Самое главное в картофеле. Старт в науке Как образуется крахмал в клубнях картофеля

Картофель исстари называют «вторым хлебом ». И не случайно. В неурожайные годы был он в деревнях основным продуктом питания. Сварит хозяйка похлебку, запечет в чугунке румяную картошку - вот и готов вкусный обед.

В России картофель появился в XVII веке. Петр I послал из Голландии мешок клубней и приказал посадить их. С недоверием отнеслись крестьяне к такому наказу, назвали картофель «чертовым яблоком», уничтожали посевы. Даже «картофельные бунты» стали возникать. Но наступили годы неурожаев хлебов. Вот когда заменял он людям хлеб, спас от голода. Популярен картофель и сейчас, ведь это не только сытный, но и питательный продукт. Многочисленные сорта картофеля различаются по форме, цвету, вкусу и времени созревания клубней, а также в зависимости от содержания в них питательных веществ. Состав питательных веществ в картофеле определяется его сортом, составом почвы, качеством удобрений, климатическими условиями, а также условиями и длительностью хранения. Картофель, выросший на песчаных почвах, более мучнистый.

Внесение минеральных удобрений обеспечивает большой урожай, но выросший на такой почве картофель при варке бывает водянистым. Картофель дешевый, но ценный в пищевом отношении продукт.

В зависимости от сорта картофель содержит 15-25 % крахмала, 0-1,6 % целлюлозы, 1,4-2 % белков, 0,5-2 % минеральных солей и 8-14 мг % витамина С (100 г картофеля дают 94 калории). Белковые вещества картофеля содержат много незаменимых аминокислот, поэтому он является ценным дополнением к бобовым и злаковым. Картофель содержит также витамин С, а поскольку мы употребляем в пищу много картофеля, его следует считать одним из основных поставщиков этого витамина, особенно зимой и весной, когда запасы других овощей уже исчерпаны. Больше всего витамина С в картофеле содержится осенью, после сбора урожая, в период хранения количество его постепенно снижается, и в зависимости от условий хранения (температуры и влажности воздуха в помещении) потери витамина до весны могут быть очень велики.

В проросшем и увядшем картофеле витамина С мало. Для того чтобы уменьшить потери питательных веществ в картофеле , его следует хранить в хорошо проветриваемых помещениях при температуре от + 2 до +6° и влажности воздуха 80-85 %. Для хранения картофель ссыпают в погреба на деревянные решетки, в кучи шириной 1-2 м и высотой 1 -1,5 м, в середине куч для обеспечения доступа воздуха через каждые 2 м устанавливают связки хвороста или дощатые вентиляционные устройства. 3 При хранении в помещении, где температура ниже +2°, картофель приобретает сладкий вкус, так как в таких условиях в нем происходят ферментативные процессы - крахмал превращается в сахар, процессы же дыхания осуществляются очень медленно, в результате чего в картофеле скапливаются излишки сахара. Если такой картофель 2-3 дня подержать в теплом помещении, то сладкий привкус исчезает. Мороженый же картофель своего сладкого вкуса после оттаивания не теряет.

Слой, расположенный под кожурой, наиболее богат белками, минеральными солями и витамином С. В кулинарии картофель используется очень широко: из него готовят самостоятельные блюда и гарниры к мясу, бобовым, а также к овощам. Потери питательных веществ в процессе* кулинарной обработки картофеля происходят при его чистке, неправильном мытье, варке и хранении готовых блюд. Как было сказано, непосредственно под кожицей картофеля содержатся минеральные соли, часть белков и витамин С, поэтому, чтобы уменьшить потери питательных веществ при чистке картофеля, кожуру с него надо снимать по возможности более тонким слоем. Многие из названных веществ, содержащихся в картофеле, легко растворяются в воде, поэтому очищенный картофель не следует резать и долго вымывать в воде. После чистки картофель лучше всего варить сразу, но если в силу каких-то обстоятельств это невозможно, то его следует сложить в кастрюлю и покрыть влажной тканью. Если картофель до варки все же оставляют в воде, то его ни в коем случае нельзя резать. Меньше всего питательных веществ картофель теряет в том случае, когда его варят или пекут в кожуре.

