Продуктивность и технологические показатели качества клубней сортов картофеля, выращенных в условиях Нечерноземной зоны

Введение. В настоящее время картофель является одной из важнейших продовольственных, кормовых, технических сельскохозяйственных культур. В мировом производстве продукции растениеводства он занимает одно из ведущих мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой.

Благодаря содержанию в клубнях крахмала, белка высокого качества и витаминов он является исключительно важным продуктом питания человека разностороннего использования [1, 2].

В технологии картофеля с внесением удобрений вносятся в почву нитраты, при этом являясь ее естественным компонентом. Нитрат хорошо растворяется в воде, не связываясь при этом с частичками почвы, что обуславливает его подвижность как аниона в естественных условиях. По большей части бесконтрольное использование азотных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур влечет за собой загрязнение почв и поверхностных вод нитратами, а не естественный процесс их образования. Нитраты являются малотоксичным веществом, но при попадании в организм человека в процессе биохимических реакций они преобразуются в соли азотистой кислоты, или нитриты, которые, в свою очередь, токсичнее предшественников более чем в 400 раз [5, 6].

Потребительские и технологические свойства картофеля имеют прямую зависимость не только от условий и агротехники возделывания, но и от его сортовых особенностей. Правильно подобранный сорт картофеля с учетом зоны и условий выращивания является залогом богатого урожая. В связи с этим подбор высокоурожайных, устойчивых к заболеваниям сортов является весьма актуальным вопросом [3, 7].

Помимо этого, основным критерием с технологической точки зрения является получение картофеля с высокими органолептическими свойствами. Вкус, запах, цвет и консистенция картофеля, прошедшего тепловую обработку, должны соответствовать требованиям стандарта. Игнорирование этих показателей нередко приводит к тому, что картофель с несвойственным ему сладким привкусом, плохо разваривающийся и быстро при этом темнеющий, ограничивает использование его в перерабатывающей промышленности [4].

Цель исследования : изучение технологических и потребительских характеристик различных сортов картофеля, выращенного на территории Рязанской области.

Задачи исследования : проанализировать сведения по общей и товарной урожайности исследуемых сортов картофеля; провести анализ химического состава исследуемого картофеля; проанализировать потребительские свойства картофеля по вкусу и устойчивости к потемнению мякоти клубней на соответствие требованиям нормативно-технической документации, а также дать оценку безопасности исследуемого картофеля.

Объекты и методы исследования. Для исследования были взяты сорта картофеля отечественной и зарубежной селекции, допущенных к районированию в Рязанской области. Возделывался картофель на опытной агротех-нологической станции ФГБОУ ВО РГАТУ Рязанской области в 2019–2020 гг.

Агрохимические показатели темно-серой лесной почвы участка: гумус – 3,4–3,5 %, содержание К 2 О в слое 0–40 см – от 13,3 до 16,7 мг/100 г почвы, К 2 О –от 13,0 до 16,6 мг/100 г почвы; рН солевой вытяжки – 5,6.

Исследования по изучению химического состава были проведены по стандартным методикам в лаборатории ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Рязанской области». Анализ потребительских свойств картофеля по вкусу и устойчивости к потемнению мякоти – на базе лаборатории кафедры агрономии и агротехнологий ФГБОУ ВО РГАТУ.

Определение массовой доли сухих веществ в исследуемых сортах картофеля осуществлялось методом высушивания согласно требованиям ГОСТ 28561-90 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сухих веществ или влаги».

Исследование содержания крахмала в картофеле – по ГОСТ 7194-81 «Картофель свежий. Правила приемки и методы определения качества».

Анализ содержания аскорбиновой кислоты в картофеле осуществлялось согласно требованиям ГОСТ 24556-89 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С» титрометрическим методом. Метод основан на экстрагировании витамина С раствором кислоты с последующим титрованием визуально или потенциометрически раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до установления светло-розовой окраски.

Содержание нитратов в исследуемых образцах картофеля определялось по стандартной методике согласно требованиям ГОСТ 29270-95 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения нитратов». Метод основан на экстракции нитратов из продукта, восстановлении их до нитритов на кадмиевой колонке с последующим фотометрирова-нием раствора азосоединения, образующегося при взаимодействии нитритов с ароматическими аминами.

