Ziemniak (Solanum tuberosum L.) jest gatunkiem należącym do rodziny psiankowatych, podobnie jak pomidor, bakłażan czy tytoń (gatunek uprawny należy do podgatunku tuberosum). Jego nazwa odnosi się do całości rośliny, nie tylko do jej bulwy pędowej. Roślina ta odznacza się zresztą bogatym nazewnictwem. W języku polskim znane są określenia takie jak kartofel (z niemieckiego), pyra (gwara poznańska), grula i kropel (gwara góralska), bulwa i gulba (kaszubski), bandura (gwara lwowska). 

Uprawa ziemniaków w rolnictwie następuje wegetatywnie z bulw. W hodowlach i w genetyce stosuje się metodę generatywną z nasion. Podziemna bulwa jest pożądaną częścią rośliny ze względu na bogaty w skrobię skład (rys. 1). Cała roślina zawiera jednak trującą solaninę, której stężenie wzrasta pod wpływem światła. Z tego względu nie powinno się spożywać bulwy zazielenionej bądź podkiełkowanej [2], [3].

Mimo złej sławy, która określa ziemniak jako tuczący, bulwa dostarcza około 50-90 kcal, czyli tyle, ile mniej więcej jabłko (ok. 54 kcal). Ponadto jest bogata w błonnik pokarmowy, który występuje w bulwie w ilości 2,0-2,5%. Jego spożywanie ułatwia trawienie składników odżywczych i poprawia perystaltykę jelit [2].

Bulwy ziemniaka, w zależności od gatunku, charakteryzują się zróżnicowanym składem. Najważniejszymi składnikami są: sucha masa i skrobia, których zawartości decydują o wartości energetycznej, kulinarnej i technologicznym przeznaczeniu ziemniaków. Zawartość suchej masy wynosi w przybliżeniu od 19,6% do 24,4% i jest uwarunkowana cechami odmianowymi. Skrobia stanowi główny składnik suchej masy, przy czym jej udział był wyższy u odmian o dłuższym okresie wegetacji. Ziemniaki są również istotnym źródłem witaminy C, której zawartość w świeżej masie bulw wynosi średnio od około 17 do 20 mg%. W składzie chemicznym obecne są także azotany oraz glikoalkaloidy – związki uznawane za niepożądane z punktu widzenia żywieniowego, jednak ich zawartość jest znacznie poniżej dopuszczalnych norm bezpieczeństwa. 

System uprawy w umiarkowanym stopniu wpływa na skład bulw ziemniaka. Ziemniaki z upraw konwencjonalnych zawierają istotnie więcej suchej masy, skrobi oraz azotanów w porównaniu z tymi uprawianymi ekologicznie. Nie stwierdzono istotnego wpływu systemu upraw na zawartość witaminy C oraz glikoalkaloidów. Szczególnie istotną, pożądaną cechą ziemniaków z upraw ekologicznych była kilkukrotnie niższa zawartość azotanów, co zwiększa ich wartość konsumpcyjną. Niezależnie od systemu uprawy, ważny wpływ na skład bulwy ma okres wegetacji poszczególnych odmian. Te wczesne zawierają mniej suchej masy, skrobi i glikoalkaloidów, a więcej witaminy C i azotanów względem odmian późniejszych [4].

Według pracy Kołodziejczyka i Szmigla wielkość powierzchni asymilacyjnej ziemniaków znacząco wpływa na skład bulw. Symulacja działania chorób roślin czy szkodników, objawiająca się redukcją ulistnienia, prowadziła do istotnego zmniejszenia zawartości suchej masy, skrobi i białka. Jednocześnie redukcja ulistnienia powodowała wzrost stężenia azotanów w bulwach. Najsilniejszy negatywny wpływ zaobserwowano we wczesnym etapie utraty liści, szczególnie w fazie występowania pąków kwiatowych. Wykazuje to szczególną wrażliwość roślin na stres w początkowych etapach rozwoju generatywnego [5].

Ziemniak w przemyśle spożywczym
W dzisiejszym przemyśle spożywczym ziemniak ma ugruntowaną pozycję. To warzywo jest stałym składnikiem diety większości Polaków zarówno w formie niskoprzetworzonej, jako gotowane lub pieczone bulwy, jak i przetworzonej, takiej jak słone przekąski czy różnego typu dania gotowe. Ponadto, dzięki dużej zawartości skrobi, ziemniak jest jednym z głównych surowców w przemyśle gorzelniczym [6].

Historyczne wykorzystanie ziemniaka do produkcji piwa
W XIX wieku, ze względu na nieurodzaj, próbowano w browarach wykorzystywać zawierające cukier zboża, które najliczniej obrodziły w danym sezonie. Eksperymentowano również z innymi roślinami z jego zawartością.
W publikacji z 1830 roku autor przedstawił rozdział poświęcony substytutom słodu w produkcji piwa. Za najważniejszy uznał ziemniaki ze względu na dostępność, taniość i brak konieczności wprowadzania zmian w aparaturze browarniczej (rys. 2) [7]. W książce z 1847 opisano powszechność wiedzy i praktykę dotyczącą produkcji piwa z ziemniaków i skrobi ziemniaczanej. Autor zauważył, że we Francji i w Niemczech upowszechniono (w jego czasach) dodawanie cukru z tych roślin celem poprawy smaku napoju [8].
 

