Як працює шпинат?
Це листовий овоч (за сумісництвом цілюща рослина) родом з Персії і доводиться родичем лебеді. Популярність цієї рослини приніс і його м’який, практично нейтральний смак, який дозволяє експериментувати на кухні: ви можете додавати зелень в овочеві та фруктові салати, супи і варення. Дослідження показують, що шпинат здатний зробити людину сильнішою, а сонячні батареї – дешевше і ефективніше. Так що цілком очевидно: шпинат – це овоч майбутнього!
«I am what I… ем»!
Диснеївський Моряк Папай виявився абсолютно правий: в шпинаті сила! Вчені з Каролінського інституту в Стокгольмі з’ясували, що міститься в шпинаті нітрат стимулює в організмі вироблення двох типів білка, які беруть участь у гомеостазі кальцію – вирішального фактора м’язового скорочення. Тому щоб стати сильніше і витривалішими, потрібно включити в свій раціон цю «чарівну» зелень, а так само буряк, салат-латук і мангольд.
Чим ще хороший шпинат? Виявляється, це справжнє джерело вітамінів і мікроелементів! Він містить калій, кальцій, магній, йод, фосфор, натрій, цинк, залізо, фтор, клітковину, вітаміни С, Е, А, Р, РР, К, вітаміни групи В (В1, В2, В3, В5, В6, В9). За змістом каротину шпинат поступається лише моркві, а за кількістю білка – тільки рекордсменам рослинного світу начебто квасолі і зеленого горошку. Однак у нас, на відміну, наприклад, від Сполучених Штатів, цей поживний делікатес не особливо популярний і рідко з’являється на столі – почасти тому, що шпинат швидко псується.
Свіжа зелень корисна для зору: завдяки вмісту лютеїну і зеаксантину шпинат запобігає відшарування сітківки ока. Листовий овоч так само зміцнює імунітет, серцево-судинну систему, сприяє підвищенню гемоглобіну в крові, покращує діяльність підшлункової залози і стимулює роботу кишечника. Необхідно включати шпинат в раціон при нервовому виснаженні і перевтомі, авітамінозу, гіпертонії, цукровому діабеті, гастриті, ентероколіті, подорении на рахіт у дітей. Протипоказання: при нирковокам’яній хворобі, нефриті, подагрі, захворюваннях печінки, жовчного міхура та дванадцятипалої кишки.
Крім того, в шпинаті міститься велика кількість щавлевої кислоти, яка перешкоджає засвоєнню кальцію з їжі. У свіжих листках вона безпечна, але стає проблемою після термічної обробки – тому при варінні кислоту необхідно нейтралізувати молоком або вершками.
Шпинатовая революція
Американські хіміки з Університету Вандербільта зробили прорив в альтернативній енергетиці: їм вдалося створити сонячну батарею на основі шпинату, яка виробляє електрику набагато ефективніше всіх відомих биогибридных пристроїв подібного типу. В останньому номері журналу «Advanced Materials» вчені оповідають про те, як їм вдалося «умовити» фотосинтезирующий білок шпинату співпрацювати з кремнієвої основою.
Історія цих досліджень нараховує більше сорока років і починається з відкриття унікального рослинного білка PS1 – він негайно зацікавив наукове співтовариство тим, що, навіть будучи ізольованим, продовжує перетворювати сонячне світло в електрику. І, будучи створеним самою природою, цей білок демонстрував майже стовідсотковий ККД, чого не скажеш навіть про новітні фотоелементи, чия ефективність рідко досягає 40%.
Крім того, додатковим плюсом фотоелементів на основі PS1 є те, що для їх виготовлення не потрібно використовувати індій або дорогу платину. Тому дослідники з різних країн почали шляхом спроб і помилок шукати спосіб використання білка PS1 для отримання електрики. Однак, стаючи частиною фотоелемента, рослинна з’єднання, здавалося, втрачало свої сили: одержуване з допомогою білка електрика не могла і мріяти про суперництво з потужністю традиційних фотоелементів. І, на довершення всього, вже через пару тижнів роботи білок розпадався, що робило його використання абсолютно безглуздим з комерційної точки зору.
Останню проблему вдалося вирішити пару років тому, коли групі дослідників з Університету Вандербільта пощастило продовжити термін життя шпинатового биогибридного фотоелемента до дев’яти місяців. Девід Клиффел, один з авторів проекту, повідомляє: «Ми ніколи не сумнівалися, що можна домогтися набагато більш вражаючого терміну служби – треба лише слідувати за природою. Вона краще за всіх знає, як це зробити: наприклад, у вічнозелених рослинах білок PS1 живе роками. Все що нам треба зрозуміти, як це відбувається і повторити в лабораторії».
Сьогодні вчені можуть по праву пишатися: вони зуміли розібратися, в яких умовах рослинний білок відчуває себе комфортно. Як з’ясувалося, PS1 воліє кремній з позитивним зарядом поверхні. Щоб «переселити» фотосинтезирующий елемент на сонячну батарею, дослідники виділили білок з листя шпинату і розчинили його у воді. Цим розчином треба було полити кремнієву підкладку і помістити її в вакуумну камеру: рідина випаровувалася, а на поверхні фотоелемента залишалася тонка білкова плівка. Трохи поекспериментувавши з неї, вчені встановили, що оптимальним варіантом завтовшки можна вважати плівку PS1 товщиною один мікрон.
«Ця комбінація виробляє струм, майже в тисячу разів перевищує ті результати, які ми одержували при з’єднанні цього білка з різними металами. Ми досягли і кілька більшої напруги: шпинатовый фотоелемент дозволяє отримувати з одного квадратного сантиметра поверхні струм величиною 850 мікроампер при напрузі 0,3 вольта. Тому сьогодні вже можна говорити про комерційний майбутньому нової сонячної батареї», – розповідає Клиффел. До речі, PS1 можна виявити не тільки в шпинаті, але і, наприклад, у тропічному рослині пуерарія (або кудза), яке незабаром обіцяють зробити новим об’єктом досліджень.
