43. Gartenbauwissenschaftliche Tagung - (DGG) und des

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Technik „Produktqualität/Messung und Beeinflussung“
Quantitative Fruchtpigmentbestimmung bei Tomate (Lycopersicon esculen-
tum) während der Reifeentwicklung basierend auf zerstörungsfreier
spektraler Analyse
M. Pflanz 1 , H.-P. Kläring 2 und M. Zude 1
1
Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V., Max-Eyth-Allee 100, 14469 Potsdam
2
Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau e.V., Theodor-Echtermeyer-Weg 1, 14979 Großbeeren
mpflanz@atb-potsdam.de
Auf der Grundlage spektral-optischer Messverfahren zur Bestimmung der Pigmentgehalte in
Tomatenfrüchten wurden verschiedene Datenverarbeitungsmethoden erprobt, mit dem Ziel
die Fruchtentwicklung durch ein praxistaugliches Verfahren direkt an der Pflanze zu dokumentieren.
Zerstörungsfrei aufgezeichnete Fruchtspektren können grundsätzlich zur Berechnung
der Gehalte von Carotinoiden und Chlorophyllen dienen. Methodische Probleme treten
derzeit noch in der separaten Bestimmung von einzelnen Carotinoiden auf, weil sie anhand
ihrer spektralen Signatur in nur geringem Maße differenzierbar sind.
Für die Untersuchungen wurden an Tomatenfrüchten (n=238) der Sorte 'Counter' wiederholt
Spektren partieller Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich direkt an der Pflanze
sowie nach Lagerung aufgezeichnet. Die Fruchtspektren wurden mit Hilfe des Savitzky-
Golay-Algorithmus geglättet. Aus der 2. Ableitung wurden Indizes für Carotinoide (Car-
Index), f’’(350-650nm)=0, und Chlorophyll (Red-Edge), f’’(650-720nm)=0, ermittelt. Parallel
erfolgten Messungen der L*a*b*-Farbwerte und der OECD-Farbstufen. Die Fruchtreifestufe
(OECD-Farbkarte) zeigte eine hohe Korrelation mit dem Red-Edge (R²=0,80), Car-Index
(R²=0,89) sowie dem a*-Wert aus dem L*a*b*-Farbraum (R²=0,85). OECD-Farbstufe und
löslicher Trockensubstanzgehalt zeigten erwartungsgemäß eine geringe Korrelation.
Um einzelne Carotinoide trotz der Überlagerungseinflüsse anderer Pigmente präzise bestimmen
zu können, wurde eine graphische Lösung in Form einer Animation entwickelt. Die aufgezeichneten
Fruchtspektren werden über den Messzeitraum bewegt dargestellt. Die spektrale
Signatur von Reinstsubstanzen (ß-Carotin, Lycopin, Chlorophyll a und b) unterschiedlicher
Konzentrationen wird über kleinstmögliche Fehlerquadrate in Abhängigkeit zum zerstörungsfrei
aufgezeichneten Fruchtspektrum gebracht. Hierdurch können nach Reinstsubstanzen aufgelöste
Fruchtspektren errechnet und die einzelnen Pigmentgehalte der Tomaten ermittelt
werden.
Darüber hinaus können durch unterschiedliche Matrixeigenschaften bedingte Horizontalverschiebungen
der Absorption einzelner Pigmente mit Hilfe der entwickelten Routine bestimmt
werden. Somit werden in vivo - Spektren der Pigmente verfügbar.
BHGL – Tagungsband 24/2006