Зачем модифицировать яблоки.

Большая вкусная и полезная статья от flavorchemist

Краткий анонс:

 1) Почему яблоки темнеют, когда вы снимаете кожуру. Химия процесса. Какие (не очень полезные) вещества при этом образуются.

 2) Зачем яблокам понадобился этот механизм.

 3) Как бы нам его избежать?

Все наверное замечали, как разрезанное яблочко (или картошка) достаточно быстро темнеет и становится не очень привлекательным. Многие даже знают почему это происходит. Половина из многих, как показывает личная практика, думает, что во всем виновато железо, которым богаты яблоки. Это не совсем так, железо тут ни при чем.



Часть первая, из которой мы узнаем о полифенолах в яблоках.

Если вы когда-нибудь смотрели телевизор, то наверняка слышали о полезности антиоксидантов. Связать полезность любого фрукта или овоща с содержанием в нем антиоксидантов (они же антиокислители) очень легко. Потому что они действительно содержатся в любом фрукте или овоще.

Одна из наиболее распространенных групп таких веществ - полифенолы. Их в природе синтезируется встречается огромное количество разновидностей, конкретно в яблоке они представлены следующим набором соединений.

(Картинка из статьи)

Из картинки должно быть понятно, почему они обладают таки названием. Поли + фенолы. Много фенольных групп.

Самые известные из них, это, пожалуй, катехины, которым особенно часто приписываются разные полезные свойства. Вопрос этот неоднозначен, и, поскольку не имеет напрямую отношения к теме нашей истории, отложим его на другой раз. Сегодня больше о химии, и о том, какое отношение все это имеет к потемневшим яблокам.

Часть вторая, в которой мы познакомимся с полифенолоксидазой

Дело в том, что в мякоти яблока (и не только) содержатся не только полифенолы. Есть еще фермент, так называемая полифенолоксидаза (в дальнейшем PPO). Сам фермент примечателен тем, что является металлокомплексным катализатором. Каждая молекула его содержит 4 атома натуральной, не побоюсь этого слова, органической меди. Основная функция этого фермента -  окислить  кислородом воздуха полифенол в соответствующий хинон.

(в качестве примера приведена реакция окисления катехина)

Окисление начинается лишь тогда, когда мы повредим оболочку плода и дадим ферменту доступ к кислороду. Эта реакция, однако, не является причиной потемнения яблок, ибо хиноны бесцветны. 

Однако есть у них одно противное свойство. 

В отличие от исходного катехина, который является антиокислителем, хинон является окислителем и вообще химически очень активным веществом. Как только он образуется в яблоке, он начинает взаимодействовать со всем, что попадется ему на пути. Может ненароком окислить аскорбиновую кислоту, или другие полифенолы. Что, в конечном счете, приводит к образованию достаточно сложных молекул, которые и придают разрезанному яблоку ржавый цвет.

Например, могут образовываться такие штуки:

Это только пример, далеко не полный набор того, что там образуется. 

Тенденции потемнения:

1. Чем больше полифенолов, тем сильнее темнеют яблоки, объяснение выше. Крайний случай потемнения можем наблюдать в черном чае. Его черный цвет получается в результате таких же реакций.

2. Сладкие яблоки темнеют быстрее кислых, и этому тоже есть объяснение. Во-первых, состав конечных продуктов (а значит характер и интенсивность окраски) зависит от многих факторов. Например от кислотности - в кислой среде образуются предпочтительно не окрашенные продукты, ближе к нейтральной - окрашенные. А во-вторых, в кислой среде PPO работает не очень хорошо.

Еще хиноны могут взаимодействовать с белками, буквально денатурируя их и связывая их всех в одну большую гипермолекулу, по вкусу похожую скорее на кусок пластмассы, чем на что-то съедобное.

Нечто похожее  на вкус пробовал любой, кто ел хурму или черемуху (хотя там задействованы немного другие вещества - танины). Вяжущий эффект во рту и в горле - это прямой результат связывания белков на поверхности вашего языка и слизистой в одну большую невкусную, несъедобную структуру.

Часть третья, в которой мы пытаемся докопаться до причин

Вопрос. Зачем растению антиокислители?

Одно дело каротин, который напрямую задействован в фотосинтезе (правда остается непонятным, зачем он нужен в морковке). Но зачем нужны полифенолы? Зачем растению расходовать ценные ресурсы на синтез странных веществ?

Конечно, растение делает их не для нашего здоровья. 

Это защита.

Для начала, сами по себе полифенолы являются достаточно эффективным средством против грибковых заболеваний и являются не самым питательным субстратом для грибов и бактерий. Но это совсем не главное. Главное скрывается, конечно же, в хинонах, которые из них образуются под действием PPO.

Природа, как всегда, изящна. Она не хранит активный реагент (а хиноны, как уже было сказано выше очень активны) в готовом виде, это сложно и небезопасно. Она синтезирует его в тот момент, когда надо. Гусеница повреждает ткань, кислород ферментативно окисляет полифенол, полученное вещество бьет по гусенице. Только в отличие от бинарного химического оружия горчицы или миндаля, для начала атаки нужны 3 компонента: полифенол, PPO и кислород.