Картофель варят в плотно закрытой кастрюле в небольшом количестве воды или на пару. Воду, в которой варился очищенный картофель, используют для соуса или супа, так как она содержит довольно много минеральных солей и витамина С. Не следует опасаться, что вода из- под картофеля может содержать соланин. Соланин находится в кожуре и расположенном под ней слое и удаляется при чистке картофеля. Отваренный картофель следует сразу же подавать на стол, так как при хранении в тепле разрушается витамин С. Так, например, после Двухчасового хранения отваренного картофеля в духовке или на плите в нем остается только 25 % первоначального (сразу после варки) количества витамина С. В обжаренном картофеле, который сварен накануне, витамина С нет вовсе. Об этом важном обстоятельстве при готовке пищи забывать нельзя, так как картофель, особенно зимой, как уже было сказано выше, является одним из главных поставщиков витамина С в организм.

Крахмал – главный резервный полисахарид растений, запасается во многих семенах, клубнях, корневищах и используется только тогда, когда эти органы прорастают. В клубнях картофеля его содержится около 20%, кукурузе – 55-60%, ржи – около 70%.

Крахмал является одним из важнейших продуктов фотосинтеза, образующийся в зеленых листьях растений в виде так называемых первичных зерен. Затем он расщепляется на моносахариды или их фосфорнокислые эфиры и переносится в другие части растений, например, клубни картофеля или зерна злаков. Здесь вновь происходит отложение крахмала в виде зерен, форма и размер которых характерны для данного вида растений.

Крахмал подобно белкам обладает гидрофильными свойствами, однако в холодной воде крахмальные зерна лишь набухают, но не растворяются. Если взвесь крахмальных зерен в воде постепенно нагревать, то они будут набухать все сильнее и при определенной температуре крахмал образует вязкий коллоидный раствор, называемый крахмальный клейстер.

Температура клейстеризации крахмала для разных растений неодинакова и находится в пределах 55-75°С.

Характерным свойством крахмала является его способность окрашиваться йодом в темно-синий цвет.

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. На 96-98% он состоит из полисахаридов. В нем найдены в небольшом количестве белки, высокомолекулярные жирные кислоты, минеральные кислоты (фосфорная и кремниевая), которые адсорбированы на крахмальных зернах.

Полисахаридная фракция крахмала состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина.

Амилоза легко растворима в теплой воде и дает нестойкие растворы со сравнительно низкой вязкостью. Длительное хранение раствора амилозы на холоде приводит к выпадению ее в осадок. Этот процесс носит название ретроградации амилозы. Этим, отчасти, можно объяснить процесс черствения хлеба при его хранении.

Молекула амилозы имеет линейную структуру, представляет собой длинную цепочку из остатков a-D-глюкопиранозы, соединенных a(1®4)-гликозидными связями:

Количество остатков глюкозы в каждой цепи колеблется от 100 до нескольких тысяч. По данным рентгеноструктурного анализа пространственная конформация цепной макромолекулы амилозы имеет форму спирали.

Такая форма обусловлена тем, что остатки a-Д-глюкозы в составе амилозы имеют конформацию лодки, которая способствует спирализации полигликозидной цепи.. На каждый виток спирали приходится 6 остатков глюкопиранозы. Во внутренний канал спирали могут входить соответствующие по размеру молекулы, например, молекулы йода образуют комплексы, называемые соединениями включения, комплекс амилозы с йодом имеет синий цвет. Это используется в аналитических целях для открытия как крахмала, так и йода.

Амилопектин в отличие от амилозы имеет сильно разветвленную структуру. В его молекулу входит до 50.000 a-D-глюкопиранозных остатков. Наряду с a(1®4) связями в амилопектине имеются также a-(1®6) гликозидные связи, представляющие собой точки ветвления. Между точками ветвления располагается 20-25 глюкопиранозных остатков. Гликозидные a–(1®6) связи составляют около 5% от общего количества связей, содержащихся в молекуле амилопектина.

Методом рентгеноструктурного анализа показано, что структура амилопектина напоминает гроздь винограда.

Амилопектин с йодом дает красно-фиолетовое окрашивание.

