Биохимия картофеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ АГРАРНЫЙ ИНСТИТУТ - ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А.А. ЕЖЕВСКОГО»

Факультет Технологический

Кафедра инженерно-технологическая

Курсовая работа

на тему: «Биохимия картофеля»

Дисциплина: Биохимия сельскохозяйственной продукции

Выполнил:

Пляскина А.С.



Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

Основная часть

1.1 Народно-хозяйственное значение картофеля и биологические особенности его развития

1.2 Биохимический состав картофеля

1.3 Химический состав и питательная ценность картофеля

1.4 Виды картофеля

1.5 Товарные сорта картофеля

Глава 2. Практическая работа

2.1 Использование картофеля в питании человека

2.2 Технология производства крахмала

Глава 3. Болезни картофеля и особенности их развития

3.1 Бактериальные болезни картофеля

3.2 Вирусные болезни картофеля

3.3 Нематодные болезни картофеля

3.4 Агрометеорологические условия для картофеля

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур. Он широко используется на продовольственные, кормовые и технические цели. Питательная ценность картофеля определяется оптимальным соотношением органических и минеральных веществ, его клубни содержат витамины С, В, А (каротин), РР и К.

Наиболее эффективным путём повышения продуктивности картофеля является внедрение в практику сельскохозяйственного производства высокоурожайных сортов, биологические особенности которых больше соответствуют местным природным условиям. Приёмы агротехники не всегда обеспечивают высокую урожайность на устаревших малопродуктивных сортах.

Современным достижением картофелеводства является выведение улучшенных сортов, устойчивых к болезням разной природы происхождения. Однако такие сорта как Кемеровский, Любава и Белоярский ранний не полностью удовлетворяют запросам производства, хотя они обладают комплексом хозяйственно - ценных качеств. Они имеют высокую урожайность, но сильно поражаются такими заболеваниями как фитофтороз, ризоктониоз и парша обыкновенная. Эти сорта не обладают высокими вкусовыми качествами и пригодностью клубней для механизированной уборки.

Отмечена нестабильность урожайности и её снижение под воздействием неблагоприятных внешних условий, а также в результате поражения фитофторозом и бактериозом.



Глава 1. Обзор литературы

Были проведены исследования по изучению динамики биохимических показателеи? клубнеи? картофеля в осенне-зимнии? период хранения.

Пробы для закладки на хранение отбирали в 2011-2013 гг. в полевых опытах, включающих 12 вариантов различных доз и соотношении? минеральных удобрении? при капельном поливе.

Почва ? выщелоченныи? чернозем (Воронежская обл.). В среднем, за 3 периода хранения (с сентября по апрель) содержание витамина C в клубнях при умеренных дозах удобрении? снизилось в 3,0-3,2 раза, а при высоких в 3,3-3,4 раза. Потери сухого вещества и крахмала при небольших и умеренных дозах N30-60P90-120K60-90 составили 1,4-1,5 и 1,0-1,1 %, от высоких доз N120-150P180-210K150-180 ? 1,6-2,0 и 1,4-1,7 %.

Содержание нитратов в клубнях при хранении постепенно снижалось, причем наибольшее их уменьшение произошло в апреле. Так, при небольших дозах удобрении? их остаточное количество в продукции в апреле уменьшалось в 3,2-3,3 раза, при повышенных дозах в 2,5-2,9 раза, против 3,7 раза на контроле без удобрении?.

Односторонне усиленное азотное и азотно-калии?ное удобрение ухудшало все биохимические показатели картофеля. Для поддержания оптимальных биохимических показателеи? клубнеи? при хранении необходимо при капельном поливе в полном удобрении увеличивать долю фосфора (кг/га деи?ствующего вещества) по отношению к азоту в 1,5-1,7 раза, а долю калия в 1,3 раза.

Высокая урожаи?ность (37,8 т/га), оптимальные биохимические показатели, низкая концентрация нитратов (36,6 мг/%) в продукции за период хранения достигались при капельном поливе и внесении под картофель N90P150K120 кг/га деи?ствующего вещества. Допустимо вносить дозу N120P180K150 (урожаи? - 41,5 т/га) при условии засыпки картофеля отдельно от общего вороха и осуществлять реализацию продукции в конце периода хранения, когда концентрация нитратов в клубнях становится в 2,5-2,9 раз меньше.

1.1 Народно-хозяйственное значение картофеля и биологические особенности его развития

Картофель - одна из самых важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего пользования. Прежде всего, это ценнейший продукт питания, который справедливо называют вторым хлебом. Питательная ценность его определяется оптимальным соотношением органических и минеральных веществ, необходимых человеку. В зависимости от сорта в клубнях содержится от 15 до 35% сухого вещества. Больше всего в клубнях углеводов в виде крахмала, значительно меньше белка и жира.

Белок картофеля по биологической ценности стоит выше белков многих других растений благодаря оптимальному соотношению незаменимых аминокислот. Если питательную биологическую ценность куриного белка принять за 100%, то ценность белка пшеницы составит 64%, а белка картофеля 85%. Качество белка картофеля выше, чем сои, гороха и других сельскохозяйственных культур.

Картофель вместе с овощами - важнейший источник витаминов. Особенно много в клубнях антицинготного витамина С. При потреблении 200-300 г свежего раннего картофеля в варёном виде организм человека получает почти суточную норму этого витамина. Кроме того, в клубнях содержатся витамины В, А (каротин), РР и К. Наиболее богат витаминами свежевыкопанный картофель. В клубнях находятся минеральные соли кальция, железа, йода, калия, серы и других веществ. По общему содержанию минеральных веществ картофель превосходит многие виды овощей и плодов.

Большое значение имеет картофель как сырьё для перерабатывающей, спиртовой и крахмалопаточной промышленности, для приготовления разнообразных кондитерских изделий, в колбасном производстве и во многих других отраслях пищевой индустрии.

Картофель - ценная культура для использования на кормовые цели, особенно для молочного скота, свиней и птицы. На корм идут не только клубни, но и ботва, побочные продукты, получаемые при промышленной переработке (барда, мезга).

