Оценка сортов картофеля для переработки на основе кластерного анализа

Введение: В России промышленным способом производится 7-8 млн. т картофеля в год и дальнейший рост производства данной культуры в ближайшее время будет происходить в основном за счет развития сектора переработки. Наиболее востребованные картофелепродукты – фри, чипсы, сухое картофельное пюре, быстрозамороженный и вакуумированный картофель. Их качество обусловлено главным образом сортовыми особенностями картофеля, проявляющимися в содержании в клубнях крахмала и редуцирующих сахаров. Однако группировка картофелепродуктов в зависимости от биохимического состава клубней, равно как и оценка пригодности сортов на те или иные виды переработки до сих пор проводилась лишь интуитивно и исходя из общих соображений, т.е. без строгого математического обоснования.

Цель: Провести научно-обоснованную группировку картофелепродуктов на кластеры с учётом сортоспецифичного биохимического состава клубней, разработать требования к сырью, обеспечивающие получение высококачественных продуктов переработки, определить и рекомендовать в производство универсально пригодные сорта картофеля.

Материалы и методы: Исследования проводили на 58 сортах картофеля различного срока созревания. Картофелепродукты (фри, чипсы, сухое картофельное пюре, быстрозамороженный и вакуумированный картофель) оценивали согласно методическим указаниям по оценке сортов картофеля на пригодность к переработке и хранению. Содержание крахмала определяли весовым методом по удельной массе клубней картофеля в воздухе и воде, содержание редуцирующих сахаров – спектрофотометрическим методом Самнера. Математическую обработку данных осуществляли методами дисперсионного, корреляционного, регрессионного и кластерного анализа.

Результаты: Впервые проведена научно-обоснованная группировка картофелепродуктов на кластеры с обоснованием требований к сырью по содержанию крахмала и редуцирующих сахаров. Кластерным анализом методом К-средних для целей промпереработки доказано преимущество сортов картофеля более поздних сроков созревания, из 58 изученных выделены и рекомендованы в производство 10 наилучших универсальных сортов картофеля: Бабынинский, Фарн, Артур, Восторг, Евпатий, Кавалер, Надежда, Орлан, Розовый чародей, Чайка.

Выводы: Полученные данные послужат основой для целенаправленной селекции сортов картофеля для промпереработки с заданными биохимическими параметрами, а для крупных товаропроизводителей позволят систематизировать и упростить использование на те или иные цели уже имеющиеся и рекомендованные сорта.

1. Зейрук, В.Н., Мальцев, С.В., Васильева, С.В., & Бызов, В.А. (2019). Современные производственные факторы, определяющие биологическую и экономическую эффективность хранения картофеля. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 20-28. https://doi.org/10.36107/spfp.2019.177

2. Мальцев, С.В. (2021). Об эффективности обработки семенных клубней картофеля этиленом. Сельскохозяйственная биология, 56(1), 44-53. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.1.44rus

3. Maltsev, S.V. (2021). Efficiency of ethylene application on seed potato tubers. Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 56(1), 44-53. (In Russ.). https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.1.44rus

4. Мальцев, С.В., Андрианов, С.В., Илюхина, Н.В., Колоколова, А.Ю., Горячева, Е.Д., & Крюкова, Е.В. (2021). Комплексная оценка различных способов подготовки очищенного картофеля в вакуумной упаковке. Хранение и переработка сельхозсырья, 2, 15-26. https://doi.org/10.36107/spfp.2021.181

5. Мальцев, С.В., Андрианов, С.В., Шишкова, С.Г., Жевора, С.В., Митюшкин, А.В., Васильева, С.В., & Боярский, Д.С. (2024). Продуктивность обработанного этиленом семенного картофеля (Solanum tuberosum L.) в зависимости от условий выращивания. Сельскохозяйственная биология, 59(5), 1008-1019. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.5.1008rus

6. Шанина, Е.П., Клюкина, Е.М., Беляева, Н.В., Стафеева, М.А., Келик, Л.А., & Ахметханов, В.Ф. (2024). Испытание сортов картофеля различного целевого использования. Картофель и овощи, 1, 39-43. https://doi.org/10.25630/PAV.2024.92.35.003

