Картофель ( / p ə ˈ t eɪ t oʊ / ) — это крахмалистый корнеплод, произрастающий в Америке, который употребляется в качестве основного продукта питания во многих частях мира. Картофель — это клубни растения Solanum tuberosum , многолетнего растения семейства пасленовых Пасленовые .
Дикие виды картофеля можно встретить от юга США до юга Чили . Генетические исследования показывают, что культивируемый картофель имеет единственное происхождение - на территории современного южного Перу и крайнего северо-запада Боливии . Картофель был одомашнен здесь около 7 000–10 000 лет назад из вида комплекса S. brevicaule . Многие сорта картофеля выращиваются в Андах Южной Америки, где этот вид является аборигенным .
Испанцы завезли картофель в Европу во второй половине 16 века из Америки. Они являются основным продуктом питания во многих частях мира и неотъемлемой частью большей части мировых запасов продовольствия . После тысячелетий селекции сегодня существует более 5000 различных сортов картофеля . Картофель остается важной сельскохозяйственной культурой в Европе, особенно в Северной и Восточной Европе, где производство на душу населения по-прежнему является самым высоким в мире, тогда как наиболее быстрый рост производства в 21 веке наблюдался в Южной и Восточной Азии, где лидируют Китай и Индия. Мировое производство по состоянию на 2021 год.
Как томат и пасленовые, картофель принадлежит к роду Solanum ; надземные части картофеля содержат токсин соланин . Обычные клубни картофеля, выращенные и хранившиеся должным образом, производят гликоалкалоиды в незначительных количествах, но если ростки и кожура картофеля подвергаются воздействию света, клубни могут стать токсичными.
Английское слово «картофель» происходит от испанского patata , в свою очередь, от Taíno batata , что означает « сладкий картофель », а не от растения, теперь известного как просто «картофель». [1]
Название картофеля «окучивание» происходит от слова spudde 15-го века , короткого ножа или кинжала, вероятно, родственного датскому spyd , «копье». Примерно с 1840 года название перешло и на сам клубень. [2]
По крайней мере, в шести языках — африкаанс, голландском, французском, (западно) фризском, иврите, персидском [3] и некоторых вариантах немецкого — используется термин «картофель», который означает «земляное яблоко» или «молотое яблоко». [4] [5]
Картофель — это травянистые многолетние растения , вырастающие до 1 метра (3,3 фута) в высоту. Стебли волосатые. Листья имеют примерно четыре пары листочков . Цветы варьируются от белого или розового до синего или фиолетового; они желтые в центре и опыляются насекомыми. [6]
У растения развиваются клубни , как у картофеля, для хранения питательных веществ. Это не корни, а стебли, образующиеся из утолщенных корневищ на концах длинных тонких столонов . На поверхности клубней имеются «глазки», выполняющие роль раковин для защиты вегетативных почек, из которых берут начало стебли. «Глаза» расположены спирально. Кроме того, в клубнях имеются небольшие отверстия, позволяющие дышать, называемые чечевичками . Чечевички имеют круглую форму, их количество варьируется в зависимости от размера клубня и условий окружающей среды. [7] Клубни образуются в ответ на уменьшение продолжительности светового дня, хотя у коммерческих сортов эта тенденция сведена к минимуму. [8]
После цветения растения картофеля дают маленькие зеленые плоды , напоминающие зеленые помидоры черри , каждый из которых содержит около 300 очень маленьких семян . [9]
Дикий и культурный картофель, как и томат , принадлежит к роду Solanum , который является членом семейства пасленовых, Solanaceae . Это разнообразное семейство цветковых растений, часто ядовитых, в которое входят мандрагора ( Mandragora ), паслен смертельный ( Atropa ) и табак ( Nicotiana ), как показано на схеме филогенетического дерева (многие ветви опущены). Наиболее часто выращиваемый картофель — S. tuberosum ; есть еще несколько видов. [10]
Основным видом, выращиваемым во всем мире, является S. tuberosum ( тетраплоид с 48 хромосомами ), и наиболее широко культивируются современные разновидности этого вида. Также существуют четыре диплоидных вида (с 24 хромосомами): S. stenotomum , S. phureja , S. goniocalyx и S. ajanhuiri . Существует два триплоидных вида (с 36 хромосомами): S. chaucha и S. juzepczukii . Культивируется один пентаплоидный вид (с 60 хромосомами): S. curtilobum . [11]
