Non-invasive quality determination of spinach under simulated sale conditions and prediction of possible changes

• Autorzy: Keutgen A.J. , Poberezny J. , Wszelczynska E.

Warianty tytułu

PL

Nieinwazyjne oznaczanie jakości szpinaku podczas symulowanych warunków sprzedaży oraz przewidywanie możliwych zmian

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Chlorophyll fluorescence, especially the optimum quantum yield Fv/Fm, is used to quantify the physiological state of plants, because stress, infections or wilting may lower the optimum quantum yield. The characteristics of chlorophyll fluorescence have attracted our attention for its use to determine the quality of spinach, because the measurement of Fv/ Fm during storage can be performed quickly and non-destructively, delivering information about spinach quality and its sale suitability. Applicability of modern techniques for quick and non-invasive in vivo determination of such parameters as quality and freshness of spinach under simulated sale conditions was tested in our study. In this experiment, application of chlorophyll fluorescence for quantification of quality as well as physical and physiological changes which occur in fresh products was verified. The experiment was conducted on spinach, a product characterized by rapid appearance of postharvest losses. Spinach was harvested as leafy vegetable for direct consumption and stored for 5 days (16 h in a cooling room at 2-4°C, 96-98% relative humidity, followed by 8 h at room temperature: ca 22oC, 65% relative humidity). Variants were represented by different cultivation conditions (fertilizer, leaf application of Previcur, CaCl2 and Cerone). The investigations revealed that fresh mass losses in the postharvest phase could be described by changes of Fv/Fm spinach leaves adapted to darkness by a linear relationship of parameters (r=0.77). The disadvantage of chlorophyll fluorescence measurement was the less precise determination of the critical loss of fresh mass of 3%. Instead, losses of 4 to 5% resulted in a the decrease of optimum quantum yield below the critical value of 0.80, which indicates the occurrence of postharvest stress. Leaf application of pesticides negatively influenced Fv/Fm. This relationship may be used to detect the application of plant protection products shortly before harvest, before the grace period is over. Hence, the determination of freshness using chlorophyll fluorescence offers, to a limited extent, protection of consumers. Further investigations showed that optimum quantum yield was linearly and positively correlated with the calcium content in spinach leaves. This relationship may indicate worse cell membrane integrity and reduced cell wall stability postharvest. Additionally, the decrease of Fv/Fm during storage may indicate the occurrence of cold stress as well as altering processes (senescence) and loss of quality of spinach, independent of its cultivation method. In these investigations, the relationship between chlorophyll fluorescence and color changes of leaves, content of chlorophyll, total nitrogen and water soluble carbohydrates, as well as respiration intensity and ethylene emission could not be found.