Общая кормовая ценность картофеля при урожае 150 ц/га клубней и 80 ц/га ботвы составляет примерно 5500 кормовых единиц. Зелёная ботва в смеси с ботвой корнеплодов, отходами капусты и других овощей даёт прекрасный силос, который по кормовому достоинству почти не уступает кукурузному без початков.

Клубни используют на корм скоту в свежем, варёном и запаренном виде. Скармливать их можно круглый год, а в силосованном виде и брикетах хранить на протяжении нескольких лет.

Картофель - растение преимущественно умеренного климата. По биологическим свойствам он существенно отличается от большинства сельскохозяйственных культур. Это связано, прежде всего, со способностью его к клубнеобразованию и вегетативному размножению.

Требования растений картофеля к температуре, воде, элементам питания, свету, воздуха на протяжении жизни не остаются неизменными, поэтому высокие урожаи можно получить лишь при правильном обеспечении его всеми указанными факторами. Эффективность каждого фактора тем выше, чем лучше растение обеспечено остальными.

Требования к температуре. Картофель - растение относительно прохладного лета. Клубни картофеля, прошедшие период покоя и высаженные в почву, начинают прорастать при температуре не ниже 3-5 ?С. Однако при этих условиях прорастание идёт медленно, корни образуются слабо, а клубни легко поражаются болезнями. Если такая температура сохраняется длительное время, на материнском клубне образуются молодые клубеньки. Активное прорастание высаженных клубней начинается тогда, когда температура почвы на глубине заделки (6-12 см) достигнет 7-8 ?С. По мере дальнейшего повышения температуры этот процесс усиливается.

Пророщенные клубни дают всходы на 6-10 дней раньше, чем обычные. При температуре ниже +31 ?С рост и развитие почек на клубнях останавливаются, а при температуре -1-1,5 ?С и выше +35?С почки и клубни обычно повреждаются.

Первые листья активно образуются при температуре не ниже +11-13?С, надземная масса при температуре +18-25?С. При повышенной температуре (более + 25?С) у растений удлиняются стебли и боковые побеги, сужаются листовые пластинки, уменьшается содержание хлорофилла в листьях, сокращается вегетационный период, снижаются урожаи и качество клубней. Если температура почвы поднимается до +40-41?С и выше, происходит ассимиляция, т.е. накопление органического вещества резко снижается, а рост ботвы прекращается.

Для цветения картофеля наиболее благоприятна температура 19-22? С. Более высокие температуры нередко вызывают сбрасывание цветков и бутонов.

Начало клубнеобразования у большинства сортов совпадает с фазой бутонизации. Лучшая температура почвы в это время -16-19 ?С, что примерно соответствует температуре воздуха 21-25 ?С. При температуре почвы ниже 6?С и выше 23?С прирост клубней резко задерживается, а при 2?С и выше 27-29 ?С прекращается.

Требования к влаге. Картофель требователен к влажности почвы, но потребность эта в различные периоды роста и развития растения неодинакова. Расходование большого количества воды на накопление урожая определяется как химическим составом и накопляемой массой ботвы и клубней, так и морфологическим строением растений: 70-80% массы клубней и 80-85% массы ботвы приходится на воду. Располагая довольно большой листовой поверхностью, а, следовательно и высокой транспирацией, картофель имеет сравнительно слабо развитую и неглубоко залегающую корневую систему: 60-65 % корней располагается в слое почвы глубиной 20 см, 16-18%- в слое 20-40 см и лишь 17-20% - глубже 40 см.

По мере роста потребность картофеля в воде возрастает, достигая максимума в период бутонизации - массового цветения. Оптимальная влажность почвы в это время должна составлять 70-75 % ППВ. Достаточное снабжение картофеля влагой в фазу формирования клубней - одно из основных условий накопления высокого урожая. С целью получения более зрелых клубней к моменту уборки (за две недели до начала) влажность почвы уменьшают до 55-60% ППВ.

Требование к воздуху. Прорастающие клубни потребляют кислорода из почвенного воздуха во много раз больше, чем прорастающие семена других растений.

Недостаток кислорода в почве в это время (в случае её уплотнения или переувлажнения) может привести к гибели прорастающего клубня, а в более поздний период и взрослого растения. Существенное значение кислорода почвенного воздуха имеет и для развития корневой системы. Суточная потребность в нём корней растений составляет около 1 мг на 1 г их сухого вещества.

Помимо воздушного режима почвы, большое значение для жизнедеятельности растений имеет обеспеченность их углекислым газом в надземном слое воздуха. Углерод воздуха является основным химическим элементом, из которого строится органическое вещество растений.

Требование к элементам питания. Для своего роста и развития картофель требует повышенное количество питательных веществ. Наибольшую потребность он испытывает в пяти химических элементах: азоте, фосфоре, калии, кальции и магнии.

При недостатке в почве азота наблюдается слабое развитие надземных органов картофеля, листья приобретают бледно-зелёную окраску. При избыточном азотном питании отмечается чрезмерный прирост ботвы, задерживается образование клубней, снижается устойчивость их к механическим повреждениям при уборке и к болезням во время хранения.

Достаточное питание фосфором способствует лучшему развитию корневой системы, раннему клубнеобразованию и большему накоплению крахмала в клубнях. Недостаток фосфора угнетает рост и задерживает цветение картофеля.

При внесении калия картофель становится более устойчивым к заморозкам и болезням, при недостатке его листья приобретают бронзовый оттенок, желтеют и отмирают по краям. Калий ускоряет передвижение углеводов из листьев в клубни. С каждой тонной клубней из почвы выносится в среднем около 5 кг азота, 2 кг фосфорной кислоты и 9 кг калия. Картофель поглощает максимум элементов питания в период бутонизации и цветения, когда происходит интенсивный прирост ботвы.

Требование к свету. Картофель - светолюбивое растение. При недостатке света стебли вытягиваются, резко замедляется их развитие. В условиях затенения листья теряют способность к ассимиляции углекислого газа. В условиях продолжительного и интенсивного освещения растения хорошо растут и развиваются даже при пониженных температурах. При слабом освещении требуется повышенная температура воздуха.