Есть два основных подвида S. tuberosum . [11] Андский картофель, S. tuberosum andigena , адаптирован к условиям короткого дня, преобладающим в горных экваториальных и тропических регионах, где он произошел. Чилийский картофель S. tuberosum tuberosum , произрастающий на архипелаге Чилоэ , напротив, адаптирован к условиям длинного дня, преобладающим в более высоких широтах южного Чили. [12]
Дикие виды картофеля встречаются от юга США до юга Чили. [13] Картофель был впервые одомашнен на юге Перу и северо-западе Боливии [14] фермерами доколумбовой эпохи, вокруг озера Титикака . [15] Картофель был одомашнен здесь около 7 000–10 000 лет назад из вида комплекса S. brevicaule . [14] [15] [16]
Самые ранние археологически подтвержденные остатки клубней картофеля были найдены на прибрежном участке Анкона (центральное Перу ) и датируются 2500 годом до нашей эры. [17] [18] Наиболее широко культивируемый сорт, Solanum tuberosum tuberosum , является коренным для архипелага Чилоэ и выращивался местными коренными народами еще до испанского завоевания . [12] [19]
После испанского завоевания Империи инков , испанцы завезли картофель в Европу во второй половине 16 века в рамках колумбийского обмена . Впоследствии этот продукт был доставлен европейскими мореплавателями (возможно, включая Российско-Американскую компанию ) на территории и порты по всему миру, особенно в их колонии. [20] Европейские и колониальные фермеры не спешили осваивать сельскохозяйственный картофель, но после 1750 года он стал важным основным продуктом питания и полевой культурой [20] и сыграл важную роль в демографическом буме Европы 19-го века. [16] По скромным оценкам, внедрение картофеля стало причиной четверти роста населения и урбанизации Старого Света в период с 1700 по 1900 год. [21] Однако отсутствие генетического разнообразия из-за очень ограниченного числа сортов Первоначально введенный, сделал урожай уязвимым к болезням. В 1845 году болезнь растений, известная как фитофтороз, вызываемая грибоподобным оомицетом Phytophthora infestans , быстро распространилась в беднейших общинах западной Ирландии, а также в некоторых частях Шотландского нагорья , что привело к неурожаям, которые привели к Великой ирландской болезни. Голод . [22] [20]
Международный центр картофеля , расположенный в Лиме , Перу, хранит 4870 типов зародышевой плазмы картофеля , большинство из которых являются традиционными сортами местных сортов. [23] В 2009 году был создан черновой вариант последовательности генома картофеля, содержащий 12 хромосом и 860 миллионов пар оснований, что делает его геномом растения среднего размера. [24]
Считалось, что большинство сортов картофеля произошли от одного происхождения на юге Перу и на крайнем северо-западе Боливии от видов комплекса S. brevicaule . [14] [15] [16] Однако анализ ДНК показывает, что более 99% всех нынешних сортов картофеля являются прямыми потомками подвида, который когда-то рос в низинах южно-центральной части Чили. [25]
Большая часть современного картофеля, выращиваемого в Северной Америке, прибыла через европейские поселения, а не независимо от источников в Южной Америке. По крайней мере, один вид дикого картофеля, S. fendleri , встречается в Северной Америке; его используют в селекции на устойчивость к видам нематод , поражающих культурный картофель. Вторичным центром генетической изменчивости картофеля является Мексика, где обнаружены важные дикие виды, широко используемые в современной селекции, такие как гексаплоид S. demissum , используемый в качестве источника устойчивости к разрушительному фитофторозу ( Phytophthora infestans) . ). [22] Другой родственник, уроженец этого региона, Solanum Bulbocastanum , использовался для генетической инженерии картофеля, чтобы противостоять фитофторозу. [26] Многие такие дикие родственники полезны для выведения устойчивости к P. infestans . [27]
Лишь немногие виды разнообразия , обнаруженные у предков и диких родственников Solanum , встречаются за пределами исходного ареала в Южной Америке. [28] Это делает эти южноамериканские виды очень ценными в разведении. [28] Важность картофеля для человечества признана в Международном дне картофеля Организации Объединенных Наций , который будет отмечаться 30 мая каждого года, начиная с 2024 года. [29]
