原料の品質と生産
１ 品質
加工用馬鈴薯は安定供給（量）とともに原料馬鈴薯の品質がより重要となるが、この品質を構成する要因には、品種、形態、化学（成分）、病障害の４つの要因が挙げられ、それぞれが品質に関与している。
このうち、品種を選ぶことがもっとも重要となる。チップ原料品種は、形状が丸〜楕円形で、目が浅イモのに加えて、以下に述べる品質、生産、貯蔵目標に合致した品種を選択する。
品種以外の３要因は栽培方法によっても品質が変化する。ここに、高品質チップ原料生産
における具体的な品質目標を挙げれば次のとおりである。
チップ原料の品質
＊ 大きさ規格＝60〜340g（できれば200gまで）で、粒揃い良好
＊ 比重＝1.085以上の完熟品
＊ 収穫時グルコ−ス＝0.3mg／g、ショ糖＝1.5mg/g以下
＊ チップカラ−(ｱｸﾞﾄﾛﾝ値 )＝40以上で均一
＊ 病障害（腐敗、奇形、傷、打撲を含む外部、内部障害等）＝10％以下
２ 生産
上記の品質目標を達成し、安定生産のための栽培方法は、該当地における気象条件、土壌条件にあった栽培の基本技術を忠実に実行することであり、これらを駆使することにより高品質安定生産が期待できる。チップ原料生産の具体的な生産目標は、上記品質目標を備えた規格品を４t／10a以上を目指す。
３ 貯蔵
また、チップ原料は国産を周年供給しなければならないので、季節的に産地の移動が求められる。わが国では5月下旬から九州の早春作が収穫され、7月には関東の春作が収穫され、8月からは北海道の収穫が始まり、冬から次年度5月にかけては北海道の収穫物が貯蔵されて供給される。貯蔵は、短期（年内）、中期（3月まで）、長期（4〜5月）に分けて収穫時の原料品質の維持と減耗防止対策を施す。
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化学的（組織的）特性
１ 化学成分
馬鈴薯の化学成分は下に示す通りほとんどが水分であり、次いで貯蔵澱粉（炭水化物）である。また、蛋白質は２％含まれており、リジンなどのアミノ酸も高く、加えてカリウム、ビタミンＣなども豊富で栄養的に良イモのである。
水分 ７７．５（６３．２ 〜 ８６．９ ）％
全固形（乾物）分 ２２．５（１３．１ 〜 ３６．８ ）％
蛋白質 ２．０（ ０．７ 〜 ４．６ ）％
脂肪 ０．１（ ０．０２〜 ０．９６）％
炭水化物、計 １９．４（１３．３ 〜 ３０．５３）％
繊維 ０．６（ ０．１７ 〜 ３．４８）％
灰分 １．０（ ０．４４ 〜 １．９ ）％
以下に加工用に関係の深い、乾物（比重）、澱粉、糖類、グリコアルカロイド、ビタミンＣ、調理後黒変及び加熱後の細胞構造について述べる。他の成分等については他書を参照されたい。
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２ 乾物、比重
１） 固形分
生イモの水分を除いた固形分（乾物）率は、前述の通り、平均22.5％とされている。固形分の主なものは澱粉（65〜80％）であり、加工原料を選ぶとき、この固形分量は重要な要因である。また、固形分は比重と高い正の相関があり、これらは油加工（チップ、フレンチフライ）、缶詰、脱水製品（フレ−ク等）のテクスチャ−や歩留まりに影響する。
固形分率は＝比重×２１１．０４−２０７．７１から概略計算できる。
２） 比重
比重は＝（空中重）÷（空中重−水中重）から求められる。イモでは１より大きい。
チップカラ−と比重との相関は、従来のワセシロ、トヨシロ、農林一号においては、比重が高くなる（完熟する）とカラ−は良くなる傾向があった。しかし、研究所での最近の新品種を含めた７年間では、比重とカラーの相関は低く（相関係数＝0.06）、比重が高いとカラ−が良いとは言えない結果が得られた。これは比重に関係なく、チップカラ−の良い新品種が開発されたためと考えられる。一方、極端に比重の低イモのはカラ−が悪いことが別の調査で認められている。
