تصور کنید قصد دارید از یک سبزی تازه مثل برگ‌های سبز استفاده کنید، اما وقتی به سراغش می‌روید، متوجه می‌شوید که پژمرده شده یا رنگش تغییر کرده است. این اتفاق برای بسیاری از ما آشناست، اما تأثیر آن فراتر از یک ناراحتی شخصی است.
بحران ضایعات پس از برداشت
ضایعات غذایی پس از برداشت، بیش از ۳۰ درصد از کل تولید جهانی غذا را شامل می‌شود. این یعنی سالانه حدود ۱.۳ میلیارد تن غذا از بین می‌رود؛ مقداری که می‌تواند نیاز غذایی بیش از یک میلیارد نفر را برطرف کند.
گرچه یخچال و سردخانه تا حدی از این مشکل جلوگیری می‌کنند، اما در بسیاری از مناطق جهان زیرساخت‌های لازم برای نگهداری محصولات کشاورزی در مسیر انتقال یا انبار وجود ندارد. بنابراین کاهش ضایعات غذایی به یک چالش جهانی بدل شده است.
نوآوری دانشمندان MIT و SMART برای نگهداری بهتر محصولات
استفاده از سوزن‌های میکروسکوپی ابریشمی
پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و اتحاد تحقیقاتی سنگاپور–MIT (SMART) راهکاری نوآورانه برای مقابله با این مشکل ارائه کرده‌اند: استفاده از سوزن‌های میکروسکوپی زیست‌تجزیه‌پذیر ساخته‌شده از ابریشم برای تزریق ملاتونین به داخل گیاهان پس از برداشت.
این سوزن‌ها می‌توانند بدون ایجاد استرس، از لایه‌ی بیرونی سخت گیاه عبور کنند. «بندتو مارلی»، نویسنده ارشد این مطالعه و استاد مهندسی عمران و محیط زیست در MIT، در این‌باره گفت:
«این اولین‌بار است که توانسته‌ایم از این سوزن‌ها برای افزایش ماندگاری محصول تازه برداشت‌شده استفاده کنیم.»
آزمایش روی سبزی «پاک چوی»
تیم تحقیقاتی روی «پاک چوی»، سبزی محبوب و بسیار فسادپذیر آسیایی کار کرده است. تزریق ملاتونین به پایه‌ی گیاه، ماندگاری آن را در دمای محیط تا چهار روز و در شرایط یخچالی تا ده روز افزایش داد.
ملاتونین: فراتر از یک هورمون خواب
تأثیر ملاتونین بر پیری گیاه
ملاتونین فقط برای خواب انسان مفید نیست؛ بلکه در رشد و پیری گیاه نیز نقش دارد. دانشمندان بررسی کردند که آیا مقدار کمی ملاتونین می‌تواند روند پیری طبیعی گیاه (senescence) را کند کند یا نه.
مارلی در این باره افزود:
«مقدار ملاتونینی که وارد گیاه می‌کنیم بسیار پایین است، به‌گونه‌ای که به‌طور کامل توسط گیاه متابولیزه می‌شود و مقدار ملاتونین نهایی در غذا را به‌طور چشمگیر افزایش نمی‌دهد.»
پژوهشگران ابتدا ملاتونین را به روش اسپری و غوطه‌ور کردن استفاده کردند، اما تأثیری مشاهده نکردند. در نتیجه، به استفاده از سوزن‌های ابریشمی روی آوردند.
اثربخشی سوزن‌های حاوی ملاتونین
وقتی پچ‌های حاوی ملاتونین به‌صورت دستی روی پایه‌ی ساقه‌ی پاک چوی قرار گرفت و تغییرات طی زمان بررسی شد، نتایج بسیار واضح بودند.
گیاهان بدون تیمار، طی ۲ تا ۳ روز شروع به زرد شدن کردند و در روز چهارم دیگر قابل فروش نبودند. اما گیاهان تیمار‌شده تا روز پنجم و حتی هشتم در دمای اتاق همچنان سبز و تازه باقی ماندند.
