У картофеля крахмал запасается в. Образование крахмала в растениях. Понятие о полисахаридах. Крахмал и источники его получения, структура крахмала, применение

Картофель очень распространенный овощ, но что мы знаем о нем, о том какие вещества он содержит, почему так полезен и как его правильно готовить? Настало время познакомиться с ним поближе.

Родиной картофеля является Южная Америка, индейцы, жившие в этих местах первыми начали использовать его в пищу. В середине XVI века картофель попал в Европу. В Италии в течение примерно 15 лет картофель возделывали как садовый овощ и лишь потом он получил широкое распространение. Итальянцы сначала назвали картофель «перуанским земляным орехом», а потом за сходство с трюфелями - «тартуффоли». Немцы впоследствии превратили это слово в «тартофель», а потом уже в общепринятое - «картофель». Постепенно эта культура распространилась по всему миру. В Россию картофель впервые попал при Петром I, однако в то время большого распространения не получил. В Росси картофель стали выращивать повсеместно лишь к концу XVII века, и до сих пор он считается вторым хлебом. Картофель выращивают практически на всей территории нашей страны, кроме северных регионов.

Свежий неочищенный клубень картофеля состоит на 70 - 80 % из воды и на 20 – 30 % из сухого вещества. В свою очередь сухое вещество состоит из крахмала (примерно 70% от всего количества сухого вещества), сахара в виде фруктозы, сахарозы и глюкозы. Сахар в картофеле преобразуется из крахмала, его количество зависит от срока и условий хранения клубней. Азотистые вещества в картофеле составляют 1,5— 2,5 %, из них значительная часть - белки. Основной белок картофеля - туберин - является глобулином (55-77 % всех белков) по биологической ценности стоит выше белка других сельскохозяйственных культур. Важным свойством картофельного белка является то, что он характеризуется повышенным содержанием лизина, который лимитирует пищевую ценность почти всех растительных белков. Туберин выгодно отличается от большинства растительных и некоторых животных белков, он обладает почти 100%-ной перевариваемостью и усвояемостью в организме человека и животных. Поэтому картофель имеет большое значение в белковом обмене человека, его суточная потребность на 40-50% вполне может быть удовлетворена за счет хорошего картофеля; на долю глутаминов приходится 20-40%. По биологической ценности белки картофеля превосходят белки многих зерновых культур и мало уступают белкам мяса и яйца. Один килограмм картофеля может дать 940 ккал (3933 кДж). Клубни также содержат жир, щавелевую, лимонную, яблочную, пантетоновую и другие, органические кислоты, калий, фосфор, магний, кальций, железо, натрий, витамины B1, В2, В3, В6, С и РР и в небольшом количестве глюкоалкалоиды туберина, соланин и амиловый спирт, который, придает особый запах и вкус свежему картофелю. При ежедневном употреблении 300 г картофеля можно удовлетворить суточную потребность в витамине С на 70%, в витамине В6 – на 36%, в витамине В1 – на 20%, витамине В2 – на 8%, пантотеновой кислоте – на 16%.

Растение ядовитое, плоды в наземной части нельзя употреблять в пищу. Однако в клубнях тоже содержится вещество соланин - состоящее из молекулы сахара (глюкозы) и физиологически очень активного вещества - алкалоида соланоидина. Достаточно съесть за один раз 200 мг соланина (всего 0,2 г!), как наступит отравление. Однако содержание соланина в нормальных здоровых клубнях не превышает 2-10 мг в 100 г картофеля. Значит, чтобы отравиться картофелем, надо за один раз съесть не менее 3,5-4 кг. Но надо учитывать, что количество соланина резко увеличено в зеленых частях клубня, образующихся при неправильном хранении картофеля, а также в глазках при прорастании клубня. Потому все позеленевшие части клубней, а также глазки необходимо тщательно удалять еще до начала тепловой обработки.

Картофель хорошо сохраняется после сбора урожая, клубни вступают в состояние глубокого (физиологического) покоя, продолжительность которого (в зависимости от сорта) составляет 1 – 3 месяца. По истечение этого времени наступает период вынужденного покоя, длительность которого определяется условиями хранения, в первую очередь температурой.
Есть у картофеля важная биологическая особенность, он способен возобновлять покровную ткань в местах механических повреждений. У растущих и недавно убранных клубней эта способность выше, чем у картофеля, который пролежал несколько месяцев. На поврежденном участке образуется суберин. В смеси с клетчаткой, лигнином, воскообразными веществами и церином суберин образует пробку, сообщая ей те свойства, благодаря которым она в состоянии служить защитным средством против избыточного испарения, зимнего холода и поранений. Суберин активно образуется при температуре 10-18oС и при свободном доступе кислорода. Под слоем пропитанных суберином клеток образуется раневая перидерма. Для ее образования необходимы температура воздуха не менее 10oС и почти полное насыщение его влагой.