生育中のトヨシロの比重の消長は、試験および生育追跡調査より、イモの肥大とともに増え、茎葉黄変期にもっとも高くなり、以後、やや低下して安定することが認められた。これに対し、中晩生品種は茎葉枯凋期に最も比重が高くなる。
チップの歩留まりは、比重の高さと正の相関があり、概略比重が0.005増加するごとに、チップ製品は約１％増加するといわれている。加工用原料イモの比重については、1.085（澱粉価約15％）以上のものが望ましい。
比重を高める栽培条件は、初期生育を早め、徒長を避け、茎葉を維持し、十分な生育期間で、澱粉蓄積をすすめ、完熟イモを収穫する必要がある。
３） 比重と気象
トヨシロの平均比重と気象条件（積算）を地域別に見ると、下表の通りである。表から、1996年〜2000年の各センタ−の平均比重は1.085〜1.088の間にあり、トヨシロとしてはほぼ満足できる値である。しかし、十勝センタ−平均が他より0.003程度低いことが認められた。これは気象条件を見ると、イモの肥大期間（6月15日〜9月10日＝87日）の積算最高最低温度差は、比重の低い十勝では、上川より99度少なく、積算雨量では45mm多く、日照時間では121時間少ないことが認められた。よって十勝の比重の低さは雨と曇天が多く、昼夜の温度差が少ないことが原因と考えられた。
地域別比重と気象との関係（気象は6/15〜9/10日の積算）
比重 積算平均温度 積算温度差 積算降水量 積算日照時間
十勝 1.0854 1,642 ℃ 776℃ 400ｍｍ 306時間
上川 1.0880 1,697 875 355 427
網走 1.0878 1,597 783 274 375
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3 澱粉
１） 性質
上述のとおり、馬鈴薯栽培は、いかに澱粉をイモの細胞中に蓄積させるかが重要になる。イモの柔組織の細胞壁の内側にある澱粉粒子の大きさは15〜100μで、平均は約40〜50μの大きさで、他の作物澱粉と比較すると大きい。主成分はアミロ−ス、約25％：アミロペクチン（もち成分）、約75％＝１：３の割合である。澱粉としては、糊化温度は低く、膨潤、溶解度、粘度は高く、糊液の透明度が高い等のため、水産練り製品、畜肉ハム、麺類、片栗粉、春雨等の用途がある。
澱粉粒子、左：生きた細胞中（ヨード反応：紫色）、右：左より取り出した粒子
２） 澱粉価
澱粉価（ライマン価）と比重とは正の相関が高い。比重から概略求める方法は、次のとおりである。
澱粉価＝２１４．５（比重−１．０５０）＋７．５
高澱粉イモは、蒸（水）煮後の性状が粉質で、煮くずれしやすイモのが多い。加工原料としては、澱粉価は歩留まりを上げるために高い方が望ましい.他方、高すぎるとチップ製品ではテクスチャ−が硬くなる。
比重増加と澱粉の蓄積を促す生育条件は、前述の通り、初期生育を早め、徒長を避け、茎葉を維持し、十分な生育期間で、澱粉蓄積をすすめ、完熟イモを収穫することである。
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４ 糖類
１） メイラ−ド反応
イモに含有される各種糖類のうち、還元糖（グルコ−ス、フラクト−スなど）は、油加工する場合に重要で、アミノ酸とともに水溶性で、下に示すメイラ−ド反応に関与する。
メイラ−ド反応とは、グルコ−スなどの還元糖の還元基とアミノ酸のアミノ基との高温下における非酵素的褐変反応である。還元基、アミノ基が多いと、チップは暗い色（こげ茶色）になる。
１８５℃（フライ）
還元糖（Ｃ6） ↓
＋ →→→→→→→→→→→→→→→褐変
アミノ酸
還元糖は、チップでは生重で1mg／g（0.1％）以下、フレンチフライなどの油加工の場合も2〜4mg／g（0.2〜0.4％）以下が許容範囲とされている。また、ショ糖（＝シュクロ−ス）も以下のとおり、貯蔵中には酵素インベルタ−ゼにより加水分解されて還元糖に変化するので同様にメイラ−ド反応に関与する。
ショ糖（Ｃ12）→→→→→→→→→グルコ−ス（Ｃ6）＋フラクト−ス（Ｃ6）
