Как делают фруктозу: Фруктоза — враг человека?

Аллергия на фруктозу

06.10.2021

Аллергия на фруктозу (либо непереносимость фруктозы) является желудочно-кишечным заболеванием, которое вызывает дискомфортные ощущения в пищеварительной системе. Этот недуг является довольно распространенным, поэтому нужно быть осведомленным о его симптоматике, диагностике и лечении!

Причины

Фруктоза — это простой углевод или один сахар, который содержится во многих растениях. Это основной сахар, содержащийся во фруктах, поэтому его иногда называют «фруктовым сахаром». Однако он также встречается естественным образом в меде, пшенице и некоторых овощах.

Аллергия на фруктозу обусловлена недостатком фермента, называемого альдолазой В, продуцируемым печенью. Как правило, после поглощения фруктозы упомянутый фермент превращает в организме фруктозу в глюкозу, сахар, который наш организм использует для сжигания энергии. Нетрансформированная фруктоза остается в кровотоке и собирается в печени и почках, вызывая сильную гипогликемию (низкий уровень сахара) после приема фруктозы. Таким образом, у человека возникают симптомы фруктозной аллергии.

Симптомы

  • Клинические симптомы включают сильную боль в животе, рвоту и гипогликемию после приема фруктозы или других сахаров, метаболизируемых через фруктозо-1-фосфат.
  • Кроме этого, фруктозная аллергия может способствовать почечной недостаточности.
  • Также наблюдается раздражительность.
  • Судороги.
  • Тошнота и рвота.
  • Сонливость.

Важно помнить! Фруктозная аллергия требует медикаментозного лечения. Если таковое отсутствует, велик риск увеличения печени и селезенки, а также недугов, связанных с этими органами.

Диагностика

Диагностика аллергии на фруктозу может быть сложной из-за сходства фруктозной аллергии с другими проблемами пищеварения. Возникает вопрос: «Как врач диагностирует кого-то с аллергией на фруктозу?» Сначала доктор спросит вас о вашей истории болезни. Многие вопросы могут относиться к вашему рациону. Это делается для того, чтобы быстро исключить некоторые другие причины вашего состояния. После этого вы, скорее всего, пройдете один из аллерготестов.

1. Тест на аллергию на фруктозу, который лучше всего подходит для обнаружения проблемы, называется дыхательным испытанием. После голодания в течение 8-12 часов вам назначают дозу фруктозы, обычно в виде напитка. После приема фруктозы будет собран «образец дыхания». Этот образец проверяется, чтобы увидеть, как много фруктозы остается в вашей системе (неиспользованной) путем измерения количества водорода в вашем «дыхании».

2. После того, как результаты теста на дыхание будут пройдены, вам также может потребоваться провести анализ крови. Анализ крови проверяет низкое количество минерала, что также сигнализирует о непереносимости фруктозы.

После этих тестов  вам поставят диагноз, и вы можете перейти к лечению.

Лечение

Фруктозную аллергию относительно легко лечить, поэтому вы можете продолжать жить комфортно. Вы можете практиковать несколько простых методов лечения.

  • Уменьшите количество фруктозы, которую вы потребляете.
  • Абсорбция фруктозы может фактически увеличиваться с поглощением глюкозы. Употребление фруктов и фруктовых продуктов с равными долями глюкозы и фруктозы (клубника и яблочный соус) может использоваться для сбалансирования абсорбции фруктозы, как следствие, уменьшится симптоматика.
  • В качестве медикаментозного лечения используйте пробиотики.
  • Избегайте продуктов с высоким содержанием фруктозы. Среди подобных: яблоки, сухофрукты, солености, мороженое, большинство молочной продукции, сухие завтраки.

Важно помнить! Всегда внимательно изучайте этикетки продуктов, которые намереваетесь употребить. Фруктоза может содержаться в самой неожиданной продукции!

Опубликовано в Аллергология Премиум Клиник

Фруктоза – это новый враг человечества?

