Biologiczne Podstawy Produkcji Roślinnej

Ziemniak Budowa i znaczenie

Opracował dr inż. Wiktor Berski

Wykorzystano materiały z następujących źródeł: • Technologia przetwórstwa węglowodanów, pod red. M. Pałasińskiego • Technologia przetwórstwa ziemniaczanego, pod red. F. Nowotnego • Potato science and technology, Lisińska i Leszczyński • Szczegółowa uprawa roślin, pod red. J. Hersego • Szczegółowa uprawa roślin, pod red. Jasińskiej i Koteckiego • Materiały konferencji Ziemniak spożywczy i przemysłowy i jego

przetwarzanie • Technologia gastronomiczna z towaroznawstwem, A. Procner • http://www.ihar.edu.pl • http:/wikipedia.org/wiki • http://www.stat.gov.pl/ • http://www.ppr.pl/index.html • http://www.starch.dk/ • http://www.hd.pl/~agrol/ • http://faostat.fao.org/ • http://www.kpodr.pl/ • http://www.coboru.pl • http://encyklopedia.pwn.pl/ • http://portalwiedzy.onet.pl/ • http://www.hd.pl/~agrol/ • http://ziemniaki.uprawy.info/

Ziemniak (Psianka ziemniak) - roślina jednoroczna, bylina z

rodziny Psiankowatych (Solanaceae) jedna z najważniejszych roślin

jadalnych świata (plasuje się na piątym miejscu po trzcinie cukrowej,

kukurydzy, pszenicy i ryżu), powszechnie uprawiana w klimacie

umiarkowanym, rzadziej w ciepłym. Jest to roślina okopowa,

bulwiasta. Dzicy przodkowie uprawnych form ziemniaka występują w

Andach i na sąsiednich terenach, od Meksyku po Chile. Ziemniaki

uprawiane są od przynajmniej 7 – 10 tysięcy lat, do Polski przywiózł je

prawdopodobnie z wiedeńskiej wyprawy (1683) Jan III Sobieski.

Uprawiany początkowo jako roślina ozdobna i lecznicza, od 2 połowy

XVIII w. również jako jadalna. W Polsce ma ona duże znaczenie

gospodarcze, ze względu na możliwość wszechstronnego użytkowania i

stosunkowo małe wymagania glebowe (udaje się na glebach lekkich),

ma duże wymagania uprawowe i nawozowe. Plon od 8–40 t z ha, w

Polsce średnio ok. 27,9 dt/ha. (2017)

Przekrój przez redlinę

http://ho.haslo.pl/article.php?id=1641

http://weremczukagro.pl/upload/aba103d09901.jpg

http://www.swiatkwiatow.pl/poradnik-ogrodniczy/ziemniaki-podstawowe-zasady-uprawy-ziemniakow-id755.html

http://science.howstuffworks.com/life/botany/potato-info.htm

Redlina

Ziemniak jest podstawowym artykułem spożywczym,

paszą dla zwierząt, surowcem dla wielu dziedzin

przemysłu jak np. do produkcji, alkoholu, krochmalu,

glukozy, dekstryn, syntetycznego kauczuku. Jest

artykułem spożywczym bezpośrednio do spożycia lub

w postaci przetworzonej na frytki, chipsy i susze.

Przeciętne spożycie ziemniaków w Polsce wynosi

około 102 kg/osoba/rok (2013).

Obszary upraw ziemniaka

http://en.wikipedia.org/wiki/File:PotatoYield.png

Światowa produkcja ziemniaków

http://www.potato2008.org/en/world/index.html

Produkcja ziemniaków w poszczególnych częściach świata (2007)

http://www.potato2008.org/en/world/index.html

Konsumpcja ziemniaków na świecie (2007)

http://www.potato2008.org/en/world/index.html

Główni producenci ziemniaków w 2016

FAOSTAT

Produkcja [t] % Plon [t/ha]

Chiny 99 065 724 26,3 17,0

Indie 43 770 000 11,6 20,5

Rosja 31 107 797 8,3 15,3

Ukraina 21 750 290 5,8 16,6

USA 19 990 950 5,3 49,0

Niemcy 10 772 100 2,9 44,4

Bangladesz 9 474 099 2,5 19,9

Polska 8 872 445 2,4 28,5

Francja 6 834 680 1,8 39,0

Holandia 6 534 338 1,7 42,0

Świat 376 826 967 68,5 19,6

Za uprawą dużej ilości ziemniaków przemawiało i przemawia

wiele argumentów, a najważniejsze to:

■ nasz kraj znajduje się w samym centrum światowych upraw

tej rośliny. Układ klimatyczny kraju (szerokość geograficzna)

sprzyja uprawie ziemniaków

■ ziemniak jest rośliną tolerancyjną w stosunku do jakości

gleb. Polska posiada dużo gleb lekkich i średnich, a na tych

glebach ziemniaki wygrywają konkurencję z innymi roślinami,

gdy chodzi o potencjał plonotwórczy

■ duża wszechstronność użytkowania ziemniaków (zdrowy i

tani produkt żywnościowy, surowiec dla przetwórstwa

spożywczego, dla krochmalnictwa, gorzelnictwa oraz jako

pasza) uzasadniają dużą skalę produkcji

IHAR

■ struktura agrarna w polskim rolnictwie (duże rozdrobnienie i

zróżnicowanie wielkości gospodarstw rolnych) umożliwia

uprawę ziemniaków przy każdym stopniu mechanizacji

produkcji i poziomie intensywności technologii, od

ekologicznego systemu począwszy, a na intensywnej

technologii skończywszy

■ Polacy w swej diecie stosują dużo ziemniaków, co jest

bardzo racjonalnym zachowaniem wbrew niekiedy głoszonym

opiniom

■ ważna rola ziemniaka w systemie zrównoważonego

rolnictwa na glebach lekkich i średnich (zachowanie właściwej

struktury płodozmianów).