Определение токсичных элементов в картофеле осуществлялось в соответствии с требованиями ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».

Технологические свойства картофеля оценивали по вкусу и устойчивости к потемнению мякоти клубней. Степень потемнения мякоти сырого картофеля оценивали через 20 мин, через 3 и 24 ч по методике ВНИИКХ.

Клубни исследуемых сортов картофеля отваривали и проводили оценку вкуса и запаха. Вкус клубней определяли, используя небольшое количество соли, согласно стандартной дегустационной шкале.

В ходе определения развариваемости клубней в первую очередь обращали внимание на сохранение формы и целостности кожуры. Консистенция мякоти определялась путем растирания кусочка сваренного клубня между пальцами. Рассыпчатая консистенция мякоти является приоритетной, а воскообразная, мылистая, клейкая определяется как порок для столового картофеля. Цвет мякоти исследуемых образцов должен быть белый или характерный сорту, не темнеющий. Шкала оценки мякоти: 9 баллов – цвет не изменился; 7 баллов – слабое изменение цвета; 5 баллов – среднее окрашивание; 3 балла – сильное окрашивание; 1 балл – очень сильное окрашивание. При оценке вкуса и запаха использовалась пятибалльная шкала [4].

В связи с тем, что при выборе сортов картофеля для выращивания производители ориентируются, прежде всего, на их урожайность, на первом этапе исследования были проанализированы данные по общей и товарной урожайности исследуемых сортов картофеля. Помимо общей урожайности важным является выход товарных клубней, имеющих массу больше 40 г. Клубни с меньшей массой допускаются к реализации и на промышленную переработку в ограниченном количестве, согласно ГОСТ Р71762017 «Картофель продовольственный. Технические условия» [8,9].

Результаты исследования и их обсуждение. По общей и товарной урожайности высокие показатели в опыте показали раннеспелый сорт Королева Анна (35,71 и 31,62 т/га) и среднеспелый сорт Колобок (34,68 и 29,88 т/га). В таблице 1 приведены данные по общей и товарной урожайности исследованных сортов.

Таблица 1

Сорт		Общая урожайность, т/га	Товарная урожайность, т/га	Группа спелости	Среднее количество клубней, шт/куст	Средняя масса клубней, г
Родриго		33,03	28,14	Среднеспелый	10,6	115,3
Королева Анна		35,71	31,62	Ранний	14,8	110,3
Латона		28,60	24,74	Ранний	9,6	110,5
Ред Скарлетт		33,65	31,81	Ранний	11,9	93,5
Колобок		34,68	29,88	Среднеспелый	12,7	115,2
НСР 05	2019 г.	2,11	–	–	–	3,10
	2020 г.	1,74	–	–	–	5,98

Элементы структуры урожая и урожайность исследуемых сортов картофеля, среднее 2019–2020 гг.

По количеству клубней на кусте также лучшими оказались сорт Королева Анна и Колобок: 14–16 и 10–13 шт. с куста соответственно. А наибольшую среднюю массу клубней дали сорта Родриго и Колобок – 115 г, Королева Анна – 110 г.

Кулинарные качества картофеля преимущественно зависят от размеров крахмальных зерен и соотношения крахмала и белков. Клубни картофеля с низким содержанием крахмала имели вязкую консистенцию, при высоком – при варке растрескивались, что проявляет их плохие кулинарные качества. Наиболее качествен- ным считается картофель, клубни которого содержат белок и крахмал в соотношении 1 : 12 (на 1 г белков должно приходиться 12 г крахмала). При соотношении 1 : 16 картофель из-за большого избытка крахмала будет рассыпаться при варке. Содержание сухих веществ в картофеле, предназначенном для технологической переработки, должно быть не менее 20 %.

Результаты исследования химического состава картофеля изучаемых сортов представлены в таблице 2.

Исследование химического состава сортов картофеля

Таблица 2

Сорт	Массовая доля сухих веществ, %	Крахмал, %	Витамин С, %	Белок, %
Родриго	22,22	14,34	18,22	1,63
Королева Анна	21,80	17,20	15,49	1,58
Латона	18,10	12,60	11,28	1,24
Ред Скарлетт	19,18	14,20	16,26	1,44
Колобок	20,46	17,60	14,84	1,46

Как видно из таблицы 2, необходимое количество сухого вещества содержится в клубнях сортов Родриго (20,46 %), Королева Анна (21,80 %) и Колобок (20,46 %), что указывает на их хорошие технологические свойства.

