Проблема производства растительного белка и роль бобовых культур в ее решении

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Российский государственный аграрный университет – МСХА

имени К.А. Тимирязева

Кафедра растениеводства и луговых экосистем

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Производство продукции растениеводства»   

на тему:  Проблема производства растительного белка и роль бобовых культур в ее решении.

 

 

                                                           Исполнитель: студент 202 группы

                                                           2 курса технологического факультета 

                                                      Направление «Технология производства  и

                                                           переработки с.-х. продукции»(бакалавриат)

            Замеженин А.С.

«24»  апреля  2014 г.

                                                          Работу проверил:

____________________________________

Оценка:

 

 

Москва – 2014

 

 

Оглавление

 

 

 

Введение

Обеспечение населения продуктами питания с каждым годом становится всё более глобальной проблемой, и всё больше возрастают требования к удовлетворению человечества высокобелковыми продуктами. В пище человека белок является важнейшим компонентом. Его недостаток вызывает функциональные и физиологические расстройства организма: задержку в росте и развитии, быструю физическую и умственную утомляемость. По данным ФАО норма его потребления на душу населения должна составлять 12% калорийности суточного рациона человека, или 90-100 г. Однако, на сегодняшний день, потребность населения в белке удовлетворяется в среднем по России только на 60%. При этом в современных условиях нам более рационально покрывать эту недостачу в белке за счёт растительного белка, который обходится обществу в 50 раз дешевле, чем животный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проблема производства растительного белка

Дефицит белка — проблема международная. Ведущие эксперты мира еще в 70-е годы на заседании ФАО среди 10 главных глобальных задач, которые необходимо решить для дальнейшего развития земной цивилизации, проблему дефицита пищевого белка поставили на второе место после войны

В связи с ростом населения и увеличением потребности в белке в мировом земледелии наметилась устойчивая тенденция к наращиванию производства белковых источников. Формирование мировых ресурсов белка, в первую очередь, зависит от запасов растительного протеина, который служит первичным и главным источником всех его категорий, используемых для пищевых и кормовых целей. Известно, что только растительные организмы наделены замечательными свойствами фотосинтеза и биологической фиксации азота, обеспечивающими синтез белка из углеводов, воды и неорганических форм азота. Белки имеют универсальное значение и составляют основу практически всех процессов органического мира. Они активно участвуют во всех происходящих в клетке и организме превращениях, и в силу этого назначение генетического аппарата живого организма сведено, в первую очередь, к синтезу белков.

Белки — это уникальный класс органических соединений, молекулы которых обладают способностью к взаимному превращению всех видов энергии: световой, химической, механической, электрической и трансформации их в тепловую энергию. Из общих мировых белковых ресурсов конца XX в. в разных регионах человечество получает на пищевые цели 68—70 % белка растительного и только 30—32 % животного происхождения. В кормовом балансе растительный белок составляет 95 %, животный 5%.

 

 

Роль зернобобовых в производстве растительного белка

В решении проблемы растительного белка решающая роль принадлежит зерновым бобовым культурам, которые относятся к числу наиболее древних на Земле растений. Многие виды зернобобовых (соя, фасоль, горох, чечевица, кормовые бобы, вигна, голубиный горох, долихос и др.) и в настоящее время не утратили значения продовольственных культур.

Из зерновых бобовых культур человек получает 20% протеина, и в рационе половины населения многих развивающихся стран белок этих культур является основным. Зерновые бобовые культуры характеризуются высоким содержанием белка не только в семенах, но и в вегетативных органах. Белки их обладают высокой растворимостью и поэтому хорошо перевариваются и усваиваются, они более полноценны по аминокислотному составу. Содержание наиболее важных незаменимых аминокислот (лизина, лейцина, изолейцина, метионина, триптофана, валина) у зернобобовых в 2-4 раза выше, чем у злаковых культур.

Семена зернобобовых культур – высокопитательный и концентрированный корм для сельскохозяйственных животных.

В решении проблемы растительного белка решающая роль принадлежит бобовым культурам. Зерновые бобовые культуры не только обладают высокой кормовой ценностью, но и улучшают использование животными кормов других низкобелковых культур.

Из выше сказанного ясно следует, что проблема растительного белка в нашем обществе весьма актуальна и требует своего решения. В её решении ведущая роль принадлежит бобовым культурам, которые формируют белок за счёт деятельности клубеньковых бактерий, а последние для синтеза белка используют бесплатный азот воздуха. В питании человека конечно растительный белок должен обеспечиваться зерном бобовых культур, которое содержит от 21 до 40% белка, а также до 50% углеводов и до 18% жира.

