Топинамбур – многолетнее крупнотравянистое инулиносное растение. Для хозяйственных целей размножают клубнями, семена используют в селекции. 

Произрастает в силу экологической пластичности в различных регионах мира – от тропиков до северных районов земледелия (65^о с.ш.). Биологический потенциал урожая вскрывается при достаточной теплообеспеченности за период вегетации с суммой температур в зависимости от скороспелости сорта 2700-3600^о С.

Листостебельные вегетативные органы и корни ежегодно отмирают, а клубни, перезимовывая в земле, сохраняются и если их не убрать из почвы, то весной дадут всходы.

Возделывание топинамбура возможно в монокультуре. Урожаи зеленой массы и клубней получают при надлежащей агротехнике на внесевооборотных плантациях в течение 15 лет, а в севообороте – 2-4 года. Однако гарантировано высокие урожаи можно достичь при однолетнем возделывании (подзимней или ранневесенней посадке). Практикой подтверждено, что топинамбур дает урожай в любой даже неблагоприятный по климатическим условиям год, чем и заслужил репутацию страхующей культуры.

К.А. Тимирязев /4/ указывал на топинамбур как на «одну из наиболее интенсивных полевых культур» и отмечал, что потребление солнечной энергии на образование органического вещества (в частях) составляет у него 1/180, в то время как у ржи, овса (зерно, солома, корневые остатки) – 1/80.

Один гектар топинамбура способен поглощать из воздуха за год 6 т углекислого газа, а 1 га леса – 3-4 т. Если 1 га леса может обеспечить дыхание кислородом 30 человек, то топинамбур в 1,5-2 раза больше. В связи с этим, а также учитывая устойчивость к кислотным дождям, считают целесообразным включать топинамбур в зеленые насаждения вокруг промышленных городов с сильной загазованностью воздуха.

Растения переносят (выдерживают) повышенное содержание окислов серы, азота, сероводорода, аммиака и других газов и хорошо очищают воздух от них.

Максимальное аккумулирование солнечной энергии – важнейшая проблема мировой науки. Производительность агроценоза определяется процентом усвоенной им фотосинтетически активной радиации (ФАР) от общего количества физиологически активной радиации, приходящей на его поверхность за период вегетации культуры. По оценке А.А. Ничипоровича /5,6/ посевы растений с КПД ФАР 1,3-3,0 % считаются хорошими, а с 3,5-5,0 - рекордными. Одним из путей решения указанной проблемы является возделывание высокопродуктивных культур и сортов. К их числу относится топинамбур. Коэффициент использования ФАР составляет у топинамбура (сорт Интерес) – 2,4-4,2 % и топинсолнечника (Новость ВИРа) – 3,9-5,3 %, в то время как у кукурузы 1,1 % и большинства полевых культур 0,5-1,5 %.

В мировой практике при возделывании топинамбура в благоприятных почвенно-климатических условиях отмечен максимальный урожай зеленой массы 150 т с га, клубней – 232 т/га; окончательный биологический потенциал еще не установлен .

Топинамбур хорошо реагирует на улучшение условий питания. Удобрения и орошение значительно увеличивают продуктность. Орошаемые территории предохраняют от подъема грунтовых вод и засоления. Требователен к влаге и более устойчив к избыточному увлажнению, чем к его недостатку. Переносит засушливые периоды, так как имеет мощную корневую систему, способную развивать сосущую силу до 24 атмосфер. Растение может использовать промышленные, хозяйственно-бытовые сточные канализационные воды городов и животноводческих ферм.

Благодаря корням с высокой усваивающей способностью (черпает питание, разлагая труднорастворимые силикаты) дает урожай на различных почвах, за исключением сильно кислых и заболоченных. Растет на солонцах и засоленных почвах. Было бы ошибочно полагать, что топинамбур совсем не требователен к почве. Он может давать обильные урожаи на богатых питательными веществами или на хорошо удобренных почвах, чем на бедных. Культура лучше произрастает на рыхлых черноземах, плодородных опесчаненных суглинках, легких суглинках и на хорошо дренированных пойменных и аллювиальных почвах. Его не следует выращивать на явно тяжелых почвах.

