Περισσότερο από το 30% των τροφίμων παγκοσμίως χάνεται μετά τη συγκομιδή τους — ποσότητα αρκετή για να θρέψει περισσότερους από 1 δισεκατομμύριο ανθρώπους.
Η ψύξη είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος συντήρησης των τροφίμων, αλλά απαιτεί ενέργεια και υποδομές που πολλές περιοχές του κόσμου δεν έχουν την οικονομική δυνατότητα να τις δημιουργήσουν ή δεν έχουν πρόσβαση σε αυτές.
Μια ομάδα ερευνητών από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) και τη Συμμαχία Έρευνας και Τεχνολογίας της Σιγκαπούρης (SMART) επινόησαν μια εναλλακτική λύση στη ψύξη ή μια συμπληρωματική τεχνική διατήρησης των προϊόντων.
Κεντρικό στοιχείο της προσέγγισής τους είναι οι μεταξωτές μικροβελόνες που μπορούν να διαπεράσουν το σκληρό, κηρώδες δέρμα των φυτών χωρίς να τα στρεσάρουν και να μεταφέρουν ακριβείς ποσότητες μελατονίνης στο εσωτερικό των ιστών τους.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να εφαρμόσουμε αυτές τις μικροβελόνες για να παρατείνουμε τη διάρκεια ζωής μιας φρεσκοκομμένης σοδειάς», λέει ο Benedetto Marelli, κύριος συγγραφέας της μελέτης, αναπληρωτής καθηγητής πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο MIT και διευθυντής της αποστολής Wild Cards του MIT Climate Project.
«Σκεφτήκαμε ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τεχνολογία για να δημιουργήσουμε κάτι που θα μπορούσε να ρυθμίσει ή να ελέγξει τη φυσιολογία του φυτού μετά τη συγκομιδή. Τελικά, εξετάσαμε τις ορμόνες και ειδικά τη μελατονίνη που χρησιμοποιείται ήδη από τα φυτά για τη ρύθμιση τέτοιων λειτουργιών. Τα τρόφιμα που σπαταλάμε θα μπορούσαν να θρέψουν περίπου 1,6 δισεκατομμύρια ανθρώπους. Ακόμα και στις ΗΠΑ, αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε μια μέρα να επεκτείνει την πρόσβαση σε υγιεινά τρόφιμα».
Για τις ανάγκες της μελέτης, που εμφανίστηκε στο Nano Letters η ομάδα εφάρμοσε μικροβελόνες που περιείχαν μελατονίνη στη βάση του φυλλώδους λαχανικού pak choy (κινέζικο λάχανο) και διαπίστωσε ότι η ουσία παράτεινε τη διάρκεια ζωής των λαχανικών κατά τέσσερις ημέρες σε θερμοκρασία δωματίου και κατά 10 ημέρες όταν φυλάσσονταν στο ψυγείο, γεγονός που θα μπορούσε να επιτρέψει σε περισσότερα προϊόντα καλλιεργειών να φτάσουν στους καταναλωτές πριν σπαταληθούν.
Επί χρόνια, το εργαστήριο του Marelli διερευνά τη χρήση μικροβελόνων μεταξιού για την παροχή θρεπτικών συστατικών στις καλλιέργειες και την παρακολούθηση της υγείας των φυτών. Οι μικροβελόνες που κατασκευάζονται από ινώδη πρωτεΐνη μεταξιού είναι μη τοξικές και βιοδιασπώμενες, και η προηγούμενη εργασία του Marelli έχει περιγράψει τρόπους παρασκευής τους σε μεγάλη κλίμακα.
Οι ομάδα μελέτησε την ικανότητά της μικροβελόνας να απελευθερώνει τη μελατονίνη, που είναι γνωστό ότι βοηθά τους ανθρώπους να κοιμηθούν, αλλά και πολλά φυτά, ως μια φυσική ορμόνη, να ρυθμίζουν την ανάπτυξη και τη γήρανση.
