Магазинные томаты избавили от «пластикового» вкуса с помощью компоста в почве: как органика демаскировала природный сахар при хранении

На протяжении нескольких десятилетий селекция сельскохозяйственных культур была подчинена трем главным критериям: объем урожая, устойчивость к заболеваниям и пригодность плодов к длительной транспортировке. В случае с томатами это привело к заметной потере их вкусовых качеств. Коммерческие сорта стали плотными и лежкими, но потеряли естественную сладость, выраженный запах и насыщенность вкуса.

Причина этой проблемы кроется не только в генетике современных сортов, но и в традиционной агротехнике. В промышленном овощеводстве растения получают минеральные удобрения, состоящие из фиксированного набора элементов: азота, фосфора и калия. Такая схема обеспечивает быстрый рост биомассы, однако часто не стимулирует накопление вторичных органических соединений, которые формируют вкус и запах плода.

Кроме того, в агрономии сложился стандарт: оценивать качество овощей сразу после сбора на поле. Исследователи из Университета Квинсленда (Австралия) обратили внимание на то, что эта методика упускает важный этап. Потребитель никогда не ест томат в день сбора. Продукт проходит логистическую цепочку, лежит на складах и полках магазинов и попадает на стол только через одну-две недели.

В исследовании, опубликованном в научном журнале npj Science of Food, австралийские специалисты проверили, как использование компоста из городских пищевых и садовых отходов влияет на химический состав и вкус томатов именно в процессе их длительного хранения.

Условия эксперимента на коммерческой ферме

Эксперимент провели на действующем сельскохозяйственном предприятии в регионе Стэнторп (штат Квинсленд). Исследование проводилось на томатах сорта Ninja, который широко используется в промышленном производстве благодаря высокой урожайности и устойчивости плодов к повреждениям.

Поле разделили на две группы посадок:

1. Контрольная группа: растения выращивали по стандартной коммерческой технологии. В почву вносили гранулированные минеральные удобрения (азот, фосфор, калий), при посадке использовали жидкие стартовые смеси с микроэлементами, а на протяжении сезона проводили регулярный полив с растворенным нитратом кальция и сульфатом калия. Также в почву добавили базовое количество отработанного грибного субстрата (0,37 килограмма на куст).
2. Экспериментальная группа (FOGO): растения получали точно такой же объем минеральных удобрений, воды и защитных средств, но дополнительно в почву внесли компост из городских органических отходов из расчета 2,2 килограмма на куст (600 килограммов на 110-метровый ряд растений).

Органический компост FOGO (Food and Garden Organics) получают путем централизованной переработки органической фракции бытовых отходов: остатков еды из жилых домов и ресторанов, скошенной травы, листьев и веток. Этот материал измельчают, обеззараживают и выдерживают до состояния стабильного гумуса.

Все остальные агрономические параметры — схема посадки, глубина гряд, объем полива, солнечный свет и температура — были одинаковыми для обеих групп.

Томаты собирали на стадии технической зрелости, когда кожица окрашена в красный цвет примерно на 75%. Это стандартный момент для коммерческой уборки урожая. Собранные плоды доставили в лабораторию и оставили дозревать при температуре 20 °C при естественном освещении.

Анализ проводили в двух временных точках:

• День 5: момент, когда томаты полностью покраснели и обычно выкладываются на полки магазинов.
• День 12: момент, соответствующий реальному потреблению продукта в домашних условиях после покупки.

Результаты дегустации: эффект отложенного действия

Для проверки вкусовых качеств исследователи пригласили группы обычных потребителей. На пятый день в слепом тестировании участвовали 47 человек, на двенадцатый день — 41 человек. Оценку проводили методом CATA (check-all-that-apply): участникам давали обезличенные образцы томатов и предлагали отметить в списке из 24 пунктов все подходящие характеристики вкуса, запаха и внешнего вида.

На пятый день после сбора дегустаторы не зафиксировали значимой разницы между плодами. Обе группы получили средние оценки: участники отмечали красивый цвет плодов (более 80% положительных отзывов в обеих группах) и нормальную текстуру, но вкус описывали как нейтральный или недостаточно сладкий.

На двенадцатый день хранения оценки резко разошлись. Томаты, выращенные с применением городского компоста, получили существенно более высокие оценки по ключевым потребительским параметрам:

• Характеристику «Сладкий» выбрали 36,6% участников для томатов с компостом и только 14,6% участников для контрольных томатов. Разница подтверждена статистически (p=0,043).
• На водянистость и отсутствие вкуса у контрольных плодов пожаловались 41,5% дегустаторов, тогда как у плодов с компостом этот недостаток отметили только 19,5% респондентов.
• Характеристику «Приятный аромат» получили 58,5% томатов с компостом против 39,0% у контрольной группы.
• Внешний вид контрольных томатов к 12-му дню перестал нравиться 29,3% участников, тогда как к томатам с компостом претензии по внешнему виду возникли лишь у 9,8% дегустаторов.