Являясь биомелиорантом, способствует окультуриванию почв, одновременно предохраняя от ветровой и водной эрозий. Посадки топинамбура закрепляют дамбы от размыва, утилизируют отходы целлюлозно-бумажных комбинатов, сточные воды. Произрастая на золошлаковых почвах ТЭЦ, снижает ветровой перенос золы, создает зеленые защитные барьеры. Это отличный рекультиватор и его высаживают на землях, выведенных из сельскохозяйственного оборота при добыче угля, нефти, на бывших карьерах, полигонах и свалках. После 3-5 лет возделывания топинамбура почва восстанавливает свое плодородие.

Топинамбур – действенный биологический защитник. Он меньше накапливает нитраты, тяжелые металлы, радионуклиды, чем другие растения. Его можно культивировать на экологически неблагоприятных землях. Клубни и продукты, полученные из них, безопасны в отношении токсичных ионов.

Растения топинамбура не нуждаются в обработке пестицидами, так как устойчивы к многим болезням и вредителям, в том числе фитофторе, колорадскому жуку и нематоде, вследствие чего дает полноценную экологически безопасную пищевую и кормовую продукцию .

Работая беспрерывно на Майкопской опытной станции ВИР с 1964г. по культуре – топинамбур, мною собрана самая полная в мире коллекция. Дана морфология и классификация внутривидового разнообразия. Определены дикие, примитивные и культурные сортотипы. Изучены биологические особенности топинамбура.

Коллекция послужила исходным материалом в селекции. Выведено ряд сортов, из которых районированы: топинамбур – Интерес и топинсолнечник (гибрид топинамбур Х подсолнечник) – Новость ВИРа. Урожай зеленой массы в условиях МОС ВИР составил 36 и 49 т/га и дополнительно клубней 43 и 30 т/га; в листостебельной массе 13,1-14,0 % сахаров, 19,2-21,2 г/кг перевариваемого протеина. Общих сахаров в клубнях 18,6-19,1% (инулина 14-17 %), перевариваемого протеина 14,9-19,6 г/кг.

Высоким содержанием общих сахаров в зеленой массе особенно отличается топинсолнечник Новость ВИРа; в отдельные годы достигало 15,5 %. Это дает возможность использовать его как сахарный тростник в производстве сахара и сахаристых сиропов. К примеру, сахарный тростник, возделываемый в Таджикистане и Узбекистане, имеет сахаристость стеблей 8-12 %, урожайность 45-50 т/га.

Клубни и зеленая масса сортов Интерес и Новость ВИРа имеют высокое питательное качество. Основную массу сухих веществ клубней (24,1-26,7 %) составляют углеводы, преимущественно фруктозаны, среди которых наиболее ценится инулин – резервный полисахарид.

Фруктоза образуется при гидролизе сахарозы, трисахарида раффинозы и полисахарида инулина.

В технологиях пищевых продуктов питания сорт Интерес является базовым сырьевым источником и признан одним из наиболее инулиногенных, возделываемых в России и СНГ. В мире ведется промышленное получение фруктозного сахара из топинамбура; из клубней извлекают от 6 до 12 т/га. Это больше, чем дают, выращенные в аналогичных условиях, сахарная свекла, сахарный тростник или сорго.

Открывается возможность получения в России фруктозного сахара, причем в тех районах, где обычно свеклу не сеют.

Сахарная свекла – техническая культура, возделываемая для получения из нее сахара – одного из важнейших продуктов питания. Ко времени уборки сахарная свекла содержит 25 % сухих веществ, из которых 17,5 % приходится на долю сахарозы, а 7,5 % составляют фруктоза, глюкоза и другие вещества. Современные сорта сахарной свеклы содержат в корнеплодах 17-19 % сахаров и обеспечивают сбор 7,5-10,0 т сахара с гектара .

По данным ЦСУ СССР за 1990г. средняя урожайность сахарной свеклы в России 22 т/га, выход сахара составляет 10 % от массы сырья. Средняя урожайность клубней топинамбура – 40 т/га, выход сахара (по минимуму) – 12 % от массы сырья. Исходя из этого, с 1 га сахарной свеклы можно получить 2,2 т сахара (сахарозы), а с 1 га топинамбура – 4,8 т фруктозного сахара, который слаще обычного сахара в 1,7-2 раза.

