Картофель

Карто́фель, или Паслён клубнено́сный (), — вид многолетних клубненосных травянистых растений из рода семейства . Клубни картофеля являются важным пищевым продуктом. Плоды ядовиты, в связи с содержанием в них соланина.
Современное научное название картофеля в 1596 году ввёл Каспар Баугин в работе «"Theatri botanici"», позже этим названием воспользовался Линней в своей работе «"Species Plantarum"» (1753).
В разное время другими авторами публиковались иные научные названия, которые теперь составляют синонимику вида картофель.
Русское слово «картофель» произошло от , которое, в свою очередь, произошло от  — трюфель.
Травянистое растение, достигающее в высоту более 1 метра.
Стебель голый, ребристый. Часть стебля, погружённая в почву, выпускает длинные побеги (длиной 15—20, у некоторых сортов 40—50 см).
Лист картофеля тёмно-зелёный, прерывисто-непарноперисторассечённый, состоит из конечной доли, нескольких пар (3—7) боковых долей, размещённых одна против другой, и промежуточных долек между ними. Непарная доля называется конечной, парные доли имеют порядковые названия — первая пара, вторая пара и т. д. (счёт ведётся от конечной доли). Доли и дольки сидят на стерженьках, прикреплённых к стержню, нижняя часть которого переходит в черешок. Около долей пар размещаются ещё более мелкие дольки.
Цветки белые, розовые и фиолетовые, собраны щитком на верхушке стебля, чашечка и венчик пятираздельные.
Из пазух зачаточных листьев в подземной части стебля отрастают подземные побеги — столоны, которые, утолщаясь на вершинах, дают начало новым клубням (видоизменённым побегам). На концах столонов развиваются клубни, которые, в сущности, не что иное, как вздувшиеся почки, вся масса которых состоит из тонкостенных гранёных клеток, наполненных крахмалом, а наружная часть состоит из тонкослойной пробковой ткани. Клубни созревают в августе — сентябре.
Плод — многосемянная, тёмно-зелёная, ядовитая ягода диаметром 2 см, по форме напоминающая маленький помидор.
В зелёных вегетативных частях растения содержится алкалоид соланин, который служит для защиты растения от поражения бактериями и некоторыми видами насекомых. В связи с этим позеленевшие клубни картофеля несъедобны.
Картофель размножают вегетативно — небольшими клубнями или частями клубней (и для целей селекции — семенами). Они высаживаются на глубину от 5 до 10 см.
Прорастание почек клубней в почве начинается при 5-8 °C (оптимальная температура для прорастания картофеля 15-20 °C). Для фотосинтеза, роста стеблей, листьев и цветения — 16-22 °C. Наиболее интенсивно клубни образуются при ночной температуре воздуха 10-13 °C. Высокая температура (ночная около 20 °C и выше) вызывает тепловое вырождение. Из семенных клубней развиваются растения с резко пониженной продуктивностью. Всходы и молодые растения повреждаются при заморозках в −2 °C. Транспирационный коэффициент картофеля в среднем 400—500.
Наибольшее количество воды растение потребляет во время цветения и клубнеобразования. Избыток влаги вреден для картофеля.
На формирование надземной части и клубней расходуется много питательных веществ, особенно в период максимальных приростов вегетативной массы и начала клубнеобразования. При урожае 200—250 ц с 1 га растения извлекают из почвы 100—175 кг азота, 40-50 кг фосфора и 140—230 кг калия.
Лучшие для картофеля почвы — чернозёмы, дерново-подзолистые, серые лесные, осушенные торфяники; по механическому составу — супеси, лёгкие и средние суглинки. Почва для картофеля должна быть рыхлой: в уплотнённой почве формируются мелкие и деформированные клубни.
Лучшими удобрениями служат калийные соли, затем костяная мука, известь, навоз. Избыток азотных удобрений в почве нежелателен, так как это способствует разрастанию ботвы в ущерб образованию клубней.
