Вплив упаковки на переваги товарів

Броколі рабе перетворюється на суперфуд завдяки інноваційному пакуванню. Італійські науковці виявили, що рівень ГАМК та молочної кислоти в продуктах зріс у 23 рази. Це дослідження відкриває нові горизонти в розумінні генетичних механізмів.

Броколі рабе, або рапіні (Brassica rapa subsp. sylvestris), є важливим елементом середземноморського харчування, відзначаючись своїм унікальним гірким смаком та високим вмістом антиоксидантів і глюкозинолатів — сполук, які можуть мати протиракові властивості. Проте, як і багато інших зелених листових овочів, рапіні має обмежений термін зберігання та швидко втрачає свіжість, що створює серйозні виклики для її зберігання і продажу. Традиційні методи консервації часто не здатні зберегти її поживні якості, а неналежне пакування може викликати виникнення небажаних смакових та ароматичних особливостей. Зростаюча популярність органічного землеробства та підвищений попит на свіжі нарізані овочі підкреслюють необхідність розробки ефективних та стійких технологій зберігання. Технологія пакування в модифікованому газовому середовищі (МГС), що передбачає зміну газового складу в упаковці (зокрема, зменшення кисню і збільшення вуглекислого газу) для уповільнення дихання та старіння продуктів, має великий потенціал. Проте, її вплив на динаміку поживних речовин, зокрема на стресові метаболіти, такі як γ-аміномасляна кислота (ГАМК) та молочна кислота (МК), залишається недостатньо дослідженим. Це підкреслює потребу в детальному дослідженні впливу специфічних умов зберігання на метаболічні та генетичні шляхи броколі рабе.

Нещодавно проведене дослідження науковців з Національної дослідницької ради Італії та Університету Сапієнца у Римі, результати якого були опубліковані в авторитетному науковому журналі Horticulture Research, глибоко проаналізувало вплив різних методів зберігання на поживні властивості органічної броколі рабе. Використовуючи сучасні аналітичні технології, такі як ядерний магнітний резонанс (ЯМР) для вивчення метаболітів та секвенування РНК (RNA-seq) для аналізу генетичної експресії, команда дослідників порівняла свіжозібрані суцвіття рапіні зі зразками, що зберігалися протягом чотирьох днів у звичайних умовах (як свіжі) або в умовах пасивного модифікованого газового середовища (з атмосферою приблизно 10% O₂ та 12% CO₂). Результати виявилися вражаючими: суцвіття, які зберігалися в модифікованому середовищі, показали вражаюче 23-кратне (або на 2300%) підвищення рівня ГАМК та значну кількість молочної кислоти, яка не була виявлена у свіжих зразках. Ці зміни чітко корелювали з варіаціями експресії генів, спричиненими гіпоксією (низьким рівнем кисню), що підкреслює потенціал оптимізації умов післязбирального зберігання для поліпшення якості овочів.

Дослідження виявило суттєві зміни в метаболізмі суцвіть броколі рабе, які зберігалися в упаковці МГС. Вміст вуглеводів (цукрів) знизився на 52-84%, що свідчить про їх активне використання рослинними тканинами в умовах стресу. У той же час, рівень стресових амінокислот, таких як фенілаланін і валін, збільшився на 30-550%. Найбільш вражаючі зміни спостерігалися в концентрації ГАМК та молочної кислоти. Рівень ГАМК, нейромедіатора, що має заспокійливі та антистресові властивості для людини, зріс на неймовірні 2300%. Молочна кислота, продукт анаеробного метаболізму, яка не була виявлена у свіжих суцвіттях, була знайдена в упакованих зразках у концентрації 1,86 мг/г сухої маси.

Аналіз експресії генів за допомогою RNA-seq показав, що понад 8000 генів змінили свою активність у відповідь на зберігання в МГС. Серед них були ідентифіковані ключові гени, що кодують ферменти, відповідальні за синтез та розпад ГАМК і молочної кислоти. Наприклад, спостерігалося пригнічення активності гена GABA-T, відповідального за катаболізм (розпад) ГАМК, що й призводило до її накопичення. Водночас, виробництво молочної кислоти стимулювалося підвищенням активності піруваткінази та лактатдегідрогенази (LDH). Дослідження також підтвердило тісний зв'язок між зниженням рівня цукрів та зростанням вмісту ГАМК та молочної кислоти, припускаючи перенаправлення вуглецевого метаболізму в умовах низького вмісту кисню -- клітини переключалися на альтернативні шляхи отримання енергії та синтезу стресових сполук. Крім того, вчені ідентифікували специфічні транскрипційні фактори (регуляторні білки, що контролюють активність генів) з родин bZIP, WRKY та ERF, які керують цими метаболічними зрушеннями. Це відкриває шлях до створення детальної генетичної "дорожньої карти" для оптимізації методів зберігання з метою максимізації користі для здоров'я без шкоди для смакових якостей продукту.

Доктор Донато Джанніно, один із головних авторів дослідження, акцентував на важливості отриманих результатів: "Наша робота демонструє, як незначні зміни в упаковці можуть перетворити броколі рабе на функціональну їжу. Накопичення ГАМК та молочної кислоти, викликане гіпоксією, імітує природні стресові реакції рослин, але в даному випадку ці процеси використовуються для покращення поживної цінності. Це відкриває нові горизонти для харчової промисловості у розробці упаковки, яка не лише зберігає продукт, але й активно підвищує вміст корисних біологічно активних сполук". Співавтор Джуліо Тестоне додав: "Виявлені транскрипційні мережі можуть слугувати основою для селекційної роботи, яка дозволить створити нові сорти сільськогосподарських культур, що будуть стійкими до стресів і водночас насиченими поживними речовинами".

Це дослідження надає актуальні та цінні дані стосовно ринків органічних продуктів та свіжих нарізаних овочів, які швидко розвиваються, оскільки споживачі все частіше прагнуть отримати продукти з підвищеною харчовою цінністю. Фермери та виробники можуть скористатися короткочасним зберіганням в модифікованій газовій середовищі (МГС) для підвищення рівнів гамма-аміномасляної кислоти (ГАМК) та молочної кислоти в броколі рабе, що може стати привабливим для здоров'я свідомих споживачів. Для харчової промисловості оптимізація газової суміші та тривалості зберігання здатна зменшити відходи та одночасно поліпшити якість продукції. Крім того, дослідження виявило генетичні маркери, які можуть допомогти в селекції нових сортів броколі рабе, що природно підтримуватимуть вищі рівні цих корисних метаболітів, що виникають під час стресу. Використана в дослідженні методологія, що поєднує ядерний магнітний резонанс (ЯМР) та секвенування РНК (RNA-seq), може стати новим еталоном для дослідження інших швидкопсувних сільськогосподарських культур. Важливо, щоб підвищення поживної цінності не негативно впливало на органолептичні характеристики продукту, такі як смак, текстура та аромат. Подальші дослідження повинні зосередитися на сприйнятті споживачами суцвіть, оброблених за допомогою МГС. В цілому, ця робота об'єднує агрономію, харчову науку та нутриціологію, пропонуючи практичні рішення для створення більш стійкого та здорового майбутнього в агробізнесі.