Sergey Banadysev, doctor en ciències agrícoles,
LLC "Doka - Tecnologies gèniques"
Aquesta temporada, hi ha senyals dels consumidors sobre el gust amarg de les patates sense un enverdiment visible dels tubercles. La raó de l'amargor en el gust és el contingut de glicoalcaloides superior a 14 mg/100 g.
Els glicoalcaloides (GCA) són tòxics naturals, de gust amarg i resistents a la calor en moltes espècies de plantes, incloses les patates. Tenen propietats fungicides i pesticides i són una de les defenses naturals de les plantes.
Actualment s'ha comprovat que els glicoalcaloides de la patata en concentracions terapèutiques tenen moltes propietats beneficioses per a la salut humana: antitumorals, antimalàriques, antiinflamatòries, etc. S'estan desenvolupant tecnologies per a l'extracció comercial d'aquestes substàncies durant el processament industrial de la patata, però això és un tema separat per a les publicacions, i l'objectiu es resumeix a continuació. descriure les opcions disponibles per evitar l'acumulació excessiva de glicoalcaloides a les patates de consum.
Els principals HCA que contenen els tubercles de patata són l'α-solanina i l'α-chaconina (Fig. 1), que representen al voltant del 95% del contingut total de glicoalcaloides d'aquesta espècie vegetal.
La solanina i la chaconina són alcaloides esteroides que contenen nitrogen que porten la mateixa aglicona, la solanidina, però difereixen en la cadena lateral del trisacàrid. El trisacàrid de l'α-solanina és galactosa, glucosa i ramnosa, mentre que a l'α-chaconina és glucosa i dos residus.
ramnosa. Un tubercle de patata normal conté de mitjana 10-150 mg/kg de glicoalcaloides, mentre que un de verd conté 250-280 mg/kg, i una pela verda conté 1500-2200 mg/kg. El contingut de glicoalcaloides en tubercles comercials de patata és relativament baix, i
la distribució dins del tubercle no és uniforme. Els nivells més alts es limiten a la pell, mentre que els nivells més baixos es troben a la zona central. L'HCA sempre es troba als tubercles, i a dosis de fins a 100 mg/kg es combinen per contribuir al bon gust de les patates.
Les patates fregides i les patates fregides normalment contenen nivells d'HCA de 0,04-0,8 i 2,3-18 mg/100 g de producte, respectivament. Els productes pelats són relativament rics en glicoalcaloides (56,7-145 i 9,5-72 mg/100 g de producte, respectivament). La producció de productes de patata inclou el rentat, pelat, tall, blanqueig, assecat i fregit. La major quantitat de glicoalcaloides s'elimina durant la neteja, el blanqueig i el fregit, i les patates fregides llestes per menjar contenen només un 3-8% de glicoalcaloides en comparació amb les matèries primeres, amb la destrucció principal de l'HCA durant la fregit. S'ha comprovat que el peeling generalment elimina la majoria dels glicoalcaloides dels tubercles comestibles. Les patates cuinades amb la pell poden tornar-se més amargues que les que no s'han pelat a causa de la migració dels glicoalcaloides a la carn durant el procés de cocció. L'ebullició redueix el nivell d'HCA només en un 20%, la cocció al forn i la cocció al microones no redueixen el contingut de glicoalcaloides, ja que la temperatura crítica per a la descomposició de l'HCA és d'uns 170 °C.
Els casos d'intoxicació per HCA a les patates en tota la història d'observacions són rars. No obstant això, cal esmentar possibles símptomes com nàusees, vòmits, diarrea, rampes d'estómac i abdominals, mal de cap, febre, pols ràpid i feble, respiració ràpida i al·lucinacions. La dosi tòxica d'HCA per als humans és d'1-5 mg/kg de pes corporal, i la dosi letal és de 3-6 mg/kg de pes corporal quan s'administra per via oral. Per tant, la majoria dels països desenvolupats productors de patata han establert límits per als glicoalcaloides de 20 mg/100 g de pes fresc i 100 mg/100 g de pes sec com a límits segurs en tubercles comestibles.
