Сергеј Банадисев, доктор пољопривредних наука,
ДОО "Дока - Гене Тецхнологиес"
Ове сезоне јављају се сигнали потрошача о горком укусу кромпира без видљивог зазелењавања кртола. Разлог за горчину у укусу је садржај гликоалкалоида преко 14 мг/100 г.
Гликоалкалоиди (ГЦА) су токсични састојци који се јављају у природи, горког укуса, отпорни на топлоту у многим биљним врстама, укључујући кромпир. Имају фунгицидна и пестицидна својства и једна су од природних одбрана биљака.
Сада је доказано да гликоалкалоиди кромпира у терапијским концентрацијама имају многа корисна својства за људско здравље: антитуморска, антималаријска, антиинфламаторна итд. Развијају се технологије за комерцијалну екстракцију ових супстанци током индустријске прераде кромпира, али ово посебна тема за публикације, а циљ је сажет у наставку. навести доступне опције за спречавање прекомерне акумулације гликоалкалоида у посуђем кромпиру.
Главни ХЦА садржани у кртолима кромпира су α-соланин и α-чаконин (слика 1), који чине око 95% укупног садржаја гликоалкалоида у овој биљној врсти.
Соланин и чаконин су стероидни алкалоиди који садрже азот који носе исти агликон, соланидин, али се разликују у бочном ланцу трисахарида. Трисахарид у α-соланину је галактоза, глукоза и рамноза, док је у α-чаконину глукоза и два остатка.
рамноза. Обичан кртол кромпира садржи у просеку 10-150 мг/кг гликоалкалоида, док зелени садржи 250-280 мг/кг, а зелена кора садржи 1500-2200 мг/кг. Садржај гликоалкалоида у комерцијалним кртолама кромпира је релативно низак, и
дистрибуција унутар кртола није равномерна. Највиши нивои су ограничени на кору, док се најнижи нивои налазе у области језгра. ХЦА се увек налази у кртолама, а у дозама до 100 мг/кг оне се комбинују како би допринеле добром укусу кромпира.
Помфрит и чипс обично садрже нивое ХЦА од 0,04-0,8 и 2,3-18 мг/100 г производа, респективно. Пеел производи су релативно богати гликоалкалоидима (56,7-145 и 9,5-72 мг/100 г производа, респективно). Производња производа од кромпира обухвата прање, гуљење, сечење, бланширање, сушење и пржење. Највећа количина гликоалкалоида се уклања током чишћења, бланширања и пржења, а помфрит спреман за јело садржи само 3-8% гликоалкалоида у односу на сировине, при чему се главно уништавање ХЦА дешава током пржења. Доказано је да пилинг обично уклања већину гликоалкалоида у јестивим кртолама. Кромпир куван са кором може постати горак од оних који нису огуљени због миграције гликоалкалоида у месо током процеса кувања. Кување смањује ниво ХЦА само за 20%, печење и кување у микроталасној пећници не смањују садржај гликоалкалоида, пошто је критична температура за разградњу ХЦА око 170°Ц.
Случајеви тровања ХЦА у кромпиру у целој историји посматрања су ретки. Међутим, треба поменути могуће симптоме као што су мучнина, повраћање, дијареја, грчеви у стомаку и стомаку, главобоља, грозница, убрзан и слаб пулс, убрзано дисање и халуцинације. Токсична доза ХЦА за људе је 1-5 мг/кг телесне тежине, а смртоносна доза је 3-6 мг/кг телесне тежине када се даје орално. Због тога је већина развијених земаља у узгоју кромпира поставила границе за гликоалкалоиде од 20 мг/100 г свеже тежине и 100 мг/100 г суве тежине као безбедне границе у јестивим кртолама.
Познато је да су кртоле кромпира са ХЦА 14 мг/100 г већ благо горке, док
пецкање у грлу и устима изазивају концентрације веће од 22 мг/100 г. Зато је најбоља смерница за потрошаче: „Ако је кромпир горак, немојте га јести“.
У фази узгоја, складиштења и продаје кромпира важно је спречити накупљање потенцијално опасних концентрација ХЦА у кртолама.
