Огород будущего

Российские ученые впервые проанализировали состав современных овощей, чтобы культивировать самые перспективные из них

Более 500 сортов овощей были исследованы специалистами Федерального научного центра овощеводства и РУДН. Больше всего ученых интересовало содержание особых веществ, которые по большому счету делают растения полезными. Речь идет о фенольных соединениях, которых чаще всего называют антиоксидантами. Именно они противостоят сердечно-сосудистым и неврологическим заболеваниям, укрепляют иммунитет, а главное — тормозят старение отдельных клеток и целого организма.

— До нас подобную работу никто не делал, поэтому мы не знали, сколько фенольных соединений содержится в современной овощной продукции,— рассказал «Огоньку» завлабораторией интродукции, физиологии и биохимии ФГБНУ ФНЦ овощеводства профессор Мурат Гинс.— Нашей целью было классифицировать овощи, чтобы потом создавать функциональные продукты питания, а также отбирать растения для селекции по их биохимическим показателям.

Тот факт, что изучались именно фенольные соединения, не случаен. Если в прошлом веке основным критерием полезности было наличие витамина С, то сегодня концепция изменилась: ученые доказали, что сам по себе витамин С не работает, для его «активизации» необходимы как раз вещества из данной группы.

Помимо традиционных кабачков, тыквы, лука и картофеля ученые исследовали культуры с малознакомыми широкой публике названиями, например ковано-рогатую дыню, момордику — вьющуюся травяную лиану из семейства тыквенных, спаржевую фасоль вигну и восковую дыню бенинказу. Ученые уверены, что традиционные для нашего стола овощи с точки зрения набора микроэлементов в силу целого ряда причин становятся все менее полезными, поэтому нужно обратить внимание на «новинки». Результаты своей работы они представили на Международной конференции «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их применения», которая недавно прошла в Сочи.

Внутри овоща

На первом этаже Федерального научного центра овощеводства грустно пахнет школьной столовой, зато на втором разливается уютный сладковатый плодово-овощной аромат — тут расположены лаборатории, в которых ученые анализируют состав овощей.

Нормативный химический состав и процентное содержание витаминов, микроэлементов и прочих биологически активных веществ в овощах известен. В документах этот набор даже расписан для каждого сорта, выращиваемого на территории РФ и ввозимого (когда в начале 90-х в Россию хлынули экзотические тропические фрукты, сотрудники НИИ питания делали анализ каждого нового продукта). Но на практике плоды по своему составу могут очень сильно отличаться от нормы.

Ученые отдельно извлекают из овощей пищевые волокна, взвешивают их и высушивают для исследований. Замеряют количество влаги и сахаров. Наличие витаминов и микронутриентов определяют методом высокотехнологичной жидкостной хроматографии. Суть метода довольно оригинальна: «вытяжку» из овоща растворяют в воде, затем наносят на своеобразную «промокашку» и анализируют состав расходящихся кругов. При этом вещество разделяется на слои — различные составляющие, которые по-разному взаимодействуют с сорбентом. Ученым нужно посчитать количество искомых компонентов, сосредоточившихся в отдельном слое.

Сейчас появились более дорогостоящие и более продвинутые методы хроматографии, которые позволяют определять очень низкие концентрации веществ с очень высокой точностью. Но для того, чтобы определить количество антиоксидантов в овощах, профессор Гинс использовал простую бумажную хроматографию.

— Современный хроматограф работает по принципу Big Data (обрабатывает огромное количество информации.— «О») и выдает в качестве результата все данные, которые фиксирует,— объясняет Мурат Сабирович.— В результате нам бы пришлось затратить много усилий, чтобы упорядочить эти данные. Нам такие подробности не были нужны. Поэтому мы разбили все фенольные соединения на 4 группы в зависимости от воздействия на организм и определяли концентрацию веществ в каждом сорте с помощью классического оборудования.

Если сравнивать действие антиоксидантов в листьях растений и их клубнях, то листовые овощи, как правило, содержат вещества, которые укрепляют сосуды и в целом иммунитет, а корнеплоды накапливают особые полимерные фенольные соединения, которые участвуют в строительстве клеток и регенерации организма.