Se sap que els tubercles de patata amb HCA 14 mg/100 g ja són lleugerament amargs, mentre que
L'ardor a la gola i la boca és causat per concentracions superiors a 22 mg/100 g. Per tant, la millor pauta per als consumidors és: "Si la patata té gust amarg, no la mengis".
En l'etapa de cultiu, emmagatzematge i venda de patates, és important evitar l'acumulació de concentracions potencialment perilloses d'HCA als tubercles.
L'acumulació d'HCA es produeix inevitablement als tubercles, però s'activa repetidament sota la influència de la llum solar. La il·luminació també condueix a la formació de clorofil·la i l'enverdiment resultant de la pell dels tubercles. Són processos independents amb diferents conseqüències. La clorofil·la és absolutament inofensiva i insípida. Al mateix temps, l'enverdiment indica una exposició prolongada a la llum i, en conseqüència, l'acumulació de glicoalcaloides que s'ha produït. Les patates que s'han tornat verdes normalment no es venen ni es treuen de les prestatgeries tan bon punt es nota el canvi de color. L'alt contingut en glicoalcaloides provoca queixes dels consumidors i redueix el valor comercial dels productes venuts. Un cas difícil observat en la temporada actual, és a dir, el sabor amarg de les patates sense signes d'enverdiment visible, mereix una explicació i anàlisi per separat de les possibles causes.
Atès que l'enverdiment de la patata és la principal causa del deteriorament de la qualitat de la patata en el procés de comercialització i un problema comercial important, s'han estudiat amb força totes les característiques d'aquest fenomen. Al mateix temps, també es va obtenir molta informació experta sobre l'acumulació d'HCA als tubercles. Igual que les tiges subterrànies, els tubercles de patata són òrgans vegetals no fotosintètics que no tenen el mecanisme de la fotosíntesi. No obstant això, després de l'exposició a la llum, els amiloplasts que contenen midó es converteixen en cloroplasts a les capes cel·lulars perifèriques del tubercle, la qual cosa provoca l'acumulació de la clorofil·la del pigment fotosintètic verd. L'enverdiment dels tubercles pot estar influenciat per factors genètics, culturals, fisiològics i ambientals, com ara la profunditat de plantació, l'edat fisiològica dels tubercles, la temperatura, els nivells d'oxigen atmosfèric i les condicions d'il·luminació. Els principals factors que influeixen en el nivell d'enverdiment i acumulació de glicoalcaloides són la intensitat i la composició espectral de la llum, la temperatura i les característiques genètiques de les varietats.
La síntesi de clorofil·la i HCA al tubercle es produeix sota la influència de longituds d'ona de la llum visible de 400 a 700 nm (Fig. 2). Segons els investigadors, la síntesi de clorofil·la mostra un màxim a 475 i 675 nm (regions blaves i vermelles, respectivament), mentre que la síntesi màxima d'α-solanina i α-chaconina es produeix a 430 nm i 650 nm. La síntesi de clorofil·la és mínima a 525-575 nm, mentre que l'HCA s'acumula mínimament a 510-560 nm (àrea verda). Aquestes diferències confirmen l'assumpció de diferents vies per a la biosíntesi de clorofil·la i HCA. La concentració de clorofil·la als tubercles de patata exposats a la llum blava (0,10 W/m2) va ser tres vegades més gran després de 16 dies d'emmagatzematge en comparació amb les patates exposades a la llum blava.
exposada a llum vermella (0,38 W/m2). Les làmpades fluorescents (7,5 W/m2) emeten 1,9 vegades més llum blava (400-500 nm) que les làmpades LED (7,7 W/m2), mentre que les làmpades LED emeten 2,5 vegades més llum vermella (620-680 nm) que els tubs fluorescents. Per tant, substituir les làmpades fluorescents per làmpades LED a les botigues de queviures pot reduir la ingesta de les longituds d'ona blaves més nocives.