Приводят сравнительные данные урожайности клубней и корнеплодов по Германии (т/га): топинамбур – 46, картофель – 30, сахарная свекла – 33. В условиях Франции топинамбур дает как минимум в 2 раза больший урожай клубней, чем сахарная свекла.

Изучен топинамбур как источник сахара. Сообщают, что уровень урожая клубней (в зависимости от скороспелости сорта) составляет в Голландии 35-60 т/га и выход сахара 7-8 т/га. Это делает топинамбур как источник углеводов конкурентоспособным по сравнению с сахарной свеклой, тем более, что затраты на возделывание ее значительно более низкие.

Около 80 % потребления населением России сахаристых веществ приходится на сахар из сахарной свеклы и импортного сахара – сырца, 11 % на молочный сахар и лишь 9 % глюкозы и фруктозы.

Многочисленными исследованиями установлен предел (50 г в сутки), ниже которого ограничивать сахар нерационально. Потребление сахара свыше 160-200 г в сутки может вызвать не только кариес зубов, но и ожирение, сахарный диабет и сердечно-сосудистые заболевания. Потребление сахара (сахарозы) и кондитерских изделий, содержащих большое количество сахара, неуклонно возрастает, что становится опасным для здоровья. Увеличение потребления сахарозы за последние 50 лет привело к резко возросшему количеству случаев развития у людей кариеса, сахарного диабета, коронарных сердечных заболеваний и ожирения.

Сахарный диабет остается одной из наиболее актуальных проблем клинической медицины. Диабет занимает третье место по смертности этого заболевания (6 %) после сердечно-сосудистых заболеваний (51 %) и рака (17 %).

В последние 10 лет отмечается рост заболеваемости сахарным диабетом во всех странах мира. В России не менее 3-5 % населения больны диабетом. В популяции больных диабетом 6-8 % составляют дети в возрасте до 14 лет. Ежегодный прирост числа детей, больных инсулинзависимым диабетом, составляет 6 %. До 13 % больных сахарным диабетом детей – младше 5 лет.

По данным института питания РАМН фруктозу следует употреблять больным сахарным диабетом (из расчета 0,5-12 г на 1 кг массы человека) как ежедневного компонента пищи. Около 25 % населения в возрасте более 50 лет нуждаются в полной или частичной замене сахарозы фруктозой.

В желудочно-кишечном тракте фруктоза всасывается значительно медленнее глюкозы. Это дает в лечении диабета большое диетическое преимущество. Фруктоза усваивается в основном без влияния инсулина (инсулинонезависимо), поэтому уровень сахара в крови может повышаться незначительно. Самый сладкий природный сахар – это фруктоза, а, следовательно, может потребляться в меньшем количестве, чем сахароза и ее могут употреблять здоровые люди и страдающие сахарным диабетом.

В 1993г. были приняты усилия АО «Агросервис» (Краснодар, по инициативе канд.техн.наук Ю.С.Просветова) наладить промышленное производство фруктозного сахара из топинамбура на базе одного из сахарных заводов. Разработчиком технологического процесса являлась Московская государственная академия пищевых производств. Был составлен проект Северо-Кавказским госинститутом по проектированию предприятий пищевой промышленности. Предусматривался годовой объем продукции 450 т, окупаемость 13 месяцев. Проект Правительством Краснодарского края утвержден не был и дело дальше не пошло.

Раньше топинамбур возделывался преимущественно на кормовые цели для приготовления высококачественного силоса и в свиноводстве как пастбище, в основном для свиноматок, в позднеосенний и ранневесенний периоды. В последние годы топинамбур находит широкое применение у населения как пищевое и лечебное средство при диабете, дисбактериозе, малокровии и ряде других заболеваний.