Авторы исследования проверили, не объясняется ли разница во вкусе тем, что компостные томаты созревали быстрее и на 12-й день оказались более спелыми. Для этого ученые провели инструментальные замеры цвета по спектральной шкале CIELab (параметр покраснения a∗), а также измерили стандартный индекс зрелости — соотношение растворимого сахара к общей кислотности (°Brix/TA).

Оба параметра у контрольных и опытных томатов оказались практически равными. Это доказало: плоды находились на одной и той же стадии физиологической спелости, но их внутренний химический состав развивался по разным траекториям.

Химический анализ: три фактора улучшения вкуса

Лабораторный анализ растительных тканей показал, за счет каких химических реакций изменился вкус томатов.

1. Снижение уровня яблочной кислоты

Чувствительность вкусовых рецепторов человека к сладости зависит не только от количества сахара, но и от присутствия органических кислот. Высокая концентрация кислот снижает восприятие сладости.

Главными кислотами в томатах являются лимонная и яблочная. Содержание лимонной кислоты в процессе хранения закономерно снизилось в обеих группах плодов. Однако уровень яблочной кислоты повел себя иначе: в контрольных томатах он остался неизменным, а в томатах с компостом снизился более чем в два раза. Общее содержание сахаров (°Brix) в компостных плодах изначально было немного выше, а резкое падение яблочной кислоты позволило сахарам проявить себя на рецепторах. В результате потребители назвали эти плоды сладкими.

2. Накопление аминокислот и вкус умами

Глутаминовая и аспарагиновая кислоты — это свободные аминокислоты, на долю которых приходится около 80% всех аминокислот в мякоти томата. Именно они отвечают за вкус умами — ощущение сытности, плотности и мясного привкуса, которое делает растительную пищу менее пресной.

На пятый день после сбора концентрация этих аминокислот в опытных томатах была даже ниже, чем в контрольных. Но к двенадцатому дню ситуация изменилась: в плодах, выращенных с компостом, содержание глутаминовой и аспарагиновой кислот заметно выросло, тогда как в контрольных томатах их уровень снизился. Это объясняет, почему плоды с компостом почти не получали от дегустаторов характеристику «водянистый/безвкусный».

3. Изменение профиля летучих ароматических веществ

С помощью газовой хромато-масс-спектрометрии исследователи идентифицировали в образцах 114 летучих органических соединений, формирующих запах томата.

Математический анализ показал, что в момент сбора ароматические профили обеих групп были схожими. Однако за семь дней хранения в томатах на компосте увеличилась относительная доля летучих веществ двух типов:

• Сложные эфиры: изопропилбутират,(Z)(Z)-3-гексенилбутират, метилгексаноат и бутилгексаноат. Эти вещества формируют сладкие и фруктовые оттенки аромата.
• Терпеноиды: цитронеллол — спирт, придающий свежий растительный оттенок.

В контрольных томатах эти вещества во время хранения не накапливались в достаточных количествах, из-за чего их аромат оставался слабым.

Почему минеральное питание уступает органике

Минеральные удобрения подают к корням растений готовые простые соли. Корневая система усваивает их быстро и напрямую, что стимулирует деление клеток и рост плода в объеме. Однако в такой системе почва остается бедной с точки зрения биологической активности.

Компост FOGO вносит в почву сложную органическую основу, содержащую гуминовые вещества, остаточный углерод и микроэлементы. Это активизирует почвенные микроорганизмы в зоне корней.

Химический анализ показал, что в томатах из компостной группы изменился баланс витамина C: выросла доля дегидроаскорбиновой кислоты (окисленной формы витамина). Это свидетельствует об изменении окислительно-восстановительного статуса в тканях плода. Растение сформировало другой набор внутренних ферментов. После сбора плода эти ферменты продолжили активно работать при комнатной температуре: они быстрее расщепляли яблочную кислоту, синтезировали свободный глутамат и вырабатывали ароматические эфиры.

Выводы для сельского хозяйства и экологии

Результаты работы австралийских ученых имеют практическое значение для двух отраслей: агрономии и системы утилизации городских отходов.

1. Рециклинг городских отходов в сельском хозяйстве. Пищевой и растительный мусор, который миллионами тонн вывозится на свалки и производит парниковые газы, после компостирования становится ценным удобрением. Его использование в коммерческих масштабах не снижает общую урожайность и при этом решает проблему низкого качества магазинной продукции.
2. Улучшение вкуса без изменения генетики. Фермерам не требуется заменять сорта на менее урожайные ради вкуса или перестраивать тепличные комплексы. Добавление компоста в почву меняет свойства уже существующих коммерческих сортов.
3. Пересмотр методологии оценки качества. Проверять качество плодоовощной продукции в день сбора или в день отгрузки с фермы недостаточно. Биохимические процессы внутри плода продолжаются во время транспортировки и хранения. Истинное потребительское качество овощей определяется тем, какие химические реакции идут в тканях продукта на пути от прилавка до тарелки.

Источник: npj Science of Food