Сегодня всем известно, что сахар вызывает множество заболеваний, в том числе сахарный диабет, ожирение, нарушение восприимчивости к инсулину и другие. Начиная со второй половины прошлого века количество больных, имеющих диагноз сахарный диабет и метаболический синдром, резко пошло вверх. Эти болезни характеризуются невосприимчивостью клеток к сигналам инсулина, а при диабете еще и нарушается функция выделения инсулина.

Понятно, что людям с такими заболеваниями категорически не подходит сахар, и специалисты, занимающиеся вопросами питания, предложили заменить его фруктозой. Фруктоза, в отличие от глюкозы, не оказывает влияние на секрецию инсулина. А инсулин является единственным гормоном, который понижает содержание глюкозы в крови.

Прошедшие десятилетия показали, что количество заболевших не уменьшилось, а, наоборот, стремительно увеличилось. Без малого 100 лет назад диабет второго типа считалось редким заболеванием. Считалось, что к нему предрасположены люди, страдающие подагрой и ожирением. Данные ВОЗ за 2017 год показали, что около 422 млн человек на Земле страдают сахарным диабетом.

Специалисты заметили, что заболевание диабетом часто не связано с классическим ожирением, а следовательно, у диабета есть другая причина возникновения. Размышления на эту тему привели к выводу, что фруктоза не может быть альтернативой сахару. Жизненная практика показала, что при её использовании не учитываются некоторые метаболические особенности фруктозы.

Фруктоза является одним из простейших сахаров (олигосахаридов). Еще её называют природным фруктовым сахаром, так как она встречается во многих ягодах, фруктах и мёде. Сахароза — это основной компонент столового сахара. Она состоит на пятьдесят процентов из глюкозы и на пятьдесят процентов из фруктозы.

Как только человек употребляет сахар, слюнные ферменты расщепляют сахарозу на отдельные молекулы. Уже в кишечнике молекулы сахарозы расщепляются на глюкозу и фруктозу, а после этого они всасываются в кровь, пополняя запасы энергии в организме. Когда глюкозы слишком много, нагрузка на поджелудочную железу возрастает. Клетки со временем истощаются и уже не могут вырабатывать инсулин в достаточном количестве. Это прямой путь к возникновению сахарного диабета.

С начала 1970-х годов пищевая промышленность в качестве подсластителя стала использовать кукурузный сироп. Так как в сиропе было очень много глюкозы, её заменили на фруктозу. Содержание её в сиропе составило от 45 до 90%. В странах Запада потребление фруктозы за период с 1999 по 2004 годы возросло почти на одну треть. Сегодня, благодаря фирмам-производителям, фруктозу можно встретить чуть ли не во всех мыслимых и немыслимых пищевых продуктах. Только в США напитки с фруктозой составили около 10% продаваемой продукции.

Ряд лабораторных, клинических и эпидемических исследований последних лет привел ученых к выводу, что увеличение потребления фруктозы напрямую связано с ростом числа заболевших диабетом второго типа, метаболическим синдромом и нарушений в работе органов кровеносной системы. Фруктоза способствует невосприимчивости к лептину (гормону, который регулирует энергетический обмен), а это повышает аппетит и ведет к перееданию. Даже, по мнению популярных изданий, лучше есть жир, чем фруктозу.

Достойный выход из такой ситуации медики пока предложить не могут. Конечно, идеально было бы снизить содержание фруктозы в продуктах, но как это сделать пока непонятно. Остается проверенный способ — это лечение. Пока ограничить содержание фруктозы в продуктах можно только теоретически. Есть ряд препаратов, которые могут регулировать активность КНК (ксенонуклеиновой кислоты) и снижать воздействие фруктозной диеты на диабет.

Пока у человечества выбор невелик: либо потреблять лишь воду и молочные продукты, либо продолжать использовать сладкие напитки, но при этом нейтрализовать вред таблетками. Ряд специалистов предлагают приравнять фруктозу к табаку и алкоголю, хотя она и не вызывает зависимости. Ученые считают, что её нельзя больше относить к безопасной пищевой добавке. Ограничения не позволят промышленникам бесконтрольно добавлять её во все напитки.