Как в амилозе, так и в амилопектине, имеется только один восстанавливающий конец, при том его доля невелика, поэтому крахмал относят к нередуцирующим полисахаридам.

В крахмале большинства растений на долю амилопектина приходится 70-90%, остальные 10-30% составляет амилоза. Однако содержание этих компонентов может изменяться в зависимости от сорта растения, типа ткани, из которой он извлечен. Соотношение амилоза / амилопектин изменяется также во время созревания зерна. Крахмал некоторых культур может быть представлен только одним видом полисахарида, так, у яблок это амилоза, у восковидной кукурузы только амилопектин.

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 даёт 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 чаще всего составляет 12-18%, и он представлен двумя полисахаридами - амилозой и амилопектином. 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 зёрен, большая часть которых сконцентрирована в камбиальном слое и внешней части сердцевины, значительно меньше их содержится во внутренних слоях сердцевины.

Величина крахмальных зёрен оказывает влияние на кулинарные свойства картофеля. Установлено, что если крахмальные зёрна имеют диаметр менее 20 мкм, то они при варке картофеля 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% (рис. 60). На завершающих этапах созревания, когда происходит отмира­ние листьев, количество крахмала в клубнях картофеля может пони­жаться 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 взаимодействуют с аминокислота­ми, вследствие чего образуются тёмноокрашенные продукты - меланои­дины, ухудшающие качество получаемых пищевых продуктов. В целях предотвращения повышения концентрации сахаров рекомендуется хране­ние клубней картофеля при температуре не ниже 3-4 0 С. При более высокой температуре усиливается 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.

В полностью вызревших и не подвергнутых хранению клубнях картофеля концентрация сахаров обычно не превышает 0,6-0,9 %, а в процессе хранения может возрастать до 3-4 %. Более половины содержащихся в клубнях сахаров представлены сахарозой.

В кожуре клубней картофеля откладывается много пектиновых веществ и клетчатки. Среднее содержание клетчатки в клубнях составляет около 1 %, пектиновых веществ 0,5-0,7 %. Пектиновые вещества клубней картофеля на 80-90 % представлены протопектинами.

Накопление азотистых веществ. Большая часть азотистых веществ клубней картофеля представлена белками, тогда как на долю небелко­вых форм азота обычно приходится 30-40%. Больше азотистых веществ накапливается 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 ценность (80-85% 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 в целях улучшения качества клуб­ней при выращивании картофеля желательно добиваться увеличения до­ли белков и снижения концентрации свободных аминокислот, тем бо­лее, что, как указано выше, свободные аминокислоты участвуют в ре­акциях меланоидинообразования, 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 под действием фермента тирозиназы. Образующиеся продукты - меланины представляют со­бой вещества чёрного цвета.

Интенсивность синтеза белков в процессе клубнеобразования 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 оказывает заметное влияние на формирование кулинарных свойств 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 нахо­дится в пределах 12-16.

На практике для оценки количества белков и общего содержания азотистых веществ в клубнях картофеля используется показатель - сырой протеин. Среднее содержание сырого протеина в картофеле обычно составляет 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.

Количество липидов в клубнях в среднем составляет 0,1%, боль­ше их накапливается в перидерме и меньше в сердцевине. В составе липидов ненасыщенные и насыщенные кислоты находятся примерно по­ровну, однако при хранении клубней доля ненасыщенных жирных кислот возрастает, что улучшает биологическую 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, увеличивается доля её дегидрофор­мы. Особенно заметно понижается концентрация этого витамина при хранении (за зимний период в 2-3 раза).

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

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

Минеральные вещества. Зольность клубней картофеля изменяется в пределах 0,5-1,8 %. Больше зольных веществ откладывается в кожуре, поэтому после её удаления в очищенных клубнях концентрация минеральных веществ понижается. Более половины от общей массы зольных веществ приходится на калий (0,5-0,6 %). Другие минеральные вещества содержатся (мг %) в следующих количествах кальций и магний 10-20, фосфор – 50-60, сера и натрий – 20-30, железо - 0,9-1,2, бор – 0,1-0,2, марганец – 0,15-0,20, медь – 0,1-0,15, цинк – 0,3-0,4, хром – 0,01, йод и кобальт – 0,005-0,01. Все эти минеральные компоненты находятся в легкоусвояемой органической форме. Концентрация минеральных веществ значительно повышается при внесении под картофель хлорсодержащих калийных удобрений, при этом клубни приобретают солевой привкус, что ухудшает их кулинарные свойства.