При хранении картофеля выделяют четыре периода:
В лечебный период необходимо создать условия для созревания клубней и рубцевания механических повреждений, образования суберина и раневой перидермы. В этот же период сахара превращаются в крахмал, а в точках роста завершается переход в состояние глубокого покоя. В этот период клубни любого целевого назначения хранят при температуре 12...18°С, относительной влажности воздуха 90...95% и свободном доступе воздуха в течение 8..10 cyт. Охлаждение картофеля происходит постепенно, понижением температуры на 0,5 – 1 °С в сутки до выхода на основной режим хранения, эта процедура занимает до 40 дней, при активной вентиляции воздухом – до 20 дней.

В основной период для продовольственного картофеля температуру поддерживают на уровне 2...4oС, относительную влажность – в пределах 90-95%. Вентилируют кратковременно, периодически, чтобы сменить воздух межклубневых пространств, выровнять температуру по высоте насыпи, удалить тепло, выделяемое при дыхании живых компонентов, и поддержать заданный температурный режим.

Для семенного картофеля разработана сортовая технология хранения. Условия хранения семенного картофеля в основном такие же, как у продовольственного, но для получения раннего урожая семенной материал необходимо хранить при более высокой температуре. Перед посадкой клубни необходимо прогреть – около двух недель выдержать при температуре 12-16oС, желательно на свету.

Весенний период хранения картофеля наиболее ответственный, так к концу февраля - началу марта начинают прорастать почки клубней. Чтобы задержать прорастание, устанавливают температуру на 1-3oС ниже, чем в основной период, что приводит к состоянию вынужденного покоя. Используя этот прием, можно сохранить клубни без образования ростков до начала мая. Если необходимо хранить картофель более продолжительное время, применяют различные способы: поддерживают пониженную температуру, обрабатывают химическими препаратами, задерживающими прорастание, используют облучение.

При хранении картофеля внутри клубня происходит взаимное превращение крахмала в сахар и обратно. При температуре около 10°С этот процесс происходит наиболее согласованно и никак не влияет на качество клубней.

При пониженной температуре около 3oС и ниже интенсивно накапливается сахар, в результате осахаривания крахмала. Небольшая часть их используется на дыхание. При этом ухудшаются вкусовые качества картофеля. Накопление сахара в клубнях – это защитная реакция на охлаждение. При превращении крахмала в сахар увеличивается концентрация клеточного сока, что повышает устойчивость тканей картофеля к замораживанию. Если хранение при низких температурах продолжалось не слишком долго, то при последующем "теплом" хранении значительная часть сахаров может снова превратиться в крахмал. Клубни могут остаться физиологически здоровыми, их вкус станет нормальным. Если же картофель долго хранился при низких температурах, то этот процесс становится необратимым.

В настоящее время селекционерами выведено более 4000 сортов картофеля. Его делят на (ранний (раннеспелый) (70-80 дней для полного созревания), среднеранний (80-90), среднеспелый (90-110), среднепоздний (110-120), поздний (120-140)). Для того, чтобы правильно подобрать сорт картофеля нужно знать для чего планируется его использовать. Картофельные сорта с высоким содержанием крахмала – рассыпчатые, поэтому лучше всего подходят для приготовления пюре, варки картофеля в кожуре или для запекания его в духовке. Картофельные сорта с низким содержанием крахмала не развариваются, поэтому подходят для приготовления салатов и супов. Сорта картофеля со средним содержанием крахмала лучше всего подходят для жарки картофеля.

Высокой крахмалистостью (14-25%) отличаются среднеспелые и среднепоздние сорта, самые вкусные из которых: Белоусовский, Бронницкий, Вестник, Голубизна, Истринский, Лорх, Ласунак, Луговской, Орбита, Сотка, Столовый-19, Темп.
Низкое содержание крахмала в клубнях (10-13%) имеют ранние и среднеранние сорта, наиболее вкусными из которых являются: Адретта, Детскосельский, Ильинский, Калинка, Россиянка, Сантэ, Свитанок Киевский, Эффект.