Однако среди врачей и диетологов есть немало защитников глюкозы, которые предлагают не спешить делать негативные выводы. Ведь в обыденной жизни человек не потребляет фруктозу чистом виде. Она является составляющей частью всего углеводного обмена и контролирует деятельность гексокиназы. Этот основной фермент метаболизма глюкозы обеспечивает синтез гликогена (животного крахмала) и регулирует её потребление в печени. Её небольшое присутствие в пище, способствует предотвращению нарушений толерантности к глюкозе.

Пока в отношении фруктозы невозможно точно сказать: плохой это продукт или хороший. Как в любом деле, должна соблюдаться мера. Фруктоза участвует в создании запасов жира или гликогена, и это нормальная реакция. Иное дело, если употреблять сладкие фрукты, соки, мед в избытке и постоянно. Поэтому к фруктозе нужно присмотреться, ведь она не так безобидна, как кажется на первый взгляд. Если это враг, то его надо изучить.

Борис Цацулин

Эндогенное производство фруктозы: что мы знаем и насколько это актуально?

1. Mortera RR, Bains Y, Gugliucci A. Фруктоза на перекрестке эпидемий метаболического синдрома и ожирения. Front Biosci (Landmark Ed). 2019;24:186–211. [PubMed] [Google Scholar]

2. Johnson RJ, Perez-Pozo SE, Lillo JL, Grases F, Schold JD, Kuwabara M, et al.
Фруктоза увеличивает риск образования камней в почках: потенциальная роль в развитии метаболического синдрома и теплового стресса. БМК Нефрол. 2018;19(1):315. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

3. Chan W, Smith B, Stegall M, Borrows R. Ожирение и метаболический синдром при трансплантации почки: роль пищевой фруктозы и системной эндотоксемии. Трансплантация. 2019;103(1):191–201. [PubMed] [Google Scholar]

4. Yang M, Jiang ZH, Li CG, Zhu YJ, Li Z, Tang YZ, et al.
Апигенин предотвращает метаболический синдром у мышей, получавших диету с высоким содержанием фруктозы, посредством пути Keap1-Nrf2. Биомед Фармаколог. 2018;105:1283–90. [PubMed] [Google Scholar]

5. Nair J, Velpandian T, Das US, Sharma P, Nag T, Mathur SR, et al.
Молекулярные и метаболические маркеры резистентности печени к инсулину, индуцированной фруктозой, у развивающихся и взрослых крыс различаются, и Aegle marmelos является эффективным модулятором. Научный доклад 2018; 8 (1): 15950. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

6. Liu WC, Wu CW, Tain YL, Fu MH, Hung CY, Chen IC, et al.
Пероральный прием пиоглитазона улучшает индуцированную фруктозой периферическую инсулинорезистентность и глиоз гиппокампа, но не восстанавливает ингибированный нейрогенез гиппокампа взрослых. Биохим Биофиз Акта Мол Базис Дис. 2018;1864(1):274–85. [PubMed] [Google Scholar]

7. Gutierrez-Lara EJ, Navarrete-Vazquez G, Sanchez-Lopez A, Centurion D. Фармакологическая оценка метформина и N-бензилбигуанида, нового аналога метформина, на вазопрессорные реакции на адренергические системная стимуляция у крыс с сердцевиной и резистентностью к инсулину, вызванной фруктозой. Евр Дж Фармакол. 2017;814:313–23. [PubMed] [Академия Google]

8. Андрес-Эрнандо А., Ли Н., Сичерчи С., Инаба С., Чен В., Ронкал-Хименес С. и соавт.
Защитная роль блокады фруктокиназы в патогенезе острого повреждения почек у мышей. Нац коммун. 2017;8:14181. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]
*Эта статья демонстрирует важность производства и метаболизма эндогенной фруктозы при остром повреждении почек.