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 в предшествующих раз­делах, 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 понижается, а концент­рация сахаров возрастает, уменьшается также содержание сырого протеина и доля белковых веществ. Вместе с тем недостаток влаги в пе­риод клубнеобразования, хотя и повышает накопление в клубнях крах­мала, значительно понижает урожайность картофеля, 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, отличающихся повышенной влаж­ностью и более низкими температурами, 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 клубнеобразования.

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 клубнеобразова­ния, 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.

23. Влияние различных форм калийных удобрений на урожай

и качество клубней картофеля

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.

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).

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.

Больше всего в клубнях углеводов в виде крахмала. Именно поэтому картофель относят к растениям с так называемым углеводным типом обмена веществ. Сахарная свекла, морковь и другие корнеплоды также запасают углеводы, но уже в виде сахаров. Содержание крахмала в клубнях картофеля варьирует в зависимости от сортовых особенностей от 10 до 25%. Из запасных веществ углеводы обладают наименьшим энергетическим балансом. Если калорийность белка составляет 5,2 килокалории, жира - 9,2, то углеводов - всего 4,2 килокалории. Поэтому клубни картофеля и другие запасающие органы, в которых откладываются углеводы, имеют внушительные объемы в отличие от малообъемных, а иногда просто маленьких семян, в которых «про запас» откладываются более энергоемкие вещества - белки или жиры.

Крахмал - это основной источник энергии и основа для образования веществ, идущих на образование ростков: сахаров, сахарных фосфатитов, белков, соланина и т.п. Он используется картофельным растением вплоть до цветения! Удаление материнского клубня после образования побегов приводит к недобору 15...20% урожая.

Выделить крахмал из картофеля не представляет особых трудностей даже в домашних условиях. Как это делается? Помытый и очищенный картофель измельчают на терке с отверстиями в пределах 0,7...1,0 см. Полученную массу разводят водой, хорошо размешивают и процеживают через мучное сито. На сите остаются волокна клеточных стенок, а зерна крахмала сцеживаются вместе с водой. Картофельный крахмал более чем в полтора раза тяжелее воды, примерно через час он осядет плотной массой на дне. Воду сливают и еще несколько раз промывают крахмал. В последний раз оставляют крахмал, залитый водой, на ночь, чтобы он хорошо осел. На другой день аккуратно сливают воду и выкладывают крахмал на чистую тряпочку. Сушить его надо при температуре не выше +450С. Высушенный крахмал растирают в ступке или миске и высыпают в банку, где он будет храниться.

От чего зависит крахмалистость клубней, Несомненно, в первую очередь от сорта. Так, сорт Свитанок Киевский во всех случаях будет более крахмалистым, чем Приекульский ранний или Невский. Сорта, накапливающие больше крахмала в клубнях, как правило, обладают лучшей лежкостью, более питательны. К таким относятся Краснопольский, Луговской, Лорх и уже нашедшие своих поклонников сорта Эскорт, Санте и Диамант из Голландии. Все перечисленные сорта - это среднеспелые или среднепоздние сорта. Содержание крахмала в них колеблется обычно от 16 до 21%. А вот ранние сорта накапливают крахмала не больше 11...15% и обычно хуже хранятся, чем позднеспелые. Это ультраранний сорт Приекульский ранний, сорта Уральский ранний, Премьер, Никита.

В зависимости от почвы или удобрений сорт может накапливать больше или меньше крахмала. Так, при недостатке в почве фосфора крахмалистость снижается, но она уменьшается и при недостатке азота: ведь азот способствует поступлению фосфора. Не мешает помнить, что накоплению крахмала в клубнях способствуют и микроудобрения, содержащие бор, марганец и цинк. Удобряя почву навозом, учтите, что картофель лучше усваивает из него фосфор и калий. Азот необходимо добавлять в виде минеральных удобрений, избегая его избытка, который непременно сопровождается снижением крахмалистости клубней.

