Resumo
as Plantas produzem o açúcar e o oxigênio em um processo chamado de fotossíntese, usando a luz solar, água e dióxido de carbono. Este é um processo importante na terra, uma vez que remove o dióxido de carbono do ar e fornece comida para nós. A fotossíntese acontece em pequenos compartimentos dentro das células vegetais, chamados cloroplastos. Em um processo de duas etapas, as plantas obtêm energia química da luz solar. A energia coletada é usada em uma segunda reação para produzir a glicose do açúcar. A glicose é combinada com frutose, que é açúcar de frutas, para criar sacarose, nosso conhecido açúcar de mesa. A beterraba sacarina leva ~7 meses para crescer e fornece ~32% da produção mundial de açúcar de mesa. À medida que crescem, devem ser protegidos contra ervas daninhas e doenças. Depois de crescerem o suficiente, as beterrabas podem ser colhidas e processadas em uma fábrica de açúcar para obter açúcar de mesa.
o açúcar é produzido por plantas
uma sobremesa após o almoço ou chocolate de nossos avós nos faz sorrir. Isso ocorre porque nossos cérebros exigem um dos ingredientes desses alimentos doces. Estamos falando de açúcar de mesa, que também é chamado de sacarose. A sacarose é feita de dois açúcares mais simples: glicose e frutose. Mas de onde vem a glicose? Em contraste com os seres humanos e outros animais, as plantas podem produzir glicose através de um processo conhecido como fotossíntese. As partes verdes das plantas usam luz solar, água e gás dióxido de carbono do ar para produzir glicose e oxigênio. Ao fazer isso, as plantas produzem energia e garantem que possamos respirar ar fresco e rico em oxigênio. Mas como as próprias plantas se beneficiam da fotossíntese e da produção de glicose? A glicose pode ser usada como um bloco de construção químico e como um fornecedor de energia. As plantas usam glicose para viver e crescer. Para plantas e humanos, a glicose é como o combustível para uma máquina.
as plantas produzem açúcar em suas folhas, mas essas folhas não têm sabor doce. Isso porque o açúcar não permanece nas folhas. As plantas usam açúcar para crescer e também podem ser transportadas para as raízes, sementes, caules ou frutas para armazenamento. Já aprendemos que o açúcar pode existir como açúcares simples, como glicose ou frutose, ou como um açúcar duplo, como sacarose. Mas também existem açúcares nos quais milhares de moléculas de açúcar estão ligadas para formar uma unidade enorme, como o amido. Todos esses diferentes açúcares são um tipo de nutrientes chamados carboidratos (Tabela 1).
- Tabela 1 – algumas formas de carboidratos nas plantas.
muitas plantas armazenam seu açúcar na forma de amido, como batatas. Outros armazenam açúcar na forma de frutose ou glicose em seus frutos, como maçãs e laranjas. Algumas plantas armazenam altas concentrações de sacarose. Plantas com alto teor de sacarose são cultivadas para o açúcar de mesa que usamos para fazer nossos deliciosos doces. Em todo o mundo, a beterraba sacarina e a cana-de-açúcar são as principais culturas que produzem açúcar. A cana-de-açúcar precisa de temperaturas quentes (25-30°C) para crescer, então esta cultura é cultivada em regiões subtropicais e tropicais, como Brasil e Índia. Hoje, a beterraba sacarina é a principal cultura para a produção de açúcar em climas temperados (15-25°C), especialmente na Europa Ocidental, Central e Oriental, bem como nos Estados Unidos, China e Japão.
Luz, Dióxido de Carbono e Água: Fontes de Energia e Doçura
Para a fotossíntese, as partes verdes das plantas são importantes. As folhas são verdes porque contêm estruturas chamadas cloroplastos, que têm um pigmento verde, chamado Clorofila (Figura 1). A fotossíntese tem dois passos principais. Na primeira etapa, a luz solar brilha nas folhas e a energia da luz é coletada pela Clorofila nos cloroplastos. A energia da luz coletada é convertida em energia química e armazenada em moléculas de armazenamento de energia. O oxigênio também é produzido durante este processo e é liberado pelas plantas . Na segunda etapa da fotossíntese, o dióxido de carbono do ar entra nas folhas através de aberturas muito pequenas. Usando a energia química previamente armazenada, os cloroplastos convertem dióxido de carbono em glicose . A frutose também é produzida durante esta etapa. A glicose é então combinada com frutose para criar sacarose.
- Figura 1 – Uma ilustração simplificada da fotossíntese.