В мировой практике большое значение приобрел новый продукт - глюкозно-фруктозный сироп (ГФС), вырабатываемый из кукурузы, ячменя, овса, картофеля. Было подсчитано, что в СНГ потребность только пищевой промышленности в ГФС составляет 3 млн. т. Однако масштабное производство его до настоящего времени не налажено. Организация получения фруктозо-глюкозного сиропа (ФГС) из топинамбура в России позволит частично решить проблему дефицита сахара и расширить ассортимент продуктов с пониженной калорийностью – детского, диабетического и диетического назначений, плодово-овощных и молочных консервов, хлеба, кондитерских изделий, напитков и др. Производство ФГС тесно связано с получением инулина и фруктоолигосахаридов. В связи с этим оптимальной технологией является комплексная переработка инулинсодержащего сырья с выработкой различных продуктов: инулина, фруктоолигосахаридов, ФГС, фруктозы, этанола (этилового спирта) и кормов биомассы дрожжей по безотходной технологии.

Обращает внимание содержание в топинамбуре биологически ценных компонентов – пектина и пищевых волокон. Всемирная организация здравоохранения считает пектин одним из важнейших биологических детоксикантов. По данным ФАО-ВОЗ отрицательного воздействия на здоровье человека значительных добавок пектина в пищевые продукты не установлено.

В результате селекции, проведенной мною, получены сорта и гибриды с высоким содержанием пектиновых веществ в клубнях 1,39-1,85 % на сырую массу, тогда как в плодах яблок их содержится в зависимости от сорта 0,5-1,49 %. Есть реальные предпосылки для организации промышленного производства из топинамбура пектинопродуктов лечебно-профилактического назначения: концентрата, сухого экстракта, пектиновых паст и порошков.

Клубни топинамбура богаты пищевыми волокнами, которые представляют собой комплекс полисахаридов (пектинов, клетчатки, целлюлозы, гемицеллюлоз) с лигнином и связанными с ними белковыми веществами.

Пищевые волокна раньше относили к балластным веществам. В настоящее время признана их полезность.

Главными современными болезнями являются не инфекционные. К ним скорее сегодня относятся ишемическая болезнь сердца, диабет, ожирение, патология толстого отдела кишечника, рак кишечника, легочные болезни (включая опухоли), желчнокаменная болезнь, варикозное расширение вен. Все эти болезни связаны с типом питания, характерным для экономически развитых стран. Люди этих стран перешли на питание с низким содержанием пищевых волокон и с высоким содержанием жиров, сахара и высокорафинированных продуктов.

Установлено влияние пищевых волокон на среду обитания бактерий в кишечнике. Переваривание 50 % пищевых волокон, поступающих в кишечник, реализуется микрофлорой толстой кишки, где преобладающими являются бифидобактерии, которые способствуют гидролизу гемицеллюлоз продуктов питания и образованию глюкозы, галактозы, арабинозы, ксилозы, маннозы, фукозы и ряда других моносахаридов .

Фруктоолигосахариды хорошо усваиваются бифидобактериями и другой молочнокислой флорой кишечника с одновременным подкислением среды и подавлением роста гнилостных бактерий толстых кишок, что имеет немалое значение для здоровья. Широкое распространение инулиназ у бифидобактерий обеспечивает высокую степень утилизации инулина в кишечнике .

Нормальная микрофлора толстого кишечника производит из пищевых волокон целый ряд важных витаминов, аминокислот, ферментов, гормонов, а также подавляет и уничтожает самых различных патогенных и гнилостных микробов. Пищевые волокна удаляют из организма шлаки, связывают токсические вещества, делая их безвредными.

Длительный прием антибиотиков подавляет практически все иммунные тела и нарушает бифидофлору желудочно-кишечного тракта больного, что приводит к дисбактериозу – начальной стадии всех основных заболеваний. Употребление детьми и взрослыми сырых клубней топинамбура или продуктов его переработки является отличным лечебным и профилактическим средством дисбактериоза.

Листостебельные вегетативные органы и клубни топинамбура содержат уникальный набор минеральных веществ: макроэлементов (калий, натрий, хлор, кальций, фосфор, магний, сера) и микроэлементов (кремний, железо, цинк, селен, медь, марганец, йод, кобальт, хром, молибден, никель, бор, ванадий, титан, германий, серебро, литий, олово, кадмий, алюминий, мышьяк, висмут, бериллий, стронций, ртуть).

Многолетними исследованиями ученых в области медицины установлено, что эти 32 элемента являются основными биогенными минеральными веществами и необходимы человеку для обеспечения нормальной жизнедеятельности, здоровья, хорошего самочувствия и долголетия.

