Wpływ nawożenia roślin ziemniaka (Solanum tuberosum l.) na zawartość i jakość skrobi w bulwach

• Autorzy: Marta Liszka-Skoczylas

Warianty tytułu

Effect of Potato Plants (Solanum Tuberosum L.) Fertilization on Content and Quality of Starch in Tubers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Skrobia jest głównym składnikiem ziemniaka, stanowiącym ok. 17 ÷ 21 % masy świeżych bulw. Poza ilością, to struktura i skład, a w konsekwencji właściwości fizykochemiczne tego biopolimeru są ważnymi czynnikami określającymi kierunek jego zastosowań spożywczych i przemysłowych. Na wskaźniki te mają z kolei wpływ, oprócz genotypu, warunki środowiskowe i agrotechnika stosowana podczas uprawy roślin. Podstawą prawidłowego przebiegu procesów fizjologicznych i biochemicznych zachodzących w roślinie jest jej kompleksowe zaopatrzenie w łatwo dostępne składniki pokarmowe. Pełne odżywienie roślin ziemniaka decyduje bezpośrednio o ilości i jakości skrobi zawartej w bulwach. Zastosowanie odpowiedniego nawożenia (rodzaju oraz ilości stosowanego nawozu, jak również metody dozowania składników mineralnych i materii organicznej) wpływa m.in. na granulację ziaren polimeru, zawartość amylozy i fosforu, właściwości termiczne oraz proces kleikowania skrobi, np. zawartość skrobi w bulwach maleje przy niedostatecznej podaży potasu oraz przy zbyt dużych dawkach azotu. Mniejszy wpływ na ten parametr ma nawożenie fosforem. Zastosowanie doglebowo nawozów fosforowych i potasowych promuje formownie się dużych ziaren skrobi, podczas gdy nawożenie azotowe przynosi odwrotne skutki. Nawożenie roślin ziemniaka nie wpływa na strukturę krystalograficzną skrobi, jednak względna jej krystaliczność zwiększa się wraz ze wzrostem dawki potasu, a zmniejsza się w sytuacji większej podaży nawozu azotowego. Określenie wpływu nawożenia roślin na właściwości skrobi dostarcza przydatnych i ważnych informacji zarówno dla producentów ziemniaków, badaczy, jak i sektora przemysłowego, ponieważ stwarza możliwość kontroli warunków uprawy ziemniaka mających wpływ na uzyskanie skrobi natywnej o określonych właściwościach fizykochemicznych. (abstrakt oryginalny)

EN

Starch is the main component of potato and it accounts for about 17 ÷ 21 % of the weight of fresh tubers. In addition to quantity, the structure and composition and consequently the physical-chemical properties of that biopolymer are important factors to determine the direction of its use in food and industrial applications. In turn, those indicators are impacted, in addition to the genotype, by environmental conditions and agricultural practices used during plant cultivation. For the proper progress of physical and biochemical processes in a plant, it is fundamental to comprehensively provide it with easily available nutrients. A comprehensive feeding of the potato plants translates directly into the quantity and quality of starch contained in tubers.The application of appropriate fertilization (type and amount of the fertilizer applied including methods of dosing mineral components and organic matter) affects among others the granulation of polymer grains, the content of amylose and phosphorus, thermal properties and starch gelatinization process; for example the content of starch in tubers decreases with an insufficient potassium supply and with too high doses of nitrogen. The phosphorus fertilization has a smaller effect on that parameter. When applied to soil, phosphorus and potassium fertilizers promote the formation of large starch grains, while the nitrogen fertilization has an adverse effect. The fertilizing of potato plants does not affect the crystallographic structure of starch, however its relative crystallinity increases with the increasing dose of K and it decreases with the increasing supply of nitrogen fertilizer. By determining the impact of plant fertilization on starch properties, there are provided useful and important information for the potato producers, the researchers and the industrial sector, because in this way it is possible to control the conditions for growing potatoes, which have an effect on producing a native starch with specific physical-chemical properties. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Jakość żywności; Ziemniaki

