塊莖的主要化學成分有淀粉、糖類、纖維素、含氨化合物、脂類和灰分原素等。因品種特性、栽培條件，氣象因素等不同，塊莖的化學成分變化較大。此外，塊莖中還有維生素、酶、生物堿、無機鹽等這些化合物對馬鈴薯的品質均有明顯影響。
馬鈴薯塊莖的化學成分與其莖葉的化學成分顯著不同，塊莖的平均含水量為75--76％，而綠色莖葉的平均含水量為90％。莖葉的粗蛋白含量比塊莖約多2倍，纖維素比塊莖約多10倍，灰分約多3倍。莖葉的淀粉含量則明顯低于塊莖。在馬鈴薯植株的營養生長過程中，莖葉和塊莖的化學成分都在不斷地變化。
現將塊莖的主要化學成分列于下表，并分別說明如下：
馬鈴薯塊莖的化學成分(占濕重的百分數)
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物 質 |
最 低 量 |
最 高 量 |
平 均 量 |
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水 干 物 質 淀 粉 糖 纖 維 素 粗 蛋 白 脂 肪 灰 分 有 機 酸 |
63．2 13．1 8．0 0．1 0．2 o．7 0．04 0．4 0．1 |
86．9 36．8 29．4 8．0 3．5 4．6 1．0 1．9 1．0 |
76．3 23．7 17．5 1. 0 1．0 2．0 0．1 1．0 0．6 |
一、淀粉
淀粉是馬鈴薯塊莖的主要成分，塊莖的淀粉含量與品種特性和其他因素有關，例如，早熟品種塊莖的淀粉含量低于中晚熟品種。淀粉含量高的品種適于工業加工。淀粉有同化淀粉和貯藏淀粉之分，塊莖中的淀粉是由葡萄糖合成的貯藏淀粉，淀粉粒呈圈層狀結構，直徑在1--110u之間，塊莖中淀粉的直徑大部分在10--60u之間。像其他作物的淀粉一樣，馬鈴薯淀粉也分直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉占塊莖總淀粉含量的20--25％，支鏈淀粉占75--80％。直鏈淀粉的分子量為18萬，支鏈淀粉的分子量為1--6百萬。淀粉含有50--100毫克％的磷，所含的磷與支鏈淀粉相結合。此外,還含有少量脂類和其他一些化合物。馬鈴薯淀粉的糊化溫度是55--65℃。
淀粉在馬鈴薯塊莖中的分布不均勻。頂部芽眼多，淀粉含量比基部少2--3％。塊莖的形成層和髓外部(占塊莖重的70％)含淀粉量最多，表皮和髓內部(占塊莖重的25--30％含淀粉量少，同一植株的各塊莖之間，淀粉含量可相差百分之幾。塊莖中的淀粉粒大多數都是中等大小的。
二、碳水化合物
馬鈴薯塊莖除含有淀粉外，還含有纖維素，果膠質，蔗糖，葡萄糖，果糖等多種碳水化合物。塊莖含纖維素平均為l％，主要集中在表皮中，纖維素在塊莖內部含量很少。可溶性果膠在塊莖中的含量為0．05--0．1％，不溶性果膠的含量為0．06--0．45％。所有果膠物質幾乎都集中在塊莖的表皮中。
塊莖中不僅有游離糖，同時還有糖的磷酸脂。根據不同作者的材料，塊莖中糖及其衍生物的含量(占干物重的百分數)如下：葡萄糖的含量為0．5--1．5％，果糖為O．4-- 2．9％，甘露糖為痕跡量，蔗糖為0．7--6．7，麥芽糖和棉子糖為痕跡量，l一磷酸葡萄糖為0．0--0．2％， 6一磷酸葡萄糖為0．7--4．5％， 6一磷酸果糖為0．2--2．5％，丙糖磷酸脂類為0．2--1％，肌醇為0．1--0．4％。
塊莖中的含糖量在貯藏期間增加，主要是蔗糖，葡萄糖和果糖的含量增加，同時，這些糖的磷酸脂在塊莖中也積累相當多。一般情況下，塊莖中沒有麥芽糖，但在塊莖萌發時，淀粉分解很快，麥芽糖可積累到1％。丙糖磷酸脂是塊莖中碳水化合物代謝的中間產物。肌醇主要以肌醇酸鈣鎂鹽的形式存在，起貯藏物質的作用。
糖在塊莖中的分布不均勻，一般是塊莖上部的含糖量比下部少1．5--2倍。
三、含氮物質
馬鈴薯的營養價值不僅取決于塊莖中的淀粉和糖，而且也取決于含氮物質，主要取 決于蛋白質和游離氨基酸。馬鈴薯塊莖中粗蛋白的平均含量約占塊莖鮮重的2％，或者 占其干物重的8--10％。
蛋白氮和非蛋白氮在塊莖中的比例一般是2：1或者1：1。馬鈴薯塊莖蛋白質以鹽溶蛋白為主，約占塊莖蛋白質總量的70--80％，而堿溶蛋白占20--30％。在塊莖中沒發現有水溶蛋白或醇溶蛋白。