Белками называют высокомолекулярные азотсодержащие природные биополимеры, структурную основу которых составляют длинные полипептидные цепи, построенные из аминокислот.

Животные и растительные белки усваиваются организмом человека неодинаково. Наиболее подходящим является животный белок, коэффициент использования его доходит до 93-96 %, а из хлеба, картофеля, овощей и бобовых составляет лишь 62-70 %. Однако следует иметь в виду, что белок растительного происхождения очень полезен для людей.

Среди возделываемых у нас сельхозрастений больше всего белка содержит соя. Сравните: в зерне пшеницы 12-15 % белка, а сои – 36-48 %. Белок сои близок белку животного происхождения: почти тот же состав аминокислот. Но соя одна из наиболее капризных культур. Для увеличения ее производства необходимо решить массу сложнейших проблем. Прежде всего соя приспособлена к очень узким широтным поясам теплового и влажного климата, что и обуславливает ее возделывание в США, Китае, Бразилии. Несмотря на многочисленные попытки, ее не удается возделывать в больших масштабах даже в области Средиземноморья и Франции. Поэтому и у нас, и в западноевропейских странах большое внимание уделяется другим, менее капризным традиционным зернобобовым и масличным культурам: рапсу, подсолнечнику, гороху, фасоли. Беда только в том, что белок этих культур далеко не столь же полноценен, как соевый.

Если рацион человека грамотно составить из разнообразных растительных продуктов, то организм получит полноценное белковое питание.

Аминокислоты являются основой всех природных белков и представляют собой важнейшую и незаменимую составную часть пищи человека и корма животных. Они занимают центральное место в обмене азотистых веществ, участвуют в биосинтезе жизненно важных компонентов. Недостаток той или иной аминокислоты в организме человека отражается, в первую очередь, на возможности и скорости регенерации белков, гормонов, ферментов, приводит к потере аппетита, нарушению координации движения, роста молодого организма, развитию особо опасных заболеваний, таких как туберкулез, рак, возможно и СПИД. Белки в организме расщепляются до аминокислот, которые из кишечника поступают в кровь. Часть из них (заменимые) являются строительным материалом для создания новых аминокислот, а незаменимые аминокислоты должны поступать в полном объеме с пищей. Обычно организм получает незаменимые (основные) аминокислоты из пищи, богатой белками.

Каждый вид растений содержит специфические белки, свойственные только им. О качестве белков судят по содержанию в них аминокислот.

Указывают на 1935г., когда было установлено, что в состав белков человека, животного или растения входят 22 аминокислоты: аланин, аргинин, аспарагиновая кислота, аспарагин, валин*, гистидин*, глицин, глютаминовая кислота, глютамин, изолейцин*, лейцин*, лизин*, метионин*, оксипролин, пролин, серин, тирозин, треонин, триптофан*, фенилаланин*, цистеин*, цистин. Эти 22-е аминокислоты, среди других природных (около 150), являются важнейшими и наиболее часто встречающимися в белках (протеинах) . Все вышеуказанные 22 аминокислоты, в том числе 11 незаменимых (см. помечены*) имеются в клубнях топинамбура, на что указано в отечественной и иностранной литературе. Таким образом, учитывая еще и другие аминокислоты, найденные в топинамбуре, клубни содержат всего 28 аминокислот.

Каждая аминокислота имеет свое значение для организма. К числу наиболее важных и дефицитных в питании человека относятся лизин, триптофан и метионин. По последним данным ФАО/ВОЗ только следующие аминокислоты лимитируют качество белка в смешанных диетах (белки животного и растительного происхождения), а именно лизин, метионин, цистин, треонин и триптофан; как отмечено выше, указанные аминокислоты присутствуют в топинамбуре.

Уникальный химический состав топинамбура по белку может конкурировать с соей и другими бобовыми растениями.

Поскольку в состав клубней топинамбура входят все незаменимые аминокислоты, то он является ценным сырьем для пищевой и фармацевтической промышленности .

В сиропе, полученном из листостебельной массы топинамбура, идентифицировано 20 свободных аминокислот . Биологическая ценность продукта характеризуется степенью насыщенности его биологически активными веществами.