EN

Food quality; Potatoes

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 27 (2020)
• Numer: nr 1 (122)
• Strony: 31--46

Twórcy

autor

Marta Liszka-Skoczylas

• Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Bibliografia

• [1] Baniuniene A., Zekaite V.: The effect of mineral and organic fertilizers on potato tuber yield and quality. Latv. J. Agron., 2008, 11, 202-206.
• [2] Barczak B., Nowak K.: Effect of sulphur fertilisation on the content of macroelements and their ionic ratios in potato tubers. J. Elem., 2014, 20 (1), 37-47.
• [3] Bernat E.: Optymalne nawożenie azotem nowych odmian skrobiowych ziemniaka na glebach średnio zwięzłych. Ziemniak Polski, 2002, 3, 9-13.
• [4] Bogucka B.: Effect of different mineral fertilization technologies on the size of starch granules in potato. Starch-Stärke, 2014, 66 (7-8), 685-690.
• [5] Bogucka B., Cwalina-Ambroziak B., Zięba T.: The effects of varied soil and foliar mineral fertilization levels in the production of high-starch potatoes. Pol. J. Nat. Sci., 2010, 25 (3), 215-228.
• [6] Boligłowa E.: Wpływ dolistnego dokarmiania ziemniaka na plon, jego strukturę, zdrowotność i trwałość przechowalniczą bulw. Acta Agrophysica, 2003, 85, 99-106.
• [7] Bombik A., Rymuza K., Markowska M., Stankiewicz C.: Variability analysis of selected quantitative characteristics in edible potato varieties. Acta Sci. Pol. Agric. Pol., 2007, 6 (3), 5-15.
• [8] Chen J., Liang Y., Li X., Chen L., Xie, F.: Supramolecular structure of jackfruit seed starch and its relationship with digestibility and physicochemical properties. Carbohydr. Polym., 2016, 150, 269-277.
• [9] Ciećko Z., Żołnowski A., Wyszkowski M.: The effect of NPK fertilization on tuber yield and starch content in potato tubers. Ann. Univ. Mariae Curie-Sklodowska Sect. E Agric. Pol., 2004, 59 (1), 399-406.
• [10] Danilicenko H., Venskutnoniene E., Bartaseviciene B., Pranaitiene R.: Effect of potassium fertilisation on quality of potato tubers from organic plantations. Part 1. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol., 2006, 511, 210-215.
• [11] Ebúrneo J.M., Garcia E.L., dos Santos T.P.R., de Souza E. de F.C., Soratto R.P., Fernandes A. M.: Influence of nitrogen fertilization on the characteristics of potato starch. Aust. J. Crop. Sci., 2018, 12 (3), 365-373.
• [12] Edelbauer A.: The effect of increased P and K dressings on yield and quality of starch potatoes grown on a fixing soil. Proc. 13th IPI Congr., Reins, France, 1986, pp. 119-125.
• [13] Fotyma M., Grześkiewicz M.: The effect of nitrogen and phosphorus fertilization on tuber yield and starch content in potato Cv. Nysa. Ziemniak, 1979, 22, 157-182.
• [14] Gopal J., Khurana S.M.: Handbook of Potato Production, Improvement, and Postharvest Management. CRC Press, New York City 2006.
• [15] Gruczek T., Lutomirska B., Szutkowska M.: Różnice w technologii uprawy ziemniaków dla przetwórstwa, jadalnych, na wczesny zbiór, skrobiowych i sadzeniaków. W: Podręcznik producenta ziemniaków. IHAR, Jadwisin 2002, ss. 25-42.
• [16] Grześkiewicz H., Trawczyński C.: Dolistne stosowanie nawozów wieloskładnikowych w uprawie ziemniaka. Folia Univ. Agric. Stetin. Agric., 1998, 190 (72) 75-80.
• [17] Haase N.U., Plate J.: Properties of potato starch in relation to varieties and environmental factors. Starch - Stärke, 1996, 48 (5), 167-171.