PL

Fluorescencja chlorofilu, w szczególności optymalne wykorzystanie kwantów Fv/Fm, stosowana jest do oznaczania stanu fizjologicznego roślin, gdzie występowanie stresu, chorób czy procesów więdnięcia może spowodować zmniejszenie optymalnego wykorzystania kwantów. W praktyce fluorescencja chlorofilu ma specjalne zastosowanie, ponieważ pomiary podczas przechowywania mogą zostać przeprowadzone szybko i bezdestrukcyjnie, natychmiast informując o stanie jakości szpinaku oraz jego przydatności do sprzedaży. Możliwość zastosowania nowoczesnych technik w celu szybkiego i nieinwazyjnego oznaczenia in vivo takich parametrów, jak jakość i świeżość szpinaku podczas symulowanych warunków sprzedaży, stanowiła tematykę badań. W badaniach zweryfikowano zastosowanie fluorescencji chlorofilu do określenia zmian jakościowych, fizycznych i fizjologicznych, zachodzących w świeżym produkcie odznaczającym się szybkim występowaniem strat pozbiorczych – szpinaku będącym warzywem liściowym przeznaczonym do bezpośredniego spożycia, składowanym 5 dni (16 h w chłodni: 4oC, 96% wilg. wzgl.; 8 h w temperaturze pokojowej: 22-23oC, 70% wilg. wzgl.), z uwzględnieniem różnych warunków uprawy (nawożenie, stosowanie dolistne Previcuru, CaCl2 oraz Cerone). Badania wykazały, że straty świeżej masy w fazie pozbiorczej mogły zostać opisane za pomocą zmian Fv/Fm zmierzonych w przystosowanych do ciemności liściach szpinaku ze względu na liniową zależność parametrów (r2=0,77). Negatywny aspekt pomiaru fluorescencji chlorofilu stanowiła mała dokładność określenia krytycznej dla jakości handlowej szpinaku granicy strat świeżej masy wielkości 3%. Dopiero straty od 4 do 5% spowodowały zmniejszenie optymalnego wykorzystania kwantów poniżej krytycznej granicy 0,80, wskazującej na wystąpienie stresu pozbiorczego. Ponadto dolistne zastosowanie pestycydów negatywnie wpłynęło na pomiar Fv/Fm, co jednak może znaleźć zastosowanie w wykrywaniu stosowania środków ochrony roślin na krótko przed zbiorem, jeszcze przed upływem okresu karencji. Dlatego też oznaczenie stopnia świeżości za pomocą fluorescencji chlorofilu umożliwia również, w pewnym stopniu, ochronę konsumenta. Dalsze badania wykazały, że optymalne wykorzystanie kwantów Fv/Fm skorelowane było liniowo pozytywnie z zawartością wapnia w liściach szpinaku. Zależność ta wskazywałaby na zmniejszenie zarówno integracji błon komórkowych, jak i zmniejszenie stabilizacji ścian komórkowych podczas okresu pozbiorczego. Ponadto zmniejszenie wartości Fv/Fm podczas przechowywania może wskazywać na wystąpienie stresu chłodu i procesów starzenia (senescencji) oraz utraty jakości badanego szpinaku, niezależnie od sposobu jego uprawy. W badaniach nie stwierdzono zależności między fluorescencją chlorofilu a zmianami barwy liści szpinaku, zawartością chlorofilu, azotu ogółem i węglowodanami rozpuszczalnymi w wodzie oraz intensywnością oddychania i emisją etylenu.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2012
• Tom: 17
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.269-278,fig.,ref.

Twórcy

autor

Keutgen A.J.

• Department of Food Technology, University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz

autor

Poberezny J.

autor

Wszelczynska E.

Bibliografia

• Chen K., Hu G., Lenz F. 1997. Effects of CO2 concentration on strawberry. V. Macronutrient uptake and utilization. Angew. Bot., 71: 189-194.
• DeEll J., van Kooten O., Prange R., Murr D. 1999. Application of chlorophyll fluorescence. Techniques in postharvest physiology. Hortic. Rev., 23: 69-107.
• Ferrante A., Maggiorea T. 2007. Chlorophyll a fluorescence measurements to evaluate storage time and temperature of Valeriana leafy vegetables. Postharvest Biol. Tech., 45(1): 73-80.
• Keutgen A. 2000. Modification on spinach quality by selected pre- and postharvest treatments. Beiträge zu Agrarwissenschaften 24, Witterschlick/Bonn: Verlag P. Wehle.
• Lopez-Hernandez L., Gonzalez-Castro M. J., Vazquez-Blanco M. E., Vazquez-Oderiz M. L., Simal-Lozano J. 1994. HPLC determination of sugar and starch in green beans. J. Food Sci., 59(5): 1048-1049.
• Palta J.P. 1996. Role of calcium in plant responses to stress: linking basic research to the solution of practical problems. Hort Sci., 31: 51-57.
• Papageorgioua G.C., Govindjee 2011. Photosystem II fluorescence: Slow changes — Scaling from the past. J. Photoch. Photobio. B, Special Issue on Recent Progress in the Studies of Structure and Function of Photosystem II, 104 (1-2): 258-270.
• Perucka I., Nurzyński J., Olszówka K. 2007. Influence of CaCl2 on mineral nutrients content in lettuce leaves. J. Elementol., 12(3): 181-190.
• Ruiz-Altisenta M., Ruiz-Garciaa L., Moredaa G.P., Lub R., Hernandez-Sancheza N., Correaa E.C., Diezmaa B., Nicoladc B., GarcÍa-Ramosd J. 2010. Sensors for product characterization and quality of specialty crops-A review. Comput. Electron. Agric., 74(2): 176-194.
• Wellburn A.R. 1994. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as carotinoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J. Plant Physiol., 144: 307-313.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu