Sergey Banadysev, doutor en Ciencias Agrícolas,
LLC "Doka - Tecnoloxías xenéticas"
Esta tempada, hai sinais dos consumidores sobre o sabor amargo das patacas sen un enverdecemento visible dos tubérculos. A razón do amargor no sabor é o contido de glicoalcaloides superior a 14 mg/100 g.
Os glicoalcaloides (GCA) son tóxicos naturais, de sabor amargo e resistentes á calor en moitas especies vexetais, incluídas as patacas. Teñen propiedades funxicidas e pesticidas e son unha das defensas naturais das plantas.
Agora está comprobado que os glicoalcaloides da pataca en concentracións terapéuticas teñen moitas propiedades beneficiosas para a saúde humana: antitumorales, antipalúdicas, antiinflamatorias, etc. Estase a desenvolver tecnoloxías para a extracción comercial destas substancias durante o procesado industrial da pataca, pero isto é. un tema separado para as publicacións, e o obxectivo resúmese a continuación. describir as opcións dispoñibles para evitar a acumulación excesiva de glicoalcaloides nas patacas de consumo.
Os principais HCA contidos nos tubérculos de pataca son a α-solanina e a α-chaconina (Fig. 1), que representan preto do 95% do contido total de glicoalcaloides desta especie vexetal.
A solanina e a chaconina son alcaloides esteroides que conteñen nitróxeno que levan a mesma aglicona, a solanidina, pero difiren na cadea lateral do trisacárido. O trisacárido da α-solanina é galactosa, glicosa e ramnose, mentres que na α-chaconina é glicosa e dous residuos.
ramnose. Un tubérculo de pataca común contén de media 10-150 mg/kg de glicoalcaloides, mentres que un verde contén 250-280 mg/kg e unha casca verde contén 1500-2200 mg/kg. O contido de glicoalcaloides nos tubérculos comerciais de pataca é relativamente baixo e
a distribución dentro do tubérculo non é uniforme. Os niveis máis altos limítanse á casca, mentres que os niveis máis baixos atópanse na zona central. O HCA sempre se atopa nos tubérculos, e en doses de ata 100 mg/kg combínanse para contribuír ao bo sabor das patacas.
As patacas fritas e as patacas fritas normalmente conteñen niveis de HCA de 0,04-0,8 e 2,3-18 mg/100 g de produto, respectivamente. Os produtos de casca son relativamente ricos en glicoalcaloides (56,7-145 e 9,5-72 mg/100 g de produto, respectivamente). A produción de produtos de pataca inclúe o lavado, a pela, o corte, o blanqueado, o secado e a fritura. A maior cantidade de glicoalcaloides elimínase durante a limpeza, branqueamento e fritura, e as patacas fritas listas para comer só conteñen un 3-8% de glicoalcaloides en comparación coas materias primas, coa principal destrución do HCA durante a fritura. Probouse que o peeling adoita eliminar a maioría dos glicoalcaloides dos tubérculos comestibles. As patacas cocidas coa pel poden volverse máis amargas que as que non foron peladas debido á migración dos glicoalcaloides á carne durante o proceso de cocción. A ebulición reduce o nivel de HCA só nun 20%, a cocción e a cocción no microondas non reducen o contido de glicoalcaloides, xa que a temperatura crítica para a descomposición do HCA é duns 170 °C.
Os casos de intoxicación por HCA en patacas en toda a historia das observacións son raros. Non obstante, hai que mencionar posibles síntomas como náuseas, vómitos, diarrea, calambres estomacais e abdominais, dor de cabeza, febre, pulso rápido e débil, respiración rápida e alucinacións. A dose tóxica de HCA para os humanos é de 1-5 mg/kg de peso corporal, e a dose letal é de 3-6 mg/kg de peso corporal cando se administra por vía oral. Polo tanto, a maioría dos países desenvolvidos produtores de pataca estableceron límites para os glicoalcaloides de 20 mg/100 g de peso fresco e 100 mg/100 g de peso seco como límites seguros nos tubérculos comestibles.