Картофель, как S. tuberosum , так и большинство его диких родственников, самонесовместим : при самоопылении он не приносит полезных плодов. Этот признак проблематичен для селекции сельскохозяйственных культур, поскольку все растения полового происхождения должны быть гибридами . Ген, ответственный за самонесовместимость, а также мутации, отключающие ее, теперь известны. Самосовместимость была успешно внедрена как в диплоидный картофель (включая специальную линию S. tuberosum ), так и в диплоидный картофель с помощью CRISPR-Cas9 . [30] Растения, имеющие ген «Sli», производят пыльцу, совместимую с собственным родителем, и растения с аналогичными генами S. [31] Этот ген был клонирован Университетом Вагенингена и Солинтой в 2021 году, что позволит провести более быстрое и целенаправленное размножение. [30] [32]
Селекция диплоидных гибридов картофеля - это новая область генетики картофеля, подтвержденная открытием, что возможна одновременная гомозиготность и фиксация донорских аллелей. [33] Виды дикого картофеля, полезные для выведения устойчивости к фитофторозу, включают , среди прочего, Solanum desmissum и S. stoloniferum . [34]
В мире существует около 5000 сортов картофеля, 3000 из них только в Андах — в основном в Перу, Боливии, Эквадоре, Чили и Колумбии. В одной долине можно встретить более 100 сортов, а одно сельскохозяйственное хозяйство может содержать дюжину или более. [35] [36] Европейская база данных по культивируемому картофелю представляет собой совместную онлайн-базу данных с описаниями сортов картофеля, обновляемую и поддерживаемую Шотландским агентством сельскохозяйственных наук в рамках Европейской совместной программы по сетям генетических ресурсов сельскохозяйственных культур, которой управляет Международная организация по растениеводству. Институт генетических ресурсов . [37] Около 80 сортов коммерчески доступны в Великобритании. [38]
В кулинарных целях сорта часто различают по воскообразности: в мучнистом или мучнистом запеченном картофеле больше крахмала (20–22%), чем в воскообразном отварном картофеле (16–18%). Различие может также возникнуть из-за различий в сравнительном соотношении двух различных соединений картофельного крахмала: амилозы и амилопектина . Амилоза, молекула с длинной цепью, диффундирует из гранул крахмала при приготовлении в воде и подходит для блюд, в которых картофельное пюре. Сорта с немного более высоким содержанием амилопектина, который представляет собой сильно разветвленную молекулу, помогают картофелю сохранять форму после варки в воде. [39] Картофель, который подходит для изготовления картофельных чипсов или картофельных чипсов, иногда называют «картофелем для чипсов», что означает, что он отвечает основным требованиям схожих сортовых характеристик: он твердый, достаточно чистый и имеет достаточно хорошую форму. [40]
Незрелый картофель можно продавать только что с поля.сливки "или"Молодой картофель особенно ценится за свой вкус. Обычно он небольшого размера, нежный, с рыхлой кожицей и мякотью, содержащей более низкий уровень крахмала , чем другой картофель. В Соединенных Штатах это обычно либо, либо картофель Юкон Голд. красный картофель, называемый золотыми сливками или красными сливками соответственно [41] [42] В Великобритании Королевский картофель - известный сорт молодого картофеля.
Десятки сортов картофеля были селекционно выведены специально по цвету кожицы или мякоти , включая золотые, красные и синие сорта. [44] Они содержат различное количество фитохимических веществ , включая каротиноиды для золотых/желтых сортов или полифенолы для красных или синих сортов. [45] Каротиноиды включают провитамин А, альфа-каротин и бета-каротин , которые в процессе пищеварения превращаются в необходимое питательное вещество , витамин А. Антоцианы, ответственные главным образом за красную или синюю пигментацию сортов картофеля, не имеют питательной ценности, но используются для визуального разнообразия и привлекательности для потребителей. [46] В 2010 году картофель был биоинженерно разработан специально с учетом этих особенностей пигментации. [47]
Генетические исследования позволили получить несколько генетически модифицированных сортов. «New Leaf», принадлежащий компании Monsanto , включает в себя гены Bacillus thuringiensis (источник большинства токсинов Bt при транскультурном использовании ), которые придают устойчивость к колорадскому жуку ; «New Leaf Plus» и «New Leaf Y», одобренные регулирующими органами США в 1990-х годах, также включают устойчивость к вирусам . McDonald's , Burger King , Frito-Lay и Procter & Gamble объявили, что не будут использовать генетически модифицированный картофель , а Monsanto объявила о своем намерении прекратить выпуск этой линии в марте 2001 года .