Оказалось, что больше всего самых полезных с точки зрения здоровья веществ содержат листовые овощи, причем часть из них в России не культивируется.

Абсолютным чемпионом, собравшим в максимальном количестве антиоксиданты из всех групп сразу, оказалась хризантема овощная узколистная (у нас ее есть не принято, а вот в Юго-Восточной Азии, Китае, Вьетнаме и особенно в Японии по ней просто сходят с ума). Плоды сильно проигрывают листовым растениям, но среди них тоже есть свои чемпионы по количеству антиоксидантов. В тройке лидеров — лук репчатый, томат и болгарский перец.

Больше всего, однако, исследователей вдохновляют не хорошо известные продукты, а новые (для большинства наших потребителей), с которыми связывают особые надежды. О чем речь?

«Лисий хвост» и не только

Мы проходим в сокровищницу Научного центра овощеводства — большую комнату с бескрайними столами, застеленными газетами. Они укрыты россыпью огромных пурпурных метелок. Метелки по-домашнему пахнут сухоцветом и немного свеклой, с них на газеты сыплется бесчисленный бисер черных блестящих семян. Это амарант, или, по-простому, «лисий хвост».

Амарант — гордость профессора Гинса. Из листьев этого растения специалисты института впервые создали биологически активную добавку в виде фиточая. Этот чай — просто кладезь антиоксидантов. Дегидрокверцетин, кверцетин, амарантин, другие биологически активные вещества, содержащиеся в амарантовом фиточае, способствуют укреплению иммунной системы и повышению остроты зрения. А еще фиточай работает как пребиотик, стимулируя рост полезных бактерий в кишечнике.

— Мы заинтересовались амарантом еще в 90-е годы, когда встала проблема натурального пищевого красителя,— рассказывает Мурат Гинс.— Раньше его получали из столовой свеклы, но это было слишком дорого. Разработали технологию красителя из листовой биомассы амаранта, а когда начали изучать ее свойства, это оказалось очень интересно.

Совместно с Институтом микробиологии им. Габричевского ученые изучали влияние амаранта на рост бифидо- и лактобактерий. Оказалось, что в присутствии экстракта «лисьего хвоста» рост полезных бактерий увеличился до 1000 раз.

В НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Гаузе овощеводы проверили на мышах антираковые свойства амаранта. Выяснилось, что с помощью экстракта амаранта воздействие стандартного лекарства на привитую опухоль возрастает с 60 до 98 процентов. Ученые тестировали новый фиточай на детях и взрослых с дисбактериозом — и здесь амарант не подвел. 4-я степень дисбактериоза трансформировалась в 3-ю, 3-я — во 2-ю и так далее. По программе Минздрава Московской области амарант протестировали на школьниках. Родители участников испытания отметили, что дети стали реже болеть простудными заболеваниями.

— Амарант — это комплексный продукт,— объясняет профессор Гинс.— Например, в масле, которое получают из семян амаранта, содержится много сквалена — вещества, которое сейчас переживает бум популярности. Японцы, помешанные на радио- и онкопротекторах, обнаружили его в печени глубоководных акул и долго охотились за бедными рыбами, пока не выяснилось, что амарант значительно богаче на это уникальное вещество, чем акулы. Сквален борется с раковыми клетками, поддерживает иммунитет, регулирует выработку гормонов, сохраняет молодость. И именно семена амаранта оказались рекордсменом по содержанию сквалена. Ну а лист амаранта — чемпион по фенольным соединениям.

Еще одним нетрадиционным растением, на которое делают ставку ученые ФГБНУ ФНЦ овощеводства, оказался якон — похожий на топинамбур овощ со сладкими хрустящими корнями.

Родина якона — Анды, но, когда специалисты выяснили, что растение неприхотливо и может жить в других климатических зонах, его стали выращивать в Подмосковье. В теплицах институтского хозяйства побеги якона высотой с доброго баскетболиста протягивают к солнцу огромные доверчивые листья.

— Фотографировать нельзя! — строго предостерегают тепличные рабочие, стоящие на страже новых аграрных технологий.