В естественных условиях встречается около 10 разновидностей картофеля:
Родина картофеля — Южная Америка, где до сих пор можно встретить дикорастущий картофель. Введение картофеля в культуру (сначала путём эксплуатации диких зарослей) было начато примерно 9—7 тысяч лет тому назад на территории современной Боливии. Индейцы не только употребляли картофель в пищу, но и поклонялись ему, считая одушевлённым существом.
Утверждается, что в календаре инков существовал следующий способ определения дневного времени: мерилом служило время, затрачиваемое на варку картофеля, что приблизительно равнялось одному часу. То есть, в Перу говорили: прошло столько времени, сколько ушло бы на приготовление блюда из картофеля.
В Европу (Испанию) картофель впервые был завезён, вероятно, Сьеса де Леоном в 1551 году, при его возвращении из Перу. Первое свидетельство употребления картофеля в пищу относится также к Испании: в 1573 году картофель значится среди продуктов, закупленных для госпиталя Крови Иисусовой в Севилье. В дальнейшем культура распространилась в Италии, Бельгии, Германии, Нидерландах, Франции, Великобритании и других европейских странах. Сначала картофель был принят в Европе за декоративное растение, причём ядовитое.
Антуан Огюст Пармантье окончательно доказал, что картофель обладает высокими вкусовыми и питательными качествами. С его подачи началось проникновение картофеля в провинции Франции, а затем и других стран. Ещё при жизни Пармантье это позволило победить во Франции частый прежде голод и вывести цингу. В честь Пармантье названо несколько блюд, основным ингредиентом которых является картофель.
Неурожай картофеля, спровоцированный влиянием патогенного микроорганизма "Phytophthora infestans", вызывающего фитофтороз, стал одной из причин массового голода, поразившего Ирландию в середине XIX века и подстегнувшего эмиграцию населения в Америку.
Появление в России картофеля, как правило, связывают с именем Петра I, который в конце XVII века прислал в столицу мешок клубней из Голландии якобы для рассылки по губерниям для выращивания. Вместе с тем, на протяжении всего XVIII века картофель не получил массового распространения в России. В 1758 году Петербургская академия наук опубликовала статью «О разведении земляных яблок» — первую в России научную статью о возделывании картофеля. Немногим позже статьи о картофеле опубликовали Я. Е. Сиверс (1767 год) и А. Т. Болотов (1770 год).
Из-за довольно частых случаев отравления плодами «чёртова яблока» крестьянское население картофель не принимало.
В 1840—1842 годах по инициативе графа Павла Киселёва стали быстро увеличиваться площади, выделенные под картофель. Согласно распоряжению от 24 февраля 1841 года «О мерах к распространению разведения картофеля» губернаторы должны были регулярно отчитываться правительству о темпах увеличения посевов новой культуры. По всей империи разослали тридцать тысяч бесплатных наставлений по правильной посадке и выращиванию картофеля.
В результате по стране прокатилась волна «картофельных бунтов». Страх народа перед нововведениями разделяли и некоторые просвещённые славянофилы. Например, княгиня Авдотья Голицына «с упорством и страстью отстаивала свой протест, которым довольно забавлялись в обществе». Она заявляла, что картошка «есть посягательство на русскую национальность, что картофель испортит и желудки, и благочестивые нравы наших искони и богохранимых хлебо- и кашеедов».
Тем не менее «картофельная революция» времён Николая I увенчалась успехом. К концу XIX века в России было занято под картофель более 1,5 млн га. К началу XX века этот овощ уже считался в России «вторым хлебом», то есть одним из основных продуктов питания.
Картофель культивируется в умеренной климатической зоне по всему земному шару; клубни картофеля составляют значительную часть пищевого рациона народов Северного полушария (русских, белорусов, поляков, канадцев). Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН объявила 2008 год «Международным годом картофеля». В 1995 году картофель стал первым овощем, выращенным в космосе.
