Стебли культурной сои от тонких до толстых, опушённые или голые. Высота стеблей от очень низких (от 15 см) до очень высоких — до 2-х и более метров.
У всех видов рода Соя, включая вид культурной сои, листья тройчатосложные, изредка встречаются 5, 7 и 9-листочковые, с опушёнными листочками и перистым жилкованием. Первый надсемядольный узел стебля имеет два простых листа (примордиальные листья). Эти первичные листья в соответствии с биогенетическим законом Мюллера-Геккеля рассматриваются как филогенетически более древние формы листьев. Общим признаком для всех видов сои является наличие слаборазвитых шиловидных прилистников в основании рахиса и прилистничков в основании отдельного листочка.
Венчик цветка фиолетовый различных оттенков и белый.
Плод сои представляет собой боб, вскрывающийся двумя створками по брюшному и спинному швам и обычно содержащий 2—3 семени. Бобы преимущественно крупные — 4—6 см длиной, как правило, устойчивые к растрескиванию. Перикарпий (створки боба) сои состоит из 3-х слоёв — экзокарпа, мезокарпа и эндокарпа. Главная часть эндокарпа — склеренхима, образующая так называемый пергаментный слой. Считается, что именно склеренхима, подсыхая и сжимаясь, способствует растрескиванию бобов.
Основная форма семян сои овальная, различной выпуклости. Размеры семян варьируют от очень мелких — масса 1000 семян 60—100 г, до очень крупных (более 310 г) с преобладанием семян среднего размера — 150—199 г. Семенная оболочка плотная, нередко блестящая, которая часто оказывается практически непроницаемой для воды, образуя т. н. «твёрдые» или «твёрдокаменные» семена. Под семенной оболочкой располагаются занимающие центральную и наибольшую часть семени крупные осевые органы зародыша — корешок и почечка, нередко в просторечии именуемые зародышем. Окраска семян преимущественно жёлтая, изредка встречаются формы с чёрными, зелёными и коричневыми семенами.
Соя является одним из самых древних культурных растений. История возделывания этой культуры исчисляется, по меньшей мере, пятью тысячами лет. Рисунки сои в Китае были обнаружены на камнях, костях и черепашьих панцирях. О возделывании сои упоминается в самой ранней китайской литературе, относящейся к периоду 3—4 тысячи лет до нашей эры. По мнению одного из крупнейших специалистов по сое в СССР В. Б. Енкена соя как культурное растение сформировалась в глубокой древности, не менее 6—7 тысяч лет тому назад.
В то же время, отсутствие остатков этого растения среди неолитических находок других культур (риса, чумизы) на территории Китая, а также полулегендарная личность императора Шэньнуна вызвали сомнение у других учёных в точности датировки возраста культурной сои. Так Хаймовиц (Hymowitz, 1970), ссылаясь на работы китайских исследователей, сделал вывод, что существующие документированные сведения о доместикации сои в Китае относятся к периоду не ранее XI века до нашей эры.
Следующей страной, где соя была введена в культуру и получила статус важного пищевого растения, стала Корея. На Японские острова первые образцы сои попали позже, в период 500 г. до н. э. — 400 г. н. э. С того времени в Японии стали формироваться местные ландрасы. Считается, что соя в Японию попала из Кореи, поскольку древние корейские государства длительное время колонизировали Японские острова. Этот тезис подтверждает идентичность форм сои Кореи и Японии.
Европейским учёным соя известна после того, как германский натуралист Энгельберт Кемпфер посетил в 1691 году Восток и описал сою в своей книге «Amoentitatum Exoticarum Politico-Physico-Medicarum», изданной в 1712 г. В знаменитой книге Карла Линнея «Species Plantarum», изданной первым изданием в 1753 г., соя упоминается под двумя названиями — Phaseolus max Lin. и Dolychos soja Lin.[источник не указан 400 дней] Затем в 1794 году немецкий ботаник Конрад Мёнх повторно открыл сою и описал её под названием Soja hispida Moench[источник не указан 400 дней]. В Европу соя проникла через Францию в 1740 году, однако возделываться там стала лишь с 1885 года. В 1790 году соя впервые была ввезена в Англию.
