Naukowcy w trosce o ziemniaka
Ziemniaki to najbardziej rozpowszechnione warzywa, uprawiane zarówno w wielkohektarowych obszarach wiejskich, jak i w ogrodach przydomowych. Warto wspomnieć, że do Europy ziemniak trafił w XVI wieku za sprawą Hiszpanów, którzy przywieźli tę roślinę z południowych Andów (Ameryka Południowa). Ważną rolę w rozpowszechnianiu ziemniaka w Europie odegrali misjonarze i zakonnicy. Na polskich stołach ziemniaki znalazły się stosunkowo późno, bo dopiero w XVII wieku.
Ziemniak były wówczas uprawiany właściwie tylko w ogrodach królewskich lub klasztornych, jako egzotyczna roślina ozdobna ze względu na ciekawe kwiatostany, czasem także jako roślina lecznicza.
Zalety ziemniaka
Ziemniaki charakteryzuje niska kaloryczność – około 77-80 kcal na 100 gramów, zawierają one także znaczące ilości witaminy C – istotnej ze względu na pobudzanie odporności organizmu. Z kolei witaminy z grupy B korzystnie wpływają m.in. na układ nerwowy, funkcjonowanie przemian węglowodanowych, prawidłowe funkcjonowanie układu pokarmowego, co jest dodatkowo wspomagane przez obecność błonnika pokarmowego. Magnez, potas, fosfor i inne składniki mineralne usprawniają obniżanie ciśnienia krwi, dbają o zdrowie skóry, prawidłowe funkcjonowanie wzroku i krzepnięcie krwi. Warto wiedzieć, że ziemniaki wykazują również właściwości antynowotworowe.
Ziemniaki dzisiaj
Obecnie ziemniaki są uprawiane na szeroką skalę i szacuje się, że statystyczny Polak konsumuje w ciągu roku ponad 100 kg tych warzyw. Kuchnia polska obfituje w rozmaite potrawy, których podstawę stanowią właśnie ziemniaki. Nic dziwnego, że ziemniak nazywany jest „drugim chlebem”. Uprawą ziemniaka w Polsce zajmuje się ogółem ok. 370 tys. gospodarstw rolnych, z czego blisko 320 tys. gospodarstw ma plantacje małe, nieprzekraczające powierzchni 1 ha, gdzie zbiory służą głównie samozaopatrzeniu. W skali całego kraju jest to powierzchnia poniżej 100 tys. ha ze średnimi zbiorami w wysokości ok. 2,5 mln ton. Pozostałe ok. 50 tys. gospodarstw zajmuje się wielkotowarową produkcją ziemniaka. Całkowita powierzchnia uprawy w tej grupie liczy ponad 200 tys. ha. Sumarycznie, zbiory ziemniaka na polskim rynku wynoszą średnio ponad 7 mln ton, w tym rynek kwalifikowanych sadzeniaków szacowany jest na ok. 150 tys. ton.
Niestety, uprawy ziemniaka są bardzo podatne na choroby. Średnio wskutek chorób traci się nawet 20 procent plonów. Przyczyną chorób ziemniaka mogą być grzyby, bakterie, wirusy, owady i nicienie. Do najgroźniejszych chorób bulw powodowanych przez patogeny można zaliczyć zarazę ziemniaka, mokrą i suchą zgniliznę bulw oraz rizoktoniozę. Do pierwszych zakażeń bulw dochodzi już w okresie wegetacji. Porażone zarazą ziemniaka bulwy są często wtórnie infekowane przez pleśnie lub bakterie, co prowadzi do całkowitego zniszczenia bulw.
Rozwojowi chorób sprzyja zbyt wysoka temperatura i wilgotność w okresie przechowywania. Bulwy, w zależności od ich przeznaczenia są przechowywane przez okres od 6-7 miesięcy (sadzeniaki) do 9-10 miesięcy (przetwórstwo spożywcze). Przechowywanie bulw przez tak długi okres, zachowując jednocześnie ich jakość, wymaga właściwego przygotowania ziemniaków oraz stworzenia odpowiednich warunków ich przechowywania.