↑
インベルタ−ゼ
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２） 糖の消長
チップのカラ−に影響する糖は還元糖とショ糖（シュクロ−ス）であり、生育中のイモ内では、イモが肥大成熟するにつれて減少し、茎葉黄変期頃が最少となる。研究所の最近６年間における収穫時の糖含有量は、品種および年次間差があった。 新品種、スノ−デンはグルコ−ス0.2mg／g以下、ショ糖1.5mg／g以下であり、年次間差も少なく、糖の低い（低糖性）品種と言える。これに比べて、トヨシロと農林一号は含有量も多く、年次間差も大（グルコ−ス0.2〜1.4mg／g、ショ糖1.3〜2.3mg／g）であった。
今、収穫時や貯蔵時におけるグルコ−ス量とチップカラ−との相関を見たところ、研究所の数年の結果から自然対数の高い相関（係数＝0.89）が認められた。
これから、グルコ−ス0.5 mg／g以下の原料は、チップカラ−（アグトロン値、40前後）はほぼ満足できるものとなった。なお、最良のチップカラ−を得るには、収穫時、グルコ−ス濃度で0.3mg／g以下が望ましく、ショ糖も条件により加水分解して還元糖に変化するので、1.5mg／g以下が望 ましい。
重要なことは、収穫時のこれらの品質を貯蔵により維持はできても向上できない点であり、畑で品質を高めることが、原料栽培では最優先される。上述通り、栽培中のイモの糖類（とくにショ糖）は、イモが成熟するにつれ徐々に減少し、黄変へ進むと少なくなる。この状態は、イモは皮張り（コルク層形成）など、見た目には完熟していないが、化学的に成熟に達したことになる。
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３） ＣＭＭ理論
イモ内部の化学的な成熟は、アメリカで提唱されたＣＭＭ（Chemical Maturity Monitoring）理論により表わされる。その時の基準となる糖濃度は、上述の最良のカラ−を得る濃度（グルコ−ス＝0.35mg／g以下、ショ糖＝1.5mg／g 以下）である。とくに、ショ糖濃度は生育が進につれ徐々に減じ、化学的成熟（収穫期）の指標となるとされている。最近のチップ用品種（スノ−デン、アトランチックなど）は、この化学的成熟（とくにショ糖＝1.5mg／g 以下）が茎葉黄変以前に認められる。
収穫時期の糖濃度は、含有量によってその後の貯蔵に影響する。糖類の上述の基準より少なイモのは長期貯蔵に層別され、基準より多イモのは貯蔵初期に昇温処理されることになる。
全般に、糖類の少なイモのの栽培は、比重を高める栽培と同様で、初期生育を早め、徒長を避け、茎葉を維持し、十分な生育期間を保持し、比重の高いイモを収穫する必要がある。収穫したイモの糖類は、収穫時の打ち身傷や低温など各種のストレスで増える。また、貯蔵では、貯蔵庫の貯蔵環境（温度、湿度、通風等）により大きく変化する。貯蔵中の糖類の消長については貯蔵の項目を参照されたい。
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５ 加熱後の細胞構造
澱粉含有量は、イモの部位では表皮から維管束の間（皮層）が高く、維管束部と中心の内髄は低い。とくに、キタアカリなどは内外の差が大きい。この差の大きいイモを加熱したとき、維管束近くで粉質部と粘質部に別れるのが見られる。
イモの組織（細胞）は水煮（蒸煮）したとき、次の図ような組織的変化が見られる。高澱粉含有、または細胞、澱粉粒子の大きなものの加熱細胞は、大きく丸く膨らみ、ばらばらになっている。このような状態は、粉質感のあるサラダやマッシュに最適のほくほく感の強イモのになる。
一方、表のとおり、メークイン、ホッカイコガネは、細胞が小さく（澱粉も小さい）煮くずれしない（粘質）品種とされている。また、生育途上のイモ（新じゃが）は、加熱後の細胞はふくらみが小さく、くっついているので、粘質になる傾向がある。これらは煮くずれしない煮物、缶詰等の加工に最適である.