W ostatnich latach notowany jest drastyczny spadek powierzchni uprawy ziemniaków w Polsce. Za ograniczeniem ich produkcji przemawiają: □ kwestionowanie ziemniaków jako paszy z uwagi na ich drogą produkcję i przygotowanie do skarmiania □ stopniowe zmniejszanie się spożycia ziemniaków przez konsumentów podążających drogą wytyczoną przez światowe trendy □ przegrana ziemniaków w konkurencji jako surowiec dla gorzelnictwa, a w pewnym sensie i krochmalnictwa □ zmiany klimatyczne w kierunku występowania okresów suszy i nierównomierności opadów w okresie wegetacji. Czynniki te sprawiają, że większość gospodarstw produkujących ziemniaki, a szczególnie małe gospodarstwa mają coraz większe kłopoty ze sprzedażą swych zbiorów, a więc ograniczają powierzchnię upraw tej rośliny.

Zasadniczym czynnikiem decydującym o efektach produkcji jest termin sadzenia. Powinien on przypadać na okres, gdy temperatura gleby na głębokości 10 cm osiągnie 8oC. W różnych rejonach kraju warunki te występują w innych terminach. Opóźnienie terminu sadzenia poza termin optymalny, powoduje spadek plonu bulw o 1-7 t/ha i spadek zawartości skrobi w bulwach średnio o 0,9%, dla poszczególnych odmian o 0,6-1,9%. Niższa temperatura znacznie wydłuża okres od posadzenia do wschodów*, w czasie którego kiełki narażone są na porażenie rizoktoniozą.

Niedobór opadów jak i ich nadmiar wpływają bardzo ujemnie na rozwój plonów. Zapotrzebowanie na wodę w okresie wegetacji jest niejednakowe: największe w lipcu i sierpniu, tj. w okresie intensywnego gromadzenia plonu bulw. *Kiełkowanie i wschody - jest to okres od siewu do wykształcenia się ogonka pierwszego liścia

Metodyka integrowanej ochrony ziemniaka dla producentów

Terminy sadzenia ziemniaków

Względny plon w zależności od wilgotności gleby (% pełnej pojemności)

1. owies, 2. ziemniak

Fizjologia i biochemia ziemniaka

Ziemniaki do celów produkcyjnych rozmnaża się wegetatywnie (z

bulw tzw. sadzeniaków). Roślina ziemniaka powstaje wówczas z

oczka, znajdującego się na powierzchni bulwy i posiada tylko

korzenie przybyszowe, tworzące wiązkę.

Wzrost rośliny rozpoczyna się od kiełkowania pąków (znajdujących

się w oczkach). Ziemniak wytwarza zwykle tyle łodyg, ile wykształcił

kiełków w procesie kiełkowania. Jednocześnie ze wzrostem kiełków

rozpoczyna się tworzenie i wzrost korzeni. Wschody ziemniaka

ukazują się ok. 14 dni po sadzeniu, a w przypadku niesprzyjających

warunków (temperatura, wilgotności gleby) nawet po 21-30 dniach.

Ziemniaki powinny być zbieranie w fazie dojrzałości technicznej, tj.

wtedy gdy na bulwach skórka jest już skorkowaciała i nie schodzi

pod naciskiem palca.

Ziemniaki do celów produkcyjnych rozmnaża się wegetatywnie (z

bulw tzw. sadzeniaków). Roślina ziemniaka powstaje wówczas z

oczka, znajdującego się na powierzchni bulwy i posiada tylko

korzenie przybyszowe, tworzące wiązkę.

http://pl.pl.allconstructions.com/portal/categories/49/1/0/1/article/7598/uprawa-ziemniakow

http://www.organicgardening.com/learn-and-grow/7-ways-plant-potatoes

science.howstuffworks.com/life/botany/potato-info.htm

Fazy rozwoju ziemniaków

•Okres spoczynku

•Okres od sadzenia do wschodów (obejmuje też podkiełkowanie przed

sadzeniem)

•Okres od wschodów do zawiązywania bulw, kiedy następuje

intensywny wzrost części nadziemnej

•Okres od kwitnienia do dojrzewania bulw, kiedy to głównie

gromadzi się ich masa

http://www.fao.org/potato-2008/en/potato/cultivation.html

1. Sadzenie podkiełkowanej bulwy

2. Wzrost części wegetatywnej

3. Tuberyzacja

4. Rozrost bulw

1 2 3 4

Liść złożony

Kwiaty

Owoce

Łodyga boczna

Stolony Bulwa macierzysta

Bulwy

Listki

Kwiatostan

Łodygi główne

Korzenie

http://cipotato.org/potato/how-potato-grows/

http://www.webindia123.com/garden/vegie/potato.htm

Główna masa korzenia sięga do głębokości około 50 cm. Z

dolnej części łodygi znajdującej się pod powierzchnią gleby,

wyrastają podziemne pędy zwane stolonami. Długość stolonów i

ich układ w glebie jest cechą odmianową. W okresie kwitnienia

rośliny stolony staja się pogrubiają się na końcu, tworząc bulwy.