Оптимальное соотношение белка и крахмала представлено в клубнях сортов Королева Анна (1 : 11) и Колобок (1 : 12), что свидетельствует о высоких кулинарных качествах данных сортов. У остальных сортов данное сочетание ниже (1 : 9; 1 : 10).

Как известно, в организме человека происходит взаимодействие нитритов с гемоглобином крови, что приводит к потере способности эритроцитов доставлять кислород к органам. Накопление нитратов в организме может быть очень опасным и бессимптомным процессом. И только по истечении нескольких лет могут обнаруживаться заболевания нервной системы и нарушение обмена веществ.

Установлено, что нитраты провоцируют образование в организме канцерогенных веществ активного характера, которые могут провоцировать злокачественные опухоли. Именно с культурой земледелия имеет крепкую взаимосвязь проблема накопления нитратов в сельскохозяйственной продукции. Во всех растениях, даже при условии не применения удобрений, присутствуют нитраты. В нашем исследовании является важным выявить и не допустить превышения их предельно допустимой концентрации в исследуемых объектах.

Предельно допустимые концентрации различных веществ для сельскохозяйственной продукции установлены всемирной организацией здравоохранения. Для картофеля ПДК нитратов составляет 250 мг ⁄ кг. А предельно допустимая величина суточного потребления нитратов человеком составляет 5 мг ⁄ кг массы тела. 312 мг – среднесуточная допустимая доза нитратов для взрослого человека в Российской Федерации, а 500 мг – предельно допустимая, 600 мг – токсическая. Таким образом, зная ПДК нитратов в продукте и его количество, можно рассчитать употребляемое количество нитратов в пищу. Зная количество нитратов в продукте, есть возможность определить его допустимое количество, которое можно употребить.

Данные проведенных исследований свидетельствуют о том, что содержание нитратов во всех сортах не превышало предельно допустимой концентрации в глазках, кожуре и сердцевине. Наименьшее содержание нитратов наблюдается в сортах Королева Анна и Колобок. Оно не превышает 78,5 и 82,5 мг/кг сырой массы соответственно.

Максимальное содержание нитратов обнаружено в сердцевине картофеля сортов Ланона (88,5 мг/кг) и Ред Скарлет (87,7 мг/кг), что возможно связано со способностью этих раннеспелых сортов интенсивно поглощать минеральные питательные вещества, которые не успевают включиться в биосинтез (табл. 3).

Таблица 3

Определение содержания нитратов в исследуемых сортах картофеля (после уборки)

Сорт	NO 3 (мг/кг сырой массы) при ПДК 250 мг/кг
	Глазки	Кожура	Сердцевина
Родриго	170,0	170,0	86,6
Королева Анна	160,5	160,3	78,5
Латона	164,5	165,5	88,5
Ред Скарлетт	170,1	165,2	87,7
Колобок	170,3	170,1	82,5

Как видно из таблицы 4, содержание токсичных элементов во всех образцах находится на допустимом уровне. При этом можно отметить, что наибольшее содержание ртути было обнаружено у сорта Ред Скарлетт (0,014 мг/кг), мышьяка – у Латоны (0,120), кадмия – у Родриго (0,02), Ред Скарлетт (0,02) и Колобок (0,02), свинца – у Латоны (0,220 мг/кг).

Для картофеля, являющегося пригодным для технологической переработки, наиболее важными органолептическими показателями являются устойчивость к потемнению мякоти клуб- ней, запах и вкус. Соотношение и количество вносимых в почву минеральных удобрений, баланс содержания в клубнях картофеля углеводов и азотистых веществ оказывают значительное влияние на органолептические показатели его качества.

На заключительном этапе исследования проводилась оценка органолептических показателей качества исследуемых сортов картофеля. Результаты определения органолептических показателей представлены в таблице 5.