Sábese que os tubérculos de pataca con HCA 14 mg/100 g xa son lixeiramente amargos, mentres que
a queima na gorxa e na boca prodúcese por concentracións superiores a 22 mg/100 g. Polo tanto, a mellor pauta para os consumidores é: "Se a pataca sabe amarga, non a coma".
Na fase de cultivo, almacenamento e venda de patacas, é importante evitar a acumulación de concentracións potencialmente perigosas de HCA nos tubérculos.
A acumulación de HCA prodúcese inevitablemente nos tubérculos, pero actívase repetidamente baixo a influencia da luz solar. A iluminación tamén leva á formación de clorofila e ao reverdecemento resultante da pel dos tubérculos. Son procesos independentes con diferentes consecuencias. A clorofila é absolutamente inofensiva e insípida. Ao mesmo tempo, o enverdecemento sinala unha exposición prolongada á luz e, en consecuencia, a acumulación de glicoalcaloides que se produciu. As patacas que se volveron verdes normalmente non se venden nin se retiran dos estantes en canto se nota o cambio de cor. O alto contido de glicoalcaloides provoca queixas dos consumidores e reduce o valor comercial dos produtos vendidos. Un caso difícil observado na tempada actual, a saber, o sabor amargo das patacas sen signos de enverdecemento visible, merece unha explicación separada e análise das posibles causas.
Dado que o enverdecemento da pataca é a principal causa de deterioración da calidade das patacas no proceso de comercialización e un importante problema comercial, todas as características deste fenómeno foron estudadas con bastante profundidade. Ao mesmo tempo, tamén se obtivo moita información de expertos sobre a acumulación de HCA nos tubérculos. Do mesmo xeito que os talos subterráneos, os tubérculos da pataca son órganos vexetais non fotosintéticos que carecen do mecanismo da fotosíntese. Non obstante, despois da exposición á luz, os amiloplastos que conteñen amidón convértense en cloroplastos nas capas celulares periféricas do tubérculo, o que provoca a acumulación do pigmento fotosintético verde clorofila. O ecoloxismo dos tubérculos pode verse influenciado por factores xenéticos, culturais, fisiolóxicos e ambientais, incluíndo a profundidade de plantación, a idade fisiolóxica dos tubérculos, a temperatura, os niveis de osíxeno atmosférico e as condicións de iluminación. Os principais factores que inflúen no nivel de enverdecemento e acumulación de glicoalcaloides son a intensidade e a composición espectral da luz, a temperatura e as características xenéticas das variedades.
A síntese de clorofila e HCA no tubérculo ocorre baixo a influencia de lonxitudes de onda da luz visible de 400 a 700 nm (Fig. 2). Segundo os investigadores, a síntese de clorofila mostra un máximo a 475 e 675 nm (rexións azul e vermella, respectivamente), mentres que a síntese máxima de α-solanina e α-chaconina prodúcese a 430 nm e 650 nm. A síntese de clorofila é mínima a 525-575 nm, mentres que o HCA acumúlase mínimamente a 510-560 nm (área verde). Estas diferenzas confirman a suposición de diferentes vías para a biosíntese de clorofila e HCA. A concentración de clorofila nos tubérculos de pataca expostos á luz azul (0,10 W/m2) foi tres veces maior despois de 16 días de almacenamento en comparación coas patacas expostas á luz azul.
exposto a luz vermella (0,38 W/m2). As lámpadas fluorescentes (7,5 W/m2) emiten 1,9 veces máis luz azul (400-500 nm) que as lámpadas LED (7,7 W/m2), mentres que as lámpadas LED emiten 2,5 veces máis luz vermella (620-680 nm) que os tubos fluorescentes. Polo tanto, substituír as lámpadas fluorescentes por lámpadas LED nas tendas de comestibles pode reducir a inxestión das lonxitudes de onda azuis máis daniñas.