Els tubercles de patata emmagatzemats a la foscor no contenen clorofil·la. Després d'entrar a la llum, literalment en poques hores, s'activen gens específics per produir una cadena de productes de síntesi de clorofil·la i HCA. Les tecnologies d'anàlisi molecular permeten identificar l'estructura dels gens, i va resultar que els mecanismes de control genètic d'aquests processos tenen especificitat varietal. S'ha estudiat la influència de les làmpades LED monocromàtiques amb composició espectral diferent i estreta. La regulació de la llum del paisatgisme dels tubercles de patata es va dur a terme amb una il·luminació constant proporcionada per díodes emissors de llum (LED). Les longituds d'ona de la llum B (blau, 470 nm), R (vermell, 660 nm) i FR (vermell llunyà, 730 nm) i WL (blanc, 400-680 nm) es van utilitzar durant 10 dies. Les longituds d'ona blaves i vermelles van ser efectives per induir i acumular clorofil·la, carotenoides i els dos glicoalcaloides principals de la patata, α-solanina i α-chaconina, mentre que cap d'ells s'acumulava a la foscor o sota llum vermella llunyana. Gens clau per a la biosíntesi de la clorofil·la (HEMA1, que codifica l'enzim que limita la velocitat de la glutamil-tRNA reductasa, GSA, CHLH i GUN4) i sis gens (HMG1, SQS, CAS1, SSR2, SGT1 i SGT2) necessaris per a la síntesi de Els glicoalcaloides també es van induir en llum blanca, blava i vermella, però no a la foscor o amb llum vermella llunyana (Fig.3,4,5). Aquestes dades indiquen el paper dels fotoreceptors criptocròmics i fitocròmics en l'acumulació de clorofil·la i glicoalcaloides. La contribució del fitocrom es va recolzar encara més en l'observació que la llum vermella llunyana pot inhibir l'acumulació de clorofil·la i glicoalcaloides induïda per la llum blanca i l'expressió gènica associada.
Les diferents varietats de patates produeixen clorofil·la i color verd a diferents ritmes, cosa que ha estat confirmada per molts estudis. Per exemple, Noruega ha identificat diferències en els canvis de color aparents entre els conreus i ha desenvolupat escales de qualificació subjectives separades per a diferents conrees basades en mesures precises de la clorofil·la i el color. A la Fig. 84.
El conreu de pell vermella Astèrix (Fig. 6a) va mostrar un augment significatiu de l'angle de tonalitat, passant de vermell a marronós, mentre que el cultivar groc Folva (Fig. 6b) va canviar de groc-verd a verd-groc. El Celandie groc (Fig. 6c) va mostrar el menor canvi de tots els paràmetres de color a l'exposició a la llum, mentre que la varietat groga Mandel (Fig. 6d) va canviar de color significativament, de groc a grisenc. En format digital, el gràfic del canvi de color de diferents varietats de patates a la llum té aquest aspecte (Fig. 7).
En aquest assaig, totes les varietats excepte Mandel van mostrar un augment significatiu dels glicoalcaloides totals després de més de 36 hores d'exposició a la llum. Però la dinàmica dels canvis i el nivell de contingut d'HCA difereixen significativament en diferents varietats: Astèrix - de 179 a 223 mg / kg, Nansen - de 93 a 160 mg / kg, Rutt - de 136 a 180 mg / kg, Celandia - de 149 a 182 mg/kg, Folva - de 199 a 290 mg/kg, Hassel - de 137 a 225 mg/kg, Mandel - sense canvis (192-193) mg/kg.
A Nova Zelanda, tota la varietat nacional de patates es va avaluar per la intensitat de l'enverdiment. Els resultats van mostrar que la quantitat de clorofil·la als tubercles després de 120 hores d'il·luminació en diferents varietats difereix en un ordre de magnitud: de 0,5 a 5,0 mg (Fig. 8).