9. Маарман Г.Дж., Эндрю Б.М., Блэкхерст Д.М., Оджука Э.О. Мелатонин защищает от вызванной мочевой кислотой митохондриальной дисфункции, окислительного стресса и накопления триглицеридов в миотрубках C2C12. J Appl Physiol (1985). 2017;122(4):1003–10. [PubMed] [Google Scholar]

10. Bawden SJ, Stephenson MC, Ciampi E, Hunter K, Marciani L, Macdonald IA, et al.
Изучение влияния перорального приема фруктозы на запасы АТФ в печени у здоровых добровольцев: исследование (31)P MRS. Клин Нутр. 2016;35(3):645–9. [PubMed] [Google Scholar]

11. Jang C, Hui S, Lu W, Cowan AJ, Morscher RJ, Lee G, et al.
Тонкий кишечник превращает пищевую фруктозу в глюкозу и органические кислоты. Клеточный метаб. 2018;27(2):351–61 e3. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

12. Francey C, Cros J, Rosset R, Creze C, Rey V, Stefanoni N, et al.
Утечка фруктозы из внутренних органов после приема напитка, содержащего фруктозу и глюкозу: предварительное исследование на здоровых людях с использованием метода двойного изотопного анализа фруктозы. Клин Nutr ESPEN. 2019;29:125–32. [PubMed] [Google Scholar]
** Это первая статья, доказывающая наличие эндогенной фруктозы в кровотоке человека.

13. Сонг З., Ронкаль-Хименес К.А., Ланаспа-Гарсия М.А., Оппельт С.А., Кувабара М., Дженсен Т. и соавт.
Роль фруктозы и фруктокиназы в индуцированной острой дегидратацией экспрессии и секреции гена вазопрессина у мышей. J Нейрофизиол. 2017;117(2):646–54. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
* В этом исследовании впервые описана роль эндогенного метаболизма фруктозы в головном мозге. Было обнаружено, что метаболизм эндогенной фруктозы важен для производства и высвобождения вазопрессина.

14. Хванг Дж.Дж., Цзян Л., Хамза М., Дай Ф., Белфорт-ДеАгиар Р., Клайн Г. и соавт.
Человеческий мозг производит фруктозу из глюкозы. Взгляд JCI. 2017;2(4):e90508. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]
** В этой статье впервые показана активация полиольного пути и эндогенная выработка фруктозы в человеческом мозгу.

15. Оппелт С.А., Чжан В., Толан Д.Р. Определенные области мозга способны к метаболизму фруктозы. Мозг Res. 2017;1657:312–22. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

16. Ивата Т., Минуччи С., Макгоуэн М., Карпер Д. Генная регуляция альдозоредуктазы при осмотическом стрессе. Adv Exp Med Biol. 1997; 414: 507–14. [PubMed] [Google Scholar]

17. Lanaspa MA, Kuwabara M, Andres-Hernando A, Li N, Cicerchi C, Jensen T, et al.
Высокое потребление соли вызывает резистентность к лептину и ожирение у мышей, стимулируя выработку и метаболизм эндогенной фруктозы. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(12):3138–43. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
* В этой статье описано значение эндогенной продукции и метаболизма фруктозы в печени и головном мозге в патогенезе эмтаболического синдрома, вызванного солью.

18. Чандра Д., Джексон Э.Б., Рамана К.В., Келли Р., Сривастава С.К., Бхатнагар А. Оксид азота предотвращает активацию альдозоредуктазы и накопление сорбита при диабете. Диабет. 2002;51(10):3095–101. [PubMed] [Google Scholar]

19. Yang XL, Wang X, Peng BW. NFAT5 работает в мозгу. Дев Нейроски. 2018;40(4):289–300. [PubMed] [Google Scholar]

20. Arnold C, Feldner A, Zappe M, Komljenovic D, De La Torre C, Ruzicka P, et al.
Генетическая абляция NFAT5/TonEBP в гладкомышечных клетках нарушает ремоделирование артерий, вызванное потоком и давлением, у мышей. FASEB Дж. 2018: fj201801594R. [PubMed] [Google Scholar]

21. Sanchez-Lozada LG, Andres-Hernando A, Garcia-Arroyo FE, Cicerchi C, Li N, Kuwabara M, et al.
Мочевая кислота активирует альдозоредуктазу и полиоловый путь производства эндогенной фруктозы и жира, вызывая развитие жировой дистрофии печени у крыс. Дж. Биол. Хим. 2019. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