Кроме того, что бобовые культуры обеспечивают организм человека и животного белками, они ещё являются и поставщиками энергии и источником незаменимых жирных кислот. Кроме этого в зерне этих растений содержатся витамины, минеральные вещества, которые в значительной степени повышают питательную ценность зернобобовых культур. Главное их преимущество в том, что белок зернобобовых культур содержит все незаменимые аминокислоты. Усвояемость этого белка выше и он, как показывают простейшие расчеты, обходится человечеству в 50 раз дешевле животного.

В мировом земледелии посевные площади зерновых бобовых культур составляют около 135 млн. га или 14 % посева зерновых хлебов.

 

В настоящее время в производстве появились сорта интенсивного типа сои, фасоли, гороха и др. Эти сорта имеют низкую форму растений, устойчивы к полеганию, приспособлены к механизированной уборке. В последние годы внимание к зерновым бобовым культурам усилилось в связи с необходимостью ликвидации белковой недостаточности в питании и кормлении сельскохозяйственных животных. Проблема растительного белка превратилась в жизненно важную, а белок приобретает значение стратегического сырья.

Роль сои в решение белковой проблемы

 

Учитывая важность проблемы увеличения производства растительного белка как для использования в пищу, так и для кормления животных, сейчас над ее решением сосредоточены усилия крупнейших мировых научных центров, ведущих ученых, государственных деятелей и парламентов разных стран. Проблема дефицита белка в Российской Федерации становится все более актуальной и требует принятия экстренных мер для ее решения. Сокращение производства и переработки высокобелковых масличных культур создало большие трудности в снабжении населения растительным маслом и обеспечении пищевой промышленности сырьем для выработки белковых продуктов питания и производства сбалансированных кормов для животноводства. 
Снижение поголовья животных почти вдвое за последнее десятилетие привело к резкому уменьшению производства и потребления животноводческой продукции в рационе питания. Так, при физиологической норме потребления белка 20 кг/год (сухого), в том числе по видам: мяса — 78 кг, молока — 370 л, рыбы — 20 кг и яиц — 275 шт., фактически, по экспериментальным оценкам, в России производится 35—40 % их потребности и столько же импортируется. На проходившем в 1997 г. в Москве Международном конгрессе «Политика в области здорового питания России» отмечалось, что дефицит потребления населением нашей страны белка в 1996—1997 гг. превысил 25 % от рекомендуемой нормы и составил приблизительно 1 млн т. В сложившейся ситуации есть несколько путей решения данной проблемы. Первый — увеличение импорта растительного масла и высокобелковых продуктов питания. Второй — наращивание производства животноводческой продукции за счет восстановления поголовья животных и повышения их продуктивности, что наиболее желательно, но требует длительного периода времени. 
Есть еще один путь, наиболее реальный и быстрый, — это увеличение производства такой ценной масличной и высокобелковой культуры, как соя. Многие страны полностью решили эту проблему, в основном за счет резкого увеличения ее производства. Ценность сои, как самой распространенной в мире зернобобовой и масличной культуры, заключается в уникальном химическом составе ее зерна. Большой практический интерес к сое вызван тем, что в ее семенах содержится до 50 % белка и 20—22 % растительного масла. Наличие этих ценных компонентов делает сою одной из самых перспективных культур в решении проблемы дефицита белка в питании людей, кормопроизводстве и обеспечении сырьем отраслей промышленности. 
Ни одно из растений на Земле не может за столь короткий период вегетации синтезировать столько высококачественного белка и масла. Белок по своему составу близок к белку животного происхождения. Особенно богат он незаменимыми аминокислотами: лизином, метионином, триптофаном (табл. 1). При этом соевый белок почти в 2 раза дешевле пшеничного, в 7 — ржаного, в 14 — молочного и более чем в 21 раз — мясного.

Наряду с проблемой белка, в мире существует проблема производства растительного масла. В общемировом производстве растительных масел соевому принадлежит первое место (около 30 %), а подсолнечному, основному в России, только четвертое (10—15 %).

Из зерна сои производят более 400 видов изделий, ее белок и масло используют более чем в 1000 пищевых продуктах. Высокая оценка лечебным, профилактическим и питательным свойствам соевого белка дается в заключении Института питания РАМН № 72-682/12 от 18.05.95.

Известно, что из-за низкого содержания переваримого протеина в заготовляемых кормах перерасход их на производство животноводческой продукции достигает ежегодно 45 %. Во многих странах проблема белка в животноводстве успешно решается, в первую очередь, за счет сои.

Тонна семян сои может сбалансировать по белку и содержанию аминокислот 10 тон комбикорма. При совместных посевах кукурузы и сои урожай зеленой массы несколько уступает одновидовому посеву кукурузы, но содержание переваримого протеина на одну кормовую единицу возрастает до 90—120 г вместо 60—75 г в зеленой массе чистой кукурузы.

