Почему салат портится так быстро? Новое исследование дает ответ

Листья растений выполняют функции фотосинтеза и запасания воды, включая листья салата, которые мы едим. Однако поверхность листа — это не просто щит, а сложная структура с различными химическими свойствами в разных зонах. Определив, где сосредоточена уязвимость салата, можно найти новые способы его защиты и продления срока годности.

Не такой уж водонепроницаемый

Надземные части растений покрыты восковым, более или менее водонепроницаемым слоем из липидов — кутикулой. Это своего рода естественный плащ, но его состав и структура неоднородны. Если листья не так водонепроницаемы, как считалось, это объясняет, почему салат так быстро вянет и портится.

Наномир салата

Если кутикула — непроницаемый слой липидов, как верили веками, как вода может проходить через него? Чтобы разгадать эту загадку, междисциплинарная команда ученых изучила лист салата в наномасштабе, в тысячу раз меньшем человеческого волоса.

С помощью атомно-силовой микроскопии (AFM) и других передовых методов было обнаружено, что поверхность растений не является сплошным однородным слоем воска. На микро- и наноуровне наблюдается химическая неоднородность, или «пятнистость». Это было подтверждено на лепестках роз, листьях оливы и теперь — на салате. Это как если бы плащ листа имел участки, отталкивающие воду, и участки, притягивающие ее.

Для исследования выбрали листья салата, потому что они скоропортящиеся и легко впитывают воду. Целью было понять, почему они так восприимчивы к обезвоживанию и микробному заражению.

Эпидермальные клетки салата

В исследовании, проведенном Мадридским политехническим университетом, Университетом Мурсии и Университетом Валенсии, детально проанализировали поверхность верхней и нижней сторон листьев салата романо — распространенного, но скоропортящегося овоща.

Поверхность листа в основном состоит из двух типов клеток:

• Основные клетки покрывают большую часть поверхности.
• Замыкающие клетки, имеющие почкообразную форму, соединяются, образуя устьица (от греч. stoma — «рот»).

На нижней стороне листьев плотность устьиц немного выше, но в целом обе стороны схожи по структуре и химическому составу. Основная роль устьиц — открываться для поступления CO₂ для фотосинтеза, хотя через них также уходит водяной пар.

Анализ салата выявил ключевое различие:

• Поверхность основных клеток довольно однородна и богата водоотталкивающими липидами.
• Поверхность замыкающих клеток, образующих устьица, химически неоднородна. Среди гидрофобных (водоотталкивающих) зон присутствуют гидрофильные (смачиваемые водой) участки.

Химическое разнообразие и его значение

Исследование впервые показывает, что поверхность устьиц не только шероховата, но и химически неоднородна. Основная функция устьиц — регулировать газообмен, но, вероятно, эта химическая гетерогенность служит дополнительной, еще не изученной цели.

Можно предположить возможные последствия:

1. Связь с загрязнением: Гидрофильные участки на поверхности устьиц могут повышать восприимчивость растения к заражению бактериями или вирусами.
2. Потеря воды: Эти же участки способствуют потере воды из внутренних тканей листа. Повышенная потеря влаги приводит к быстрой порче после сбора урожая, в том числе на прилавке.
3. Другие эффекты: Неоднородный состав устьиц может ограничивать потерю CO₂ и транспорт гидрофобных веществ, а также влиять на механические свойства листа.

Салат стал первым овощным видом, изученным с такой детализацией. Исследование поверхности фруктов и овощей необходимо для поиска способов продлить и улучшить их срок годности после сбора урожая, что укрепит продовольственную безопасность.