اخضرار الدرنات:

يؤدي تعرض الدرنات للضوء إلى اخضرارها نتيجة لتمثيل الكلوروفيل فيها، وهو عيب فسيولوجي يعرف باسم الاخضرار greening ، وتصاحب ذلك دائما زيادة في محتوى الدرنات من مادة السولانین solanine السامة للإنسان. ويظهر الاخضرار في أي وقت تتعرض فيه الدرنات للضوء، سواء أكان ذلك قبل الحصاد أم اثناءه، أم أثناء تداول الدرنات ، أم تخزينها ، أم أثناء عرضها للبيع في الأسواق ، أم لدى المستهلك .

هذا .. ولا يرتبط تكون الكلوروفيل بتكون السولانين إلا في أن كلا منهما يتكون عند تعرض الدرنات للضوء، لكن ذلك يتم في عمليتين منفصلتين ، فالكلوروفيل يتكون عند التعرض للضوء الأصفر أو الأحمر ، بينما يتكون السولانين عند التعرض للضوء الأزرق ، ومن الطبيعي أن الضوء العادي الذي تتعرض له الدرنات يتضمن ألوان الطيف كلها .

لا يتكون الكلوروفيل إلا في طبقة سطحية من الدرنة لا يتعدى سمكها ۲مم ونادرا ما يزيد تركيزه عن 1 ملليجرام لكل ۱۰۰ سم2 من سطح الدرنة . ومتى تكون الكلوروفيل وظهر اللون الأخضر ، فإن الدرنات لا تفقده بسهولة .

تتأثر سرعة اخضرار الدرنات بالعوامل التالية:

١ - الصنف :

تختلف الأصناف في قابليتها للاخضرار عن تعرضها للضوء ؛ فيكون الاخضرار أسرع في الأصناف ذات الجلد الأبيض . وبرغم تكون الكلوروفيل في الأصناف ذات الجلد الشبكي الفليني (varieties russeted) .. إلا أن ذلك يكون بدرجة أقل مما في الأصناف ذات الجلد الأملس ، كما لا يظهر فيها بنفس الدرجة من الوضوح .

ومن ناحية أخرى .. فالأصناف تختلف في العمق الذي توضع فيه الدرنات في التربة . فالصنف کاتادن Katahdin مثلا يضع درناته سطحيا، ويحتاج إلى عناية خاصة في إجراء عملية الردم ؛ لمنع وصول الضوء إلى الدرنات ، وإلا تكونت درنات خضراء بنسبة 10 - 15٪ من المحصول ، وهي درنات لا تصلح للتسويق ولا يجوز استهلاكها ولو كعلف للماشية ؛ نظرا للارتفاع الكبير في محتواها من مادة السولانين السامة.

۲- درجة نضج الدرنات :

تزداد القابلية للاخضرار في الدرنات غير الناضجة عما في الدرنات الأكثر نضجا، نظرا لرقة طبقة البيريدرم فيها.

3 - شدة الضوء:

يزداد اخضرار الدرنات بزيادة الضوء الذي تتعرض له ، إلا أنه لا يوجد تناسب طردي بينهما.

4 - مدة التعرض للضوء:

توجد علاقة طردية مباشرة بين اخضرار الدرنات ومدة تعرضها للضوء. وتكفي - عادة - 14 ساعة من التعرض لضوء شدته 65 - 70 قدما - شمعة لكي يظهر اخضرار خفيف في الدرنات ، بينما تلزم 43 ساعة حتى يصبح الاخضرار واضحة . وتختلف نتائج الدراسات بشأن الحد الأدنى لمدة التعرض للضوء اللازمة و لبدء الاخضرار، إلا أنها تتفق على أن اللون يكون واضحة في خلال أربعة أيام على الأكثر.

5 - درجة الحرارة أثناء التعرض للضوء:

تزداد سرعة اخضرار الدرنات بارتفاع درجة الحرارة أثناء تعرضها للضوء، وأنسب درجة حرارة يتكون عندها الكلوروفيل هي ۲۰° م، بينما يندر أن يتكون الكلوروفيل في درجة حرارة تقل عن 4,4 م.

6 - المدة من الحصاد حتى التعرض للضوء :

تقل قابلية البطاطس المخزنة للاخضرار عن البطاطس الحديثة للحصاد ؛ لأن طبقة البيريدرم تكون أسمك فيها.

