Do podstawowych składników ziemniaka zalicza się:

• skrobię
• cukry rozpuszczalne
• celulozy
• związki azotowe
• Tłuszcze
• składniki mineralne

Węglowodany

Skrobia  stanowi główny składnik suchej masy bulw, której udział wynosi od 70-85% Zawartości skrobi w bulwach ziemniaczanych jest zależna od odmiany. Odmiany wczesne przemysłowe zawierają do 21% skrobi, podczas gdy wczesne odmiany jadalne tylko 12%. Zawartość skrobi rzędu 19-20% uważana jest za wysoką. Ziemniaki zawierające zwiększoną ilość skrobi przeznaczane są na paszę oraz do produkcji skrobi i etanolu.

O przydatności przemysłowej skrobi decyduje wielkość ziarenek skrobi. Ziemniaki posiadające duże ziarna skrobi łatwiej ulegają scukrzeniu, dekstrynizacji oraz kleikowaniu.

Skrobia zawarta w bulwach ziemniaka podobnie jak skrobia innych rodzajów roślin, składa się z:

• amylozy (20-22%)
• amylopektyny (78-80%)

Masa cząsteczkowa amylozy w przybliżeniu wynosi 500 tyś natomiast amylopektyny – od 1 do 6 mln. Dużą rolę odgrywa zawartość kwasu fosforowego, który nadaje skrobi właściwości jonitu wiążącego kationy. Zawartość fosforu w bulwie ziemniaka waha się w graniach od 0,05-0,12%

Najwięcej skrobi znajduje się u podstawy bulwy, w części wierzchołkowej gdzie znajdują się oczka- skrobi jest mniej. Skórka jest uboga w skrobię, natomiast w zewnętrznej warstwie rdzenia jest jej najwięcej

Pozostałe węglowodany

W bulwach występuje około 15% cukrów rozpuszczalnych (mono i oligosacharydów). Bulwy, które zawierają powyżej 1% sacharozy, glukozy oraz fruktozy. Charakteryzują się słodkim smakiem i nie nadają się do bezpośredniego spożycia. Podwyższona zawartość cukrów ma ujemny wpływ na:

• zapach
• smak
• kolor
• trwałość

produktów żywnościowych otrzymanych z ziemniaka.

Do zmian tych dochodzi na skutek reakcji Maillarda, która polega na reakcji grup aldehydowych  i ketonowych obecnych w monozach z grupami aminowymi wolnych aminokwasów. Efektem tego typu reakcji jest powstawanie ciemnego zabarwienia produktu.

Zawartość cukrów rozpuszczalnych i skrobi jest zależna od temperatury. Przy niskiej temperaturze wzrasta zawartość cukrów, natomiast wzrost temperatury prowadzi do wzrostu zawartości skrobi.

W wyniku obniżenia się temperatury bulw do 0-2°C dochodzi do wystąpienia zjawiska krystalizacji lipidów błon komórkowych, co prowadzi do inaktywacji syntazy skrobiowej. Fosforylaza, która katalizuje proces fosforolizy skrobi pozostaje nadal aktywna. Powoduje to wzrost ilości wytwarzanych cukrów. Z kolei na skutek podwyższenia temperatury dochodzi do inaktywacji fosforylazy i wzrostu aktywności syntazy skrobiowej, czego efektem jest wzrost zawartości skrobi.

Bulwy zawierają również substancje pektynowe ilości  od 0,1 do 0,5% zlokalizowane w skórce ulwy. Stwierdza się również obecność:

• celulozy
• hemicelulozy

Reprezentowanych głównie przez pentany.

Związki azotowe

Związki azotowe zajmują drugie miejsce pod względem ilościowym jako składniki bulw. Większość z nich stanowią białka i aminokwasy. Stosunek białka do aminokwasów w bulwach wynosi 2:1 lub 1:1 i zależy do odmiany. Wzrost nawożenia azotowego sprzyja akumulacji wolnych aminokwasów, prowadząc do obniżenia proporcji białek do wolnych aminokwasów.

