Яблоки являются одними из самых популярных и полезных фруктов. Однако часто можно наблюдать, как срезанное яблоко довольно быстро темнеет на воздухе, теряя привлекательный внешний вид. Долгое время считалось, что это происходит из-за высокого содержания железа, окисляющегося кислородом воздуха. На самом деле причина кроется в другом.
В этой статье мы разберемся, что же происходит внутри яблока после того, как его разрезают, почему оно темнеет именно таким образом, и можно ли это предотвратить без ущерба для полезных свойств фрукта.
Роль полифенолов в яблоках
Полифенолы - это группа антиоксидантов, которые содержатся во многих фруктах и овощах. Они играют важную роль в защите растений от вредителей и болезней. В яблоках полифенолы выполняют несколько функций.
- Защищают плоды яблони от насекомых-вредителей и грибковых инфекций
- Придают яблокам приятный вкус и аромат
- Обладают антиоксидантными свойствами, полезными для здоровья человека
При повреждении кожицы яблока полифенолы вступают в реакцию с кислородом воздуха. Этот процесс запускается ферментом полифенолоксидазой. В результате образуются темно-коричневые вещества, которые придают характерный цвет срезу яблока.
Таким образом, потемнение яблока на срезе - это защитная реакция, a не просто окисление железа, как часто ошибочно считают. Полифенолы играют в ней ключевую роль.
Механизм окисления полифенолов
Как уже отмечалось, потемнение мякоти яблока после разрезания или снятия кожуры происходит из-за окисления полифенолов - антиоксидантов растительного происхождения. Почему яблоко темнеет на срезе на воздухе? Дело в том, что для запуска этого процесса необходим кислород. При нарушении целостности плода кислород получает доступ к полифенолам и взаимодействует с ними.
- Полифенолы присутствуют во всех частях растения, в том числе в коре, листьях, плодах.
- Они выполняют защитную функцию, предохраняя растение от вредителей, грибковых инфекций.
Взаимодействие полифенолов с молекулярным кислородом катализируется ферментом полифенолоксидазой. Этот фермент также присутствует в клетках всех частей растения. Полифенолоксидаза запускает окисление полифенолов с образованием активных форм кислорода, в частности хинонов. Почему яблоко темнеет на срезе? Именно накопление хинонов и придает потемневший цвет мякоти плодов.
| Исходное вещество | Полифенол |
| Промежуточный продукт | Семихинон |
| Конечный продукт | Хинон |
Хиноны обладают высокой окислительной активностью. Они вступают в реакцию практически со всеми органическими веществами, которые содержатся в клетках плодов - белками, нуклеиновыми кислотами, витаминами, другими полифенолами. В результате этих взаимодействий образуется пленка темноокрашенных полимерных соединений, которая и придает характерный коричневый оттенок срезу яблока.
Такой механизм потемнения мякоти присущ не только яблокам. Он наблюдается и у других фруктов - груш, бананов, персиков; а также у овощей - картофеля, баклажанов; у орехов, например грецких; у некоторых видов грибов. Во всех этих случаях за изменение окраски ответственно окисление полифенолов с образованием хинонов и последующей полимеризацией.
Способы замедлить потемнение
Существует несколько эффективных способов замедлить процесс потемнения яблок на срезе. Во-первых, это обработка среза различными кислотами - лимонной, аскорбиновой или другими пищевыми кислотами. Кислая среда подавляет активность фермента полифенолоксидазы, ответственного за окисление полифенолов, поэтому потемнение замедляется. Этот способ широко используется как дома, так и в пищевой промышленности при производстве яблочных соков, джемов, консервов.
Во-вторых, эффективен нагрев яблок или яблочных соков до температуры 70-80 градусов Цельсия. Такие температуры инактивируют фермент полифенолоксидазу, блокируя его деятельность. По этой причине в домашних условиях для сохранения свежего цвета яблочного пюре или сока их рекомендуется слегка подогревать перед употреблением.
В-третьих, исследователи работают над созданием генетически модифицированных сортов яблок, у которых блокированы гены, контролирующие синтез полифенолов или ферментов их окисления. Такие сорта после нарезки почти не меняют цвет мякоти. Однако пока неясно, насколько безопасно длительное употребление таких яблок для здоровья человека.
- Обработка среза кислотами (лимонная, аскорбиновая)
- Термическая обработка яблок/сока при 70-80°C
- Генная модификация сортов яблок
Перспективы селекции сортов яблок, не темнеющих на срезе
Традиционная селекция яблонь велась на протяжении тысячелетий и позволила вывести сотни сортов с уникальными вкусовыми качествами, размерами, окраской и другими характеристиками. Однако ни у одного из известных сортов не удавалось добиться отсутствия потемнения мякоти при нарезке или других повреждениях.
Современные методы генной инженерии открывают принципиально новые возможности для управления свойствами растений, в том числе предотвращения нежелательного потемнения яблок. Ученые активно работают над созданием трансгенных сортов яблони, у которых будут заблокированы гены, кодирующие фермент полифенолоксидазу или белки-предшественники полифенолов.
Первые опыты по внедрению чужеродных генов в геном яблони начали проводить еще в 1980-х годах. Однако лишь в 2017 году компания Okanagan Specialty Fruits зарегистрировала первые коммерческие сорта яблок Arctic Apple, не меняющие цвет мякоти после нарезки. Эти яблоки получили название "небурирующиеся" (non-browning).
Достижение стало возможным благодаря блокировке гена полифенолоксидазы с помощью технологии РНК-интерференции. Эффект от выключения данного гена оказался стабильным и передавался по наследству. При этом остальные характеристики яблок - вкус, размер, способность к хранению - не изменились.
Однако перед широким внедрением подобных ГМ-культур необходимо получить ответы на многие вопросы касательно их безопасности. В частности, малоизученным остается влияние сниженного уровня полифенолов на устойчивость растений к болезням, вредителям, неблагоприятным условиям окружающей среды.
Кроме того, нет однозначного ответа насчет воздействия таких яблок на организм человека. С одной стороны, они должны быть безопасными, так как содержат лишь “выключенный” ген растения. С другой стороны, полифенолы и продукты их превращений обладают выраженной антиоксидантной активностью, подавляют рост раковых клеток в экспериментах, снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний.
Таким образом, генно-модифицированные сорта, не меняющие цвет мякоти, могут оказаться менее полезными для здоровья по сравнению с традиционными яблоками. Необходимы длительные клинические испытания перед тем, как делать окончательные выводы о пользе и вреде таких фруктов.
Подводя итог, отметим, что новые биотехнологические методы действительно позволяют селекционерам решать задачи, неразрешимые традиционными подходами. Это касается и проблемы потемнения яблок при разрезании. Однако внедрение ГМ-культур требует тщательной оценки рисков, особенно в отношении их влияния на человека и окружающую среду. Только после этого общество сможет взвешенно принять решение об их использовании или отказе от них.