Акумулација ХЦА се неизбежно јавља у кртолама, али се више пута активира под утицајем сунчеве светлости. Осветљење такође доводи до стварања хлорофила и резултирајућег озелењавања покожице кртола. То су независни процеси са различитим последицама. Хлорофил је апсолутно безопасан и без укуса. Истовремено, озелењавање сигнализира продужено излагање светлости и, последично, акумулацију гликоалкалоида која је настала. Кромпир који је позелео обично се не продаје нити скида са рафова чим промена боје постане приметна. Висок садржај гликоалкалоида изазива притужбе потрошача и смањује комерцијалну вредност продатих производа. Тежак случај забележен у актуелној сезони, наиме, горак укус кромпира без знакова видљивог позелењавања, заслужује посебно објашњење и анализу могућих узрока.
Будући да је озелењавање кромпира главни узрок погоршања квалитета кромпира у процесу пласмана и значајан комерцијални проблем, све карактеристике ове појаве су прилично детаљно проучене. Истовремено, добијено је и доста стручних информација о акумулацији ХЦА у кртолама. Попут подземних стабљика, кртоли кромпира су нефотосинтетски биљни органи којима недостаје механизам фотосинтезе. Међутим, након излагања светлости, амилопласти који садрже скроб се претварају у хлоропласте у периферним ћелијским слојевима гомоља, што изазива акумулацију зеленог фотосинтетског пигмента хлорофила. На озелењавање кртола могу утицати генетски, културни, физиолошки и фактори животне средине, укључујући дубину садње, физиолошку старост кртола, температуру, нивое кисеоника у атмосфери и услове осветљења. Главни фактори који утичу на ниво озелењавања и акумулације гликоалкалоида су интензитет и спектрални састав светлости, температура, генетске карактеристике сорти.
Синтеза хлорофила и ХЦА у кртоли настаје под утицајем видљиве светлости таласних дужина од 400 до 700 нм (сл. 2). Према истраживачима, синтеза хлорофила показује максимум на 475 и 675 нм (плави и црвени региони, респективно), док се максимална синтеза α-соланина и α-чаконина јавља на 430 нм и 650 нм. Синтеза хлорофила је минимална на 525-575 нм, док се ХЦА акумулира минимално на 510-560 нм (зелено подручје). Ове разлике потврђују претпоставку о различитим путевима за биосинтезу хлорофила и ХЦА. Концентрација хлорофила у кртолима кромпира изложеним плавој светлости (0,10 В/м2) била је три пута већа након 16 дана складиштења у поређењу са кромпиром изложеним плавој светлости.
изложена црвеном светлу (0,38 В/м2). Флуоресцентне сијалице (7,5 В/м2) емитују 1,9 пута више плаве светлости (400-500 нм) од ЛЕД сијалица (7,7 В/м2), док ЛЕД сијалице емитују 2,5 пута више црвене светлости (620-680 нм) од флуоресцентних цеви. Стога, замена флуоресцентних лампи ЛЕД лампама у продавницама може смањити унос најштетнијих плавих таласних дужина.
Кртоле кромпира које се чувају у мраку не садрже хлорофил. Након уласка у светлост, буквално у року од неколико сати, специфични гени се активирају да произведу ланац хлорофила и производа синтезе ХЦА. Технологије молекуларне анализе омогућавају идентификацију структуре гена, а показало се да механизми генетске контроле ових процеса имају сортну специфичност. Проучаван је утицај монохроматских ЛЕД сијалица различитог и уског спектралног састава. Регулација светлости озелењавања кртола кромпира вршена је под сталним осветљењем које је обезбеђивало светлеће диоде (ЛЕД). Таласне дужине светлости Б (плава, 470 нм), Р (црвена, 660 нм) и ФР (далеко црвена, 730 нм) и ВЛ (бела, 400-680 нм) коришћене су 10 дана. Плаве и црвене таласне дужине биле су ефикасне за индукцију и акумулацију хлорофила, каротеноида и два главна кромпирова гликоалкалоида, α-соланина и α-чаконина, док се ниједан од њих није акумулирао у мраку или под далеком црвеном светлошћу. Кључни гени за биосинтезу хлорофила (ХЕМА1, који кодира ензим који ограничава брзину за глутамил-тРНА редуктазу, ГСА, ЦХЛХ и ГУН4) и шест гена (ХМГ1, СКС, ЦАС1, ССР2, СГТ1 и СГТ2) потребних за синтезу гликоалкалоиди су такође индуковани у белој, плавој и црвеној светлости, али не у мраку или са далеком црвеном светлошћу (сл.3,4,5). Ови подаци указују на улогу и криптохромних и фитохромних фоторецептора у акумулацији хлорофила и гликоалкалоида. Допринос фитохрома је даље подржан запажањем да далеко црвено светло може инхибирати акумулацију хлорофила и гликоалкалоида изазвану белом светлошћу и повезану експресију гена.
