Cenne nasiona

Nasiona mogą długo pozostawać w stanie spoczynku, czyli w stanie życia utajonego. Ich metabolizm jest wtedy silnie ograniczony, dzięki czemu nie zużywają zgromadzonych materiałów zapasowych, niezbędnych na kolejnych etapach rozwoju. Szczególnie interesują naukowców nasiona wyjątkowo długowieczne. Najstarsze z nich, datowane radiowęglowo, które skiełkowały i wyrosły na żywotne rośliny, to mające mniej więcej 31,8 tys. lat nasiona lepnicy (Silene stenophylla), liczące 2 tys. lat nasiona palmy daktylowej (Phoenix dactylifera) oraz 1,4 tys. lat nasiona lotosu orzechodajnego (Nelumbo nucifera). Co zapewniło im długowieczność? Nasiona lepnicy, arktycznego kwiatu z Syberii, znaleziono zakopane w wiewiórczych norach hibernacyjnych 38 m poniżej wiecznej zmarzliny. Nasiona palmy daktylowej odkryto podczas wykopalisk w pałacu Heroda Wielkiego na Masadzie w Izraelu, gdzie znajdowały się w chłodnym, suchym miejscu. Z kolei nasiona lotosu odzyskano z suchego dna jeziora. We wszystkich przypadkach niewielka zawartość wody oraz niska temperatura otoczenia okazały się sprzyjające dla zachowania żywotności.

Przechowywanie nasion

Przechowywanie nasion w stanie suchym umożliwia zachowanie bioróżnorodności, czyli bogactwa organizmów w naszym środowisku. W celu zabezpieczenia ich zasobów genowych na przyszłość w wiecznej zmarzlinie norweskiego archipelagu Svalbard na wyspie Spitsbergen wydrążono tunel i stworzono w 2008 r. Globalny Bank Nasion. To przedsięwzięcie pozwala w sposób bezpieczny przechowywać nasiona roślin jadalnych z całego świata. Budowla znajduje się na głębokości 120 m, a niska temperatura wewnątrz (–18°C) jest utrzymywana przez wieczną zmarzlinę. Z powodu wyższych niż przeciętne temperatur i intensywnych opadów deszczu w 2016 r. woda przedostała się do tunelu wejściowego prowadzącego do banku. Na szczęście nasiona nie były zagrożone – odpowiednia konstrukcja sprawiła, że woda zamarzła i zatrzymała się na 15 metrze 100-metrowego korytarza. Ale ocieplanie się klimatu wymusza uszczelnienie ścian tunelu i wykopanie zewnętrznych rowów odwadniających, żeby uniknąć podobnych sytuacji w przyszłości.

W ciągu ostatnich 12 lat w banku zgromadzono ponad milion próbek nasion, z czego każda składa się z ok. 500 sztuk zamkniętych w szczelnej aluminiowej torbie. Co ciekawe, obiekt ten ma możliwość przechowywania nawet 4,5 mln próbek nasion, a standardy w tej kwestii określa Organizacja Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO). W Polsce Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych w Radzikowie zajmuje się gromadzeniem i długoterminowym przechowywaniem w stanie żywym nasion ponad 70 tys. gatunków roślin ważnych dla celów rolniczych i wyżywienia. Banki genów są rezerwą bioróżnorodności także dla drzew. Doskonałym przykładem jest Leśny Bank Genów Kostrzyca, trzymający pieczę nad leśnymi zasobami.

Zachowanie puli genowej gatunków jest wyzwaniem dla całego świata, dlatego m.in. ustalono 22 maja Międzynarodowym Dniem Różnorodności Biologicznej i wprowadzono odpowiednie regulacje prawne.

Kiełkowanie nasion

Czy zadali sobie Państwo kiedyś pytanie, dlaczego z opakowań nasion fasoli czy grochu nie wyrastają rośliny bezpośrednio na półkach w sklepie? I skoro nie wyrastają grządki warzyw na półkach, to dlaczego tak łatwo wyhodować samemu w domu kiełki rzeżuchy czy rzodkiewki? Kluczem jest tutaj woda, a dokładnie jej zawartość w nasionach i dostępność w środowisku, z którego może być pobrana.

Kiełkowanie rozpoczyna się od pęcznienia, gdy nasiona pobierają z gleby wodę, która pomaga zaktywować zarodek do rozwoju. Jest ona niezbędna do zajścia reakcji biochemicznych, dostarcza rozpuszczony tlen zarodkowi, zmiękcza okrywy nasienne i zwiększa ich przepuszczalność. Pomaga również w rozerwaniu łupin nasion, a także uczestniczy w przekształcaniu złożonych materiałów zapasowych w prostą rozpuszczalną formę (tj. białka – do aminokwasów, skrobię – do cukrów prostych, tłuszcze – do kwasów tłuszczowych i glicerolu), transportowaną do zarodka. Pęcznienie i zmiękczenie okrywy nasiennej wymaga również określonej temperatury. Dzięki rozerwaniu okryw wyłania się korzeń zarodkowy, będący korzeniem pierwotnym, który następnie się wydłuża, żeby kiełkujące nasiona mogły uzyskać jeszcze więcej wody.

