Διαμόρφωση της συνεκτικότητας σάρκας στο καρπούζι και οι παράγοντες που την επηρεάζουν

Abstract

The scope of the present work was to study the configuration of watermelon firmness as well as to investigate the pre- and post-harvest factors affecting it. In particular, we investigated the effect of the main hybrid rootstocks Cucurbita maxima × Cucurbita moschata (TZ148, Bombo and N-101), of the major commercial diploid large-sized cultivars (Celebration, Gallery, Pegasus and Torpilla) and of the triploid small-fruited Extazy used as scions, of the grafting process per se (grafting or not on hybrid rootstocks and homeografting), of fruit harvest maturity (30-50 days post anthesis; DPA) and of post-harvest storage for 7 or 14 days at 25 °C. Finally, the structural properties of the primary cell wall and the functionality of the flesh cell membranes were examined. For the purposes of the above work, a protocol was developed for the determination of fruit firmness by means of an electronic mechanical texture analyzer. Flesh firmness constitutes a key sensorial quality attribute of watermelon that is conventionally defined as resistance to penetration. Given that watermelon flesh demonstrates low resistance to penetration, the applied method requires high sensitivity, accuracy and precision. Electronic texture analyzers capable of recording resistance in relation to the depth of displacement facilitate the most reliable method for assessing firmness. The sampling area is another important factor to be considered. The evaluation of texture in the periphery of the heart of the cross-sectioned fruit delivers measurements of high repeatability as firmness in this area is relatively uniform and linearly proportional to the depth of displacement in texture tests. The results indicated that watermelon flesh firmness was influenced by cultivar, fruit harvest maturity, rootstock employed and post-harvest storage, but not by the grafting procedure in itself. However, among the factors examined, rootstock was the most influential. At the stage of full commercial maturity (i.e., 40 DPA), irrespective of the rootstock used, the fruits of small-fruited triploid cultivar Extazy exhibited an exceedingly higher flesh firmness compared to the large-fruited diploid cultivars which remained undifferentiated. Irrespective of grafting, flesh firmness in the fruits of diploid cv. Pegasus decreased with progressive maturity, especially in the period 30-40 DPA. Irrespective of the scion cultivar, flesh firmness increased in response to grafting on Cucurbita rootstocks throughout ripening and declined post-harvest. However, fruits from grafted plants maintained higher flesh firmness postharvest compared to fruits from non-grafted plants. Fruit firmness was shaped both by the number and size of flesh parenchymatic cells. In fact, the formation of a larger number of smaller sized parenchymatic cells appears to be an important factor towards the increase in flesh firmness of fruit from grafted plants, a hypothesis also underpinned by the higher content in alcohol insoluble cell wall material isolated from their flesh. Increase in firmness may be further associated with increase in the water-insoluble pectin fractions of this material whereas no such association was found with the corresponding neutral sugar fractions. Citrulline correlated significantly with flesh firmness thus its potential implication in osmotic cell pressure regulation warrants further investigation.

Σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη της διαμόρφωσης της συνεκτικότητας της σάρκας των καρπών καρπουζιού καθώς και η διερεύνηση της επίδρασης σε αυτήν προ- και μετα-συλλεκτικών παραγόντων. Ειδικότερα, διερευνήθηκε η επίδραση των κυριότερων διειδικών υβριδικών υποκειμένων Cucurbita maxima×Cucurbita moschata (ΤΖ148, Bombo και Ν-101), των κυριότερων εμπορικών διπλοειδών μεγαλόκαρπων ποικιλιών (Celebration, Gallery, Pegasus και Torpilla) και της τριπλοειδούς μικρόκαρπης ποικιλίας Extazy, της πρακτικής του εμβολιασμού (εμβολιασμός ή μη στα υβριδικά υποκείμενα και αυτό-εμβολιασμός), του σταδίου ωρίμανσης του καρπού (30-50 ημέρες από την καρπόδεση, MMA) και της μετασυλλεκτικής διατήρησης για 7 ή 14 ημέρες στους 25 °C. Τέλος, μελετήθηκαν οι δομικές ιδιότητες του πρωτογενούς κυτταρικού τοιχώματος καθώς και η λειτουργικότητα των μεμβρανών των κυττάρων της σάρκας του καρπού. Παράλληλα, επιδιώχθηκε η ανάπτυξη μεθοδολογίας και πρωτοκόλλου προσδιορισμού της συνεκτικότητας με χρήση μηχανικού αναλυτή υφής, για ενδελεχή μελέτη των παραγόντων αυτών. Η συνεκτικότητα της σάρκας αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του καρπουζιού και ορίζεται συμβατικά ως η αντίσταση της σάρκας στη διάτρηση. Δεδομένου όμως ότι η σάρκα του καρπουζιού χαρακτηρίζεται από περιορισμένη αντίσταση στη διάτρηση, η εφαρμοζόμενη μέθοδος πρέπει να είναι ευαίσθητη, ακριβής και επαναλήψιμη. Oι ηλεκτρονικοί αναλυτές υφής που καταγράφουν την ταχύτητα διάτρησης και το βάθος μετατόπισης αποτελούν κατάλληλη μέθοδο για αξιολόγησή της. Η περιοχή προσδιορισμού είναι ένας άλλος κρίσιμος παράγοντας. H αξιολόγηση της συνεκτικότητας περιμετρικά της καρδιάς σε διατομή του καρπού αποδίδει ακριβείς μετρήσεις καθώς η συνεκτικότητα στην περιοχή αυτή είναι σχετικά ομοιόμορφη και αυξάνεται γραμμικά με το βάθος διάτρησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι συνεκτικότητα της σάρκας των καρπών καρπουζιού επηρεάστηκε από την ποικιλία, το στάδιο ωρίμανσης του καρπού, το υποκείμενο εμβολιασμού και τη μετασυλλεκτική διατήρηση, όχι όμως από την πρακτική του εμβολιασμού. Ωστόσο, από τους παράγοντες αυτούς την καθοριστικότερη επίδραση άσκησε το υποκείμενο. Στο στάδιο της συλλεκτικής ωριμότητας (40 ΜΜΑ), ανεξάρτητα από το υποκείμενο εμβολιοασμού, οι καρποί της τριπλοειδούς ποικιλίας Extazy είχαν κατά πολύ υψηλότερη συνεκτικότητα σάρκας από τους καρπούς των διπλοειδών ποικιλιών, που δε διέφεραν μεταξύ τους. Στη διπλοειδή ποικιλία Pegasus, η συνεκτικότητα της σάρκας μειώθηκε με την εξέλιξη της ωρίμανσης των καρπών κατά την περίοδο 30-40 ΜΜΑ, ανεξάρτητα από τον εμβολιασμό. Ανεξάρτητα από την ποικιλία, η συνεκτικότητα της σάρκας των καρπών από φυτά εμβολιασμένα σε όλα τα υποκείμενα ήταν αυξημένη σε όλη τη διάρκεια της ωρίμανσης και υποβαθμίσθηκε μετασυλλεκτικά. Ωστόσο, σε όλη τη διάρκεια της διατήρησης, οι καρποί από εμβολιασμένα φυτά διατήρησαν υψηλότερη συνεκτικότητα σάρκας. Η συνεκτικότητα διαμορφώθηκε τόσο από τον αριθμό όσο και από το μέγεθος των παρεγχυματικών κυττάρων της σάρκας του καρπού. Μάλιστα, ο σχηματισμός μεγαλύτερου αριθμού αλλά μικρότερου μεγέθους παρεγχυματικών κυττάρων αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την αυξημένη συνεκτικότητα της σάρκας των καρπών από εμβολιασμένα φυτά. Η υπόθεση αυτή ενισχύεται επίσης από την υψηλότερη περιεκτικότητα στο υλικό κυτταρικού τοιχώματος που απομονώνεται από τη σάρκα των καρπών αυτών. Η συνεκτικότητα της σάρκας των καρπών διαμορφώνεται επίσης από τα κλάσματα των μη-διαλυτών στο νερό πηκτινών αλλά όχι από τα κλάσματα των ουδέτερων σακχάρων. Η κιτρουλλίνη συσχετίσθηκε σημαντικά με τη συνεκτικότητα της σάρκας για αυτό και η πιθανότητα εμπλοκής της στην οσμωρύθμιση των κυττάρων χρήζει περαιτέρω διερεύνησης.