Химический состав клубней зависит от сорта, условий выращивания (климатических, погодных, типа почвы, применяемых удобрений, агротехники возделывания), зрелости клубней, сроков и условий хранения и др.
В среднем картофель содержит (в %): воды 75; крахмала 18,2; азотистых веществ (сырой белок) 2; сахаров 1,5; 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; минеральных веществ 1,1.
Условно 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 крахмал в клетках в виде слоистых крахмальных зёрен размером от 1 до 100 мкм, но чаще 20—40 мкм. Содержание крахмала зависит от скороспелости сортов, которое 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 °C).
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.).
Клубни содержат в среднем
Максимальное содержание сухого вещества в клубнях 36,8 %, крахмала 29,4 %, белка 4,6 %, витаминов С, B1, B2, B6, PP, К и каротиноидов.
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 °C) — 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 галактозы. 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. В картофельном белке и в составе свободных аминокислот картофеля содержатся все аминокислоты, встречающиеся в растениях, в том числе в удачном соотношении незаменимые: лизин, метионин, треонин, триптофан, валин, фенилаланин, лейцин, изолейцин.
Из амидов в клубнях содержатся аспарагин и глутамин; среди азотсодержащих гликозидов — соланин и чаконин, обусловливающие горечь кожицы, иногда и мякоти, сосредоточенные в основном в покровных тканях и верхних слоях клубня. 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.
Ферменты представляют собой органические катализаторы, образующиеся в живых клетках в незначительных количествах в клубнях картофеля особое место занимают гидролазы — амилаза (α и β), сахараза (инвертаза); оксидоредуктазы — полифенолоксидаза (тирозиназа), пероксидаза, аскорбиназа, каталаза и др.; эстеразы — фосфорилаза и др.
Амилаза осуществляет гидролиз крахмала до мальтозы и декстринов, инвертаза расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу. Полифенолоксидаза окисляет фенольные соединения, а пероксидаза, кроме того, и ароматические амины. Каталаза разлагает пероксид водорода на воду и кислород. Оксидоредуктазы играют важную роль в дыхании.
Важной задачей при производстве картофелепродуктов является инактивация ферментов. В процессе технологической обработки разрушается наружный слой картофеля. Создаются благоприятные условия для взаимодействия легкоокисляющихся веществ (полифенолов) с кислородом воздуха при катализирующем действии окислительных ферментов (пероксидазы и др.). В результате образуются тёмноокрашенные вещества — меланины, которые ухудшают внешний вид и другие качества продуктов. Предотвращение ферментативных реакций достигается рядом мер: термической обработкой, в результате которой белковый носитель свёртывается, что приводит к инактивации ферментов; применением веществ (ингибиторов), образующих комплексы с хинонами перед их полимеризацией; связыванием ионов тяжёлых металлов.
В качестве ингибиторов ферментативных реакций наиболее часто применяются сернистые соединения, аскорбиновая кислота, лимонная кислота и другие.
Витамины обусловливают биологическую ценность картофеля как пищевого продукта. В клубнях картофеля в среднем содержится (в мг на 100г): витамина С 12; РР 0,57; В1 0,11; В2 0,66; B6 0,22; пантотеновой кислоты 0,32; каротина (провитамина А) следы; инозита 29. В незначительных количествах обнаружены биотин (витамин Н) и витамины Е, К и др.
Органические кислоты обусловливают кислотность клеточного сока картофеля. Значение рН для картофеля установлено в пределах 5,6—6,2. Картофель содержит лимонную, яблочную, щавелевую, изолимонную, молочную, пировиноградную, винную, хлорогеновую, хинную и другие органические кислоты. Наиболее богат картофель лимонной кислотой. При переработке на крахмал 1 т картофеля дополнительно получают не менее 1 кг лимонной кислоты. Из минеральных кислот в клубнях преобладает фосфорная, по содержанию которой можно судить о накоплении фосфора.
Жиры и липиды в картофеле составляют в среднем 0,10— 0,15 % сырой массы. В жирах обнаружены пальмитиновая, миристиновая, линолевая и линоленовая кислоты. Две последние имеют важное пищевое значение, так как они не синтезируются в организме животных.