Dlaczego nasiona nie kiełkują w owocach, np. w arbuzie? Przecież ich miąższ zawiera do 92% wody. Otóż oprócz wody nasiona wymagają określonej temperatury i dostępu światła, które w przypadku arbuza nie przenika przez czarną okrywę nasienną i grubą warstwę owocni.

U niektórych gatunków nasiona przeżywają nawet ekstremalne odwodnienie, nazywane desykacją, i w takim stanie mogą przetrwać wiele lat przed podjęciem kiełkowania. Nasiona takie zaliczane są do kategorii „orthodox” i po podsuszeniu zawierają 5–10% wody. Takie właściwości mają m.in. nasiona fasoli, grochu, kukurydzy czy pomidora. Obecne standardy banku genów zalecają suszenie nasion do 5% zawartości wody i przechowywanie w temperaturze –18°C. W celu obniżenia czy wyeliminowania kosztów chłodzenia opracowano koncepcję ultrasuchego przechowywania nasion wysuszonych do ultraniskiej zawartości wody, wynoszącej zaledwie 1–4%, i z powodzeniem zastosowano w wypadku roślin uprawnych takich jak kapusta pekińska, czosnek, ogórek i papryka.

Istnieją także nasiona nieznoszące odwodnienia lub tolerujące odwodnienie tylko częściowe, zaklasyfikowane jako „recalcitrant”, czyli wrażliwe na podsuszanie. Szacuje się, że ok. 8% roślin nasiennych wytwarza nasiona „recalcitrant”, które nie mogą być przechowywane w bankach. Można je tylko przetrzymywać krótkoterminowo w warunkach uniemożliwiających dalsze odwodnienie przy maksymalnym obniżeniu intensywności ich oddychania. Do tej kategorii należą nasiona kawy, kakao, mango, awokado, manioku czy liczi. Z gatunków rodzimych głównie dęby, a także kasztanowce, kasztan jadalny, klon jawor, klon srebrzysty wytwarzają nasiona wrażliwe na podsuszanie, co stanowi nie lada wyzwanie w przechowalnictwie nasion, szczególnie tych gatunków, których urodzaj występuje nieregularnie (np. dębów). Nasiona „recalcitrant” bezwzględnie potrzebują wody do przetrwania, gdyż nie posiadają na poziomie tkankowym i komórkowym mechanizmów przeciwdziałających skutkom odwodnienia i ponownego uwodnienia.

Czy jeść nasiona suche, czy uwodnione wraz z owocnią?

Jesteśmy smakoszami wszystkich owoców typu orzech i orzeszek, będących jednocześnie nasionami nasyconymi zdrowymi tłuszczami, antyoksydantami, witaminami i minerałami. Na pewno niejednokrotnie zdarzało się Państwu kosztować, przynajmniej jako dodatku do sałatek, prażonych pestek słonecznika, dyni czy orzeszków pinii. Jednakże nie wszystkie nasiona można bezkarnie spożywać w formie suchej. Chociażby nasiona chia – czyli szałwii hiszpańskiej, pochodzącej z okolic Meksyku oraz z Gwatemali i słynącej z imponującej zawartości przeciwutleniaczy. Niektóre w stanie uwodnionym otaczają się warstwą śluzu, którą tworzą głównie węglowodany. Śluz pęcznieje i staje się bardzo galaretowaty. W przypadku chia może wchłonąć 9–27 razy więcej wody, niż waży pojedyncze nasienie. Taki galaretowaty śluz można również stosować jako zamiennik jajka w gotowaniu i pieczeniu. Ponadto substancje śluzowe otaczające nasiona chia mają właściwości usprawniające trawienie jako błonnik rozpuszczalny. Jeśli zaś spożyjemy je suche, wtedy pochłoną wodę w układzie pokarmowym, co utrudni przemieszczanie się trawionego pokarmu i spowoduje przejściowe zaburzenia żołądkowe i zaparcia. Ponadto suche nasiona chia zawierają kwas fitynowy, który pomaga rosnąć młodym roślinom. Natomiast w układzie pokarmowym człowieka utrudnia wchłanianie żelaza, cynku i wapnia, sprzyjając niedoborom minerałów. Moczenie nasion uwalnia je od tego kwasu.