هذا .. وأنسب الوسائل لمنع اخضرار الدرنات هي بتعبئتها في عبوات لا تسمح بنفاذ الضوء إليها.

أما السولانین solanine .. فهو مجموعة من الجلوكوسيدات glucosides ، يكون فيها الأجليكون aglycone عبارة عن سولانیدین solanidine . وهي مادة سامة للإنسان والحيوان إذا استهلكت بكميات كبيرة، كما أنها تكسب الدرنات طعما مرا. ويؤدي وجود السولانیدین بتركيز 15 - 20 ملليجرام / 100 جرام من الدرنات الطازجة إلى ظهور طعم غير مرغوب عند الأكل، إلا أن التركيز الطبيعي لهذه المادة في الدرنات لا يتعدى ۰٫۱ جزء في المليون. وتختلف الأصناف في سرعة تكوينها لمادة السولانیدین.

التشققات

يوجد نوعان رئيسيان من تشققات الدرنات ترجع إلى الضغط الداخلي من الدرنة، أو إلى الضغوط الميكانيكية الخارجية.

تؤدي الضغوط الداخلية إلى ظهور تشققات النمو growth cracks، وهي تكون - عادة - باتجاه طول الدرنة، وتظهر نتيجة لعدم قدرة الأنسجة الخارجية للدرنة على النمو بالقدر الذي يكفي لاستيعاب النمو الداخلي. يحدث ذلك عند كثرة التسميد، أو عند توفر الرطوبة الأرضية بعد فترة من الجفاف وتلتئم تشققات النمو التي تتكون قبل الحصاد بفترة كافية، وتصبح مجرد شقوق سطحية ليست لها أهمية، ونادرا ما تصاب بالكائنات التي تسبب العفن. وتختلف أصناف البطاطس في قابليتها للإصابة بهذا النوع من التشققات.

أما الأضرار الميكانيكية التي تحدث أثناء الحصاد وتداول الدرنات.. فإنها تكون على شكل شقوق قد يصل عمقها إلى مسافة 5 مم، وتكثر في الدرنات غير الناضجة، والنبات الكبيرة الحجم، وعند الحصاد في الجو البارد، وعندما تكون الدرنات بحالة نضرة تماما، حيث تكون شديدة الحساسية لأي ضغوط (turgid)، وتزداد هذه الحالة عندما تكون الرطوبة الأرضية عالية بعد موت النموات الخضرية لأي سبب، بينما تكون الجذور مازالت نشطة في امتصاص الماء.

ويمكن خفض شدة الإصابة بالتشققات بمراعاة ما يلي:

1- إجراء العمليات الزراعية بطريقة تضمن انتظام النمو.

2- تأخير الحصاد لحين موت النموات الخضرية ونضج البيريدرم ، مع تجنب الحصاد عندما تكون التربة باردة.

3- تجنب تعريض الدرنات للضغوط، أو السقوط الفجائي.

النموات الثانوية

تظهر النموات الثانوية كبروز من الدرنة الأصلية؛ مما يشوه شكلها. وقد يأخذ النمو الثانوي secondary growth أحد الأشكال التالية:

1- درنات مشوهة deformed tubers ذات عيون جاحظةProtruding eyes.

2- عيون جانبية Lateral buds أو الدرنات المتدرنة Knobby tubers.

3- البراعم الطرفية apical buds وهي على نوعين : براعم طرفية كبيرة وأثرية dumbbells ، وبراعم طرفية مدببة elongated tubers .

وفي جميع الحالات السابقة تتصل النموات الثانوية بالدرنة الأصلية، دون أن يوجد فاصل بينهما.

4- درنات ثانوية تنشأ بعد استطالة قمة الساق الأرضية عقب تكون الدرنة الأولى gemmation))، وقد توجد سلسلة من هذه الدرنات الثانوية chain of tubers تفصلها عن بعضها سيقان أرضية قصيرة.

5- براعم نابتة من الدرنات قبل الحصاد قد تنمو أعلى سطح التربة لتكون ساقا خضرية (sprouted tubers).

هذا .. ويتوقف نمو الدرنة الأصلية بمجرد بدء ظهور النمو الثانوي، حيث يسود النمو الثانوي بعد ذلك. وقد أدت إزالة النمو الثانوي في بعض الحالات إلى استعادة الدرنة الأصلية لنموها.

