Miksi salaatti pilaantuu? 

Valmiiksi pilkottujen kasvisten markkinaosuus kasvaa nopeasti, koska ne tarjoavat kuluttajille helpon tavan saada terveellistä ruokaa. Niiden säilyvyysaika on kuitenkin lyhyt: jopa puolet hedelmistä ja vihanneksista päätyy hävikkiin jakeluketjun aikana. 

Laadun heikkenemiseen vaikuttavat etenkin nopeutunut soluhengitys ja ennenaikainen vanheneminen, jotka johtavat aistittavien ominaisuuksien heikkenemiseen, kuivumiseen, fysikaaliseen ja mikrobiologiseen pilaantumiseen sekä fenolisten yhdisteiden entsymaattiseen hapettumiseen, joka johtaa tummumiseen¹. Nämä pilaantumistekijät johtuvat stressin vaikutuksesta kasvisten aineenvaihduntaan, ja vaikutuksen tiedetään kiihtyvän pilkkomisen jälkeen^1,2. 

Suojakaasun vaihtoehto haussa 

Tuoreiden pilkottujen kasvisten tummumista hallitaan nykyisin useimmiten käyttämällä suojakaasupakkauksia, jotta happipitoisuus pakkauksen sisällä säilyisi mahdollisimman matalana varastoinnin aikana. Tämä on mahdollistettu kehittämällä pakkauskalvomateriaali, jonka hapenläpäisevyys on matala³. 

Tällaiset pakkausmateriaalit ovat kuitenkin usein kalliita, ja siksi on edelleen kiinnostusta pidentää tuoreiden leikattujen vihannesten säilyvyyttä muilla keinoin. 

VegeSense-hankkeen tavoitteena on löytää tarkat mekanismit, jotka vaikuttavat tuoreiden pilkottujen kasvisten laadun heikkenemiseen sadonkorjuun, käsittelyn ja pakkaamisen jälkeen. Pyrimme tunnistamaan säilyvyyteen vaikuttavat avaintekijät ja kehittämään uusia käsittely- ja pakkausratkaisuja hävikin vähentämiseksi elintarvikeketjun loppupäässä.  

Monitieteinen lähestymistapamme yhdistää tarkat kemialliset analyysit, kuten metabolomiikan ja geeniekspressioanalyysin transkriptomiikan avulla, sekä hyperspektrikuvantamisen analyysin. 

Ensimmäiset kokeet salaatilla 

Tutkimme ensin salaattia, koska se on yleisin pakattu, syöntivalmis tuore vihannes. Salaattimallista saatua tietoa sovelletaan myöhemmin sekavihannesmalliin, kuten tomaatti-salaattisekoitukseen, joka on tyypillinen valmissalaateissa. 

Salaatit ostettiin paikalliselta maatilalta, ne korjattiin 40 päivän ikäisinä ja toimitettiin laboratorioon 24 tunnin kuluessa sadonkorjuusta jäähdytettyinä noin 10 asteen lämpötilaan.  

Yksittäiset lehdet irrotettiin, ja kustakin näytteestä valittiin kaksi lehteä latvan keskeltä. Näytteistä arvioitiin erilaisia käsittely- ja varastointiolosuhteita, kuten pilkkomisen ja valon vaikutusta säilyvyyteen varastoinnin aikana.  

Näytteet pakattiin yksitellen kalvomateriaaliin, jonka hapen, hiilidioksidin ja typen läpäisyaste oli matala, ja suljettiin suojakaasua vastaaviin olosuhteisiin (5 % O₂, 10 % CO₂). Käsittelyn ja pakkaamisen jälkeen näytteitä säilytettiin 7–10 asteen lämpötilassa ja 50 prosentin suhteellisessa kosteudessa kolmesta tunnista 22 päivään.  

Näytteiden laatu arvioitiin tietyin väliajoin punnitsemalla ne ja havainnoimalla silmämääräisesti esimerkiksi värimuutoksia. Lisäksi pakkausten happi- ja hiilidioksidipitoisuus mitattiin ja näytteistä otettiin hyperspektrikuvat. 

Tämän jälkeen näytteet pakastettiin nestemäisessä typessä ja jauhettiin. Jauheet analysoitiin LC-MS/MS-metabolomiikan ja geeniekspressioanalyysin avulla. 

Metabolomiikan ja geeniekspression analyysi 

Metabolomitiedoille tehtiin monimuuttuja-analyysi, jossa käytettiin pääkomponenttianalyysia (PCA) keskeisten metaboliittien tunnistamiseksi. 

Avainmetaboliitit tunnistettiin alustavasti luomallamme molekyylikaavalla, joka perustuu mitattuun massaan, MS/MS-fragmentteihin, verkkotietokantoihin ja kirjallisuuteen. Kaavan avulla olemme tunnistaneet ainakin 22 aineenvaihduntatuotetta, jotka liittyvät salaatin pilaantumiseen. Nämä kuuluvat fosfolipideihin, oksilipiineihin, fenolihappoihin ja seskiterpeenilaktoneihin. 

Tunnistettujen aineenvaihduntamerkkiaineiden ja niihin liittyvien geeniekspressioanalyysitietojen avulla päättelemme, että salaatin pilaantumiseen vaikuttaa kaksi erilaista mekanismia. Ensimmäinen liittyy o-kinonien muodostumiseen, joka johtaa värimuutokseen. Pilkkominen nopeuttaa tätä prosessia.  

Toisessa solukko pilaantuu, kun siihen muodostuu fenolisia yhdisteitä. Tämä ilmenee varastoinnin myöhemmässä vaiheessa, ja ilmiö on riippumaton siitä, onko kasvikset pilkottu. 

Alustavat tulokset osoittavat, että salaatti pilaantuu kahdella eri tavalla, ja pilaantumismekanismi riippuu käsittely- ja varastointiolosuhteista. Varastointi himmeässä valossa nopeuttaa pilaantumista kummallakin tavalla verrattuna pimeässä säilytettyyn salaattiin.  

Jatkotutkimuksessa kehitämme uudenlaisia vihannesten käsittely- ja pakkausratkaisuja pilaantumisen hidastamiseksi. Varhaisen pilaantumisen ennustamiseksi tutkimme myös aineenvaihduntatuotteiden korrelaatioita hyperspektrikuvantamisen ja koneoppimisen avulla.  

VegeSense -projektia rahoittaa Novo Nordisk -säätiö. Hankkeessa työskentelevät Fanny Widjaja, Priscille Steensma, Leevi Annala, Katerina Zitkova, Maria Walden, Arto Klami, Saijaliisa Kangasjärvi, Mari Lehtonen ja Kirsi Mikkonen Helsingin yliopistosta. 

Viitteet: 

1. Toivonen PMA & Brummell D A 2008: Biochemical basis of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables. Postharvest Biology and Technology, 48(1), 1–14. 

2. Martinez-Sanchez A ym 2011: Low oxygen levels and light exposure affect quality of fresh-cut Romaine lettuce. Postharvest Biology and Technology, 59(1), 34–42. 

3. Oliveira M ym 2015: Application of modified atmosphere packaging as a safety approach to fresh-cut fruits and vegetables – A review, 46(1), 13-26. 

Artikkelin on kääntänyt Elina Teerijoki. Kääntämisessä on käytetty apuna DeepL-ohjelmaa.