7. Allará, C., Moscetti, R., Bedini, G., Ciocca, M., Benelli, A., Lugli, P., Petti, L., & Ibba, P. (2025). Bioimpedance-based prediction of dry matter content and potato varieties through supervised machine learning methods. Postharvest Biology and Technology, 222, 113358. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2024.113358

8. Barrera-Gavira, J.M., Pont, S.D.A., Morris, J.A., Hedley, P.E., Stewart, D., Taylor, M.A., & Hancock, R.D. (2021). Senescent sweetening in potato (Solanum tuberosum) tubers is associated with a reduction in plastidial glucose-6-phosphate/phosphate translocator transcripts. Postharvest Biology and Technology, 181, 111637. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2021.111637

9. Dramićanin, A.M., Andrić, F.L., Poštić, D.Z., Momirović, N.M., & Milojković-Opsenica, D.M. (2018). Sugar profiles as a promising tool in tracing differences between potato cultivation systems, botanical origin and climate conditions. Journal of Food Composition and Analysis, 72, 57-65. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2018.06.005

10. El-Sayed, A.A. El-Maaty, S.M.A., & Abdelhady, M.M. (2023). Acrylamide reduction in potato chips as functional food product via application of enzymes, baker's yeast, and green tea powder. Scientific African, 20, e01698. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2023.e01698

11. Lee, J.S., Kim, S.Y., Kang, D.H., & Han, J. (2025). Environmentally sustainable triple-technique strategy to extend shelf-life of potato tubers: Combined treatment with excimer radiation, ultrasonic cleaning, and edible coating. Postharvest Biology and Technology, 222, 113367. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2024.113367

12. Li, L., Zhu, T., Wen, L., Zhang, T., & Ren, M. (2024). Biofortification of potato nutrition. Journal of Advanced Research, In Press, Corrected Proof. https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.10.033

13. Maltsev, S.V., Zeiruk, V.N., Belov, G.L., Vasil'eva, S.V., & Derevjagina, M.K. (2021). The influence of phytohormone ethylene on growth, development and yield of potato. Research on Crops, 22(special issue), 75-78. https://doi.org/10.31830/2348-7542.2021.018

14. McFadden, J.R., & Huffman, W.E. (2017). Consumer valuation of information about food safety achieved using biotechnology: Evidence from new potato products. Food Policy, 69, 82-96. https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2017.03.002

15. Mojo-Quisani, A., Licona-Pacco, K., Choque-Quispe, D., Calla-Florez, M., Ligarda-Samanez, C.A., Mamani-Condori, R., Florez-Huaracha, K., & Huamaní-Melendez, V.J. (2024). Physicochemical properties of starch of four varieties of native potatoes. Heliyon, 10(16), e35809. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e35809

16. Mukhametov, A., Shamekova, M., Dautkanova, D., Kazhymurat, A., & Ilyassova, G. (2023). Seed potato production regulatory framework established in top potato producing countries: Comparison of the GOST (Russia) and UNECE S-1 certification systems. Journal of Agriculture and Food Research, 11, 100520. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2023.100520

17. Osipov, V.S., & Zeldner, A.G. (2023). Chapter 19 - Potato production in Russia and Ukraine, Editor(s): Mehmet Emin Çalişkan, Allah Bakhsh, Khawar Jabran. In Potato Production Worldwide (pp. 341-363). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822925-5.00023-2

18. Reyniers, S., Ooms, N., Gomand, S., & Delcour, J.A. (2020). What makes starch from potato (Solanum tuberosum L.) tubers unique: A review. Compr Rev Food Sci Food Saf, 19, 2588-2612. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12596

19. Rudoy, E.V., Petukhova, M.S., Petrov, A.F., Kapustyanchik, S.Y., Ryumkina, I.N., & Ryumkin, S.V. (2020). Crop production in Russia 2030: Alternative data of the development scenarios. Data in Brief, 29, 105077. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.105077