貯蔵中の変化は、低温貯蔵後は澱粉が糖化し、少なくなり、粉質感が減少し、甘味、粘性が増す傾向がある。一方、高澱粉のものでも、圧力鍋での加熱や、冷却した後に機械的な圧力が加わると細胞の 破壊（写真左下）が生じ、内部澱粉がはみだし、糊（粘質化）となり、冷えると硬くなる。
フレ−ク生産におけるテクスチャ−は、イモの加熱後の細胞が壊れる（フリ−澱粉が多い）と粘質感のあるフレ−クとなり、細胞が壊れないと粉質感が保たれる。
１ 化学成分
馬鈴薯の化学成分は下に示す通りほとんどが水分であり、次いで貯蔵澱粉（炭水化物）である。また、蛋白質は２％含まれており、リジンなどのアミノ酸も高く、加えてカリウム、ビタミンＣなども豊富で栄養的に良イモのである。
水分 ７７．５（６３．２ 〜 ８６．９ ）％
全固形（乾物）分 ２２．５（１３．１ 〜 ３６．８ ）％
蛋白質 ２．０（ ０．７ 〜 ４．６ ）％
脂肪 ０．１（ ０．０２〜 ０．９６）％
炭水化物、計 １９．４（１３．３ 〜 ３０．５３）％
繊維 ０．６（ ０．１７ 〜 ３．４８）％
灰分 １．０（ ０．４４ 〜 １．９ ）％
以下に加工用に関係の深い、乾物（比重）、澱粉、糖類、グリコアルカロイド、ビタミンＣ、調理後黒変及び加熱後の細胞構造について述べる。他の成分等については他書を参照されたい。
２ 乾物、比重
１） 固形分
生イモの水分を除いた固形分（乾物）率は、前述の通り、平均22.5％とされている。固形分の主なものは澱粉（65〜80％）であり、加工原料を選ぶとき、この固形分量は重要な要因である。また、固形分は比重と高い正の相関があり、これらは油加工（チップ、フレンチフライ）、缶詰、脱水製品（フレ−ク等）のテクスチャ−や歩留まりに影響する。
固形分率は＝比重×２１１．０４−２０７．７１から概略計算できる。
２） 比重
比重は＝（空中重）÷（空中重−水中重）から求められる。イモでは１より大きい。
チップカラ−と比重との相関は、従来のワセシロ、トヨシロ、農林一号においては、比重が高くなる（完熟する）とカラ−は良くなる傾向があった。しかし、研究所での最近の新品種を含めた７年間では、比重とカラーの相関は低く（相関係数＝0.06）、比重が高いとカラ−が良いとは言えない結果が得られた。これは比重に関係なく、チップカラ−の良い新品種が開発されたためと考えられる。一方、極端に比重の低イモのはカラ−が悪いことが別の調査で認められている。
生育中のトヨシロの比重の消長は、試験および生育追跡調査より、イモの肥大とともに増え、茎葉黄変期にもっとも高くなり、以後、やや低下して安定することが認められた。これに対し、中晩生品種は茎葉枯凋期に最も比重が高くなる。
チップの歩留まりは、比重の高さと正の相関があり、概略比重が0.005増加するごとに、チップ製品は約１％増加するといわれている。加工用原料イモの比重については、1.085（澱粉価約15％）以上のものが望ましい。
比重を高める栽培条件は、初期生育を早め、徒長を避け、茎葉を維持し、十分な生育期間で、澱粉蓄積をすすめ、完熟イモを収穫する必要がある。
３） 比重と気象