Различите сорте кромпира производе хлорофил и зелену боју различитом брзином, што је потврђено многим студијама. На пример, Норвешка је идентификовала разлике у очигледним променама боје између сорти и развила засебне скале субјективног оцењивања за различите сорте засноване на тачним мерењима хлорофила и боје. Визуелне промене боје четири сорте кромпира чуване 84 сата под ЛЕД осветљењем приказане су на Сл. 6.
Црвенокожа сорта Астерик (сл. 6а) показала је значајно повећање угла нијансе, прелазећи од црвене до браонкасте, док је жута сорта Фолва (сл. 6б) променила боју из жутозелене у зелено-жуту. Жути Целандие (Сл. 6ц) је показао најмању промену од свих параметара боје при излагању светлости, док је жута сорта Мандел (Сл. 6д) значајно променила боју, од жуте до сивкасте. У дигиталном облику, графикон промене боје различитих сорти кромпира на светлу изгледа овако (слика 7).
У овом испитивању, све сорте осим Мандела показале су значајно повећање укупних гликоалкалоида након више од 36 сати излагања светлости. Али динамика промена и ниво садржаја ХЦА значајно се разликују у различитим сортама: Астерикс - од 179 до 223 мг / кг, Нансен - од 93 до 160 мг / кг, Рутт - од 136 до 180 мг / кг, Целандин - од 149 до 182 мг / кг, Фолва - од 199 до 290 мг / кг, Хассел - од 137 до 225 мг / кг, Мандел - без промене (192-193) мг / кг.
На Новом Зеланду је цела национална сорта кромпира оцењена по интензитету озелењавања. Резултати су показали да се количина хлорофила у кртолама након 120 сати осветљења код различитих сорти разликује по реду величине – од 0,5 до 5,0 мг (слика 8).
Из ових стручних информација произилазе важни практични закључци. Под утицајем светлости у кромпиру се производи хлорофил, који даје месу зелену боју, а кожицу зеленкасту или браонкасту нијансу. Различите сорте кромпира развијају различите облике промене боје и различитом брзином. Спектрални састав светлости донекле мења динамику акумулације хлорофила, али опција коришћења далеког црвеног спектра, као и тама (који не доводе до акумулације хлорофила) је ирелевантна за радње које продају кромпир. Постоје сорте које акумулирају 10 пута мање хлорофила под истим условима осветљења. Динамика акумулације гликоалкалоида разликује се од динамике озелењавања. Главна разлика је у томе што почетна количина ХЦА у кртолама пре уласка у промет и почетка интензивног осветљења није једнака нули, за разлику од хлорофила, и може бити прилично значајна. Низак интензитет озелењавања многих сорти предодређује дуже присуство кромпира на полицама продавница, што доводи до веће акумулације ХЦА.
Пошто се тврдње о горком укусу не јављају сваке године, потребно је истражити друге разлоге за повећање нивоа гликоалкалоида у кртолама, а не због осветљења или сортних карактеристика у фази имплементације. У пракси, функционални однос између озелењавања и акумулације гликоалкалоида значи потребу да се анализирају узроци озелењавања. Фактори производње који утичу на озелењавање и акумулацију ХЦА:
- Услови раста Будући да су подземне стабљике, кртоле могу природно да позелене у пољу са недовољном покривеношћу земљишта, кроз пукотине у земљишту или као резултат ерозије земљишта ветром и/или наводњавањем. Имајући ово на уму, кромпир треба садити довољно дубоко уз одржавање довољно влаге у земљишту како би се обезбедило брзо и уједначено ницање. Пропорционално повећање интензитета озелењавања кртола јавља се са повећањем норме азота у земљишту од 0 до 300 кг/ха. Истовремено, истраживачи примећују да двострука норма азота током узгоја повећава садржај гликоалкалоида за 10% у неким сортама.Сваки фактор животне средине који утиче на раст и развој биљака породице велебиља ће вероватно утицати на садржај гликоалкалоиди. Клима, надморска висина, тип земљишта, влажност земљишта, доступност ђубрива, загађење ваздуха, време жетве, третмани пестицидима и излагање сунчевој светлости су све важни.
