Бананы – один из самых популярных фруктов во всем мире. Только в Соединенных Штатах на бананы приходится почти треть всех потребляемых свежих фруктов, а средний американец съедает более 11 кг бананов в год.
Однако бананы также печально известны своим коротким сроком хранения. За несколько дней после сбора бананы превращаются из зеленых в желтые и пятнисто-коричневые. Такой быстрый процесс созревания ежегодно приводит к тоннам отходов, поскольку покупатели отказываются от коричневых бананов на рынках, а бакалейщики убирают с полок испорченные фрукты.
Хотя коричневые бананы все еще вполне съедобны, их внешний вид непривлекателен для большинства покупателей. Кроме того, после появления коричневых пятен процесс созревания ускоряется, что быстро приводит к образованию потемнений и гнили.
Понимание того, почему бананы становятся коричневыми, поможет нам сократить количество отходов и дольше сохранить бананы свежими и желтыми.
Однако, как только появляются видимые коричневые пятна, нежелательные химические и ферментативные реакции ускоряются:
Бананы переживают мощный всплеск синтеза этилена при переходе от зрелого зеленого к спелому желтому. Его уровень может увеличиться с 0,1-1 мкл/кг до 1000 мкл/кг всего за несколько дней!
Этот всплеск этилена ускоряет созревание и все последующие эффекты. Более высокие концентрации приводят к более быстрому снижению pH, более интенсивному разрушению клеточных стенок, быстрому накоплению сахара и быстрому потемнению.
Например, такие сорта, как Red Banana и Manzano, содержат более высокую активность полифенолоксидазы, чем бананы Cavendish и Giant Cavendish. Более высокая активность PPO приводит к более быстрому окислению фенолов в коричневые пигменты после начала процесса созревания.
Некоторые сорта также имеют более жесткую кожуру, которая лучше противостоит ферментативному распаду и потере влаги. Например, выносливому кубинскому красному банану требуются недели, чтобы стать коричневым, по сравнению с несколькими днями для более мягких сортов Кавендиш, которые доминируют в мировой торговле.
Чрезвычайная восприимчивость бананов Кавендиш к коричневому цвету превращает послеуборочную консервацию в постоянную борьбу для коммерческих производителей. Уже через неделю после сбора урожая на полках супермаркетов не было бы желтых бананов, если бы не современные методы консервации.
Ученые из Тяньцзиньского университета науки и технологий разработали полностью натуральное аэрозольное покрытие, которое значительно замедляет потемнение бананов.
В октябре 2022 года они представили эту технологию на заседании Американского химического общества (ACS).
Защитное покрытие изготовлено из полимера хитозана, получаемого из панцирей крабов и креветок.
При распылении на свежие очищенные бананы оно образует невидимый барьер, который замедляет проникновение кислорода в ткани фрукта.
Однако бананы также печально известны своим коротким сроком хранения. За несколько дней после сбора бананы превращаются из зеленых в желтые и пятнисто-коричневые. Такой быстрый процесс созревания ежегодно приводит к тоннам отходов, поскольку покупатели отказываются от коричневых бананов на рынках, а бакалейщики убирают с полок испорченные фрукты.
Хотя коричневые бананы все еще вполне съедобны, их внешний вид непривлекателен для большинства покупателей. Кроме того, после появления коричневых пятен процесс созревания ускоряется, что быстро приводит к образованию потемнений и гнили.
Понимание того, почему бананы становятся коричневыми, поможет нам сократить количество отходов и дольше сохранить бананы свежими и желтыми.
Из-за чего бананы становятся коричневыми?
Бананы коричневеют из-за того, что естественные ферменты внутри клеток фрукта расщепляют пектин и целлюлозу в кожуре и мякоти. Этот процесс является частью нормального созревания и сигнализирует о том, что крахмал превращается в сахар, делая банан более сладким на вкус.Однако, как только появляются видимые коричневые пятна, нежелательные химические и ферментативные реакции ускоряются:
- Ферменты полифенолоксидазы (PPO) реагируют с фенольными соединениями и железом, производя пигменты меланина, которые и создают эти заметные коричневые пятна.
- Клеточные стенки разрушаются еще больше, поскольку пектин и крахмал деполимеризуются. Мякоть размягчается и теряет структурную целостность.
- Сахара сбраживаются дрожжами и грибками, в результате чего образуются этанол и ацетальдегид, вызывающие неприятный привкус.
- Другие микроорганизмы, такие как плесень и бактерии, процветают, переваривая клеточные стенки и оставляя коричневые пропитанные водой участки.
Этилен – гормон созревания
Этилен – это газообразный гормон растений, который контролирует созревание таких климактерических фруктов, как бананы, авокадо, яблоки, томаты и косточковые плоды. Он стимулирует выработку различных ферментов, ответственных за процессы, связанные с созреванием, такие как расщепление крахмала, деградация хлорофилла, размягчение клеточной стенки и окисление фенолов.Бананы переживают мощный всплеск синтеза этилена при переходе от зрелого зеленого к спелому желтому. Его уровень может увеличиться с 0,1-1 мкл/кг до 1000 мкл/кг всего за несколько дней!
Этот всплеск этилена ускоряет созревание и все последующие эффекты. Более высокие концентрации приводят к более быстрому снижению pH, более интенсивному разрушению клеточных стенок, быстрому накоплению сахара и быстрому потемнению.
Почему некоторые бананы коричневеют быстрее, чем другие?
Хотя все бананы вырабатывают этилен и коричневеют во время созревания, некоторые сорта коричневеют быстрее, чем другие. Это связано с различиями в активности ферментов и содержании фенолов в разных сортах.Например, такие сорта, как Red Banana и Manzano, содержат более высокую активность полифенолоксидазы, чем бананы Cavendish и Giant Cavendish. Более высокая активность PPO приводит к более быстрому окислению фенолов в коричневые пигменты после начала процесса созревания.