Повышенное содержание крахмала из ранних и среднеранних имеют сорта Адретта, Белоснежка, Мавка, Свитанок Киевский, Эффект, из среднеспелых, среднепоздних и поздних - Белоусовский, Бронницкий, Зарево, Истринский, Ласунак, Лошицкий, Никулинский, Сотка, Столовый-19, Темп и др. Наиболее высоким содержанием крахмала отличается сорт Зарево (в среднем – 20-25%).

Соответственно, заготавливая картофель на зиму, лучше всего приобрести различные его сорта для использования в приготовлении разных блюд.

Картофель можно приобрести повсеместно, однако стоит обращать внимание на его внешний вид. Кожура должна быть без повреждений, клубни однородного цвета, без зеленых пятен, овальной формы. Наилучшим способом выбора подходящего сорта является конечно дегустация. Приобретать лучше непосредственно у тех, кто этот картофель выращивает, так как больше вероятность подучить качественный товар. Даже в таком мегаполисе как Москва, можно приобрести качественный картофель. Существуют, например ярмарки выходного дня, куда привозят свой картофель непосредственно производители.
Из картофеля можно приготовить большое количество блюд. Однако не всегда удается готовить его правильно, чтобы блюдо было не только вкусным, но и полезным и питательным.

Для отваривания и жарения картофель нужно чистить как можно тоньше, т. к. непосредственно под кожурой сосредоточена наибольшая часть белков, витаминов и минеральных солей. Следует пользоваться ножом из нержавеющей стали, так как витамин С разрушается от соприкосновения с железом.

При отваривании картофель нужно класть в кипящую воду, которая должна слегка покрывать верхние клубни. Если картофель погружают в холодную воду, то температура внутри клубней достигает 70ºС только через 20-25 мин. За это время может осахариться свыше 10% крахмала; получившийся сахар частично перейдет в воду. А при погружении картофеля в кипяток ферменты через 5-б мин теряют активность, гидролиз крахмала практически не происходит и потери питательных веществ значительно уменьшаются. При таком способе варки быстрее инактивируются и ферменты, окисляющие витамин С.

Крупные клубни нужно разрезать на несколько частей, так как у целого клубня верхние слои перевариваются быстрее, чем мякоть в центре достигает готовности, однако мелко резать картофель для отваривания тоже не стоит, так как при этом можно потерять много витаминов и полезных веществ.

Варить необходимо на умеренном огне и плотно закрытой крышке. Идеально, если кипение будет едва различимым.
В процессе варки крахмал картофеля клейстеризуется за счет влаги клеточного сока, поэтому из внешней среды вода не поглощается, масса клубней практически не изменяется. Наблюдается лишь небольшое уменьшение ее, что объясняется испарением влаги с поверхностей клубней после сливания воды. Клейстеризованный крахмал заполняет клетки клубня картофеля, и клейстер из них не вытекает. Поэтому в вареном картофеле не ощущаете клейкости.

В процессе варки протопектин средних пластинок, соединяющих клетки, гидролизуется и превращается в растворимый пектин, связь между клетками ослабевает и картофель делается рассыпчатым. Картофель некоторых сортов очень разваривается, клубни деформируются. В этих случаях можно добавлять в воду немного уксуса. В кислой среде распад протопектина замедляется и картофель не разваривается. Когда картофель сварится, воду сразу сливают, а картофель обсушивают, накрыв посуду крышкой при очень слабом нагреве. При этом остатки влаги с поверхности клубней частично испаряются, а частично поглощаются крахмалом картофеля. Солить картофель необходимо перед самым концом варки, примерно за 5 - 7 минут до снятия кастрюли с огня. Таким образом в картофеле сохраняется больше минеральных солей.

Для приготовления пюре вареный и обсушенный картофель протирают горячим (не ниже 75-80 С), добавляют масло, в 2-3 приема горячее (почти кипящее) молоко и тщательно взбивают до пышной массы. Используют как самостоятельное блюдо и как гарнир овощным и рыбным блюдам. При протерании горячего картофеля клетки его тканей остаются целыми, клейстер из них не вытекает и пюре не делается клейким. При охлаждении картофеля пектин застывает, склеивает клетки, оболочки которых при протирании разрываются, клейстер вытекает и пюре приобретает неприятную клейкую консистенцию.