Большое значение имеет картофель как источник минеральных веществ. В картофеле они в основном представлены солями калия и фосфора; имеются также натрий, кальций, магний, железо, сера, хлор и микроэлементы — цинк, бром, кремний, медь, бор, марганец, йод, кобальт и др. Общее содержание золы в клубне около 1 %, в том числе (в мг%): К2О — около 600, Р — 60, — 21, Mg — 23, Са — 10. Распределены минеральные вещества в клубне неравномерно: больше всего их в коре, меньше — в наружной сердцевине, в верхушечной части больше, чем в основании.
Минеральные элементы в клубне в основном находятся в легкоусвояемой форме и представлены щелочными солями, которые содействуют поддержанию щелочного равновесия в крови.
Из красящих веществ в клубнях содержатся каротиноиды: 0,14 мг% в клубнях с жёлтой мякотью и около 0,02 мг% в клубнях с белой мякотью. В кожице найдены также флавоны, флавононы и антоцианы (цианидин, дельфинидин). Растение содержит кумарины, в том числе скополетин.
Плоды и наземные части растения и долгохранящиеся клубни картофеля содержат алкалоид соланин, который может вызывать отравления у человека и животных.
Потребление 300 г картофеля обеспечивает получение организмом более 10 % энергии, почти полную норму витамина С, около 50 % калия, 10 % фосфора, 15 % железа, 3 % кальция.
Картофель варят как очищенным, так и неочищенным («в мундире»), что позволяет сохранить максимум полезных веществ. Его также готовят на углях или на пару, тушат, жарят во фритюре (см. картофель фри) и без него (см. жареный картофель). Картофель используется как в простых, так и в изысканных блюдах — для приготовления картофельного салата, картофельного пюре, супов, закусок вроде чипсов, дижестивов и даже десертов.
Один из рецептов приготовления традиционного русского блюда — блинов — предполагает использование картофеля вместо муки. В современной Исландии популярна водка, сделанная из картофеля.
При стандартном пищевом рационе картофель — один из основных поставщиков калия в организм. Однако, чтобы сохранить содержащиеся в нём ценные вещества, нужно научиться правильно его готовить. Варить картофель рекомендуется в небольшом количестве воды: при варке в неё переходит бо́льшая часть витаминов. Также перед приготовлением не стоит держать картофель в воде в течение долгого времени. После долгого хранения на свету клубни зеленеют и становятся токсичными, непригодными к употреблению.
Свежий сок клубней и картофельный крахмал применяют в качестве обволакивающего и противовоспалительного средства при желудочно-кишечных заболеваниях: язве желудка и двенадцатиперстной кишки, а также гастрите с повышенной кислотностью желудочного сока. При изжоге полезно съесть мелко нарезанную сырую картофелину. При ожогах глаз ультрафиолетовым излучением от сварки помогает накладывание на веки сырого картофеля (нарезанного или натёртого.)
Полученный из картофеля крахмал является основой для изготовления присыпок, а также используется в качестве наполнителя для порошков и таблеток.
В народной медицине натёртый на тёрке свежий картофель используется при экземе и других поражениях кожи. Горячие варёные растёртые клубни картофеля употребляют при заболеваниях верхних дыхательных путей и лёгких. В этом случае быстрый положительный результат даёт вдыхание пара от горячего, только что сваренного картофеля.
Картофель широко используется в домашней косметике. Из него делают питательные маски для кожи лица и рук.
Выращивание картофеля как сельскохозяйственной культуры распространено во многих странах. Кроме непосредственного употребления клубней картофеля в пищу, из них также получают крахмал, производят чипсы и т. п. продукты.
В 2005 году лидером по производству картофеля был Китай, на 2-м месте с заметным отставанием — Россия и Индия; а по производству на душу населения — Беларусь.
Согласно статистике ФАО, в 2004 г.