Η συγκομιδή του Pak choy συνήθως γίνεται κόβοντας το φυλλώδες φυτό από το ριζικό σύστημα, εκθέτοντας τη βάση του βλαστού, η οποία παρέχει εύκολη πρόσβαση σε αγγειακές δέσμες που διανέμουν νερό και θρεπτικά συστατικά στο υπόλοιπο φυτό. Για να ξεκινήσουν τη μελέτη τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πρώτα τις μικροβελόνες τους για να εγχύσουν μια φθορίζουσα χρωστική στη βάση και να επιβεβαιώσουν ότι το αγγειακό σύστημα μπορούσε να διαδώσει τη χρωστική σε όλο το φυτό. Στη συνέχεια, συνέκριναν τη διάρκεια ζωής των κανονικών φυτών pak choy με αυτών που είχαν ψεκαστεί ή βυθιστεί σε μελατονίνη, χωρίς να διαπιστώσουν καμία διαφορά.
Αφού καθορίστηκε η αρχική διάρκεια ζωής τους, οι ερευνητές εφάρμοσαν χειροκίνητα μικρά κομμάτια μικροβελόνων γεμάτα με μελατονίνη στη βάση των φυτών pak choy και στη συνέχεια, αποθήκευσαν τα επεξεργασμένα φυτά, μαζί με τα φυτά ελέγχου, σε πλαστικά κουτιά τόσο σε θερμοκρασία δωματίου όσο και υπό ψύξη.
Κατόπιν η ομάδα αξιολόγησε τα φυτά παρακολουθώντας το βάρος τους, την όψη τους και τη συγκέντρωση χλωροφύλλης, μιας πράσινης χρωστικής που μειώνεται καθώς τα φυτά γερνούν.
Σε θερμοκρασία δωματίου, τα φύλλα της ομάδας ελέγχου, χωρίς μελατονίνη, άρχισαν να κιτρινίζουν μέσα σε δύο ή τρεις ημέρες. Την τέταρτη ημέρα, το κιτρίνισμα επιταχύνθηκε σε σημείο που τα φυτά πιθανότατα δεν μπορούσαν να πωληθούν. Αντίθετα, τα φυτά που έλαβαν τις μικροβελόνες μεταξιού γεμάτες μελατονίνη παρέμειναν πράσινα την πέμπτη ημέρα και το κιτρίνισμά τους καθυστέρησε σημαντικά. Σε συνθήκες ψύξης περίπου 4 βαθμών Κελσίου, το κιτρίνισμα των φυτών με μελατονίνη καθυστέρησε κατά περίπου πέντε ημέρες κατά μέσο όρο, και αυτά παράμειναν σχετικά πράσινα μέχρι την 25η ημέρα. Η απώλεια βάρους και η μείωση της χλωροφύλλης των φυτών με τη μελατονίνη επιβραδύνθηκαν επίσης σημαντικά σε θερμοκρασία δωματίου. Συνολικά, οι ερευνητές εκτίμησαν ότι τα φυτά με μελατονίνη διατήρησαν την αξία πώλησής τους μέχρι την όγδοη ημέρα.
Ενώ οι μικροβελόνες θα μπορούσαν να επιτρέψουν την ελαχιστοποίηση των αποβλήτων σε σύγκριση με άλλες μεθόδους εφαρμογής, όπως ο ψεκασμός ή η εμβάπτιση των καλλιεργειών, οι ερευνητές λένε ότι χρειάζεται περισσότερη δουλειά για την ανάπτυξη μικροβελόνων σε μεγάλη κλίμακα. Για παράδειγμα, παρόλο που οι ερευνητές εφάρμοσαν τις μικροβελόνες χειροκίνητα σε αυτό το πείραμα, στο μέλλον θα μπορούσαν να εφαρμοστούν χρησιμοποιώντας τρακτέρ, αυτόνομα drones και άλλο γεωργικό εξοπλισμό.
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα να μελετήσει τις επιδράσεις μιας ποικιλίας ορμονών σε διαφορετικές καλλιέργειες χρησιμοποιώντας τις μικροβελόνες, πιστεύοντας ότι η συγκεκριμένη τεχνική πιθανώς λειτουργεί σε όλα τα είδη προϊόντων.
Πηγή: MIT news