Биологи РУДН вывели в этих теплицах и включили в Государственный реестр РФ новый сорт якона с высоким содержанием фенольных соединений. Корневые клубни якона богаты инулином — органическим веществом со сладким вкусом, которое применяется в фармацевтике как сахарозаменитель. Используя биохимические показатели якона, ученые разработали линейку продуктов для диабетиков, в том числе пюре из его клубней. Еще якон можно использовать в закваске как дополнительный источник углеводов: если на стадии приготовления закваски при производстве хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки использовать пюре из якона, то и вкус, и запах, и пищевая ценность готовых мучных изделий существенно улучшается.

Поролон на обед

Продукты, которые пытаются разрабатывать российские ученые, называются функциональными. Это особо полезные продукты, способные повышать сопротивляемость организма болезням, улучшать физиологические процессы. Они особенно популярны в Японии, где в конце 80-х годов прошлого века на уровне государства была сформулирована Концепция здорового питания. Сейчас подобные концепции пытается внедрять и наш Минздрав.

Подобные инициативы появляются в ответ на объективные обстоятельства: современные овощи в своем абсолютном большинстве теряют не только вкусовые качества, но и питательные. И ностальгия по старым временам, когда листва была зеленее, а вода слаще, не всегда иллюзорна.

Несколько лет назад Минсельхоз США опубликовал данные, что за последние полвека в овощах и фруктах критически уменьшилось содержание целого ряда полезных веществ. Так, на 85 процентов сократилось количество кальция в листовой капусте, ранее считавшейся основным источником этого элемента. Более чем на 30 процентов снизилось содержание магния в петрушке и укропе. Количество железа в целом в овощах сократилось на 27 процентов, фосфора — на 14 процентов. То же самое произошло с содержанием витаминов: количество витамина В2 сократилось на 38 процентов, а витамина С — на 20 процентов. Низкая концентрация физиологически активных веществ, в свою очередь, лишает продукты и полезности, и приятного выраженного вкуса. Одной из причин таких разительных перемен ученые называют пестициды, которые десятилетиями используются в сельском хозяйстве.

— Полезные для нашего питания физиологически активные вещества в плодах образуются в присутствии ферментов,— объясняет «Огоньку» завкафедрой трансфера инновационных технологий в АПК Федерального центра сельскохозяйственного консультирования при МСХ РФ Амиран Занилов.— Ферменты запускают реакции внутри плода, благодаря которым в овощах и фруктах выделяются те самые вещества, которые определяют пользу продукта — антиоксиданты. Активность ферментативной реакции, или ее скорость, может составлять до тысячи реакций в секунду! А пестициды с самого начала подавляют ферментативную активность системы. Либо пестицид воздействует напрямую и фермент «отвлекается» от своих прямых обязанностей и вместо производства антиоксидантов вступает в реакцию с пестицидами, то есть работает над выведением их из плода, либо действует косвенно: пестициды подавляют деятельность почвенной микрофлоры. Например, фунгицид би-58 или другие хлорорганические и фосфорорганические соединения через несколько дней после попадания в почву снижают активность некоторых ферментов до 2,5 раза, а некоторых групп микроорганизмов — до 4 раз.

Сама природа изо всех сил борется с пестицидами. Их разложение и выведение происходит и в почве, и внутри клетки плода. Внутриклеточное разложение идет даже более активно. Это значит, что теоретически с химически обработанного растения можно получить чистый урожай. Но при этом он будет лишен яркого вкуса — ведь вместо выработки антиоксидантов ферменты занимались детоксикацией пестицидов. В результате получаются безопасные и… бесполезные овощи и фрукты, «поролоновые» на вкус.

Мурат Гинс из ФГБНУ ФНЦ овощеводства имеет на этот счет свою точку зрения.

— Сейчас многие считают, что отказа от удобрений достаточно, чтобы считать, что мы перешли на органическое земледелие,— говорит профессор Гинс.— Но у нас химические удобрения вносятся в почву далеко не во всех регионах, а только в более или менее обеспеченных: в Краснодарском крае, Ростовской, Липецкой, Белгородской областях, на Алтае. Конечно, техногенное загрязнение почвы может представлять большую проблему, но для нас это не настолько актуально, как, например, для Китая. Есть другая проблема, общая. Если верить экологам, в атмосфере Земли становится больше углекислого газа. С одной стороны, это полезно для растений, они быстрее растут. Но общая биомасса набирается, а микронутриентов остается прежнее количество. Получается эффект разбавления. Может быть, в этом дело?