Картофельный крахмал содержит два типа глюканов : амилозу и амилопектин , последний из которых наиболее полезен в промышленности. Сорта воскового картофеля производят восковой картофельный крахмал , который почти полностью состоит из амилопектина с небольшим количеством амилозы или без нее. Компания BASF разработала картофель « Амфлора », который был модифицирован для экспрессии антисмысловой РНК и инактивации гена синтазы крахмала, связанного с гранулами , фермента, который катализирует образование амилозы. [49] Таким образом, картофель «Амфлора» производит крахмал, почти полностью состоящий из амилопектина , и, таким образом, более полезен для крахмальной промышленности. В 2010 году Европейская комиссия разрешила выращивать «Амфлору» в Европейском Союзе только в промышленных целях, а не в пищевых целях. Тем не менее, по правилам ЕС, отдельные страны имеют право решать, разрешат ли они выращивать этот картофель на своей территории. Коммерческие посадки сорта «Амфлора» ожидались в Чехии и Германии весной 2010 года, а также в Швеции и Нидерландах в последующие годы. [50]
ГМ-сорт картофеля «Фортуна», разработанный BASF, стал устойчивым к фитофторозу за счет введения двух генов устойчивости:blb1 иblb2 , от S. Bulbocastanum , дикого картофеля, произрастающего в Мексике. [51] [52] [53] Rpi-blb1 представляет собой нуклеотидсвязывающий богатый лейцином повтор (NB-LRR/NLR), иммунорецептор, продуцируемый R-геном. [51]
В октябре 2011 года компания BASF запросила у EFSA разрешение на выращивание и маркетинг в качестве кормов и продуктов питания. В 2012 году разработка ГМО в Европе была остановлена BASF. [54] [55] В ноябре 2014 года Министерство сельского хозяйства США (USDA) одобрило генетически модифицированный картофель, разработанный Simplot , который содержит генетические модификации, которые предотвращают образование синяков и производят меньше акриламида при жарке, чем обычный картофель; модификации не вызывают создания новых белков, а скорее предотвращают создание белков посредством РНК-интерференции . [56]
Генетически модифицированные сорта встретили сопротивление общественности в США и Европейском Союзе. [57] [58]
Картофель обычно выращивают из «семенного картофеля», клубней, специально выращенных для защиты от болезней [ необходимы разъяснения ] и для получения устойчивых и здоровых растений. Чтобы избежать болезней, участки выращивания семенного картофеля тщательно выбираются. В США это ограничивает производство семенного картофеля только 15 штатами из всех 50 штатов, где картофель выращивается. Эти места выбраны из-за их холодной и суровой зимы, которая убивает вредителей, и лета с длинным солнечным светом для оптимального роста. [59] В Великобритании большая часть семенного картофеля происходит из Шотландии , в районах, где западные ветры уменьшают нападения тли и распространение патогенов картофельного вируса . [60]
Рост картофеля можно разделить на пять фаз. На первом этапе из семенного картофеля появляются ростки и начинается рост корней. Во время второго фотосинтез начинается, когда у растения развиваются листья и ветви над землей, а столоны развиваются из пазух нижних листьев на подземном стебле. На третьей фазе кончики столонов набухают, образуя новые клубни , а побеги продолжают расти, и вскоре после этого обычно развиваются цветы. Набухание клубней происходит на четвертой фазе, когда растение начинает вкладывать большую часть своих ресурсов в вновь сформированные клубни. На этом этапе для получения хорошего урожая решающее значение имеют несколько факторов: оптимальная влажность и температура почвы , наличие и баланс питательных веществ в почве, а также устойчивость к атакам вредителей . Пятая фаза — созревание клубней: листья и стебли стареют, кожица клубней затвердевает. [61] [62]
Новые клубни могут начать расти на поверхности почвы. Поскольку воздействие света приводит к нежелательному позеленению кожицы и выработке соланина в качестве защиты от солнечных лучей, цветоводы прикрывают клубни поверхностно. Коммерческие производители покрывают их, насыпая дополнительную почву вокруг основания растения по мере его роста (так называемое «окучивание» или в британском английском «окучивание»). Альтернативный метод, используемый домашними садоводами и мелкими производителями, заключается в покрытии зоны выращивания мульчей , например соломой или пластиковыми листами. [63]