Wiązanie bulw rozpoczyna się w okresie od tworzenia pąków

kwiatowych do kwitnienia, ich wzrost trwa nawet do końca

okresu wegetacji. Równocześnie ze wzrostem bulw następuje

gromadzenie skrobi i innych materiałów zapasowych. Powolny

jest też wzrost łodyg po wschodach. Po kwitnieniu część

nadziemna rośliny już nie rośnie, natomiast bulwy się

rozrastają.

Bulwy z botanicznego punktu widzenia

są przekształcona łodygą, pokrytą

łuskowatymi liśćmi, które bardzo wcześnie

odpadają, pozostawiając ślady w postaci

blizn. W zagłębieniu blizny znajdują się

pączki, które wraz z blizną tworzą tzw.

oczko. W oczku znajdują się zazwyczaj

trzy pączki, z których rozwija się

zazwyczaj tylko środkowy, a w razie jego

uszkodzenia jeden z pączków bocznych.

W bulwie ziemniaka wyróżnia się część

pępkową, gdzie znajduje się miejsce

połączenia bulwy ze stolonem w postaci

zagłębienia lub wzniesienia i mała ilość

oczek, oraz część wierzchołkowa,

charakteryzująca się znacznie większą

ilością oczek.

Główna masa korzenia sięga do głębokości około 50 cm, choć

mogą osiągnąć głębokość 2m. Ziemniak rozmnażany

wegetatywnie wytwarza korzenie przybyszowe typu

wiązkowego, delikatne, obficie pokryte włośnikami. Rośliny

rozwijające się z nasion oprócz korzeni przybyszowych

wytwarzają korzeń główny.

http://itfarmer.files.wordpress.com/2011/07/roots-and-potatoes.png?w=595

Roślina ma pokrój krzaczasty,

łodygi w zależności od odmiany

i środowiska osiągają wysokość

50–80 cm, po uschnięciu są

zwane łętami. Roślina

ziemniaka wykształca na ogół 4

– 8 łodyg, w zależności od

ustawienia łodyg, tworzą się

krzaki wyprostowane lub

rozesłane. Łodygi są grube,

mięsiste i pokryte włoskami.

Z dolnej części łodygi znajdującej się pod powierzchnią

gleby, wyrastają podziemne pędy zwane stolonami

(rozłogami u innych roślin). Długość stolonów (15 –

20 cm) i ich układ w glebie jest cechą odmianową. W

okresie kwitnienia rośliny stolony staja się pogrubiają

się na końcu, tworząc bulwy. Wiązanie bulw

rozpoczyna się w okresie od tworzenia pąków

kwiatowych do kwitnienia, ich wzrost trwa nawet do

końca okresu wegetacji. Równocześnie ze wzrostem

bulw następuje gromadzenie skrobi i innych

materiałów zapasowych. Powolny jest też wzrost łodyg

po wschodach. Po kwitnieniu część nadziemna

rośliny już nie rośnie, natomiast bulwy się

rozrastają.

http://agbioinc.com/english/potato-production/

Liście ziemniaka są złożone, nieparzysto-pierzaste, ogonkowe

z przylistkami. Są osadzone na łodydze spiralnie, lewoskrętnie,

tak jak oczka na bulwie. Pojedynczy liść składa się z osi

zwanej osadką 3-4 par listków ogonkowych, listka

szczytowego i listeczków

Kwiaty mogą mieć barwę

białą, czerwono-fioletową i

niebieska w różnych

odcieniach.

Płatki korony są ze sobą

zrośnięte, tak jak i słupek z

pręcikami

Tylko nieliczne z uprawianych odmian – mimo iż większość z nich kwitnie, i

to nieraz nawet obficie – wytwarzają dojrzałe owoce. Nawet jeżeli dochodzi

do zawiązywania owoców, to większość z nich opada jeszcze przed

dojrzeniem. Owocem jest dwukomorowa, okrągła jagoda zawierająca dużo

(150 – 300) drobnych nasion (jagoda zielona, po dojrzeniu kremowa i

pachnie jak ananas).

Wszystkie części ziemniaka, zwłaszcza zielone, zawierają trujący glikozyd —

solaninę.

Kiełki etiolowane

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Potato_sprouts.jpg

Z oczek znajdujących się na powierzchni bulwy

po zakończeniu okresu spoczynku wyrastają

kiełki. Są to pędy, które tworzą się zarówno w

ciemności, jak i na świetle.

Bardzo charakterystyczne dla odmian są kiełki

świetlne, rozwijające się w oczkach bulw

umieszczonych na świetle w temp. pokojowej.

