Ich habe im Rahmen eines Sammelkaufs eine Menge Obst gekauft. Können sie süßer werden, wenn ich sie stehen lasse?

Geschrieben von | Wulianhuakai

Viele kennen die Erfahrung: Bananen und Kiwis sollten nach dem Kauf zwei Tage lang aufbewahrt werden, da sie weicher schmecken. Tatsächlich besteht nicht nur bei Bananen und Kiwis, sondern auch bei einer Reihe von Früchten wie Äpfeln, Pfirsichen, Mangos, Papayas, Birnen, Aprikosen, Pflaumen, Kakis, Avocados und Kantalupen die Möglichkeit, dass sie süßer werden (wenn nicht sogar schlecht werden), nachdem Sie sie nach Hause gebracht haben.

Zudem wird der Geschmack der Tomaten zwar nicht merklich süßer, das Fruchtfleisch wird jedoch weicher und der Säuregehalt nimmt ab. Es ist auch ein Modellorganismus für die Untersuchung klimakterischer Pflanzen.

Es gibt ein weiteres offensichtliches Phänomen im Leben. Bei einigen anderen Früchten, wie etwa den bekannteren Sorten Wassermelone, Ananas, Weintrauben, Erdbeeren, Blaubeeren, Kirschen und Litschis, ändert sich der Geschmack nicht wesentlich, egal wie sie gelagert werden. Das Gleiche gilt für Gurken, Kartoffeln, Kohl, Karotten usw. Und diese Obst- und Gemüsesorten sollten bald nach der Reife gegessen werden, damit sie nicht verderben.

Der Grund hierfür liegt darin, dass sie unterschiedliche Reifungsmuster aufweisen. Bei den oben aufgeführten Beispielen handelt es sich ausschließlich um Obst und Gemüse, das zu den respiratorischen und klimakterischen Symptomen führt, während es sich bei den folgenden Beispielen ausschließlich um Obst und Gemüse handelt, das nicht zu den respiratorischen und klimakterischen Symptomen führt.

Abbildung 1. Beispiele für klimakterische und nichtklimakterische Früchte (Quelle: umd.edu)

Obst und Gemüse hören nach der Ernte nicht auf, sich zu entwickeln. Sowohl der klimakterische als auch der nichtklimakterische Typ können weiter atmen. Allerdings unterscheiden sich die beiden Modelle stark.

Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Obst- und Gemüsesorten ist ihre Empfindlichkeit gegenüber dem Pflanzenhormon Ethylen. Auch nach der Ernte kann es bei respiratorisch klimakterischen Früchten durch die Katalyse von Ethylen noch zu einer Spitzenatmungsfrequenz kommen und im Körper große Moleküle in kleine Moleküle umwandeln – so wird beispielsweise Stärke zu Zucker hydrolysiert. Dabei wird das Fruchtfleisch weicher, der Säuregehalt nimmt ab und die Süße zu. Darüber hinaus katalysiert das von jeder Frucht freigesetzte Ethylen die Entwicklung anderer Früchte, wodurch die dicht beieinander liegenden Früchte reifer werden.

Allerdings setzen nichtklimakterische Früchte ihren ursprünglichen Entwicklungsprozess nach der Ernte nicht fort. Ihre Atmungsrate nimmt ab und unreife Früchte reifen nicht weiter, während reife Früchte verfaulen. Daher liefert Cold Chain Express vor allem nichtklimakterische Früchte wie Kirschen, Litschis etc. aus. Diese können nicht künstlich nachgereift werden und können erst kurz vor der Reife geerntet werden. Nach der Ernte müssen sie innerhalb kurzer Zeit gegessen bzw. gekühlt werden, sonst verderben sie. Allerdings können Früchte mit der respiratorischen Synchrotron-Emissions-Tomographie im Voraus geerntet und gereift werden, wodurch die Logistikkosten gesenkt werden.

Abbildung 2. Kirschen in einem Kurierkarton (Foto vom Autor bereitgestellt)

Dieser Modusunterschied wird in Bildern wie diesem dargestellt:

Abbildung 3. Veränderungen der Ethylenfreisetzung und Atmungsrate nach der Ernte von Obst und Gemüse | Quelle: UC Davis

Wir können sehen, dass die Eigenschaften nichtklimakterischer Früchte im Wesentlichen in dem Moment festgelegt werden, in dem sie die Zweige verlassen. So werden die Gurken, die wir kaufen, schnell welken und die Ananas, die wir kaufen (besonders für diejenigen von uns, die wie ich im Norden leben), werden im Wesentlichen im Mund stechen.

Warum passiert das? Nehmen wir Apple[1] als Beispiel.

Abbildung 4. Ethylensyntheseweg im Apfel. Pfeile stehen für Beförderung; flache Pfeile stellen Hemmung dar; durchgezogene Linien stellen einen bestimmten Prozess dar; gestrichelte Linien stellen einen unbekannten Prozess dar[1]

Bei Früchten mit respiratorischem Burst umfasst der Ethylensyntheseweg zwei Systeme: System 1 (S1) und System 2 (S2). Die Hauptfunktion von Ethylen besteht darin, die Wachstumsrate von Pflanzen zu reduzieren und eine frühe Reifung von Früchten zu fördern. Während der Jungfruchtperiode tritt das Stadium S1 auf, eine selbsthemmende Reaktion. In dieser Phase wird Methionin/Methionin unter Katalyse der S-Adenosylmethioninsynthetase zu S-Adenosylmethionin (SAM) synthetisiert, SAM wird unter Katalyse der ACC-Synthetase zu 1-Aminocyclopropancarbonsäure (ACC) synthetisiert und ACC wird unter Katalyse der Malonyltransferase in Malonyl-ACC (MACC) umgewandelt. Dadurch kann die Produktion von Ethylen vermieden und eine vorzeitige Reifung der Früchte verhindert werden.