Требование к почве. Картофель растёт на различных почвах, но наибольшие урожаи обеспечивает на хорошо окультуренных, лёгких и средних суглинках. Чем меньше плотность почвы в зоне клубнеобразования и лучше снабжение корневой системы кислородом воздуха, тем выше урожай. Для картофеля оптимальными считаются суглинистые почвы с объёмной массой 09-1,2 г/см3. На более плотных почвах всходы задерживаются, и в ряде случаев посадочные клубни загнивают.

Поэтому важно поддерживать почву в рыхлом состоянии на протяжении всего вегетационного периода растений. Для выращивания семенного материала хорошими почвами являются торфяники, обладающие потенциально высоким плодородием и благоприятными физическими свойствами.

1.2 Биохимический состав картофеля

Современный рынок предъявляет высокие требования к товарным характеристикам производимого картофеля. Поэтому, одним из значимых направлений в региональной селекции по созданию местных сортов, является формирование сортовых особенностей, признаков, напрямую связанных с использованием картофеля, как важнейшего продукта питания.

Для жителей регионов эта культура является одним из основных источников пополнения запасов витамина С и минеральных солей в организме, способствующих поддержке кислотно-щелочного баланса крови и других жидкостей на оптимальном уровне, что нейтрализует кислотность при потреблении мясных продуктов и мучных изделий.

Наряду с высокими питательными достоинствами, перспективные селективные генотипы должны обладать хорошими вкусовыми качествами, приятным запахом, внешним привлекательным видом клубней, устойчивых к потемнению мякоти, как в сыром, так и в вареном виде. Учитывая, что основное потребление продовольственного картофеля приходится на зимний период, необходимо, чтобы клубни обладали продолжительным периодом покоя, хорошей легкостью и способностью сохранять свою пищевую ценность при длительном хранении.

Высокая генотипическая обусловленность биохимического состава клубней картофеля в значительной степени зависит от условий выращивания, поэтому создаваемые генетические популяции должны отличаться не только качественными показателями, но и их стабильностью.

Таким образом, улучшение пищевых достоинств и кулинарных свойств вновь выводимых сортов, не могут быть решены без оценки биохимических показателей.

Сельскохозяйственная деятельность, связанная с земледелием, осуществляется на севере Дальнего Востока России с дефицитом одного из основополагающих факторов внешней среды - тепла, чем и определяется региональная специфика картофелеводческой отрасли. Короткий период вегетации, ранние заморозки, морские туманы, переувлажнение некоторых типов почв и часто встречающийся, особенно в период клубнеобразования, недостаток атмосферной влаги, повсеместное распространение многолетней мерзлоты, медленное оттаивание весной пахотного горизонта отрицательно сказываются на проведении полевых работ.

Наряду с неблагоприятными агроклиматическими условиями существуют и два положительных фактора: высокий приток солнечной радиации и длительный световой день в период роста и развития агроценозов, что обеспечивает повышенную интенсивность фотосинтетической деятельности картофельных растений и позволяет сформировать хозяйственно-ценный урожай товарных клубней за небольшой вегетационный период.

1.3 Химический состав и питательная ценность картофеля

Главным показателем качества и ценности картофеля является его химический состав, т.е. содержание в нем основных питательных веществ.

Химический состав клубней колеблется в довольно широких пределах и зависит от ряда факторов: сорта, степени зрелости, почвенных и климатических условий, количества и качества удобрений и т.д. Так, содержание воды в клубнях колеблется от 64 до 86%, соответственно содержание сухих веществ равно 14-36%. Такие же колебания наблюдаются и в отношении отдельных компонентов. Поэтому ниже приведены средние и округленные данные - их вполне достаточно для суждения о пищевой ценности картофеля.

Клубни содержат в среднем

воды - 75,3%

сухого вещества - 24,7%, в том числе

крахмала - 17,5%

сахаров - 0,5%

белка - 1-2%

минеральных солей - около 1%

азотистых веществ (сырой протеин) - 2%;

клетчатки - 1%;

жиров - 0,1%;

титруемых кислот - 0,2%;

веществ фенольной природы - 0,1%;

пектиновых веществ - 0,6%;

прочих органических соединений (нуклеиновых кислот, гликоалкалоидов, гемицеллюлоз и др.) - 1,6%;

Максимальное содержание сухого вещества в клубнях 36,8%, крахмала 29,4%, белка 4,6%, витаминов С, B1, B2, B6, PP, К и каротиноидов.

Свежие клубни неочищенного картофеля

Энергетическая ценность 73 ккал, 305 кДж

Пищевая ценность на 100 г. Продукта

Ориентировочно различают сорта картофеля с высоким содержанием сухих веществ (более 25%), средним (22-25%) и низким (менее 22%). Крахмал составляет 70-80% всех сухих веществ клубня; находится он в клетках в виде слоистых крахмальных зёрен размером от 1 до 100 мкм, но чаще 20-40 мкм. Содержание крахмала зависит от скороспелости сортов: оно выше у позднеспелых.

В процессе хранения количество крахмала в клубнях уменьшается в результате гидролитического распада его до сахаров. В большей мере снижается содержание крахмала при низкой температуре (1-2 °С). Сахара в картофеле представлены глюкозой (около 65% к общему сахару), фруктозой (5%) и сахарозой (30%), в незначительном количестве встречается мальтоза, обычно при прорастании картофеля. Наряду со свободными сахарами в картофеле имеются фосфорные эфиры сахаров (глюкозо-1-фосфат, фруктозо-6-фосфат и др.).

В зрелом картофеле сахаров немного (0,5-1,5%), но они могут накапливаться (до 6% и более) или исчезать полностью, что наблюдается при длительном хранении. Решающим фактором при этом является температура. Биологической основой изменения содержания сахароз служит различная скорость одновременно протекающих в клубнях трёх основных процессов углеводного обмена: осахаривания крахмала, синтеза крахмала из сахаров и окислительного распада сахаров при дыхании.

Эти процессы регулируются соответствующими ферментными системами. Установлено, что при температуре 10 °C в 1 кг клубней образуется 35,8 мг сахара и столько же расходуется, при меньшей температуре (0-10 °С) - наблюдается накопление сахара в клубне (по достижении определённого уровня содержание сахаров остаётся постоянным), а при температуре большей 10 °C сахар больше расходуется, чем образуется. Таким образом, накопление сахара можно регулировать, изменяя температуру хранения. Накопление сахаров в клубнях во время хранения значительно зависит и от сорта картофеля.