Uwodniony śluz nasion chia ma właściwości prozdrowotne. Zawiera np. pewien peptyd o właściwościach leczniczych, działający identycznie jak syntetyczne środki farmaceutyczne do leczenia układu sercowo-naczyniowego i wysokiego ciśnienia krwi. Od dawna znany jest też korzystny wpływ nasion lnu na zdrowie, zwanych w ziołolecznictwie siemieniem lnianym. Uwodnienie śluzu aktywuje ich właściwości odżywcze i fizyczne, co czyni je jeszcze bardziej korzystnymi dla zdrowia. Siemię lniane przede wszystkim wspiera zdrowie układu pokarmowego, a także pomaga kontrolować poziom glukozy we krwi, obniża poziom cholesterolu, a nawet chroni przed nowotworami. Nasiona lnu mają przewagę nad nasionami chia w obniżaniu ryzyka występowania nowotworów, ponieważ zawierają do 15 razy więcej lignanów – związków wykazujących właściwości antyoksydacyjne i przeciwnowotworowe. Zawartość lignanów w nasionach lnu to 0,8 mg/g świeżej masy. Lignany dzięki podobieństwu do estrogenów regulują gospodarkę hormonalną człowieka, dlatego zmniejszają ryzyko wystąpienia głównie nowotworów hormonozależnych.

Połknięta pestka

Nasiona przechodzące przez układ pokarmowy ssaków napotykają szereg płynów takich jak sok żołądkowy i sok jelitowy. Te z cienkimi i przepuszczalnymi okrywami nasiennymi będą najbardziej narażone na negatywne skutki połączonych sił mechanicznych i chemicznych działających w układzie pokarmowym ptaków, które uczestniczą w rozprzestrzenianiu wielu gatunków roślin. Jednakże są one na ogół odporne na procesy trawienne, ponieważ tempo kiełkowania po skaryfikacji, trawieniu chemicznym lub trawieniu mikrobiologicznym, jest podobne do szybkości kiełkowania nasion kontrolnych niepoddanych takiej obróbce. To właśnie okrywa nasienna jest warstwą zewnętrzną, która chroni ziarno i pozwala delikatnemu zarodkowi przetrwać podróż przez układ pokarmowy zwierzęcia. Okrywa nasienna jest selektywnie przepuszczalna – nie pozwala przenikać substancjom o charakterze lipofilnym (tłuszczolubnym), jonowym czy wielkocząsteczkowym. Czyli woda swobodnie przez nią przepływa, ale substancje w niej rozpuszczone są zatrzymywane.

Bez przeszkód przez nasz przewód pokarmowy przechodzi np. pestka arbuza. Szkoda, że jego twarda okrywa nasienna broni dostępu do zawartych w środku cennych składników. Jak wykazano w badaniach, nasiona te należą do najbardziej odżywczych i działają na dodatek przeciwbakteryjnie, przeciwzapalnie, przeciwbólowo, przeciwcukrzycowo, wspierając pracę nerek i regenerację wątroby oraz obniżając ciśnienie krwi. Aby wykorzystać te ich właściwości, wystarczy je uprażyć na patelni, aż staną się chrupiącą i złocistą przekąską. Sproszkowane nasiona arbuza są dostępne w sprzedaży jako wysokobiałkowy suplement diety szczególnie zalecany sportowcom. Można też z nich uzyskać olej, który jest szczególnie popularny w zachodniej Afryce (nazywany jest tam olejem ootanga lub kalahari). Dostępna w sklepach jest także herbata z prażonych pestek arbuza, która ze względu na właściwości moczopędne usuwa toksyny i oczyszcza organizm. Prawdopodobnie najsmaczniejsza jest w wersji z dodatkiem prażonych liści morwy, ale jej skład i sposób przygotowania zostały objęte patentem. Pamiętajmy, że wszystkie cenne składniki znajdują się wewnątrz nasion, dlatego należy je rozgryźć, a nie połykać w całości. Teoretycznie pestki arbuza, jak każde inne połknięte ciało obce o średnicy 0,5–1 cm czy nawet niedokładnie pogryziony pokarm, mogą zablokować ujście wyrostka robaczkowego. Produkowany w jego wnętrzu śluz nie wypływa, rozszerza wyrostek i staje się pożywką dla bakterii, co może skutkować wytworzeniem stanu zapalnego.

dr hab. Ewa M. Kalemba

Instytut Dendrologii Polskiej Akademii Nauk, Kórnik

Specjalizuje się w analizach biochemicznych i molekularnych nasion drzew o znaczeniu lasotwórczym. Prowadzi badania nad wrażliwością nasion na podsuszanie. Jej badania dotyczą udziału oksydacyjnych modyfikacji potranslacyjnych białek w regulacji podstawowych etapów rozwoju nasion, takich jak dojrzewanie i kiełkowanie.