• [18] Haberland R.: Do potatoes need trace element fertilizer? Kartoffelbau, 2000, 51 (6), 260-264.
• [19] Hawker J.S., Marschner H., Krauss A.: Starch synthesis in developing potato tubers. Physiol. Plant. 1979, 46 (1), 25-30.
• [20] Jabłoński K.: Wpływ dolistnego nawożenia ziemniaków nawozami mikroelementowymi na kształtowanie się plonów i efekty ekonomiczne. Biul. IHAR, 1999, 212, 165-177.
• [21] Jabłoński K.: Wpływ nawożenia azotowego na plon i jakość bulw nowych odmian ziemniaka skrobiowego. Biul. IHAR, 2005, 237/238, 143-149.
• [22] Jabłoński K.: Wpływ nawożenia wieloskładnikowymi nawozami nowej generacji na plon i jakość ziemniaka. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 2006, 511 (1), 309-315.
• [23] Jabłoński K.: Efekty nawożenia ziemniaków nawozami nowej generacji. Ziemniak Polski, 2006, 1, 15-18.
• [24] Jabłoński K.: Florovitem można dolistnie nawozić ziemniaki. Ziemniak Polski, 2008, 2, 14-18.
• [25] Jabłoński K.: Produkcyjne i jakościowe efekty dolistnego nawożenia ziemniaków Sonatą Z i Alkalinem PK 10:20. Ann. UMCS, Ser E, 2009, 64 (1), 59-67.
• [26] Jabłoński K., Bernat E.: Wpływ dolistnego nawożenia Mikrosolem Zm na kształtowanie się plonu ziemniaka i jego jakość oraz możliwości ograniczenia stosowania fungicydów do zwalczania zarazy ziemniaka. Prog. Plant Prot., 2001, 41 (1), 299-305.
• [27] Jabłoński K., Dryjańska M.: Wpływ dolistnego dokarmiania ziemniaków preparatami typu Wuxal na plon i jego strukturę oraz skład chemiczny bulw. Folia Univ. Agric. Steinensis. Agric., 1998, 72, 115-121.
• [28] Jacobsen H.B., Madsen M.H., Christiansen J., Nielsen T.H.: The degree of starch phosphorylation as influenced by phosphate deprivation of potato (Solanum tuberosum L.) plants. Potato Res., 1998, 41 (2), 109-116.
• [29] Kamal M.A.., Khalid G.M., Eskavas M.A.: Effect of different fertilizers on the transformation of carbohydrates in potato plant. Agric. Res. Rev., 1974, 52, 101-109.
• [30] Kandi M.A. S., Tobe, A., Gholipoor A., Jahanbakhsh S., Hassanpanah D., Sofalian O.: Effects of different N fertilizer rate on starch percentage, soluble sugar, dry matter, yield and yield components of potato cultivars. Aust. J. Basic Appl. Sci., 2011, 5 (9), 1846-1851.
• [31] Kaur A., Singh N., Ezekiel R., Guraya H.S.: Physicochemical, thermal and pasting properties of starches separated from different potato cultivars grown at different locations. Food Chem., 2007, 101 (2), 643-651.
• [32] Kaur L., Singh N., Sodhi N.S.: Some properties of potatoes and their starches II. Morphological, thermal and rheological properties of starches. Food Chem., 2002, 79 (2), 183-192.
• [33] Kong X., Zhu P., Sui Z., Bao J.: Physicochemical properties of starches from diverse rice cultivars varying in apparent amylose content and gelatinisation temperature combinations. Food Chem., 2015, 172, 433-440.
• [34] Kosecka Z., Gronowicz Z., Zielińska A.: Wpływ terminu sadzenia oraz nawożenia azotem na plonowanie sześciu odmian ziemniaka w Olsztyńskiem. Acta Acad. Agric. Tech. Olszt. Agric., 1989, 49, 109-118.
• [35] Kozera W., Cwojdziński W.: Impact of fertilization with zinc and manganese on chemical content of potato tubers. Chem. Inż. Ekol., 2002, 11 (9), 1397-1402.