Первые исследования сои в США были проведены в 1804 года в штате Пенсильвания и в 1829 года в штате Массачусетс. К 1890 году большинство опытных учреждений этой страны уже ставили опыты с соей. В 1898 году в США было завезено большое количество сортообразцов сои из Азии и Европы, после чего началась целенаправленная селекция и промышленное выращивание этой культуры. В 1907 году площади под соей в США уже составляли около 20 тыс. га. В начале 1930-х годов площади под соей в этой стране превысили 1 млн га.
По мнению дальневосточного учёного-селекционера В. А. Золотницкого (1962), первым в СССР начавшего научную селекцию сои, приоритет в исследованиях дикой и культурной сои принадлежит русским учёным и путешественникам. Первые упоминания о сое в России относятся к экспедиции В. Пояркова в Охотское море в 1643—1646 годах, который встретил посевы сои по среднему течению Амура у местного маньчжуро-тунгусского населения. Записки Пояркова вскоре были изданы в Голландии и стали известны в Европе почти на столетие раньше Кемпфера. Следующее российское архивное упоминание об этой культуре датируется уже 1741 годом. Однако практический интерес к этой культуре в России появился только после Всемирной выставки в Вене в 1873 году, где экспонировались более 20 сортов сои из Азии и Африки.
В 1873 году русский ботаник Карл Максимович почти в тех же местах встретил и описал сою под названием Glycine hispida Maxim., которое прочно укоренилось на целое столетие как в России, (затем и в СССР), так и в мире.
Первые опытные посевы в России были произведены в 1877 году на землях Таврической и Херсонской губерний. Первые селекционные работы в России были начаты в период 1912—1918 годах на Амурском опытном поле. Однако Гражданская война в России привела к потере опытной популяции. Начало восстановления амурской жёлтой популяции сои, но уже несколько иного фенотипа относится к 1923—1924 годам. В результате непрерывного отбора на выравненность был создан первый отечественный сорт сои под названием Амурская жёлтая популяция, который возделывался в производстве до 1934 года.
По мнению селекционеров той эпохи, началом массового внедрения и распространения сои в России следует считать 1924—1927 годы[2]. Тогда же соя стала возделываться в Краснодарском и Ставропольском краях, а также в Ростовской области.
Русское слово «соя» было заимствовано из романских или германских языков (soy/soya/soja). Все европейские формы восходят к японскому слову «соевый соус» (яп. 醤油 сё:ю).
Геном сои состоит из 20 хромосом (2n = 40), митохондриальной ДНК и ДНК хлоропластов, размер генома составляет 1115 Мб[3]. Геном сои (сорт Williams 82) был отсеквенирован в 2010 году. Секвенирование выявило, что соя является палеополиплоидом. В своей отдалённой эволюции геном сои дважды прошёл через полное удвоение (59 и 13 млн лет назад), после чего хромосомы претерпели множество перестроек, поэтому в настоящее время кариотип сои выглядит как диплоидный. В просеквенированном геноме было выявлено более 46 тысяч генов, кодирующих белки. Это на 70 % больше, чем у растительного модельного объекта — резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Многие гены существуют в нескольких копиях из-за того, что в эволюции сои было две полногеномных дупликации[4].
Соя является одной из сельскохозяйственных культур, которые в настоящее время подвергаются генетическим изменениям. ГМ-соя входит в состав всё большего числа продуктов.
