КАРТОФЕЛЬ

Хозяйственная ценность картофеля определяется довольно высоким содержанием в его клубнях крахмала, белков, аскорби­новой кислоты и других веществ. На кулинарные свойства кар­тофеля также очень сильное влияние оказывают сахара и небел­ковые азотистые вещества. В связи с тем что картофель дает вы­сокий выход полезных веществ с 1 га, эта культура является важным источником возобновляемых природных ресурсов, ис­пользуемых в качестве сырья для пищевой и биотехнологичес­кой промышленности.

Накопление крахмала и других углеводов. В сырых клубнях кар­тофеля содержание крахмала составляет чаще всего 12—18 %, и он

представлен двумя полисахаридами — амилозои и амилопекти- ном. В среднем на долю амилозы в клубнях картофеля приходится 20—25 % общего количества крахмала.

Полисахариды крахмала синтезируются в клубнях из углеводов, поступающих по флоэме из надземных органов, и откладываются в клетках запасающей паренхимы в виде крахмальных зерен, боль- щая часть которых сконцентрирована в камбиальном слое и внещ- ней части сердцевины, значительно меньше их содержится во внутренних слоях сердцевины.

Величина крахмальных зерен влияет на кулинарные свойства картофеля. Установлено, что если крахмальные зерна имеют диа­метр менее 20 мкм, то при варке картофеля они сильнее набухают, вызывая разрыв клеточных стенок, в результате клубни приобре­тают полужидкую консистенцию.

В начале клубнеобразования, когда происходит интенсивное формирование структурных элементов клеток, скорость синтеза крахмала невелика и его содержание в молодых клубнях не пре­вышает 8—10 %. Однако в период интенсивного клубнеобразо­вания синтез крахмала заметно усиливается и его концентрация в клубнях возрастает до 15—20 %. На завершающих этапах со­зревания, когда происходит отмирание листьев, количество крахмала в клубнях картофеля может снижаться вследствие прекращения притока углеводов из надземных органов и их расхода на дыхание.

В зависимости от интенсивности синтеза крахмала изменяется содержание Сахаров, в молодых клубнях их концентрация в не­сколько раз выше, чем в зрелых.

Количество Сахаров заметно повышается при хранении клуб­ней, особенно при пониженной температуре, когда процессы об­разования крахмала ингибируются сильнее, чем его распад, в ре­зультате значительная часть крахмала превращается в сахара и клубни приобретают сладкий вкус. Повышение концентрации Са­харов в клубнях картофеля ухудшает их технологические свойства, так как при тепловой обработке клубней сахара неферментатив­ным путем взаимодействуют с аминокислотами, вследствие чего образуются темноокрашенные продукты — меланоидины, ухуд­шающие качество получаемых пищевых продуктов. Для предотв­ращения повышения концентрации Сахаров рекомендуют хране­ние клубней картофеля при температуре не ниже 3—4 "С. При более высокой температуре усиливаются дыхание клубней и жиз­недеятельность микроорганизмов, что приводит к быстрой порче картофеля.

Для закладки на хранение, а также переработки в различные пищевые продукты следует использовать только зрелые клубни, имеющие более низкую концентрацию Сахаров.

Накопление азотистых веществ. Большая часть азотистых ве­ществ клубней картофеля представлена белками, тогда как на долю небелковых форм азота обычно приходится 30—40 %. Азо­тистых веществ больше в кожуре и сердцевине клубня и значи­тельно меньше в камбиальном слое и периферийной части серд­цевины.

Белки клубней на 50—65 % состоят из запасных форм — глобу­линов, тогда как альбумины составляют 20—30 % и глютелины 15—20% общего количества белков. Они довольно хорошо сба­лансированы по составу незаменимых аминокислот, вследствие чего имеют высокую биологическую питательную ценность (SO­BS % по сравнению с белками молока или яйца).

Небелковые азотистые вещества клубней картофеля примерно на 90 % представлены свободными аминокислотами и их амида­ми. Однако сбалансированность этой фракции по содержанию не­заменимых аминокислот хуже, чем белков. Поэтому для улучше­ния качества клубней при выращивании картофеля желательно добиваться увеличения доли белков и снижения концентрации свободных аминокислот, тем более что, как указано ранее, сво­бодные аминокислоты участвуют в реакциях меланоидинообразо- вания, снижающих качество пищевых продуктов, получаемых при переработке картофеля.

Свободные аминокислоты также могут быть причиной по­темнения тканей клубня в результате окисления кислородом воздуха тирозина и фенилаланина. Образующиеся продукты — меланины — представляют собой вещества черного цвета.

Интенсивность синтеза белков в процессе образования клуб­ней постепенно повышается и существенно возрастает на завер­шающих этапах их созревания. Синтезируются белки из амино­кислот, поступающих в клетки клубней из корней и листьев ра­стений.

Концентрация в клубнях белков заметно влияет на кулинарные свойства картофеля, при этом важное значение имеет соотноше­ние белков и крахмала. При чрезмерном повышении белковости клубней они после варки имеют очень вязкую консистенцию, тог­да как при слишком высокой концентрации крахмала клубни при варке растрескиваются. Выяснено, что хорошие кулинарные каче­ства имеет картофель, у которого отношение крахмал/белки в пределах 12—16.

На практике для оценки количества белков и общего содержания азотистых веществ в клубнях картофеля используют показатель — сырой протеин. Среднее содержание сырого протеина в картофеле составляет обычно 1,5—2 % сырой массы клубней.

Динамика других соединений. Кроме белков и углеводов пита­тельную и кормовую ценность клубней картофеля определяют также органические кислоты, липиды, витамины, гликоалкалоиды.