• [36] Krzymuski J., Laudański Z.: Zmiany w uprawie i w produkcji ziemniaka. Cz. II. Agrotechnika. Biul. IHAR, 1996, 197, 283-290.
• [37] Lazauskas J., Ražukas A.: Bulvininkyste Lietuvoje 1900 - 2000 m. Akademija, Kiejdany 2001, s. 156.
• [38] Leonel M., Carmo E.L., Fernandes A.M., Franco C.M., Soratto R.P.: Physico-chemical properties of starches isolated from potato cultivars grown in soils with different phosphorus availability. J. Sci. Food Agric., 2016, 96 (6), 1900-1905.
• [39] Leszczyński W.: Wpływ czynników działających w okresie wegetacji ziemniaka na jego jakość. Postępy Nauk Rol., 1994, 41 (6), 55-68.
• [40] Leszczyński W.: Zróżnicowanie właściwości skrobi. Przem. Spoż., 2001, 55 (3), 38-39.
• [41] Leszczyński W.: Zależność jakości ziemniaka od stosowania w uprawie nawozów i pestycydów. Zesz. Probl. Postępów Nauk Rol., 2002, 489, 47-63.
• [42] Li S., Duan Y., Guo T., Zhang P., He P., Johnston A., Shcherbakov A.: Potassium management in potato production in Northwest region of China. Field Crops Res., 2015, 174, 48-54.
• [43] Liszka-Skoczylas M., Skoczylas L., Berski W., Smoleń S., Kowalska I., Słupski J.: The influence of potato plant fertilization with iodine and selenium on physicochemical properties of isolated starch. In: Proc. 14th Int. Conf. Polysacch.-Glycosci. Eds. R. Rapkova, A. Hinkova, J. Copikova, E. Sarka. Czech Chemical Society, Prague 2018, pp. 343-347.
• [44] Lu Z.-H., Yada R.Y., Liu Q., Bizimungu B., Murphy A., de Koeyer D., Li X., Pinhero R.G.: Correlation of physicochemical and nutritional properties of dry matter and starch in potatoes grown in different locations. Food Chem., 2011, 126 (3), 1246-1253.
• [45] Machnacki M., Kołpak R.: Wpływ nawożenia azotem i terminu zbioru na wysokość i wartość konsumpcyjną plonu ziemniaków wczesnych. Cz. I. Plon ogólny i zawartość azotanów i witaminy C w bulwach. Rocz. Nauk. Rol. Ser. A, 1998, 113 (1), 133-140.
• [46] Mokrani K., Hamdi K., Tarchoun N.: Potato (Solanum tuberosum L.) response to nitrogen, phosphorus and potassium fertilization rates. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 2018, 49 (11), 1314-1330.
• [47] Mozolewski W.: Jakość chipsów otrzymanych z ziemniaków krajowych odmian nawożonych rzędowo i całopowierzchniowo. Folia Univ. Agric. Stetin Agric., 1998, 72, 217-222.
• [48] Nowacki W.: Charakterystyka krajowego rejestru odmian ziemniaka.[online]. IHAR. Dostęp w Internecie [07.01.2020]: http://pw.ihar.edu.pl/wp-content/uploads/2018/12/9af9625eb5_ Charakterystyka-2018.pdf
• [49] Nowak K., Majcherczak E.: Wpływ nawożenia mikroelementami na plon bulw ziemniaka. Zesz. Probl. Postępów Nauk Rol., 2004, 502 (1), 247-251.
• [50] Osowski J., Erlichowski T., Urbanowicz J.: Wpływ nawożenia potasem, magnezem i siarką na plonowanie, ciemnienie bulw surowych oraz występowanie alternariozy i ospowatości bulw ziemniaka. Fragm. Agron., 2017, 34 (1), 49-59.
• [51] Poberezny J., Wszelaczynska E.: Effect of bioelements (N, K, Mg) and long-term storage of potato tubers on quantitative and qualitative losses. Part II. Content of dry matter and starch. J. Elem., 2011, 16 (2), 237-246.
• [52] Putz B.: Untersuchungen über den Einfluß der organischen und mineralischen Düngung auf die Viskositätseigenschaften der Kartoffelstärke. Starch - Stärke, 1982, 34, 54-59.