Для жарения картофель нарезают брусочками, дольками, ломтиками и кубиками и жарят, помешивая, на горячей сковороде. Солят картофель после образования румяной корочки. Слой картофеля должен быть не выше 4-5 см. Если при жаренье картофель не дошел до готовности, то его дожаривают в жарочном шкафу. Расход жира составляет около 7% массы очищенного сырого картофеля. В процессе жаренья за счет испарения влаги картофель уменьшается в массе - сырой на 31%.

Иногда жарят и вареный картофель. Для этого его варят, обсушивают, нарезают дольками или толстыми кружками и жарят. Во время варки большая часть влаги поглощается крахмалом, поэтому испарение ее затрудняется, потеря массы картофеля уменьшается почти вдвое (17. Расход жира при этом способе жаренья возрастает, так как после поглощения крахмалом влаги впитывание жира увеличивается.

В отваренном картофеле остается больше витаминов, чем в жареном.

Возможны разнообразные варианты приготовления картофеля. Больше всего витаминов и микроэлементов сохраняется в картофеле, приготовленном с кожурой. Это может быть отварной или печеный картофель.

Картофель легкодоступен и хорошо сохраняется, содержит много витаминов и микроэлементов. Особенно актуально его употребление в зимнее время года, когда повседневный стол беден овощами. Картофель рекомендуется употреблять с овощами и рыбой. Мясо и картофель вместе плохо усваиваются, поэтому диетологи рекомендуют употреблять их в разные приемы пищи. Людям, которые придерживаются диет, картофель можно употреблять, но при этом не заправлять блюда сливочным маслом или жиром, а ограничиться растительным (лучше оливковым).

Приятного аппетита!

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.

Что же самое главное в картофеле? Ясно, что основную ценность картофеля составляет крахмал. Его содержится в клубнях в девять-десять раз больше, чем белков.

Благодаря высокому содержанию крахмала картофель и стал заменителем хлеба. Это обстоятельство определило и широкую возможность его технической переработки в патоку, глюкозу, спирт. Продукты эти получаются только из крахмала. Когда мы потребляем картофель за столом, мы съедаем его целиком, не задумываясь над тем, что в нем содержится. Но очень часто, и на кухне, и в быту, а особенно на производстве, нужен чистый крахмал. Картофельный крахмал - это белый порошок с характерным хрустом. Его иногда неправильно называют картофельной мукой. Что же представляет собой этот порошок и каковы его свойства? Из чего он состоит и как делается?

Обычный картофельный крахмал всегда содержит 20 процентов влаги. Совершенно сухого крахмала практически не бывает. Уместно обратить внимание на одно любопытнее свойство крахмала. Состоя на одну пятую из воды, он тем не менее представляет собой совершенно сухое на ощупь вещество. А вот если бы сахар или соль содержали не 20 процентов, а даже вдвое меньше влаги, это были бы совершенно мокрые продукты.

Попробуем взболтать немного крахмала в воде. Он там нисколько не растворится и постепенно так же, как речной песок, осядет на дно. Поместим одну-две капли крахмальной взвеси под микроскоп. Мы увидим, что картофельный крахмал состоит из большого количества зерен яйцевидной формы. В микроскопе можно отчетливо увидеть своеобразное слоистое строение этих зерен. Зерна картофельного крахмала по сравнению с рисовыми или пшеничными считаются довольно крупными. Диаметр их колеблется в пределах, от 10 до 100 микронов, то есть от одной сотой до одной десятой доли миллиметра. Разумеется, по сравнению с этими «крупными» зернами даже булавочная головка окажется настоящим великаном.

Если в холодной воде крахмал не растворяется, то совершенно иначе он ведет себя в горячей воде. Уже при температуре примерно 60° начинается клейстеризация крахмала. Зерна поглощают большое количество воды, очень сильно набухают и образуют густой непрозрачный раствор, который всем известен под названием клейстера.

А из чего состоит крахмал? Какое место занимает он в химии? Укажем, что, как и все бесчисленные вещества растительного и животного происхождения, крахмал прежде всего содержит в каждой своей молекуле углерод.