Некоторые сорта также имеют более жесткую кожуру, которая лучше противостоит ферментативному распаду и потере влаги. Например, выносливому кубинскому красному банану требуются недели, чтобы стать коричневым, по сравнению с несколькими днями для более мягких сортов Кавендиш, которые доминируют в мировой торговле.
Чрезвычайная восприимчивость бананов Кавендиш к коричневому цвету превращает послеуборочную консервацию в постоянную борьбу для коммерческих производителей. Уже через неделю после сбора урожая на полках супермаркетов не было бы желтых бананов, если бы не современные методы консервации.
Как созревают бананы в коммерческих условиях?
Производители разработали несколько методов контроля созревания бананов после сбора урожая:- Химические агенты созревания – непосредственное применение газа этилена ускоряет созревание, чтобы бананы достигли идеальной желтизны перед отправкой. Этот скоординированный процесс помогает предотвратить неравномерное созревание фруктов.
- Управление температурой – Хранение бананов при оптимальной температуре (13-16°C) замедляет созревание во время транспортировки. Охлаждаемые транспортные контейнеры и помещения для дозревания регулируют температуру.
- Модифицированная атмосфера – герметизация бананов в пластиковых пакетах или контейнерах со специальной воздушной смесью (например, 3-10% O2, 3-10% CO2) замедляет дыхание и выработку этилена.
- Фунгициды – химические фунгициды применяются после сбора урожая для подавления роста плесени при транспортировке. Однако многие традиционные фунгициды сейчас запрещены по соображениям здоровья человека.
- Воски и покрытия – Нанесение искусственных восков на основе полимеров на поверхность кожуры уменьшает потерю влаги и окисление, обеспечивая кратковременный барьер против потемнения.
Какие домашние средства предотвращают потемнение бананов?
Хотя они не так эффективны, как коммерческие методы консервирования, несколько традиционных домашних средств могут продлить спелость бананов в домашних условиях:- Сок лимона или лайма – высокая кислотность разрушает ферменты, вызывающие потемнение, и временно дезактивирует грибки и бактерии. Окуните очищенные бананы в сок цитрусовых или выдавите его прямо на порезанные поверхности.
- Мед – Мед гигроскопичен, поэтому он удерживает влагу и предотвращает высыхание поверхности. Он также содержит антиоксиданты и противогрибковые соединения, такие как глюкозооксидаза. Почистите бананы или окуните их в разбавленный мед (1 часть меда: 3 части воды).
- Уксус – Белый уксус ингибирует ферменты полифенолоксидазы. Замочите очищенные бананы на 10 минут в растворе уксуса (1 часть уксуса: 3 части воды). После этого промойте, чтобы не испортить вкус.
- Соленая вода – Замачивание бананов в соленой воде вытягивает влагу из тканей кожуры посредством осмоса. Это создает среду, неблагоприятную для ферментативного потемнения. Используйте рассол с концентрацией около 10%.
- Охлажденное хранение – Если положить очищенные бананы в холодильник, они не замерзнут и не повредятся, но могут пролежать еще 1-2 дня до потемнения. Холод (2-6°C) значительно замедляет созревание.
Достижения в исследованиях по предотвращению потемнения бананов
Ученые во всем мире ищут усовершенствованные технологии и продукты для сохранения качества и свежести бананов после сбора урожая, как в домашних условиях, так и в коммерческих целях:- Съедобные покрытия – эти растворы натуральных полимеров действуют как барьер для влаги, когда их наносят кисточкой или окунают в бананы. К распространенным покрытиям относятся хитозан, гель алоэ вера и производные крахмала. Исследователи тестируют комбинации с антиоксидантами, антиброунином и противогрибковыми соединениями для получения синергетического эффекта.
- Антимикробные промывки – промывка бананов в растворах натуральных соединений с антимикробными свойствами подавляет грибки, дрожжи и другие гнилостные микроорганизмы. Например, сок лайма, уксус, перекись водорода, масло орегано, экстракты листьев или стрелок таких растений, как ним, чеснок и моринга.
- Упаковка в модифицированной атмосфере – герметизация бананов в пластиковых пакетах или контейнерах с оптимизированной воздушной смесью замедляет созревание, как и коммерческие методы, но использует более безопасные газы, такие как аргон, азот и кислород, в точных концентрациях, идеальных для минимального старения.
- Обработка 1-MCP – 1-метилциклопропен (1-MCP) – это газ, который блокирует рецепторы этилена, не позволяя гормону связываться и замедляя каскад созревания. Воздействие на зеленые бананы очень низких концентраций 1-MCP перед хранением продлевает срок годности.
- Комбинированные методы лечения – несколько методов, таких как съедобные покрытия, антимикробные погружения и 1-MCP, объединяются в комплексные протоколы, направленные на различные аспекты потемнения и порчи одновременно.
Новое аэрозольное покрытие для сохранения бананов желтыми
Возможно, ситуация изменится благодаря новому захватывающему исследованию, проведенному учеными из Китая.Ученые из Тяньцзиньского университета науки и технологий разработали полностью натуральное аэрозольное покрытие, которое значительно замедляет потемнение бананов.
В октябре 2022 года они представили эту технологию на заседании Американского химического общества (ACS).
Защитное покрытие изготовлено из полимера хитозана, получаемого из панцирей крабов и креветок.
При распылении на свежие очищенные бананы оно образует невидимый барьер, который замедляет проникновение кислорода в ткани фрукта.