ومن أهم العوامل التي تؤثر على ظهور النموات الثانوية ما يلي:

1- الصنف:

تختلف أصناف البطاطس في معدلات ظهور النموات الثانوية فيها، فهي تكثر مثلا في صنفي رست بيربانك Russet Brubank، وجرين ماونتن Green Mountain ، بينما تقل في الأصناف : بونتياك pontiac ، وكينبك Kennebec ، وسيباجو Sebago.

2- ارتفاع درجة الحرارة ولو لفترة قصيرة:

أمكن دفع درنات البطاطس إلى تكوين نموات ثانوية بتعريض النبات - كله أو أجزائه الهوائية فقط أو أجزائه الأرضية فقط – لدرجة حرارة مرتفعة مقدارها ۳۲ م لمدة سبعة أيام ، كما أمكن دفع درنات البطاطس إلى تكوين نموات ثانوية بتعريض النباتات لدرجة حرارة مرتفعة مقدارها ۳۲ م لمدة أسبوعين، ويعتقد أن درجة الحرارة المرتفعة تؤدى إلى كسر سكون الدرنات.

3- نقص الرطوبة الأرضية:

من المعتقد أن نقص الرطوبة الأرضية يؤدي إلى رفع درجة حرارة التربة؛ مما يؤدى إلى كسر سكون الدرنات؛ أي إن تأثير هذا العامل يكون بصورة غير مباشرة، كما أن جفاف التربة مع ارتفاع درجة الحرارة يزيد كثيرا من حالة النمو الثانوي.

4- عدم انتظام الرطوبة الأرضية :

يؤدي نقص الرطوبة الأرضية لفترة إلى وقف نموات الدرنات. فإذا توفرت الرطوبة فجأة بعد ذلك فإن الدرنات تستعيد نموها. وقد يتم ذلك بصورة غير متجانسة ؛ فيحدث نمو أكبر في مواقع بعض العيون ؛ فتتكون بذلك النموات الثانوية. وتجدر الإشارة إلى أن ذلك هو ما يحدث في العروات الصيفية المتأخرة؛ حيث تعمل الحرارة المرتفعة في نهاية موسم النمو على كسر سكون الدرنات ، وفي الوقت نفسه .. تحتاج الحقول إلى الري لتجنب الجفاف، ولخفض درجة حرارة التربة. وتلك كلها عوامل تحفز ظهور النموات الثانوية.

5- التعرض لأية ظروف ينشط فيها النمو بعد فترة من التوقف:

يؤدي تعرض نباتات البطاطس لأية ظروف تحفز النمو بعد فترة من التوقف إلى تشجيع تكوين النموات الثانوية. وقد سبقت الإشارة إلى عدم الانتظام في الري كأحد هذه العوامل، ومنها أيضا عدم الانتظام في التسميد، وتقلبات الظروف الجوية. وفي جميع الحالات .. يؤدى الري بعد بدء تكون النموات الثانوية إلى زيادة حدتها.

الترييش

تظهر حالة الترييش feathering أو التسلخ skinning أو سمطة الشمس sun scald عند تعرض الدرنات الحديثة الحصاد - وهي مازالت غير ناضجة - لأشعة الشمس القوية مع درجات حرارة مرتفعة. وتزداد الحالة سوءا عند تداول الدرنات بخشونة أثناء الحصاد وتجريحها بكثرة مع تعرض الدرنات للرياح. ويؤدى سوء التداول والتجريح إلى تسلخ جلد الدرنة قبل أن تتكون عليه طبقة البيريدرم، وتبقى أجزاء الجلد المنسلخة عالقة بالدرنة، وتلك هي الظاهرة التي تعرف باسم التسلخ أو الترييش. وهذه الجروح يمكن أن تلتئم في الظروف المثالية عند الإسراع بإجراء عملية المعالجة curing، لكن تعرض الدرنات المنسلخة هذه لأشعة الشمس القوية ودرجات الحرارة المرتفعة يؤدي إلى فقد رطوبتها بسرعة من المناطق المنسلخة التي تصبح غائرة قليلا، ويتحول لونها إلى اللون البني الداكن أو الأسود، وقد تصبح لزجة عند تكون نموات بكتيرية بها. ولا تصلح هذه الدرنات للتخزين، وتتعفن بسرعة.

ويمكن تقليل تعرض الدرنات للإصابة بهذه الحالة بتداولها بحرص أثناء الحصاد، مع تجنب تعريضها لأشعة الشمس القوية، أو لدرجات الحرارة المرتفعة أثناء أو بعد الحصاد مباشرة.

