохинон), каротин (провитамин А). Много в них и витаминоподобных веществ — U, В4 (холин), В8 (инозит), Вх (парааминобензойная кислота).

Физиологическая и лечебная роль витаминов разнообразна.

Витамин В1 регулирует углеводный обмен, синтез белков и жиров, работу сердечно сосудистой системы, улучшает умственную и физическую деятельность человека, повышает сопротивляемость организма инфекциям и неблагоприятным факторам внешней среды. Суточная потребность в витамине В1 — 1,3–2,6 мг. Наиболее богаты им зеленый горошек, фасоль, спаржа, щавель, шпинат, картофель, капуста цветная, артишок.

Витамин В2 играет важную роль в белковом, углеводном и жировом обмене, необходим в период роста и регулирует уровень сахара и азота в крови. Рибофлавин оказывает положительное действие на состояние центральной нерв ной системы, кожи и слизистых оболочек, благотворно влияет на сетчатку глаза. Суточная потребность от 1,5 до 3 мг. Наибольшее количество витамина В2 содержится в капусте брюссельской, цветной и брокколи, спарже, шпинате, моркови, салате, фасоли, горохе.

Витамин В3 входит в состав ферментов, обеспечивающих обмен белков, жиров, углеводов, а также образование холестерина. Пантотеновая кислота оказывает регулирующее влияние на нервную систему и двигательную функцию кишечника. Потребность в витамине В3 — 5–10 мг в сутки. Особенно богаты им зеленый горошек, пастернак, укроп, цветная капуста, корневой сельдерей, тыква.

Витамин В6 важен для нормализации процессов обмена белков и жиров, повышения устойчивости к инфекционным заболеваниям, улучшения работы нервной и эндокринной системы, кроветворения. Суточная потребность в нем составляет 2–3 мг в сутки. Витамина В6 довольно много в большинстве овощей, особенно в картофеле, луке порее, перце сладком, хрене, брюкве, капусте брюссельской, цветной и брокколи.

Витамин В9 стимулирует и регулирует кроветворение, предупреждает развитие атеросклероза, улучшает белковый и жировой обмен. Фолиевая кислота необходима для нормальной деятельности кроветворной и пищеварительной системы человека. Суточная потребность — 0,2–0,4 мг. Фолиевая кислота содержится практически во всех овощах, но особенно ею богаты листовые овощи — все капусты, листья петрушки, шпината, сельдерея, салат, зеленый лук.

Витамин C (аскорбиновая кислота) один из наиболее важных в питании человека. Участвует в синтезе всех ферментов и в окислительно-восстановительных процессах, тканевом дыхании, образовании нуклеиновых кислот, обмене аминокислот, синтезе белка. Он влияет на деятельность сердечно сосудистой системы, нормализует обмен углеводов, снижает содержание холестерина в крови, обладает антиоксидантными свойствами, тормозит развитие атеросклероза, повышает эластичность и прочность кровеносных сосудов, принимает участие в кроветворении, повышает сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. Весьма значительна его роль в создании веществ, используемых организмом для образования соединительной и костной ткани. Человек ежесуточно должен употреблять с пищей 70–100 мг витамина С. Особенно высокое содержание аскорбиновой кислоты в перце, томате, листовой петрушке, укропе, шпинате, капусте брюссельской и брокколи.

Витамин P составляет группу биологически активных веществ — рутин, катехин, гесперидин, влияющих на пищеварение и деятельность кровеносной системы. Установлена тесная связь биологического взаимодействия витаминов С и Р. Основная роль биофлавоноидов состоит в их капилляроукрепляющем действии и снижении проницаемости стенок сосудов. Суточная потребность — 35–50 мг. Особенно много витамина Р в листьях петрушки, сельдерея, укропа, щавеля, в моркови, свекле, капусте.