Зависит крахмалистость и от погоды: влажная и прохладная способствует формированию мелких крахмальных зерен, сухая и теплая - крупных. Все знают, что во влажные годы картофель получается более водянистым и менее крахмалистым.

Содержание крахмала в клубнях картофеля, выращенного где-нибудь под Челябинском всегда на 1...2% выше, чем полученного под Екатеринбургом, который расположен на 200 км севернее. Однако при дальнейшем продвижении сортов картофеля на юг из лесостепной зоны в степную крахмалистость клубней может снижаться из-за усиливающихся процессов вырождения, ведущих к ослаблению накопления крахмала.

Имеет значение и размер клубня. Как правило, наибольшим содержанием крахмала отличаются клубни средней величины массой 40-80 г. Крупные же клубни содержат больше воды и имеют пониженное содержание крахмала. Мелкие, как правило, недозрелые клубни тоже не богаты крахмалом.

В состав картофеля входит от 1,5 до 3 процентов белковых веществ. Следует отметить, что туберин (белок картофеля) усваивается почти на 70%, в то время как другие растительные белки - не более чем на 50 процентов. В отличие от крахмала, который в основном сосредоточен в основании и середине клубня (то есть вдали от глазков), белки в клубнях концентрируются главным образом в поверхностном слое, там, где располагаются глазки. Здесь содержится в 1,4...1,7 раза больше белков, чем в остальной части клубня.

Особая ценность картофельного белка состоит в том, что в его состав входят все так называемые незаменимые аминокислоты. Объясним, что это значит. Как известно, организм человека строит свои белки из аминокислот, поступающих с пищей. Из 22 необходимых ему аминокислот он способен синтезировать лишь 14. Оставшиеся 8 наш организм синтезировать, не способен. А они ему нужны для создания специфических белков, секретов, гормонов и других соединений. Только эти кислоты поддерживают в нашем организме азотистое равновесие, в результате которого дети могут расти, а взрослые обновлять свой белковый состав. Без них невозможна работа главного распределителя белков - печени. Так вот, эти аминокислоты надо вводить с пищей. Но далеко не все продукты растительного и даже животного происхождения содержат их полный набор. А у картофеля почти треть аминокислотного состава представлена как раз незаменимыми аминокислотами. Поэтому белковые соединения картофеля относятся к полноценным белкам, сразу идущим на формирование пластических веществ. Неполноценные же белки чаще используются только как энергетический материал.

Как мы уже знаем, большая часть питательных веществ картофеля представлена крахмалом. Крахмал - это сложный сахар, его молекула состоит из множества молекул глюкозы, число которых может достигать 30...40 тысяч. По научному такой сахар называется полисахарид. Крахмал - инертное далеко несладкое соединение, как, например, и клетчатка, также относящаяся к сложным сахарам.

Клубень картофеля представляет собой живой организм. В нем непрерывно идут, то, усиливаясь, то, ослабевая, процессы обмена веществ. Одним из этапов которого является распад крахмала и образование сахаров. Излишек сахаров тотчас превращается в крахмал или другие соединения. Таким образом, сахара, как правило, в клубнях в больших количествах не накапливаются. Содержание их в хорошо вызревших клубнях не превышает 2...9 грамм на килограмм сырой массы. В их число входят: двойной сахар (дисахарид) - сахароза и простые сахара (моно) - глюкоза и фруктоза. При этом глюкоза доминирует - 70% от всех сахаров, затем идет сахароза - 26...28, а фруктоза составляет только 4...5%. Иногда эти сахара из-за способности восстанавливать голубоватую окись меди в красную закись называются редуцирующими (или восстанавливающими).

Уровень простых сахаров с осени может служить показателем длительности покоя, а, следовательно, и лежкости сортов. С сахарами связывают устойчивость картофельного растения к заморозкам. Чем больше их образуется в растении, тем лучше оно противостоит морозу. Клубни при пониженных температурах также образуют сахара, количество которых может достигать пяти-шести процентов, что предотвращает их гибель.

Устойчивость же к болезням или вредителям (например, к фитофторозу или вирусам) при этом, наоборот, понижается, так как сахарный раствор представляет собой хороший субстрат для микроорганизмов. Сахара дают начало многим важным соединениям, например, алкалоиду - соланину, важнейшему из витаминов - аскорбиновой кислоте, а также почти всем кислотам клубня.