Os tubérculos de pataca almacenados na escuridade non conteñen clorofila. Despois de entrar na luz, literalmente en poucas horas, os xenes específicos son activados para producir unha cadea de produtos de síntese de clorofila e HCA. As tecnoloxías de análise molecular permiten identificar a estrutura dos xenes, e resultou que os mecanismos de control xenético destes procesos teñen especificidade varietal. Estudou a influencia das lámpadas LED monocromáticas con composición espectral diferente e estreita. A regulación da luz do paisaxismo dos tubérculos de pataca realizouse baixo unha iluminación constante proporcionada por diodos emisores de luz (LED). Durante 470 días utilizáronse as lonxitudes de onda da luz B (azul, 660 nm), R (vermello, 730 nm) e FR (vermello afastado, 400 nm) e WL (branco, 680-10 nm). As lonxitudes de onda azul e vermella foron eficaces para inducir e acumular clorofila, carotenoides e os dous glicoalcaloides principais da pataca, a α-solanina e a α-chaconina, mentres que ningún deles se acumulaba na escuridade ou baixo luz vermella afastada. Xenes clave para a biosíntese da clorofila (HEMA1, que codifica o encima limitante da glutamil-ARNt redutase, GSA, CHLH e GUN4) e seis xenes (HMG1, SQS, CAS1, SSR2, SGT1 e SGT2) necesarios para a síntese de Os glicoalcaloides tamén foron inducidos en luz branca, azul e vermella, pero non na escuridade ou con luz vermella afastada (Fig.3,4,5). Estes datos indican o papel dos fotorreceptores tanto criptocrómicos como fitocrómicos na acumulación de clorofila e glicoalcaloides. A contribución do fitocromo foi apoiada ademais pola observación de que a luz vermella afastada pode inhibir a acumulación de clorofila e glicoalcaloides inducida pola luz branca e a expresión xenética asociada.
As diferentes variedades de patacas producen clorofila e cor verde a diferentes velocidades, o que foi confirmado por moitos estudos. Por exemplo, Noruega identificou diferenzas nos cambios de cor aparentes entre os cultivares e desenvolveu escalas de valoración subxectivas separadas para diferentes cultivares baseadas en medicións precisas da clorofila e da cor. Na figura móstranse os cambios visuais de cor de catro variedades de patacas almacenadas durante 84 horas baixo iluminación LED. 6.
A variedade de pel vermella Astérix (fig. 6a) presentou un aumento significativo do ángulo de matiz, pasando de vermello a marrón, mentres que a variedade amarela Folva (fig. 6b) cambiou de cor de amarelo-verde a verde-amarelo. O Celandie amarelo (Fig. 6c) mostrou o menor cambio de todos os parámetros de cor tras a exposición á luz, mentres que a variedade amarela Mandel (Fig. 6d) cambiou de cor significativamente, de amarelo a grisáceo. En formato dixital, a gráfica do cambio de cor das diferentes variedades de patacas á luz ten este aspecto (Fig. 7).
Neste ensaio, todas as variedades, excepto Mandel, mostraron un aumento significativo dos glicoalcaloides totais despois de máis de 36 horas de exposición á luz. Pero a dinámica dos cambios e o nivel de contido de HCA difieren significativamente en diferentes variedades: Astérix - de 179 a 223 mg/kg, Nansen - de 93 a 160 mg/kg, Rutt - de 136 a 180 mg/kg, Celandin - de 149 a 182 mg/kg, Folva - de 199 a 290 mg/kg, Hassel - de 137 a 225 mg/kg, Mandel - sen cambios (192-193) mg/kg.
En Nova Zelanda, toda a variedade nacional de patacas foi avaliada pola intensidade do enverdecemento. Os resultados mostraron que a cantidade de clorofila nos tubérculos despois de 120 horas de iluminación en diferentes variedades difire nunha orde de magnitude: de 0,5 a 5,0 mg (Fig. 8).