Повышение содержания сахаров более чем на 1,5-2% отрицательно сказывается на качестве картофеля (при варке он темнеет за счёт образования меланоидинов, приобретает сладкий вкус и др.). Сырой клетчатки в клубне содержится около 1%, примерно столько же и гемицеллюлоз, главным образом пентозанов, составляющих вместе с клетчаткой основную массу клеточных стенок. Наибольшее количество клетчатки и пентозанов находится в перидерме, значительно меньше их в коре и ещё меньше в зоне сосудистых пучков и сердцевине.

Пектиновые вещества являются полимерными соединениями с большой молекулярной массой. Они построены из остатков галактуроновой кислоты, являющейся продуктом окисления глюкозы. Среднее содержание пектиновых веществ в картофеле составляет 0,7%. Эти вещества неоднородны и встречаются в виде протопектина, пектина, пектиновой и пектовой кислот. Последние три соединения обычно называют пектинами (пектином). Протопектин нерастворим в воде и находится в связанном состоянии, образуя межклеточную прослойку в растительных тканях. Он служит как бы цементирующим материалом для клеток, обусловливая твёрдость тканей.

Существует мнение, что протопектин состоит из молекул пектиновых кислот, цепочки которых связаны между собой через ионы кальция, магния и фосфорнокислые «мостики»; при этом молекула протопектина может образовывать комплексы с целлюлозой и гемицеллюлозами.

Под действием ферментов, при кипячении в воде, нагревании с разбавленными кислотами и щелочами происходят гидролиз протопектина с образованием растворимого в воде пектина. Этим объясняется размягчение картофеля в процессе варки.

Пектин является сложным эфиром метилового спирта и пектиновой кислоты. Молекулы пектиновой кислоты содержат мало метоксильных групп, а молекулы пектовой кислоты не содержат их вовсе. Все эти соединения растворимы в воде, находятся в клеточном соке.

Пектиновые вещества, обладая большой гидрофильностью, способностью к набуханию и коллоидным характером растворов, играют важную роль в качестве регуляторов водного обмена в растениях, а в продуктах - в формировании их структуры.

Азотистые вещества в картофеле составляют 1,5 - 2,5%, из них значительная часть - белки. Белкового азота в целом в 1,5-2,5 раза больше, чем небелкового. Среди небелковых веществ в заметных количествах содержатся свободные аминокислоты и амиды. Незначительная часть азота представлена в нуклеиновых кислотах, некоторых гликозидах, витаминах группы В, в виде аммиака и нитратов.

Основной белок картофеля - туберин - является глобулином (55-77% всех белков); на долю глутаминов приходится 20-40%. По биологической ценности белки картофеля превосходят белки многих зерновых культур и мало уступают белкам мяса и яйца. Полноценность белков определяется составом аминокислот и, в частности, соотношением незаменимых аминокислот.

Содержание гликоалкалоидов (соланина) в картофеле около 10 мг%. повышается при прорастании клубней и хранении на свету. Азотистые вещества распределены в клубне неравномерно: меньше в зоне сосудистых пучков, увеличиваясь в направлениях к поверхности клубня и внутрь.

Содержание белка наибольшее в коре и зоне сосудистых пучков и уменьшается к внутренней сердцевине, а небелкового азота, наоборот, больше всего во внутренней сердцевине и уменьшается к поверхности клубня.

1.4 Виды картофеля

Картофель относится к семейству пасленовых и роду «солянум», который насчитывает более двухсот разных растений. А теперь спустимся еще на одну ступеньку ниже здесь мы встретимся с видом «туберозум», к которому и принадлежит картофель. Итак, «Солянум туберозум» - таково полное ботаническое название давно знакомого нам картофеля.

Род солянум насчитывает около 200 разных видов. Из них в культуре распространено только два близких вида: картофель андийский и картофель чилийский. Картофель андийский возделывают в Перу, Колумбии, Эквадоре и северной Аргентине. Картофель чилийский - предок всех многочисленных европейских сортов. Он насчитывает тысячи разновидностей и сортов.

· столовые - не более 18% крахмала (иногда до 20%). Картофель этих сортов используют в пищу. Клубни очень вкусные, содержат много витамина C, бета-каротина и других полезных веществ;

· технические - предназначены для производства крахмала и спирта. В таком картофеле - более 16% крахмала и мало белков;

· кормовые - с большим содержанием крахмала и белка, то есть веществ, способствующих скорейшему росту домашних животных;

· универсальные - клубни приятны на вкус, содержат от 16 до 18% крахмала, много витаминов и микроэлементов.

Существует четыре категории столовых сортов (кулинарных типа):

· A - картофель для салатов и окрошек. Клубни не развариваются, мякоть плотная и водянистая, мучнистость отсутствует;

· B - картофель, предназначенный для варки (идеален для супов) и поджаривания. Клубни с умеренно плотной и водянистой, немного мучнистой мякотью, развариваются очень слабо;

· C - хорошо разваривающийся картофель, который обычно подают к столу целым, в виде пюре или поджаренным. Консистенция клубней мягкая, мякоть умеренно мучнистая и слегка водянистая.

· D - очень сильно разваривающийся картофель. Используется для запекания и приготовления пюре, для жарки не подходит. Консистенция клубней мягкая, мякоть мучнистая и не водянистая.

1.5 Товарные сорта картофеля

Существует огромное количество сортов картофеля - более 50 тысяч. Размножается семенами, клубнями, частями клубней. Только в нашей стране в настоящее время районировано более ста сортов картофеля. Клубни многочисленных сортов картофеля различаются по форме, окраске кожицы, цвету и консистенции мякоти, размеру, содержанию крахмала, вкусу и ряду других признаков.

По форме различают клубни шарообразные, бочкообразные, яйцевидные, удлиненные, плоские с разными отклонениями. По окраске они бывают белые, розовые, желтые, красные и фиолетово-синие.