القلب الأسود

تظهر حالة القلب الأسود black heart على شكل تغير في لون الأنسجة الداخلية للدرنة، وانهيار هذه الأنسجة نتيجة لنقص الأكسجين اللازم لتنفسها، ويتغير لون الأنسجة المصابة في البداية إلى اللون الوردي، ثم يتحول إلى اللون الرصاصي، فالبني ، فالأسود ، وقد تمتد تفرعات داخلية من التلون حتى العيون ، ويوجد عادة حد فاصل بين الأنسجة المصابة والسليمة ، ويكون النسيج المصاب صلب ، لكنه قد يصبح رخوة عند تعرض الدرنة لدرجة حرارة مرتفعة نسبيا.

تتوقف شدة ظهور حالة القلب الأسود على العوامل الآتية:

1 - مدى توفر الأكسجين في هواء المخزن.

يعتبر نقص الأكسجين أهم العوامل التي تتسب في ظهور حالة القلب الأسود. ويحدث النقص في الأكسجين في الحالات الآتية:

(أ) عندما تكون التهوية رديئة في المخازن، حيث يستهلك الأكسجين سريعة في تنفس

الدرنات.

(ب) عند ارتفاع درجة الحرارة، حيث يزداد معدل التنفس، وتزداد تبعا لذلك سرعة استهلاك الأكسجين.

(ج) عند تخزين الدرنات في طبقات سميكة، مما يؤدي إلى سوء التهوية فيما بينها؛ لذا.. يوصي بعدم زيادة سمك طبقة الدرنات المخزنة عن 90 سم عند ارتفاع درجة الحرارة عن ۲۰° م.

2- درجة حرارة التخزين:

يؤدي تخزين الدرنات في درجات حرارة مرتفعة إلى زيادة معدل تنفسها بدرجة كبيرة ؛ مما يؤدي إلى ظهور أعراض القلب الأسود بها حتى ولو كانت المخازن غير مغلقة ؛ لأن الأنسجة الخارجية للدرنات تنافس الأنسجة الداخلية على الأكسجين اللازم للتنفس تحت هذه الظروف، وتقل شدة الأعراض، كما تزيد الفترة اللازمة لظهورها بانخفاض درجة الحرارة من 40 إلى 5 م، لكن الأعراض يزداد ظهورها مع استمرار انخفاض في درجة الحرارة إلى صفر - 2٫5 م ، كما يظهر المرض في درجات الحرارة الشديدة الانخفاض (صفر م أو أقل قليلا) ، والشديدة الارتفاع (36 - 40 م)، حتى مع توفر الأكسجين في المخازن بسبب عدم نفاذيته خلال أنسجة الدرنة بالسرعة الكافية ؛ لإمداد الأنسجة التي توجد في مركز الدرنة بحاجتها منه.

3- حجم الدرنات :

يزداد ظهور حالة القلب الأسود في الدرنات الكبيرة الحجم، عما في الدرنات الصغيرة؛ للأسباب التالية:

(أ) تقل نسبة سطح الدرنة إلى وزنها مع زيادة الدرنة في الحجم. وحيث إن الأكسجين ينفذ إلى الدرنة من سطحها الخارجي؛ لذا .. تقل كمية الأكسجين التي يمكن أن تصل لكل وحدة وزن من الدرنة مع زيادتها في الحجم.

(ب) تزداد المسافة بين سطح الدرنة ومركزها كلما ازدادت في الحجم. ويعني ذلك زيادة المسافة التي يتعين على الأكسجين أن ينفذ منها للوصول إلى الأنسجة الداخلية . وربما لا يحدث ذلك بالسرعة اللازمة للتنفس في درجات الحرارة العالية.

(ج) تستهلك الأنسجة الخارجية من الدرنات الكبيرة الحجم جزء كبيرة من الأكسجين الذي يمر من خلالها قبل أن يصل إلى الأنسجة الداخلية، وتزداد حدة هذه الحالة في درجات الحرارة العالية.