Витамин Е — антиоксидант, препятствует накоплению в организме вредных продуктов, предупреждает старение организма. Оказывает влияние на белковый, углеводный и жировой обмены. Он влияет на функцию половых и эндокринных желез и стимулирует деятельность мышц. Суточная потребность — 12–14 мг. Основной источник витамина Е — растительные масла, но небольшое его количество содержится в зеленом горошке, шпинате, луке порее, моркови, сельдерее, листьях зеленого лука, в капусте брюссельской и цветной.

Витамин РР активизирует углеводный и нормализует холестериновый обмен, улучшает использование растительных белков пищи. Участвует в окислительно-восстановительных процессах, регулирует высшую нервную деятельность, функции органов пищеварения и кожных покровов. Положительно влияет на сердечно сосудистую систему, обладая сосудорасширяющими свойствами. Суточная потребность составляет 15–20 мг. Наиболее богаты им зеленый горошек, петрушка, чеснок, спаржа, перец, капуста, картофель, морковь.

Витамин Н оказывает регулирующее воздействие на нервную систему человека, состояние кожных покровов и участвует в обмене углеводов, аминокислот и жиров. Суточная потребность в этом витамине составляет 0,15–0,3 мг. Содержится биотин в цветной капусте, фасоли, зеленом горошке, картофеле, зеленом луке.

Витамин N участвует в жировом, углеводном и белковом обменах, окислительно-восстановительных реакциях, предупреждает ожирение печени и обладает антиоксидантными свойствами. Суточная потребность в липоевой кислоте составляет 1–2 мг. Содержится она во всех овощах, но особенно богаты ею капуста и листовые овощи.

Витамин K регулирует процесс свертывания крови, повышает устойчивость стенок сосудов, а также участвует во внутриклеточном обмене веществ и способствует перевариванию пищи. Суточная потребность в нем 0,2–0,3 мг. Основным источником витамина K, который хорошо сохраняется при кулинарной обработке, являются капуста цветная, брокколи, краснокочанная и белокочанная, шпинат, тыква, томат, картофель, зеленый горошек.

Каротин (провитамин А) влияет на дыхание и энергетический обмен в тканях, обмен углеводов, нуклеиновых кислот, белков, холестерина, липидов, фосфолипидов. Стимулирует рост и развитие организма человека, повышает сопротивляемость к инфекционным и простудным заболеваниям, улучшает зрение. Он регулирует обменные процессы в коже, пищеварительных и мочевыводящих путях. Суточная потребность — 5–6 мг. Наибольшее количество каротина содержится в листовых овощах и овощах оранжевого, желтого и красного цвета (морковь, томат, перец, тыква, спаржа, салат, шпинат, артишок, арбуз, свекла).

Витамин U относится к витаминоподобным веществам. Нормализует пищеварение, ускоряет заживление язвы желудка, обладает антисклеротическим действием. Суточная потребность около 50 мг. Особенно много витамина U в белокочанной капусте, кольраби и свекле, моркови, перце, томате, петрушке, укропе.

Витамин В4 участвует в основных обменных процессах, прежде всего в обмене жиров, способствует кроветворению, положительно влияет на процессы роста и сопротивляемость организма инфекциям. Потребность в холине — 0,5–1 г в сутки. Холин содержится в различных видах капусты, картофеле, свекле, бобовых.

Витамин В8 способствует снижению уровня холестерина, предотвращает хрупкость стенок кровеносных сосудов, оказывает благоприятное действие на деятельность нервной системы. Суточная потребность — 1–1,5 г. Инозит содержится в капусте и других листовых овощах.

Витамин Вx оказывает положительное влияние на функцию центральной нервной системы и щитовидной железы, участвует в синтезе фолиевой кислоты, влияет на образование пигментов. Суточная потребность не установлена. Наибольшее количество парааминобензойной кислоты содержится в картофеле.

Таким образом, овощи содержат чрезвычайно важные для организма витамины. Доказано, что чем больше в пище витаминов, тем она быстрее и легче усваивается.

Овощи способствуют нейтрализации кислот, образующихся в организме. В пище человека преобладают кислотные соединения (хлеб, мясо, рыба, яйца и т. д.), однако кровь имеет щелочную реакцию рН — 7,35–7,43. Если кислотность крови увеличивается на 0,03, человек заболевает. Овощи и картофель поддерживают кислотность крови на необходимом уровне, так как в них преобладают соединения щелочного характера. Кроме того, при избытке в организме щелочных солей лучше и полнее усваивается белковая пища.