Целесообразность использования топинамбура человеком в качестве продукта питания обусловлена тремя факторами: совместимость и полезность вообще, биологическая ценность белка и удобовариваемость его углеводов /36/.

Полный набор аминокислот, в том числе незаменимых, наличие инулина, пищевых волокон, минеральных веществ, витаминов (В₁, В₂, В₃, В₅, В₆, В₇, С, РР, каротин, холин), органических кислот (лимонная, яблочная, фумаровая, янтарная, хинная, шимиковая) делают топинамбур ценным сырьем для производства продуктов питания лечебно-профилактического назначения и чрезвачайно полезным для детей, вегетарианцев и людей пожилого возраста.

Проблема рационального здорового питания является актуальной для большинства стран, включая и Российскую Федерацию. Современный уровень питания человечества неудовлетворен как в количественном, так и в качественном отношении. Количественный недостаток продуктов питания затрагивает до 15 % мирового населения, в основном в развивающихся странах. Качественный аспект продовольственной проблемы связан с дефицитом полноценного белка в потребляемых продуктах около 2/3 населения планеты, преимущественно в странах Азии, Африки и Латинской Америки.

В XXI веке обеспечивать человечество белком, особенно во второй половине, целесообразно именно за счет растений. Энергию для переработки растений на белки и производство растительного «мяса» можно получать благодаря фотосинтезу с применением экологических энергоустановок, где в качестве топлива используется биомасса растений.

В настоящее время все большее внимание уделяется производству протеиновых концентратов из сока зеленых растений.

Каждая клетка растений отграничена от окружающей среды или других клеток плазматической мембраной, которая состоит из липидов и белков.

В процессе отжима прессом сока из зеленых растений нарушается клеточная оболочка. И таким образом высвобождается содержимое клетки - цитоплазма, которая включает различные органоиды. Пространство между ними заполнено цитозолем – вязким водным раствором различных солей и органических веществ, пронизанных системой белковых нитей – цитоскелетом. В состав цитоплазмы входят рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, пластиды и др. Пластиды свойственны только клеткам растений и различаются по форме, структуре и назначению: содержащие хлорофилл – хлоропласты, хромопласты, лейкопласты. Белок и его аминокислоты содержатся практически во всех вышеперечисленных пластидах.

В растениях есть все необходимое для питания человека и животных. И это «все» спрятано в клетках. Внутриклеточный белок растений, названный «зеленым протеином» - самый богатый источник полноценного пищевого белка.

В ЦНИЛ КП (г.Запорожье) научным коллективом под руководством Ю.Новикова защищена множеством авторских свидетельств и патентов «технология зеленого протеина». Проблемной НИЛ ДГТУ (г. Ростов-на-Дону) разработана энергосберегающая безотходная технология фракционирования листостебельной массы сеяных трав в продукцию многоцелевого назначения (корма, пищевые и кормовые белково-витаминные добавки, биологически активные вещества), позволяющая ликвидировать прогрессирующий дефицит кормового белка и создать сбалансированную кормовую базу для сельскохозяйственных животных. Поисковыми исследованиями также подтверждена возможность фракционирования листостебельной массы топинамбура с получением продукции многофункционального назначения. Предлагаемая технология предусматривает разрушение сокосодержащей структуры листостебельной массы путем ее дезинтеграции и последующего разделения механическим путем на растительный жом и зеленый сок. Таким образом, достигается существенное обезвоживание механическим путем зеленой массы для последующего досушивания и использования в получении травяной муки. Из зеленого сока топинамбура предполагается выделять различные фракции для использования в приготовлении, обогащенных хлорофиллом, белком и микроэлементами, продуктов питания (мясных, хлебобулочных, макаронных и молочных).

Широкий интерес, возникший к производству этилового спирта из топинамбура, объясняется тем, что его клубни являются хорошим, если не сказать отличным источником сбраживающих сахаров. Эффективность превращения сахара в спирт находится на высоком уровне (80-95 %) .

Топинамбур – прекрасное сырье для переработки в спирт. Клубни используют для получения вин и водок высокого качества, пива, напитков, молочной и лимонной кислот, винного уксуса.

О спирте из топинамбура сообщается в источниках.

Первые производственные опыты выработки этилового спирта из клубней топинамбура в России относятся к началу 30-х годов; технология производства осуществлялась применительно к существующим спиртзаводам.