Американская компания «Монсанто» — мировой лидер поставок ГМ-сои. В 1995 году Монсанто выпустила на рынок генетически изменённую сою с новым признаком «Раундап Рэди» (англ. Roundup Ready, или сокращённо RR). «Раундап» — это торговая марка гербицида под названием глифосат, который был изобретён и выпущен на рынок Монсанто в 1970-х годах. RR-растения содержат полную копию гена енолпирувилшикиматфосфат синтетазы (EPSP synthase) из почвенной бактерии Agrobacterium sp. strain CP4, перенесённую в геном сои при помощи генной пушки, что делает их устойчивыми к гербициду глифосату, применяемому на плантациях для борьбы с сорными растениями. В 2006 году RR-соя выращивалась на 92 % всех посевных площадей США, засеянных этой культурой. ГМ-соя разрешена к импорту и употреблению в пищу в большинстве стран мира, в то время как посев и выращивание ГМ-сои разрешены далеко не везде. В России решение о разрешении возделывания ГМ-сои, как и других ГМ-растений, отложено до 2017 года.[5]
Однако широкое внедрение трансгенных сортов сои в США не оказало существенного влияния на среднюю продуктивность этой культуры. Урожайность сои в США, несмотря на неуклонное, начиная с 1996 года, возрастание доли генетически модифицированных сортов, растёт примерно с той же скоростью, что и до внедрения RR-сои. Более того, урожайность сои в европейских странах, использующих только сорта, созданные классической селекцией, практически не отличается от продуктивности сои в США. В ряде случаев отмечалось даже снижение продуктивности генетически модифицированных сортов сои по сравнению с обычными. Привлекательность RR-сои для фермеров состоит в первую очередь в том, что её легче и дешевле выращивать, так как можно намного эффективнее бороться с сорняками.
В XXI веке стали появляться исследования[6], свидетельствующие о возможности создания генотипов сои, аналогичных некоторым трансгенным сортам, но выведенных классическими методами. Примером таких технологий является соя Vistive с пониженным содержанием линоленовой кислоты (С18:3), выведенная Монсанто методами классической генетики для того, чтобы помочь пищевой индустрии в удалении из пищи вредных трансжиров. Трансжиры представляют собой побочный продукт, образующийся в процессе гидрогенизации растительных масел, проводимой для повышения его стабильности и изменения пластических свойств. В 1990-х годах появились указания на то, что употребление в пищу продуктов, содержащих трансжиры (таких как маргарин), увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. Соевое масло, получаемое из таких сортов, как Vistive, не нуждается в дополнительной обработке и во многих случаях способно заменить гидрогенизированные масла с высоким содержанием трансжиров.
Для того, чтобы отличить товарные партии сои, не подвергнутые генетической модификации, в мировой торговле может применяться IP-сертификация.
На территории некоторых стран, в том числе в Евросоюзе и России, информация об использовании ГМ-сои в составе продуктов обязательно должна присутствовать на этикетке товара (только при содержании компонентов ГМО в размере более 0,9 %)[7].
Основным биохимическим компонентом семян сои является белок. Среди всех возделываемых в мире сельскохозяйственных культур соя является одной из самых высокобелковых. По данным разных источников, содержание белка в семенах этой культуры составляет в среднем 38—42 %, и может доходить до 50 %[8].
Белки сои неоднородны по структуре и функциям. Соя богата незаменимыми аминокислотами, особенно лизином (2-2.7%), которым бедны белки зерновых культур[9]. Большую часть соевого белка (около 70 %) составляют запасные белки 7S-глобулины (β-конглицинины) и 11S-глобулины (глицинины)[10], которые вполне нормально усваиваются млекопитающими. Благодаря тому, что значительную часть белков сои составляют водорастворимые белки, получение растительного белка из сои наиболее эффективно[11]. Соевая мука является самым широко используемым источником белка при создании сбалансированных кормов, однако, в процессе получения нуждается в термической обработке для инактивации антипитательных компонентов. Среди остатка есть вещества, которые принято считать антипитательными компонентами пищи, такие как ингибиторы протеолитических ферментов, лектины, уреаза, липоксигеназа и другие.
Ингибиторы протеаз составляют 5—10 % от общего количества белка в семенах сои. Их активность колеблется от 7 до 38 мг/г. Отличительной особенностью этих веществ является то, что, взаимодействуя с ферментами, предназначенными для расщепления белков, они образуют устойчивые комплексы, лишённые как ингибиторной, так и ферментативной активности. Результатом такой блокады является снижение усвоения белковых веществ рациона. Попадая в желудок, часть ингибиторов (30—40 %) теряет свою активность, а наиболее устойчивые достигают двенадцатиперстной кишки в активной форме и ингибируют ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой. В результате этого поджелудочная железа вынуждена продуцировать их более интенсивно, что в конечном итоге может вызвать её гипертрофию.