22. Huang Z, Hong Q, Zhang X, Xiao W, Wang L, Cui S, et al.
Альдозоредуктаза опосредует дисфункцию эндотелиальных клеток, вызванную высокими концентрациями мочевой кислоты. Сигнал сотовой связи. 2017;15(1):3. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

23. Lanaspa MA, Sanchez-Lozada LG, Cicerchi C, Li N, Roncal-Jimenez CA, Ishimoto T, et al.
Мочевая кислота стимулирует фруктокиназу и ускоряет метаболизм фруктозы при развитии ожирения печени. ПЛОС Один. 2012;7(10):e47948. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

24. Lanaspa MA, Ishimoto T, Li N, Cicerchi C, Orlicky DJ, Ruzycki P, et al.
Эндогенная продукция и метаболизм фруктозы в печени способствует развитию метаболического синдрома. Нац коммун. 2013;4:2434. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

25. Yan LJ. Стресс дисбаланса окислительно-восстановительного потенциала при сахарном диабете: роль полиолового пути. Модель животных Exp Med. 2018;1(1):7–13. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Kuwabara M, Hisatome I, Roncal-Jimenez CA, Niwa K, Andres-Hernando A, Jensen T, et al.
Повышенный уровень натрия в сыворотке и осмолярность сыворотки являются независимыми факторами риска развития хронической болезни почек; 5-летнее когортное исследование. ПЛОС Один. 2017;12(1):e0169137. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

27. Lanaspa MA, Ishimoto T, Cicerchi C, Tamura Y, Roncal-Jimenez CA, Chen W, et al.
Эндогенная продукция фруктозы и активация фруктокиназы опосредуют повреждение почек при диабетической нефропатии. J Am Soc Нефрол. 2014;25(11):2526–38. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

28. Johnson RJ, Bakris GL, Borghi C, Chonchol MB, Feldman D, Lanaspa MA, et al.
Гиперурикемия, острая и хроническая болезнь почек, гипертония и сердечно-сосудистые заболевания: отчет о научном семинаре, организованном Национальным фондом почек. Am J почек Dis. 2018;71(6):851–65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

29. Debray FG, Damjanovic K, Rosset R, Mittaz-Crettol L, Roux C, Braissant O, et al.
Предрасположены ли гетерозиготные носители наследственной непереносимости фруктозы к нарушению обмена веществ при воздействии фруктозы?
Am J Clin Nutr. 2018;108(2):292–9. [PubMed] [Google Scholar]

30. Lanaspa MA, Andres-Hernando A, Orlicky DJ, Cicerchi C, Jang C, Li N, et al.
Блокада кетогексокиназы С улучшает метаболическую дисфункцию, вызванную фруктозой, у мышей, чувствительных к фруктозе. Джей Клин Инвест. 2018;128(6):2226–38. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Как столовый сахар производится из сахарной свеклы · Frontiers for Young Minds

Abstract

Растения производят сахар и кислород в процессе, называемом фотосинтезом, с использованием солнечного света, воды и углекислый газ. Это важный процесс на Земле, так как он удаляет углекислый газ из воздуха и обеспечивает нас пищей. Фотосинтез происходит в небольших отсеках внутри растительных клеток, называемых хлоропластами. В двухступенчатом процессе растения получают химическую энергию от солнечного света. Собранная энергия используется во второй реакции для получения сахарной глюкозы. Глюкоза соединяется с фруктозой, которая является фруктовым сахаром, для создания сахарозы, нашего известного столового сахара. Сахарная свекла выращивается примерно за 7 месяцев и обеспечивает примерно 32% мирового производства столового сахара. По мере роста их необходимо защищать от сорняков и болезней. Как только они достаточно вырастут, сахарную свеклу можно собирать и перерабатывать на сахарном заводе для получения столового сахара.