D'aquesta informació experta es deriven importants conclusions pràctiques. Sota la influència de la llum, a la patata es produeix clorofil·la, que dóna a la carn un color verd, i a la pell un to verdós o marronós. Les diferents varietats de patates desenvolupen diferents formes de decoloració i a diferents ritmes. La composició espectral de la llum canvia una mica la dinàmica de l'acumulació de clorofil·la, però l'opció d'utilitzar l'espectre vermell llunyà, així com la foscor (que no condueixen a l'acumulació de clorofil·la), no és rellevant per a les botigues que venen patates. Hi ha varietats que acumulen 10 vegades menys clorofil·la en les mateixes condicions d'il·luminació. La dinàmica d'acumulació de glicoalcaloides difereix de la dinàmica d'enverdiment. La diferència principal és que la quantitat inicial d'HCA als tubercles abans d'entrar al comerç i l'inici de la il·luminació intensiva no és igual a zero, a diferència de la clorofil·la, i pot ser bastant significativa. La baixa intensitat d'enverdiment de moltes varietats predetermina una presència més llarga de patates als prestatges de les botigues, la qual cosa comporta una major acumulació d'HCA.
Com que les queixes sobre el gust amarg no es produeixen cada any, cal esbrinar altres motius per a l'augment del nivell de glicoalcaloides als tubercles que no es deuen a la il·luminació o a les característiques varietals en l'etapa d'implementació. A la pràctica, la relació funcional entre l'enverdització i l'acumulació de glicoalcaloides implica la necessitat d'analitzar les causes de l'enverdització. Factors de producció que afecten l'ecologització i l'acumulació d'HCA:
- Condicions de creixement En tractar-se de tiges subterrànies, els tubercles poden tornar-se verds de manera natural al camp amb una cobertura insuficient del sòl, per esquerdes del sòl o com a conseqüència de l'erosió del sòl eòlic i/o de reg. Tenint això en compte, les patates s'han de plantar prou profundament mantenint la humitat del sòl suficient per garantir una aparició ràpida i uniforme. Es produeix un augment proporcional de la intensitat de l'enverdiment dels tubercles amb un augment de la norma de nitrogen al sòl de 0 a 300 kg/ha. Al mateix temps, els investigadors assenyalen que la doble norma de nitrogen durant el cultiu augmenta el contingut de glicoalcaloides en un 10% en algunes varietats. Qualsevol factor ambiental que afecti el creixement i desenvolupament de les plantes de la família de les solanàcies és probable que afecti el contingut de glicoalcaloides. El clima, l'altitud, el tipus de sòl, la humitat del sòl, la disponibilitat de fertilitzants, la contaminació de l'aire, el temps de collita, els tractaments amb pesticides i l'exposició a la llum solar són importants.
- Maduresa dels tubercles a la collita L'efecte de la maduresa a la collita sobre la freqüència d'enverdiment és controvertit. Les patates joves amb pell llisa i fina poden tornar-se verdes més ràpidament que els tubercles més madurs. Les varietats de maduració primerenca poden mostrar una acumulació més gran de glicoalcaloides que els tubercles de maduració tardana, però hi ha proves del contrari en estudis específics.
- La lesió dels tubercles no afecta de cap manera l'acumulació de clorofil·la, sinó que provoca l'acumulació d'HCA (el nivell d'HCA augmenta tant com ho fa com a conseqüència de l'exposició a la llum (Fig. 9).
- Condicions d'emmagatzematge. Els tubercles emmagatzemats a baixes temperatures són menys susceptibles a l'enverdiment i l'acumulació d'HCA. Els teixits de pell de patata a 1 i 5 ° C sota llum fluorescent no van mostrar cap canvi de color després de 10 dies d'emmagatzematge, mentre que els teixits emmagatzemats a 10 i 15 ° C es van tornar verds a partir del quart i segon dia, respectivament. Una temperatura d'emmagatzematge de 20 °C sota il·luminació ha demostrat ser òptima per a la producció de clorofil·la, comparable a la majoria de botigues minoristes. Els glicoalcaloides s'acumulen el doble de ràpid a 24 °C que a 7 °C en una habitació fosca, i la llum accelera aquest procés encara més.
- Materials d'embalatge. L'elecció dels envasos per a botigues minoristes és un factor crític per controlar l'ecologització i l'acumulació d'HCA. Els materials d'embalatge transparents o translúcids fomenten l'ecologització i la síntesi d'HCA, mentre que els envasos foscos (o verds) frenen la degradació.
