Impact of pre- and postharvest factors on dormancy, composition and processing quality of potato tubers

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

PhD thesis (EN)

2009 (EN)
Επίδραση προ - και μετασυλλεκτικών παραγόντων στο λήθαργο, τη σύσταση και τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά κονδύλων πατάτας
Impact of pre- and postharvest factors on dormancy, composition and processing quality of potato tubers

Κυριάκου, Μάριος Κ.

Within the scope of this work was to profile the storage behavior of choice potato (Solanum tuberosum L.) cultivars introduced, cultivated and processed, primarily into crisps, by the local industry in Cyprus. Their cold chipping performance with respect to storage temperature and their potential for reconditioning to acceptable processing quality following long-term cold storage were profiled and evaluated, as an alternative to conventional chemical sprout control. Tuber sugar accumulation patterns, chipping performance, sprouting behavior and tuber fresh weight loss (FWL) were defined and their relations examined. Hypothetical interference of potato crop nitrogen (N) fertilization on cold storage behavior and reconditioning potential was tested. Finally, the application of hot water treatment (HWT) was assessed as a means for improving the effectiveness of reconditioning. Fry color (FCL) demonstrated a highly significant correlation with RS but not with sucrose. A sharp rise in RS content ensued within the first 30 days of storage irrespective of cultivar and temperature. Sprout growth (SG) and FWL did not correlate significantly with FCL. Accumulation patterns throughout cold storage suggest sucrose may function mainly as a transient balance in the starch breakdown process but not as a main repository commanding RS formation. FCL was commercially substandard at 4.5 °C, acceptable at 8.5 °C and improved further at 11 °C. Cultivar Hermes demonstrated the most prolonged dormancy and lowest SG and FWL under all storage temperatures. Throughout storage, RS were lowest and FCL superior in cultivars Hermes and Lady Rosetta. Reconditioning improved FCL and reduced RS and sucrose levels in all cultivars but it also induced rapid sprouting and pronounced FWL. The first 15 days of reconditioning were most effective in depleting RS and sucrose and improving FCL. Both FCL and RS following reconditioning were significantly affected by year but cultivar ranking remained unaltered. The levels of RS and FCL but not sucrose during the first 30 days of cold storage might constitute a reliable comparative index of cultivars' reconditioning potential as high RS-accumulating and poor chipping cultivars exhibit inadequate response to reconditioning. Acceptable FCL was attained after 15 days of reconditioning Hermes and 30 days for Lady Rosetta, which incurred excessive FWL, while Diamant and Spunta remained substandard. At harvest, FCL, sucrose and RS content where unaffected by N rate. FCL remained unaffected by N rate during cold storage and reconditioning. N rate did not affect RS during storage and while its effect on sucrose appeared significant, differentiation between N rates was very limited and of no practical importance. During