A likopin a növényekben a fotoszintézis folyamata során abszorbeálja a fényt, és védi a sejteket az UV-sugárzástól. A likopin bioszintézisét számos tényező befolyásolja, ezek közül az egyik legjelentősebb a hőmérséklet. A kísérlet céljai az alábbiak voltak: A különböző kitettségű bogyók, amelyek azonos léghőmérséklet ellenére alapvetően eltérő bogyóhőmérsékleti körülmények között érnek be hogyan alakul a likopin tartalmuk? Milyen összefüggés mutatható ki a léghőmérséklet illetve a bogyófelszín-hőmérséklet és a bogyók likopin tartalma között? Adott estben a léghőmérséklet, milyen mértékben alkalmas illetve meghatározó a likopin tartalomra?

Irodalmi áttekintés

A karotinoidok a növényi szervezetek színanyagai, melyek nagyon fontos szerepet játszanak az emberek életében, mert olyan speciális tulajdonságokkal rendelkeznek, melyek hozzájárulnak az egészséges élethez. A természetben ismert 600 féle karotinoid közül, mindösszesen húszat mutattak ki eddig az emberi szövetekben és a humán plazmában.

A karotinoidok elsődleges szerepe a sejt-sejt közötti normális kommunikáció állapotának fenntartásában van, de fontos szerepet játszanak ezen információs kapcsolat stimulálásában is, megakadályozzák a kémiailag transzformált sejtek növekedését (Stahl et al. 2000). Ezen kívül az antioxidáns vegyületek képesek semlegesíteni a szabad oxigént. Ezek a tulajdonságok teszik lehetővé, hogy a karotinoidok mind a daganatos, mind a szív- és érrendszeri megbetegedések kialakulásával szemben erős védőhatással bírnak, ennek köszönhetően elengedhetetlenül szükségesek az emberi szervezet számára (Clinton, 1998).

A likopin egy aciklikus szerkezetű karotinoid, szerkezetét tekintve 11 lineáris helyzetű konjugált és két nem konjugált kettős kötést tartalmaz. Jellemzője az erős hidrofób tulajdonság, a fotoszintézis folyamata során abszorbeálja a folyamathoz szükséges fényt. Nagyon fontos védelmi szerepet is ellát, mert védi a sejtalkotókat az UV-sugárzástól. A friss paradicsomban csak a likopin transz izomérje található meg, de a feldolgozás során Clinton és munkatársai (1996) vizsgálatai alapján a cisz-likopin már 4-65% az összes likopin tartalomból. Takeoka (2001) és munkatársai megállapították, hogy ez az átalakulás energia felvétel hatására jön létre, de ezáltal a cisz helyzetű forma instabilabb, hiszen nagyobb az energiatartalma.

A likopin számos kardiovaszkuláris és daganatos megbetegedés prevenciójában játszik lényeges szerepet. A vizsgálati eredmények alapján csökkent a szájüregi-, a gége-, a gyomor-, a nyelőcső-, a vastagbél-, az emlő-, a petefészek-, a hólyag- és prosztatadaganatok kockázata jelentős likopinbevitel esetén (Lugasi et al. 2004).

A likopin tartalmat a paradicsom bogyókban számos tényező befolyásolja. A SZIE Kertészeti Technológia Tanszékén is számos kísérletet folytattak, annak érdekében, hogy ezeket a tényezőket meghatározzák. Helyes és munkatársai (2002) kísérleti eredményei alapján arra a következtetésre jutottak, hogy az egyik legfontosabb tényező a fajta. Az ipari fajták genetikai állományuknak köszönhetően, több likopint szintetizálnak. A szedési érettség is fontos, hiszen a likopin felhalmozódása az érési folyamat végső szakaszában történik, így minél érettebb a bogyó, annál nagyobb értékeket mutat.

A kutatók régóta vizsgálják a likopin mennyiségét befolyásoló tényezőket, közülük is elsősorban a hőmérsékletet, és a fényt. A paradicsom bogyók, magasabb hőmérsékleten kevésbé színeződnek, így likopintartalmuk is kevesebb (McCollum 1954, Dumas 2003). További kutatásokban azt keresték, hogy milyen hőmérsékletnél áll le a likopin szintézise. Tomes 1963-ban közzétett eredményeiben, 30-35°C között jelentős a csökkenés, és 32°C-os hőmérséklet felett már leáll a likopinképződés. A likopin bioszintézisének alsó hőmérsékleti határa 12°C (Leoni 1992, Dumas 2003). Minél szélsőségesebb a hőmérséklet, annál kevesebb a likopin mennyisége a bogyókban.

A kísérletek túlnyomó többségében azonban a léghőmérsékletet vették irányadónak, nem pedig a bogyók hőmérsékletét. Mulholland és munkatársai (2003) is vizsgálták, azt a hőmérsékletet, mely már káros a paradicsom bogyó érése folyamán, és arra a következtetésre jutottak léghőmérséklettel kapcsolatos kísérletükben, hogy az első osztályú bogyók aránya, több mint 10%-al csökken 23°C-os átlag léghőmérséklet felett. Egy korábbi kísérlet arra irányult, hogy hajtatásban, különböző léghőmérsékleti viszonyok mellett (27±1°C, illetve 32±1°C-os napi átlag) fejlődött bogyók, ugyanolyan hűtött tárolásnál (az első 20 napban 5, majd 8 napig 20°C-on), milyen változást mutatnak (Ho et al 1999). A kísérlet végén megállapítást nyert, hogy a magasabb hőmérsékleten tartott bogyók gyengébb minőségűek, kivéve a hűtés alatti színeződést, mert azok erőteljesebben pirosodtak.