A partir de les regularitats provades experimentalment, podem concloure amb confiança que el nivell més alt de glicoalcaloides en tubercles de patata de la temporada actual en comparació amb el nivell habitual es deu a condicions desfavorables per a la formació de cultius. Un llarg període de calor i sequera al juliol - principis de setembre va retardar la maduració dels tubercles i l'absorció de nitrogen, el sòl de les carenes dels camps sense reg es va esquerdar. L'inici de la collita va tenir lloc en el context d'un sòl excessivament sec i un gran nombre de grumolls durs, cosa que va provocar un augment de lesions als tubercles. Posteriorment, el ritme de recol·lecció es va alentir a causa de les precipitacions excessives. Camps després de la dessecació, és a dir. sense ombrejar la superfície del sòl, van esperar molt de temps per a la collita. Aquestes condicions desfavorables van contribuir tant a l'enverdiment dels tubercles com a la formació de quantitats més de l'habitual de HCA en ells.
Les maneres més efectives d'evitar l'acumulació no desitjada de glicoalcaloides es redueixen a una severa limitació de l'exposició dels tubercles a la llum durant el cultiu, l'emmagatzematge i la venda, especialment en el context de les altes temperatures. Les pràctiques agrícoles, com ara la profunditat de plantació correcta, la formació de crestes voluminoses, les taxes òptimes de fertilitzants s'utilitzen regularment en les tecnologies modernes de producció de patata. Els tubercles immadurs contenen nivells més alts de solanina que els tubercles madurs. Per tant, és molt important no collir aviat, assecar les tiges de manera fiable i donar temps suficient (de dues a tres setmanes) perquè els tubercles madurin. La garantia d'evitar l'esquerda de les crestes només és possible amb l'ajuda d'un reg periòdic oportú i suficient. És possible reduir les conseqüències de l'esquerdament en el període pre-collita, després de la introducció de dessecants, fent rodar les crestes. Per fer-ho, es fabriquen en sèrie màquines especials per enrotllar crestes, per exemple, GRIMME RR 600, hi ha opcions per combinar amb defoliadores (Fig. 10). No obstant això, a la Federació Russa encara s'utilitzen molt rarament. Al mateix temps, aquest mètode agrícola és senzill, barat, productiu i eficaç. El nivell d'HCA està fortament influenciat pels efectes combinats de la qualitat de la llum, la durada i la intensitat. La clorofil·la és verda perquè reflecteix la llum verda mentre absorbeix el vermell-groc i el blau. La formació de clorofil·la és més intensa amb il·luminació blava i vermella ataronjada (Fig. 11). Sota il·luminació verda, pràcticament no es produeix l'enverdiment de la patata, i sota llum blava o ultraviolada, es produeix en un grau feble. Les llums fluorescents provoquen més vegetació que les llums incandescents. Les seccions i els compartiments d'emmagatzematge de les patates han d'estar poc il·luminats i frescos. S'ha d'evitar l'exposició dels tubercles emmagatzemats a la llum solar. Utilitzeu bombetes incandescents de baixa potència i no les deixeu enceses més temps del necessari. El sòl a la superfície dels tubercles proporciona certa protecció contra l'exposició a la llum i el paisatge. Les patates rentades es tornen verdes més ràpidament. Una vegada que una patata es torna verda, és irreversible i s'ha de classificar abans de la seva venda.
La moderna tecnologia de díodes emissors de llum (LED) obre noves possibilitats per prevenir la formació de solanina en totes les etapes posteriors a la collita de la producció de patata. Làmpades especials produïdes en sèrie per a la indústria de la patata, que funcionen en l'espectre de 520-540 nm (Fig. 12). La llum, percebuda com a verda per l'ull humà, prevé eficaçment la formació de clorofil·la i solanina i, per tant, és un factor decisiu per preservar el valor de les patates durant l'emmagatzematge i posterior processament. Aquestes làmpades són especialment efectives en àrees de preparació prèvia a la venda i emmagatzematge previ a la venda de patates envasades. I una regla general més: mantenir la temperatura d'emmagatzematge racionalment baixa i mantenir les patates seques, ja que la humitat augmenta la intensitat de la llum a la pell.