Сахар производят растения

Десерт после обеда или шоколад от наших бабушек и дедушек вызывают улыбку. Это потому, что наш мозг требует одного из ингредиентов этих сладких продуктов. Речь идет о столовом сахаре, который еще называют сахарозой. Сахароза состоит из двух простых сахаров: глюкозы и фруктозы. Но откуда берется глюкоза? В отличие от людей и других животных, растения могут производить глюкозу в процессе, известном как фотосинтез . Зеленые части растений используют солнечный свет, воду и углекислый газ из воздуха для производства глюкозы и кислорода. При этом растения производят энергию и обеспечивают нам возможность дышать свежим, богатым кислородом воздухом. Но какую пользу получают сами растения от фотосинтеза и производства глюкозы? Глюкоза может использоваться как химический строительный материал и как поставщик энергии. Растения используют глюкозу для жизни и роста. И для растений, и для человека глюкоза — это как топливо для машины.

Растения производят сахар в своих листьях, но эти листья не сладкие на вкус. Это потому, что сахар не остается в листьях. Растения используют сахар для роста, и он также может транспортироваться к корням, семенам, стеблям или плодам для хранения. Мы уже узнали, что сахар может существовать в виде простых сахаров, таких как глюкоза или фруктоза, или в виде двойных сахаров, таких как сахароза. Но есть также сахара, в которых тысячи молекул сахара связаны друг с другом, образуя огромную единицу, например, крахмал. Все эти различные сахара представляют собой тип питательных веществ, называемых углеводами (таблица 1).

  • Таблица 1 — Некоторые формы углеводов в растениях.

Многие растения запасают сахар в виде крахмала, например картофель. Другие хранят сахар в форме фруктозы или глюкозы в своих фруктах, таких как яблоки и апельсины. Некоторые растения хранят высокие концентрации сахарозы. Растения с высоким содержанием сахарозы выращивают для производства столового сахара, который мы используем для приготовления наших вкусных сладостей. Во всем мире сахарная свекла и сахарный тростник являются основными культурами, из которых производят сахар. Сахарному тростнику для роста нужна теплая температура (25–30°C), поэтому эту культуру выращивают в субтропических и тропических регионах, таких как Бразилия и Индия. В настоящее время сахарная свекла является основной культурой для производства сахара в условиях умеренного климата (15—25°С), особенно в Западной, Центральной и Восточной Европе, а также в США, Китае, Японии.

Свет, углекислый газ и вода: источники энергии и сладости

Для фотосинтеза важны зеленые части растений. Листья зеленые, потому что они содержат структуры, называемые хлоропластами , которые имеют зеленый пигмент, называемый хлорофиллом (рис. 1). Фотосинтез состоит из двух основных стадий. На первом этапе солнечный свет падает на листья, и световая энергия собирается хлорофиллом в хлоропластах. Собранная световая энергия преобразуется в химическую энергию и сохраняется в энергоаккумулирующих молекулах. В ходе этого процесса также образуется кислород, который выделяется растениями [1]. На втором этапе фотосинтеза углекислый газ из воздуха поступает в листья через очень маленькие отверстия. Используя ранее запасенную химическую энергию, хлоропласты превращают углекислый газ в глюкозу [1]. На этом этапе также производится фруктоза. Затем глюкоза соединяется с фруктозой для создания сахарозы.

  • Рисунок 1 – Упрощенное изображение фотосинтеза.
  • Внутри хлоропластов листьев свет, вода (H 2 O) и углекислый газ (CO 2 ) преобразуются в энергию и сахар (глюкозу). С помощью воды солнечный свет преобразуется в молекулы, хранящие энергию внутри клеток растений. Затем энергия этих молекул используется для создания глюкозы из CO 2 .

Что такое сахарная свекла?

Люди всегда находили вещества, подслащивающие пищу. Но в прохладном климате сахар долгие годы был предметом роскоши. В 1747 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф обнаружил, что свекла производит тот же сахар, что и сахарный тростник. Его ученик разработал технический процесс извлечения сахара из свеклы. Первый сахарный завод был введен в эксплуатацию в 1802 году. Вскоре по всей Европе было построено множество сахарных заводов.