Еще одна составляющая ухудшения качества плодов — как ни странно, селекция. По свидетельству ученых, селекционный отбор идет в сторону повышения эффективности, то есть высокой урожайности. А значит, содержание биологически активных веществ в сельхозпродукции никак не учитывается, важнее объемы.

Теневая сторона яблони

По словам ученых, если с одной и той же яблони снять по яблоку с солнечной и с теневой стороны, количество витаминов и других биологически активных веществ в этих плодах будет отличаться. Биологические составляющие варьируются даже в пределах одной площадки, что же говорить о плодах из разных климатических зон. Оказывается, в некоторых случаях плоды, выращенные в Подмосковье, могут быть более ценными, чем те, что росли в солнечной Италии.

— Геномы растений больше, чем геномы животных,— говорит профессор Мурат Гинс из НИИ овощеводства.— Разнообразие растительных веществ выше, чем животных, потому что животные подвижны, а растение не может убежать или укрыться от внешних факторов воздействия. Ему приходится на месте защищаться от ветра, дождя, перепада температур. Когда растение переживает стрессовую ситуацию, в нем начинается синтез аскорбиновой кислоты, которая повышает устойчивость организма. Эту способность агрономы используют как сильный технологический прием обогащения растений — теплицы открывают, проветривают, охлаждают. Чем разнообразней условия произрастания, тем больший биохимический спектр веществ должен синтезироваться в растении. Поэтому южные томаты, например, более сладкие, они накапливают больше углеводов, а наши, выращенные в средней полосе, более кислые, зато содержат больше биологически активных веществ.

— Есть базовые знания, например, что мясная пища выполняет строительную и энергетическую функцию, а растительная — оздоравливающую и регуляторную,— объясняет Мурат Гинс.— Но растительная пища очень разнообразна. Даже состав одного и того же плода меняется по мере его созревания. А уж разные сорта могут очень сильно отличаться своими свойствами. Вот Запад ест много брокколи и почти не ест белокочанную капусту. Потому что средиземноморские сорта капусты (та же брокколи и брюссельская) — цветковые, они все зеленые, а значит, содержат фенольные соединения, антиоксиданты. Привычная для нас белокочанная капуста состоит в основном из изолированных белых листьев. Они содержат много пищевых волокон и хорошо сквашиваются, являясь кормом для нашего микробиома — микрофлоры кишечника, которая производит необходимые нам витамины и микроэлементы. У разных видов капусты разные функции, но далеко не все об этом знают.

Между тем именно такие специальные знания необходимы каждому. Более того, они позволяют развивать новую науку — пищевую комбинаторику, которая подбирает продукты для конкретного человека. В скором будущем, уверены ученые, мы будем составлять для себя индивидуальную диету, которая не будет иметь ничего общего с современными ограничивающими диетами типа «не есть после шести».

— Формирование диеты — это не вопрос предпочтения диетологов,— рассказывает доктор биологических наук из ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Владимир Бессонов.— Можно правильно сформировать такую диету, в которую будет входить даже пиво или даже кусочек сала, просто они будут компенсированы через другие продукты. Диета — это не ограничение, это гармоничное получение биологически активных веществ. И это связано не столько с выбором диетолога, сколько с предпочтениями самого человека. Дело в том, что если мы придумаем диету, которая будет противоречить пищевым привычкам человека, то он ее не будет соблюдать. Поэтому задача — скорректировать пищевые привычки с учетом новых знаний и найти функциональные продукты, содержащие большое количество веществ, необходимых конкретному человеку. И чтоб не только полезно было, но и вкусно тоже…

Аптека с грядки

Справка

Ученые разделили овощи на четыре группы в соответствии с тем, какие полезные вещества в них представлены наиболее ярко. Вот победители в каждой из этих «номинаций»

Хризантема съедобная, амарант, сельдерей черешковый

Эта группа содержит оксикоричные кислоты и их эфиры. Такие соединения способны запускать работу целых каскадов генов, защищающих организм от воздействия вредных веществ, а также препятствует процессам старения.