Питательная ценность овощей определяется содержанием углеводов, белков и жиров.

Особое место в питании человека занимают углеводы, обеспечивающие 50–55 % калорийности рациона, являясь выгодным и удобным источником энергетических ресурсов для функционирования организма.

Углеводы представлены главным образом усвояемыми организмом человека моно и дисахарами, в меньшей степени крахмалом. Содержание углеводов колеблется от 0,4 % у шпината до 19,7 % у картофеля. Наибольшее количество сахаров содержат арбуз, дыня, морковь, пастернак, белокочанная капуста, перец, кольраби, горох, свекла, лук порей, томат, тыква, баклажан.

Высокая ценность углеводов овощей заключается в том, что во многих из них обнаружена тартроновая кислота, которая тормозит превращение углеводов в жиры. Наиболее богаты ею морковь, томат, огурец, редис.

Важный компонент овощей — полисахариды: клетчатка и пектиновые вещества. Клетчатка является основным веществом клеточных оболочек тканей овощных растений, а пектины содержатся в виде растворимого вещества в клеточном соке овощей. Оба соединения относятся к группе растительных волокон.

Клетчатка, содержащаяся в овощах в пределах 1–3 % от сырой массы, имеет большое значение для заполнения объема желудочно-кишечного тракта и для нормальной работы органов пищеварения. Она нормализует полезную кишечную микрофлору, выводит шлаки, избыток холестерина и вредные продукты обмена веществ. Наибольшее количество клетчатки содержится в капусте и корнеплодах.

Пектины хорошо усваиваются организмом, обладают адсорбирующими, вяжущими и обволакивающими свойствами, благодаря чему предохраняют слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта и действуют как противовоспалительное и обезболивающее средство. Кроме того, пектины способны связывать тяжелые, токсичные и радиоактивные металлы в нерастворимые, безвредные комплексы и выводить их из организма человека. Много пектина содержат свекла, тыква, баклажаны, редис, морковь, капуста, перец, кабачок, патиссон, огурец.

Белки овощей составляют 0,5–5 % массы и трудно перевариваются. Высоким содержанием белков отличаются бобовые культуры (зеленый горошек, бобы, фасоль), картофель, цветная капуста, в белках которых представлены все незаменимые аминокислоты. Так, например, лизин, который считается одной из наиболее важных для человеческого организма аминокислот, имеет высокое содержание в листовой, белокочанной, брюссельской капусте. Растительные белки фасоли могут полностью заменить белок мяса.

В овощах содержится очень мало жиров (0,5–1 %), которые представляют в основном ненасыщенные жирные кислоты и жирорастворимые витамины Е, K, каротин.

С овощами в организм вводятся необходимые щелочные минеральные элементы, которые играют большую роль в питании человека. При этом в свежих овощах минеральные элементы находятся в активной форме и легко усваиваются организмом. Потребление их нейтрализует кислотную реакцию пищеварения. Они регулируют водно-солевой обмен и осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях, способствующих передвижению между ними питательных веществ и продуктов обмена. Минеральные вещества участвуют в построении различных тканей организма, нормализуют сердечно сосудистую деятельность, поддерживают кислотно-щелочное равновесие.

Соли калия способствуют улучшению обмена веществ, выведению избыточного количества жидкости из организма, нормализуют деятельность сердца и водно-солевой режим. Потребность в калии — 2–4 г в сутки. Много калия содержат брюссельская капуста, картофель, ревень, репа, шпинат, тыква, морковь, свекла.

Магний играет важную роль в регулировании кровяного давления, улучшает фосфорный обмен, способствует выведению холестерина из организма. Он нормализует возбудимость нервной системы, снимает спазмы гладкой мускулатуры, расширяет сосуды, стимулирует двигательную функцию кишечника. Потребность в магнии — 0,3–0,5 г в сутки. Наиболее богаты им капуста брокколи, шпинат, арбуз, листья петрушки, свекла, картофель, сельдерей, редька, томат.

