Refraktion als Maß für Lösliche Kohlenhydrate in Speicher-Wurzeln von Spargel

HortScience Zusammenfassung Das Ziel unserer Studie war es, festzustellen, wie genau die Refraktometrie zu quantifizieren löslicher Kohlenhydrate in den Speicher Wurzeln des Spargels ( Asparagus officinalis
wie viele Kohlenhydrate in Spargel

Abstract

Das Ziel unserer Studie war es, festzustellen, wie genau die Refraktometrie zu quantifizieren löslicher Kohlenhydrate in den Speicher Wurzeln des Spargels (Asparagus officinalis L.). Fructose, glucose, Saccharose und fructans sowie der Refraktion gemessen wurden in der 51 Wurzel-Proben wurden aus den kaufmännischen Bereichen. Es gab beträchtliche Unterschiede in der Refraktion sowohl innerhalb der Wurzeln von der gleichen pflanze (cv, 6%) und in Pflanzen, die im gleichen Bereich (cv, 20%). Proben von Spargel root sap enthalten: fructose, glucose, Saccharose und fructans in verschiedenen Fraktionen und, zusätzlich signifikante Mengen anderer solubles, die maßgeblich an der lichtbrechung. Daher Brechung Lesungen sind keine direkten Bestimmung von fructose, glucose, Saccharose und fructans in Spargel-Stamm von sap. Aber die Konzentration von diese Kohlenhydrate können gut geschätzt durch eine regression-Funktion, die verwendet Brechung Messwerte als input (r = 0.89).

Die Messung des Löslichen Feststoffe durch Refraktometrie ist eine weit verbreitete Methode zur Bestimmung der Qualität von marktfähigen Pflanzenteile. Zum Beispiel, lösliche Feststoffe-Konzentration wurde als Maß für den Zuckergehalt in Zuckerrohr (Mamet, 1999), Zuckerrüben (Campbell, 2002), muskmelon (Beaulieu et al., 2003), Tomaten (Stommel et al., 2005), und Tabelle Rüben (Feller und Fink, 2004). Im Gegensatz zu Labor-Methoden Refraktometrie-Messungen der Löslichen Kohlenhydrate sind sowohl schnell und kostengünstig. Kürzlich Wilson et al. (2002) und Drost (2005) vorgeschlagen, die Verwendung von ein Refraktometer für die Messung der root-Löslichen Kohlenhydrate in Spargel. Die Autoren stellten fest, dass das Wachstum der Speere und farne, während die Ernte der jährliche Zyklus verbunden ist mit einem charakteristischen Muster des Abbaus und der Akkumulation der Löslichen Kohlenhydrate in Speicher-Wurzeln. Erkennen von Abweichungen vom normalen Muster kann helfen, zu diagnostizieren Probleme mit dem Kropf, wie unerwünschte übermäßige Abbau von Kohlenhydraten angeregt durch Ernte-Zeiträume sind zu lang. Frese und Dambroth (1987) darauf hingewiesen, dass die Brechung Lesungen aus Pflanzensaft enthält verschiedene Arten von Zucker müssen mit Vorsicht interpretiert werden, da jeder Zucker hat einen anderen Brechungsindex. Die Schätzung der Gesamt-Zuckergehalt wäre vor allem fehleranfällig, wenn beide Zucker Verteilung der Proben nicht konstant ist und der Zucker unterscheiden sich stark in Ihrer spezifischen Brechungsindex-Inkrement (SRI), die beschreibt, wie viel der Brechungsindex einer Lösung ändert sich mit Bezug auf die Konzentration des gelösten Stoffes.

Es ist nicht bekannt, ob die Zusammensetzung und Variabilität bei der Lagerung Kohlenhydrate Spargel-Wurzeln ermöglicht eine genaue Beurteilung mit einem Refraktometer. Das Ziel unserer Studie war es, festzustellen, wie genau die Löslichen Kohlenhydrate in Speicher-Wurzeln des Spargels beurteilt werden kann, mit Refraktometrie.