За рубежом в последние 15-20 лет топинамбуру уделяют особое внимание, рассматривая его не только как пищевую, лечебную, кормовую и экологосберегающую культуру, но, в первую очередь, как биоэнергетическую, из которой получают продукты глубокой переработки – заменители традиционной нефти, природного газа и угля, разрабатывая технологии получения из самого дешевого сырья – моторного спирта (этанола, биоспирта) и биогаза.

Проведено два международных конгресса.

Первый конгресс «Топинамбур и другие биоэнергетические ресурсы» состоялся в 1985г. в Южной Корее, в нем приняли участие Англия, Канада, США, Франция, Югославия и другие страны. На конгрессе отмечалось следующее.

Весь мир страдает от недостатка энергоресурсов, главным образом, с течением времени убывающего топлива. Можно сказать, что судьба человечества зависит лишь исключительно от способности открывать новые энергоресурсы.

Среди других энергоресурсов одним из многообещающих является биомасса. Она является самопроизводимым, неиссякаемым и незагрязняющим энергозапасом, существование которого определяется временем, пока светит солнце.

В действительности, в настоящее время накапливается колоссальный урожай биомассы на земном шаре, благодаря деятельности солнечной энергии.

Одним из главных итогов конгресса в Южной Корее было признание биомассы топинамбура как одного из многообещающих видов энергоресурсов. Топинамбур хорошо адаптирован в тропических районах (относительно большой широты) и в других относительно сухих районах; имеет мощный рост и обильный урожай клубней. На конгрессе рассмотрены аспекты производства биомассы, получение этанола и бутанола путем биологического и биохимического процессов, расщепление целлюлозы на сахара и спирт, выработка газообразного топлива через пиролиз и анаэробную ферментацию.

На втором конгрессе «Инулин и инулинсодержащие растения», проходившем в Голландии в 1991г., наряду с многими странами мира присутствовали представители СССР. Среди главных направлений работ конгресс отметил необходимость широкой переработки топинамбура для получения фруктозных сиропов, новых сахаристых веществ, подсластителей, спирта (этанола), кормовых дрожжей, а также продукции высокой биологической ценности с целью использования ее в пищевой, медицинской промышленности и в сельском хозяйстве.

В Голландии и Германии разработаны эффективные методы получения из инулина гидроксиметилфурфурола (ГМФ) и его производных. Структура ГМФ представляет собой исключительно большие возможности для химического синтеза и трансформации с целью получения разнообразных лекарственных препаратов, красок, полупроводников, фотопроводников, фотохромных и других материалов для оптоэлектроники. Имеются перспективы получения из ГМФ ароматизирующих соединений, жидких кристаллов, ингибиторов коррозии.

Выработка этанола из инулинсодержащего сырья, главным образом - клубней топинамбура, ставит основной целью получение этого продукта для использования как горючего и исходного сырья химического синтеза различных веществ.

По литературным данным, выход спирта (96^о) из 1 т листостебельной массы составляет 50,0-83,2 л, а из 1 т клубней – 70-132 л. Надземная масса дает в пересчете на 1 га 3-4 т спирта, а клубни – 3-7. Таким образом, выход спирта из топинамбура в 1,5-3,7 раза выше выхода спирта при переработке сахарной свеклы, картофеля, зерна кукурузы, пшеницы, ячменя, сахарного тростника.

Во Франции, Мали, Германии, Бразилии, США, Канаде, Южной Корее рассматривают и практикуют использование спирта в качестве моторного топлива.

Использование в двигателях внутреннего сгорания смеси этилированного спирта (этанола) и бензина (смесь с 12,5 % спирта) дает следующие преимущества: нет необходимости переделывать карбюраторы и моторы; смешанный с бензином спирт увеличивает калорийность последнего и уменьшает выделение теплоты (моторы меньше греются; антидетонаторные и антинагарные свойства спирта таковы, что смесь с бензином позволяет заменять тетраэтилсвинец; при одной степени сжатия моторы, питающиеся смесью бензина со спиртом, функционируют лучше, чем на чистом бензине; расход топлива уменьшается, а мощность увеличивается.

