Почему салат так быстро портится? Наше новое исследование имеет ответ
В детстве нас учат, что функции листа — фотосинтез (превращение солнечного света в химическую энергию) и хранение воды. Это в целом верно, в том числе и для листьев салата, которые мы едим.
Однако поверхность листа — это не просто щит — это сложная решетка химических соединений, с разными свойствами в разных областях.Узнав, где сосредоточена слабость салата (в его гидрофильных или «водолюбивых» областях), мы можем найти новые способы его защиты, сделать его более долговечным, а также облегчить его производство и продажу.
Не такой водонепроницаемый
Для самозащиты листья и другие воздушные части растений, такие как цветы, стебли и плоды, покрыты восковым, более или менее водонепроницаемым слоем из жира (липидов), называемым кутикулой. Он сродни натуральному плащу, хотя и с составом и структурой, которые не являются однородными.
Но что, если листья не были бы такими водонепроницаемыми, как мы думали? Это объяснило бы одну из величайших домашних загадок: почему салат увядает и так быстро портится.
Наномир салата
Если кутикула представляет собой непроницаемый слой липидов, как считалось на протяжении веков, как вода может пройти через нее, чтобы избежать внутреннего слоя листьев?
Чтобы разгадать эту тайну, многопрофильная команда ученых заглянула в «наномир» листа салата, наблюдая листья на уровне детализации в тысячу раз меньше человеческого волоса. Благодаря атомно-силовой микроскопии (AFM) и другим передовым методам мы обнаружили, что поверхность растений не является непрерывным, однородным слоем воска, а что в ней есть химическая неоднородность, или «патчинность», в микро- и наномасштабе.
Мы наблюдали это на лепестках роз, оливковых листьях, а теперь и салате. Как будто в плаще листа были некоторые участки ткани, которые отталкивают воду, и другие области, которые привлекают ее.
Мы выбрали листья салата для нашего исследования, потому что они скоропортящиеся и легко поглощают воду.
Мы стремились ответить на один вопрос: почему этот лист такой скоропортящийся и подверженный микробному загрязнению? Иными словами, почему он так быстро портится? Имеет ли его поверхность меньше барьерных свойств для предотвращения обезвоживания и патогенной атаки?
Эпидермальные клетки салата
В нашем исследовании, проведенном Мадридским политехническим университетом, Мурсийским университетом и Валенсийским университетом, мы подробно проанализировали поверхность верхних и нижних листьев одного сорта салата.
Мы выбрали салат из ромэна, распространенный, очень скоропортящийся овощ. Он быстро увядает и плохо идет, и очень восприимчив к микробному загрязнению. Это говорит о том, что его «дождевик» (кутикула) не так эффективен как защитный барьер других растений.
Поверхность листа в основном состоит из двух типов клеток. «тротуарные» клетки покрывают большую часть поверхности, в то время как «защитные» клетки состоят из двух клеток в форме почек, которые объединяются, образуя отверстия, называемые стоматами (от греческого слова stoma , что означает «рот»).
Больше в науке
На нижней стороне листьев немного выше плотность устьиц, однако обе стороны в целом схожи по структуре и химическому составу.
Основная роль устьиц заключается в том, чтобы открыться, чтобы позволить углекислоте войти для фотосинтеза, хотя они также позволяют пару воды выходить. Открытие желудка хорошо регулируется на уровне растений, но может быть затронуто рядом стрессоров.
Анализ салата выявил нечто важное. В то время как тротуарные клетки имеют довольно однородную поверхность, богатую водоотталкивающими липидами, защитные клетки, образующие устьицы, различны. Поверхность устьиц химически неоднородна или разнообразна. Среди гидрофобных (водоотталкивающих) областей есть гидрофильные (водоочистительные) области.
Химическое разнообразие и почему это важно
Наше исследование впервые показывает, что поверхность устьиц, помимо грубости, также проявляет химическую неоднородность.
Цель устьиц — открыться и позволить углекислому газу попасть в листья для фотосинтеза, ограничивая потерю воды, однако мы предполагаем, что химическая неоднородность, сконцентрированная на поверхности, вероятно, выполняет дополнительную функцию, которую нам еще предстоит исследовать дальше.
Мы можем предвидеть возможные последствия, такие как связь между гидрофильными районами растения и его восприимчивостью к загрязнению бактериями или вирусами. Эти районы также способствуют потере воды изнутри листьев. Потеряв больше воды, они портятся после сбора урожая, в том числе во время продажи.
Аналогичным образом, возможно, что этот гетерогенный состав устьиц ограничивает потерю углекислого газа и транспорт гидрофобных веществ, и что он влияет на механические свойства листа.
Латук является первым садоводческим видом, на котором было проведено такое детальное исследование. Однако мы считаем, что изучение поверхности фруктов и овощей имеет важное значение для поиска путей продления и улучшения срока их хранения после сбора урожая и продления их жизни — все это способствует более сильному, более надежному снабжению продовольствием.
Еженедельное электронное письмо на английском языке с экспертным опытом ученых и исследователей. Он обеспечивает введение в разнообразие исследований, выходящих из континента и рассматривает некоторые из ключевых вопросов, стоящих перед европейскими странами. Получите информационный бюллетень!
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation, un sitio de noticias sin fines de lucro dedicado a Compartir ideas de expertos académicos.
Ли Мас:
Виктория Фернандес провела исследование, подробно описанное в этой статье, в рамках проекта, финансируемого за счет финансирования MCINN/AEI и NextGenerationEU/PRTR Европейского Союза, который завершился в сентябре 2025 года.
Ана Крос Штеттер получила финансирование от MICINN, которое закончилось в сентябре 2024 года.
*Джейме Колчеро получает финансирование от MCINN/AEI и Европейского Союза NextGenerationEU/PRTR в рамках следующих проектов: TED2021-130830B, PID2022-139191OB и PDC2023-145906.
