C Stoffwechselprozesse in den Stangensegmenten

1 Einleitung

Über die Dynamik der Veränderungen der Qualitätsparameter innerhalb der Spargelsprosse ist wenig bekannt. Kadau (2001) beobachtete unterschiedliche Veränderungen der Pectinfraktionen in der Spargelspitze und in der restlichen Sprosse. Die Dynamik des Stoffwechsels wird von der Enzymaktivität bestimmt und diese wiederum ist abhängig von einer, durch das genetische Material gesetzten Reaktionsnorm. Zu den enzymatischen Reaktionen, die auch nach der Ernte ablaufen, gehören die Phytohormonaktivität, die Hypersensivitäts-Reaktion, die Lignifizierung, der Aufbau funktionsfähiger Chloroplasten mit sich anschließender Chlorophyll-Synthese und die Synthese von Anthocyanen (Heß, 1999). Die Anthocyanbildung und die Bildung von [Seite 96↓]Chloroplasten kann durch Verfärbung der Spargelspitze in die Farben Violett und Grün bei Lichtzutritt beobachtet werden. So sollten in der vorliegenden Arbeit durch Beobachtung der Veränderungen der Qualitätsparameter in der Spargelspitze und der restlichen Sprosse Informationen darüber gewonnen werden, ob innerhalb eines bestimmten Spargelstangensegments translokatorische Prozesse die Dynamik des Stoffwechsels beeinflussen. Durch genaue Kenntnis dieser Vorgänge können daraus produktphysiologisch angepasste Maßnahmen zur Optimierung der Qualitätserhaltung nach der Ernte abgeleitet werden.

2 Material und Methoden

2.1 Pflanzenmaterial und Erntekriterien

Für die Untersuchungen der Spargelstangensegmente Spargelspitze bis 7 cm (S1) und der restlichen Sprosse 7 cm bis 22 cm (S2) wurde das Pflanzenmaterial wie in Kapitel B 2.1 und 2.2 beschrieben, verwendet und die gleichen Erntekriterien beachtet.

2.2 Aufbereitung der Spargelstangen

Die in Kapitel B 2.3 beschriebenen Messungen der Qualitätsparameter Trockensubstanz, Textur, der Pectinfraktionen, des Lignins, der Hemicellulose, der Cellulose, der Fructose, Glucose und Saccharose erfolgten an den Stangensegmenten S1 und S2 der Spargelstangen am Erntetag (Kontrolle) und nach erfolgter Lagerung von zwei Lagertagen bei je drei Wiederholungen von nicht geschältem und nicht verpacktem Spargel bei 2°C und 20°C Lagertemperatur. Außerdem wurden die Veränderungen der Qualitätsparameter in den Stangensegmenten S1 und S2 von in Folie P-Plus 2 bei 10°C gelagertem nicht geschältem und geschältem Spargel an jeweils drei Wiederholungen erfasst.

2.3 Thermische Fotografie

Am Beginn der Erntesaison 2002 wurden mit einerInfrarot-Kamera (VARIOSCAN 2011 JENOPTIK JENA) die Temperatur an der Oberfläche der Spargelsegmente S1 und S2 erfasst. Hierzu wurden zehn erntefrische gewaschene Spargelstangen auf einem Metallgitter im Abstand von etwa 1 cm ausgelegt und die Temperatur mittels Infrarot-Thermografie aufgezeichnet.


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2.4 Elektronenmikroskopische Untersuchungen

Aus nicht geschälten und nicht gelagerten und drei Tage in Folie BAW 3 bei 20°C gelagerten Spargelstangen (n = 10) wurde am Punkt 7cm ab Spargelspitze Gewebematerial aus dem Pericykel entnommen. Um die Gewebezellen für das Elektronenmikroskop zu präparieren, wurden die Proben in Flacheinbettungsformen in SPURR-MEDIUM horizontal eingebettet. Nach vierundzwanzigstündigem Aushärten der Formen im Trockenschrank bei 60°C konnten die Proben mit dem Glasmesser geschnitten werden. Nach dem Aufbringen der Gewebeschnitte auf Grits unddem anschließenden Betrachten unter dem Transmissions-Elektronenmikroskop (EM 10 C / EM 10 CR, CARL ZEISS, D) wurden von ausgewählten Vergrößerungen Fotos zur Dokumentation der festgestellten Gewebeveränderungen gemacht.

2.5 Statistische Methoden

Die Messergebnisse wurden wie in Kapitel B, 2.10 statistisch aufbereitet.

3 Ergebnisse

3.1 Biochemische Veränderungen in Spargelsegmenten in Abhängigkeit von der Lagertemperatur

Für die Kontrolle (Lagertag 0) wurde ermittelt, dass wasserlösliches, EDTA-lösliches Pectin und unlösliches Pektin und Glucose in beiden Segmenten gleich verteilt waren. Die geringen Abweichungen der Qualitätsparameter Textur, Hemicellulose, Cellulose, Fructose und Saccharose waren nicht signifikant. Im Segment S2 wurden

25 % weniger Trockensubstanz und 57 % mehr Lignin festgestellt (Anhang Tab. 94).