Desta información experta se desprenden importantes conclusións prácticas. Baixo a influencia da luz, na pataca prodúcese clorofila, que dá á carne unha cor verde e á pel un ton verdoso ou marrón. As diferentes variedades de patacas desenvolven diferentes formas de decoloración e a diferentes ritmos. A composición espectral da luz cambia un pouco a dinámica da acumulación de clorofila, pero a opción de usar o espectro vermello afastado, así como a escuridade (que non conduce á acumulación de clorofila), non é relevante para as tendas que venden patacas. Hai variedades que acumulan 10 veces menos clorofila nas mesmas condicións de iluminación. A dinámica de acumulación de glicoalcaloides difire da dinámica de enverdecemento. A principal diferenza é que a cantidade inicial de HCA nos tubérculos antes de entrar no comercio e do inicio da iluminación intensiva non é igual a cero, a diferenza da clorofila, e pode ser bastante significativa. A baixa intensidade de enverdecemento de moitas variedades predetermina unha maior presenza de patacas nos estantes das tendas, o que leva a unha maior acumulación de HCA.
Dado que as afirmacións de sabor amargo non se producen todos os anos, hai que investigar outras razóns para o aumento do nivel de glicoalcaloides nos tubérculos, non debidos á iluminación ou ás características varietais na fase de implementación. Na práctica, a relación funcional entre o enverdecemento e a acumulación de glicoalcaloides supón a necesidade de analizar as causas do enverdecemento. Factores de produción que afectan o ecoloxismo e a acumulación de HCA:
- Condicións de crecemento: ao tratarse de talos subterráneos, os tubérculos poden volverse verdes de forma natural no campo cunha cobertura insuficiente do solo, a través de fendas no solo ou como resultado da erosión do solo do vento e/ou de rega. Con isto en mente, as patacas deben plantarse o suficientemente profundamente mantendo a humidade suficiente do solo para garantir unha emerxencia rápida e uniforme. Un aumento proporcional da intensidade do enverdecemento dos tubérculos prodúcese cun aumento da norma de nitróxeno no chan de 0 a 300 kg/ha. Ao mesmo tempo, os investigadores sinalan que a dobre norma de nitróxeno durante o cultivo aumenta o contido de glicoalcaloides nun 10% nalgunhas variedades.Calquera factor ambiental que afecte o crecemento e desenvolvemento das plantas da familia das solanáceas pode afectar o contido de glicoalcaloides. O clima, a altitude, o tipo de solo, a humidade do solo, a dispoñibilidade de fertilizantes, a contaminación do aire, o tempo de colleita, os tratamentos con pesticidas e a exposición á luz solar son importantes.
- Madurez dos tubérculos na colleita O efecto da madurez na colleita na frecuencia de enverdecemento é controvertido. As patacas novas con pel lisa e fina poden volverse verdes máis rápido que os tubérculos máis maduros. As variedades de maduración temperá poden mostrar unha maior acumulación de glicoalcaloides que os tubérculos de maduración tardía, pero hai probas de contrario en estudos específicos.
- A lesión dos tubérculos non afecta de ningún xeito á acumulación de clorofila, senón que provoca a acumulación de HCA (o nivel de HCA aumenta tanto como como resultado da exposición á luz (fig. 9).
- Condicións de almacenamento. Os tubérculos almacenados a baixas temperaturas son menos susceptibles ao enverdecemento e á acumulación de HCA. Os tecidos da pel de pataca a 1 e 5 °C baixo luz fluorescente non mostraron cambio de cor despois de 10 días de almacenamento, mentres que os tecidos almacenados a 10 e 15 °C volvéronse verdes a partir do cuarto e segundo día, respectivamente. Unha temperatura de almacenamento de 20 °C baixo iluminación demostrou ser óptima para a produción de clorofila, comparable coa maioría das tendas de venda polo miúdo. Os glicoalcaloides acumúlanse o dobre de rápido a 24 °C que a 7 °C nun cuarto escuro, e a luz acelera aínda máis este proceso.