20. Saini, R., Kaur, S., Aggarwal, P., Dhiman, A., & Suthar, P. (2023). Conventional and emerging innovative processing technologies for quality processing of potato and potato-based products: A review. Food Control, 153, 109933. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.109933

21. Sampaio, S.L., Barreira, J.C.M., Fernandes, A., Petropoulos, S.A., Alexopoulos, A., Santos-Buelga, C., Ferreira, I.C.F.R., & Barros, L. (2021). Potato biodiversity: A linear discriminant analysis on the nutritional and physicochemical composition of fifty genotypes. Food Chemistry, 345, 128853. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128853

22. Sharma, A.K., Zotarelli, L., Zare, A., & Sharma, L.K. (2025). Automated potato tuber mass estimation and grading with multiangle 2D images. Smart Agricultural Technology, 10, 100832. https://doi.org/10.1016/j.atech.2025.100832

23. Shen, W., Mao, L., Guan, W., Qi, X., & Lin, Q. (2025). Transcription factors StABR1 and StbHLH074 participate in starch and sugar metabolism in potato (Solanum tuberosum L.) during the storage and rewarming process. Food Bioscience, 65, 106109. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106109

24. Šimková, D., Lachman, J., Hamouz, K., & Vokál, B. (2013). 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 Chemistry, 141(4), 3872-3880, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.06.080

25. Song, J., Qi, M., Han, F., Xu, M., Li, Y., Zhang, X., Yan, C., Xie, Y., Zhang, D., & Li, H. (2025). Understanding the anti-browning mechanism and physicochemical properties in potato pulp during the magnetic field processing, Food Chemistry, 464(2), 141696. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141696

26. Starchak, V.I., Kibal'nik, O.P., Stepanchenko, D.A., Efremova, I.G., & Semin, D.S. (2022). The use of cluster analysis in the selection of crop sorghum in Russia. Journal of Agriculture and Environment, 2(22). https://doi.org/10.23649/jae.2022.2.22.10

27. Ştefan, F.M., Chiru, S.C., Iliev, P., Ilieva, I., Zhevora, S.V., Oves, E.V., Polgar, Z., & Balogh, S. (2023). Chapter 21 - Potato production in Eastern Europe (Romania, Republic of Moldova, Russia and Hungary), Editor(s): Mehmet Emin Çalişkan, Allah Bakhsh, Khawar Jabran. In Potato Production Worldwide (pp. 381-395). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822925-5.00005-0

28. Téllez-Morales, J.A., & Arce-Ortiz, A. (2024). Advances in the quality characteristics of fried potato products with air frying technology: a mini review. Sustainable Food Technology, 2(5), 1228-1234. https://doi.org/10.1039/d4fb00125g

29. Vasilyeva, S.V., Zeyruk, V.N., Derevyagina, M.K., Belov, G.L., & Maltsev, S.V. (2021). Efficiency of pre-plant treatment of potato tubers against basic phytophages in the central region of Russia. Research on Crops, 22(special issue), 67-71. https://doi.org/10.31830/2348-7542.2021.016

30. Velotto, S., Squillante, J. Coppola, L., Romano, A., Romano, R., Cirillo, T., & Esposito, F. (2025). Acrylamide in processed potatoes from food service establishments: Effects of treatment methods and risk assessment. Journal of Food Composition and Analysis, 139, 107031. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2024.107031

31. Wang, Zj., Liu, H., Zeng, Fk., Yang, Y., Xu, D., Zhao, Y., Liu, X., Kaur, L., Liu, G., & Singh, J. (2023). Potato Processing Industry in China: Current Scenario, Future Trends and Global Impact. Potato Res, 66, 543–562. https://doi.org/10.1007/s11540-022-09588-3

32. Yadav, N., Saini, P., Kaur, D., Gupta, V.K., Kaundal, B., Kumar, R., & Niharika, P.M. (2023). Blanching effect on nutritionally important starch fractions of selected processing potato cultivars. Food Chemistry Advances, 3, 100404. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100404