Таблица 4

Сорт	Показатель
	Свинец, мг/кг	Кадмий, мг/кг	Мышьяк, мг/кг	Ртуть, мг/кг
Родриго	0,178	0,02	0,023	0,006
Королева Анна	0,132	0,01	0,016	0,005
Латона	0,220	0,01	0,120	0,010
Ред Скарлетт	0,168	0,02	0,018	0,014
Колобок	0,188	0,02	0,010	0,010
Допустимые уровни мг/кг, не более, согласно требованиям ТР ТС 024/2011	0,50	0,03	0,20	0,02

Таблица 5

Сорт картофеля	Вкус	Запах	Потемнение мякоти, балл
			20 мин	3 ч	24 ч
Родриго	3,0	3,0	6	3	1
Королева Анна	5,0	5,0	9	7	3
Латона	3,5	3,0	7	3	1
Ред Скарлетт	4,0	4,5	9	5	3
Колобок	4,5	5,0	9	7	3

Определение токсичных элементов в исследуемых сортах картофеля

Технологические показатели качества исследуемых образцов картофеля

Представленные данные в таблице 5 свидетельствуют о том, что по показателям качества «вкус», «запах» и «потемнение мякоти» наибольшие баллы в порядке убывания набрали клубни сорта Королева Анна, Ред Скарлетт и Колобок.

Большим разнообразием вариантов технологической переработки отличается картофель. Его клубни используют в кулинарных блюдах (варка, жарка, запекание, для приготовления салатов, супов) и для производства чипсов, хрустящего картофеля, быстрорастворимого картофеля. Направление использования картофеля зависит от состава и текстуры клубней. В связи с этим Европейской ассоциацией исследований картофеля была разработана схема оценки качества клубней после варки в зависимости от текстуры вареных клубней. Учитывая предложенные рекомендации, картофель подразделили на четыре типа - А, В, С и D.

Картофель типа А (столовый с неразвари-вающейся мякотью) предназначен для приготовления винегретов и салатов; типа В (столовый с вязкой мякотью) - для поджаривания и переработки; типа С (столовый с рассыпчатой мякотью) - для большинства блюд; типа D (столовый с очень рассыпчатой мякотью) - для пюре. Исходя из предложенной системы классификации, мы провели распределение изучаемых сортов картофеля по текстуре вареных клубней. Результаты проведенных исследований представлены в таблице 6.

Таблица 6

Сорт	Тип А	Тип В	Тип С	Тип D
Родриго				+
Королева Анна			+
Латона		+
Ред Скарлетт				+
Колобок			+

Оценка качества клубней картофеля после кулинарной обработки

При анализе представленных данных в таблице 6 видно, что только сорта Королева Анна и Колобок отнесены к типу С, который подходит для приготовления большинства кулинарных блюд, а соответственно они являются универсальными. К типу D относятся сорта Ред Скарлетт и Родриго и соответственно подходят только для приготовления пюре. Сорт Латона соответствует типу В и подходит для поджаривания и переработки.

При сравнении данных таблиц 5 и 6 можно отметить, что большинство сортов с отличными вкусовыми свойствами относятся к группам С и D.

Выводы. Таким образом, по общей и товарной урожайности высокие показатели в опыте показали раннеспелый сорт Королева Анна (35,71 и 31,62 т/га) и среднеспелый сорт Колобок (34,68 и 29,88 т/га).

По содержанию сухих веществ пригодными для технологической переработки являются сорта Родриго (22,22 %), Королева Анна (21,80) и Колобок (20,46 %).

Оптимальное соотношение белка и крахмала представлено в клубнях сортов Королева Анна (1 : 11) и Колобок (1 : 12), что свидетельствует о высоких кулинарных качествах данных сортов.

Максимальное содержание нитратов обнаружено в сердцевине картофеля сортов Ланона (88,5 мг/кг) и Ред Скарлет (87,7 мг/кг), что, возможно, связано со способностью этих раннеспелых сортов интенсивно поглощать минеральные питательные вещества, которые не успевают включиться в биосинтез.

Содержание токсичных элементов во всех образцах находится на допустимом уровне. При этом можно отметить, что наибольшее содержание ртути было обнаружено у сорта Ред Скарлетт (0,014 мг/кг), мышьяка - у Латоны (0,120), кадмия - у Родриго (0,02), Ред Скарлетт (0,02) и Колобок (0,02), свинца - у Латоны (0,220 мг/кг).

По результатам исследований только сорта Королева Анна и Колобок отнесены к типу С, который подходит для приготовления большинства кулинарных блюд, а соответственно, они являются универсальными.