Углерод - это тот элемент, который в различных комбинациях с другими химическими элементами, составляет основу всей живой природы. Ученые подсчитали, что содержание углерода в животных и растительных организмах, населяющих землю, составляет около 700 миллиардов тонн. В молекуле крахмала углерод не одинок. Чудесными химическими силами связан он с атомами водорода и кислорода. Химики установили, что в каждой самой маленькой частице крахмала на каждые шесть атомов углерода приходится десять атомов водорода и пять атомов кислорода. Кто изучал химию, тот знает, что. именно такое соотношение имеется в химической формуле воды. Каждая молекула воды имеет простую формулу: Н 2 О. А общее число атомов водорода и кислорода в крахмальной частице соответствует пяти молекулам воды. Такое любопытное соотношение химики давно уже заметили не только в крахмале, но и в сахаре, клетчатке и некоторых других веществах. Это дало повод назвать эти вещества углеводами, так как будто состоят они из углерода, или угля, и воды. Но это только кажущееся, обманчивое представление о составе углеводов. Да и, кроме того, теперь обнаружены и такие соединения из той же химической семьи, где это соотношение угля и воды вовсе не наблюдается. Название, тем не менее, осталось. Крахмал относится к классу углеводов. В этом смысле он - близкий родственник клетчатки и всех сахаров. Недаром в чудесном явлении фотосинтеза крахмал ведь образовался из глюкозы - из этого простейшего сахара.

Как же получается чистый крахмал? Еще лет двести назад его не умели добывать из картофеля. Поступали тогда - и еще много позже - так: картофель очищали от грязи, сушили, а потом растирали в тонкий порошок; при этом получали грубую, темного цвета картофельную муку. Нынешний крахмал нисколько не похож на эту муку.

Первым, кто предложил более совершенный способ получения чистого крахмала, был замечательный русский ученый Андрей Тимофеевич Болотов. Более 180 лет назад опубликовал он сочинение, в котором предложил свой способ изготовления картофельного крахмала. Мы применяем теперь сложные машины, добиваемся лучших результатов. Но в основе своей и нынешний способ напоминает тот, что предложил Болотов. Суть его заключается в том, что разрушают клетки растительной ткани картофеля и с помощью воды извлекают из них зерна крахмала.

Вот как это делается на современных крахмальных заводах. Клубни картофеля тщательно отмывают от грязи, а затем растирают на терочных машинах. При этом клетки ткани разрываются - и получается своего рода кашица, которую так и называют картофельной кашкой. Если затем пустить в кашку много воды, то вода унесет из разорванных клеток крахмальные зерна, а вся остальная, более тяжелая, ткань останется на дне. Таким образом, крахмал как бы вымывается из клеток клубней. Вымывание крахмальных зерен проводится на особых ситах, снабженных щетками. Щетки протирают кашицу и способствуют лучшему выделению зерен из клеток. Зерна крахмала образуют с водой взвесь или, как говорят, суспензию. Затем в особых чанах крахмал отстаивается: здесь все крахмальные зерна, как более тяжелые, постепенно садятся на дно. После этого крахмал несколько раз промывают свежей водой для удаления всевозможных примесей. Вместо осаждения на заводах пользуются теперь более быстрым и совершенным способом выделения крахмала - центрифугированием. В специальный барабан, который вращается с большой скоростью, впускают крахмальное молоко, то есть взвесь крахмала в воде. От быстрого вращения развивается большая центробежная сила, которая отбрасывает крахмальные зерна к стенкам барабана. Соковая вода выходит из центрифуги, а крахмал оседает на внутренних стенках барабана. Очищенный и промытый крахмал высушивают. Получается белый блестящий порошок. Это и есть сухой картофельный крахмал. Из него варят кисель, готовят патоку, делают саговую крупу, им крахмалят белье, а главное - широко используют в производстве всякого рода текстильных тканей.

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.

Питательные вещества в клубне картофеля распределены неравномерно.

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.

Блюда из картофеля не следует подвергать повторному нагреванию, так как это уменьшает содержание в них витаминов. Сырой картофель в пищу не употребляют, поскольку организм плохо усваивает не прогретый крахмал. Из картофеля, вернее из картофельного крахмала, вырабатывают целый ряд продуктов питания. Это - картофельная мука, декстрин, крахмальный сахар, сиропы, саго, спирт. Картофельную муку следует хранить в сухом месте, так как она очень легко впитывает влагу. В холодной воде она не растворяется, а в горячей (65°) набухает и превращается в клейстер, поэтому картофельную муку используют для приготовления киселей и сладких супов.

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