С ботанической точки зрения отдельные сорта различают по продолжительности вегетационного периода, т.е. по скорости созревания клубней. Выделяют пять групп: ранние, среднеранние, среднеспелые, среднепоздние и поздние. У ранних сортов клубни образуются через 40 дней после появления всходов, у среднеранних - через 60 дней, у среднеспелых - через 70-75 дней, у среднепоздних - через 90-105 дней и у поздних - через 105-120 дней. В практике торговли несколько сужают рамки отдельных групп и все сорта делят на ранние, средние и поздние.

Ранних сортов картофеля в настоящее время выращивают у нас мало, больше распространены средние и поздние сорта. По хозяйственному назначению, т.е. по использованию, все культивируемые у нас сорта картофеля делят на четыре группы: столовые, технические, кормовые и универсальные. Столовые сорта, как это следует из самого названия, идут непосредственно в пищу, поступают на сушку и в переработку на полуфабрикаты (чипсы, крекеры, крупка).

Клубни столовых сортов - средних или крупных размеров с тонкой кожурой, с небольшим количеством неглубоко сидящих глазков. Они имеют нежную мякоть, не темнеют, содержат 12-16% крахмала, богаты витамином С. Их клубни по большей части округлы или овальны.

Картофель технических сортов идет на производство крахмала и спирта. Естественно, что чем выше содержание крахмала в картофеле (более 16%), тем больше выход готовой продукции. Повышенное содержание белка в картофеле технических сортов нежелательно.

Кормовые сорта отличаются высокой урожайностью, крупными клубнями, большим содержанием крахмала и белка.

Универсальные сорта сочетают в себе свойства столового, технического и кормового картофеля. По цвету различают в основном картофель с белой, желтой и розовой мякотью. Встречаются и сорта с интенсивно окрашенной мякотью - фиолетово-синие и даже черные (сорт Негритенок - с черной мякотью; выращивается главным образом ради оригинальности, xотя он и вполне съедобен).

При желании свой картофель можно иметь к столу задолго до уборки полного урожая. С момента цветения, т.е. приблизительно с середины июня, на рыхлых почвах руками отделяют крупные клубни и используют в пищу. На тяжелых почвах клубни вынимают из земли, осторожно подкапывая кусты.

Раннеспелые сорта картофеля созревают за 60 дней. В средней полосе России их обычно убирают в первую половину июля, при первых признаках пожелтения нижних листьев.

Уборку среднеранних, среднеспелых и поздних сортов осуществляют, когда пожухнет и высохнет ботва: среднеранние - в августе; среднеспелые и среднепоздние сорта - в конце августа-сентябре. За 7-10 дней до уборки ботву скашивают, в результате чего происходит отток питательных веществ из ботвы в клубни. Это способствует их лучшему созреванию, быстрому образованию прочной кожуры, повышает сохранность. Здоровую ботву можно использовать на компост. Однако, при малейшем подозрении на наличие заболеваний в ботве ее лучше сжечь.

Землю можно использовать как хранилище невыкопанного картофеля в течение 2-3-х недель. Копать картофель лучше садовыми вилами или лопатой со стороны междурядья, стараясь не повредить клубни. После копки картофель рекомендуется помыть щеткой и просушить: чистые клубни лучше хранятся. Затем уложить в мешки или ящики и убрать в место холодного хранения.

При выращивании картофеля для зимнего хранения рекомендуется брать сорта со средним и среднепоздним сроками созревания, срок вегетации у которых составляет в среднем 110-115 дней. У таких сортов урожайность, как правило, выше, и сам картофель вкуснее за счет более высокого процента содержащегося в клубнях крахмала.

При уборке ведут отбор клубней на семена с самых урожайных и здоровых кустов. При этом семенной картофель сразу кладут в отдельную тару. Считается, что семенной картофель - это средний с хорошего куста или лучший с плохого. Если не вести такой отбор, то через 4-5 лет любой новый здоровый куст вырождается.

Чтобы клубни не прорастали:

Картофель относится к скоропортящимся продуктам, а хранить его надо круглый год, от урожая до урожая. Особенно интенсивно начинается порча клубней весной. Чуть пригреет солнце, повеет в воздухе теплом - и сразу же в них просыпаются дремавшие всю зиму силы. Клубни начинают прорастать, становятся беднее крахмалом, в них меньше остается витамина С. Ведь самое ценное, что запасала впрок природа, уходит в ростки. Кроме того, ухудшаются вкусовые свойства и питательность картофеля.

Картофель теряет в массе не только при прорастании, но и при обычном, нормальном хранении. На дыхание (это окислительный процесс) картофель расходует основное свое богатство - крахмал. Как же быть, как затормозить дыхание, как задержать процесс прорастания клубней?

Давно известно, что холод помогает сохранению продуктов. Он замедляет и задерживает ход жизненных процессов и в первую очередь такие, как дыхание и прорастание. Кроме того, холод не дает развиваться микроорганизмам, которые тоже вызывают порчу продуктов. Вот почему испокон веков картофель хранят в холодных и хорошо вентилируемых помещениях.

Процесс хранения картофеля в хранилищах можно разделить на четыре этапа. Первый этап начинается при закладке картофеля и протекает в течение 10-15 дней при температуре 15-17 °С; этот этап сопровождается заживлением ран клубней и частичным удалением влаги, Он называется лечебным. Второй этап хранения (охлаждение) продолжается до наступления зимы и характеризуется понижением температуры до 3-5 °С.

На этом этапе все жизненные процессы в клубнях замедляются. Самый главный, третий, этап длится всю зиму. Температура хранения поддерживается на уровне 3-5 °С. Все физиологические процессы замедлены, клубни как бы находятся в покое. И» наконец, четвертый этап совпадает с концом зимы и началом весны.

Главную роль при хранении, помимо влаго- и газообмена, как уже отмечалось, играет холод. Он как бы усыпляет клубни, погружает их в спячку. Но для создания специальных хранилищ приходится делать немалые затраты, поэтому ученью работают над изысканием более дешевых способов «усыпления» картофеля.