По химическому строению, свойствам и субстратной специфичности ингибиторы протеаз сои, в основном, относятся к двум семействам:
Лектины (фитогемагглютенины) представляют собой гликопротеины. Они нарушают функцию всасывания слизистой кишечника, повышают её проницаемость для бактериальных токсинов и продуктов гниения, агглютинируют эритроциты всех групп крови, вызывают задержку роста. В составе белка их от 2 до 10 %, а активность колеблется от 18 до 74 ГАЕ/мг муки. Лектины хорошо извлекаются водой и спиртом. Некоторые исследователи отмечают, что для инактивации лектинов достаточны более мягкие условия, чем для ингибиторов трипсина, а именно — обработка пропионовой кислотой или же термическое воздействие при 80—100 °C в течение 15—25 минут.
Уреаза — фермент, который осуществляет гидролитическое расщепление мочевины с образованием аммиака и углекислого газа. Уровень её активности важен только для молочного животноводства при использовании сои в кормах, содержащих мочевину, так как при взаимодействии уреазы с мочевиной кормов образуется аммиак, отравляющий организм животного. В исходных семенах сои доля уреазы может достигать 6 % от количества всех белков.
Липоксигеназа — фермент, окисляющий липиды, содержащие цис-цис-диеновые единицы. Образующиеся при этом гидроперекисные радикалы окисляют каротиноиды и другие кислородмобильные компоненты, снижая тем самым пищевые достоинства сои. Кроме того, под действием липоксигеназы при длительном хранении семян в них образуются альдегиды и кетоны (н-гексанал, н-гексанол, этилвинилкетон), которые придают сое специфический неприятный запах и вкус.
Соя является не только источником белка, но и масла, содержание которого в семенах колеблется от 16 до 27 %. В состав сырого масла входят триглицериды и липоидные вещества.[12]
Отличительной особенностью сои является самое высокое содержание фосфолипидов по сравнению с другими культурами. В соевом масле их содержание колеблется в пределах 1,5—2,5 %[13]. Фосфолипиды способствуют регенерации мембран, увеличивают детоксикационную способность печени, обладают антиоксидантной активностью, снижают у диабетиков потребность в инсулине, предотвращают дегенеративные изменения в нервных клетках, мышцах, укрепляют капилляры.
Триглицериды, состоящие из глицерина и жирных кислот, составляют основную часть соевого масла (95-97% от общего количества)[13]. В триглецеридах соевого масла содержание насыщенных жиров составляет 13—14 %, что значительно ниже, чем в животных жирах (41—66 %). В нём преобладают ненасыщенные жирные кислоты (86-87 % от общего количества).
Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) характеризуются наибольшей биологической активностью. Незаменимой является линолевая кислота (С18:2), которая не синтезируется организмом человека и должна поступать только с пищей. Биологическая роль ПНЖК велика. Они являются предшественниками в биосинтезе гормоноподобных веществ — простагландинов, одной из многочисленных функций которых является препятствование отложению холестерина в стенках кровеносных сосудов, приводящего к образованию атеросклеротических бляшек.
Токоферолы — биологически активные вещества соевого масла. Содержание и функции отдельных фракций различны. α-токоферолы характеризуются наибольшей Е-витаминной активностью. Их содержание в масле составляет 100 мг/кг. β-, γ- и δ-токоферолы обладают антиокислительными свойствами, которые особенно сильно выражены во фракциях γ- и δ-токоферолов. Наличие самого большого количества токоферолов в соевом масле (830—1200 мг/кг) по сравнению с другими маслами (кукурузным — 910 мг/кг; подсолнечным — 490—680 мг/кг; оливковым — 172 мг/кг) обусловливает его способность в наибольшей степени повышать защитные свойства организма, замедлять старение, повышать потенцию.