Kwasy organiczne

Obecność kwasów organicznych tj.:

• bursztynowy
• jabłkowy
• pirogronowy
• szczawiowy
• winowy

Sprawia ze sok komórkowy posiada lekko kwaśny odczyn (pH 5,6-6,2). Szczególnie dużo znajduje się kwasu cytrynowego. Bulwy ziemniaka zawierają w swoim składzie także:

• kwasy fenolowe
• kwas kawowy
• kwas chlorogenowy

Kwas chlorogenowy odgrywa istotną rolę w kształtowaniu się odporności  na niektóre choroby (np. parch), a także wpływa na właściwości smakowe i dietetyczne.

Lipidy

Zawartość lipidów w ziemniakach jest niewielka i stanowi 0,5% świeżej masy, nie mniej jednak odgrywają one ważną role jako składnik membran organelli komórkowych oraz cytoplazmatycznych.

Spośród kwasów tłuszczowych obecnych w ziemniakach, bardzo ważną rolę spełniają kwasy polienowe:

• linolowy
• linolenowy

Glikoalkaloidy

Ziemniaki zawierają dwa podstawowe alkaloidy sterydowe:

• solaninę
• czakoninę

Obydwa alkaloidy w większych dawkach są trujące. Ziemniaki zawierają więcej czakoniny niż solaniny, a najbardziej toksyczna dla człowieka jest czakonina α. Rozmieszczenie glikoalakaloidów w ziemniaku jest zróżnicowane. Bulwy zawierają mniej tych substancji niż nadziemny pęd. Więcej glikoalkaloidów zawierają młode bulwy niż dojrzale. Najwięcej alkaloidów występuje w skórce i bezpośrednio pod nią.

Największa koncentracja solaniny i czakoniny występuje w:

• kiełkach
• pęczkach kwiatowych
• kwiatach
• młodych liściach

Zawartość glikoalkaloidów powyżej 20 mg/100 g sprawia, że ziemniaki nie nadają się do celów spożywczych i na pasze. Niebezpieczne jest gotowanie podkiełkowanych ziemniaków łącznie ze skórką. Wysoką zawartość solaniny, czakoniny posiadają niedojrzałe i źle przechowywane ziemniaki. Z uwagi na gorzki smak, alkaloidy pełnią funkcję obronną przeciwko zwierzętom roślinożernym.

Witaminy

Średnia zawartość witaminy e ziemniaku przedstawia się następująco:

• witamina C- 10-25 mg
• witamina PP- 0,4-2 mg
• witamina B₆- 0,9 mg
• kwas pantotenowy 0,2-0,3 mg
• witamina B₁- 0,05-0,2 mg
• witamina B₂- 0,01-0,2 mg

Spośród witamin największe znaczenie ma witamina C, której zawartość może dochodzić  do 40 mg/100 g. Największe ilości witaminy C znajdują się w młodych bulwach. Przechowywanie w okresie zimowym sprawia, że zawartość kwasu askorbinowego obniża się nawet trzykrotnie. Gotowanie ziemniaków w zbyt dużej ilości wody przyczynia się do sporych strat witamin, w tym witaminy C (o 30%), składników mineralnych. Największe straty tych składników zachodzą podczas uprzedniego moczenia ziemniaków w wodzie, zagotowania i odlania odwaru.

Składniki mineralne

Bulwy ziemniak zawierają od 0,4 do 2% składników mineralnych. Podstawowy składnik popiołu stanowi potas (do 60% ogólnej ilości popiołu). Ziemniaki stanowią dość cenne źródło magnezu, zawierają również pewne ilości:

• wapnia
• chlorku
• żelaza
• miedzi
• sodu
• fluoru
• jodu
• siarki

Ziemniaki z uwagi na przewagę składników mineralnych o charakterze zasadotwórczym biorą czynny udział w kształtowaniu się prawidłowej równowagi kwasowo-zasadowej.

Źródło:  K. Kulka, A. Rejowski: Biochemia, Wyd. ART. Olsztyn,