Erforschung der Auswirkungen des biologischen Reifungsprozesses auf die Lebensmittelindustrie

Von Patricia Sánchez Carrillo

Supermärkte und Gemüsehändler bieten eine große Auswahl an Obst und Gemüse an, das wir normalerweise gerne zum optimalen Reifezeitpunkt kaufen. Dies ist jedoch nicht immer möglich, und oft kaufen wir unreifes Obst, das dann zu Hause nachreift. Obstverkäufer empfehlen, diese grünen Früchte auf Papier oder Plastik bei Zimmertemperatur zu lagern, aber haben Sie auch schon festgestellt, dass diese grünen Früchte zu Hause oft nicht nachreifen? Das ist nicht abnormal, es ist nur so, dass diese Frucht ihren biologischen Reifungsprozess nicht richtig abgeschlossen hat.

Welche Obstsorten gibt es nach ihrem Reifetyp?

Die Unterscheidung zwischen klimakterischen und nicht-klimakterischen Früchten ist entscheidend. Klimakterische Früchte reifen nach der Ernte weiter, während nicht-klimakterische Früchte nicht reifen; sie müssen am Baum oder an der Pflanze bleiben, um zu reifen. Aus diesem Grund reifen bestimmte grüne Früchte, die wir kaufen, zu Hause nicht nach. Beispiele für klimakterische Früchte sind Äpfel, Birnen, Bananen, Kiwis, Tomaten und Pfirsiche. Zu den nicht-klimakterischen Früchten gehören Orangen, Zitronen, Weintrauben und Granatäpfel.

Die Unterscheidung zwischen klimakterischen und nicht-klimakterischen Früchten hängt mit der entscheidenden Rolle von Ethylen im Reifungsprozess zusammen. Ethylen ist ein gasförmiger ungesättigter Kohlenwasserstoff, der als Haupthormon für die Reifung verantwortlich ist. Seine natürliche Biosynthese nimmt mit dem Reifeprozess der klimakterischen Früchte zu und führt zu bemerkenswerten Veränderungen in Farbe, Aroma und Textur. Bei klimakterischen Früchten steigt der Ethylenspiegel auch nach der Ernte weiter an, was den Abschluss des Reifungsprozesses zu Hause erleichtert. Umgekehrt fehlt den nichtklimakterischen Früchten die Fähigkeit, nach der Ernte Ethylen zu produzieren, so dass sie nicht in der Lage sind, zu Hause selbständig zu reifen.

"Das Verständnis des biologischen Reifungsprozesses ist für die Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung, insbesondere für die Konservierung von Obst und Gemüse. Herkömmliche Methoden beinhalten die Kontrolle von Temperatur, Feuchtigkeit und Gaszusammensetzung, aber ihre Anwendung hängt von der Art der Frucht ab."

Welche Veränderungen verursacht Ethylen in Früchten?¹

Wie bereits erwähnt, ist Ethylen das für die Reifung verantwortliche Hormon. Durch seine Biosynthese kommt es zu Veränderungen in der Färbung der Früchte. Die Chloroplasten werden abgebaut, und das Chlorophyll, das grüne Pigment, das den unreifen Früchten ihre Farbe verleiht, wird reduziert. Gleichzeitig werden andere Pigmente synthetisiert, wie die Carotinoide, die für die orange und gelbe Farbe verantwortlich sind, und die Anthocyane, die für die rote, violette und blaue Färbung der reifen Früchte verantwortlich sind.

Auch Geruchs- und Geschmacksveränderungen treten auf. Der süße Geschmack reifer Früchte ist auf die Hydrolyse von Stärke zurückzuführen, bei der Zucker wie Glucose, Fructose und Saccharose entstehen. Die Bildung dieser Zucker ist auf einen Atmungsprozess zurückzuführen, bei dem organische Säuren verwendet werden, die auch den Säuregehalt reifer Früchte verringern. Als Folge dieses Abbauprozesses entstehen flüchtige phenolische Verbindungen, die für den Geruch der reifen Früchte verantwortlich sind.