Характерной особенностью сои является невысокое содержание углеводов. Углеводы в сое представлены растворимыми сахарами — глюкозой, фруктозой (моно-), сахарозой (ди-), рафинозой (три-), стахиозой (тетра-) сахарами, а также гидролизуемыми полисахаридами (крахмалом и др.) и нерастворимыми структурными полисахаридами (гемицеллюлозой, пектиновыми веществами, слизями и другими соединениями, образующими клеточные стенки). Во фракции растворимых углеводов моносахариды составляют лишь 1 %, а 99 % представлены сахарозой, рафинозой, стахиозой. В расчете на сухое вещество семени в сое содержится 1-1,6 % трисахарида рафинозы, которая состоит из молекул глюкозы, фруктозы и галактозы, а также 3-6 % тетрасахарида стахиозы, образованной молекулами глюкозы, фруктозы и двумя молекулами галактозы.
Семена сои — один из редких продуктов, содержащих изофлавоны. Они сконцентрированы в гипокотиле сои и отсутствуют в масле. К соевым изофлавонам относятся генистин (1664 мг/кг) генистеин, даидзин (581 мг/кг), даидзеин, глицитеин (338 мг/кг), куместрол (0,4 мг/кг), являющиеся термостабильными гликозидами, и которые не разрушаются при кулинарной обработке. Это биологически активные компоненты сои, которые обладают различной эстрогенной активностью. Сапонины также являются гликозидами. В соевой муке они составляют от 0,5 до 2,2 %. Сапонины придают сое горьковатый вкус и оказывают гемолитическое воздействие на красные кровяные тельца.
Углеводы в сое составляют 22-35 %, в их состав входят сахароза, декстрины, гемицеллюлозы, небольшое количество моносахаридов и клетчатка. Соя содержит мало крахмала (1-1.5 %).[14]
Минеральные вещества составляют 4-6 %[14]. В состав зольных элементов семян сои входят следующие макроэлементы (в мг на 100 г семян): калий — 1607, фосфор — 603, кальций — 348, магний — 226, сера — 214, кремний — 177, хлор — 64, натрий — 44, а также микроэлементы (в мкг на 100 г): железо — 9670, марганец — 2800, бор — 750, алюминий — 700, медь — 500, никель — 304, молибден — 99, кобальт — 31,2, йод — 8,2.
В соевом зерне содержится целый ряд витаминов (в мг на 100 г): β-каротина — 0,15-0,20, витамина Е — 17,3, пиридоксина (В6) — 0,7-1,3, ниацина (РР) — 2,1-3,5, пантотеновой кислоты (В3) — 1,3-2,23, рибофлавина (В2) — 0,22-0,38, тиамина (В1) — 0,94-1,8, холина — 270, а также (в мкг на 100 г зерна): биотина — 6,0-9,0, фолиевой кислоты — 180—200.11
Соя — самая распространенная среди зернобобовых и масличных культур[8]. Она широко используется как пищевая, кормовая и техническая культура. Из нее изготовляют масло, заменители молока и молочнокислых продуктов, муку. Соевое масло составляет около 30 % от производимых в мире растительных масел[15]. Соевая мука используется как белковая добавка.
Популярность пищевой сои обусловлена следующими характеристиками:
В связи с этим соя часто используется как недорогой и полезный заменитель мяса и молочных продуктов, причём не только людьми с небольшим достатком, но и людьми, по различным причинам отказавшимися от мяса, например, веганами. Также соя входит в состав кормов молодняка сельскохозяйственных животных. Соевый шрот широко задействован в мясо-молочной промышленности и входит в состав многих изделий из мяса[16][17]
Соя — безотходная культура, все части растения перерабатываются в более чем четыреста видов различной продукции[18].