Растение сахарной свеклы (называемое на латыни Beta vulgaris ) имеет ярко-зеленые листья в виде розетки и конусообразный белый мясистый корень (рис. 2). Корень свеклы является запасающим органом, содержащим 75% воды, ~20% сахара и структурные компоненты, называемые мякотью.

  • Рисунок 2 – Полностью развитый завод по производству сахарной свеклы.
  • Подземная часть — это запасающий орган, называемый стержневым корнем, который имеет волосатые корни для поглощения воды и питательных веществ. Надземная часть состоит из листвы, которая содержит многочисленные листья, расположенные в виде розетки.

Выращивание сахарной свеклы

Выращивание сельскохозяйственных культур может показаться простым, но это не так, если вы хотите выращивать достаточно большие культуры, чтобы накормить многих людей. Давайте посмотрим, как выращивают сахарную свеклу (рис. 3). Наше путешествие начинается с семян сахарной свеклы. Семена высевают, как только почва прогреется, обычно в марте-апреле. Из одного семени сахарной свеклы естественным образом развивается множество растений. До 1970-х годов ненужные растения нужно было удалять вручную, чтобы свекла не была слишком тесной, что было напряженной и трудоемкой работой. Затем селекционеры совершили прорыв и представили семена, дающие только один саженец. Селекционеры, производящие семена сахарной свеклы, покрывают семена пестициды , защищающие рассаду от болезней и вредителей. Семена сахарной свеклы с покрытием называются таблетками , и таблетки часто имеют разные цвета в зависимости от селекционера (рис. 3А).

  • Рисунок 3 – Выращивание сахарной свеклы.
  • (A) Весной семена сахарной свеклы (показанные здесь в виде таблеток, которые представляют собой семена, покрытые в основном веществами для защиты всходов от болезней и вредителей) высевают в ряд. (B,C) Всходят и растут молодые всходы сахарной свеклы. (D) Когда разворачиваются девять или более листьев, формируется стержневой корень, который растет под землей для хранения сахара. В течение этого «периода роста» необходимо контролировать особенно грибковых паразитов, которые могут ингибировать фотосинтез. (E) В Западной и Центральной Европе свеклу собирают с сентября. (F) Свекла хранится в виде кучи, называемой буртом, на границе поля, пока ее не привезут на завод для извлечения сахара. Внизу вы можете увидеть этапы выращивания сахарной свеклы для производства сахара и временной интервал, который действительно важен для защиты сахарной свеклы от сорняков, насекомых и грибковых паразитов.

Когда семена прорастают, появляются маленькие корни и два семенных листа, называемые семядолями (рис. 3В). С этого момента молодые растения сахарной свеклы должны быть защищены от сорняков, потому что сорняки конкурируют за солнечный свет и питательные вещества почвы. Фермеры могут бороться с сорняками с помощью мотыги или могут использовать гербициды, химические вещества, убивающие сорняки. Если фермер не борется с сорняками, мелкая свекла будет настигнута, и урожайность может снизиться до 80% [2]. Свекла должна бороться не только с конкурирующими сорняками. Их также атакуют насекомые. Насекомых, поражающих свеклу, можно разделить на две группы: те, которые непосредственно повреждают растение, и те, которые переносят вирусные заболевания. Зеленая персиковая тля ( Myzus persicae ), например, может передавать вирус, вызывающий пожелтение листьев сахарной свеклы, ингибирующий фотосинтез и снижающий производство сахара.