Die Veränderungen in der Spargelspitze nach zweitägiger Lagerdauer gegenüber der Kontrolle betrugen bei 2°C Lagertemperatur mehr als -10 % bei Lignin, Hemicellulose, Glucose und mehr als +10 % bei der EDTA-löslichen, der unlöslichen Pectinfraktion und der Saccharose. Bei 20°C Lagertemperatur betrugen die Veränderungen in der Spargelspitze mehr als -10 % der EDTA-löslichen Pectinfraktion, der Fructose, der Glucose und mehr als +10% des unlöslichen Pectins und der Cellulose. Die Veränderungen in der restlichen Spargelsprosse bei 2°C betrugen


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mehr als -10 % von unlöslichem Pectin, Lignin, Glucose und mehr als +10% von EDTA-löslichem Pectin, Cellulose und Saccharose. Bei 20°C erfolgte eine mehr als 10 % ige Abnahme des EDTA-löslichen Pectins, der Hemicellulose und der Glucose, die restlichen untersuchten Qualitätsparameter zeigten keine signifikante Zunahme (Tab. 73 und Anhang Tab. 95).

Tab. 73: Verteilung der Qualitätsparameter in den Spargelsegmenten S1 und S2 (nicht geschält, nicht verpackt) in Abhängigkeit von der Lagertemperatur

Die bei 20°C mit einer Infrarot-Kamera ermittelte Temperaturdifferenz zwischen den Spargelspitzen und den restlichen Sprossen an der Spargelstangenoberfläche betrug zwischen 3,5°C und 2°C.

Die Oberfläche des Segments S1 war bei allen Stangen höher temperiert, als die Oberfläche von S2. Sie betrug bei drei Stangen +23°C, bei einer Stange +22°C und bei sechs Stangen +21,5°C.

An der Oberfläche des Segmentes S2 wurde als höchste Temperatur 21,5°C und als tiefste Temperatur 19,5°C gemessen (Abb. 18).


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Abb. 18: Durch Stoffwechsel bedingte Temperaturunterschiede an der Oberfläche von Spargelstangen

3.2 Veränderungen der Qualitätsparameter in den Segmenten von nicht geschältem und geschältem Spargel

Nach zwei Lagertagen war die Textur des Segments S1 des nicht geschälten Spargels gegenüber S1 des geschälten Spargels unelastischer. Im Segment S1 des nicht geschälten Spargels wurden höhere Gehalte von Lignin, Cellulose, Fructose und Glucose beobachte, als in S1 des geschälten Spargels.

Die Textur des Segments S2 des nicht geschälten Spargels war gegenüber S2 des geschälten Spargels unelastischer. Im Segment S2 des nicht geschälten Spargels wurden höhere Gehalte von Lignin, Hemicellulose und Cellulose festgestellt, als im Segment S2 des geschälten Spargels.


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Bei geschältem und nicht geschältem Spargel (verpackt in Folie P-Plus 2) waren in S1 und S2 keine signifikanten Unterschiede in den Gehalten an wasserlöslichem Pectin und EDTA-löslichem Pectin zu beobachten (Tab. 74).

Tab. 74: Vergleich der Qualitätsparameter nicht geschälten und geschälten Spargels für die Segmente S1 und S2 nach zwei Lagertagen bei 10°C

Qualitätsparameter

nicht geschält

geschält

 
 

S1

S2

S1

S2

 

MW

SE

MW

SE

MW

SE

MW

SE

TS (%)

8,06

0,0

7,32

0,0

8,43

0,1

7,04

0,4

TX (-)

73,60

3,7

72,52

4,8

54,50

3,4

50,30

2,7

WPF (mg/g TS)

10,81

0,2

9,25

0,1

11,70

0,3

10,40

0,5

EPF (mg/g TS)

2,12

0,0

1,79

0,0

2,11

0,0

1,71

0,1

UPF (mg/g TS)

11,72

0,3

13,71

0,2

14,80

0,3

15,4

0,4

LIG (% I .d. TS)

1,34

0,0

1,59

0,0

0,66

0,0

0,88

0,0

HEM (% i. d. TS)

2,36

0,0

5,12

0,0

2,95

0,0

3,70

0,2

CEL (% i. d. TS)

8,02

0,0

10,44

0,0

7,38

0,0

8,10

0,1

FRU (mg/g TS)

170,80

1,5

194,10

1,4

160,00

2,9

n.b.

n.b.

GLU (mg/g TS)

134,20

2,4

165,30

1,3

122,00

3,1

n.b.

n.b.

SAC (mg/g TS)

27,07

0,4

31,29

0,9

28,10

1,6

37,60

2,6


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3.3 Zellwandveränderungen von nicht gelagertem Spargel

Die im Transmissionselektronenmikroskop untersuchten Dünnschnitte des Pflanzengewebes nicht gelagerten Spargels des Segmentes S2 zeigten intakte, ausgeprägte Interzellularräume in Form eines unregelmäßigen Dreiecks mit stark abgerundeten Ecken (Abb. 19).

Demgegenüber zeigten Gewebeproben von S2 des drei Tage bei 20°C in Folie BAW 3 gelagerten Spargels starke Verformungen des Interzellularraumes. Die Zellwände benachbarter Zellen zeigten im Bereich der Mittellamelle Ablösungen der Zellwände durch deformierte Zellen (Abb. 20 und 21)

Abb. 19: Intakter Interzellularraum (oberer Bildteil, Eliptoid) zwischen den hellen Zellwänden dreier aneinandergrenzender Zellen frisch geernteten Spargels (Vergrößerung: 8000 fach)


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Abb. 20: Deformierter Interzellularraum (Pfeil) von gelagertem Spargel (Vergrößerung: 6300 fach)

Abb. 21: Deformierter Interzellularraum (schwarzer Pfeil) und beginnende Ablösung der Zellwände (weißer Pfeil) im Gewebe von gelagertem Spargel (Vergrößerung: 8000 fach)


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22.12.2005