Заметки фитохимика. Банановая шкурка наносит ответный удар04.01.2019 22:49

Банан велик, а кожура еще больше…
(журнал «Техника — молодежи» №8 за 1986 год)

Кожуре банана досталась незавидная участь. Если кожицу яблок используют хотя бы для получения яблочного пектина, то в случае банановой кожуры путь один — в мусорный контейнер… А ведь вещь непростая, она и поскользнуться поможет, и этилен для созревания выделит. И кроме того, с такой простой и незамысловатой штукой как кожура связаны такие глобальные вещи, как АНТИпитательные вещества, нелетальный наркотик бананадин и почернение кожи от загара. В общем, предлагаю разобраться и восстановить фитосправедливость.
За подробностями — под кат.

Кстати, несмотря на то, что банановая кожура чуть ли не с 19 века используется как «народный» символ скольжения (я бы наверное даже ЦИАТИМ продавал с логотипом банана), насколько я осведомлен, до сих пор серьезных исследований механизма этого явления не проводилось. Люди (см. ниже) даже корабли спускали со стапелей с помощью банановой кожуры, а оценить трибологические свойства (коэффициент трения там, еще чего по мелочам) додумались только японцы из университета Китасато. Это Kiyoshi Mabuchi и сотоварищи (Kensei Tanaka, Daichi Uchijima, Rina Sakai). Видимо, в один прекрасный момент 2012 года, хлебнувши саке, ребята взялись за бананы, да так что наработали на Шнобелевскую премию в 2014 году (вообще склоняюсь к тому, что ученый, который не может сделать смешную или прикольную вещь по своей специальности — это «не настоящий» ученый).

Что они конкретно такого сделали? Во-первых, измерили коэффициент трения между поверхностью (деревянный/бетонный пол) и ботинком и проследили как банановая кожура на этот коэффициент влияет. Оказалось, что средний коэффициент трения банана по линолеуму составлял 0,066 (у банана по настилу из лиственных пород дерева — 0,083), что довольно неплохо, для сравнения тефлон (с коэффициентом трения 0,04), лед (около 0,05) или других хорошо смазанных поверхностей. Для сравнения коэффициент трения резины по бетону равен 1,02. Одновременно проверили «склонность к скольжению» у яблочной кожуры, кожуры лимона и мандарина. Для яблок коэффициент трения составил 0,105. Для мандарина — 0,225 (кожура мандарина примерно такая же скользкая как и сам деревянный пол. Во-вторых японцы установили механизм скольжения. Он напоминает процесс использования клея «Момент Гель», в котором цианокрилат содержится в микрокапсулах, которые разрываются в момент сдавливания и тем самым дают старт полимеризации клея (за счет контакта с влажным воздухом). В банане в качестве микрокапсул выступают фолликулы банановой кожуры, а в роли ~~клея ~~смазки — фолликулярный гель из полисахаридов и белков (составляющая растительной ткани). В обычном состоянии полисахариды в фолликулах напоминают гель, а при раздавливании образуют скользкий золь.

Кожура яблока/лимона/мандарина содержит т.н. фолликулярный гель в количествах, намного меньших, чем кожура банана, поэтому и коэффициент трения у этих материалов разительно отличается от бананового. Японцы назвали этот механизм фолликулярной гелевой смазкой и прогнозируют, что в дальнейшем их исследование может дать толчок для разработки целого класса растительных смазок схожей структуры.

На заметку: одним из связанных с кожурой банана является интернет-заблуждение о том, что в Индии до сих пор спускают на воду корабли с помощью тысяч раздавленных бананов. Оказалось не спускают, а спускали и не индусы, а американцы, во время второй мировой войны (а бананы — потому что дешевле любой другой смазки)

Вторым характерным признаком банановой кожуры после умения скользить, является умение издавать непередаваемый и неповторимый банановый аромат.

Что в запахе тебе моем…

Если попросить среднестатистического гражданина описать фруктовый запах банана, то с высокой долей вероятности ответ будет «пахнет бананом». Аромат уникальный и ни на что не похожий. В парфюмерной промышленности ноты банана не особенно популярны из-за сложности синтетического повторения состава натуральной эссенции. Композиций с использованием банановых нот намного меньше, чем, например, с яблоком или цитрусовыми, а таких, где банан — главное составляющее — нет вообще (ну или я недостаточно осведомлен в парфюмерных новинках).
Я думаю многие знали догадывались, что весь банановый аромат сконцентрирован именно в кожуре. Он представляет собой смесь из примерно 50 химических соединений. На картинке под спойлером представлена «полная выкладка»:

В данном и конкретном случае в вытяжке найдено 43 соединения, из них 16 спиртов, 20 эфиров, 2 альдегида, 4 кетона, 1 ацеталь. Максимальное содержание приходится на 2-пентанон, 2-пентанол, бутанол, изобутилацетат, изоамилацетат, 2-пентанолацетат, 2-метил-1-пропанол. В процессе созревания банана в кожуре увеличивается содержание таких эфиров, как изопентилацетат и изобутилацетат. По данным многих исследований, считается, что наиболее летучими компонентами в зеленых бананах являются альдегиды, а вот в желтых созревших — эфиры. Поэтому эфиры считаются основными носителями «бананового аромата». Простейшая синтетическая отдушка «банан» (встречается в бытовой химии иногда) — это, как правило, смесь изобутилацетата и изоамилацетата. Но можно представить (посмотрев на таблицу выше) насколько она далека от запаха живого банана.

На заметку: одно время ходил довольно упорный слух, про то, что аромат банана помогает худеть. Основывалось все это дело на статье 25 летней давности, в которой описывался эксперимент, в ходе которого, люди вдыхающие перед едой фруктовые ароматы смогли похудеть. На эту статью неоднократно ссылалась пресса и различные ресурсы, посвященные вопросам ЗОЖ-питания/похудения и т.п. На самом деле, г-н Хирш (автор упомянутой статьи) просто наладил выпуска собственного БАД-а (порошок с запахом банана для посыпания поверх приготовленных блюд, читай «репеллент от обжорства») и успешно его продавал. БАД назывался Sensa, и был достаточно быстро изъят с рынка после того, как ФТК (Федеральная торговая комиссия США) оштрафовала производителя за ложные заявления об эффективности. Тем не менее, байка эта продолжает гулять по интернету до сих пор.

Из-за способности эффективно отдавать банановый аромат продуктам кожура активно используется в качестве «отдушки». К примеру, в процессе приготовления особого вегетарианского десерта на мангале:

Банановый запах в кулинарии лучше всего подходит для различных вегетарианских десертов или сладких напитков (в том числе настоек). Хотя в некоторых азиатских странах с кожурой от банана готовят и говядину и жесткую баранину (в том числе и выкладывая мясо на «противень» из банановой кожуры). Можно и рис готовить вот в таких «емкостях».

Ну и в конце концов может можно и так есть? Индусы ведь чатни свои из кожуры готовят. Прочитаете до конца — будет понятно, можно или нельзя есть. А пока — минутка официальных новостей под спойлером.

Раз уж, кстати, разговор пошел «за еду», то нельзя не упомянуть белые нити, которые находятся на обратной стороне кожуры и многими горяче любимы не меньше банана.

Флоэма

Часто наблюдаю картинку, как молодая мама, наблюдая за тем, как ребенок есть банан, назидательного говорит ему «не ешь шкурку», а ребенок в это время пытается съесть белые рыхлые волокна кожуры. Почему-то многие абсолютно не обосновано считают, что эти волокна приносят вред. А по сути, это ничто иное, как те самые грубые пищевые волокна, которые многие покупают «для улучшения моторики кишечника и выведения отходов пищеварения». В даже несмотря на то, что в статье про зеленый банан я кратко объяснил, почему резистентный крахмал из недозревших бананов лучше, чем пищевые волокна, для тех кто не любит и не может есть недозревшие бананы — волокна кожуры достаточно неплохой компромиссный вариант. Научное название этих белых съедобных нитей — флоэма.

Флоэ́ма (от греч. φλοῦς — кора) — то же, что и луб — проводящая ткань сосудистых растений, по которой происходит транспорт продуктов фотосинтеза к частям растения, в которых он не происходит: подземные части, конусы нарастания, цветки, плоды и др. Вместе с ксилемой (древесиной), обеспечивающей транспорт воды и минеральных солей, образует проводящие пучки.

Так что, в целом флоэмы полностью съедобны, а в банановых флоэмах так и вообще содержится больше пищевых волокон, чем в других фруктах. Ни у кого не вызывает возражений факт употребления с кожурой яблок и груш. Другое дело, что толщина разная и немного разный состав. Но в целом, никто не будет есть только «проводящие волокна», поэтому по диете удар это никак не нанесет. Хотя с точки зрения изобретательского подхода, любой банан — стремится к поеданию вместе с кожурой (как то же яблоко). И здесь даже есть определенные успехи, притом, ожидаемо — у японцев.

