Как отходы обрезки опунции спасут лимоны от увядания и плесени, а потребителей - от риска химии, выяснили ученые.
Каждый, кто хоть раз забывал лимон в холодильнике, знает этот печальный сценарий: сначала цитрус сиротливо сморщивается, превращаясь в твердый «камень», а затем покрывается предательской зеленой плесенью. В масштабах супермаркетов и это превращается в колоссальные убытки.
Традиционно производители решают проблему радикально — покрывают плоды синтетическими восками и обрабатывают агрохимическими фунгицидами. Но химическая броня все меньше нравится современным покупателям, которые хотят видеть на столах чистые и безопасные продукты. Ученые из Университета Палермо нашли неожиданное решение прямо на экспериментальных полях Южной Италии.
Лимон — важный вид цитрусовых для рынка свежих продуктов и переработки соков благодаря своему питательному составу и характерному аромату. Мировое производство лимонов и лаймов превышает 20 миллионов тонн в год, что подтверждает экономическую значимость этих фруктов на международных рынках.
Как неклимактерические фрукты, лимоны демонстрируют относительно низкую дыхательную активность после сбора урожая. Эта более низкая дыхательная активность замедляет ряд биохимических изменений, обычно связанных с послеуборочным созреванием, помогая поддерживать твердость и внутреннее качество во время обработки и транспортировки.
Однако одним из основных факторов, ограничивающих срок хранения лимонов после сбора урожая, является потеря веса, главным образом из-за транспирации, а также пожелтение кожуры. Послеуборочные потери лимонов могут достигать 30–50% после 30–60 дней хранения, главным образом вследствие грибного поражения и физиологических нарушений.
Для уменьшения этих потерь обычно применяется холодное хранение в сочетании с послеуборочной обработкой на основе химических фунгицидов, синтетических восков или их комбинаций. Продолжительное использование традиционных послеуборочных обработок имеет ряд недостатков, таких как накопление химических остатков на поверхности плодов, экологические проблемы, связанные с некоторыми составами восков, и прогрессирующее развитие штаммов грибов, устойчивых к обычно используемым фунгицидам.
Среди послеуборочных болезней цитрусовых наиболее серьезной является зеленая плесень (Penicillium digitatum), ответственная за до 90% потерь, за ней следуют синяя плесень (Penicillium italicum) и кислая гниль (Geotrichum citri-aurantii), все они значительно влияют на качество плодов во время хранения.
В состав коммерческих восков, используемых для обработки цитрусовых, часто входят синтетические фунгициды, такие как имазалил, тиабендазол и ортофенилфенат натрия, для борьбы с послеуборочными заболеваниями. Хотя они эффективны, их использование вызывает опасения по поводу безопасности потребителей и нормативных ограничений. Эти вещества обычно применяются в сочетании с восками для повышения их стойкости и эффективности во время хранения.
Растущая обеспокоенность потребителей по поводу безопасности пищевых продуктов, экологической устойчивости и более здоровых альтернатив обработки стимулировала разработку натуральных, биоразлагаемых систем покрытий, предназначенных для замены традиционных синтетических добавок при послеуборочной обработке цитрусовых.
Съедобные покрытия представляют собой тонкие слои, наносимые на поверхности пищевых продуктов, которые действуют как полупроницаемые барьеры, уменьшая газообмен и обмен водяного пара, замедляя дыхание, замедляя старение и ограничивая потерю веса и снижение твердости, а также обеспечивая антимикробное действие при включении биоактивных соединений.
Опнуция инжирная знаменита своими мясистыми зелеными стеблями-лепешками, которые в ботанике называют кладодиями. Внутри них прячется особый гелеобразный сок, помогающий кактусу удерживать драгоценную воду.
Исследователи с кафедры сельскохозяйственных, пищевых и лесных наук Университета Палермо решили проверить, как обработка этим биогелем скажется на лимонах.
Ученые собрали избыточную биомассу — молодые однолетние сегменты кактусов, оставшиеся после плановой июльской обрезки плантации инжирной опунции на экспериментальной станции кафедры сельскохозяйственных, пищевых и лесных наук Университета Палермо .
После сбора отобранные кладодии были доставлены в лабораторию, где из них извлекли слизь с использованием модифицированного протокола, разработанного Ду Туа и Де Виттом (2011) [ 19 ], ранее применявшегося в других экспериментальных исследованиях. В результате процесса экстракции было получено приблизительно 190 г свежей слизи на кг свежих кладодий со средним pH 4,2.
Полученный натуральный экстракт нанесли на кожуру свежих лимонов и отправили плоды на суровое двухмесячное испытание в промышленный холодильник.
Результаты эксперимента порадовали. Кактусовое покрытие легло на лимоны тончайшей невидимой пленкой, которая сработала как «умная мембрана». С одной стороны, она заперла влагу внутри, заблокировав испарение сока, а с другой — позволила плоду «дышать», но в замедленном темпе. Это затормозило процессы старения, которые неизбежно запускаются после сбора урожая.
Разница между «голыми» лимонами и их защищенными собратьями через шестьдесят дней оказалась колоссальной. Обычные лимоны за два месяца в холоде усохли и потеряли критический вес из-за банального обезвоживания.
Обработанные же кактусовым гелем плоды сохранили свою первозданную упругость, а потеря их веса снизилась почти в два раза. Более того, под кактусовой броней лимоны остались невероятно сочными — содержание жидкой фракции в них оказалось почти вдвое выше, чем в контрольной группе.
Природный гель не просто уберег форму, он сохранил саму суть плода. Кактусовая слизь проявила себя как отличный природный антисептик. Она создала на поверхности лимонов механический и химический барьер, сквозь который споры грибов не смогли прорости. Разложение плодов практически остановилось без применения единой капли синтетических препаратов.
Интересно, что защита сработала и на глубоком биохимическом уровне. К концу хранения в лимонах под кактусовым гелем ученые обнаружили повышенное содержание полезных полифенолов и антиоксидантов. В обычных условиях лимон тратит эти ценные вещества на внутреннюю борьбу со стрессом от старения и холода. Кактусовая упаковка взяла этот удар на себя, позволив цитрусу сберечь свой витаминный и оздоровительный потенциал для конечного потребителя.
Высокоэффективный био-воск открывает огромные перспективы для упаковочной индустрии. Вместо сложной и дорогой химии предприятия будущего смогут использовать дешевый, полностью возобновляемый и съедобный кактусовый гель. Это позволит производителям доставлять лимоны в самые дальние уголки планеты свежими, сочными и абсолютно безопасными для здоровья.