Еще в советское время химики создали препарат, который позволяет сохранять картофель сравнительно долго без прорастания и в несколько раз уменьшает потери при хранении. Это препарат с условным названием М-1. Полное наименование вещества звучит более солидно: метиловый эфир альфа-нафтилуксусной кислоты. Применяют препарат в виде дуста на молотой глине; причем содержание чистого препарата М-1 равно 3,5%. Этим дустом опыливают картофель во время закладки на хранение.



2. Практическая работа

2.1 Использование картофеля в питании человека

Картофель - один из основных продуктов питания для человека. В мире он занимает пятое место среди источников энергии в питании людей после пшеницы, кукурузы, риса и ячменя. 100 г свежей массы картофеля содержат в среднем около 295 кДж или «70 ккал, причем в зависимости от содержания крахмала показатели колеблются от 65 до 90 ккал. В его клубнях содержатся ценные питательные вещества. Значение картофеля в питании человека обусловлено особенно содержанием крахмала, протеина, витаминов, минеральных и балластных веществ.

Столовый картофель является комплексным пищевым продуктом, который выполняет одновременно несколько аспектов здорового питания. Концентрация энергии в нем относительно низкая. Он содержит питательные вещества в концентрациях (плотность питательных веществ на 100 ккал), которые необходимы человеческому организму. По этим показателям картофель более соответствует физиологическим потребностям взрослого человека, чем, например, свинина и хлеб.

Благодаря содержанию физиологически ценных веществ для питания картофель играет и важную роль в профилактике различных заболеваний, является важной диетической пищей. Хотя содержание сырого протеина в картофеле низкое (около 2%, у отдельных сортов до 2,5%), его белок (чистый протеин) является очень ценным для питания человека. Переваримость его выше 90%, а соотношение незаменимых аминокислот в нем примерно такое же, как в протеине животного происхождения. Поэтому он считается особенно ценным, уступая лишь протеину яиц, молока и мяса.

Среди растительных белков из культурных растений протеин картофеля имеет самую высокую биологическую ценность, обусловленную долей абсорбированного азота от поглощенного и, которая задерживается в организме и используется для его роста.

Это обосновано тем, что химический состав клубней зависит от многих факторов: от сорта, почвенных и погодных условий, удобрения, степени спелости, способа возделывания и условий хранения и др. Влияет на эти показатели и срок анализа (осенью или весной), а также анализированы весь клубень или только часть его, большие или маленькие клубни. И сохранения. У куриного яйца она равна, например - 96, для белка картофеля - 73, сои - 72, кукурузы - 54, пшеницы - 53, гороха - 48, фасоли - 46%.

Белок картофеля богат незаменимыми аминокислотами. Особенно отличается он относительно высоким содержанием лизина и серосодержащими аминокислотами. При ежедневном потреблении 150 г картофеля, в зависимости от сорта, можно удовлетворить на 25...40% дневную потребность человека в лизине, лейцине, изолейцине и триптофане.

Крахмал с долей 75% сухой массы является главной составной частью картофеля и основным углеводом, содержание которого в столовых сортах, в зависимости от группы спелости, колеблется от 8 до 17%, а в сортах для производства крахмала - от 15 до 25%. Он имеет очень полезные для питания человека свойства. Сырой крахмал человеком (в противоположность жвачным животным) почти не усваивается, но после варки его переваримость составляет около 90%. Так как кишечник может усваивать только моносахариды, полисахарид крахмал ступенчато расщепляется в слюне, и особенно в тонкой кишке, специфическими энзимами (а-амилазой и а-1,6-глюкозидазой) до глюкозы, которая потом ресорбируется кровью. Крахмал картофеля не только важный источник энергии. Благодаря содержанию устойчивого крахмала он является важным превентивным средством против болезней толстой кишки, в т.ч. рака. Содержание устойчивого крахмала составляет в варенном картофеле 1...3%.

Благодаря своей структуре устойчивый крахмал не расшепляется амилазами. Поэтому он попадает в непереваренной форме в толстую кишку, где служит субстратом для питания микроорганизмов ее флоры. Физиологическое действие его состоит в том, что он участвует в обмене веществ кишечных бактерий и способствует образованию бутирата в толстой кишке, который противодействует образованию раковых клеток. Кроме этого, он снижает концентрацию вторичных галловых кислот (их подозревают в канцерогенности) в толстой кишке, содержимое кишки разбавляется, вследствие чего срок прохождения кала через нее сокращается. Устойчивый крахмал подавляет также, как и другие балластные вещества, канцерогенез, особенно в конечной кишке.

Картофель содержит целый набор полезных для человека витаминов, особенно водорастворимых. Их содержание в клубнях подвергается большим колебаниям. Особое значение имеет относительно высокое содержание витамина С (10...20 мг/100 г свежей массы), которое немного выше, чем в яблоках (около 10 мкг/100 мг свежей массы). В процессе варки теряется 10...20% содержания этого витамина. При ежедневном употреблении 300 г картофеля можно удовлетворить 70% суточной потребности в витамине С, в витамине Вб - на 36%, В1 - на 20%, пантотеновой кислоте - на 16% и в витамине В2 - на 8%. Содержание жира в картофеле незначительное, хотя состав жирных кислот является очень ценным. Около 50% их приходится на дважды ненасыщенную линолевую кислоту, около 20% составляет трижды ненасыщенная линоленовая кислота.

Важными составными веществами клубней картофеля являются балластные вещества, под которыми понимают непереваримые, прежде всего составные элементы растительных клеточных оболочек типа углеводов (целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, лигнин), которые выполняют важные, отчасти очень различные функции в пищеварительном тракте с влиянием на обмен веществ. Они играют большую роль в здоровом питании. Хотя доля этих веществ в клубнях картофеля невысока (около 2,5%), порция 200 г картофеля удовлетворяет около одной четверти необходимой для человека дневной нормы. Клубни картофеля содержат большое количество макро- и микроэлементов, которые имеют значение не только для питания растения, но и для человека и животных

При ежедневном употреблении 200 г картофеля потребность человека удовлетворяется на 30% дневной нормы в калии, на 15...20% - в магнии, 17 - в фосфоре, 15 - в меди, 14 - в железе, 13 - в марганце, 6 - в йоде и 3% - во фторе.

