Исследование Университета Йоханнесбурга изучает потенциал южноафриканского растения для сохранения фруктов

Профессор Фаволе, занимающий пост председателя SARChI по исследованиям в области устойчивого сохранения и агропереработки (SPAR) и директора Центра исследований послеуборочной обработки и агропереработки (PARC) в Департаменте ботаники и биотехнологии UJ, подчеркивает наличие проблем со здоровьем, требующих дальнейшего изучения. Например, европейские эксперты пришли к выводу, что широко используемый химикат флудиоксонил нарушает критерии, связанные с воздействием на гормональную систему человека. По мнению Профессора Фаволе, индустрии свежих продуктов необходимы более безопасные и действенные решения, которые позволят снизить химическую зависимость, управлять устойчивостью и помочь экспортерам соответствовать меняющимся рыночным требованиям.

Выбор и разработка основы

Одним из путей разработки новых решений является использование эфирных масел из растений. Именно здесь в исследование попало местное южноафриканское растение. Было выбрано Helichrysum splendidum, поскольку его эфирное масло продемонстрировало многообещающие противогрибковые и антиоксидантные свойства на ранних этапах исследования, когда оно тестировалось против патогенов, выделенных из выбранных фруктовых культур. Растение также отличается устойчивостью и быстрым ростом, что может способствовать устойчивому производству.

Фаволе сообщил, что они сотрудничают с компанией в Западном Кейпе, которая производит эфирные масла из местных растений в промышленных масштабах, обеспечивая надежное и стабильное снабжение, что повышает шансы на коммерческое внедрение. Тем не менее, это эфирное масло имеет присущие проблемы: оно легко испаряется, теряет эффективность при хранении и плохо смешивается с водой. Более того, большинству людей кажется, что вкус и запах слишком сильны при использовании достаточного количества для поддержания свежести фруктов и овощей.

Технология инкапсуляции

Чтобы решить проблемы с запахом, вкусом и другими трудностями, исследователи применили метод, известный как «инкапсуляция». Инкапсуляция делает масло более удобным для работы и повышает его стабильность. Как объясняет г-н Юсуф Мукайла, аспирант SPAR и PARC, инкапсуляция подобна превращению жидкого молока в сухой молочный порошок для кофе, когда жидкость преобразуется в сухую форму, которую легче хранить, транспортировать и смешивать при необходимости.

Мукайла добавил, что в их порошке структура поддержки формируется из хитозана и сывороточного белка. Эта структура защищает капельки масла в частицах порошка от испарения или разрушения, а также облегчает смешивание порошка с водой. Следующим этапом стало определение оптимального «рецепта» для инкапсуляции, который должен был защищать капельки эфирного масла от испарения и обеспечивать медленное, но постоянное высвобождение масла для защиты свежих фруктов от порчи. Эти испытания проводились исключительно в контролируемых лабораторных условиях, и рецепты еще не проверялись на фруктах.

Тестирование и обучение ИИ

Вместо этого исследователи провели тесты против грибка Penicillium digitatum, вызывающего зеленую плесень — серьезное заболевание после сбора урожая цитрусовых. Мукайла отметил, что этот грибок служил полезной заменой для одной из причин порчи фруктов, но не для всего плода. Следующим шагом будет тестирование лучшей формуляции на настоящем продукте. Однако эти эксперименты в чашках Петри позволили сравнить каждый порошковый «рецепт» в одинаковых условиях и получить чистые, надежные данные для моделей машинного обучения (AI). Для получения достаточного объема данных для обучения и тестирования моделей AI, постдокторантный научный сотрудник доктор Кабиру Джимо создал 20 различных «рецептов» инкапсуляции. Каждый рецепт содержал разное соотношение эфирного масла, хитозана и сывороточного порошка. Каждый рецепт трижды одновременно тестировался против Penicillium digitatum в чашках Петри. Исследователи использовали результаты тестов, чтобы обучить модели AI взаимодействию ингредиентов. Затем одна из моделей AI смогла спрогнозировать оптимальный «рецепт» с наибольшим потенциалом для сохранения свежих фруктов. В конечном итоге, они протестировали «оптимальный рецепт, предложенный ИИ», и обнаружили, что прогнозы ИИ оказались более чем на 94% точными.

Дальнейшие планы исследования

Профессор Фаволе сообщил, что на следующем этапе исследователи проведут испытания оптимизированного ИИ порошка на реальных фруктах в условиях реалистичного хранения и транспортировки. Они оценят степень гниения, потерю веса, твердость, цвет, вкус и запах, чтобы определить, может ли порошок продлить срок годности без ущерба для качества фруктов.