Мировой опыт ведения животноводства показывает, что соя является основным белковым компонентом в комбикормах для всех видов скота и птицы. За последние 10 лет структура кормов, используемых в странах с интенсивным животноводством, существенно изменилась. Редкими стали рыбная мука и дрожжи, вместо этого с успехом используются продукты переработки сои и синтетический метионин. Высокое кормовое достоинство имеет соевая солома, содержащая до 4,5 % белка, что в три раза больше, чем в соломе пшеницы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение зернобобовых

По применению зернобобовые делят на следующие группы:

1. Пищевые: фасоль и чечевица используются только в питании людей.

2. Кормовые: чину, нут, кормовые бобы, люпин белый и жёлтый применяют главным образом в комбикормовой промышленности, хотя зерно нута в некоторых странах употребляют в пищу.

3. Технические и универсальные: соя длительное время использовалась как техническая культура (для получения масла). В настоящее время она широко применяется как пищевая и кормовая культура. Надо отметить, что по аминокислотному составу белок сои является наиболее ценным. Горох также универсален, он широко применяется как пищевая и кормовая культура.

Семена зерновых бобовых культур используют для приготовления круп, муки, кондитерских изделий, консервов, пищевых и кормовых концентратов. Из недозрелых семян и плодов многих бобовых изготавливают овощные консервы. Масло из семян сои имеет как пищевое, так и техническое значение, а фермент уреазу (из белка фасоли) применяют в медицине. Семена сои и чины служат сырьём для получения казеина, клея, пластмасс.

Преимущество зернобобовых растений в том, что они не только не истощают почву азотом, а благодаря деятельности азотфиксирующих бактерий обогащают её этим элементом питания. Поэтому они являются хорошими предшественниками для других культур в севооборотах.

 

Ботаническое описание зерновых бобовых культур

Корневая система зерновых бобовых стержневая. Главный корень проникает на глубину до 1 – 2 м. Многочисленные боковые корешки второго, третьего и последующих порядков в основном находятся в пахотном слое почвы. 70-95 % корней находятся в пахотном слое почвы. Для нормального развития корневой системы оптимальная плотность почвы должна быт в пределах от 1,0 до 1,3 г/см3 .Такие требования зернобобовых к объёмной массе почвы обусловлены необходимостью повышенной аэрации, т. к. для биологической фиксации 1 мл азота воздуха в энергетических центрах клубеньков расходуется 3 мл кислорода, поступающего через поверхность клубеньков и доставляемого в энергетические центры легемоглобином. На связанных почвах с повышенной плотностью симбиотическая система испытывает кислородное голодание и активность биологической азотофиксации снижается.

Стебель у зернобобовых культур имеет различное строение. У гороха, вики, чечевицы, чины и некоторых форм фасоли стебли полегающие. На верхушках листьев у них имеются усики, с помощью которых растения цепляются друг за друга. До полного налива стебли поддерживаются в вертикальном положении, к созреванию или полегают. У сои, люпина, бобов, нута, кустовых форм фасоли стебли прочные и сохраняют вертикальное положение течение всей вегетации.

Листья зернобобовых культур по своему строению делятся на три группы. Перистые листья имеют горох, чечевица, чина, нут, бобы. Тройчатые листья у сои и фасоли. Люпины имеют пальчатые листья.

Эти группы растений отличаются по характеру начального роста, и поэтому имеют особенности агротехники. Растения с перистыми листьями прорастают за счет эпикотиля и не выносят семядоли на поверхность. Заделка семян при их посеве более глубокая. До и после появления всходов целесообразно проводить боронование.

Растения с тройчатыми и пальчатыми листьями вначале растут благодаря растяжению подсемядольного колена (гипокотиля). Они выносят семядоли на поверхность почвы и требуют более мелкой заделки семян, их нельзя бороновать до всходов.

Цветки неправильной формы, околоцветник двойной. Венчик состоит из лепестков разной величины и формы (лодочка, парус, и крылья). Цветок имеет 10 тычинок и пестик с одногнёздной завязью и несколькими семяпочками. Венчик имеет окраску то белой до ярко-красной и фиолетовой.

У большинства зерновых бобовых культур цветки собраны в соцветия на верхушке главного стебля и боковых побегов.

Плод – боб разной величины и формы. Имеет две створки, между которыми расположены семена, от 1-го до 8-ми. У большинства видов после созревания бобы растрескиваются по продольным швам, створки боба скручиваются и семена разбрасываются. У нута и некоторых видов и сортов люпина бобы не растрескиваются. Селекционерами созданы сорта сои, фасоли, чины и гороха, бобы которых не растрескиваются.