Благодаря комплексу своих положительных пищевых свойств картофель широко используется для диетических целей. Основой для этого прежде всего являются:

· хорошая усвояемость. Картофель в вареном виде не вызывает каких-либо интолерантностей и поэтому является составной частью любой диеты;

· высокое качество белка. Поэтому его используют в специфических протеиновых диетах, например, при заболеваниях почек;

· щелочное действие. При образовании камней в почках, что связано с высокой концентрацией мочевой кислоты, применяют картофельсодержащие диеты;

· низкий аллергенный потенциал. Он часто является основой диет свободных от аллергенов и диет для определения аллергий.

Кроме полезных составных веществ картофель содержит и вредные вещества для человека и животных, из которых следует назвать особенно нитраты, алкалоиды, тяжелые металлы и акриламид.

Картофель считается пищевым продуктом, содержащим небольшое количество нитратов. Повышенное их содержание в клубнях картофеля считается вредным. Летальная доза нитратов (ЛД50) для человека составляет > 200 мг/кг массы тела (ЛД50 поваренной соли (для сравнения) около 100 мг/кг массы тела), что при средней массе человека соответствует 15 мг нитратов. На содержание нитратов влияют разные факторы: сорта, погодные и почвенные условия выращивания, удобрения, условия хранения и др.

В результате этого человек употребляет с пищей значительно меньще нитратов, чем их содержится в сырой массе при уборке.

Исследования последних лет показывают, что умеренное содержание нитратов в пище человека является даже полезным для здоровья, так как нитриты - продукты разложения нитратов - дезинфицируют ротовую полость и желудочно-кищечный тракт.

Во всех органах растений картофеля, в т. ч. и в клубнях, содержится ядовитый стероидный гликоалкалоид соланин, состоящий из а-соланина и а-хакоина. Но концентрация их в непозе-леневших клубнях низкая (2...60 мг/кг свежей массы), причем в клубнях они распределены неравномерно.

Опасными для здоровья человека считаются концентрации гликоалкалоидов в количестве 300...500 мг/кг свежей массы. Так как эти вещества играют важные функции в защитных реакциях картофеля против вредных организмов, они больше всего сконцентрированы в кожуре. Их концентрация в разных сортах разная. При хранении и при повреждении концентрация гликоалкалоидов повышается, но остается ниже 100 мг/кг сухой массы. Только при позеленении и прорастании в темноте концентрация их достигает уровня, отрицательно влияющего на здоровье человека. При варке картофеля соланин не разрушается, также как и энзимами при переваривании.

В клубнях содержатся и разные ферментные ингибиторы переваривания, но они разрушаются при обофеве картофеля и не играют роли при пищевом его использовании. Из тяжелых металлов в первую очередь следует назвать токсически действующие элементы кадмий и свинец. Обычно их содержание намного ниже, чем пороги допустимых доз (в Германии они составляют для свинца - 0,25 мг/кг свежей массы, для кадмия - 0,1 мг/кг свежей массы. При очистке содержание свинца в картофеле снижается на 80...90%, кадмия - на 20%, при варке - на 25...30%. Содержание свинца при варке не снижается.

У переработанных из картофеля продуктов, например чипсах и картофеле фри, а также у жареного картофеля, при определенных условиях приготовления может возникать акриламид - вещество, которое в большом количестве используется в промышленности. Подозревают, что оно при высоких концентрациях является токсическим, канцерогенным и мутагенным. ЛД₅₀ его у крыс составляет 500 мг/кг массы тела.

Акриламид возникает в продуктах из картофеля из свободных аминокислот (например, из аспарагиновой) и из редуцирующих Сахаров (глюкоза, фруктоза) под влиянием температур >120 °С и при низком содержании влаги. С возрастающими температурами при переработке (>120 °С) линейно возрастает и содержание акриламида. Вареный картофель не содержит акриламид, так как температура при варке не превышает 100 °С. Бланшировкой клубней до нафева образование акриламида снижается, так как при этом удаляется некоторое количество свободных аминокислот и редуцирующих Сахаров.

Большинство веществ, содержащихся в клубнях картофеля, распределено неравномерно, что можно использовать при его употреблении и переработке для пищевых целей.

Значение картофеля в питании человека в разных регионах мира и странах не одинаковое, что находит свое выражение в больших различиях потребления его на душу населения. Во второй половине прошлого века использование картофеля для питания в развитых странах значительно снизилось. Это касается особенно употребления свежего картофеля. Одновременно повысилась доля продуктов из переработанных клубней, что видно на примере Германии.

Рост потребления переработанных продуктов столового картофеля в первую очередь обусловлен:

· отсутствием трудоемких работ при приготовлении блюд;

· расширенным сортиментом гигиенически упакованных продуктов;

· постоянным, длительное время сохраняющимся, равномерным качеством продуктов;

· при переработке картофеля существенно не снижаются питательные его качества;

· свежий картофель при длительном хранении подвергается многочисленным нежелательным изменениям.

2.2 Технология производства крахмала

Крахмал - сложный углевод, образующийся в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества. Он хорошо переваривается и усваивается организмом человека.

От грязи и посторонних включений картофель отмывают на картофелемойке, потом подают на измельчение. Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно не повредить сами зерна крахмала. Сначала картофель двукратно измельчают на скоростных картофелетерках. Принцип их действия заключается в истирании клубней между рабочими поверхностями, образованными закрепленными на вращающемся барабане пилками с мелкими зубьями. На терках первого измельчения пилки выступают над поверхностью барабана на 1,5…1,7 мм, на терках второго измельчения - не более 1 мм. При втором измельчении дополнительно извлекают 3…5 % крахмала. Качество измельчения также зависит от состояния картофеля (свежий картофель измельчается лучше, чем мороженый или вялый).

