In het verleden hebben veredelaars zich bij de ontwikkeling van cultivars vooral gericht op opbrengst, knolkwaliteit en ziekteresistentie. De vooruitgang in de ontwikkeling van ziekteresistente cultivars is onlangs besproken, dus dit onderwerp blijft hier buiten beschouwing (Jansky, 2000). Voor verse marktaardappelen en verwerkte aardappelen is een complex geheel van uitwendige en inwendige kwaliteitskenmerken vereist. Tot de uitwendige kwaliteitskenmerken behoren de grootte en vorm van de knollen, de diepte van de ogen, de kleur van de schil en het ontbreken van vlekken als gevolg van kneuzingen en ziekten. Deze kenmerken zijn vooral belangrijk voor verse marktaardappelen, maar kunnen ook van invloed zijn op de verwerkingskwaliteit. De interne kwaliteit omvat het drogestofgehalte, de voedingskwaliteit, de smaak, de hoeveelheid en kwaliteit van het zetmeel en het ontbreken van gebreken zoals een hol hart en inwendige necrose. De laatste jaren zijn kwekers steeds meer geïnteresseerd in verbeterde voedingskwaliteit en smaak. Aangezien de consumenten in veel landen vaker en in grotere hoeveelheden aardappelen eten dan andere groenten, zal elke verbetering in de voedingssamenstelling waarschijnlijk resulteren in aanzienlijke gezondheidsvoordelen. Bijgevolg is er een aanzienlijk potentieel om de aardappel te ontwikkelen als een functioneel voedingsmiddel met gezondheidsbevorderende of ziektepreventieve eigenschappen die verder gaan dan de basisfunctie van het leveren van voedingsstoffen. Deze eigenschappen vereisen complexe chemische analyses en soms ook sensorische evaluaties, die momenteel het vermogen van kwekers om superieure fenotypes te identificeren, beperken. Hieronder wordt een aantal kwaliteitskenmerken besproken.
Specifieke zwaartekracht. Het soortelijk gewicht van knollen, een maat voor het drogestofgehalte, is een kritische kwaliteitseigenschap voor de verwerking. Cultivars met een hoog drogestofgehalte zijn nodig voor de productie van friet, chips en zetmeel. De genotype-omgevingsinteractie voor het soortelijk gewicht is over het algemeen laag, zodat de rangschikking van cultivars niet verandert naargelang het jaar en de productieomgeving (Killick and Simmonds, 1974). De erfelijkheidsgraden zijn matig tot hoog, zodat genetische winst kan worden geboekt door klonen met een hoog soortelijk gewicht te selecteren (Killick, 1977; Tai, 1976; Haynes et al., 1989). Een hoog soortelijk gewicht wordt vaak waargenomen bij tetraploïde klonen die het resultaat zijn van seksuele polyploïdisatie, waarbij de diploïde ouder wilde of gecultiveerde aardappelverwanten bevat (Tai en De Jong, 1991; Ortiz et al., 1997; Buso et al., 2000).
Ascorbinezuur. De aardappel is een belangrijke voedingsbron van ascorbinezuur (vitamine C), dat nodig is voor een normale collageenvorming en dat als antioxidant fungeert. Bovendien remt ascorbinezuur de enzymatische bruinkleuring van knolvlees, waardoor een belangrijk probleem voor de aardappelverwerkende industrie wordt voorkomen (Finlay et al., 2003). De concentraties in cultivars variëren van 11 tot 36 mg per 100 g knolweefsel (Dale et al., 2003; Love et al., 2003). De in de VS aanbevolen dagelijkse hoeveelheid is 60 mg. Het ascorbinezuurgehalte daalt na verloop van tijd tijdens de opslag, maar er zijn genotypische verschillen gerapporteerd in het vermogen om het ascorbinezuurgehalte tijdens de opslag te handhaven (Davies et al., 2002; Finlay et al., 2003). Deze eigenschap is belangrijk omdat veel aardappelen na een bewaarperiode worden geconsumeerd.
Antioxidatieve capaciteit. Er is momenteel veel belangstelling voor de voedingswaarde van antioxidanten in groentegewassen. Carotenoïde- en fenolverbindingen in aardappel zijn krachtige antioxidanten (Brown, 2005). Belangrijke genen voor de productie van carotenoïden en flavonoïden zijn geïdentificeerd in aardappel (De Jong, 1991; Van Eck et al., 1994). Het gehalte aan carotenoïden neemt exponentieel toe met de intensiteit van de gele vleeskleur (Lu et al., 2001), zodat het gemakkelijk is om visueel te selecteren op verbeterde voedingskwaliteit door carotenoïden. Anthocyanen zijn verantwoordelijk voor paarse en rode kleuren, en kunnen in voldoende hoge gehaltes worden aangetroffen om aardappelknollen als bron van natuurlijke kleurstoffen te beschouwen (Jansen en Flamme, 2006). De antioxidanten in aardappelen met gekleurd vlees dragen ook bij aan de resistentie tegen aardappelziekten (Wegener en Jansen, 2007). Er is een hoge antioxidantcapaciteit gerapporteerd in witvlezige aardappelen, wat erop wijst dat kleurloze flavonoïden of fenolen ook belangrijk kunnen zijn (Hale, 2003). Antioxidant niveaus worden sterk beïnvloed door productieomgeving en opslagcondities (Reyes et al., 2004; Rosenthal and Jansky, 2008). Daarom is het belangrijk om onderscheid te maken tussen genotypische en omgevingsbronnen van variatie bij het kweken ter verbetering van de antioxidantcapaciteit.
Verbetering van de smaak. Smaak is het resultaat van de combinatie van smaak, aroma en textuur. Rauwe aardappelen zijn flauw, maar worden smaakvoller als ze worden verhit, als gevolg van chemische veranderingen (Maga, 1994). Hoewel aardappelen niet geacht worden een sterke smaak te hebben, zijn de componenten van smaak complex (Coleman et al., 1981). Pyrazines worden beschouwd als een van de belangrijkste en meest karakteristieke componenten van de smaak van gebakken aardappelen (Buttery et al., 1973). Ze worden geproduceerd door de niet-enzymatische Maillard reactie, waarbij suikers bij hoge temperaturen een interactie aangaan met aminozuren. Er is een sterke positieve relatie tussen pyrazines en organoleptische kwaliteit in zowel gebakken aardappelen (Maga en Holm, 1992) als aardappelchips (Maga en Sizer, 1973). De afbraakproducten van RNA, 5′ ribonucleotiden, fungeren als precursors voor smaakversterkers die umami-verbindingen worden genoemd. Gestoomde of gekookte knollen van landras cultivars met hogere gehalten aan glutamaat en guanosine 5′-monofosfaat (GMP) dan S. tuberosum cultivars hadden een hogere aanvaardbaarheidsscore in smaaktests (Morris et al., 2007). De belangrijkste ribonucleotiden voor smaakversterking zijn inosine-5′-monofosfaat (Marcel et al., 2003) en GMP. Ze zijn in lage hoeveelheden aanwezig in rauwe aardappelen, maar de gehalten nemen toe tijdens het koken omdat het RNA wordt afgebroken. Zowel de niveaus als de soorten ribonucleotiden variëren tussen aardappelcultivars (Maga en McNeill, 1986). Dit is waarschijnlijk te wijten aan verschillen in de activiteiten en typen van enzymen die RNA afbreken. Een synergetisch effect wordt waargenomen wanneer 5′ ribonucleotiden interageren met aminozuren, vooral glutamaat.
Weerstand tegen koude verzoeting. De meeste aardappelknollen worden gedurende een bepaalde periode opgeslagen voordat ze worden verwerkt. Wanneer ze bij lage temperaturen (<10°C) worden bewaard om verliezen door krimp en ziekte te voorkomen en om uitlopen tegen te gaan, ondergaan ze een verschijnsel dat verzoeting bij lage temperatuur wordt genoemd. Dit is hoofdzakelijk het gevolg van de accumulatie van reducerende suikers (glucose en fructose) bij de afbraak van zetmeel. Deze suikers reageren met aminozuren in de Maillard-reactie, waardoor onaanvaardbaar donkere gebakken producten ontstaan (Coffin et al., 1987). Het is vaak mogelijk de effecten van opslag bij lage temperatuur te verminderen door de koud opgeslagen knollen vóór de verwerking opnieuw bij warmere temperaturen te behandelen. Hierdoor wordt een deel van de suikers weer omgezet in zetmeel. Herconditionering is echter niet altijd effectief (Coffin et al., 1987). Met behulp van wilde Solanum verwanten zijn veredelaars er echter in geslaagd om de niveaus van resistentie tegen koude verzoeting in veredelingsklonen en cultivars te verbeteren (Thill en Peloquin, 1994; Hayes en Thill, 2002a, c; Domanski et al., 2004; Hamernik et al., 2009). Er zijn kwantitatieve eigenschappen loci geïdentificeerd die gekoppeld zijn aan genen die coderen voor enzymen in koolhydraatmetabole routes (invertase, sucrose synthase 3, sucrose fosforylase, ADP-glucose pyrofosforylase, sucrose transporter 1, en een putatieve sucrose sensor) (Menendez et al., 2002). Het is interessant op te merken dat de meeste QTL’s voor het glucosegehalte zich op dezelfde posities bevinden als die voor het fructosegehalte. De recente bezorgdheid van de consument over het acrylamidegehalte in gefrituurde aardappelproducten kan worden weggenomen door te fokken op een laag gehalte aan reducerende suikers. Acrylamiden ontstaan door de interactie van asparagine en reducerende suikers tijdens de Maillard-reactie. De concentratie reducerende suikers is de beperkende factor in deze reactie, dus het minimaliseren van reducerende suikers in knollen zal naar verwachting het niveau van acrylamiden in eindproducten verminderen (Silva en Simon, 2005). Selectie van cultivars met lage gehalten aan acrylamide precursoren kan de bezorgdheid over aardappelen als belangrijke bronnen van acrylamiden verminderen (Vivanti et al., 2006).
Verhouding en kwaliteit van zetmeel. Het drogestofgehalte van aardappelknollen wordt voor een groot deel bepaald door het zetmeelgehalte. Het zetmeelgehalte is vooral belangrijk voor de verwerkende industrie, maar is ook van belang voor verse marktaardappelen omdat het de textuur beïnvloedt. Vroeg rijpende cultivars produceren gewoonlijk niet zoveel droge stof als laat rijpende klonen, die meer tijd hebben om fotosynthaat te accumuleren. Zoals verwacht blijkt het zetmeelgehalte van knollen een polygene eigenschap te zijn. Op elk van de 12 chromosomen van aardappel zijn kwantitatieve eigenschappen loci geïdentificeerd die het zetmeelgehalte beïnvloeden (Chen et al., 2001; Gebhardt et al., 2005). Er is momenteel belangstelling voor het veredelen van verhoogde amylosegehaltes in aardappelzetmeel, omdat zetmeel met een hoog amylosegehalte superieure voedingskwaliteiten heeft. Na het koken herkristalliseert een deel van het amylose-zetmeel tot resistent zetmeel, dat als voedingsvezel fungeert (Karlsson et al., 2007). In een onderzoek van wilde Solanum soorten werd een grote variabiliteit gevonden voor het drogestofgehalte, zetmeelgehalte, eiwitgehalte, percentage amylose in zetmeel, en de diameter van zetmeelkorrels (Jansen et al., 2001). Deze wilde soorten kunnen worden geïnteelt in de gecultiveerde aardappel zoals hierboven beschreven, waardoor belangrijke kwaliteitskenmerken van de knol kunnen worden verbeterd.