Obecne wykorzystanie ziemniaka w produkcji piwa
Na sklepowych półkach próżno szukać piw ziemniaczanych – te produkowane z wykorzystaniem ziemniaków są rzadkością i surowiec ten jest używany już nie w roli zamiennika słodu, lecz jako ciekawy dodatek, mający na celu wzbudzić zainteresowanie konsumentów. Przegląd prac naukowych wskazuje, że ośrodki badawcze przykładają niewielką wagę do wykorzystania ziemniaka w browarnictwie. Spośród nielicznych publikacji na największą uwagę zasługują prace traktujące o stosowaniu fioletowych ziemniaków w produkcji piwa [9], użyciu skrobi ziemniaczanej do wytwarzania piwa niskosłodowego [10] czy o uzyskiwaniu go z pokrewnej rośliny, jaką jest batat [11].

Perspektywy
Mimo że obecnie piwo ziemniaczane nie należy do popularnych napojów, to ziemniaki wydają się interesującym surowcem browarniczym. Zawierają w swojej budowie do 20% skrobi, z której 80% to amylopektyna, a 20% amyloza. 
W celu ich wykorzystania w produkcji piwa najlepiej jest je odpowiednio rozdrobnić i poddać procesowi kleikowania, czyli pęcznieniu i częściowej hydrolizie w podwyższonej temperaturze. Temperatura kleikowania skrobi ziemniaczanej wynosi 56-71°C. Ze względu na duże rozmiary granulek skrobi w ziemniaku (60-100 mikrometrów) podczas pęcznienia roztwór wyraźnie zwiększa swoją objętość. Tak przygotowane ziemniaki można dodawać do kadzi zaciernej.
Dane literaturowe wspominają, że użycie 20-30% ziemniaków w zasypie i 70-80% słodu jęczmiennego pozwala skutecznie przeprowadzić zacieranie bez konieczności dodawania dodatkowych enzymów. Ponadto nie odnotowano problemów z filtracją ani z jakością gotowego produktu [12].

***

Ziemniak, mimo że znany w Europie od setek lat, nie jest typowym surowcem piwowarskim, przez co ciężko znaleźć piwo wyprodukowane z użyciem tego warzywa. Historycznie piwowarzy wykorzystywali ziemniaki, choć sięgali po nie bardziej z konieczności niż z własnego wyboru. Obecnie, mimo technologicznej możliwości wykorzystania, ziemniak wydaje się bardziej potencjalną ciekawostką piwowarską niż poważnie rozważanym składnikiem do produkcji.

Literatura
[1]    Ian S. Hornsey, History of Beer and Brewing. London: RSC Publishing, 2003. doi: 10.1039/9781847550026.
[2]    K. Zarzecka, M. Gugała, i M. Zarzecka, „Ziemniak jako dobre źródło składników odżywczych”, Postępy Fitoterapii, t. 3, 2013.
[3]    F. Kapusta, „Ziemniak jako pokarm i surowiec w przetwórstwie przemysłowym”, Prace naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, t. 92, s. 107–121, 2010.
[4]    A. Wierzbicka, „Skład Chemiczny bulw ziemniaka uprawianego w systemie ekologicznym i konwencjonalnym”, Ziemniak Polski, t. 3, s. 24–29, 2014.
[5]    M. Kołodziejczyk i A. Szmigiel, „Skład chemiczny oraz wybrane parametry jakości bulw ziemniakak w zależności od terminu i stopnia redukcji powierzchni asymilacyjnej roślin”, Fragmenta Agronomica, t. 29, nr 3, s. 88–94, 2012.
[6]    J. Jarociński i K. Jarosz, Gorzelnictwo i drożdżownictwo, 2. wyd. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1980.
[7]    K. Schmidt, Dokładna nauka warzenia piwa , Przedruk z 1830 roku. Szczecin: Volumina.pl, 2012.
[8]    J. Koncewicz, Piwowarstwo, Przedruk z 1830. Volumina.pl, 2012.
[9]    A. Gasiński, J. Kawa-Rygielska, A. Kita, i A. Kucharska, „Physicochemical parameters, sensory profile and concentration of volatile compounds and anthocyanins in beers brewed using potato variety with purple flesh”, Sci Rep, t. 13, nr 1, s. 10094, cze. 2023, doi: 10.1038/s41598-023-37284-w.
[10]    A. Tsukamoto, M. Fukushima, T. Nagashima, N. Hashimoto, K. Saito, i T. Noda, „Production and Properties of Low-malt Beer Using Extremely Fine Potato Starch”, J Appl Glycosci (1999), t. 56, nr 4, s. 281–286, 2009, doi: 10.5458/jag.56.281.
[11]    S. K. Panda, S. H. Panda, M. R. Swain, R. C. Ray, i E. Kayitesi, „Anthocyanin-Rich Sweet Potato ( pomoea batatas) Beer: Technology, Biochemical and Sensory Evaluation”, J Food Process Preserv, t. 39, nr 6, s. 3040–3049, grudz. 2015, doi: 10.1111/jfpp.12569.
[12]    G. Annemüller i H. Manger, Processing of various adjuncts in beer production, 1. wyd. Berlin: Versuchs- u. Lehranstalt f. Brauerei, 2013.