Картофель ( / p ə ˈ t eɪ t oʊ / ) — крахмалистый корнеплод, произрастающий в Америке, который потребляется как основной продукт питания во многих частях мира. Картофель — это клубни растения Solanum tuberosum , многолетнего растения семейства пасленовых Solanaceae .
Дикие виды картофеля можно найти от юга Соединенных Штатов до юга Чили . Генетические исследования показывают, что культурный картофель имеет единое происхождение, в районе современного юга Перу и крайнего северо-запада Боливии . Картофель был одомашнен там около 7000–10000 лет назад из вида комплекса S. brevicaule . Многие сорта картофеля выращиваются в районе Анд в Южной Америке, где этот вид является местным .
Испанцы завезли картофель в Европу во второй половине XVI века из Америки. Он является основным продуктом питания во многих частях мира и неотъемлемой частью большей части мирового продовольственного снабжения . После тысячелетий селекционного разведения в настоящее время существует более 5000 различных сортов картофеля . Картофель остается основной культурой в Европе, особенно в Северной и Восточной Европе, где производство на душу населения по-прежнему является самым высоким в мире, в то время как наиболее быстрый рост производства в XXI веке наблюдался в Южной и Восточной Азии, при этом Китай и Индия являются лидерами мирового производства по состоянию на 2021 год.
Как и томат и пасленовые, картофель относится к роду Solanum ; надземные части картофеля содержат токсин соланин . Нормальные 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 «potato» происходит от испанского слова patata , которое, в свою очередь, происходит от Taíno batata , что означает « сладкий картофель », а не растение, которое теперь известно просто как «картофель». [1]
Название «spud» для картофеля происходит от слова spudde 15-го века , короткого ножа или кинжала, вероятно, связанного с датским spyd , «копье». Примерно с 1840 года название перешло на сам клубень. [2]
По крайней мере в шести языках — африкаанс, голландском, французском, (западно)фризском, иврите, персидском [3] и некоторых вариантах немецкого — для обозначения «картофеля» используется термин, означающий «земляное яблоко» или «земляное яблоко». [4] [5]
Растения картофеля — травянистые многолетние растения , достигающие высоты 1 метра (3,3 фута). Стебли волосатые. Листья имеют примерно четыре пары листочков . Цветки варьируются от белого или розового до синего или фиолетового цвета; они желтые в центре и опыляются насекомыми. [6]
Растение развивает клубни для хранения питательных веществ. Это не корни, а стебли, которые образуются из утолщенных корневищ на кончиках длинных тонких столонов . На поверхности клубней есть «глазки», которые действуют как раковины для защиты вегетативных почек, из которых берут начало стебли. «Глаза» расположены в спиральной форме. Кроме того, клубни имеют небольшие отверстия, которые позволяют дышать, называемые чечевичками . Чечевички имеют круглую форму, и их количество варьируется в зависимости от размера клубня и условий окружающей среды. [7] Клубни образуются в ответ на уменьшение продолжительности дня, хотя эта тенденция была сведена к минимуму в коммерческих сортах. [8]
После цветения растения картофеля производят небольшие зеленые плоды , напоминающие зеленые помидоры черри , каждый из которых содержит около 300 очень маленьких семян . [9]
Как и томат , картофель принадлежит к роду Solanum , который является членом семейства пасленовых, Solanaceae . Это разнообразное семейство цветковых растений, часто ядовитых, которое включает мандрагору ( Mandragora ), смертоносный паслен ( Atropa ) и табак ( Nicotiana ), как показано на схеме филогенетического дерева (многие ветви опущены). Наиболее часто выращиваемый картофель — S. tuberosum ; есть несколько других видов. [10]
Основным видом, выращиваемым во всем мире, является S. tuberosum ( тетраплоид с 48 хромосомами ), и современные разновидности этого вида являются наиболее широко культивируемыми. Существует также 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 . Существует один пентаплоидный культивируемый вид (с 60 хромосомами): S. curtilobum . [11]
Существует два основных подвида S. tuberosum . [11] Андский картофель, S. tuberosum andigena , адаптирован к условиям короткого дня, распространенным в горных экваториальных и тропических регионах, где он возник. Чилийский картофель S. tuberosum tuberosum , родом с архипелага Чилоэ , напротив, адаптирован к условиям длинного дня, распространенным 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] доколумбовыми фермерами вокруг озера Титикака . [15] Картофель был одомашнен там около 7000–10000 лет назад из вида комплекса S. brevicaule . [14] [15] [16]
Самые ранние археологически подтвержденные остатки клубней картофеля были найдены в прибрежном месте Анкон (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 ввели картофель в Европу во второй половине XVI века в рамках Колумбийского обмена . Впоследствии этот основной продукт был доставлен европейскими моряками (возможно, включая Российско-американскую компанию ) на территории и в порты по всему миру, особенно в их колонии. [20] Европейские и колониальные фермеры не спешили перенимать выращивание картофеля, но после 1750 года он стал важным продуктом питания и полевой культурой [20] и сыграл важную роль в европейском демографическом буме XIX века. [16] По консервативным оценкам, введение картофеля было ответственно за четверть роста населения Старого Света и урбанизации между 1700 и 1900 годами. [21] Однако отсутствие генетического разнообразия из-за очень ограниченного числа первоначально введенных сортов сделало культуру уязвимой к болезням. В 1845 году болезнь растений, известная как фитофтороз, вызываемая грибковым оомицетом Phytophthora infestans , быстро распространилась в бедных общинах западной Ирландии, а также в некоторых частях Шотландского нагорья , что привело к неурожаям, которые привели к Великому ирландскому голоду . [22] [20]
Международный центр картофеля , базирующийся в Лиме , Перу, содержит 4870 типов зародышевой плазмы картофеля , большинство из которых являются традиционными местными сортами. [23] В 2009 году был создан проект последовательности генома картофеля, содержащий 12 хромосом и 860 миллионов пар оснований, что делает его геномом растения среднего размера. [24]
Считалось, что большинство сортов картофеля происходят из одного источника на юге Перу и крайнем северо-западе Боливии , от вида из комплекса S. brevicaule . [14] [15] [16] Однако анализ ДНК показывает, что более 99% всех современных сортов картофеля являются прямыми потомками подвида, который когда-то произрастал в низинах юго-центральной части Чили. [25]
Большая часть современного картофеля, выращиваемого в Северной Америке, прибыла через европейские поселения, а не независимо из южноамериканских источников. По крайней мере один вид дикого картофеля, S. fendleri , встречается в Северной Америке; он используется в селекции на устойчивость к видам нематод , которые поражают культурный картофель. Вторичным центром генетической изменчивости картофеля является Мексика, где обнаружены важные дикие виды, которые широко используются в современной селекции, такие как гексаплоид S. demissum , используемый в качестве источника устойчивости к разрушительному заболеванию фитофторозом ( Phytophthora infestans ). [22] Другой родственный вид, произрастающий в этом регионе, Solanum bulbocastanum , использовался для генной инженерии картофеля с целью сопротивления фитофторозу. [26] Многие из таких диких родственников полезны для выведения устойчивости к P. infestans . [27]
Мало что из разнообразия, обнаруженного у предковых и диких сородичей Solanum , встречается за пределами исходного южноамериканского ареала. [28] Это делает эти южноамериканские виды весьма ценными для селекции. [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 сородичей, является самонесовместимым : он не приносит полезных плодов при самоопылении. Эта черта проблематична для селекции сельскохозяйственных культур, поскольку все растения, полученные половым путем, должны быть гибридами . Ген, ответственный за самонесовместимость, а также мутации, отключающие ее, теперь известны. Самосовместимость была успешно введена как в диплоидный картофель (включая специальную линию S. tuberosum ) с помощью CRISPR-Cas9 . [30] Растения, имеющие ген «Sli», производят пыльцу, которая совместима с его собственным родителем и растениями с похожими генами S. [31] Этот ген был клонирован Университетом Вагенингена и Solynta в 2021 году, что позволило бы проводить более быструю и целенаправленную селекцию. [30] [32]
Селекция диплоидного гибридного картофеля является новой областью генетики картофеля, которая подтверждается открытием, что возможна одновременная гомозиготность и фиксация донорских аллелей. [33] Виды дикого картофеля, полезные для селекции 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. Более 100 сортов можно найти в одной долине, и дюжина или более может поддерживаться одним сельскохозяйственным домохозяйством. [35] [36] Европейская база данных о культурном картофеле — это совместная онлайн-база данных описаний сортов картофеля, обновляемая и поддерживаемая Шотландским агентством сельскохозяйственных наук в рамках Европейской кооперативной программы сетей генетических ресурсов сельскохозяйственных культур, которая управляется Международным институтом генетических ресурсов растений . [37] Около 80 сортов коммерчески доступны в Великобритании. [38]
В кулинарных целях сорта часто различают по их воскообразности: мучнистый или мучнистый картофель для выпечки содержит больше крахмала (20–22%), чем восковой картофель для варки (16–18%). Различие также может возникать из-за различий в сравнительном соотношении двух различных соединений картофельного крахмала: амилозы и амилопектина . Амилоза, длинноцепочечная молекула, диффундирует из гранул крахмала при варке в воде и подходит для блюд, в которых картофель размят. Сорта, которые содержат немного более высокое содержание амилопектина, который является сильно разветвленной молекулой, помогают картофелю сохранять свою форму после варки в воде. [39] Картофель, который хорош для приготовления картофельных чипсов или хрустящего картофеля, иногда называют «картофелем для чипсов», что означает, что он соответствует основным требованиям аналогичных сортовых характеристик, будучи твердым, довольно чистым и довольно хорошо сформированным. [40]
Незрелый картофель может продаваться прямо с поля как «сливки " или "Молодой картофель особенно ценится за свой вкус. Обычно он небольшого размера и нежный, с рыхлой кожурой и мякотью, содержащей меньше крахмала, чем другие виды картофеля. В Соединенных Штатах это, как правило, картофель сорта Юкон Голд или красный картофель, называемый соответственно золотыми сливками или красными сливками. [41] [42] В Великобританииизвестным сортом молодого картофеля является Джерси Роял . [43]
Десятки сортов картофеля были селективно выведены специально для цвета кожуры или мякоти , включая золотистые, красные и синие сорта. [44] Они содержат различное количество фитохимических веществ , включая каротиноиды для золотисто-желтых или полифенолы для красных или синих сортов. [45] Каротиноидные соединения включают провитамин А альфа-каротин и бета-каротин , которые преобразуются в необходимое питательное вещество , витамин А , во время пищеварения. Антоцианы, в основном отвечающие за красную или синюю пигментацию в сортах картофеля, не имеют пищевого значения, но используются для визуального разнообразия и потребительской привлекательности. [46] В 2010 году картофель был биоинженерно разработан специально для этих пигментационных признаков. [47]
Генетические исследования создали несколько генетически модифицированных сортов. «New Leaf», принадлежащий компании Monsanto , включает гены Bacillus thuringiensis (источник большинства токсинов Bt при использовании трансплантации ), что обеспечивает 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. [48]
Картофельный крахмал содержит два типа глюкана , амилозу и амилопектин , последний из которых наиболее полезен в промышленности. Восковые сорта картофеля производят восковой картофельный крахмал , который почти полностью состоит из амилопектина, с небольшим количеством или без амилозы. BASF разработал картофель « Amflora », который был модифицирован для экспрессии антисмысловой РНК для инактивации гена гранулярно-связанной крахмалсинтазы , фермента, который катализирует образование амилозы. [49] Таким образом, картофель «Amflora» производит крахмал, состоящий почти полностью из амилопектина , и, таким образом, более полезен для крахмальной промышленности. В 2010 году Европейская комиссия расчистила путь для выращивания «Amflora» в Европейском союзе только для промышленных целей, а не для еды. Тем не менее, в соответствии с правилами 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 в последующие годы — в Швеции и Нидерландах. [50]
Разработанный компанией BASF сорт ГМ-картофеля «Фортуна» стал устойчивым к фитофторозу путем интрогрессии двух генов устойчивости:блб1 иblb2 , от S. bulbocastanum , дикого картофеля, произрастающего в Мексике. [51] [52] [53] Rpi-blb1 — это нуклеотидсвязывающий повтор, богатый лейцином (NB-LRR/NLR), иммунорецептор, продуцируемый R-геном. [51]
В октябре 2011 года BASF запросила у EFSA разрешение на выращивание и продажу в качестве корма и продукта питания. В 2012 году BASF остановила разработку ГМО в Европе. [54] [55] В ноябре 2014 года Министерство сельского хозяйства США (USDA) одобрило генетически модифицированный картофель, разработанный Simplot , который содержит генетические модификации, предотвращающие образование синяков и производящие меньше акриламида при жарке, чем обычный картофель; модификации не вызывают образование новых белков, а скорее предотвращают образование белков посредством РНК-интерференции . [56]
Генетически модифицированные сорта встретили общественное сопротивление в США и Европейском Союзе. [57] [58]
Картофель обычно выращивают из «семенного картофеля», клубней, специально выращенных, чтобы быть свободными от болезней [ необходимо разъяснение ] и давать стабильные и здоровые растения. Чтобы быть свободными от болезней, районы, где выращивают семенной картофель, выбираются с осторожностью. В США это ограничивает производство семенного картофеля только 15 штатами из всех 50 штатов, где выращивают картофель. Эти места выбираются из-за их холодных, суровых зим, которые убивают вредителей, и лета с длинными солнечными часами для оптимального роста. [59] В Великобритании большая часть семенного картофеля происходит из Шотландии , из районов, где западные ветры уменьшают атаки тли и распространение патогенов картофельного вируса . [60]
Рост картофеля можно разделить на пять фаз. Во время первой фазы из семенного картофеля появляются ростки и начинается рост корней. Во время второй фазы начинается фотосинтез , когда растение развивает листья и ветви над землей, а столоны развиваются из нижних пазух листьев на подземном стебле. В третьей фазе кончики столонов набухают, образуя новые клубни , и побеги продолжают расти, а вскоре после этого обычно развиваются цветы. Набухание клубней происходит во время четвертой фазы, когда растение начинает вкладывать большую часть своих ресурсов в свои недавно сформированные клубни. На этой фазе для хорошего урожая решающее значение имеют несколько факторов: оптимальная влажность и температура почвы, доступность и баланс питательных веществ в почве, а также устойчивость к атакам вредителей . Пятая фаза — созревание клубней: листья и стебли стареют, а кожура клубней затвердевает. [61] [62]
Новые клубни могут начать расти на поверхности почвы. Поскольку воздействие света приводит к нежелательному позеленению кожуры и развитию соланина в качестве защиты от солнечных лучей, производители укрывают поверхностные клубни. Коммерческие производители укрывают их, насыпая дополнительную почву вокруг основания растения по мере его роста (это называется «окучиванием» или в британском английском «земледелием»). Альтернативный метод, используемый домашними садоводами и мелкими производителями, заключается в покрытии зоны роста мульчей, такой как солома или пластиковые листы. [63]
В масштабах фермы картофель требует хорошо дренируемой нейтральной или слабокислой почвы ( pH 6 или 7), такой как суглинок . Почва готовится с помощью глубокой обработки, например, с помощью чизельного плуга или рыхлителя. В районах, где требуется орошение, поле выравнивается с помощью планера, чтобы вода могла подаваться равномерно. Навоз можно добавить после первоначального орошения; затем почву разбивают дисковой бороной . Картофель высаживают с помощью картофелесажалки рядами на расстоянии 80 сантиметров (31 дюйм) друг от друга. [64] В масштабах сада картофель высаживают в траншеи или отдельные лунки глубиной около 15 сантиметров (5,9 дюйма) в почву, желательно с дополнительным органическим веществом, таким как садовый компост или навоз. В качестве альтернативы его можно высаживать в контейнеры или мешки, заполненные свободно дренируемым компостом. [65] Картофель чувствителен к сильным заморозкам , которые повреждают его в земле или при хранении. [66]
Исторически значимая Phytophthora infestans , причина фитофтороза , остается актуальной проблемой в Европе [22] и Соединенных Штатах. [67] Другие заболевания картофеля включают Rhizoctonia , Sclerotinia , Pectobacterium carotovorum (черная ножка), мучнистую росу , мучнистую паршу и вирус скручивания листьев . [68] [69]
Насекомые, которые обычно переносят болезни картофеля или повреждают растения, включают колорадского жука , картофельную моль , зеленую персиковую тлю ( Myzus persicae ), картофельную тлю , Tuta absoluta , свекловичных цикад , трипсов и клещей . Колорадский жук считается самым важным насекомым-дефолиантом картофеля, уничтожающим целые посевы. [70] Картофельная цистообразующая нематода — это микроскопический червь, который питается корнями, тем самым вызывая увядание растений картофеля. Поскольку его яйца могут выживать в почве в течение нескольких лет, рекомендуется севооборот . [71]
В небольших масштабах картофель можно собирать мотыгой или лопатой, или просто вручную. Коммерческая уборка урожая осуществляется с помощью больших картофелеуборочных комбайнов , которые сгребают растение и окружающую землю. Это транспортируется по цепи, состоящей из стальных звеньев шириной в несколько футов, которая отделяет часть земли. Цепь оседает в области, где происходит дальнейшее разделение. Самые сложные конструкции используют измельчители винограда и встряхиватели, а также систему воздуходувки для отделения картофеля от растения. Затем 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 происходят, когда картофель выгружается из полевых транспортных средств и помещается на хранение. [72]
Картофель обычно вялят после сбора урожая, чтобы улучшить закрепление кожуры. Закрепление кожуры — это процесс, при котором кожура картофеля становится устойчивой к повреждению кожуры. Клубни картофеля могут быть восприимчивы к защемлению во время сбора урожая и страдать от повреждения кожурой во время уборки и обработки. Вяление позволяет кожуре полностью затвердеть и зажить любым ранам. Заживление ран предотвращает инфекцию и потерю воды из клубней во время хранения. Вяление обычно проводится при относительно теплых температурах (от 10 до 16 °C или от 50 до 60 °F) с высокой влажностью и хорошим газообменом, если это вообще возможно. [73]
Хранилища должны быть тщательно спроектированы, чтобы сохранить картофель живым и замедлить естественный процесс прорастания, который включает в себя расщепление крахмала. Крайне важно, чтобы место хранения было темным, хорошо проветривалось и, для долгосрочного хранения, поддерживалось при температуре около 4 °C (39 °F). Для краткосрочного хранения предпочтительны температуры около 7–10 °C (45–50 °F). [74]
Температура ниже 4 °C (39 °F) превращает крахмал в картофеле в сахар, что изменяет его вкус и кулинарные качества и приводит к более высокому уровню акриламида в приготовленном продукте, особенно в блюдах, жареных во фритюре. Открытие акриламидов в крахмалистых продуктах в 2002 году вызвало беспокойство, но маловероятно, что акриламиды в пище, даже если она немного подгорела, вызывают рак у людей. [75]
Химикаты используются для подавления прорастания клубней во время хранения. Хлорпрофам является основным используемым химикатом, но он был запрещен в ЕС из-за проблем с токсичностью. [76] Альтернативы включают этилен , мятное и апельсиновое масла, а также 1,4-диметилнафталин . [76]
При оптимальных условиях на коммерческих складах картофель может храниться до 10–12 месяцев. [74] Коммерческое хранение и извлечение картофеля включает несколько фаз: первая сушка поверхностной влаги; заживление ран при относительной влажности от 85% до 95% и температуре ниже 25 °C (77 °F); фаза поэтапного охлаждения ; фаза выдержки ; и фаза восстановления , во время которой клубни медленно нагреваются. 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), лидирует Китай с 25% от общего объема. Другими крупными производителями были Индия и Украина (таблица).
В 2010 году в мире было отведено 18,6 млн гектаров (46 млн акров) под выращивание картофеля; средняя урожайность в мире составила 17,4 тонны с гектара (7,8 коротких тонн с акра). Соединенные Штаты были самой производительной страной, со средней урожайностью по стране 44,3 тонны с гектара (19,8 коротких тонн с акра). [79]
Новозеландские фермеры продемонстрировали одни из лучших коммерческих урожаев в мире, от 60 до 80 тонн с гектара, некоторые сообщают об урожайности в 88 тонн картофеля с гектара. [80] [81] [82]
Существует большой разрыв между различными странами между высокой и низкой урожайностью, даже при использовании одного и того же сорта картофеля. Средняя урожайность картофеля в развитых экономиках колеблется от 38 до 44 метрических тонн с гектара (15 и 18 длинных тонн/акр; 17 и 20 коротких тонн/акр). На Китай и Индию приходилось более трети мирового производства в 2010 году, и их урожайность составляла 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 экономиках и развитых экономиках представляет собой потерю возможностей в размере 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, возраст и качество семян, методы управления урожаем и окружающая среда растений. Улучшения в одном или нескольких из этих факторов урожайности и устранение разрыва в урожайности могут стать серьезным стимулом для продовольственного снабжения и доходов фермеров в развивающихся странах. [83] [84] Выход пищевой энергии картофеля — около 95 гигаджоулей на гектар (9,2 миллиона килокалорий на акр) — выше, чем у кукурузы (78 ГДж/га или 7,5 миллиона ккал/акр), риса (77 ГДж/га или 7,4 миллиона ккал/акр), пшеницы (31 ГДж/га или 3 миллиона ккал/акр) или сои (29 ГДж/га или 2,8 миллиона ккал/акр). [85]
Прогнозируется, что изменение климата окажет значительное влияние на мировое производство картофеля. [86] Как и многие культуры, картофель, вероятно, будет затронут изменениями в атмосферном углекислом газе , температуре и осадках, а также взаимодействием между этими факторами. [86] Помимо прямого воздействия на картофель, изменение климата также повлияет на распространение и популяции многих болезней и вредителей картофеля. Хотя картофель менее важен, чем кукуруза , рис , пшеница и соя , которые в совокупности отвечают за около двух третей всех потребляемых людьми калорий (как напрямую, так и косвенно в качестве корма для животных), [87] он по-прежнему является одной из важнейших продовольственных культур в мире. [88] В целом, одна из оценок 2003 года предполагает, что будущая (2040–2069) мировая урожайность картофеля будет на 18–32 % ниже, чем в то время, из-за спада в более жарких регионах, таких как Африка к югу от Сахары, [86] если фермеры и сорта картофеля не смогут адаптироваться к новой среде. [89]
Картофельные растения и урожайность, как ожидается, выиграют от эффекта удобрения CO2 , [90] что 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] В Великобритании количество пахотных земель, пригодных для производства картофеля на богарных землях , по прогнозам, сократится как минимум на 75%. [92] Эти изменения, вероятно, приведут к увеличению спроса на воду для орошения , особенно в период выращивания картофеля. [86]
Картофель лучше всего растет в умеренных условиях. [93] Температуры выше 30 °C (86 °F) оказывают 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, влияя как на количество, так и на вес клубней. В результате, районы, где текущие температуры близки к пределам температурного диапазона картофеля (например, большая часть Африки к югу от Сахары ) [86] , вероятно, пострадают от значительного снижения урожайности картофеля в будущем. [93] С другой стороны, низкие температуры снижают рост картофеля и представляют риск повреждения заморозками. [86]
Прогнозируется, что изменение климата повлияет на многих вредителей и болезни картофеля. К ним относятся:
Ожидается, что производство картофеля снизится во многих районах из-за более высоких температур и снижения доступности воды. И наоборот, прогнозируется, что производство станет возможным в высокогорных и широтных районах, где оно было ограничено заморозками, например, в Канаде и России . [93] Это переместит производство картофеля в более прохладные районы, смягчая большую часть прогнозируемого снижения урожайности. Однако это может спровоцировать конкуренцию за землю между картофельными культурами и другими видами землепользования, в основном из-за изменений в водных и температурных режимах. [93]
Другой подход заключается в разработке сортов или культурных сортов, которые были бы более приспособлены к измененным условиям. Это можно сделать с помощью «традиционных» методов селекции растений и генетической модификации . Эти методы позволяют выбирать определенные признаки по мере разработки нового сорта. Определенные признаки, 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 поддерживать урожайность в условиях стресса, вызванного изменением климата. [94]
Например, разработка сортов с большей устойчивостью к тепловому стрессу будет иметь решающее значение для поддержания урожайности в странах с районами производства картофеля, близкими к максимальным пределам температур для современных сортов (например, Африка к югу от Сахары , Индия ). [98] Превосходная засухоустойчивость может быть достигнута за счет повышения эффективности использования воды (количество произведенной пищи на количество использованной воды) или способности восстанавливаться после коротких периодов засухи и по-прежнему давать приемлемые урожаи. Кроме того, выбор более глубокой корневой системы может снизить потребность в орошении. [99]
В контрольном количестве 100 граммов (3,5 унции) вареный картофель с кожурой содержит 87 калорий и 77% воды, 20% углеводов (включая 2% пищевых волокон в кожуре и мякоти), 2% белка и содержит незначительное количество жира (таблица). Содержание белка сопоставимо с другими крахмалистыми овощными продуктами, а также зерновыми. [102]
Вареный картофель является богатым источником (20% или более от суточной нормы , DV) витамина B6 (23% DV), а также содержит умеренное количество витамина C (16% DV) и витаминов группы B , таких как тиамин , ниацин и пантотеновая кислота (по 10% DV). Вареный картофель не обеспечивает значительного количества диетических минералов (таблица).
Картофель редко едят сырым, поскольку сырой картофельный крахмал плохо усваивается человеком. [103] В зависимости от сорта и способа приготовления картофель может иметь высокий гликемический индекс (ГИ) и поэтому его часто исключают из рациона людей, пытающихся следовать диете с низким ГИ . [104] [102] Отсутствуют доказательства влияния потребления картофеля на ожирение и диабет. [102]
В Великобритании Национальная служба здравоохранения не рассматривает картофель как продукт, входящий в рекомендуемые пять порций фруктов и овощей в день , в рамках программы «5 порций в день». [105]
Сырой картофель содержит токсичные гликоалкалоиды , из которых наиболее распространены соланин и чаконин . Соланин содержится и в других растениях того же семейства, Solanaceae , которое включает такие растения, как белладонна ( Atropa belladonna ), белена ( Hyoscyamus niger ) и табак ( Nicotiana spp.), а также в таких пищевых растениях, как томат. Эти соединения, которые защищают картофельное растение от хищников, особенно сконцентрированы в надземных частях растения. В клубнях этих токсинов мало, если только они не подвергаются воздействию света, который заставляет их зеленеть. [106] [107]
Воздействие света, физические повреждения и возраст увеличивают содержание гликоалкалоидов в клубне. [108] Различные сорта картофеля содержат разные уровни гликоалкалоидов. Сорт « Ленапе », выпущенный в 1967 году, был отозван в 1970 году, поскольку содержал высокие уровни гликоалкалоидов. [109] С тех пор селекционеры новых сортов проверяют это, иногда отбрасывая в противном случае многообещающий сорт . Селекционеры стараются поддерживать уровни гликоалкалоидов ниже 200 мг/кг (0,0032 унции/фунт). Однако, когда эти коммерческие сорта зеленеют, их концентрации соланина могут значительно превышать этот предел, [110] с более высокими уровнями в кожуре картофеля. [111]
Блюда из картофеля различаются по всему миру . Перуанская кухня, естественно, содержит картофель в качестве основного ингредиента во многих блюдах, так как там выращивают около 3000 разновидностей клубней. [112] Чуньо — это замороженный картофельный продукт, традиционно производимый общинами кечуа и аймара в Перу и Боливии . [113] В Великобритании картофель является частью традиционного блюда рыба с жареным картофелем . Жареный картофель обычно подают как часть воскресного жареного ужина , а картофельное пюре является основным компонентом нескольких других традиционных блюд, таких как пастуший пирог , пузырь и писк , а также сосиски и пюре . Молодой картофель можно готовить с мятой и часто подают с маслом. В Германии, Северной (Финляндия, Латвия и особенно скандинавские страны ), Восточной Европе (Россия, Беларусь и Украина ) и Польше недавно собранные, скороспелые сорта считаются особым деликатесом. Отваренный целиком и поданный неочищенным с укропом , этот «молодой картофель» традиционно употребляется с балтийской сельдью . Пудинги из тертого картофеля ( кугель , кугелис и картофельная бабка ) являются популярными блюдами ашкеназской , литовской и белорусской кухни. [114] Цепелины , национальное блюдо Литвы , представляют собой клецки из тертого вареного картофеля, обычно фаршированные мясным фаршем . [115] В Италии, в регионе Фриули , картофель используется для приготовления пасты под названием ньокки . [116] Картофель используется в северном Китае, где рис выращивают нелегко, популярным блюдом является青椒土豆丝( qīng jiāo tǔ dòu sī ), приготовленный с зеленым перцем, уксусом и тонкими ломтиками картофеля. Зимой придорожные торговцы 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 в качестве корма для скота. Из него можно делать силос , который можно хранить несколько месяцев перед использованием. [120] [121]
Картофельный крахмал используется в пищевой промышленности в качестве загустителя и связующего вещества для супов и соусов, в текстильной промышленности в качестве клея, а также в бумажной промышленности для изготовления бумаги и картона. [122] [123]
Картофель обычно используется в исследованиях растений. Последовательная паренхимная ткань, клональная природа растения и низкая метаболическая активность делают его идеальной модельной тканью для экспериментов по изучению реакции на рану и переноса электронов. [124]
В мифологии инков дочь матери-земли Пачамамы , Аксомамма , является богиней картофеля. Она обеспечивала плодородие почвы и рост клубней. [125] Согласно мифологии ирокезов , первый картофель вырос из ног Женщины-Земли после того, как она умерла, рожая сыновей -близнецов , Саплинга и Флинта . [126]
Картофель был неотъемлемой культурой в Андах с доколумбовой эпохи . Культура моче из Северного Перу изготавливала керамику из земли, воды и огня. Эта керамика была священным веществом, придавала ей значительные формы и использовалась для представления важных тем. Картофель изображался как антропоморфно, так и естественно. [127] В конце 19 века в европейском искусстве появилось множество изображений сбора картофеля, включая работы Виллема Витсена и Антона Мауве . [128] На картине Ван Гога 1885 года «Едоки картофеля» изображена семья, которая ест картофель. Ван Гог сказал, что хотел изобразить крестьян такими, какими они были на самом деле. Он намеренно выбирал грубые и уродливые модели, думая, что они будут естественными и неиспорченными в его законченной работе. [129] На картине Жана-Франсуа Милле « Уборка картофеля» изображены крестьяне, работающие на равнинах между Барбизоном и Шайи. В ней представлена тема, представляющая борьбу крестьян за выживание. Техника Милле для этой работы включала пастообразные пигменты, густо нанесенные на грубо текстурированный холст. [130]
Изобретенный в 1949 году и выведенный на рынок и проданный компанией Hasbro в 1952 году, Mr. Potato Head — американская игрушка, состоящая из пластиковой картофелины и прикрепляемых пластиковых деталей, таких как уши и глаза, чтобы сделать лицо. Это была первая игрушка, когда-либо рекламировавшаяся по телевидению. [131] [132] [133]
В фильме 2015 года «Марсианин » астронавт и ботаник Марк Уотни, оказавшийся в затруднительном положении, выращивает картофель в искусственной среде обитания экипажа, используя марсианскую почву, удобренную замороженными фекалиями, и производит воду из неиспользованного ракетного топлива. [134]
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на октябрь 2024 г. ( ссылка )