«ما به‌وضوح دیدیم که می‌توان ماندگاری پاک چوی را بدون زنجیره سرمایشی افزایش داد.»
در شرایط یخچالی نیز نتایج بهتر شد. سبزی‌های تیمار‌شده تا ۲۵ روز رنگ و کیفیت خود را حفظ کردند؛ یعنی حدود ۵ روز بیشتر از نمونه‌های بدون تیمار.
فعالیت آنتی‌اکسیدانی و محافظت ژنتیکی
مونیکا جانگیر، نویسنده همکار مطالعه و پژوهشگر سابق در آزمایشگاه علوم زیستی Temasek، در این خصوص گفت:
«آنالیز طیف‌سنجی نشان داد که گیاهان تیمار‌شده فعالیت آنتی‌اکسیدانی بالاتری داشتند و تحلیل ژن‌ها نشان داد ملاتونین باعث فعال شدن زنجیره‌ای از واکنش‌های حفاظتی در گیاه شد که کلروفیل را حفظ و روند پیری را کند می‌کرد.»
کاهش استرس، کاهش ضایعات
بهبود پاسخ به استرس پس از برش
یانگ‌یانگ هان، نویسنده دیگر و پژوهشگر در گروه تحقیقاتی فناوری‌های پایدار و مخرب کشاورزی دقیق (DiSTAP) در SMART، توضیح داد:
«ما تأثیر ملاتونین را بررسی کردیم و متوجه شدیم که این ماده باعث بهبود پاسخ استرس گیاه بعد از برش می‌شود؛ یعنی استرس واردشده به گیاه را کاهش می‌دهد و در نتیجه عمر مفید آن افزایش می‌یابد.»
تحول در زنجیره‌های تأمین غذایی
این روش می‌تواند در مناطقی که سرمایش پایدار ندارند، تحول‌آفرین باشد. همچنین می‌تواند در زنجیره‌های تأمین جهانی مواد غذایی، که هر روز اضافه اهمیت دارد، فرصت‌های تازه‌ای ایجاد کند.
ساروجام راجانی، نویسنده همکار ارشد و مدیر تحقیق در آزمایشگاه علوم زیستی Temasek در سنگاپور، اظهار کرد:
«ضایعات پس از برداشت یک مشکل بسیار بزرگ است، مخصوصاً در بازارهای نوظهور آفریقا و جنوب شرق آسیا که بسیاری از محصولات تولید می‌شوند، اما در مسیر مزرعه تا بازار خراب می‌شوند.»
آینده این فناوری
خودکارسازی و گسترش به سایر محصولات
اگرچه روش فعلی به‌صورت دستی انجام می‌شود، پژوهشگران به‌دنبال استفاده از تراکتور، پهپاد یا ماشین‌آلات دیگر برای به‌کارگیری سریع‌تر و گسترده‌تر پچ‌ها هستند.
مارلی افزود:
«برای گسترش این روش، باید به نقطه‌ای از نظر هزینه و عملکرد برسیم که استفاده از آن برای کشاورزان به‌صرفه باشد.»
بررسی هورمون‌ها و محصولات دیگر
تیم تحقیقاتی همچنین قصد دارد هورمون‌های گیاهی دیگر و محصولات مختلف را نیز بررسی کند. هدف آن‌ها تنها افزایش عمر مفید نیست، بلکه بهبود بافت، شکل و ارزش تغذیه‌ای نیز در دستور کار قرار دارد.
«ما می‌خواهیم بررسی کنیم که آیا می‌توان با این روش، ارزش غذایی، شکل و بافت گیاه را هم کنترل کرد؟ همچنین به توسعه این فناوری برای استفاده میدانی ادامه خواهیم داد.»
نتیجه‌گیری: سوزن‌های ابریشمی، راهکاری نو برای کاهش ضایعات غذایی
با تحقیق و توسعه بیشتر، این سوزن‌های ابریشمی کوچک می‌توانند گام بزرگی در کاهش ضایعات غذایی و افزایش دسترسی به محصولات تازه برای افراد بیشتری باشند. هر پچ، یک گام به سوی آینده‌ای پایدارتر است.