Кальций формирует костную ткань, участвует в процессе свертывания крови, регулирует физиологические и биохимические процессы. Потребность в кальции — 2–3 г в сутки. Наибольшее содержание кальция в кольраби, сельдерее, шпинате, репе, салате, свекле, листьях петрушки, капусте, чесноке, моркови, тыкве, укропе, луке.

Фосфор участвует в формировании костной ткани и играет важную роль в обмене веществ. Потребность в фосфоре — 1–1,2 г в сутки. Наибольшее содержание фосфора в чесноке, хрене, фасоли, горохе, шпинате, кольраби, брюссельской капусте, луке-порее.

Железо входит в состав гемоглобина крови и в состав окислительно-восстановительных ферментов. Суточная потребность в железе — 0,1–0,2 г. Источником железа являются свекла, редис, дыня, тыква, томат, картофель, редька, брюква, арбуз, перец, шпинат, щавель, листья петрушки, лук порей.

Медь является вторым после железа кроветворным микроэлементом. Она способствует усвоению организмом железа, участвует в тканевом дыхании, синтезе ферментов, белков, аминокислот, жирных кислот и витамина С. Медь имеет важное значение для образования костной ткани и пигментации волос и кожных покровов. Потребность в меди составляет 2 мг в сутки. Богаты медью тыква, редис, свекла, лук зеленый, баклажан, перец, салат, томат, картофель.

Кобальт является третьим микроэлементом, участвующим в кроветворении. Он является основным исходным материалом для образования в организме витамина В12. Потребность в кобальте составляет 0,1–0,2 г в сутки. Наибольшее содержание кобальта отмечается в чесноке, луке зеленом, капусте, томате, салате.

Йод необходим для образования гормонов щитовидной железы, обладает антисклеротическим действием. Он способствует усвоению кальция и фосфора. Йод является биостимулятором, иммуностимулятором. Он препятствует повышению свертываемости крови и образованию тромбов. Потребность в йоде — 0,1–0,2 г в сутки. Наибольшее содержание йода в чесноке, салате, редисе, свекле, томате, баклажане, луке, фасоли, моркови, спарже.

Фтора в овощах значительно больше, чем кобальта и йода. Он необходим для развития зубов, формирования плотной ткани зуба, нормализации фосфорно-кальциевого обмена, влияет на обмен жиров и углеводов. Суточная потребность в этом элементе составляет 0,5–1,0 мг. Хорошим источником фтора являются тыква, морковь, редис, салат, свекла, лук.

Марганец является одним из незаменимых микроэлементов, принимает участие в кроветворении, образовании костной ткани, влияет на рост, половое развитие, иммунитет и обмен веществ. Потребность в марганце составляет 8–10 мг в сутки. В основном он поступает со свежими овощами. Особенно высоко его содержание в чесноке, свекле, горохе, фасоли, бобах, салате, спарже, укропе, петрушке.

Цинк входит в структуру фермента, обеспечивающего процессы дыхания. Необходим для нормальной функции желез внутренней секреции, нормализует жировой обмен. Участвует в кроветворении и клеточном делении. Потребность в цинке составляет 10–15 мг в сутки. Высоко содержание цинка в чесноке, свекле, перце, моркови и капусте, горохе, фасоли, луке.

Важными биологически активными веществами, содержащимися в овощах, являются ферменты (энзимы), которые, поступая с пищей в организм человека, играют роль катализаторов при гидролизе и синтезе сложных органических соединений. Ферменты делятся на группы, расщепляющие белки, жиры и углеводы.

Важное значение для человека имеют растительные пигменты, содержащиеся в овощах: хлорофилл, антоцианы, каротиноиды.

Исследованиями физиологов установлена близкая химическая природа хлорофилла и гемоглобина. Если в центральном ядре молекулы хлорофилла содержится магний, то в молекуле гемоглобина — железо. Таким образом, употребляя зеленые листовые овощи, богатые этим пигментом, мы снабжаем организм «полуфабрикатом» гемоглобина.

