Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и Сингапурского альянса SMART разработали инновационный способ продления срока хранения свежих овощей с помощью микроскопических биоразлагаемых игл из шелка, которые могут проникать сквозь плотную кожицу растений, не повреждая ее и вводить в ткани точно рассчитанную дозу мелатонина — гормона, который у растений регулирует процессы роста и старения.
Эта технология, которую впервые продемонстрировали на китайской капусте бок-чой, позволяет сохранять свежесть листовых овощей на несколько дней дольше даже без холодильника. В условиях, где отсутствует доступ к холодильному оборудованию, особенно в странах Африки и Юго-Восточной Азии, такой метод может радикально изменить ситуацию с порчей растительных продуктов.
Как объясняет соавтор работы, профессор Бенедетто Марелли, идея заключалась в том, чтобы использовать геометрию микроскопических игл для целенаправленной доставки веществ, способных замедлить физиологические процессы увядания. Мелатонин уже применяется в агрономии, так как участвует в регуляции защитных и восстановительных механизмов у растений. Однако раньше у ученых не было способа, который бы позволил столь точно доставить этот гормон внутрь растения, не повреждая ткани и не вызывая стрессовую реакцию.
В ходе эксперимента ученые наклеили небольшие патчи с микроголками, содержащими мелатонин, на основание стебля пак-чоя. После этого растения хранили как при комнатной температуре, так и в холодильнике. Результаты показали, что при комнатной температуре обработанные растения сохраняли свежесть на четыре дня дольше, чем контрольная группа, а при охлаждении — на десять дней. На пятый день листья необработанных овощей начали активно желтеть, тогда как обработанные мелатонином оставались зелеными. Снижение массы и уровня хлорофилла у обработанных образцов также были значительно ниже.
Дополнительный анализ показал, что мелатонин запускал у растений цепную реакцию, повышая антиоксидантную активность и регулируя уровень гормонов, замедляющих старение. Количество введенного мелатонина настолько мало, что растения полностью перерабатывают его и в результате его содержание в продукте не превышает естественный уровень этого вещества у необработанных растений. Это важно, потому что у человека мелатонин принимает участие в регуляции циркадных ритмов и его нередко называют «гормоном сна».
В рамках текущего эксперимента патчи наклеивали вручную, но в будущем исследователи планируют автоматизировать процесс, используя специальную сельскохозяйственную технику. Это позволит применять технологию массово, в том числе, в промышленных масштабах. В перспективе метод можно адаптировать для самых разных культур, а также экспериментировать с другими фитогормонами, регулируя не только срок хранения, но и питательную ценность, форму и текстуру урожая.
Команда намерена продолжить исследования, чтобы достичь оптимального баланса между эффективностью и стоимостью технологии, сделав ее доступной для фермеров всего мира. Как подчеркивает профессор Марелли, это только начало: благодаря подобным разработкам можно будет не просто сократить потери продовольствия, но сделать свежие овощи и фрукты доступными для большего числа людей, особенно в регионах с ограниченными материальными ресурсами.
Ранее мы рассказывали о новом гаджете, который помогает сохранить продукты свежими при помощи ультрафиолета.