В масштабах фермы для выращивания картофеля требуется хорошо дренированная нейтральная или слабокислая почва ( рН 6 или 7), например, супесчаная . Почву готовят с помощью глубокой обработки почвы, например, чизельным плугом или рыхлителем. В районах, где требуется орошение, поле выравнивается с помощью рубанка, чтобы вода могла поступать равномерно. Навоз можно добавлять после первоначального полива; Затем почву рыхлят дисковой бороной . Картофель сажают с помощью картофелесажалки рядами на расстоянии 80 см (31 дюйм) друг от друга. [64] В масштабах сада картофель сажают в траншеи или отдельные ямы глубиной около 15 сантиметров (5,9 дюйма) в почву, желательно с дополнительными органическими веществами, такими как садовый компост или навоз. Альтернативно их можно посадить в контейнеры или мешки, наполненные свободно дренируемым компостом. [65] Картофель чувствителен к сильным морозам , которые повреждают его в земле или при хранении. [66]
Исторически значимая Phytophthora infestans , причина фитофтороза , остается постоянной проблемой в Европе [22] и США. [67] Другие болезни картофеля включают ризоктонию , склеротинию , Pectobacterium carotovorum (черную ножку), мучнистую росу , мучнистую паршу и вирус скручивания листьев . [68] [69]
К насекомым, которые обычно переносят болезни картофеля или повреждают растения, относятся колорадский жук , картофельная клубневая плодожорка , зеленая персиковая тля ( Myzus persicae ), картофельная тля , Tuta absoluta , свекловичные цикадки , трипсы и клещи . Колорадский жук считается самым важным насекомым-дефолиатором картофеля, уничтожающим весь урожай. [70] Картофельная цистообразующая нематода — это микроскопический червь, который питается корнями, вызывая увядание растений картофеля. Поскольку его яйца могут сохраняться в почве в течение нескольких лет, рекомендуется севооборот . [71]
В небольших масштабах картофель можно собирать мотыгой или лопатой или просто вручную. Коммерческий сбор урожая осуществляется с помощью больших картофелеуборочных комбайнов , которые сгребают растения и окружающую землю. Его транспортируют вверх по цепочке, состоящей из стальных звеньев шириной несколько футов, которая отделяет часть земли. Цепь откладывается в области, где происходит дальнейшее разделение. В самых сложных конструкциях используются измельчители и шейкеры для виноградной лозы, а также система воздуходувки для отделения картофеля от растения. Результат обычно проходит мимо рабочих, которые продолжают сортировать растительный материал, камни и гнилой картофель, прежде чем картофель непрерывно доставляется в фургон или грузовик. Дальнейший осмотр и разделение происходит, когда картофель выгружают из полевых машин и помещают на хранение. [72]
Картофель обычно консервируют после сбора урожая, чтобы улучшить заживление кожицы. Заживление кожицы — это процесс, при котором кожица картофеля становится устойчивой к повреждениям. Клубни картофеля могут быть подвержены снятию кожицы при сборе урожая и повреждению кожицы во время сбора и погрузочно-разгрузочных работ. Заживление позволяет коже полностью затвердеть и заживить любые раны. Заживление ран предотвращает заражение и потерю воды клубнями во время хранения. Отверждение обычно происходит при относительно высоких температурах (от 10 до 16 °C или от 50 до 60 °F) с высокой влажностью и хорошим газообменом, если это вообще возможно. [73]
Помещения для хранения должны быть тщательно спроектированы, чтобы сохранить картофель живым и замедлить естественный процесс прорастания, связанный с расщеплением крахмала. Крайне важно, чтобы место хранения было темным, хорошо вентилируемым, а при длительном хранении поддерживалась температура около 4 °C (39 °F). Для кратковременного хранения предпочтительна температура от 7 до 10 °C (от 45 до 50 °F). [74]
При температуре ниже 4 °C (39 °F) крахмал в картофеле превращается в сахар, что изменяет его вкусовые и кулинарные свойства и приводит к повышению уровня акриламида в приготовленном продукте, особенно в блюдах, жареных во фритюре. Открытие акриламидов в крахмалистых продуктах в 2002 году вызвало обеспокоенность, однако маловероятно, что акриламиды в пищевых продуктах, даже если они несколько подгоревшие, вызывают рак у людей. [75]
Химические препараты применяют для подавления прорастания клубней при хранении. Хлорпрофам является основным используемым химическим веществом, но он запрещен в ЕС из-за опасений токсичности. [76] Альтернативы включают этилен , мятное и апельсиновое масла, а также 1,4-диметилнафталин . [76]
В оптимальных условиях на коммерческих складах картофель может храниться до 10–12 месяцев. [74] Коммерческое хранение и извлечение картофеля включает в себя несколько этапов: первое высушивание поверхностной влаги; заживление ран при относительной влажности от 85% до 95% и температуре ниже 25 °C (77 °F); поэтапная фаза охлаждения ; фаза ожидания ; и фаза восстановления , во время которой клубни медленно прогреваются. Механическая вентиляция используется на различных этапах процесса для предотвращения конденсации и накопления углекислого газа. [74]
В 2021 году мировое производство картофеля составило 376 миллионов тонн (370 000 000 длинных тонн; 414 000 000 коротких тонн), во главе с Китаем - 25% от общего объема. Другими крупными производителями были Индия и Украина (таблица).