reconditioning both RS and sucrose incurred a marginal and practically insignificant N rate effect. N rate did not affect FWL and SG either during cold storage or reconditioning. Mediterranean climatic conditions which allow for physiological senescence of spring potato crop seem to mitigate the potential interference of preplanting N fertilization with tuber maturation, sugar content and processing quality. When HWT were applied to tubers following cold storage and prior to reconditioning it was demonstrated that for achieving complete inhibition of sprouting the thermal tolerance threshold of the tubers need be exceeded. However, brief HWT were effective in retarding SG and lowering FWL without inflicting thermal damage, or affecting tuber sugar content and processing quality. Prolonged HWT caused extensive thermal damage, loss of membrane integrity and induced an increase in tuber sucrose and RS content resulting in deterioration of FCL in proportion to treatment duration. Although HWT did not improve FCL after reconditioning, future work is needed to evaluate the effect of short-duration treatments on the permissible extend of reconditioning and subsequent processing quality.
Κύριος στόχος της παρούσας εργασίας ήταν ο προσδιορισμός της μετασυλλεκτικής συμπεριφοράς επιλεγμένων ποικιλιών πατάτας που εισάγονται, καλλιεργούνται και μεταποιούνται, κυρίως σε πατατάκια, από την κυπριακή βιομηχανία. Τα μετασυλλεκτικά και τεχνολογικά τους χαρακτηριστικά σε σχέση με τη θερμοκρασία διατήρησης και η ανταπόκριση τους στο reconditioning, ως εναλλακτική μέθοδος ελέγχου του φυτρώματος με χημική καταστολή, αποτυπώθηκαν και αξιολογήθηκαν. Τα προφίλ συσσώρευσης σακχάρων, η ποιότητα του προϊόντος μεταποίησης, τα χαρακτηριστικά ληθάργου και φυτρώματος και η απώλεια νωπού βάρους των κονδύλων (ΑΝΒ) προσδιορίστηκαν και οι σχέσεις τους αναλύθηκαν. Αξιολογήθηκε η επίδραση της λίπανσης αζώτου (Ν) στη μετασυλλεκτική συμπεριφορά και την ικανότητα ανταπόκρισης στο reconditioning. Τέλος, εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα της θερμικής μεταχείρισης των κονδύλων (ΘΜ) στον έλεγχο του φυτρώματος και τη βελτίωση της ανταπόκρισης στο reconditioning. Το χρώμα του τελικού προϊόντος μετά από τηγάνισμα (ΧΤΠ) έδειξε σημαντική συσχέτιση με τη συγκέντρωση αναγωγικών σακχάρων (ΑΣ), αλλά όχι σακχαρόζης. Σε όλες τις ποικιλίες ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, τα ΑΣ αυξήθηκαν απότομα κατά τις πρώτες 30 μέρες διατήρησης. Η ανάπτυξη φύτρων (ΑΦ) και η ΑΝΒ δεν έδειξαν σημαντική συσχέτιση με το ΧΤΠ. Οι τάσεις συσσώρευσης κατά τη διατήρηση υποστηρίζουν πως η σακχαρόζη ενδεχομένως να διαδραματίζει ρόλο βραχυπρόθεσμου ενδιάμεσου κατά την αποδόμηση του αμύλου, αλλά όχι κύριου αποθεματικού σακχάρων με ρυθμιστικό ρόλο στο σχηματισμό ΑΣ. Το ΧΤΠ παρέμεινε κάτω από το εμπορικά αποδεκτό όριο στους 4,5 °C, ενώ στους 8,5 °C ήταν αποδεκτό και βελτιώθηκε περαιτέρω στους 11 °C. Η ποικιλία Hermes επέδειξε τη μακρύτερη περίοδο ληθάργου και τη χαμηλότερη ΑΦ και ΑΝΒ σε όλες τις θερμοκρασίες. Τα ΑΣ ήταν χαμηλότερα και το ΧΤΠ ανώτερο στις ποικιλίες Hermes και Lady Rosetta. Το reconditioning βελτίωσε το ΧΤΠ και μείωσε τα ΑΣ και τη σακχαρόζη σε όλες τις ποικιλίες, αλλά επίσης προκάλεσε μεγάλη ΑΦ και