- Зрелост кртола у берби Ефекат зрелости у берби на учесталост озелењавања је контроверзан. Млади кромпир са глатком и танком кором може постати зелен брже од зрелијих гомоља. Рано сазреле сорте могу показати већу акумулацију гликоалкалоида него каснозреле кртоле, али постоје докази о супротном у специфичним студијама.
- Повреда кртола ни на који начин не утиче на акумулацију хлорофила, али провоцира акумулацију ХЦА (ниво ХЦА се повећава колико и услед излагања светлости (Сл. 9).
- Услови складиштења. Кртоле које се чувају на ниским температурама мање су подложне озелењавању и акумулацији ХЦА. Кожице кромпира на 1 и 5°Ц под флуоресцентним светлом нису показале промену боје после 10 дана складиштења, док су ткива чувана на 10 и 15°Ц постала зелена од четвртог и другог дана, респективно. Температура складиштења од 20°Ц под осветљењем се показала као оптимална за производњу хлорофила, упоредива са већином малопродајних објеката. Гликоалкалоиди се акумулирају два пута брже на 24°Ц него на 7°Ц у мрачној просторији, а светлост још више убрзава овај процес.
- Материјали за паковање. Избор амбалаже за малопродајне продавнице је критичан фактор у контроли озелењавања и акумулације ХЦА. Провидни или провидни материјали за паковање стимулишу озелењавање и синтезу ХЦА, док тамна (или зелена) амбалажа успорава деградацију.
На основу експериментално доказаних законитости, можемо поуздано закључити да је виши ниво гликоалкалоида у кртоли кромпира текуће сезоне у односу на уобичајени резултат последица неповољних услова за формирање усева. Дуги период врућине и суше у јулу - почетком септембра одложио је сазревање кртола и апсорпцију азота, попуцало је земљиште у гребенима на пољима без наводњавања. Почетак бербе одвијао се на позадини претерано сувог земљишта и великог броја тврдих грудвица, што је довело до повећаног оштећења кртола. Након тога, темпо бербе је успорен због превеликих падавина. Поља после исушивања, тј. без засенчења површине тла, дуго су чекали на бербу. Ови неповољни услови допринели су како озелењавању кртола, тако и стварању веће количине ХЦА у њима него што је уобичајено.
Најефикаснији начини за спречавање нежељене акумулације гликоалкалоида своде се на озбиљно ограничење излагања кртола светлости током узгоја, складиштења и продаје, посебно у условима високих температура. Пољопривредне праксе као што су правилна дубина садње, формирање обимних гребена, оптималне количине ђубрива се редовно користе у савременим технологијама производње кромпира. Незреле кртоле садрже већи ниво соланина од зрелих кртола. Због тога је веома важно да се не бере рано, да се стабљике поуздано осуше и да се остави довољно времена (две до три недеље) да кртоле сазревају. Гарантовано спречавање пуцања гребена је могуће само уз помоћ благовременог и довољног периодичног наводњавања. Могуће је умањити последице пуцања у преџетвеном периоду, након уношења десиканата, ваљањем гребена. Да би се то урадило, масовно се производе специјалне машине за ваљање гребена, на пример, ГРИММЕ РР 600, постоје опције за комбиновање са дефолиаторима (слика 10). Међутим, у Руској Федерацији се и даље користе изузетно ретко. Истовремено, ова пољопривредна метода је једноставна, јефтина, продуктивна и ефикасна. На ниво ХЦА снажно утичу комбиновани ефекти квалитета светлости, трајања и интензитета. Хлорофил је зелен јер рефлектује зелено светло док апсорбује црвено-жуту и плаву. Формирање хлорофила је најинтензивније под плавим и наранџасто-црвеним осветљењем (сл. 11). Под зеленим осветљењем, озелењавање кромпира се практично не дешава, а под плавим или ултраљубичастим светлом се јавља у слабом степену. Флуоресцентна светла изазивају више зеленила него светла са жарном нити. Секције, одељци за складиштење кромпира треба да буду слабо осветљени и хладни. Треба избегавати излагање кртола у складишту сунчевој светлости. Користите сијалице мале снаге и не остављајте их укључене дуже него што је потребно. Земља на површини кртола пружа одређену заштиту од излагања светлости и уређења. Опран кромпир брже постаје зелен. Када кромпир постане зелен, он је неповратан и мора се сортирати пре продаје.