Соя — один из богатейших белком растительных продуктов. Это свойство позволяет использовать сою для приготовления и обогащения разных блюд, а также в качестве основы растительных заменителей продуктов животного происхождения. Из неё производятся многочисленные т. н. соевые продукты. Соя и соевые продукты широко используются в восточноазиатских (особенно в японской и китайской), и вегетарианской кухне:
Соя используется также для производства растительных или вегетарианских аналогов продуктов животного происхождения. На основе соевых продуктов готовятся вегетарианские сосиски, бургеры, котлеты, сыры, и т. п.
Соевый жмых — продукт, полученный в результате прессования соевых бобов — используется в кормлении сельскохозяйственных животных. Жмых входит в состав почти всех комбикормов и частично используется как самостоятельный корм.
В России нередко под названием «соевые проростки» продаются проростки бобов мунг (маш, фасоль золотистая — Vigna radiata, Phaseolus aureus), а не сои. Отличить настоящий продукт можно по наличию на оригинальной упаковке с проростками китайских иероглифов, означающих натуральную сою — 大豆 (Да доу — большой боб) или 黃豆 (Хуан доу — жёлтый боб).
Сою выращивают в более чем в 60 странах, в Азии, Южной Европе, Северной и Южной Америке, Центральной и Южной Африке, Австралии, на островах Тихого и Индийского океанов. Ее возделывают в умеренном, субтропическом и тропическом поясах, на широтах от экватора до 56—60°. В 2014 году посевные площади сои в мире — более 117 млн га.[8][14]
Лидерами по выращиванию сои являются США, Бразилия и Аргентина. Более двух третей экспорта идёт в Китай[19].
В России в 2016 году был собран рекордный урожай сои — 3,2 млн тонн.[20].
Производство сои по годам (тыс. тонн)[21] Страна 1985 1995 2005 2014 2016 США 57 128 59 174 82 820 106 888 117 208 Бразилия 18 279 25 683 50 195 86 760 96 297 Аргентина 6500 12 133 38 300 53 398 58 799 Китай 10 512 13 511 16 900 12 154 11 963 Индия 1024 5096 6000 10 528 14 008 Парагвай 1172 2212 3513 9975 9163 Канада 1012 2293 2999 6049 5827Стебли культурной сои от тонких до толстых, опушённые или голые. Высота стеблей от очень низких (от 15 см) до очень высоких — до 2-х и более метров.
У всех видов рода Соя, включая вид культурной сои, листья тройчатосложные, изредка встречаются 5, 7 и 9-листочковые, с опушёнными листочками и перистым жилкованием. Первый надсемядольный узел стебля имеет два простых листа (примордиальные листья). Эти первичные листья в соответствии с биогенетическим законом Мюллера-Геккеля рассматриваются как филогенетически более древние формы листьев. Общим признаком для всех видов сои является наличие слаборазвитых шиловидных прилистников в основании рахиса и прилистничков в основании отдельного листочка.
Венчик цветка фиолетовый различных оттенков и белый.
Плод сои представляет собой боб, вскрывающийся двумя створками по брюшному и спинному швам и обычно содержащий 2—3 семени. Бобы преимущественно крупные — 4—6 см длиной, как правило, устойчивые к растрескиванию. Перикарпий (створки боба) сои состоит из 3-х слоёв — экзокарпа, мезокарпа и эндокарпа. Главная часть эндокарпа — склеренхима, образующая так называемый пергаментный слой. Считается, что именно склеренхима, подсыхая и сжимаясь, способствует растрескиванию бобов.
Основная форма семян сои овальная, различной выпуклости. Размеры семян варьируют от очень мелких — масса 1000 семян 60—100 г, до очень крупных (более 310 г) с преобладанием семян среднего размера — 150—199 г. Семенная оболочка плотная, нередко блестящая, которая часто оказывается практически непроницаемой для воды, образуя т. н. «твёрдые» или «твёрдокаменные» семена. Под семенной оболочкой располагаются занимающие центральную и наибольшую часть семени крупные осевые органы зародыша — корешок и почечка, нередко в просторечии именуемые зародышем. Окраска семян преимущественно жёлтая, изредка встречаются формы с чёрными, зелёными и коричневыми семенами.
.JPG)