Schließlich verlieren die Früchte auch an Textur, da Ethylen die Enzyme Polygalacturonase und Cellulase aktiviert, die die Zellwand der Zellen abbauen, was zu einer Verringerung des Fasergehalts führt.

Wie hilft das Wissen über den biologischen Reifungsprozess der Lebensmittelindustrie?

Das Verständnis des biologischen Reifungsprozesses ist für die Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung, insbesondere für die Konservierung von Obst und Gemüse. Herkömmliche Methoden beinhalten die Kontrolle von Temperatur, Feuchtigkeit und Gaszusammensetzung, aber ihre Anwendung hängt von der Art der Frucht ab.

Gegenwärtig sucht die Biotechnologie-Industrie nach innovativen Ansätzen, um die Reifung von Früchten genetisch zu steuern. Wie bereits erwähnt, weisen nichtklimakterische Früchte ein ausgeprägtes Reifungsmuster auf, das bei der Ernte endet und die Ethylenproduktion einstellt. Die laufenden Studien konzentrieren sich jedoch auf das Verständnis der Hormone, die für die Auslösung der Reifung in nichtklimakterischen Früchten verantwortlich sind. Ein anschauliches Beispiel ist die Untersuchung des Proteins RIF (Ripening Inducing Factor), das Gene reguliert, die am Reifungsprozess von Erdbeeren beteiligt sind. Diese Forschung umfasst verschiedene Aspekte, darunter die Gene, die für die Produktion von Anthocyanen verantwortlich sind, die den Erdbeeren die charakteristische rote Farbe verleihen, und die Synthese von Abscisinsäure, einem Hormon, das eng mit der Reifung von nichtklimakterischen Früchten verbunden ist.²

Chemische Methoden zur Verzögerung der Reifung sind erforscht worden, wie eine Studie zeigt, die durchgeführt wurde, um die Verzögerung der Reifung von Aprikosen und Pfirsichen zu bewerten. In dieser Untersuchung wurde Ethylen durch ein Verfahren, das die Oxidation mit Kaliumpermanganat und die Bestrahlung mit UV-Licht umfasst, wirksam ausgeschaltet. Mit dieser Methode konnte die Reifung hinausgezögert werden, so dass die antioxidative Kapazität dieser Früchte erhalten blieb.³

Das Verständnis biologischer Prozesse bildet die Grundlage für verschiedene Techniken, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, darunter die Konservierung von Obst und Gemüse durch kontrollierte Reifung. Wenn Sie das nächste Mal einen Gemüsehändler besuchen, wird sich Ihre Sichtweise auf Bananen, Erdbeeren und Kiwis vielleicht ändern. Interessanterweise sind Kiwis langsam reifende, klimakterische Früchte. Wenn Sie sie kaufen, solange sie noch sehr grün sind, sollten Sie ihnen einen zusätzlichen Ethylenschub geben. Legen Sie die Kiwis einfach zusammen mit einer reifen Banane und/oder einem Apfel in eine Papiertüte. Das von Bananen und Äpfeln abgegebene Ethylen beschleunigt die Reifung der Kiwis. Sind Sie bereit, diesen praktischen Trick auszuprobieren?

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Referenzen

1. Hernández C., Bedoya G. 2014. Die Rolle von Ethylen bei der Reifung von Früchten. Ethylen-Tests mit Bananen. Universidad Católica Sedes Sapientiae. Biological Research Center. 13:4-7.

2. Martín-Pizarro C., Vallarino J.G., Osorio S., et al. 2021. Der NAC-Transkriptionsfaktor FaRIF steuert die Fruchtreifung bei Erdbeeren. The Plant Cell. 33(5), 1574-1593.

3. Alonso-Salinas R., López-Miranda S., Acosta-Motos J.R. Effect of the combination of ethylene removal methods on the antioxidant activity of apricot and peach. 2022. Advances in ripening and post-harvest of fruits and vegetables. 194-198.