Высокая концентрация углекислого газа (CO₂) в атмосфере может существенно изменить белковый состав пшеницы. Это повлияет не только на качество выпечки, но и на переносимость продуктов из пшеницы. К такому выводу пришли авторы исследования, проведенного Институтом биологии пищевых систем при Мюнхенском техническом университете. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Food Chemistry, при адаптации сельскохозяйственных культур к изменению климата в будущем следует уделять внимание не только урожайности, но и таким качественным характеристикам, как белковый состав.
В результате изменения климата глобальная концентрация CO₂ в атмосфере выросла с 340 ppm в 1980 году до 425 ppm в 2024 году. В зависимости от социально-экономического развития в будущем этот показатель может вырасти до 600 ppm к 2050 году. Пшеница, один из важнейших продуктов питания в мире, будет расти при значительно более высоких концентрациях CO₂.
На сегодняшний день лишь в нескольких полевых экспериментах изучалось, как повышенная концентрация CO₂ влияет на белковый состав пшеницы. Чтобы восполнить этот пробел, группа исследователей вырастила 10 сортов озимой пшеницы в условиях, максимально приближенных к реальным. Часть растений выращивалась при повышенной концентрации CO₂ (eCO₂, 546 ppm), остальная пшеница росла при обычной концентрации.
После сбора урожая исследователи проанализировали состав белков пшеницы в различных образцах зерна с помощью разработанного ими метода масс-спектрометрии высокого разрешения. Они сосредоточились на таких белках, как ингибиторы амилазы и трипсина, пуроиндолины и белки глютена, а также на пептидах, вызывающих целиакию.
В целом содержание ингибиторов амилазы и трипсина увеличилось в условиях повышенного содержания CO₂. Напротив, концентрация пуроиндолинов, белков глютена и некоторых пептидов, вызывающих целиакию, которые могут образовываться из белков глютена в процессе пищеварения, снизилась. «сСтепень изменений во многом зависела от конкретного сорта пшеницы», — говорит Сабрина Гайслиц, главный исследователь. «Результаты также показали, что снижение концентрации белков глютена связано с ухудшением качества выпечки».
Катарина Шерф, руководитель исследовательской группы по химии пищевых биополимеров, добавляет: «Наблюдаемые изменения в содержании ингибиторов амилазы и трипсина, а также некоторых пептидов, вызывающих целиакию, могут иметь долгосрочные последствия для заболеваний, связанных с употреблением пшеницы. Однако для выяснения биологического и иммунологического значения этих различий необходимы дальнейшие исследования».
Результаты работы показывают, насколько важно выявлять и выводить сорта пшеницы, которые сохраняют высокие хлебопекарные качества даже при повышении концентрации CO₂ и при этом содержат как можно меньше потенциально непереносимых белков.