- Materiais de embalaxe. A elección dos envases para as tendas de venda polo miúdo é un factor crítico para controlar o ecoloxismo e a acumulación de HCA. Os materiais de envasado transparentes ou translúcidos fomentan o ecoloxismo e a síntese de HCA, mentres que os envases escuros (ou verdes) retardan a degradación.
Con base nas regularidades probadas experimentalmente, podemos concluír con confianza que o maior nivel de glicoalcaloides nos tubérculos de pataca da tempada actual en comparación co nivel habitual débese a condicións desfavorables para a formación de cultivos. Un longo período de calor e seca en xullo - principios de setembro atrasou a maduración dos tubérculos e a absorción de nitróxeno, o chan das crestas dos campos sen rego rachou. O inicio da colleita tivo lugar no contexto dun chan excesivamente seco e un gran número de grumos duros, o que provocou un aumento da lesión dos tubérculos. Posteriormente, o ritmo de colleita diminuíu por mor das excesivas precipitacións. Campos despois da desecación, é dicir. sen sombrear a superficie do chan, esperaron moito tempo para a colleita. Estas condicións desfavorables contribuíron tanto ao enverdecemento dos tubérculos como á formación de cantidades máis do habituais de HCA neles.
As formas máis eficaces de evitar a acumulación non desexada de glicoalcaloides redúcense a unha severa limitación da exposición dos tubérculos á luz durante o cultivo, o almacenamento e a venda, especialmente no contexto de altas temperaturas. As prácticas agrícolas, como a profundidade de plantación correcta, a formación de crestas voluminosas, as taxas óptimas de fertilizantes úsanse regularmente nas tecnoloxías modernas de produción de pataca. Os tubérculos inmaduros conteñen niveis máis altos de solanina que os tubérculos maduros. Polo tanto, é moi importante non coller cedo, secar os talos de forma fiable e deixar tempo suficiente (dúas a tres semanas) para que os tubérculos madurezan. A garantía de evitar a rachadura das cristas só é posible coa axuda dun rego periódico oportuno e suficiente. Pódese reducir as consecuencias da rachadura no período previo á colleita, despois da introdución de desecantes, facendo rodar as cristas. Para iso, prodúcense en masa máquinas especiais para crestas rodantes, por exemplo, GRIMME RR 600, hai opcións para combinar con defoliadores (Fig. 10). Non obstante, na Federación Rusa aínda se usan moi raramente. Ao mesmo tempo, este método agrícola é sinxelo, barato, produtivo e eficaz. O nivel de HCA está fortemente influenciado polos efectos combinados da calidade da luz, a duración e a intensidade. A clorofila é verde porque reflicte a luz verde mentres absorbe o vermello-amarelo e o azul. A formación de clorofila é máis intensa baixo a iluminación azul e vermella laranxa (Fig. 11). Baixo iluminación verde, practicamente non se produce o enverdecemento da pataca, e baixo luz azul ou ultravioleta, ocorre nun grao débil. As luces fluorescentes causan máis verdor que as incandescentes. As seccións e os compartimentos de almacenamento das patacas deben estar pouco iluminados e frescos. Debe evitarse a exposición dos tubérculos almacenados á luz solar. Use lámpadas incandescentes de baixa potencia e non as deixe acesas máis do necesario. O chan na superficie dos tubérculos ofrece certa protección contra a exposición á luz e o deseño de xardíns. As patacas lavadas vólvense verdes máis rápido. Unha vez que unha pataca se torna verde, é irreversible e debe ser clasificada antes da venda.
A moderna tecnoloxía de diodos emisores de luz (LED) abre novas posibilidades para evitar a formación de solanina en todas as fases posteriores á colleita da produción de pataca. Lámpadas especiais producidas en serie para a industria da pataca, que operan no espectro de 520-540 nm (Fig. 12). A luz, percibida como verde polo ollo humano, impide eficazmente a formación de clorofila e solanina e, polo tanto, é un factor decisivo para preservar o valor das patacas durante o seu almacenamento e posterior procesamento. Tales lámpadas son especialmente eficaces nas áreas de preparación previa á venda e almacenamento previo á venda de patacas envasadas. E unha regra xeral máis: manter a temperatura de almacenamento racionalmente baixa e manter as patacas secas, xa que a humidade aumenta a intensidade da luz na pel.