Семена у зернобобовых культур разнообразной величины и формы. Семя состоит из семенной оболочки и зародыша. На месте прикреплении семени к плоду имеется семенной рубчик, у фасоли бугорки халазы и микропиле. Зародыш состоит из двух мясистых семядолей и расположенных между ними зародышевого корешка и почечки, из которых формируется надземная часть растения. Семядоли представляют собой зародышевые листья. Вних откладываются питательные вещества, используемые для прорастания.

У зерновых бобовых выделяются следующие фазы развития:

1 – всходы;

2 – ветвление  стебля;

3 – бутонизация;

4 – цветение;

5 – образование  бобов;

6 – налив семян;

7  – полный налив семян (начало созревания);

8. полная спелость.

3. Особенности биологии  зерновых бобовых культур.

Зерновые бобовые культуры делят на три группы:

1.  наиболее хладостойкие (горох, чина, чечевица),

2.  хладостойкие (люпин узколистный, кормовые бобы, нут),

3.  теплолюбивые (соя, фасоль).

В разные периоды роста и развития они предъявляют неодинаковые требования к температуре (табл. 2). Для зерновых бобовых особенно важны повышенные температуры в фазы налива и созревания зерна.

Зерновые бобовые культуры предъявляют повышенные требования к влагообеспеченности в течение вегетации. Это связано с тем, что даже при непродолжительном дефиците влаги клубеньки отмирают из-за недостатка углеводов. Прекращается азотофиксация, что вызывает азотное голодание растений и снижение продуктивности.

Оптимальная влажность почвы, обеспечивающая активную азотофиксацию и высокий урожай лучшего качества, для всех зернобобовых культур, - от 100 до 60 % НВ.

В единице урожая зернобобовых культур содержится больше питательных веществ, чем у мятликовых культур. Поэтому и потребление элементов питания из почвы у них выше. В среднем на формирование 1 т семян растения этой группы используют 15-20кг фосфора и почти в 2 раза больше, чем мятликовые азота: зернобобовые от 55 до 65, а мятликовые – 34 кг/т зерна.

Наиболее благоприятны для зерновых бобовых среднесвязные, нейтральные почвы с достаточным содержанием фосфора и калия.

Растения этой группы, за исключением люпина не переносят кислые и песчаные почвы. В связи с тем, что клубеньковые бактерии усваивают азот воздуха, все зернобобовые культуры предпочитают хорошо аэрируемые, средние и лёгкие почвы с объёмной массой не более 1,25 г /см3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

По мнению ученых, недостаток белка в стране, особенно кормового, может и должен компенсироваться главным образом за счет бобовых растений. Зерновые бобовые, обладая высокой интенсивностью, содержат от 160 до 250 г перевариваемого протеина на 1 кормовую единицу (к. ед.)

Агротехническое преимущество зерновых бобовых культур состоит в том, что они не обедняют, а обогащают почву, накапливая в ней много органического вещества и улучшая ее азотный баланс.

Основное отличие химического состава зернобобовых - высокое содержание белка. Биологическая ценность белка бобовых культур высокая Дефицитными являются только серосодержащие аминокислоты метионин и цистин.

Основная цель возделывания зернобобовых культур - получение высоко-белкового пищевого, кормового или технического сырья. Фасоль и чечевица обладают высокими вкусовыми свойствами, поэтому используются только в продовольственных (пищевых) целях. Чину, нут, кормовые бобы, вику, люлин белый и желтый применяют в основном в комбикормовой промышленности. Соя в последние годы находит все более широкое применение как пищевая, кормовая и по-прежнему как техническая масличная культура. Горох, как и соя, является универсальной культурой и широко используется для пищевых и кормовых целей.

В решении проблемы растительного белка весьма важная роль принадлежит бобовым культурам, которые не только сами обладают высокой кормовой ценностью, но и улучшают использование животными кормов других низкобелковых культур. Как видно, практически у всех зерновых бобовых культур обеспеченность белком из расчета кормовых единиц в 1,1 - 1,8 раза превосходит норму.

Список используемой литературы

 

1. Посыпанов Г.С. Биологический азот, проблемы экологии и растительного белка. - М.: Изд-во ТСХА, 1992. - 300 с.

 

2. Курлович Б.С. и  др. 1995. Кн. Теоретические Основы  селекции "Генофонд и селекция  зерновых бобовых культур" (Под  ред. Б.С. Курловича и С.И. Репьева)

3.   Растениеводство / Г. С. Посыпанов, В. Е. Долгодворов, Г. В. Коренев и др.; Под ред. Г. С. Посыпанова. – М.6 КОЛОС, 1997. – 448 с.

4.  http://agro-melioration.ru