Модерна технологија светлећих диода (ЛЕД) отвара нове могућности за спречавање стварања соланина у свим фазама производње кромпира после жетве. Серијски произведене специјалне лампе за индустрију кромпира, које раде у спектру од 520-540 нм (Сл. 12). Светлост, коју људско око перципира као зелену, ефикасно спречава настанак хлорофила и соланина и самим тим је одлучујући фактор у очувању вредности кромпира током складиштења и даље прераде. Такве лампе су посебно ефикасне у областима припреме за продају и складиштења упакованог кромпира пре продаје. И још једно опште правило: одржавајте рационално ниску температуру складиштења и држите кромпир сувим, јер влага повећава интензитет светлости на кори.
Врста и боја материјала за паковање утичу на интензитет акумулације ХЦА. Осим маркетинга и рекламирања, најбоље је да своје кромпире спакујете у тамни папир или тамне пластичне кесе како бисте избегли излагање светлости. Постоји чак и препорука да амбалажни материјали за осетљиве сорте кромпира имају укупну пропустљивост светлости мању од 0,02 В/м2. Овако низак ниво продирања светлости је могућ само када се пакује у двослојну црну пластику са алуминијумом. Зелене целофанске кесе за гледање инхибирају озелењавање и не промовишу стварање соланина. Јасно је да овакве препоруке спадају у категорију добрих намера када је у питању малопродаја кромпира. Боје паковања у трговини се бирају само у контексту промоције продаје.
Услове осветљења у малопродајним објектима је такође тешко стандардизовати. Једва да постоје комерцијалне компаније које дизајнирају осветљење на основу чињенице да се најмање акумулације ХЦА и озелењавања примећује у спектру од 525-575 нм. Чак и такав неопходан и једноставан начин заштите као што је покривање кромпира светлосним изолационим материјалима током ван радног времена ретко се практикује у продавницама.
Горе наведени резиме наводи све ефикасне превентивне методе за контролу акумулације гликоалкалоида у кртолима кромпира. Било је много покушаја да се пронађу радикалнији начини неутрализације: третмани са уљима, восковима, сурфактантима, хемикалијама, регулаторима раста, па чак и јонизујућим зрачењем, који су у многим случајевима показали високу ефикасност. Међутим, ове методе се не користе у пракси због сложености, високих трошкова и еколошких проблема.
Светле изгледе проглашавају присталице нових технологија за уређивање генома и "искључивање" гена за синтезу хлорофила и ХЦА. Ови радови се активно и темељно спроводе у многим земљама, где ова технологија није класификована као ГМО сорта (класификована је у Руској Федерацији), постоји много публикација на ову тему, али за сада нема потребе да се прича о практичним достигнућима. Као и код многих раније предложених револуционарних метода узгоја, почетна еуфорија од могућности уређивања генома постепено се замењује свешћу о екстремној сложености метаболичких процеса. Довољно је погледати дијаграм који наводи већ идентификоване процесе који се односе на синтезу ГЦА и гена кромпира укључених у ове процесе (Сл. 13). Упркос очигледној јасноћи овог дијаграма, групе ентузијастичних истраживача који су се бавили овим питањем још увек нису успели да управљају тако сложеним процесом интеракције између бројних гена и производа које синтетишу. Блокирање наизглед чисто специфичних, појединачних гена доводи не само до очекиваних промена специфичних нивоа гликоалкалоида, већ и до значајних промена у формирању других биохемијских производа, за које није постављен задатак уређивања.
Међутим, чак и без чекања будућих успеха у уређивању генома, све комерцијалне сорте кромпира које се тренутно гаје имају у нормалним условима низак, апсолутно безбедан садржај гликоалкалоида, због доследног смањења овог показатеља током вишедеценијског класичног оплемењивачког рада. Што се тиче сорти са релативно спором стопом акумулације хлорофила и озелењавањем коре, то није недостатак и није разлог да их одбијете. Али приликом продаје кромпира, потребно је званично обавестити трговинске организације да сорта има посебност како би се спречило претерано дуго излагање кртола светлости и проистекле тврдње купаца за неочекивано горак укус у одсуству очигледног озелењавања.