Der S2-Prozess ist eine autokatalytische Reaktion. ACC synthetisiert Ethylen unter der Einwirkung von ACC-Oxidase, und dann wird die autokatalytische Reaktion von Ethylen durch [2] Ethylen → Ethylenrezeptor-ETR-Familie → CTR-Familie → EIN2 → EIN3/EIL → ERF → Ethylenreaktionsbezogene Genexpression durchgeführt.

Wege zur Ethylenproduktion in Pflanzen[2]

Daher ist während des Reifungsprozesses von Obst und Gemüse mit respiratorischer Übergangsphase nur die Freisetzung von exogenem/endogenem Ethylen erforderlich, um kontinuierlich Ethylen zu produzieren und so die Reifung von Obst und Gemüse zu katalysieren.

Der Fruchtreifemechanismus ist jedoch ein hochkomplexer Prozess mit mehreren Regulierungsebenen (DNA, RNA und Protein) und erfordert die koordinierte Wirkung mehrerer Pflanzenhormone. Es gibt auch einige neue Forschungsfortschritte. Neben Ethylen wird angenommen, dass auch ein anderes Pflanzenhormon, die Abscisinsäure (ABA), in diesem Prozess eine wichtige Rolle spielt. Bei Kiwis[3] zeigte eine Gefrierbehandlung mit anschließender Rückkühlung auf Raumtemperatur eine bessere Wirkung als die Anwendung von Ethylen.

Abbildung 5. Ethylensynthese, -vermittlung und andere mehrstufige Regulierung während der Fruchtreife [3]

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass nicht nur das klassische Ethylenmodell eine wichtige Rolle spielt, sondern dass auch der Cytochrom-c-Signalweg (CYTc) und der alternative Oxidase-Signalweg (AOX) zur Steigerung der mitochondrialen Aktivität beitragen. Der hervorgehobene Bereich auf der rechten Seite der obigen Abbildung deutet darauf hin, dass niedrige Temperaturen die Produktion von NADPH-Oxidase stimulieren und dadurch die Ansammlung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) fördern können, die ins Zytoplasma gelangen, um die Genexpression zu vermitteln und so den AOX-Signalweg zu aktivieren.

Natürlich handelt es sich hierbei um eine relativ mikroskopische molekularbiologische Studie. Einmal habe ich rohe Kiwis gekauft, aber sie wurden nie weich, also habe ich es überprüft.

Aus makroskopischer Sicht erreicht die Atmungsfrequenz bei Früchten mit Atmungsstillstand einen Höchstwert, wenn die Menge des freigesetzten Ethylens zunimmt. Durch das Stoppen der Ethylenzufuhr wird dieser Prozess unterbrochen.

In der Produktion und im Alltag werden auch einige chemische Substanzen verwendet, um den Reifungsprozess von Obst und Gemüse mit respiratorischer Transition zu regulieren, wie etwa 1-Methylcyclopropen (1-MCP), das eine ähnliche Struktur wie Ethylen aufweist und mit Ethylenrezeptoren konkurrieren kann, wodurch die Reifung der Früchte verzögert wird. Außerdem wird Aminoethoxyvinylglycin (AVG) verwendet, das ACC in MACC umwandeln und die Ethylenproduktion in der Frucht verhindern kann.

Abbildung 6. Funktionsprinzip von AVG | Quelle: Fan Huifen et al. 2008

Dies ähnelt der S1-Phase der Ethylenproduktion in künstlich simulierten Früchten.

Das am häufigsten verwendete ist natürlich Ethephon. Für Endkunden wie mich ist das Reifen der Früchte die wichtigste Aufgabe.

Kurz gesagt handelt es sich bei Obst und Gemüse, das süß werden kann, im Allgemeinen um Obst und Gemüse, das zu den respiratorischen Wechseljahren führt. Sie können nach der Ernte weiter atmen und so ein besseres Aroma entwickeln. Obwohl wir den Prozess noch nicht vollständig verstehen, wurde Ethylen als Schlüsselfaktor identifiziert. Früchte, die nicht süß werden können oder gar nicht süß werden, sind in der Regel nichtklimakterische Früchte und ihre Form ist nach der Ernte im Wesentlichen festgelegt. Am besten erntet man sie, wenn sie vollständig reif sind.

Verweise

[1] Ji Y, Wang A. Jüngste Fortschritte bei der Phytohormonregulierung der Apfelreife. Pflanzen. 2021; 10(10):2061. https://doi.org/10.3390/plants10102061 https://www.mdpi.com/2223-7747/10/10/2061#cite

[2] Liu Changyu, Chen Xun, Long Yuqing, Chen Ya, Liu Xiangdan, Zhou Ribao. Forschungsfortschritte bei Genen, die mit der Blütenalterung in Zusammenhang stehen, sowie bei der Ethylenbiosynthese und Signaltransduktionswegen[J]. Biotechnology Bulletin, 2019, 35(3): 171-182 http://html.rhhz.net/SWJSTB/html/2019-3-171.htm

[3] Hewitt S und Dhingra A (2020) Beyond Ethylene: Neue Erkenntnisse zur Rolle der alternativen Oxidase im respiratorischen Klimakterium. Front. Pflanzenwissenschaft 11:543958. doi: 10.3389/fpls.2020.543958 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.543958/full

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