O tipo e a cor do material de embalaxe afectan á intensidade da acumulación de HCA. Á marxe de mercadotecnia e publicidade, é mellor embalar as patacas en bolsas de papel escuro ou de plástico escuro para evitar a exposición á luz. Incluso hai unha recomendación de que os materiais de envasado para variedades de patacas sensibles teñan unha transmisión total de luz inferior a 0,02 W/m2. Uns niveis tan baixos de penetración da luz só son posibles cando se empaquetan en plástico negro de dúas capas con aluminio. As bolsas de celofán verde inhiben o enverdecemento e non promoven a formación de solanina. Está claro que este tipo de recomendacións entran na categoría de boas intencións cando se trata de venda polo miúdo de patacas. As cores de embalaxe no comercio son seleccionadas só no contexto da promoción de vendas.
As condicións de iluminación nas tendas de venda polo miúdo tamén son difíciles de estandarizar. Apenas hai empresas comerciais que deseñan iluminación baseándose no feito de que a menor acumulación de HCA e enverdecemento se observa no espectro 525-575 nm. Incluso un método de protección tan necesario e sinxelo como cubrir as patacas con materiais illantes da luz durante as horas de descanso é raramente practicado polas tendas.
O resumo anterior enumera todos os métodos preventivos eficaces para controlar a acumulación de glicoalcaloides nos tubérculos de pataca. Foron moitos os intentos de atopar medios de neutralización máis radicais: tratamentos con aceites, ceras, surfactantes, produtos químicos, reguladores de crecemento e mesmo radiacións ionizantes, que en moitos casos mostraron unha alta eficiencia. Non obstante, estes métodos non se usan na práctica debido á complexidade, alto custo e problemas ambientais.
Os seguidores das novas tecnoloxías declaran brillantes perspectivas para editar o xenoma e "desactivar" os xenes para a síntese de clorofila e HCA. Estes traballos están a levarse a cabo de forma activa e exhaustiva en moitos países, onde esta tecnoloxía non está clasificada como unha variedade transxénica (está clasificada na Federación Rusa), hai moitas publicacións sobre este tema, pero ata agora non hai que falar. sobre logros prácticos. Como ocorre con moitos métodos de reprodución revolucionarios propostos anteriormente, a euforia inicial pola posibilidade de editar o xenoma vaise substituíndo gradualmente pola conciencia da extrema complexidade dos procesos metabólicos. Abonda con observar o diagrama que enumera os procesos xa identificados relacionados coa síntese de GCA e os xenes da pataca implicados nestes procesos (Fig. 13). A pesar da aparente claridade deste diagrama, os grupos de investigadores entusiastas que se ocuparon desta materia aínda non conseguiron xestionar un proceso tan complexo de interacción entre numerosos xenes e os produtos sintetizados por eles. O bloqueo de xenes únicos, aparentemente puramente específicos, leva non só aos cambios esperados nos niveis específicos de glicoalcaloides, senón tamén a cambios significativos na formación doutros produtos bioquímicos, para os que non se fixou a tarefa de edición.
Non obstante, aínda sen esperar futuros éxitos na edición do xenoma, todas as variedades comerciais de pataca cultivadas actualmente teñen en condicións normais un contido de glicoalcaloides baixo e absolutamente seguro, debido á diminución constante deste indicador durante moitas décadas de traballo de reprodución clásica. En canto ás variedades cunha taxa relativamente lenta de acumulación de clorofila e enverdecemento da casca, isto non é un inconveniente nin un motivo para rexeitalas. Pero ao vender patacas, cómpre informar oficialmente ás organizacións comerciais de que a variedade ten unha peculiaridade para evitar a exposición excesivamente longa dos tubérculos á luz e as afirmacións resultantes dos compradores por un sabor inesperadamente amargo en ausencia dun ecoloxismo evidente.