Антоцианы — красящие вещества, входящие в состав плодов, цветков и других органов растений, являются сердечными стимуляторами, способствуют поддержанию нормального кровяного давления и обладают антивирусным действием. Им присущи свойства витамина Р. Эти биологически активные вещества придают овощам окраску от красной до темно синей (свекла, баклажан, краснокочанная капуста).

Каротиноиды подразделяются на каротин, ликопин и ксантофилл. Каротин придает оранжевую окраску моркови, перцам, тыкве и по интенсивности окраски можно судить о содержании в них провитамина А, имеющего важное значение для процессов жизнедеятельности. Ликопин имеет красную окраску и содержится в томатах, а ксантофилл окрашивает томаты и спаржу в желтый цвет.

Органические кислоты, содержащиеся в овощах, придают им приятный вкус, утоляют жажду, активно участвуют в обмене веществ, растворяют в организме нежелательные отложения и оказывают благоприятное влияние на процессы пищеварения. Значительное количество органических кислот — более 1 % содержится в ревене, томате, шпинате и щавеле. В остальных овощах их содержание находится в пределах 0,1–0,3 %.

Наиболее распространенными кислотами являются яблочная, лимонная и щавелевая. В меньших количествах встречается тартроновая, салициловая и янтарная кислоты.

Салициловая кислота обнаружена в тыкве. Она обладает антисептическим, жаропонижающим, противовоспалительным действием.

Тартроновая кислота, содержащаяся в капусте, сдерживает превращение углеводов в жиры, предупреждая тем самым ожирение, атеросклероз. Имеется она также в баклажане и огурце.

Дубильные вещества, являющиеся неотъемлемым компонентом биохимического состава овощей, широко используются при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и при воспалительных процессах полости рта.

Многие овощи содержат в своем составе различные эфирные масла, придающие им аромат и улучшающие вкус. Эфирные масла играют важную роль в процессах пищеварения, оказывают положительное влияние на деятельность центральной нервной и сердечно сосудистой систем. Наличие ароматических веществ возбуждает аппетит и способствует обильному выделению пищеварительного сока и ускорению усвоения пищи. Они обладают антисептическими, дезинфицирующими, противовирусными свойствами.

Большое количество эфирных масел содержится в пряно-вкусовых овощных растениях — фенхеле, эстрагоне, кинзе, чабере, иссопе, тимьяне, кервеле, чабреце, а также в листьях петрушки, сельдерея, укропа, любистока, луке, чесноке, хрене, редьке, репе, брюкве.

Летучие вещества, выделяемые многими овощными растениями — фитонциды, обладают бактерицидными свойствами — способностью подавлять рост грибов, бактерий, простейших болезнетворных организмов. Иначе их называют растительными антибиотиками, так как они способны уничтожать и задерживать развитие микроорганизмов. Фитонциды представляют собой совокупность различных по химическому строению веществ — эфирных масел, органических кислот, гликозидов и др. Особенно сильным противомикробным действием обладают хрен, чеснок и лук. Обнаружены они и в других овощах — репе, редьке, редисе, капусте, красном перце, листьях петрушки. Употребление свежих овощей, богатых фитонцидами, оказывает стимулирующее действие на иммунную систему организма, усиливает двигательную функцию желудочно-кишечного тракта, стимулирует процессы регенерации клеток.

Гликозиды содержатся в овощах, придавая им горький привкус. Соланин содержится в картофеле, меньше в томатах и баклажанах. Капсаицин содержится в стручковом перце, придает ему острый, жгучий, горький вкус. Капсаицин способствует перевариванию и усвоению пищи. Синигрин содержится в корнях хрена.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается ценность овощей как продуктов питания?

2. Чем определяется питательная ценность овощей?

3. Какова роль минеральных элементов, содержащихся в овощах?

4. Какие вещества, содержащиеся в овощах, обладают бактерицидными свойствами?