• [53] Putz B., Tegge G.: Einfluß von Sorte, Knollengröße, spezifischem Gewicht und Düngung auf die Viskositätseigenschaften von Kartoffelstärke. Starch - Stärke, 1976, 28, 387-391.
• [54] Rogozińska I.: The role of potassium for obtaining high quality of potatoes in Poland. Wyd. ATR, Bydgoszcz 2000.
• [55] Sharma U.C., Arora B.R.: Effect of applied nutrients on the starch, proteins and sugars in potatoes. Food Chem., 1988, 30 (4), 313-317.
• [56] Simi C.K., Abraham T.E.: Physicochemical rheological and thermal properties of Njavara rice (Oryza sativa) starch. J. Agric. Food Chem., 2008, 56 (24), 12105-12113.
• [57] Ńimková D., Lachman J., Hamouz K., Vokál B.: Effect of cultivar, location and year on total starch, amylose, phosphorus content and starch grain size of high starch potato cultivars for food and industrial processing. Food Chem., 2013, 141 (4), 3872-3880.
• [58] Srikumar T.S., Ockerman P.A.: The effects of fertilization and manuring on the content of some nutrients in potato (var. Provita). Food Chem., 1990, 37 (1), 47-60.
• [59] Świerczewska M., Sztuder H.: Dolistne stosowanie preparatów mikroelementowych zawierających tytan. Zesz. Probl. Postępów Nauk Rol., 2004, 502 (1), 371-376.
• [60] Szewczuk C.: Wpływ dokarmiania dolistnego na plon bulw ziemniaka. Ann. UMCS Agric., 2009, 64 (1), 7-12.
• [61] Talley E.A.: Protein nutritive value of potatoes during growth and long term storage. Am. Pot. J., 1983, 60, 35-40.
• [62] Thitisaksakul M., Jiménez R.C., Arias M.C., Beckles D.M.: Effects of environmental factors on cereal starch biosynthesis and composition. J. Cereal Sci., 2012, 56 (1), 67-80.
• [63] Trawczyński C., Kopenec J.: Kompleksowy system nawożenia dolistnego ziemniaków nawozami płynnymi typu Campofort. Ziemniak Polski, 2002, 2 (1), 22-26.
• [64] Trawczyński C., Prokop W.: Plon i jakość bulw ziemniaka w zależności od zastosowanego nawożenia z wykorzystaniem doglebowych i dolistnych wieloskładnikowych preparatów nawozowych. Pol. J. Agron., 2016, 24 (1), 23-29.
• [65] Wadas W., Łęczycka T.: Efektywność stosowania wieloskładnikowych nawozów kompleksowych w uprawie bardzo wczesnych odmian ziemniaka. Biul. IHAR., 2010, 257/258, 167-175.
• [66] Wang C., Tang C.-H., Fu X., Huang Q., Zhang B.: Granular size of potato starch affects structural properties, octenylsuccinic anhydride modification and flowability. Food Chem., 2016, 212, 453-459.
• [67] Winnicki T., Bogucka B.: Evaluation of different potato fertilization regimes on starch yield - production and economic aspects. Pol. J. Nat. Sci., 2017, 32 (4), 637-648.
• [68] Wszelaczyńska E., Pobereżny J., Dudek S., Kuśmierek-Tomaszewska R., Żarski J., Pawelzik E.: The effects of fertilizers, irrigation and storage on the properties of potato tubers and their constituent starches. Starch-Stärke, 2015, 67 (5-6), 478-492.
• [69] Zhang W., Liu X., Wang Q., Zhang H., Li M., Song B., Zhao Z.: Effects of potassium fertilization on potato starch physicochemical properties. Int. J. Biol. Macromol., 2018, 117, 467-472.
• [70] Zhu D., Zhang H., Guo B., Xu K., Dai Q., Wei C., Zhou G., Huo Z.: Effects of nitrogen level on structure and physicochemical properties of rice starch. Food Hydrocoll., 2017, 63, 525-532.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2020/122/320