El tipus i el color del material d'embalatge afecta la intensitat de l'acumulació d'HCA. Més enllà del màrqueting i la publicitat, el millor és empaquetar les patates en paper fosc o bosses de plàstic fosques per evitar l'exposició a la llum. Fins i tot es recomana que els materials d'embalatge per a varietats de patates sensibles tinguin una transmissió total de llum inferior a 0,02 W/m2. Aquests nivells tan baixos de penetració de la llum només són possibles quan s'envasen en plàstic negre de dues capes amb alumini. Les bosses de cel·lofana verd inhibeixen l'enverdiment i no afavoreixen la formació de solanina. És evident que aquestes recomanacions entren en la categoria de bones intencions quan es tracta de la venda al detall de patates. Els colors d'embalatge al comerç només es seleccionen en el context de la promoció de vendes.
Les condicions d'il·luminació a les botigues minoristes també són difícils d'estandarditzar. Gairebé no hi ha empreses comercials que dissenyin la il·luminació basant-se en el fet que s'observa la menor acumulació i ecologització d'HCA en l'espectre de 525-575 nm. Fins i tot un mètode de protecció tan necessari i senzill com cobrir les patates amb materials aïllants de la llum durant les hores fora de l'horari rarament es practica a les botigues.
El resum anterior enumera tots els mètodes preventius eficaços per controlar l'acumulació de glicoalcaloides als tubercles de patata. Hi ha hagut molts intents de trobar mitjans de neutralització més radicals: tractament amb olis, ceres, tensioactius, productes químics, reguladors del creixement i fins i tot radiacions ionitzants, que en molts casos han mostrat una gran eficiència. Tanmateix, aquests mètodes no s'utilitzen a la pràctica a causa de la complexitat, l'alt cost i els problemes ambientals.
Els seguidors de les noves tecnologies declaren perspectives brillants per editar el genoma i "apagar" els gens per a la síntesi de clorofil·la i HCA. Aquests treballs s'estan realitzant de manera activa i exhaustiva a molts països, on aquesta tecnologia no està classificada com a varietat transgènica (es classifica a la Federació de Rússia), hi ha moltes publicacions sobre aquest tema, però fins ara no cal parlar. sobre els èxits pràctics. Com passa amb molts mètodes de cria revolucionaris proposats anteriorment, l'eufòria inicial per la possibilitat d'editar el genoma es substitueix gradualment per la consciència de l'extrema complexitat dels processos metabòlics. N'hi ha prou amb mirar el diagrama que enumera els processos ja identificats relacionats amb la síntesi de GCA i els gens de la patata implicats en aquests processos (Fig. 13). Malgrat l'aparent claredat d'aquest diagrama, els grups d'investigadors entusiastes que s'han ocupat d'aquesta qüestió encara no han aconseguit gestionar un procés tan complex d'interacció entre nombrosos gens i els productes sintetitzats per ells. El bloqueig de gens únics aparentment purament específics condueix no només als canvis esperats en els nivells específics de glicoalcaloides, sinó també a canvis significatius en la formació d'altres productes bioquímics, per als quals no es va establir la tasca d'edició.
No obstant això, fins i tot sense esperar èxits futurs en l'edició del genoma, totes les varietats comercials de patata que es conreen actualment tenen en condicions normals un contingut baix i absolutament segur de glicoalcaloides, a causa de la disminució constant d'aquest indicador durant moltes dècades de treball de millora clàssica. Pel que fa a les varietats amb una taxa relativament lenta d'acumulació de clorofil·la i d'enverdiment de la pell, això no és un inconvenient ni un motiu per rebutjar-les. Però quan es venen patates, cal informar oficialment a les organitzacions comercials que la varietat té una peculiaritat per evitar l'exposició excessivament llarga dels tubercles a la llum i les afirmacions resultants dels compradors d'un sabor inesperadament amarg en absència d'un verd evident.