Są grube i krótkie (1-2 cm). Mogą być nagie lub

częściowo owłosione. Ich zabarwienie może być

różowe, czerwono-fioletowe oraz zielone w

różnych odcieniach i stanowi jedną z najbardziej

stałych cech odmianowych. Są zbudowane z

trzech części:

•nasady, z której wyrastają korzenie

przybyszowe,

•szyjki będącej zawiązkiem pędu,

• i wierzchołka z zawiązkami liści

http://fanaticcook.blogspot.com/2010/04/potato-sprouts.html

Oczka w zależności mogą być: płytkie, średnio głębokie lub głębokie.

Na powierzchni bulwy są one spiralnie ułożone – jak liście na łodydze.

Kształt bulwy ziemniaka jest jedna z cech odmianowych. Może być

on owalny, okrągło owalny, okrągły lub nerkowaty.

Barwa skórki uzależniona jest od obecności barwników w soku

komórkowym zewnętrznej warstwy kory pierwotnej. Barwa jest

również cecha odmianową. Może być jasna, określana jako biała,

czerwona o różowym odcieniu, niebiesko-fioletowa lub niejednolita

plamista.

Barwa miąższu jest dość stałą cechą. Wyróżnia się miąższ biały,

biało-żółty, jasno żółty, żółty. W okolicach wiązek przewodzących

może być czerwona lub fioletowa.

Odmiany ziemniaka najłatwiej rozpoznać w okresie

kwitnienia, gdyż wtedy występuje najwięcej cech

charakterystycznych odróżniających odmiany. Pod uwagę

bierzemy te cechy, które nie zmieniają pod wpływem

środowiska. Są to tzw. dobre cechy rozpoznawcze, a

mianowicie:

Barwa skórki bulw,

barwa miąższu,

barwa kiełków świetlnych w określonej fazie wzrostu,

barwa korony kwiatów.

Liczne odmiany ziemniaka (w Polsce około 101 - 2017) różnią

się m.in. długością okresu wegetacji, cechami morfologicznymi

krzaków jak i cechami morfologicznymi i składem chemicznym

bulw, a w związku z tym użytkowaniem a także odpornością na

choroby. Tylko nieliczne z tych cech są stałe w obrębie odmiany,

większość z nich wykazuje większy lub mniejszy zakres

zmienności.

Ze względu na czas dojrzewania (zbioru) ziemniaki dzieli się na:

wczesne - czerwiec, lipiec;

średniowczesne - sierpień;

średniopóźne - wrzesień;

późne - październik.

W czasie wegetacji odmiany różnią się od siebie: pokrojem roślin,

wysokością, ustawieniem łodyg, charakterem ulistnienia, wielkością i

budową liści, kształtem liści, obfitością kwitnienia, cechami kwiatów

itp.

Cechy gospodarcze ważne, a wykazujące różnice odmianowe są

następujące:

1.Długość okresu wegetacyjnego (wahania od około 90 do 180 dni)

2.Plenność

3.Skład chemiczny bulw

4.Różnice w odporności lub wrażliwość na choroby

5.Odporność na uszkodzenia mechaniczne

6.Cechy bulwy: kształt, głębokość i liczba oczek

7.Stopień wytrzymałości na okres przechowywania

8.Właściwości kulinarne.

Budowa anatomiczna bulwy Budowa anatomiczna bulwy jest podobna do budowy łodygi

nadziemnej. Od zewnątrz bulwa jest otoczona skórka, występującą

tylko u młodych bulw. W bulwie dojrzałej skórka się złuszcza i w jej

miejsce powstaje warstwa korkowa stanowiącą ochronę całej bulwy.

Następnie znajduje się kora pierwotna, której część wewnętrzna jest

bogata w skrobię. Komórki zewnętrzne miękiszu kory pierwotnej maja

zdolność tworzenia chlorofilu pod wpływem światła. Sok komórkowy

tej tkanki zawiera często barwnik czerwony, brunatny lub niebieski

nadający charakterystyczne zabarwienie powierzchni bulwy.

Pod korą pierwotną występuje pierścień wiązek przewodzących

dochodzący do wszystkich oczek oraz do stolonu. Wnętrze bulwy

zajmuje rdzeń, w którym wyróżnią się bardziej wodnista część

wewnętrzną oraz mniej przejrzystą część zewnętrzną o wyższej

zawartości składników suchej masy głownie skrobi.

Przekrój korowej i zewnętrznej części rdzenia bulwy ziemniaka

1- warstwa korkowa, 2- felogen (tkanka korkorodna), 3-miękisz warstwy korkowej, 4- wiązki sitowe, 5- miazga, 6- wiązki naczyniowe, 7- miekisz rdzenia zewnętrznego z ziarnami skrobi

Skład chemiczny bulwy ziemniaka

Wartość energetyczna ziemniaków, wbrew powszechnemu mniemaniu jest niewysoka i wynosi 87kcal (366kJ/100 g części jadalnych).