Materialien und Methoden

Anlage Proben entnommen wurden in der Nähe von Vetschau, Deutschland, von zwei kommerziellen Felder, auf denen Spargel Sorte Gijnlim hatte, gepflanzt im Jahr 1995 (Feld 1) und 1999 (Feld 2). Standard-kommerziellen Bereich management für weißen Spargel praktiziert wurde. Zwischen Okt. 2002 und Okt. 2004, 4 und 10 wurden Proben aus Feld 1 und Feld 2 jeweils. Auf jeder Probenahme Datum, sechs Pflanzen ausgegraben wurden. Für diesen Zweck, alle Boden abgetastet wurde, hinunter zu 0,8 m 0,4 × 1.2-m-Parzellen, die jeweils mit einem Werk in der Mitte der Handlung. Dann wurden die Proben nach dem Zufallsprinzip gruppiert in drei Wiederholungen mit beiden Pflanzen. Es gibt keine Beweise dafür, dass Kohlenhydrate sind inhomogeneously verteilt zwischen storage-root-Abschnitte und wir daher hielt es nicht während der Unterabtastung. Daher werden alle Teile des all-Speicher-Wurzeln mit einem Durchmesser von mehr als 3 mm wurden erhoben von jedem replizieren. Alle diese Wurzeln haben, erfolgt eine Spülung mit Leitungswasser, geschnitten und gemischt. Dann drei teilproben wurden entnommen aus dem mixed root-Probe.

Die erste teilstichprobe, ≈300 g frische Angelegenheit, wurde verdrängt, was in 10 mL root sap, die gespeichert wurde, in Reagenzgläsern um Dehydrierung zu vermeiden. Brechung der sap gemessen wurde innerhalb von 60 min nach dem drücken mit einem digitalen Refraktometer (PR-101, Atago, Bellevue, WA). Die Messungen wurden wiederholt acht mal in der [Koeffizient der variation (CV), 1.3%] und ein Durchschnitt berechnet wurde für jede Probe.

Trockenmasse von Wurzel-sap wurde bestimmt, indem die Trocknung sap-Proben in Petrischalen für 1 d bei 70 °C in einem belüfteten trocknen von Kammer.

Die zweite teilstichprobe, ≈60 g frische Angelegenheit, wurde lyophilisiert und gemahlen. Vor der Analyse wurden die Proben erhitzt auf 80 °C für 30 min zum denaturieren Enzyme. Dann die Kohlenhydrate wurden analysiert, die in vier Schritten: 1) glucose und fructose wurden enzymatisch ermittelt mit Hilfe eines test-kit von Roche Diagnostics, Mannheim, Deutschland; 2) Saccharose wurde hydrolysiert α-glycosidase, dann Saccharose-Gehalt wurde bestimmt durch die Differenz von fructose vor und nach hydrolyzation von saccharose; 3) fructans wurden hydrolysiert mit fructanase, dann glucose und fructose wurden enzymatisch ermittelt mit Hilfe eines test-kit von Roche Diagnostics; und 4) fructan Gehalt wurde bestimmt durch die Differenz von glucose und fructose vor und nach der Hydrolyse des fructans. Die Methode für die Analyse fructans wird im detail beschrieben, indem Koball und Habel (2002).

Die Dritte teilstichprobe, ≈500 g frische Angelegenheit, getrocknet wurde für 7 d bei 70 °C in einem belüfteten trocknen von Kammer zu erhalten Trockenmasse.

SRI, ausgedrückt als Refraktion (ºBrix), Fruktose, Glukose, Saccharose und fructans war bestimmt mit dem PR-101 digital Refraktometer. Reine glucose und Saccharose (Merck, Darmstadt, Deutschland), fructose (Roth GmbH & Co, Karlsruhe, Deutschland), und fructans (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München, Deutschland) wurden aufgelöst in destilliertem Wasser bei drei Konzentrationen zu erhalten, eine kalibriergerade. SRI jedes Stoffes wurde geschätzt, aus der Steigung der eichgerade. Da fructans von Spargel waren nicht verfügbar, fructans von dahlia Knollen und Wurzel der Zichorie verwendet wurden.

Ergebnisse und Diskussion

Nach Pressman et al. (1993) Lagerung Wurzeln der Spargel sammeln in Erster Linie fructans und kleinere Mengen von Saccharose, Glukose und Fruktose. Woolley und Woolley (2002) bestätigt, dass fructans sind die vorherrschende storage-Kohlenhydrate in Spargel, und Sie stellten fest, dass Berichte über die Durchschnittliche Kettenlänge des fructans variieren (Martin und Hartmann, 1990; Pressman et al., 1993; Shelton und Lacy, 1980; Shiomi, 1993). Martin (1989) berichtet, kleine Mengen von Stärke in allen Organen Spargel; jedoch, Pressman et al. (1989) ließen nicht erkennen, dass die Stärke in der entweder die Schießen oder die Wurzel. Basierend auf dieser früheren Arbeit, fructose, glucose, Saccharose und fructans betrachtet werden kann, die wichtigsten verbindungen in der Bewertung der Speicher-Kohlenhydrate Spargel-und somit ausgewählt wurden für die Analyse in diesem experiment. Die Summe dieser Substanzen ist nachfolgend fs + gl + su + ft.