έντονη ΑΝΒ. Οι πρώτες 15 μέρες του reconditioning ήταν αποτελεσματικότερες στη μείωση των ΑΣ και της σακχαρόζης και τη βελτίωση του ΧΤΠ. Τόσο το ΧΤΠ όσο και τα ΑΣ έπειτα από το reconditioning επηρεάστηκαν σημαντικά από το έτος, ωστόσο η σχετική κατάταξη των ποικιλιών δεν μεταβλήθηκε. Τα επίπεδα ΑΣ και το ΧΤΠ, αλλά όχι η συγκέντρωση της σακχαρόζης, κατά τις πρώτες 30 μέρες διατήρησης μπορούν να αποτελέσουν αξιόπιστο δείκτη της συγκριτικής ικανότητας των ποικιλιών για ανταπόκριση στο reconditioning, καθώς ποικιλίες με υψηλή συσσώρευση ΑΣ και χαμηλό ΧΤΠ στην περίοδο αυτή, επιδεικνύουν περαιτέρω περιορισμένη ανταπόκριση στο reconditioning. Αποδεκτό ΧΤΠ επιτεύχθηκε μετά από 15 μέρες reconditioning της Hermes και 30 μέρες της Lady Rosetta, η οποία όμως παρουσίασε υπερβολική ΑΝΒ, ενώ οι Diamant και Spunta δεν ανέκτησαν αποδεκτό ΧΤΠ. Το επίπεδο βασικής λίπανσης Ν δεν επηρέασε το ΧΤΠ, τα ΑΣ και τη σακχαρόζη κατά τη συγκομιδή. Το ΧΤΠ παρέμεινε επίσης ανεπηρέαστο από το Ν κατά τη διατήρηση και το reconditioning. Το επίπεδο N δεν επηρέασε τα ΑΣ κατά τη διατήρηση, ενώ η επίδραση του στη σακχαρόζη ήταν στατιστικά αλλά όχι εμπορικά σημαντική. Κατά το reconditioning τόσο τα ΑΣ, όσο και η σακχαρόζη δέχτηκαν οριακή και πρακτικά ασήμαντη επίδραση από το Ν. Η ΑΦ και η ΑΝΒ δεν επηρεάστηκαν από το Ν τόσο κατά τη διατήρηση όσο και κατά το reconditioning. Οι κλιματικές συνθήκες κατά την εαρινή περίοδο καλλιέργειας πατάτας στην Κύπρο ευνοούν την ολοκλήρωση της φυσιολογικής γήρανσης του υπέργειου στελέχους και ενδεχομένως περιορίζουν την επίδραση της βασικής λίπανσης Ν στην ωρίμανση των κονδύλων, την περιεκτικότητα τους σε σάκχαρα και την ποιότητα του τελικού προϊόντος μεταποίησης. Προκειμένου να εμποδιστεί πλήρως το φύτρωμα κατά το reconditioning, η εφαρμογή ΘΜ θα πρέπει να ξεπερνά τη θερμική ανοχή των κονδύλων. Ωστόσο, βραχείας διάρκειας ΘΜ (52,5 °C/ 15 min, 55,0 °C/ 12,5 min, 57,5 °C/ 10 min και 60,0 °C/ 5 min) ήταν αποτελεσματική στην επιβράδυνση της ΑΦ και της ΑΝΒ, χωρίς να προκαλέσει θερμοτραυματισμό ή να επηρεάσει την περιεκτικότητα σακχάρων και το ΧΤΠ. Αντίθετα, παρατεταμένη ΘΜ (52,5 °C/ >15 min, 55,0 °C/ >12,5 min, 57,5 °C/ >10 min και 60,0 °C/ >5 min) προκάλεσε εκτεταμένο θερμοτραυματισμό των κονδύλων, απώλεια συνεκτικότητας μεμβρανών του παρεγχύματος και αύξηση των ΑΣ και σακχαρόζης με υποβάθμιση του ΧΤΠ, ανάλογη της διάρκειας εφαρμογής. Παρόλο που η ΘΜ δε βελτίωσε το ΧΤΠ μετά από reconditioning, μελλοντική εργασία θα ήταν χρήσιμο να αξιολογήσει την επίδραση βραχείας διάρκειας ΘΜ στην επιτρεπτή διάρκεια του reconditioning και την ποιότητα του τελικού προϊόντος μεταποίησης.

PhD Thesis / Διδακτορική Διατριβή

Λίπανση αζώτου
Πατάτες, Αποθήκευση
Chip fry color
Heat treatment
Αναγωγικά σάκχαρα
Membrane permeability
Νιτρικό άζωτο
Απώλεια βάρους
Fresh weight loss
Sprout growth
Πατάτες, Κύπρος
Σχετική διαρροή ηλεκτρολυτών
Reducing sugars
Potatoes, Cuprys
Specific gravity
Θερμική μεταχείριση
Relative electrolyte leakage
Potatoes, Storage
Cold storage
Συνεκτικότητα μεμβρανών
Ειδικό βάρος
Nitrate nitrogen

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Γεωπονίας, Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος, Τμήμα Γεωπονίας

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)