В 2010 году под выращивание картофеля в мире было выделено 18,6 миллиона гектаров (46 миллионов акров); средняя мировая урожайность составила 17,4 тонны с гектара (7,8 коротких тонн с акра). Соединенные Штаты были самой продуктивной страной со средней урожайностью по стране 44,3 тонны с гектара (19,8 коротких тонн с акра). [79]
Фермеры Новой Зеландии продемонстрировали одни из лучших коммерческих урожаев в мире: от 60 до 80 тонн с гектара, при этом некоторые сообщают об урожайности 88 тонн картофеля с гектара. [80] [81] [82]
В разных странах существует большой разрыв между высокими и низкими урожаями даже при использовании одного и того же сорта картофеля. Средняя урожайность картофеля в развитых странах колеблется от 38 до 44 метрических тонн с гектара (15–18 длинных тонн/акр; 17–20 коротких тонн/акр). На долю Китая и Индии в 2010 году приходилось более трети мирового производства, а урожайность составила 14,7 и 19,9 метрических тонн с гектара (5,9 и 7,9 длинных тонн/акр; 6,6 и 8,9 коротких тонн/акр) соответственно. [79] Разрыв в урожайности между фермами в развивающихся странах и развитых странах представляет собой потенциальную потерю более 400 миллионов метрических тонн (440 миллионов коротких тонн; 390 миллионов длинных тонн) картофеля, или сумму, превышающую мировое производство картофеля в 2010 году. Урожайность картофеля определяется такими факторами, как сорт культуры, возраст и качество семян, методы управления посевами и среда обитания растений. Улучшение одного или нескольких из этих факторов, определяющих урожайность, а также устранение разрыва в урожайности могут стать серьезным стимулом для увеличения поставок продовольствия и доходов фермеров в развивающихся странах. [83] [84] Энергетическая ценность картофеля — около 95 гигаджоулей на гектар (9,2 миллиона килокалорий на акр) — выше, чем у кукурузы (78 ГДж/га или 7,5 млн ккал/акр), риса (77 ГДж/акр). га или 7,4 миллиона ккал/акр), пшеница (31 ГДж/га или 3 миллиона ккал/акр) или соевые бобы (29 ГДж/га или 2,8 миллиона ккал/акр). [85]
Прогнозируется, что изменение климата окажет существенное влияние на мировое производство картофеля. [86] Как и многие сельскохозяйственные культуры, картофель, вероятно, будет подвержен влиянию изменений содержания углекислого газа в атмосфере , температуры и осадков, а также взаимодействия между этими факторами. [86] Помимо непосредственного воздействия на картофель, изменение климата также повлияет на распространение и популяцию многих болезней и вредителей картофеля. Хотя картофель менее важен, чем кукуруза , рис , пшеница и соевые бобы , на которые в совокупности приходится около двух третей всех калорий, потребляемых человеком (как прямо, так и косвенно в качестве корма для животных), [87] он по-прежнему остается одним из важнейшие продовольственные культуры. [88] В целом, одна оценка 2003 года предполагает, что в будущем (2040–2069 годы) урожайность картофеля во всем мире будет на 18-32% ниже, чем в то время, что обусловлено снижением урожая в более жарких регионах, таких как страны Африки к югу от Сахары, [86] если фермеры а сорта картофеля могут адаптироваться к новой среде. [89]
Прогнозируется, что растения картофеля и урожайность сельскохозяйственных культур выиграют от эффекта удобрения CO2 [90] , которое увеличит скорость фотосинтеза и, следовательно, рост, снизит потребление воды за счет снижения транспирации из устьиц и увеличит содержание крахмала в съедобных клубнях. [86] Однако картофель более чувствителен к дефициту почвенной воды, чем некоторые другие основные культуры, такие как пшеница. [91] Прогнозируется , что в Великобритании количество пахотных земель , пригодных для выращивания богарного картофеля, сократится как минимум на 75%. [92] Эти изменения, вероятно, приведут к увеличению спроса на оросительную воду, особенно в период выращивания картофеля. [86]
Картофель лучше всего растет в умеренных условиях. [93] Температура выше 30 °C (86 °F) оказывает негативное воздействие на урожай картофеля: от физиологических повреждений, таких как коричневые пятна на клубнях, до замедления роста, преждевременного прорастания и снижения содержания крахмала. [94] Эти эффекты снижают урожайность сельскохозяйственных культур, влияя как на количество, так и на вес клубней. В результате регионы, где текущие температуры близки к пределам температурного диапазона картофеля (например, большая часть стран Африки к югу от Сахары ) [86] , вероятно, пострадают от значительного снижения урожайности картофеля в будущем. [93] С другой стороны, низкие температуры замедляют рост картофеля и создают риск повреждения от заморозков. [86]