Składnik Miara Zawartość

Średnio Wartości skrajne W polskich odmianach

Sucha masa % 23,7 13,1 - 36,8 16,8 - 28,8

Skrobia % 17,5 8,0 - 29,4 11,7 - 22,0

Cukry redukujące % 0,30 0,0 - 5,0 0,03 - 0,52

Cukry ogółem % 0,50 0,05 - 8,0 0,20 - 0,73

Włokno surowe % 0,71 0,17 - 3,48 0,59 - 1,10

Białko ogółem (Nx6,25) % 2,00 0,69 - 4,63 1,38 - 2,30

Białko właściwe w ogólnym

% 54,70 27,3 - 73,4 37,9 - 64,3

Lipidy % 0,12 0,02 - 0,2 -

Kwasy organiczne % 0,60 0,4 - 1,0 -

Popiół % 1,10 0,44 - 1,87 0,75 - 1,15

Witamina C mg/100g 10-25 1 – 54 12,1 - 28,1

Glikoalaloidy mg/100g 2-10 0,2 – 41 1,0- 11,5

Azotany (NO3) mg/100g 4-25 0,0 - 63 4 - 62

Spośród składników suchej masy najliczniej reprezentowana jest

skrobia i jej zawartość w dużej mierze decyduje o wartości i

zastosowaniu ziemniaków. Jest polisacharydem, którego podstawowa

cząsteczkę (monomer) stanowi glukoza. Naturalna skrobia nie jest

substancja jednorodną, lecz składa się z dwóch różnych komponentów:

amylozy i amylopektyny. Skrobia powstaje w procesie fotosyntezy w

chloroplastach, a tworzące się nieduże ziarna noszą nazwę skrobi

asymilacyjnej. W w nocy, gdy fotosynteza nie zachodzi ulega ona

przekształceniu do cukru rozpuszczalnego (najczęściej glukozy) i jest

transportowana do innych organów (bulw), gdzie ponownie, w

leukoplastach jest syntezowana jako skrobia zapasowa. Proces ma

istotne znaczenie gdyż skrobia jest związkiem nierozpuszczalnym a

nadmiar rozpuszczalnych cukrów prostych może mocno zakłócić

stosunki osmotyczne rośliny. Zmagazynowana w bulwach skrobia, jako

materiał zapasowy może natomiast, w razie potrzeby służyć jako

żródło cukrów prostych.

Przebieg zmian zawartości cukrów w

bulwach ziemniaka składowanych

przez 4 tygodnie w różnych

temperaturach:

cukry redukujące

sacharoza

cukry ogółem

Biotechnology in Agriculture and Forestry 3 Potato 1987

Główny składnik ziemniaka – skrobia podobnie jak i inne

składniki chemiczne, nie jest rozmieszczony równomiernie.

Najwięcej skrobi zawierają komórki miękiszowe, zarówno

kory pierwotnej jak i rdzenia w pobliżu wiązek

przewodzących.

Cukry ulegające fermentacji to przede wszystkim glukoza,

fruktoza i sacharoza. Zawartość tych cukrów w dojrzałych,

świeżo zebranych ziemniakach jest niewielka, wzrasta

natomiast w czasie przechowywania, zwłaszcza w niskiej

temperaturze.

Podwyższona zawartość cukrów chroni komórkę przed

zamarznięciem

Enzymatyczny rozkład skrobi do cukrów jest reakcja odwracalną.

Szybkość tych przemian zależy od temperatury. W temperaturze

powyżej 20°C, intensywność syntezy i rozkładu jest wyższa niż w

niższych temperaturach, z przewagą syntezy nad jej rozkładem.

Obniżenie tych temperatury zmniejsza szybkość tych procesów, ale

również w niejednakowym stopniu. Przy spadku temperatury z 20°C do

0°C intensywność rozkładu skrobi zmniejsza się do 1/3, podczas gdy

intensywność syntezy skrobi około 20-krotnie. Prowadzi to do

akumulacji cukrów; proces oddychania w tej temperaturze również

ulega osłabieniu (intensywność tego procesu spada około 3-krotnie w

porównaniu z temperaturą 20°C.

Dlatego też w temperaturze bliskiej 0°C (poniżej 5°C) następuje

systematyczny wzrost zawartości cukrów w ziemniakach do takiego

poziomu, że jest on wyczuwalny.

Nowotny Technologia przetwórstwa ziemniaczanego 1972

W okresie przechowywania cukry znajdują się w stanie dynamicznej

równowagi z przechodzeniem jednej formy w drugą, zależnie przede

wszystkim od temperatury:

Zdolność do gromadzenia się cukrów można uważać za właściwość

odmianową bulw. Natomiast jeżeli takie bulwy przeniesie się do

pomieszczenia o wyższej temperaturze (np. pokojowej) to obserwuje

się w stosunkowo krótkim czasie zanik nadmiernej ilości cukrów: około

4/5 ilości cukrów przekształca się w skrobię, a około 1/5 zostaje

wykorzystana podczas oddychania wzmożonego w tej temperaturze.

W praktyce przemysłowej proces ten nazywa się

rekondycjonowaniem bulw.

Gabriel Ziemniak 1974

Nowotny Technologia przetwórstwa ziemniaczanego 1972

glukozaskrobia

fruktozaglukozasacharoza

Zawartość białka w ziemniakach nie jest wysoka, ale jego wartość

biologiczna jest bardzo duża. Jest to białko pełnowartościowe, zawiera

wszystkie aminokwasy egzogenne, konieczne do syntezy własnego

białka przez organizm człowieka. Rozmieszczenie białka w bulwie jest

odwrotne niż skrobi tzn. najczęściej białko znajduje się pod skórką i w

samym środku bulwy.

