Mit neuer Technik Reife von Früchten durch Analyse der Blätter feststellen
Die von einem Forschungsteam der Universitat Rovira i Virgili (URV) entwickelte Methode analysiert die biochemischen Veränderungen in den Blättern, die der Frucht am nächsten sind, ohne diese zu beschädigen, so die Universität.
Wie kann man feststellen, ob eine Frucht ihre optimale Reife erreicht hat, ohne sie zu pflücken, anzufassen oder Tests durchzuführen, die sie beschädigen könnten? Ein Forschungsteam der Abteilung für Analytische Chemie und Organische Chemie der Universitat Rovira i Virgili (URV) hat die Antwort gefunden, indem es die Nah- und Mittelinfrarotspektroskopie auf die Blätter angewandt hat, die der Frucht am nächsten sind. Sie entdeckten, dass mit dieser Technik zuverlässige Informationen über den Entwicklungszustand der Frucht gewonnen werden können, ohne sie zu beschädigen.
Die Studie befasst sich mit einer häufigen Herausforderung im Obstsektor: Traditionelle Techniken zur Beurteilung der Obstqualität – wie die Messung der Festigkeit, des Zuckergehalts oder des Säuregehalts – erfordern die Entnahme und Analyse von Proben, was bedeutet, dass ein Teil der Ernte zerstört wird und nicht verkauft werden kann. Darüber hinaus können spektroskopische Techniken, die direkt auf die Frucht angewendet werden, Spuren auf ihrer Schale hinterlassen. Der Vorschlag dieses Forschungsteams konzentriert sich etwas weiter entfernt von der Frucht auf die Analyse der nahe gelegenen Blätter. Auf diese Weise können sie die physiologischen Veränderungen, die während der Reifung der Frucht auftreten, bestimmen, ohne sie berühren zu müssen.
Die Technik, die sie in ihrer Forschung verwendeten, die Nah- und Mittelinfrarotspektroskopie, richtet einen Lichtstrahl auf eine Probe (in diesem Fall die Blätter) und aus dem absorbierten oder reflektierten Licht werden Informationen über deren Zusammensetzung gewonnen, ohne die Probe zu verändern oder zu zerstören. „Die Blätter unterliegen während der Reifung der Früchte physiologischen und biochemischen Veränderungen, da der Stoffwechsel der Blätter und der Früchte direkt miteinander verbunden ist. Und diese Veränderungen spiegeln sich in ihrem spektralen Fingerabdruck wider“, erklärt Daniel Schorn, Forscher in der Forschungsgruppe ChemoSens an der URV, der an dieser Studie beteiligt war. Durch die wöchentliche Anwendung dieser Technik auf die Blätter, die den Früchten am nächsten sind, ist es dem Forschungsteam gelungen, den Entwicklungszustand der Früchte zu „lesen“, ohne sie zu berühren.
Die Studie wurde in einer kommerziellen Obstplantage in Artesa, Lleida, durchgeführt, wo die Reifung der Früchte an zwölf Nektarinenbäumen über elf Wochen hinweg beobachtet wurde. Während dieser Zeit wurden Proben sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite der Blätter entnommen und Faktoren wie Ausrichtung, Höhe und Position relativ zum Stamm aufgezeichnet. Statistische Analysen zeigten, dass der Faktor mit dem größten Einfluss auf die Blattspektren die Zeit ist, d. h. der Fortschritt der Reifung. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Kombination von Spektraldaten von beiden Seiten des Blattes genauere Vorhersagemodelle liefert, da jede Seite unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Zusammensetzung und Reaktion auf die Umgebung aufweist.
Nach Ansicht des Forschungsteams könnte dieses System die Art und Weise revolutionieren, wie Pflanzen hinsichtlich ihres optimalen Erntezeitpunkts überwacht werden, da es Entscheidungen in Echtzeit ermöglicht und zur Modernisierung der Präzisionslandwirtschaft beitragen kann. Darüber hinaus kann die Technik direkt auf dem Feld angewendet werden, ohne dass Früchte zerstört werden müssen. Obwohl die Modelle noch verfeinert werden müssen, insbesondere um die Schätzungseigenschaften wie den Säuregehalt zu verbessern, heben die Forscher das enorme Potenzial der Technik hervor, Zeit und Ertrag zu sparen und die Qualität der auf dem Markt verfügbaren Früchte zu verbessern.
„Der Hauptvorteil besteht darin, dass wir die Entwicklung der Früchte vorhersagen können, ohne sie zu beschädigen und ohne komplexe Werkzeuge einsetzen zu müssen. Die Analyse der Blätter ist schneller, sauberer und mit der Überwachung auf dem Feld kompatibel“, erklärt Schorn. Auf diese Weise können die Erzeuger auch feststellen, welche Bäume oder Äste Früchte im optimalen Verzehrzustand tragen, und die Ernte für verschiedene Tage planen, wobei sie nur die Nektarinen auswählen, die bereits den gewünschten Reifegrad erreicht haben, und den Rest so lange am Baum lassen, bis sie reif sind.
Die Verwendung von Blättern zur Bestimmung des Reifegrades von Früchten ebnet den Weg für eine Optimierung des Pflanzenbaus mit anpassbaren Ernten und einer geringeren Abhängigkeit von zerstörerischen Probenahmen.
