Химический состав клубней картофеля
Химический состав клубней картофеля зависит от сорта, района произрастания, почвенно-климатических условий, агротехники, вносимых удобрений, продолжительности и условий хранения. В среднем клубни содержат 25% сухих веществ и 75% воды.
Вода. Содержание воды в картофеле колеблется от 64 до 86%. Находится она в двух состояниях: свободном (78%) и связанном с коллоидами (22%). Свободная вода – хороший растворитель, легче испаряется и с понижением температуры замерзает. Вода, связанная с коллоидами (крахмалом, белками, пектиновыми веществами), не является растворителем, имеет большую плотность и замерзает при более низких температурах, чем свободная.
Большое содержание влаги в клубнях отрицательно сказывается на их сохраняемости.
Сухие вещества. Они состоят приблизительно из 24% органических и 1% минеральных веществ. В органических веществах содержится (%): крахмала 18,5; сахара 0,8; целлюлозы (клетчатки) 1,0; пентозанов и пектиновых веществ 1,5; азотистых веществ 2,0 и жира 0,2.
Крахмал. В спиртовой промышленности различают понятия «крахмал» и «крахмалистость» сырья. Последнее выражает суммарное содержание крахмала и сахаров в пересчете на крахмал, из которых в условиях производства может быть получен этиловый спирт, иначе – «сбраживаемые углеводы».
Количество крахмала составляет 70-80% от сухой массы клубней и 95-98% от массы углеводов. На содержание крахмала кроме сорта существенно влияют условия культивирования, а также размер клубней и их зрелость.
Содержание крахмала в клубнях изменяется в широких пределах – от 12 до 30%. В юго-западных районах оно более высокое, чем в северо-восточных. В сухое теплое лето крахмала накапливается больше, чем в дождливое и холодное. Дожди необходимы в середине роста растения, избыток их нежелателен в период интенсивного образования крахмала. На крахмалистость отрицательно сказываются избыток азотных удобрений и присутствие хлорида натрия. Клубни средней массы (50-100г.) богаче крахмалом, чем крупные и мелкие. В недозрелых клубнях крахмала меньше, чем в зрелых.
Сахар находится в картофеле в виде глюкозы, фруктозы и сахарозы, причем преобладает глюкоза (около 75%). Присутствие большого количества сахара нежелательно, так как при разваривании картофеля часть его теряется вследствие протекания оксиметилфурфурольной и меланоидиновой реакций.
В зрелых покоящихся клубнях содержание сахара не превышает 0,3%. При длительном хранении в условиях очень низких температур содержание сахара увеличивается и может достигать 7-8% к массе клубней.
Клетчатка (целлюлоза) и пентозаны – основные структурные элементы стенки клеток всех тканей клубня. Содержание клетчатки колеблется от 0,9 до 2,0%, пентозанов – от 0,7 до 1,0%. Клетчатки и пентозанов в низкокрахмалистом картофеле больше, чем в высококрахмалистом. Их много в мелких клубнях в связи с большим отношением площади кожуры к объему клубня.
Пектиновые вещества распределены неравномерно. Больше всего их в кожуре – около 4% к массе, в мякоти 0,6%; здесь они входят в состав межклеточных пластинок, соединяющих между собой клетки клубня. При хранении картофеля под действием пектолитических ферментов пектиновые вещества частично растворяются, что приводит к размягчению клубней. В процессе разваривания они гидролизуются и становятся источником образования метилового спирта.
Азотистых веществ в картофеле содержится от 0,11 до 0,59%, что в пересчете на белок составляет в среднем 2,0%.
Азот клубней распределяется между отдельными его формами примерно следующим образом (%):
Белки картофеля представлены двумя группами: простые белки – протеины и сложные – протеиды. При гидролизе первых в качестве конечных продуктов получаются только аминокислоты, вторых – наряду с аминокислотами и другие вещества – липоиды, нуклеиновые кислоты. Из липопротеидов образована протоплазма, из нуклеопротеидов – ядра клеток. Сложные белки нерастворимы в воде и в солевых растворах.
Растворимый в клеточном соке белок – это, главным образом, глобулин, называемый туберином. Изоэлектрическая точка белка находится при рН 4,4. Необратимая коагуляция (денатурация) наступает при температуре 60ºС. Кроме туберина в небольших количествах присутствуют альбумины и протеозы.
В свободном состоянии в клубнях картофеля найдено 18 аминокислот, из которых в больших количествах содержится гистидин, аргинин, лизин, тирозин и лейцин. Из амидов присутствуют аспарагин и глутамин. Обнаружен ядовитый глюкоалкалоид – соланин, локализованный преимущественно в наружных слоях клубней и переходящий при варке в раствор.
Жира в картофеле содержится от 0,04 до 0,96%. Он состоит из триглециридов линолевой, линоленовой, олеиновой, миристиновой, пальмитиновой, стеариновой и двух неидентифицированных жирных кислот.
Витамины в картофеле присутствуют в следующем количестве (мг на 100 г.): тиамин 0,12; рибофлавин 0,05; никотиновая кислота и ее амид 0,9; аскорбиновая кислота 10; токоферол 1; биотин 0,06; β-каротин (провитамин А) 0,02.
Из органических кислот в картофеле преобладают лимонная (0,08-0,55%) и яблочная (около 0,1%) кислоты, в меньших количествах содержатся щавелевая (0,06-0,08%), янтарная, малоновая, молочная, хлорогеновая, кофейная и др.
Общая (титруемая) кислотность клеточного сока варьирует от 2 до 7 мл 1 Н. раствора гидроксида натрия на 100 г. картофеля. Такая высокая кислотность объясняется значительной буферностью, вызываемой присутствием солей слабых кислот. Активная кислотность клеточного сока изменяется от рН 5,7 до рН 6,6.
Минеральные вещества определяют по золе, получаемой после сжигания картофеля и прокаливания при температуре 850-900ºС, количество которой изменяется от 0,5 до 1,9%. В составе золы больше всего калия (44-74% К2О) и фосфора (8-27% Р2О5). Примерно 1-25% всего фосфора связано в фитине, 10-15% – в амилопектине крахмала и большая часть – в кислом фосфате калия.
Приблизительно 3/4 золы растворяется в воде. Наряду с макроэлементами присутствуют микроэлементы (мг на 100 г. клубней): марганец 0,35; кобальт 0,0015; никель 0,005.
ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ
На спирт перерабатывают любое зерно, в том числе и непригодное для пищевых и кормовых целей. Ежегодный объем переработки составляет (%): пшеницы – 50 (преимущественно дефектной), ячменя – 20, ржи – 12, кукурузы – 8, проса – 5, овса – 2 и прочих культур (гречихи, вики, гороха, риса и др.) – 3. Для приготовления солода употребляют кондиционное высококачественное зерно.