Do związków azotowych ziemniaka można także zaliczyć trujący

alkaloid – solaninę. Zawartość solaniny w kłębach dojrzałych jest

niewielka i wynosi 2 – 20 mg w 100g świeżej masy, kłęby niedojrzałe i

drobne oraz zzieleniałe części kłębów przechowywanych w miejscach

naświetlonych zawierają większe ilości tego związku. Solanina działa

drażniąco na przewód pokarmowy i hemolitycznie. Po kilku godzinach

od zjedzenia zielonych jagód uczucie drapania i pieczenia w gardle,

odurzenie, wymioty i cuchnąca gwałtowna biegunka. Występuje

pocenie się, drgawki i nieregularny oddech.

Z witamin znajdujących się w bulwach najistotniejsza jest witamina

C, której zawartość zależy od odmiany, wynosi 5 – 40 mg w 100 g

ziemniaków. Zawartość ta obniża się w czasie przechowywania tak, że

po 6 miesiącach pozostaje tylko 1/3 wartości wyjściowej. Z chwilą

rozpowszechnienia się uprawy ziemniaka w Europie praktycznie

wygasły epidemie szkorbutu.

Oprócz witaminy C w ziemniakach występują niewielkie ilości witaminy

A, PP oraz witaminy z grupy B.

Składniki mineralne to głównie: K – ok. 60% K2O, P, Mg, Ca, Fe.

Skład chemiczny bulw jest uzależniony w dużej mierze od odmiany i stopnia dojrzałości.

Rozmieszczenie ważniejszych składników bulwy ziemniaka na

przekroju podłużnym: 1. Skrobia, 2. Substancje azotowe, 3. Substancje

mineralne, 4. Witamina C

Wpływ temperatury na metabolizm: ziemniak wytwarza większe bulwy w okresach kiedy noce są chłodne, niż wtedy kiedy noce są ciepłe co pokazuje, że w niższych temperaturach proces oddychania jest mniej intensywny.

Wpływ uszkodzeń mechanicznych na metabolizm: zranienia tkanek i inne urazy mechaniczne zwiększają intensywność oddychania czego dowodem może być fakt, iż bulwa ziemniaka podzielona na kilka części wydziela

więcej CO2 niż bulwa nieuszkodzona.

Po wykopaniu ziemniaków i ich zwiezieniu pierwszą czynnością przed przystąpieniem do przechowywania jest sortowanie, tak by usunąć zanieczyszczenia oraz nieodpowiednie bulwy. Wymienione czynności należy tak wykonać, by spowodować jak najmniej uszkodzeń bulw. Każde uszkodzenie, nawet niewidoczne dla oka, może być przyczyną strat przechowalniczych.

Procesy życiowe zachodzące w bulwach po wykopaniu i w okresie przechowywania mają złożony charakter. Bezpośrednio po wykopaniu bulwy przechodzą okres przygotowawczy do spoczynku (dojrzewanie). Procesy oddychania i parowania są jeszcze intensywne, powodując pewne ubytki skrobi, wody oraz witamin. Dochodzi do korkowacenia naskórka oraz gojenia uszkodzeń. Okres ten trwa z reguły 1 - 2 tygodni, a ziemniaki powinny być przechowywane w temperaturze 10 - 18ºC, przy wilgotności względnej powietrza 90 – 95%. W tych warunkach gojenie ran i korkowacenie naskórka przebiega najszybciej.

Następnym etapem jest schładzanie. Okres ten trwa około 3 tygodni. W jego trakcie należy stopniowo obniżyć temperaturę do 2 - 10ºC, w zależności od odmiany i kierunku użytkowania przy takiej samej wilgotności powietrza jak poprzednio.

W ciągu trzeciego etapu (długotrwałe przechowywanie) przy

zachowaniu optymalnej temperatury dla danej odmiany, wilgotność

względna powinna zawierać się w przedziale 85 – 90%.

Czwarty etap polega na przygotowaniu bulw do ich użytkowania.

Warunki będą uzależnione od sposobu użytkowania ziemniaków (np.

sadzeniaki powinny być naświetlane, gdyż powoduje to wzrost plonu

nawet do 30q/ha).

Utrzymanie właściwej temperatury oraz wilgotności powietrza (85 –

90%) jest podstawą prawidłowego przechowywania ziemniaków. Przy

niższej wilgotności powietrza bulwy szybko tracą wodę i więdną, a przy

wyższej rozpoczynają się procesy gnilne. Przy przechowywaniu

ziemniaków w zbyt wysokiej temperaturze wzmagają się

procesy oddychania, co pociąga za sobą znaczne ubytki masy

oraz mogą wystąpić wysokie straty spowodowane gniciem

bulw. Przechowywanie ziemniaków w zbyt niskiej

temperaturze jest niewskazane (zwłaszcza ziemniaków

konsumpcyjnych oraz do przetwórstwa spożywczego), gdyż

dochodzi do znacznego pogorszenia smaku oraz wzrostu

zawartości cukrów redukujących.