Содержание органических кислот в картофеле достигает 1— 1,5 % сырой массы клубней, преобладающими являются лимонная

и яблочная. В процессе созревания клубней концентрация в них кислот постепенно снижается.

Количество липидов в клубнях составляет в среднем 0,1 %, больше их накапливается в перидерме и меньше в сердцевине. В составе липидов ненасыщенных и насыщенных кислот примерно поровну, однако при хранении клубней доля ненасыщенных жир­ных кислот возрастает, что улучшает биологическую питательную ценность липидов. В процессе созревания количество липидов в клубнях почти не изменяется.

Картофель — важный источник аскорбиновой кислоты, содер­жание которой в зрелых клубнях составляет 15—25 мг%, а в мо­лодых может достигать 40 мг%. В процессе созревания клубней содержание в них аскорбиновой кислоты снижается, а доля ее дегидроформы увеличивается. Особенно заметно снижается концентрация этого витамина при хранении (за зимний период в 2—3 раза).

Содержание в картофеле других витаминов изменяется меньше и в среднем составляет, мг%: B1 и В2 —0,1—0,2, B6 —0,5—1,0, РР — 0,5—1,5, пантотеновой кислоты — 0,2—0,3.

Пищевая пригодность клубней картофеля зависит от содержа­ния в них гликоалкалоидов, молекулы которых построены из ос­татков моносахаридов (глюкозы, галактозы, рамнозы) и стероид­ного алкалоида соланидина. В зависимости от состава Сахаров раз­личают две группы гликоалкалоидов — соланины и чаконины, об­ладающие токсичным действием на организм человека и животных.

Большая часть гликоалкалоидов локализована в кожуре, и зна­чительно меньше их в запасающей ткани. При созревании клуб­ней количество гликоалкалоидов в них снижается в 2—3 раза и в зрелых клубнях не превышает 4—5 мг%. Картофель, содержащий свыше 20 мг% соланинов и чаконинов, непригоден в пищу и на корм скоту. Концентрация гликоалкалоидов резко возрастает при позеленении клубней.

Влияние внешних условий. В зависимости от условий выращива­ния содержание крахмала и азотистых веществ в клубнях картофе­ля может изменяться в 1,5—2 раза. Как уже отмечалось, при отно­сительно низкой влажности и высокой температуре в растениях усиливается синтез азотистых веществ и снижается накопление углеводов, что характерно и для картофеля. Однако в таких усло­виях также возрастает доля крахмала в общем углеводном комп­лексе клубней.

При повышении влажности и снижении среднесуточных тем­ператур интенсивность синтеза крахмала в картофеле снижается, а концентрация Сахаров возрастает, уменьшаются также содержание сырого протеина и доля белковых веществ. Вместе с тем недоста­ток влаги в период клубнеобразования, хотя и повышает накопле­ние в клубнях крахмала, значительно снижает урожайность кар тофеля, поэтому общий выход крахмала с 1 га уменьшается. В ус­ловиях переувлажнения, как правило, снижается как урожайность картофеля, так и накопление в клубнях крахмала.

Примерно такие же изменения химического состава картофеля наблюдаются под воздействием природно-климатических факто­ров. В северных и северо-западных регионах России, отличаю­щихся повышенной влажностью и более низкими температурами воздуха, в клубнях картофеля меньше накапливается крахмала и белков, но возрастает концентрация Сахаров и свободных амино­кислот. При продвижении на юг накопление в клубнях крахмала и белков увеличивается вследствие того, что возрастает интенсив­ность солнечной радиации, вызывая снижение влажности и повы­шение среднесуточных температур.

Под воздействием внешних факторов происходят существен­ные изменения в углеводном и белковом комплексе картофеля. При снижении влажности и повышении температуры в составе крахмала возрастает доля амилопектина, а в составе белков — глобулинов.

Оптимизация питания. Картофель предъявляет повышенные требования к режиму питания. Для получения высоких урожаев этой культуры с оптимальным химическим составом клубней не­обходимо учитывать ряд особенностей, связанных с действием элементов питания на развитие растений и процесс клубнеоб- разования.

Как установлено, азот стимулирует интенсивный синтез азоти­стых веществ и образование вегетативной массы, однако удлиняет сроки вегетации растений и задерживает образование клубней. При усилении азотного питания в клубнях повышается содержание азо­тистых веществ и снижается накопление крахмала.

Фосфор ускоряет развитие растений и процесс клубнеобразо- вания, улучшает кулинарные качества картофеля и повышает на­копление в клубнях крахмала и аскорбиновой кислоты.

Калий активирует процессы углеводного обмена и превраще­ние Сахаров в крахмал, в результате чего в клубнях повышается накопление крахмала. В то же время при внесении хлористых ка­лийных удобрений может происходить значительное ухудшение качества клубней, связанное с действием хлора, являющегося ак­тиватором гидролитических ферментов, которые катализируют распад крахмала.

Следовательно, при выращивании картофеля в первой полови­не вегетации для усиления ростовых процессов необходимо обес­печить высокий уровень как азотного, так и фосфорно-калийного питания, а в период клубнеобразования уровень азотного питания должен быть существенно снижен.

При возделывании кормового картофеля одной из важных за­дач является повышение содержания в клубнях белковых веществ, в связи с чем необходимо усиление режима азотного питания. На­ряду с этим для повышения содержания белков в клубнях карто­феля проводят молекулярно-биохимические исследования, на­правленные на изучение генетической системы растений картофе­ля и выявление возможности регуляторных сдвигов, приводящих к усилению синтеза запасных белков.