Изобретение, а точнее особый агротехнический подход (банановый бонсай) к выращиванию бананов принадлежит японской сельскохозяйственной (!) исследовательская (!) компании D&T Farm, сотрудникам которой удалось вывести банан со съедобной кожурой (сорт Mongee). Методика там примерно такая: рассаду банановых кустов, подросшую до определенного уровня, замораживают при -60 °С. Затем кусты размораживают и пересаживают. Из-за температурного стресса плоды начинают расти быстрее, а текстура кожуры становится похожей на листья салата — очень тонкая и приятная на вкус. На вкус новые бананы слаще обычных — в каждом примерно на 5 граммов сахара больше (кстати, из-за такой методики выращивания очень сильно обостряется и выделение летучих компонентов, ответственных за банановый аромат). Почему же до сих пор таких бананов нет в продаже? А потому что технология очень дорогостоящая, и каждый такой банан (пару десятков которых поступает в японские магазины) стоит примерно по 6$

Да и в целом, полное исчезновение кожуры на бананах не всем придется по вкусу, как минимум протестовать будут те, кто плотно сидит на известном наркотике «бананиндине», который готовится из упомянутых ранее нитей флоэмы. Чтобы не светить — все под спойлер.

Вспомнив битников, хиппи и все психоактивное, не грех возвратится к химическим особенностям кожуры.

Почему шкурка чернеет ?

Банановая кожура имеет свойство темнеть, притом потемнение не связано с ухудшением вкуса находящегося внутри банана, а даже наоборот — для большинства потребителей (ну кроме тех, кому «прописан» зеленый банан). Происходящий процесс — это ни что иное, как т.н. ферментативное потемнение (англ. enzymatic browning). Процесс этот наблюдается у фруктов/овощей и даже морепродуктов (креветки, лангусты и крабы). С одной стороны, процесс вроде как наносит ущерб и портит товарный вид, но с другой — не будь его, мы не знали бы цвета/вкуса чая (в том числе того, который «иван-чай», сейчас модно «ферментировать»), кофе, шоколада. Потемнение, это естественный природный процесс («природа рисует». В качестве основы для «красок» на растительном «холсте» выступают уже знакомые моим постоянным читателям полифенолы. Подробную их классификацию я уже приводил в статье Заметки фитохимика. Хурма когда описывал природные антиоксиданты. А в качестве «кистей» выступают различные ферменты, для которых полифенолы являются субстратом. В качестве инициатора механизма ферментативного потемнения может выступать любой процесс, вызывающий разрушение растительных клеток. В банановой кожуре, по мере созревания банана мембраны в клетке начинают ослабевать (за счет растворения пектина). На картинке ниже представлены SEM-фотографии клеточных стенок «стареющего» банана.

В зеленом банане не наблюдается заметной деградации клеточной структуры (вариант а) на картинке). С началом пожелтения кожуры (рисунок с) становятся заметны небольшие разрывы в клеточной ткани. Перед разрушением наблюдается некоторое утолщение (набухание) перегородок в клеточных стенках (варианты c) и d) на картинке). Постепнно границы между клетками становятся нечеткими, что связано с обширной потерей целостности клеток и следующим за этом выходом клеточного содержимого (как при раздавливании в эксперименте японцев). И на стадии желтой кожуры клетки разрушались полностью и структура клеточной стенки становилась неоднородной (варианты е) и f) — для банана зреющего при повышенной температуре). Исчезновение упорядоченной клеточной структуры на стадии желтой кожуры вызвано процессом старения. Считается, что старение с нарушением целостности клеточной мембраны позволяет фенольным соединениям (для банана это дофамин, лейкодельфинидин, лейкоцианидин) в вакуоле клетки вступать в контакт с ферментами вроде полифенолоксидаз. Полифенолоксидазы представляют собой класс ферментов, которые впервые были обнаружены в грибах и широко распространены в природе. По-видимому, они находятся в пластидах и хлоропластах растений, хотя и свободно существуют в цитоплазме стареющих или созревающих растений. Полифенолоксидаза, как полагают, играет важную роль в устойчивости растений к микробным и вирусным инфекциям и неблагоприятным климатическим условиям. В присутствии кислорода из воздуха фермент катализирует первые стадии биохимического превращения фенольных соединений с образованием хинонов, которые подвергаются дальнейшей полимеризации с образованием темных нерастворимых полимеров, называемых меланинами. Меланины образуют защитные области, обладающие антимикробными свойствами, и тем самым предотвращающие распространение инфекции в тканях растений. Пример образования меланинов из простого полифенола, тирозина, показан на рисунке ниже:

На заметку: так что, грубо говоря, почерневшая кожура банана гораздо ближе к коже загоревшей на солнце/в солярии, чем может показаться на первый взгляд. Некоторые растения, как и банановая кожура, могут биосинтезировать меланин в своих тканях, такую вариацию меланина часто называют еще катехолмеланином. Но хватать и есть почерневшую кожуру не советую уже хотя бы потому, что известное антиоксидантное и антираковое действие меланина прямо пропорционально степени его полимеризации или молекулярной массе. Т.е. если высокомолекулярный меланин — защищает клетки кожи от повреждения ультрафиолетовым излучением, снижая риск возникновения рака, то низкомолекулярный, наоборот, является прооксидантом и стимулирует возникновение свободных радикалов. А в кожуре, естественно, никто за степенью полимеризации не следит…

Продолжаем разговор про механизм почернения в общем, и про участвующие в этом ферменты в частности. Итак, полифенолоксидаза катализирует две основные реакции: гидроксилирование и окисление. Обе реакции используют молекулярный кислород (воздух). Реакция зависит не только от наличия воздуха, но и от pH (кислотности). Реакция не происходит в кислотных (рН <5) или щелочных (рН> 8) условиях. Поставщик бананов может спросить «А что делать чтоб сохранить?». А делать нужно вот что — либо инактивировать неким образом фермент (заморозить, нагреть или т.п.) либо удалить некоторые компоненты (хотя бы кислород) из реакции.

Для банана лучшими способами предохранения от ферментативного потемненияпризнаны следующие методы (и/или… выбрать тот, который лучше всего подходит, а то и скомбинировать все сразу):

1)Погружение в антиоксидантный раствор и выдержка в нем на протяжении 2 минут:
Хлорид кальция 1%
Аскорбиновая кислота 0,75%
Цистеин 0,75%
2) Покрытие бананов раствором каррагинана с концентрацией 5 г/л.
3) Хранение бананов в атмосфере с контролируемым составом (3% O2 + 10% CO2

Но даже в случае ферментативного потемнения есть некая неоднозначность. И появляется естественно желание обратить вред в пользу. Ведь если мы управляемо разрываем клеточные мембраны вручную, то таким путем мы можем заставить этот процесс происходить быстро и в определенных местах. Прокалывание банановой кожуры иглой создаст четко выраженную коричневую точку за считанные минуты. Делая много точек, мы можем нарисовать картинку на банановой кожуре.

Не удивительно, что этим кто-то уже успел воспользоваться. Сегодня всё больше художников начинают использовать банан как материал для рисунка на банановой кожуре — также известном как »banana tattoo». Проколотые места на кожуре при контакте с воздухом приобретают коричневый цвет, проявляя авторский рисунок. Чем холоднее фрукт, тем быстрее он вступает в контакт с воздухом и приобретает коричневый цвет. Кроме того, контролируя глубину погружения игл, можно создавать различные текстуры и оттенки коричневого.
Из наиболее известных художников-бананистов можно назвать следующих:

Stephan Brusche (aka iSteef) из Роттердама

Далее у нас японский художник Дайсуке Скагами под ником EndCape. На каждую работу у 40-летнего художника уходит примерно по пять часов.

И некто RitaColt aka Honey

Австралиец Jun Gil Park в мире банано-художников известен тем, что не прокалывает банановую кожуру, а заштриховывает ее с помощью обычной зубочистки. Оттенок регулируется степенью нажатия (почти как в электронных плашетах для художников) — чем сильнее нажим, тем темнее рисунок в этом месте. Техника чеканки на банане…

Ну и завершает обзор известнейших художников по банановым шкуркам, американский художник Фил Хансен (Phil Hansen), который с помощью обычной канцелярской кнопки создает на банане репродукции работ художников эпохи Возрождения — Микеланджело и Боттичелли, а также картины Эдгара Дега и Винсента Ван Гога. Кроме того Хансен подвел под общий знаменатель все мастерство «банановой татуировки», выпустив книгу «Tattoo a Banana: And Other Ways to Turn Anything and Everything into Art» («Татуировка на банане и другие способы превратить что угодно в искусство»).

Думаю, ни у кого, после просмотра не останется сомнений в том, что кожура банана — такая же ценная как и сам банан. И чтобы часть этих иллюзий разрушить и обосновать хоть как-то факт выбрасывания кожуры в мусор, опишу почему-таки кожура вредна и ее нельзя есть (по крайней мере, в сыром виде) с точки зрения фитохимика.