Do przechowywania ziemniaków w gospodarstwach indywidualnych wykorzystywane są piwnice, jamy i kopce. Przedsiębiorstwa rolne posiadają bardziej nowoczesne przechowalnie. Najbardziej rozpowszechnione są najprostsze przechowalnie z wentylacją naturalną, gdzie stosuje się chłodzenie powietrzem zewnętrznym za pomocą konwekcji cieplnej oraz przechowalnie z wentylatorami, które podają powietrze zewnętrzne dla chłodzenia ziemniaków (przy zastosowaniu metody aktywnego wietrzenia). Rzadziej stosuje się przechowalnie ze sztucznym chłodzeniem za pomocą lodówek freonowych lub amoniakalnych.
Podstawą produkcji zdrowych ziemniaków jest więc profilaktyka w postaci eliminowania źródeł zakażenia, uprawa odmian o podwyższonej odporności, ale przede wszystkim prawidłowe przechowywanie ziemniaków.
W Katedrze Biotechnologii Środowiskowej, pod kierunkiem prof. dr hab. Beaty Gutarowskiej, prowadzone są szeroko zakrojone badania, których celem jest zarówno opracowanie ekologicznego biopreparatu o aktywności hamującej wzrost fitopatogenów odpowiedzialnych za choroby ziemniaka sadzeniaka, jak i skutecznej metody przechowywania bulw. Obecnie badania realizowane są w ramach projektu badawczego „Opracowanie strategii zapobiegania rozwojowi fitopatogenów ziemniaka sadzeniaka w oparciu o ekologiczne rozwiązania biotechnologiczne i nową metodę przechowywania” pozyskanego z Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa.
W celu zahamowania wzrostu fitopatogenów ziemniaka przetestowano kilkadziesiąt szczepów bakterii kwasu mlekowego z rodzaju Lactobacillus oraz szczepów drożdży z rodzaju Metschnikowia wyizolowanych ze środowisk roślinnych o potencjalnych aktywnościach przeciwdrobnoustrojowych. Badano zarówno aktywność monokultur testowanych drobnoustrojów, jak i ich synergistyczne działanie w populacjach mieszanych. Dodatkowo badaniami objęto ekstrakty roślinne o szerokiej aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Wielomiesięczne intensywne badania laboratoryjne zakończyły się sukcesem: wytypowano najbardziej aktywne drobnoustroje oraz ekstrakty roślinne o szerokiej aktywności antydrobnoustrojowej skierowanej przeciwko fitopatogeneom ziemniaka, a także wybrano optymalny sposób zaprawiania bulw. Równolegle prowadzone są prace nad opracowaniem najkorzystniejszych warunków przechowywania sadzeniaków, uwzględniających podstawowe parametry fizykochemiczne środowiska: temperaturę, wilgotność, oświetlenie i napowietrzanie. Wyniki badań laboratoryjnych podlegają ciągłej weryfikacji w Instytucie Ogrodnictwa w Skierniewicach, gdzie oceniane są cechy morfologiczne i fizjologiczne ziemniaków po ich przechowywaniu, w trakcie kiełkowania bulw oraz podczas wzrostu roślin.
Rezultatem projektu będzie ekologiczny biopreparat do zaprawiania sadzeniaków, oparty na produktach pochodzenia mikrobiologicznego i ekstraktach roślinnych, w pełni scharakteryzowany pod względem składu gatunkowego, chemicznego oraz aktywności wobec fitopatogenów. Zastosowanie opracowanego biopreparatu przyczyni się do podniesienia jakości fitosanitarnej bulw, ograniczenia stosowania sztucznych środków chemicznych,a tym samym ochrony środowiska naturalnego. Z kolei prototyp komory chłodniczej będzie gotowym rozwiązaniem zwłaszcza dla małych producentów, ale w przyszłości może stać się podstawą projektu dedykowanego dla gospodarstw zajmujących się wielkotowarową produkcją ziemniaka sadzeniaka.
Autorki:
mgr inż. Aleksandra Steglińska,
prof. dr hab. Beata Gutarowska,
dr hab. inż. Dorota Kręgiel, prof. PŁ
Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Politechnika Łódzka
Literatura
Locke A, Schneiderhan J, Zick SM. Diets for Health: Goals and Guidelines. Am Fam Physician. 2018, 97(11), 721-728.
O’Brien MJ, Rich AE. Potato Diseases. Agriculture Handbook 474. Washington, D.C., 1979.
Zaheer K, Akhtar MH. Potato Production, Usage, and Nutrition–A Review. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016; 56(5), 711-721.