In beiden Bereichen, fs + gl + su + ft zurückgegangen, während der Speer der Ernte-und Farn-Entwicklung (Tag 90 bis Tag 200; Abb. 1) und nahm im Sommer nach Baldachin-Aufbau (Tag 201 bis Tag 300; Abb. 1). Dies bestätigt das charakteristische Muster der jahreszeitlichen Veränderungen im Kohlenhydrat-Inhalt von Spargel, wie berichtet und analysiert werden, die in früheren arbeiten (Haynes, 1987; Pressman et al., 1993; Robb, 1984; Shelton und Lacy, 1980; Wilson et al., 2002). Im Rahmen unserer Studie, die Kenntnisse von diesem Muster war nützlich, um zu planen pflanzlichen Proben zu kompilieren Sie ein Daten-set mit einem breiten Spektrum an fs + gl + su + ft, Brechung und Trockensubstanzgehalt.

Summe aus fructose, glucose, Saccharose und fructans (fs + gl + su + ft) in Spargel-Wurzeln auf die Zeit bezieht. Punkte Kennzeichnen Mittelwerte von drei Proben. Fehlerbalken zeigen sd.

Der Zucker-Verteilung in Daten variierte erheblich. Bruchteil des fructans war, ≈50% von fs + gl + su + ft in Proben mit niedrigem fs + gl + su + ft und erhöhte sich bis zu 85% mit Zunehmender fs + gl + su + ft (Abb. 2). Fraktionen von Fruktose, Glukose und Saccharose wurden in dem Bereich von 1% bis 37%, 1% , 5% und 6% auf 54%.

Fraktionen von fructose (fs), glucose (gl), Saccharose (su), und fructans (ft) in Spargel-Wurzeln. Jeder Balken zeigt eine Probe. Bars sind sortiert nach aufsteigender Inhalt von fs + gl + su + ft. Linie zeigt fs + gl + su + ft.

Obwohl die SRI Spargel fructans wurde nicht in der Literatur berichtet, unsere Messungen zeigten, dass die SRI von dahlia fructans und Chicorée fructans (von 0,41 und 0,32 ºBrix·100 g·g -1 bzw.) waren deutlich niedriger als die SRIs von fructose, glucose und Saccharose (1.00, 1.04 und 0.99 ºBrix·100 g·g -1 sind; Abb. 3).

Brechung der reinen fructose, glucose, Saccharose, und Brechung von dahlia fructans und Chicorée fructans Bezug auf die Konzentration des gelösten Stoffes. Die Linien sind Regressionsgeraden. Linien für die fructose und Saccharose sind auf der jeweils anderen.

Da gab es keine Reine Spargel fructans zum Kauf angeboten, die wir als fructans, die aus anderen Pflanzenarten als Beispiele zur Veranschaulichung der Wirkung von verschiedenen SRIs wenn Kohlenhydrate sind schätzungsweise von Brix Lesungen. Unter dem Durchschnitt SRIdahlia fructans und SRIChicorée fructans als Schätzung für SRISpargel fructans, die möglichen Fehler der Bestimmung von fs + gl + su + ft basierend auf Brechung Messwerte wurde ermittelt durch die Berechnung einer durchschnittlichen SRIProbe für jede Probe separat: wo SRISubstanz ist, die spezifischen Brechungsindex-Inkrement einer Substanz (°Brix·gSubstanz -1 ·100 gLösung) und FStoffes ist der Anteil der insgesamt gemessenen Kohlenhydrate (gemessen in Gramm Substanz pro Gramm fr + sr + gl + ft).

Die SRI– Durchschnitt berechnet für jede Probe variiert von 0,42 auf 0.82 ºBrix·g -1 ·100 g. Dies zeigt, dass unter Annahme einer Konstanten, SRIDurchschnitt in Proben mit unterschiedlichem Zucker-Verteilung kann die Ursache für erhebliche Fehler in der Schätzung fs + gl + su + ft Spargel-Wurzeln.

Die erwartete Brechung berechnet werden kann, aus der bekannten Konzentration des gelösten Stoffes und SRI für jede Komponente (Wyatt Technology, 2005): wo SRISubstanz ist, die spezifischen Brechungsindex-Inkrement einer Substanz (gemessen in Grad Brix pro Gramm Substanz pro 100 g Lösung) und CSubstanz ist die Konzentration der Substanz (gemessen in Gramm Substanz pro 100 g Lösung).

Berechnete Refraktion (Eq. 2) und Refraktion gemessen wurden, waren signifikant korreliert (Abb. 4). Allerdings Regressionsanalyse ergab, dass der Achsenabschnitt unterschieden sich signifikant von null (P ( 2003 ), Zucker und organische Säuren Variationen in kommerziellen Melonen und Ihre Inzucht-Eltern . J. Amer. Soc. Hort. Sci. 128 : 531 – 536 .

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