- dentro dos cloroplastos dentro das folhas, a luz, a água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2) são transformados em energia e açúcar (glicose). Usando água, a luz solar é convertida em moléculas de armazenamento de energia dentro das células vegetais. A energia dessas moléculas é então usada para criar glicose a partir do CO2.
o que é uma beterraba sacarina?
as pessoas sempre encontraram substâncias para adoçar alimentos. Mas, em climas frios, o açúcar foi um produto de luxo por muitos anos. Em 1747, o químico alemão Andreas Sigismund Marggraf descobriu que a beterraba produz o mesmo açúcar que a cana-de-açúcar. Seu aluno desenvolveu um processo técnico para extrair o açúcar da beterraba. A primeira fábrica de açúcar entrou em operação em 1802. Logo, muitas fábricas de açúcar foram construídas em toda a Europa.
a planta de beterraba sacarina (chamada Beta vulgaris em latim) tem folhas verdes brilhantes em um padrão de Roseta e uma raiz em forma de cone, branca e carnuda (Figura 2). A raiz de beterraba é o órgão de armazenamento, contendo 75% de água, ~ 20% de açúcar e componentes estruturais que são chamados de polpa.
- Figura 2 – planta de beterraba sacarina totalmente desenvolvida.
- a parte inferior do solo é o órgão de armazenamento, chamado de raiz principal, que tem raízes peludas para absorver água e nutrientes. A parte acima do solo consiste na folhagem, que contém numerosas folhas dispostas em um padrão semelhante a uma roseta.
o Cultivo do Açúcar de Beterraba
o Cultivo de culturas pode parecer simples, mas isso não é verdade, se você quer crescer colheitas grande o suficiente para alimentar muitas pessoas. Vamos dar uma olhada em como as beterrabas são cultivadas (Figura 3). Nossa jornada começa com a semente de beterraba sacarina. As sementes são semeadas uma vez que o solo tenha aquecido, normalmente em Março/Abril. Uma semente de beterraba açucareira se desenvolve naturalmente em muitas plantas. Até a década de 1970, as plantas desnecessárias precisavam ser removidas à mão para que as beterrabas não estivessem muito lotadas, o que era um trabalho árduo e demorado. Então, os criadores de plantas tiveram um avanço e introduziram sementes que produzem apenas uma única muda. Criadores de sementes que fazem sementes de beterraba açucareira revestem as sementes com pesticidas que protegem as mudas contra doenças e pragas. A semente de beterraba açucareira revestida é chamada de pílula, e as pílulas geralmente têm cores diferentes, dependendo do criador (figura 3A).
- Figura 3-cultivo de beterraba sacarina.
- (a) na primavera, as sementes de beterraba sacarina (mostradas aqui como pílulas, que são sementes revestidas principalmente com substâncias para proteger a muda contra doenças e pragas) são semeadas seguidas. (B,C) mudas jovens de beterraba sacarina emergem e crescem. (D) Quando nove ou mais folhas se desdobram, uma raiz principal se forma e cresce no subsolo para armazenar o açúcar. Durante este” período de crescimento”, os parasitas particularmente fúngicos devem ser controlados, o que pode inibir a fotossíntese. E) na Europa Ocidental e Central, as beterrabas são colhidas a partir de setembro. (F) As beterrabas são armazenadas como uma pilha chamada braçadeira na borda do campo, até que sejam levadas a uma fábrica para extração de açúcar. Ao longo do fundo, você pode ver os passos do cultivo de beterraba sacarina para a produção de açúcar e o período de tempo, o que é realmente importante para proteger a beterraba contra, ervas daninhas, insetos e parasitas fúngicos.
quando as sementes germinam, surgem pequenas raízes e duas folhas de sementes, chamadas cotilédones (figura 3B). A partir deste ponto, a jovem planta de beterraba açucareira deve ser protegida de ervas daninhas, porque as ervas daninhas competem pela luz solar e pelos nutrientes do solo. Os agricultores podem controlar as ervas daninhas com uma enxada ou podem usar herbicidas, que são produtos químicos que matam as ervas daninhas. Se o agricultor não controlar as ervas daninhas, as pequenas beterrabas serão ultrapassadas e o Rendimento da cultura pode ser reduzido em até 80% . Beterraba não só tem que lutar contra ervas daninhas concorrentes. Eles também são atacados por insetos. Os insetos que atacam a beterraba podem ser separados em dois grupos: aqueles que danificam diretamente a planta e aqueles que transmitem doenças virais. O pulgão de pêssego verde (Myzus persicae), por exemplo, pode transmitir um vírus causando um amarelecimento das folhas de beterraba sacarina, que inibe a fotossíntese e reduz a produção de açúcar.
