Повышение уровня углекислого газа может изменить то, какой хлеб мы едим

Фото из открытых источников

Повышение уровня углекислого газа может привести к снижению содержания белка в пшенице, изменению соединений, связанных с аллергией, и ухудшению качества обычного хлеба. Результаты исследования были опубликованы в журнале Food Chemistry.

Пшеница, используемая для выпечки обычного хлеба, может содержать меньше белка из-за накопления углекислого газа в воздухе. Кроме того, согласно новому полевому эксперименту в Германии, из такой муки могут получаться буханки хлеба немного меньшего размера.

Исследователи также обнаружили изменения в белках, связанных с аллергией и чувствительностью к пшенице. Пока неизвестно, повлияют ли эти изменения на людей, имеющих реакцию на пшеницу.

Для фермеров и производителей хлеба это исследование поднимает практический вопрос: привычные сорта пшеницы в будущем могут показать другие результаты. Однако некоторые сорта изменялись гораздо меньше, чем другие, что дает исследователям отправную точку для поиска пшеницы, из которой можно продолжать получать хороший хлеб.

Глютен помогает придать хлебу его структуру. Он образует эластичную сетку в тесте, которая удерживает газ по мере подъема теста. Когда эта сеть изменяется, готовый хлеб может изменяться вместе с ней. В этом исследовании мука из пшеницы, выращенной с добавлением углекислого газа, позволила получить буханки хлеба, объем которых был примерно на 4% меньше.

В целом, содержание белка в зерне снизилось почти на 5% , но снижение было более значительным среди белков глютена, которые измерили исследователи. В совокупности содержание этих 21 белка уменьшилось почти на 19%.

«Наши результаты также показали, что снижение концентрации глютеновых белков связано с ухудшением качества выпечки», — сказала соавтор исследования Сабрина Гейсслиц из Института системной биологии пищевых продуктов им. Лейбница при Техническом университете Мюнхена.

Ее команда изучила 10 сортов озимой пшеницы, выращенных вблизи Рейнбаха, Германия, в течение вегетационного периода 2023 года. Пшеница росла на открытом воздухе, под воздействием реальных погодных условий. Система выпускала дополнительный углекислый газ над одной частью поля, в то время как другая часть получала обычный воздух.

В обогащенной зоне уровень углекислого газа был близок к прогнозируемому примерно на середину этого столетия. Это позволило исследователям изучить, как пшеница может реагировать на воздух, в котором она будет расти через несколько десятилетий.

После сбора урожая команда перемолола пшеницу с каждого участка отдельно. Они исследовали белки зерна и проверили хлебопекарные свойства муки, чтобы выяснить, влияют ли изменения в пшенице на качество хлеба.

Глютен был лишь частью картины. Другая группа белков пшеницы, называемая ингибиторами амилазы/трипсина, или АТИ, увеличилась в среднем примерно на 6%. Эти белки могут вызывать аллергию на пшеницу, а также связаны с непереносимостью пшеницы, не являющейся причиной целиакии. Люди с такой чувствительностью реагируют на пшеницу, даже если у них нет целиакии.

У девяти из десяти сортов пшеницы содержание АТИ увеличилось при выращивании с добавлением углекислого газа. Содержание одного особенно активного белка в этой группе возросло примерно на 15%. Исследователи не знают, повлияет ли такое увеличение на симптомы у кого-либо из участников исследования. Они измерили состав пшеницы, но не проверили реакцию людей после её употребления.

У людей с целиакией глютен вызывает иммунный ответ, который повреждает слизистую оболочку тонкой кишки. В этой реакции участвуют определенные фрагменты глютена, и команда исследователей измерила их количество в 10 из них.

В пшенице, выращенной с добавлением углекислого газа, средний показатель был ниже девяти. Однако исследователи изучили лишь некоторые фрагменты, способные вызвать реакцию, поэтому эти данные не доказывают, что пшеница станет безопаснее для употребления в пищу.

Не проводилось никаких исследований на иммунных клетках или людях, чтобы ответить на этот вопрос.

«Однако необходимы дальнейшие исследования для уточнения фактического биологического и иммунологического значения этих различий», — сказала соавтор исследования профессор Катарина Шерф из Технического университета Мюнхена.

Результаты усреднены, и отдельные сорта иногда демонстрировали разные тенденции. Девять сортов в целом потеряли белок, а один немного увеличил его содержание.

Как для общего содержания глютена, так и для общего содержания АТИ, сорт пшеницы объяснял больше различий между образцами, чем обработка углекислым газом. Другими словами, то, какую именно пшеницу высадили исследователи, имело огромное значение.

Это дает селекционерам полезный инструмент для работы, хотя для выбора лучших сортов потребуется нечто большее, чем просто проверка одного конкретного белка.

В некоторых сортах пшеницы наблюдалось снижение содержания отдельных АТИ, но увеличение количества или доли определенных фрагментов, связанных с целиакией.

Исследователи хотят вывести сорт пшеницы, содержащий меньше белков, участвующих во вредных реакциях, и при этом пригодный для выпечки хлеба. Сорт, хорошо себя зарекомендовавший по одному показателю, может оказаться неэффективным по другому.

Эксперимент проводился в течение одного вегетационного периода в одном месте. Кроме того, использовалось только одно полевое кольцо с дополнительным содержанием углекислого газа и одно с обычным воздухом, поэтому исследователям необходимо повторить работу, прежде чем делать общие выводы.

Колебания уровня углекислого газа могли ослабить некоторые из последствий.

Исследование также оставляет открытым вопрос о том, что происходит, когда пшеница подвергается воздействию как дополнительного количества углекислого газа, так и более высоких температур. Такое сочетание факторов имеет значение, поскольку тепло также может изменять белки пшеницы.

Более ранние исследования показали, что высокие температуры увеличивают количество некоторых белков глютена, участвующих в иммунных реакциях, в то время как дополнительный углекислый газ снижает количество некоторых из них.

На данный момент полученные результаты дают производителям и селекционерам повод задуматься не только о количестве производимой пшеницы. Белки, содержащиеся в зерне, и то, как это зерно ведет себя в хлебопекарной промышленности, заслуживают внимания по мере изменения условий выращивания.