Для повышения октанового числа бензина почти во всех странах применяют тетраэтилсвинец. Эта добавка к бензину предопределяет в выхлопных газах достаточно большое количество токсичных веществ (окись углерода, пары бензола и др.), вредных для здоровья человека. Так, например, в 80-е годы в Канаде запретили использовать тетэтилсвинец для повышения октанового числа бензина. В этот период добавка этилового спирта в бензин была признана Канадской Ассоциацией по охране окружающей среды «как наилучшее средство, облегчающее нагрузку на окружающую среду». Повышение качества бензина за счет добавок в него 10-15 % спирта практически исключило выброс в атмосферу вредных токсичных газов.

Канадские ученые отмечают, что получать спирт для добавок в бензин из кукурузы, пшеницы или ячменя экономически нерентабельно и невозможно без правительственных субсидий. Считают, что только топинамбур (по их терминологии Иерусалимский артишок) может быть рекомендован в качестве исходного сельхозсырья для получения самого дешевого моторного спирта. При этом спирт из надземной биомассы топинамбура дешевле (от 0,20 до 0,36 канад.дол. за 1 л), чем из клубней (от 0,86 до 1,01 канад.дол. за 1 л). Установлено также, что использование топинамбура в севообороте препятствует деградации почв.

В США, по сведениям /68/, построен завод мощностью 50 млн. баррелей (190 млн. литров) в год по производству спирта из топинамбура. Фирма «Simeon Miller’s Food & Research Associates Fargo, ND использует топинамбур в качестве сырья для горючего и на корм.

Зеленая масса топинамбура характеризуется высоким содержанием углеводного комплекса (фруктоза, глюкоза, сахароза, фруктозиды и др.), что позволяет получать из каждой тонны (16%-ной влажности надземной массы) 83,2 л спирта. В сухой массе растений содержится до 17 % протеина с хорошим аминокислотным составом.

Инициатором расширения площадей под топинамбуром является Объединение американских энергетических систем земледелия штат Миннесота (AEFS, Marshal, MN). Подсчитано, что для обеспечения сырьем среднего по мощности завода по производству травяной муки требуется 1200 га посевов топинамбура, спиртового завода – 4000 га.

В Сибирском ГТУ и Институте биофизики СО РАН (г.Красноярск) доказана путем экспериментов целесообразность использования вегетативной надземной части топинамбура (сорт Интерес) для производства этанола и кормового белка . Выход этилового спирта со 100 кг сбраживаемых сахаров из топинамбурного субстрата выше, чем из древесно-зернового - соответственно 64,8 и 59,8 л. Установлено, что вегетативная масса топинамбура является перспективным сырьем для получения этанола в условиях Сибири. Утилизация барды позволяет использовать ее в качестве питательной среды для выращивания кормовых дрожжей, так как барда содержит достаточное количество веществ сахарной природы для их роста и размножения.

В АО ВИСХОМ (Москва) коллективом ученых разработана технология возделывания и переработки топинамбура, указан необходимый для этого комплекс машин и оборудования, сделан расчет экономической целесообразности производства из клубней порошка, высокофруктозного сиропа и спирта.

Украинским НИИ земледелия (Киево-Святошинский район, Чабаны) применяется механизированное выращивание топинамбура (сорт Интерес). Уборка клубней проводится картофелеуборочным комбайном ККУ-2А с конструкторско-изобретенной приставкой. Приставка состоит из рабочих органов по удалению части срезанных стеблей (40 см), столонов и корня. При этом количество неоторванных от стеблей клубней у экспериментального комбайна составляет 2,2 %, а в серийном – 41,3 %. Потери клубней в экспериментальном комбайне 4 %, в серийном 33 %. Видимые повреждения в экспериментальном комбайне составляют 1,02 %. Экономические расчеты применения модернизированного комбайна на уборке клубней топинамбура в сравнении с серийным показывают, что достигается сокращение затрат труда в 6-7 раз.

Подробнее перспективами переработки топинамбура можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков

«Рынок продуктов переработки топинамбура»

 «Рынок инулина в России».

«Рынок пектина в России»

«Рынок фруктозы в России»

Пасько Н.М., доктор сельскохозяйственных наук, академик Международной академии энергоинформационных наук