Антипитательные вещества

Мудрая природа, в отличие от человека (вроде вот такого «талантливого» биохеракера) подходит к решению любой задачи невероятно комплексно. Не удивительно, что многие талантливые инженеры и ученые, за эталон мастерства считают созданных природой существ, механизмы реакций и т.п. (поэтому остается только тяжело работать). Так вот, в процессе эволюции большинство растений выработало свои механизмы защиты от поедания животными и насекомыми. В том числе и с помощью эндогенных «репеллентов». В зарубежной литературе эти соединения называются антифиданты (англ. — аntifeedants) и представляют собой органические соединения, препятствующие поеданию животными или насекомыми растений. В качестве примера можно привести сосновую канифоль, аллилметилсульфид чеснока и т.п. В настоящее время многие из антифидантов используются в качестве биопестицидов, синтетические аналоги природных соединений позволили разработать новые инсектицидные препараты. В качестве примера можно привести пиретрин из ромашки, на основе которого было синтезирован целый класс соединений, называемых пиретроидами. Что для таракана — плохо, то для человека — хорошо. Поэтому не удивительно, что человек активно использует многие растения, содержащие антифиданты, в качестве пряно-ароматических добавок (специй). Можно вспомнить горчицу и хрен, которые в случае повреждения/сдавливания начинают выделять острые масла содержащие глюкозинолаты.

В последнее время схожее определение появилось и в диетологии и питании человека. Называются вещества такого толка — антинутриенты (антипитательные вещества или антинажорины, как кому удобнее говорить). Антинутриенты — это природные или синтетические соединения, которые препятствуют усвоению питательных веществ.

К антинутриентам относятся и таннины, и лектины (потенциальные антираковые препараты из черных точек на банановой кожуре, о которых я писал в прошлой статье) и еще множество различных компонентов (например ингибиторов ферментов, пищевых волокон, хелатирующих агентов, белков и т.п.). С одной стороны для человека который живет под эгидой «зеленой» эко-пищи важен баланс во всем. А в абсолютном большинстве случаев для пост-СССР стран играет роль пословица «не до жиру — быть бы живу». Поэтому и пектины для нас благо, что в мармелад идут, и черника с ее антиоксидантами на ура и еще много чего. Потому что экология оставляет желать лучшего, и выгоднее связать свинец в нерастворимый комплекс и вывести его из организма (пусть и вместе с цинком, медью или еще чем-то) чем получить отравление. Поэтому абсолютно любую написанную информацию можно трактовать с точки зрения «вопроса про стакан, который наполовину пуст или наполовину полон».

Важно то, что антипитательные вещества находятся в разных количествах почти во всех продуктах растительного происхождения. Эту информацию практически в каждой моей статье мне пытаются донести некоторые комментаторы. Так что, ребята, сегодня ваш день, я признаю, что антипитательные вещества — это темная сторона большинства овощей и фруктов…

Стоит отметить, что уровень антипитательны веществ в современных культурах постоянно снижается в результате процесса «одомашнивания» (хотя, признаться, по большей части концентрации антинутриентов в растительном сырье и так слишком низка, для того, чтобы представлять риск для самочувствия здорового человека, но человеку с хроническими заболеваниями вполне может хватить). Так что вспомните про эту статью, когда захочется сказать «покупная клубника какая-то неживая, то ли дело со своей грядки». Фактически, для людей селекционеры стараются. В настоящее время существует возможность полностью избавиться от антипитательных веществ с помощью генной инженерии (ГМО-фикация), но, поскольку эти соединения также могут оказывать серьезное лечебно-профилактическое воздействие, такие генетические модификации в итоге сделают пищу более питательной, но серьезно ослабят ее комлексную ценность для здоровья. Хотя человеку с древних времен известен способ борьбы с антинутриентами — термическая обработка пищи и ферментация. Поэтому я с очень большим скепсисом отношусь ко всевозможным девиантным трендам в питании, вроде сыроедения, фрукторианства и т.п.

Из всего множества антипитательных веществ, пока остановлюсь на тех соединениях, которые раньше не встречались в моих статьях, но при этом встречаются в банановой кожуре.

Мыльно-рыльный сапонин

Первым делом конечно же сапонины — вещества, которые представляют собой гликозидные соединения cо стероидным (C27) или тритерпеноидным (C30) (139) сапогенинным ядром с одной или несколькими боковыми углеводными цепями. Благодаря их амфифильному характеру и поверхностно-активным свойствам, сапонины являются отличными пенообразователями, образуя очень стабильную пену. Важным преимуществом, отличающим сапонины от других анионных ПАВ (к примеру, часто используемых в стиральных порошках полифосфатов) — это отсутствие щелочной реакции. Большая часть сапонинов содержится в кожуре банана, хотя и в самом плоде нет-нет да что-то находят. Кстати, именно с присутствием сапонинов связаны такие свойства банановой кожуры, как очистка кожаной обуви, использование в качестве тряпочки при 

© Habrahabr.ru