a beterraba deve ser protegida contra doenças fúngicas
depois que a planta de beterraba açucareira desenvolveu nove ou mais folhas, a “beterraba” ou órgão de armazenamento subterrâneo, é formada. A sacarose produzida nas folhas é armazenada na beterraba. Quanto mais ensolarado o verão, mais açúcar pode ser produzido através da fotossíntese. Durante este tempo, as folhas devem ser protegidas contra doenças fúngicas, porque apenas folhas saudáveis podem realizar a fotossíntese. A doença mais difundida e destrutiva das folhas de beterraba sacarina é causada por um fungo com o nome latino Cercospora beticola. No início, apenas pequenas manchas escuras circulares com uma borda avermelhada são visíveis, mas o fungo produz uma substância tóxica que destrói o tecido foliar e acaba matando grandes áreas ou mesmo folhas inteiras. O fungo usa o tecido morto como fonte de nutrição . A doença pode ser reduzida cultivando beterraba sacarina apenas a cada 3 anos e cultivando outras plantas, como cereais, nos anos intermediários . Essa técnica é chamada de rotação de culturas. Os agricultores também podem usar novas variedades de beterraba sacarina tolerantes à Cercospora, que podem tolerar melhor a doença . Se o fungo já atacou severamente a beterraba sacarina, os fungicidas, que são substâncias químicas que protegem as plantas contra infestações fúngicas, podem ser pulverizados nas plantas. Pesquisadores estão investigando novas tecnologias para reduzir o uso de fungicidas. Por exemplo, usando câmeras especiais e sistemas de computador, as doenças das plantas podem ser previstas muito mais cedo do que podem a olho nu, e os agricultores podem usar fungicidas de uma maneira mais direcionada . Isso também é importante para proteger animais benéficos, que têm um habitat em campos de beterraba sacarina, como o peewit, outras aves que nidificam no solo, lebres ou coelhos e insetos como besouros, como o besouro da senhora. No entanto, a beterraba sacarina não floresce quando cultivada para a produção de açúcar, portanto, os campos de beterraba sacarina não são atraentes para abelhas melíferas, selvagens ou bumble.
colheita e extração do açúcar
no outono, quando as plantas terminam de crescer, começa a colheita da beterraba sacarina. As folhas das beterrabas são removidas e as beterrabas são levantadas do solo por colheitadeiras de beterraba, muitas das quais podem colher seis fileiras simultaneamente (figura 3E). As folhas permanecem no campo como fertilizante natural. As beterrabas são coletadas em uma pilha, chamada de grampo de beterraba (figura 3F), onde aguardam o processamento. A beterraba sacarina é gradualmente colhida e transportada para fábricas para que as fábricas possam receber e processar continuamente a beterraba sacarina durante esse período. Nas fábricas, o açúcar é extraído das beterrabas usando água, cal, calor e conhecimento de física. Em média, seis a sete beterrabas são necessárias para produzir 1 kg de açúcar (~2,2 lbs), que é uma área de cultivo de cerca de 1 m2.
hoje, quase todos os componentes das plantas de beterraba sacarina são usados dentro de um círculo fechado e sustentável. Além do açúcar, outros produtos feitos de beterraba sacarina incluem ração animal, bioetanol e biogás.
O Que Aprendemos?
neste artigo, você aprendeu muito sobre beterraba sacarina: como elas crescem, como produzem açúcar, as pragas e doenças que enfrentam e como são colhidas. O cultivo de beterraba sacarina é extremamente importante porque fornece ~32% da produção mundial de açúcar de mesa e é a única cultura de alta sacarose, que pode ser cultivada em regiões temperadas.
glossário
fotossíntese: o processo que as plantas verdes usam para produzir energia, na forma de açúcar, da luz solar, água e dióxido de carbono.
cloroplasto: Pequenas estruturas dentro das folhas que conduzem a fotossíntese.
Clorofila: pigmentos dentro dos cloroplastos que absorvem a energia da luz solar.
pesticidas: substâncias usadas para proteger as culturas contra ervas daninhas, patógenos fúngicos e pragas.
pílula: semente de beterraba sacarina, que é revestida com uma camada de diferentes substâncias, principalmente para proteger a muda contra doenças e pragas.Cotilédone: as duas primeiras folhas que emergem da semente após a semeadura.
Braçadeira De Beterraba: Pilha de beterraba sacarina coletada e limpa, sem folhas, normalmente na borda do campo.
conflito de interesses
os autores declaram que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.
agradecimentos
os autores agradecem a Maximilian Müllender pela revisão cuidadosa do manuscrito e comentários úteis.
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