Конкретные проявления такого механизма могут быть разными. Это может быть в буквальном смысле "склеивание" жующих аппаратов насекомых путем полимеризации всего, что есть во рту у гусеницы. Иногда это деактивирование ферментов в пищеварительной системе желающего покушать, и, как следствие, проблемы с пищеварением. Или просто связывание аминокислот в пищеварительной системе, приводящее к дефициту оных в питании. Или даже просто снижение питательной ценности еды, образование невкусных, не питательных веществ, той самой пластмассы, с целью вызывать у вредителя устойчивое отвращение.

Ну и еще можно добавить создание "защитной пленки" на надкушенной части растения и воспрепятствование заражению "оголенных" тканей вирусами, бактериями и грибами.

Иными словами, это механизм, который позволяет съедобном и вкусному растению оперативно превращаться в малосъедобное и невкусное. Если совсем схематично, то получается примерно так:

Описанный механизм весьма популярен в живой природе. Потемнение яблок  - это всего лишь один его побочный эффект.

Часть четвертая, в которой начинается пропаганда.

Зачем нам нужны яблоки, которые темнеют? Ни зачем не нужны.

Потемневшие яблоки - это как минимум не красиво, пользы от этого для здоровья никакой, а фермерам да торговым сетям сплошное разорения. Продать потемневшие яблоки тяжелее, чем светлые. Значит с этим надо как-то бороться.

Мы выяснили, что в ненужном нам процессе потемнения необходимо участие 3х компонентов:

- Полифенолов
- Кислорода
- PPO

Очевидно, что если избавиться от любого их них, то яблоки, теоретически, темнеть не будут.

Приступим.

1. Долой полифенолы

Сам я весьма скептически отношусь к полезности полифенолов в яблоках или где-то еще, но окончательное мнение по этому вопросу не сформировал. В принципе, считается, что они нужны и приносят много пользы. Поэтому, в связи с неопределенностью ситуации, избавляться от полифенолов не будем.

А значит надо избавляться от чего-то другого.

2. Долой кислород, привет Е-шки.

Конечно вы замечали, что магазинные яблочки чем-то сверху таким блестящим и жирным покрыты? Это покрытие традиционно делается  из  добавок с индексами Е901...Е913. Многие осторожные домохозяйки и даже домохозяева, сам видел, обходят стороной такие фрукты, считая это покрытие чем-то вроде предвестника запора, аллергии и рака. Что, конечно же, имеет мало отношения к объективной реальности.

Смысл этого покрытия не только защитить яблоко от вредителей и болезней. Оболочка надежно защищает фрукт от соприкосновения с кислородом через незначительные повреждения в кожуре, которые обязательно будут образовываться при передвижении яблок от производителя к потребителю.

А если нет воздуха? Правильно. PPO не может окислить полифенолы, и хиноны не могут изменить окраску фруктов.

Несмотря на то, что это покрытие безвредно, лучше его смыть. Кто его знает, где это яблоко хранилось и какие мышки по нему бегали.

3. Долой ферменты.

Можно инактивировать фермент нагреванием, как это обычно делается. С учетом того, что PPO достаточно стабильна, нагревать придется хотя бы до 70-80С, что не очень хорошо для свежих яблок, но вполне подходит для соков.

Еще способ - просто химически инактивировать фермент. В лабораторных экспериментах этого добиваются с помощью разных страшных соединений, типа диэтилтиокарбамата, серводорода или цианидов. Но в еду этого не добавишь ибо отрава. Хотя способ химической инактивации PPO иногда используется. Сульфиты, добавляемые в вино (вообще их добавляют с другой целью) снижают активность PPO. Есть и другие варианты. Однако ни один из них не позволяет полностью и красиво решить задачу.

4. Привет ГМО

Избавиться от ферментов в уже готовом яблоке невозможно. Но можно поступить изящнее. Поскольку синтез ферментов, как и всего остального, управляется не загадочными жизненными силами, а конкретными участками ДНК, то можно эти самые участки определить и заблокировать. 

Это не совсем классический ГМО, так как никакого встраиванию чужих генов не происходит. Происходит просто-напросто "блокировка" генов, отвечающих за синтез PPO. А если нет ферментов, значит яблоко не потемнеет. А поскольку ничего, кроме нескольких "ненужных" участков не затрагивается, то ни полезность, ни вредность яблока не страдают.

Плюсы такого подхода? Можете придумать сами. Мне больше всего нравится перспектива появления в магазинах "не темнеющих яблок в нарезке" или "очищенных яблок в вакуумной упаковке". Да и в салатике такие фрукты будут смотреться симпатичнее. Хотя, конечно, это решение вряд ли сможет накормить мир.

Кстати, такие яблоки уже есть, и борцы с ними тоже.

(Одно из этих яблок обычное, второе - ГМО. Можно отличить по цвету)

Конец.