Свекла должна быть защищена от грибковых заболеваний

После того, как у растения сахарной свеклы разовьется девять или более листьев, формируется «свекла» или подземный запасающий орган. Сахароза, вырабатываемая в листьях, сохраняется в свекле. Чем солнечнее лето, тем больше сахара может быть произведено посредством фотосинтеза. В это время листья необходимо защищать от грибковых заболеваний, ведь только здоровые листья могут осуществлять фотосинтез. Наиболее распространенное и разрушительное заболевание листьев сахарной свеклы вызывает гриб с латинским названием 9.0112 Cercospora beticola . Сначала видны только небольшие круглые темные пятна с красноватой каймой, но гриб вырабатывает токсичное вещество, которое разрушает ткань листа и в конечном итоге убивает большие участки или даже целые листья. В качестве источника питания гриб использует отмершие ткани [3]. Болезнь можно уменьшить, выращивая сахарную свеклу только каждые 3 года и выращивая другие растения, такие как зерновые, в промежуточные годы [3]. Этот прием называется севооборотом. Фермеры также могут использовать новые устойчивые к церкоспорозу сорта сахарной свеклы, которые лучше переносят заболевание [3]. Если грибок уже сильно поразил сахарную свеклу, можно опрыскать растения фунгицидами, которые представляют собой химические вещества, защищающие растения от грибковых поражений. Исследователи изучают новые технологии для сокращения использования фунгицидов. Например, с помощью специальных камер и компьютерных систем болезни растений можно прогнозировать гораздо раньше, чем невооруженным глазом, а фермеры могут более целенаправленно применять фунгициды [4]. Это также важно для защиты полезных животных, обитающих на полях сахарной свеклы, таких как чибис, других птиц, гнездящихся на земле, зайцев или кроликов и насекомых, таких как жуки, такие как божья коровка. Однако сахарная свекла не цветет, когда выращивается для производства сахара, поэтому поля сахарной свеклы не привлекательны для медоносных, диких или шмелей.

Сбор и извлечение сахара

Осенью, когда растения отрастают, начинается уборка сахарной свеклы. Листья сахарной свеклы удаляются, и свекла поднимается с почвы свеклоуборочными комбайнами, многие из которых могут одновременно собирать урожай в шесть рядов (рис. 3Е). Листья остаются на поле как естественное удобрение. Сахарная свекла собирается в кучу, называемую буртом для свеклы (рис. 3F), где она ожидает обработки. Сахарную свеклу постепенно собирают и транспортируют на фабрики, чтобы в это время фабрики могли непрерывно получать и перерабатывать сахарную свеклу. На фабриках сахар извлекают из свеклы с помощью воды, извести, тепла и знаний физики. В среднем, для производства 1 кг сахара (~2,2 фунта) требуется от шести до семи сахарных свекл, что соответствует посевной площади около 1 м 9 .0162 2 .

Сегодня почти все компоненты заводов по производству сахарной свеклы используются в устойчивом замкнутом цикле. Помимо сахара, другие продукты, производимые из сахарной свеклы, включают корма для животных, биоэтанол и биогаз.

Чему мы научились?

Из этой статьи вы многое узнали о сахарной свекле: как она растет, как из нее производят сахар, с какими вредителями и болезнями она сталкивается, как ее собирают. Выращивание сахарной свеклы чрезвычайно важно, потому что она обеспечивает ~ 32% мирового производства столового сахара и является единственной культурой с высоким содержанием сахарозы, которую можно выращивать в регионах с умеренным климатом.

Глоссарий

Фотосинтез : ↑ Процесс, используемый зелеными растениями для производства энергии в форме сахара из солнечного света, воды и углекислого газа.

Хлоропласт : ↑ Небольшие структуры внутри листьев, которые проводят фотосинтез.

Хлорофилл : ↑ Пигмент внутри хлоропластов, поглощающий световую энергию солнечного света.

Пестициды : ↑ Вещества, используемые для защиты сельскохозяйственных культур от сорняков, грибковых патогенов и вредителей.

Таблетка : ↑ Семена сахарной свеклы, покрытые слоем различных веществ, в основном для защиты проростков от болезней и вредителей.

Семядоли : ↑ Первые два листа, которые появляются из семени после посева.

Свеклозажим : ↑ Куча собранной и очищенной сахарной свеклы, без листьев, обычно на границе поля.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Максимилиана Мюллендера за тщательную корректуру рукописи и полезные комментарии.

Каталожные номера

[1] ↑ Эберхард С., Финацци Г. и Воллман Ф.-А. 2008. Динамика фотосинтеза. год. Преподобный Жене. 42:463–515. doi: 10.1146/annurev.genet.42.110807.091452

[2] ↑ Cousens, R. 1985. Простая модель, связывающая потерю урожая с плотностью сорняков. Энн. заявл. биол. 107: 239–52.