Прогнозируется, что изменение климата повлияет на многие вредители и болезни картофеля. К ним относятся:
Ожидается, что производство картофеля снизится во многих регионах из-за более высоких температур и уменьшения доступности воды. И наоборот, прогнозируется, что производство станет возможным в высокогорных и широтных районах, где оно ограничено морозами, например, в Канаде и России . [93] Это переместит производство картофеля в более прохладные районы, что в значительной степени смягчит прогнозируемое снижение урожайности. Однако это может спровоцировать конкуренцию за землю между посевами картофеля и другими землепользователями, в основном из-за изменений водного и температурного режимов. [93]
Другой подход заключается в выведении сортов или сортов, которые были бы более адаптированы к изменившимся условиям. Этого можно добиться с помощью «традиционных» методов селекции растений и генетической модификации . Эти методы позволяют выбирать конкретные признаки при разработке нового сорта. Определенные характеристики, такие как устойчивость к тепловому стрессу , устойчивость к засухе, быстрый рост/раннее созревание и устойчивость к болезням, могут играть важную роль в создании новых сортов, способных сохранять урожайность в условиях стрессовых факторов, вызванных изменением климата. [94]
Например, выведение сортов с большей устойчивостью к тепловому стрессу будет иметь решающее значение для поддержания урожайности в странах, где площади производства картофеля близки к максимальным температурным ограничениям нынешних сортов (например, страны Африки к югу от Сахары , Индия ). [98] Превосходная устойчивость к засухе может быть достигнута за счет повышения эффективности использования воды (количество производимых продуктов питания на количество использованной воды) или способности восстанавливаться после коротких периодов засухи и при этом получать приемлемые урожаи. Кроме того, выбор более глубокой корневой системы может снизить потребность в орошении. [99]
В контрольном количестве в 100 граммов (3,5 унции) отварной картофель с кожицей содержит 87 калорий и содержит 77% воды, 20% углеводов (включая 2% пищевых волокон в кожуре и мякоти), 2% белка и незначительное количество жиров. (стол). Содержание белка сравнимо с другими крахмалистыми овощами, а также зерновыми. [102]
Вареный картофель является богатым источником (20% или более дневной нормы , дневной нормы) витамина B6 (23% дневной нормы) и содержит умеренное количество витамина С (16% дневной нормы) и витаминов группы B , таких как тиамин , ниацин , и пантотеновая кислота (по 10% суточной нормы каждого). Вареный картофель не содержит значительного количества пищевых минералов (таблица).
Картофель редко едят сырым, поскольку сырой картофельный крахмал плохо усваивается человеком. [103] В зависимости от сорта и метода приготовления картофель может иметь высокий гликемический индекс (ГИ), поэтому его часто исключают из рациона людей, пытающихся соблюдать диету с низким ГИ . [104] [102] Доказательств влияния потребления картофеля на ожирение и диабет недостаточно. [102]
В Великобритании Национальная служба здравоохранения не считает , что картофель учитывается и не участвует в рекомендуемых ежедневных пяти порциях фруктов и овощей , программе 5-A-Day. [105]
Сырой картофель содержит токсичные гликоалкалоиды , из которых наиболее распространены соланин и чаконин . Соланин содержится в других растениях того же семейства пасленовых , в которое входят такие растения, как паслен смертельный ( Atropa belladonna ), белена ( Hyoscyamus niger ) и табак ( вид Nicotiana ), а также пищевые растения, такие как томаты. Эти соединения, защищающие картофель от хищников, особенно сконцентрированы в надземных частях растения. В клубнях мало этих токсинов, если только они не подвергаются воздействию света, из-за чего они становятся зелеными. [106] [107]
Воздействие света, физическое повреждение и возраст увеличивают содержание гликоалкалоидов в клубне. [108] Различные сорта картофеля содержат разное количество гликоалкалоидов. Сорт « Ленапе », выпущенный в 1967 году, был снят с производства в 1970 году из-за высокого содержания гликоалкалоидов. [109] С тех пор селекционеры новых сортов проверяют это, иногда отказываясь от многообещающих сортов . Заводчики стараются поддерживать уровень гликоалкалоидов ниже 200 мг/кг (0,0032 унции/фунт). Однако когда эти коммерческие сорта зеленеют, концентрация соланина в них может значительно превысить этот предел [110] с более высоким уровнем в кожуре картофеля. [111]