Брокколи, китайская капуста, водяной кресс-салат

В овощах этой группы есть простые фенольные соединения и оксибензойные кислоты. Все эти вещества стимулируют рост растения. На их основе вырабатывается целая группа дубильных веществ, которые в организме человека препятствуют процессам клеточной смерти.

Овощные виды амаранта, мята, мелисса

В состав этих растений входит большое количество флавоноидов — универсальных веществ, стимулирующих работу организма. Они защищают клетки от действия активных форм кислорода и свободных радикалов, участвуют в обменных процессах, помогают усваивать витамины.

Соцветия брокколи, хризантема съедобная

Содержат так называемые конденсированные и полимерные фенольные соединения. Выполняют в клетках строительную функцию, то есть являются незаменимыми помощниками при регенерации организма.

Лучшие из лучших

Детали

Овощи, которые доступны россиянам каждый день, тоже содержат полезные организму антиоксиданты. Представляем пятерку лидеров

1. Фиолетовый лук — сладковатый и яркий репчатый собрат привычного лука. Самая высокая концентрация полезных веществ сосредоточена в самом верхнем слое луковицы, сразу под шелухой. Содержит антоцианы — антиоксиданты, предупреждающие развитие диабета, рака и заболеваний нервной системы. Они противостоят инфекциям и замедляют процессы старения. Лук содержит также и флавоноид кверцетин — этот антиоксидант обладает противоаллергенными и мочегонными свойствами, оказывает противовоспалительное, спазмолитическое, противоопухолевое и радиопротекторное действие.

2. Брокколи — самый нелюбимый овощ среди детей младшего школьного возраста. Тем не менее полезные свойства делают его одним из важнейших продуктов современности. В брокколи содержится сульфорафан — активное противораковое органическое соединение. Всемирный фонд борьбы против рака установил, что эта капуста эффективна в профилактике и борьбе против рака пищевода, желудка, легких, кожи и мочеполовой системы. Да и витамина С в брокколи в 2 раза больше, чем в цитрусовых. Напомним, что этот витамин — сильнейший антиоксидант, укрепляющий иммунитет, обеспечивающий нормальную работу соединительной и костной ткани, а также эластичность сосудов.

3. Болгарский перец содержит большое количество витаминов группы В, РР, Е и особенно витамина С. Его так много, что 30–60 граммов этого овоща в свежем виде достаточно, чтобы удовлетворить суточную потребность организма. В перце также много микроэлементов и, что интересно, природный антибиотик капсицидин (он подавляет рост микробов и грибковой микрофлоры в организме, улучшает пищеварение).

Высокое содержание клетчатки, пектиновых веществ, глюкозы, фруктозы, железа, магния и меди, биофлавоноидов и витамина С благотворно сказывается на эластичности сосудов.

4. Морковь, которую любят практически все, богата каротином, который способствует образованию новых клеток и кроветворению, борется с инфекциями, укрепляет кожу, кости и зубы, улучшает зрение. Еще каротин нужен почкам, мочевому пузырю и легким. Из антиоксидантов морковь содержит витамин С, укрепляющий стенки сосудов и улучшающий цвет лица. Кроме него на кожу благотворно влияет содержащийся в морковке витамин Е — он способствует регенерации поверхностных слоев кожи и увеличивает упругость мышц. Самая полезная часть корнеплода находится ближе к кожице.

5. Помидор — еще один овощ, который всем нравится. Он содержит витамин С, антиоксидант рутин, защищающий от ультрафиолетового излучения, витамины группы В, фолиевую кислоту и множество минеральных веществ. Кроме того, в томатах много иммуностимулятора и антиоксиданта каротина. Органические кислоты, которые содержатся в томате, улучшают пищеварение и подавляют болезнетворную микрофлору. А благодаря антиоксиданту ликопину регулярное употребление помидоров снижает вероятность возникновения сердечно-сосудистых заболеваний на 26 процентов.