Optymalne warunki przechowywania ziemniaków (wg IHAR)

Okres

przechowywania

Czas trwania

Optymalna temperatura

w 0 C

Wilgotność względna

w %

I Osuszanie do 7 dni 12-18 75-95

II Dojrzewanie 7-14 dni 12-18 90-95

III Schładzanie 14-21 dni

Spadek o 0,50 -10 /dzień

90-95

IV Długotrwałe przechowywanie

do 8 miesięcy

jadalne 4-6 sadzeniaki 2-4 przetwórstwo spoż. 6-8 przemysłowe 2-4

90-95

V Przygotowanie do sprzedaży, obróbki

10 dni 8-10 85-95

Spadek o 0,5 – 1,0/dzień

Przechowywanie ziemniaków Przyjmuje się, że około 90% ogólnej masy wyprodukowanych

ziemniaków corocznie kieruje się do przechowywania. Bulwy są

organizmem żywym i w czasie przechowania zachodzą w nich

procesy fizjologiczne i biochemiczne. Tylko zdrowe i

nieuszkodzone bulwy gwarantują małe straty w czasie

długotrwałego przechowywania. Bulwy porażone chorobami,

nadgniłe, nadmarznięte, z uszkodzeniami skórki,

przechowywane nawet w optymalnych warunkach narażone

są na straty masy bulw i niekorzystne zmiany jakościowe.

Oddychanie bulw, transpiracja, i kiełkowanie to podstawowe

procesy życiowe powodujące ubytki naturalne, a także zmiany

w składzie chemicznym bulw. Nasilenie tych procesów zależy

od stanu fizjologicznego składowanych bulw, warunków

uprawy, przebiegu zbioru i dużej mierze od zapewnienia

optymalnych warunków przechowywania.

Długość okresu przechowywania uzależniona jest od kierunku

użytkowania. Podczas długotrwałego przechowywania dochodzącego

do 9 miesięcy (np. ziemniaki jadalne), w bulwach ziemniaka, jak w

każdym żywym organizmie, zachodzą procesy, w wyniku których:

• zmniejszeniu ulega wyjściowa masa bulw, na skutek tzw. ubytków

naturalnych spowodowanych procesami życiowymi oddychania i

transpiracji

• powstają straty wywołane procesem kiełkowania oraz

• straty masy w wyniku porażenia bulw chorobami przechowalniczymi.

Ziemniaki po prawidłowym zbiorze powinny być przygotowane

do przechowywania. Ważne jest osuszenie bulw i zagojenie

uszkodzeń oraz skorkowacenie skórki. Pierwszy okres

przechowywania to również moment ujawnienia się infekcji,

do których doszło podczas wegetacji czy zbioru. Jest to

również okazja do ewentualnego odrzucenia bulw z objawami

chorób.

Powstawanie wspomnianych wcześniej ubytków i strat jest procesem

bardzo złożonym, będącym wypadkową wielu współdziałających ze

sobą czynników. Należy więc pamiętać, że optymalne warunki

przechowywania mogą ograniczać straty, ale tylko w ziemniakach

dobrej jakości, natomiast złe przechowywanie może spowodować

wysokie straty, również w ziemniakach dobrej jakości.

Każdą odmianę cechuje genetycznie uwarunkowana przydatność do

długotrwałego przechowywania, która może być modyfikowana

warunkami agrotechnicznymi, klimatycznymi w okresie wegetacji, a

następnie warunkami podczas zbioru i przechowywania. W czasie

przechowywania decydujący wpływ na wielkość strat ma czas

magazynowania i warunki, z których najważniejszą rolę odgrywa

temperatura i wilgotność względna otaczającego powietrza.

Ubytki naturalne

Ubytki naturalne, jako efekt procesów życiowych, są nieuniknione.

Zmienna jest jedynie ich intensywność zależnie od warunków

termiczno-wilgotnosciowych w miejscach magazynowania i czasu

składowania. Czynnikami ograniczającymi ubytki naturalne jest niska

temperatura i wysoka wilgotność powietrza powyżej 95%. Natomiast

wraz ze wzrostem temperatury przechowywania i obniżeniem

wilgotności powietrza poniżej 90%, ubytki naturalne gwałtownie

wzrastają, czego głównym powodem jest proces wydzielania wody z

bulw i kiełkowanie. Badania wykazały, że bardzo duży wpływ na

wielkość ubytków wywiera dojrzałość bulw. Intensywność wydzielania

wody z bulw jest głównym powodem powstawania ubytków

naturalnych. Niedojrzała skórka jest bardzo przepuszczalna i przyczynia

się do wzrostu ubytków. Podobnie duże ubytki mogą wystąpić w

przypadku bulw uszkodzonych mechanicznie, gdy zranienia miąższu nie

zostaną jeszcze zabliźnione. Grubsza peryderma jest bardziej

nieprzepuszczalna dla wody.

Kiełkowanie Tuż po zbiorze bulwy ziemniaka zazwyczaj nie kiełkują, gdyż znajdują

się w stanie fizjologicznego spoczynku i nawet w sprzyjających

warunkach dla tego procesu nie obserwuje się wzrostu kiełków.

Jednakże po bardzo suchym i ciepłym okresie wegetacji, już w czasie

zbiorów na bulwach niektórych odmian można zaobserwować

kilkumilimetrowe kiełki. Oznaczało, że u tych odmian okres spoczynku

był bardzo krótki i został zakończony już w polu.