Блюда из картофеля различаются по всему миру . Перуанская кухня, естественно, использует картофель в качестве основного ингредиента во многих блюдах, поскольку там выращивают около 3000 сортов клубней. [112] Чуньо — это сублимированный картофельный продукт, который традиционно производят общины кечуа и аймара в Перу и Боливии . [113] В Великобритании картофель является частью традиционного блюда «рыба с жареным картофелем» . Жареный картофель обычно подается как часть воскресного жареного ужина , а картофельное пюре является основным компонентом некоторых других традиционных блюд, таких как пастуший пирог , пузырь и писк , а также фейерверки и пюре . Молодой картофель можно приготовить с мятой , и его часто подают с маслом. В Германии, Северной (Финляндия, Латвия и особенно скандинавские страны ), Восточной Европе (Россия, Белоруссия и Украина ) и Польше недавно собранные раннеспелые сорта считаются особым деликатесом. Этот «молодой картофель» , сваренный целиком и подаваемый неочищенным с укропом , традиционно едят с балтийской сельдью . Пудинги из тертого картофеля ( кугель , кугелис , картофельная бабка ) — популярные блюда ашкеназской , литовской и белорусской кухни. [114] Цеппелины , национальное блюдо Литвы , представляют собой клецки из отварного тертого картофеля, обычно с начинкой из мясного фарша . [115] В Италии, в регионе Фриули , из картофеля делают макароны, называемые ньокки . [116] Картофель используется в северном Китае, где выращивать рис непросто. Популярным блюдом является青椒土豆丝( цин цзяо ту доу си ), приготовленное из зеленого перца, уксуса и тонких ломтиков картофеля. Зимой придорожные продавцы в северном Китае продают жареный картофель. [117]
Картофель иногда используют для приготовления алкогольных напитков, таких как водка , поитин , аквавит и брэннвин . [118] [119]
Картофель используется как корм для скота. Из них можно приготовить силос , который можно хранить в течение нескольких месяцев перед использованием. [120] [121]
Картофельный крахмал применяется в пищевой промышленности как загуститель и связующее вещество для супов и соусов, в текстильной промышленности как клей, в бумажной промышленности для изготовления бумаги и картона. [122] [123]
Картофель обычно используется в исследованиях растений. Плотная ткань паренхимы , клональная природа растения и низкая метаболическая активность делают его идеальной модельной тканью для экспериментов по изучению реакции на раны и транспорта электронов. [124]
В мифологии инков Аксомамма , дочь матери-земли Пачамамы , является богиней картофеля. Она обеспечивала плодородие почвы и рост клубней. [125] Согласно мифологии ирокезов , первый картофель вырос из ног Земной женщины после того, как она умерла, родив сыновей -близнецов , Саженца и Флинта . [126]
Картофель был важной культурой в Андах с доколумбовой эпохи . Культура Моче из Северного Перу изготавливала керамику из земли, воды и огня. Эта керамика представляла собой священное вещество, имеющее значительные формы и использовавшееся для обозначения важных тем. Картофель представлен как антропоморфно, так и естественно. [127] В конце 19 века в европейском искусстве появились многочисленные изображения сбора картофеля, в том числе работы Виллема Витсена и Антона Мауве . [128] На картине Ван Гога 1885 года «Едоки картофеля» изображена семья, едящая картофель. Ван Гог говорил, что хочет изобразить крестьян такими, какие они есть на самом деле. Он сознательно выбирал грубые и некрасивые модели, думая, что они будут естественны и неиспорчены в его готовой работе. [129] В произведении Жана-Франсуа Милле « Сбор картофеля» изображены крестьяне, работающие на равнинах между Барбизоном и Шайи. В нем представлена тема борьбы крестьян за выживание. Техника Милле для этой работы включала пастообразные пигменты, густо нанесенные на грубо текстурированный холст. [130]
«Мистер Картофельная Голова» , изобретенная в 1949 году и проданная компанией Hasbro на коммерческой основе в 1952 году, представляет собой американскую игрушку, состоящую из пластиковой картофелины и присоединяемых пластиковых частей, таких как уши и глаза, из которых можно сделать мордочку. Это была первая игрушка, рекламировавшаяся по телевидению. [131] [132] [133]
В художественном фильме 2015 года «Марсианин » астронавт и ботаник Марк Уотни, оказавшийся на мели, выращивает картофель в искусственной среде обитания экипажа, используя марсианскую почву, удобренную замороженными фекалиями, и производит воду из неиспользованного ракетного топлива. [134]