القلب الأجوف

تبدأ أعراض القلب الأجوف hollow heart بموت جزء صغير من خلايا نخاع الدرنة بعد أن تختفي محتوياتها، ثم تصبح هذه الأماكن فارغة وتأخذ شكل شقوق داخلية عدسية الشكل، أو نجمية ذات زوايا عند الأركان، ويزداد اتساعها تدريجيا مع نمو الدرنة. ولا تظهر أية أعراض داخلية أخرى، باستثناء احتمال ظهور لون رصاصي باهت في الأنسجة المحيطة بالفجوة، أما من الخارج، فإن الدرنات تبدو طبيعية تماما، ونادرا ما تتعفن المنطقة المصابة بالقلب الأجوف.

وتكثر الإصابة بالقلب الأجوف في الدرنات الكبيرة الحجم. وتزداد حدة الإصابة في الحالات التي يكون فيها النمو الخضري سريعا بسبب ارتفاع درجة الحرارة، أو زيادة الرطوبة الأرضية عند بداية تكوين الدرنات، كما تزداد الحالة سوءا بزيادة التسميد الأزوتي، خاصة عندما تأتي هذه الظروف بعد فترة من الظروف القاسية التي يتوقف خلالها النمو.

ويمكن التعرف على الدرنات المصابة بالقلب الأجوف بفحصها بأشعة إكس وهي تحت الماء. أما اختبار الكثافة النوعية، أو فصل الدرنات الكبيرة الحجم.. فلا يفيد في التخلص من الدرنات المصابة.

ويمكن التقليل من حالة القلب الأسود باتباع الإرشادات التالية:

1- زراعة الأصناف الأقل قابلية للإصابة، وهي ذات الدرنات الصغيرة.

2- الزراعة على مسافات ضيقة، وتجنب وجود جور غائبة.

3- زيادة التسميد البوتاسي، وتجنب التسميد الأزوتي الغزير، أو كثرة الري، أو التقلبات الكبيرة في كليهما.

التلون البني غير الإنزيمي

برغم أن السكريات لا تشكل أكثر من 3٪ من المادة الجافة بالدرنات، إلا أنها ذات أهمية كبيرة؛ نظرا لتسببها (حتى وهي بهذا التركيز المنخفض) في تلون الشبس والبطاطس المحمرة - أثناء قليهما - باللون البني، وهي تلون إنزيمي يطلق عليه اسم non enzymic browning . ويوجد منه نوعان: التكرمل  carmelizationو ما يسمي بتفاعل میلارد Maillard reaction. ويرجع معظم التلون البنى غير الإنزيمي إلى تفاعل میلارد الذي يحدث بسرعة في درجة حرارة القلى ( 165 - 170 م) في وجود الأحماض الأمينية ، وبرغم أن هذا التفاعل لا يتم إلا في وجود هذه الأحماض الأمينية ، فإن تركيزها غير مؤثر لأنها توجد دائما بوفرة، ولذا فإن معدل التفاعل يتحدد أساسا بتركيز السكريات المختزلة في الدرنات. وتتراوح تقديرات معامل الارتباط بين التلون البني والسكريات المختزلة من 0٫32 إلى 0٫99 ويجب ألا يزيد تركيز السكريات المختزلة على 0٫25 ٪ (على أساس الوزن الطازج)؛ حتى لا يظهر التلون البني عند القلى. ويفضل ألا يزيد التركيز على ۰٫۱ ٪.

وتتأثر نسبة السكريات في الدرنات بالعوامل التالية:

١- عمر الدرنة .. فتكون النسبة عالية، وتصل إلى 0٫75 - 1٫0 ٪ على أساس الوزن الطازج في بداية تكوين الدرنات، ثم تنخفض تدرجية مع النضج.

۲- درجة الحرارة قبل الحصاد وأثناء التخزين ، فتزيد نسبة السكريات كلما انخفضت درجة الحرارة.

التلون البني الإنزيمي

يظهر التلون البني الإنزيمي enzymic browning إذا تركت الدرنات لفترة بعد تقشيرها أو تقطيعها، ويحدث نتيجة أكسدة المركبات الفينولية بإنزيم الفينولیز. وأهم هذه المركبات هي الحامض الأميني تیروزین tyrosine، وحامض الكلوروجنك chlorogenic acid . وبينما تنتهي سلسلة التفاعلات التي تعقب أكسدة التيروزين بتكوين صبغة الميلانين السوداء، فإن المواد التي تتكون عقب تأكسد حامض الكلوروجنك تكون أقل دكنة. ويعتبر تركيز التيروزين هو العامل الذي يتحكم في درجة التلون البني الإنزيمي.