После измельчения клубней, обеспечивающего раскрытия большей части клеток, получают смесь, состоящую из крахмала, почти полностью разрушенных клеточных оболочек, некоторого количества неразрушенных клеток и картофельного сока. Эту смесь называют картофельной кашкой. Крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, теряется с побочным продуктом производства - картофельной мезгой. Этот крахмал принято называть связанным, а выделенный из клубней картофеля - свободным. Степень измельчения картофеля оценивают коэффициентом измельчения, который характеризует полноту разрушения клеток и количество извлечения крахмала. Его определяют отношением свободного крахмала в кашке к общему содержанию крахмала в картофеле. При нормальной работе он не должен быть меньше 90 %. Для повышения качества крахмала, его белизны и предупреждения развития микроорганизмов в картофельную кашку добавляют диоксид серы или сернистую кислоту.

В состав азотистых веществ сока входит тирозин, который под действием фермента тирозиназы окисляется с образованием окрашенных соединений, которые могут сорбироваться зернами крахмала и снижать белизну готовой продукции. Поэтому сок отделяют от кашки сразу же после измельчения. Для выделения песка из крахмальной суспензии и отделения мезги с картофельным соком используют гидроциклоны. Принцип их действия основан на возникающей при вращении центробежной силе. В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37…40 %. Ее называют сырым картофельным крахмалом.

Для высушивания крахмала наиболее часто используют непрерывно действующие пневматические сушилки разной конструкции. В основу их работы положен принцип сушки разрыхленного крахмала в движущемся потоке горячего воздуха. Выход готового крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. В связи с этим содержание крахмала в картофеле, поступающем на переработку, нормировано стандартом и должно составлять не менее 13…15 %, в зависимости от зоны возделывания.

При производстве крахмала предусмотрен его выпуск в двух формах: сухой и сырой картофельный крахмал. Количество сырого картофельного крахмала определяют в соответствии с ОСТ 10-103-88. Различают сырой крахмал марки А и марки В с влажностью 38 и 50 % соответственно. В зависимости от качества (цвета, наличия вкраплении, постороннего запаха) сырой крахмал подразделяют на три сорта - первый второй и третий. Сырой крахмал - скоропортящийся продукт и длительному хранению не подлежит, для консервации можно использовать диоксид серы 0,05 %-ной концентрации.

Сухой крахмал фасуют в мешки и мелкую упаковку. Картофельный крахмал упаковывают в двойные тканевые или бумажные мешки, а также мешки с полиэтиленовыми вкладышами массой не более 50 кг. По качеству крахмал, в соответствии с требованиями ГОСТ 7699-78 «Крахмал картофельный» подразделяют на следующие сорта: «Экстра», высший, первый и второй. Влажность крахмала должна быть 17…20 %, содержание золы 0,3…1,0 %, кислотность 6…20° в зависимости от сорта. Содержание сернистого ангидрида не более 0,005 %. Важный показатель, характеризующий чистоту и белизну крахмала, - количество крапин на 1 квадратный дм при рассмотрении невооруженным глазом. Для «Экстра» - 80, для высшего - 280, для первого - 700, для второго не нормируется. Крахмал второго сорта предназначен только для технических целей и промышленной переработки. Гарантийный срок хранения крахмала 2 года со дня выработки при относительной влажности воздуха не более 75 %.



Глава 3. Болезни картофеля и особенности их развития

3.1 Бактериальные болезни картофеля

Кроме грибных заболеваний, широкое распространение на посадках картофеля имеют бактериальные болезни. Из них наиболее часто встречаются такие болезни как кольцевая гниль и чёрная ножка.

Кольцевая гниль (возбудитель бактерия Corynebacteriumsepedonicum). Вредоносность её заключается в преждевременной гибели растений и загнивании клубней в процессе хранения. Заболевание наиболее сильно развивается в поле при температуре 17-25 ?С, а в период хранения - при повышенной температуре и высокой влажности.

На растениях кольцевая гниль проявляется в основном в виде увядания во вторую половину вегетации, начиная с фазы цветения. Вначале увядают 1-2 стебля в кусте, затем поочерёдно все остальные. Увядшие стебли падают на землю. При быстром увядании цвет стеблей остаётся зелёным, а при медленном быстро буреет. Сосудистое кольцо заполняется желтоватой или лимонно - жёлтой слизью. Под больным растением можно обнаружить маточный клубень с признаками кольцевой или мокрой гнили.

Клубни чаще поражаются со столонного конца. На поверхности их появляются розовые или коричневые пятна и трещины. На разрезе больных клубней видно, что часть сосудистой системы размягчается. Вначале загнивают отдельные участки её. Гниение сопровождается окрашиванием сосудистого кольца в жёлтый цвет. При надавливании на клубень из сосудов выделяется светло-жёлтая масса. Из сосудистой системы гниль переходит на соседние ткани и сердцевину клубня, которая часто целиком выгнивает. Бактерии сохраняются в семенных клубнях. На растениях и клубнях в год выращивания заболевание может не проявиться, но бактерии сохраняются в посадочном материале в скрытой форме, что приводит к вспышке заболевания в последующий год.

Чёрная ножка (возбудитель - бактерия Pectobacteriumphytophthorum). В период вегетации заболевание наиболее сильно распространяется при температуре 15-18 ?С, а при хранении - выше 4-5 ?С.

Больные растения появляются вскоре после всходов. Листья желтеют, свёртываются в трубочку вдоль главной жилки, часто засыхают. Нижняя часть его, а также корни загнивают и окрашиваются в интенсивно чёрный цвет. Растения легко выдёргиваются из почвы.

На клубнях болезнь проявляется в большинстве случаев со столонного конца. Мякоть в месте поражения превращается в мягкую слизистую массу тёмного цвета с неприятным запахом. Клубни становятся более легковесны, кожура их темнеет, становится тусклой.

Иногда на поверхности больных клубней появляются трещины, из которых вытекает мутная, чернеющая на воздухе бактериальная масса. Заражение здоровых клубней от больной ботвы возможно при уборке. В этом случае может загнивать любая часть клубня.

Первоисточник болезни - поражённые клубни и остатки больных растений в почве. Болезнь легко передаётся при резке клубней. В дождливые годы и в пониженных местах встречается в значительных размерах.

Картофель подвержен нападению более десятка различных видов фитопатогенных бактерий. Одни из них поражают и стебли, и клубни - это возбудители так называемой чёрной ножки, кольцевой гнили клубней и бурой гнили стебля. Есть бактерии, поражающие только клубни.

...