W przechowalnictwie bardzo cenione są odmiany, które z

uwarunkowań genetycznych, charakteryzują się jak najdłuższym

okresem uśpienia bulw i mało intensywnym wzrostem kiełków. Bulwy

znajdujące się w fazie uśpienia cechuje niska intensywność przemian

fizjologicznych (niski poziom ubytków naturalnych), wysoka wartość

odżywcza i jakość kulinarna. Dlatego też zadaniem przechowalnictwa

jest maksymalne wydłużenie okresu uśpienia.

Na długość okresu uśpienia, oprócz uwarunkowań genetycznych

odmiany, duży wpływ wywierają warunki przechowywania.

Największe znaczenie ma temperatura. W środowisku wyższych

temperatur skracany jest okres uśpienia, proces kiełkowania

rozpoczyna się wcześniej, a wzrost kiełków jest intensywniejszy.

Skiełkowane bulwy tracą więcej wody, ponieważ jest ona

znacznie intensywniej wydalana z kiełków niż przez perydermę

bulw. Natomiast środowisko niskich temperatur wydłuża okres

uśpienia, ogranicza, a u niektórych odmian wręcz hamuje proces

kiełkowania. Niskie temperatury przechowywania obniżają

poziom ubytków naturalnych, lecz sprzyjają gromadzeniu

cukrów i pogarszają jakość kulinarną bulw jadalnych (słodki

posmak po ugotowaniu). Stąd też ziemniaki jadalne, jak również

przeznaczone na inne kierunki użytkowania (np. przetwórstwo

spożywcze), wymagają wyższych temperatur przechowywania,

celem utrzymania dobrej jakości przez cały czas

magazynowania, traktowane są preparatami hamującymi proces

kiełkowania.

Straty spowodowane rozwojem chorób

przechowalniczych

Straty wywołane porażeniem bulw chorobami przechowalniczymi

(zaraza ziemniaka, zgnilizna: sucha, mokra i mieszana) mają bardzo

duże znaczenie gospodarcze, gdyż to właśnie one w głównej mierze

decydują o przydatności danej odmiany do długotrwałego

przechowywania. Największe znaczenie mają następujące choroby

ujawniające się w okresie przechowywania: zaraza ziemniaka, sucha i

mokra bakteryjna zgnilizna, fomoza oraz alternarioza. W praktyce

bardzo często występują również tzw. zgnilizny mieszane, których

szkodliwość jest znacznie większa niż wymienionych pojedynczych

chorób. O zgniliźnie mieszanej mówi się wówczas, gdy gnicie bulw

powstaje w następstwie infekcji grzybami i bakteriami.

Zwalczanie i zapobieganie chorobom przechowalniczym, powinno stać

się jednym z głównych elementów kompleksowej uprawy, zbioru i

obróbki bulw ziemniaka. Bardzo duży wpływ na straty przechowalnicze

wywierają uszkodzenia mechaniczne bulw, zwłaszcza głębokie powyżej

5 mm. Umożliwiają one wnikanie sprawców zgnilizn i stanowią istotny

powód w procesie powstawania chorób przechowalniczych. Dlatego też

we wstępnej fazie przechowywania powinny być stworzone warunki

sprzyjające szybkiemu osuszaniu bulw i zabliźnianiu zranień

mechanicznych. Intensywna wentylacja w tym okresie korzystnie

wpływa na tempo osuszania i zabliźniania uszkodzeń, gdyż w

warunkach, które nie sprzyjają tym procesom, doskonale rozwijają się

bakterie powodujące mokrą zgniliznę (np. duża wilgotność,

podwyższona temperatura, brak tlenu, wzrost zawartości dwutlenku

węgla).

Możliwości ograniczania nadmiernych

ubytków i strat w trakcie przechowywania

poprzez:

•wybór odpowiedniej odmiany,

•przeznaczanie do przechowywania bulw dojrzałych, dobrej jakości,

bez uszkodzeń mechanicznych i zanieczyszczeń, zebranych w

warunkach suchej i ciepłej pogody,

•osuszanie bulw i intensywne wietrzenie tuż po zbiorach,

•zapewnienie optymalnych warunków termiczno-wilgotnościowych

zależnie od kierunku użytkowania,

•zapobieganie kiełkowaniu,

•przeznaczanie w pierwszej kolejności do zagospodarowania odmian

charakteryzujących się obniżoną trwałością przechowalniczą.

Wyszczególnienie 2005/2006 2010/2011 2014/2015 2015/2016 2005/2006 2010/2011 2014/2015 2015/2016

w tysiącach ton %

Przychód. 10576 8901 8063 6723

Zbiory 10369 8448 7690 6314 98,0 94,9 95,4 93,9

Import 207 453 373 409 2,0 5,1 4,6 6,1

Rozchód 10576 8901 8063 6723 100,0 100,0 100,0 100,0

Sadzenie 1480 1016 751 775 14,0 11,4 9,3 11,5

Spasanie 2013 1835 1724 1377 19,0 20,6 21,4 20,5

Spożycie 4820 4256 3850 3027 45,6 47,8 47,7 45,0

Przetwórstwo przemysłowe 762 497 495 402 7,2 5,6 6,1 6,0

Ubytki i straty 1050 709 544 413 9,9 8,0 6,7 6,1

Eksport. 451 588 699 729 4,3 6,6 8,7 10,8

Bilans ziemniaków wg GUS

Powierzchnia upraw, plony i zbiory ziemniaków

Żywieniowa wartość ziemniaka i przetworów. Leszczyński 2012