Итак, в картофеле, несмотря на его, казалось бы, пресный вкус, содержаться кислоты. В значительной степени они нейтрализуются теми же сахарами, но все-таки кислотность картофельного сока имеет слабокислую реакцию, его рН - 5,6...6,2. В клубнях картофеля обнаружены: щавелевая, лимонная, яблочная, молочная, пировиноградная, уксусная и другие кислоты, относящиеся к разряду органических.

В растении картофеля кислоты размещаются в основном в листьях, причем в листьях наиболее активного верхнего яруса, это и понятно. Ведь обмен веществ в листьях идет гораздо интенсивнее, чем в клубнях. Очень много их накапливается в период массового цветения, до 8...12% сухого вещества листьев. Что касается лимонной кислоты, то по ее содержанию на сырое вещество клубни превосходят листья.

В клубнях органические кислоты откладываются большей частью в виде нейтральных солей железа и кальция. Часть их, соединяясь с галактоуроновой кислотой, образует клеточные мембраны, и входит в состав амилопектина. От них берут начало ростовые вещества клубня. Относясь к категории физиологически активных веществ, они размещаются в зоне глазков, в верхушке и середине клубня, где их образование особенно интенсивно протекает в период прорастания. Все органические кислоты легко взаимопревращаются. Так, при активизации ростовых процессов и в начале прорастания клубней усиливается синтез лимонной кислоты, во время периода покоя преобладает яблочная кислота.

Содержание кислот в клубнях повышается при выращивании картофеля на торфяниках и черноземных почвах, а также при усиленном нитратном питании. В этих случаях содержание лимонной кислоты в клубнях может достигать 3, а яблочной - 1,3%. Обычное содержание этих кислот в картофеле колеблется в следующих пределах: лимонной - от 2 до 12 г, яблочной - от 1,5 до 7 г на килограмм сырых клубней.

В клубнях картофеля обнаружено до 10 видов различных жирных кислот и примерно 18 типов липоидных (жироподобных) веществ, из которых состоят жиры. На килограмм сырой массы клубней их содержание не превышает 2, а в высушенном картофеле - 6...7 граммов.

В состав картофельных жиров входят линолевая и линоленовая кислота с преобладанием первой. Линолевая кислота составляет до 50% всех жиров картофеля. Состав жиров различается в зависимости от сорта. В ряде сортов, например, преобладает олеиновая кислота, определяющая вкус оливкового масла. Она относится не только к более вкусным, но и к наиболее ценным маслам. Примерно на 25...35% жиры картофеля состоят из тугоплавких пальмитиновой и стеариновой кислоты.

Жиры большей частью концентрируются в верхушечной и коровой части клубня. В слое, лежащем непосредственно под кожицей клубня картофеля, так называемой перидерме, сосредоточено максимальное количество жиров - 3,5% на сухое вещество, в самой кожице - 0,5...0,8%, в мякоти и того меньше - 0,2...0,3%.

Более высоким содержанием жиров отличаются раннеспелые сорта и картофель, выращенный на торфяниках. В какой-то степени это, видимо, связано с большей физиологической активностью картофельного растения, с повышенной обводненностью.

У нас в стране большим спросом пользуются сорта с белой мякотью. Эти сорта, однако, по содержанию жиров существенно уступают менее популярным желтомясым. Почему-то распространено мнение о том, что они имеют более низкие вкусовые качества. Это мнение в корне не верно. В ряде стран Западной Европы уже давно ведется специальная целенаправленная работа на селекцию желтомясых сортов. Желтый цвет мякоти обусловлен наличием жирорастворимых каратиноидов и провитамина А. Эти вещества одновременно являются и жироподобными, и витаминами. Содержание каратиноидов в картофеле колеблется от 250 до 2000 микрограммов на килограмм клубней. Это в 250 раз меньше, чем в моркови, и в 30 раз меньше, чем в томатах и яблоках. Но в желтомясых сортах количество каратиноидов в три-пять раз выше, чем в беломясых. С этой точки зрения они, конечно, имеют большую питательную ценность, чем сорта с белой мякотью.