馬鈴薯蛋白質含有許多必需氨基酸。每100克塊莖蛋白質含有6．3克賴氨酸，2．2克蛋氨酸，6．3克苯丙氨酸，1．9克色氨酸，5．3克蘇氨酸，6克纈氨酸，15．8克亮氨酸和異亮氨酸。因此，馬鈴薯蛋白質的生物學價值較高，比許多谷類作物的蛋白質質量好。雞蛋蛋白質的生物學價值為100％，馬鈴薯蛋白質的生物學價值平均為85％。
馬鈴薯塊莖含有許多非蛋白氮，約占塊莖全氮量的三分之一到二分之一。非蛋白氮 以游離氨基酸和酰胺酸為主。塊莖所含游離氨基酸不少于20種。游離氨基酸和酰胺提高 塊莖的營養價值。
含氮物質在塊莖中的分布不均勻。表皮，皮層與髓部含氮物質多，形成層含氮物質 少。
四、有機酸
馬鈴薯塊莖的pH在5．6--6.2之間。塊莖細胞的胞液里含有許多有機酸，所含的有機酸有檸檬酸，異檸檬酸，蘋果酸，草酸，乳酸，焦性酒石酸，酒石酸，琥珀酸和其他酸類。其中，檸檬酸的含量較多，可達0．4--0.8％。由塊莖制取淀粉時，由每噸塊莖同時可制取1公斤檸檬酸。蘋果酸的含量一般為百分之零點幾。其他酸的含量較少。馬鈴薯中有機酸的含量與所施氮肥的形態有密切關系。馬鈴薯施硝態氮肥時，塊莖中有機酸的含量比施氨態氮時有明顯提高。
五、維生素
馬鈴薯塊莖含有多種維生素，每100克塊莖中含有10--25毫克維生素C，0.4--2克 維生素pp，0．9克維生素B6，0．2--0．3克泛酸，0．05--0．2克維生素Bl，0．01--0．2克維生素B 2，胡蘿卜素為0．05克。
在每100克塊莖中，維生素C的平均含量為10--25毫克，但在某些情況下，可達50毫克。新收獲的嫩薯含維生素C較多。在貯藏期間，塊莖中的維生素C減少2--3倍。去皮馬鈴薯在烹調時損失維生素C大約25％，而帶皮薯塊損失20％。
維生素C大部分集中在塊莖的形成層中，表皮和髓部含量很少。馬鈴薯是食物中維 生素C的主要來源。如果冬季塊莖含維生素C10--15毫克％，每天進食200--300克薯塊，在很大程度上即可滿足人們對維生素C的需要。
Bl，B 2，B 6，pp，泛酸等水溶性維生素在馬鈴薯塊莖中的含量比白菜，黃瓜，蘋果，梨等許多蔬菜和水果多，但僅靠馬鈴薯不能滿足人們對這些維生素的需要。黃肉馬鈴薯塊莖中，含有少量胡蘿卜素。
六、脂類
馬鈴薯塊莖含有脂肪和類脂，其含量約占鮮重的0．10--0．15％。在馬鈴薯塊莖的脂 肪中，發現有棕櫚酸，油酸，亞油酸和亞麻酸。后兩種油酸對動物有重要意義，因為動物組織不能合成，必須從飼料中獲得。利用馬鈴薯作飼料，幾乎可以滿足動物對這些酸的需要。
七、無機物
馬鈴薯塊莖中的灰分含量平均約占鮮重的1％，含量的變動幅度在0．4--1．9％之間。馬鈴薯塊莖中灰分的化學成分平均如下：K 2O占灰分含量的60％，P 20 5占17％，SO3占7％，MgO占5％，CaO占3％，Cl占3％，Na 20占2％，F e 203占1％，Cuo占0．2％。禾谷類、油料、豆科及其他一些作物的灰分含磷多，而馬鈴薯的灰分含鉀多，這是由馬鈴薯需鉀量多所決定的。在馬鈴薯的灰分中，氧化銅含量高，這是因為馬鈴薯比其他作物更需要銅。無機物在馬鈴薯塊莖中的分布是不均勻的。灰分在表皮中最多，在塊莖的其他部分最少 。
馬鈴薯塊莖的次分成分和含量不是固定不變的。栽培在黏重的土壤上的馬鈴薯灰分比栽培在疏松土壤上的少。馬鈴薯施用含氯的鉀肥時，灰分含量提高，其中的鉀和氯增多。施氮肥降低灰分含量，磷肥對馬鈴薯的灰分含量沒有明顯的影響。
八、糖生物堿
馬鈴薯含有糖生物堿，是由含氮有機物和糖組成的黑色苦味有毒物質，一般叫做馬鈴薯素，也叫做茄素、龍葵素。馬鈴薯素在植株中的分布不均勻。莖葉中的馬鈴薯素比地下塊莖中多；正在成熟的嫩塊莖含馬鈴薯素約10毫克％，已經成熟的塊莖含馬鈴薯素約2—4毫克％；馬鈴薯素大部分都集中在表皮中。
馬鈴薯的幼芽，蓓蕾，花和嫩葉的馬鈴薯素含量很高。幼芽含馬鈴薯素的總量可達干物重的4--5％，也就是說，比塊莖的馬鈴薯素含量多l 00多倍；嫩葉的馬鈴薯素含量約為1％。用含糖生物堿20毫克％以上的馬鈴薯做食物或做家畜的飼料是危險的。200--400毫克的馬鈴薯素可引起嚴重的中毒反應。馬鈴薯發芽時，塊莖中的馬鈴薯素含量提高，在幼嫩的塊莖中，以及在經光照射表皮發綠的塊莖中，馬鈴薯素的含量均較多。