トヨシロの平均比重と気象条件（積算）を地域別に見ると、下表の通りである。表から、1996年〜2000年の各センタ−の平均比重は1.085〜1.088の間にあり、トヨシロとしてはほぼ満足できる値である。しかし、十勝センタ−平均が他より0.003程度低いことが認められた。これは気象条件を見ると、イモの肥大期間（6月15日〜9月10日＝87日）の積算最高最低温度差は、比重の低い十勝では、上川より99度少なく、積算雨量では45mm多く、日照時間では121時間少ないことが認められた。よって十勝の比重の低さは雨と曇天が多く、昼夜の温度差が少ないことが原因と考えられた。
地域別比重と気象との関係（気象は6/15〜9/10日の積算）
比重 積算平均温度 積算温度差 積算降水量 積算日照時間
十勝 1.0854 1,642 ℃ 776℃ 400ｍｍ 306時間
上川 1.0880 1,697 875 355 427
網走 1.0878 1,597 783 274 375
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3 澱粉
１） 性質
上述のとおり、馬鈴薯栽培は、いかに澱粉をイモの細胞中に蓄積させるかが重要になる。イモの柔組織の細胞壁の内側にある澱粉粒子の大きさは15〜100μで、平均は約40〜50μの大きさで、他の作物澱粉と比較すると大きい。主成分はアミロ−ス、約25％：アミロペクチン（もち成分）、約75％＝１：３の割合である。澱粉としては、糊化温度は低く、膨潤、溶解度、粘度は高く、糊液の透明度が高い等のため、水産練り製品、畜肉ハム、麺類、片栗粉、春雨等の用途がある。
２） 澱粉価
澱粉価（ライマン価）と比重とは正の相関が高い。比重から概略求める方法は、次のとおりである。
澱粉価＝２１４．５（比重−１．０５０）＋７．５
高澱粉イモは、蒸（水）煮後の性状が粉質で、煮くずれしやすイモのが多い。加工原料としては、澱粉価は歩留まりを上げるために高い方が望ましい.他方、高すぎるとチップ製品ではテクスチャ−が硬くなる。 比重増加と澱粉の蓄積を促す生育条件は、前述の通り、初期生育を早め、徒長を避け、茎葉を維持し、十分な生育期間で、澱粉蓄積をすすめ、完熟イモを収穫することである。
１） メイラ−ド反応
イモに含有される各種糖類のうち、還元糖（グルコ−ス、フラクト−スなど）は、油加工する場合に重要で、アミノ酸とともに水溶性で、下に示すメイラ−ド反応に関与する。
メイラ−ド反応とは、グルコ−スなどの還元糖の還元基とアミノ酸のアミノ基との高温下における非酵素的褐変反応である。還元基、アミノ基が多いと、チップは暗い色（こげ茶色）になる。
１８５℃（フライ）
還元糖（Ｃ6） ↓
＋ →→→→→→→→→→→→→→→褐変
アミノ酸
還元糖は、チップでは生重で1mg／g（0.1％）以下、フレンチフライなどの油加工の場合も2〜4mg／g（0.2〜0.4％）以下が許容範囲とされている。また、ショ糖（＝シュクロ−ス）も以下のとおり、貯蔵中には酵素インベルタ−ゼにより加水分解されて還元糖に変化するので同様にメイラ−ド反応に関与する。
ショ糖（Ｃ12）→→→→→→→→→グルコ−ス（Ｃ6）＋フラクト−ス（Ｃ6）
↑
インベルタ−ゼ