Anyag és módszer

A paradicsombogyók felszínhőmérsékletének mérésére Raynger II. típusú kézi infravörös távhőmérőt használtunk. Előnye és sajátossága, hogy a tárgyak hőmérsékletét érintés nélkül méri, így nem okoz sérülést a mérés folyamán a vizsgált tárgyon. A műszer használata előtt az emisszió szintet be kell állítani, ami bogyómérés esetén 0,96. Az infravörös távhőmérővel kapott adatokat a készülék helyes használata mellett, a környezeti tényezők alapvetően befolyásolják. Tehát figyelemmel kell kísérnünk elsődlegesen a felhők mozgását, mert sugárzás elnyelő hatásuk módosítja az adatokat, tehát csak teljesen derült égbolt esetén kaphatunk megfelelő adatokat. Másik tényező, mely erősen befolyásolhatja a mérés menetét, a légmozgás, hiszen ekkor a bogyók mozgásba kezdenek, és nehezen lehet megmérni őket egy támrendszeres állományon.

A Sky Datahog Micrometeorological Instrument segítségével a környezeti tényezők változását követtük nyomon. A műszer három környezeti paraméter mérésére szolgál. Az érzékelői segítségével információkat szolgáltat a levegő hőmérsékletéről (°C), páratartalmáról (RP%) és a beérkező fény erősségéről (W m^-2). A műszer beállítása során az adatokat tízpercenként méri, és óránként átlagolja. Az átlagértékek segítségével, az egész nap folyamán végigkísérhetjük ennek a három tényezőnek a változását. Így összehasonlítást végezhetünk a paradicsom bogyók felszínhőmérséklete, a léghőmérséklet és a beérkező napsugárzás tekintetében.

A kísérlet során szabadföldi támrendszeres állományban Lemance F₁ hibridet vizsgáltunk, melynek jellemzői: korai érés, magas hozam, magas fürtönkénti virágszám, átlagnál erősebb gyökérzet, közepes ízköz, zárt lombozat, 130 grammos, mélyvörösre színeződő, ízletes bogyók és bogyónként fürtösen is szedhető.

A mérések megkezdése során első ízben kiválasztottuk azokat a paradicsom bogyókat, melyek érési folyamatát figyelemmel kísértük. A mintavételezés alkalmával figyelembe vettük, hogy azonos érettségi stádiumban legyenek a bogyók. A már zsendült bogyókat választottuk ki, mert a 11 napos mérési időtartamnak megfelelően, a mérések végére ezek a bogyók már teljesen beérhettek. Következő szempontként azonos méretű bogyókat próbáltunk kiválasztani, mert így hő leadó, illetve felvevő képességük, valamint a beltartalmi paraméterek tekintetében is csaknem megegyeznek. A harmadik, legfontosabb szempont, pedig a paradicsom bogyók elhelyezkedése volt. A kísérlet lényege, hogy különböző mennyiségű napsugárzásnak legyenek kitéve a kijelölt bogyók. Mindkét esetben, négy ismétlésben három-három bogyót választottunk ki.

Méréseket folytattunk kiválasztott napokon, óránként a nap folyamán, hogy megállapítsuk azt az időpontot, hogy mikor a legmagasabb a bogyók hőmérséklete. Az óránkénti méréseket reggel 9 órától 16 óráig végeztük A naponként folytatott felszínhőmérséklet-mérést, meghatározott időpontban végeztük el (az óránkénti mérések eredménye alapján), az infravörös távhőmérő mérési kritériumainak megfelelően, mint az óránkénti méréseknél. A léghőmérsékletet folyamatosan, az egész nap folyamán mértük.

A mérési adatok elemzésénél összehasonlítást végeztünk az eltérő napsugárzást kapott paradicsom bogyók felszíni-, illetve a levegő napi maximum hőmérsékleteinek tekintetében. A likopin mennyiségének összehasonlításánál is az eltérő besugárzást kapott bogyók adatai között kerestünk összefüggést.

A likopintartalom mérését az OÉTI-ben (Országos Élelmezés- és Táplálkozástudományi Intézet, Budapest) végeztük el. A megfelelően előkészített extraktumot 500nm-en vizsgáltuk egy UV-VIS Spectrofotometer Lambda 3B (Perkin Elmer) elnevezésű spektrofotométerrel. A likopin koncentrációt egy speciális koefficiens használatával állapítottuk meg (E_1cm^1% 3150) (Merck and Co, 1989).

A bogyók felszínhőmérsékleteit és a likopintartalmat is kéttényezős varianciaanalízissel elemeztük, melyet a Microsoft Excel program segítségével végeztünk el.

Eredmények

Méréseket végeztünk annak megismerésére, hogyan alakul a paradicsombogyók felszínhőmérséklete egy nap folyamán. A mérésekhez a lombkorona által árnyékolt és a közvetlen napsugárzásnak teljesen kitett bogyókat választottunk ki. A mérések eredményeit az 1. ábra szemlélteti.

1.ábra A különböző kitettségű bogyók óránkénti átlagos felszínhőmérsékletének (±SE) valamint a léghőmérséklet és PAR alakulása, 08. 24-én (n=12).

Figure 1 Tendencies of hourly (1) average temperature of shaded (3) and not shaded (2) fruit surfaces and air (4), and the average PAR (5) on 24th of August, (means±SE, n=12)

Az eredményekből megállapítható, hogy a lombkorona takarásában lévő bogyók felszínhőmérsékletének változása kevésbé szélsőséges. Éjszaka kevésbé hűlnek le, nappal kevésbé melegszenek fel. A lombkorona által nem árnyékolt bogyók felszínének hőmérsékletváltozása nagyobb értékhatárok között mozog. Mindkét esetben megfigyelhető azonban, hogy a maximum közeli bogyó felszínhőmérsékletet 13 és 15 óra között érik el. A nap sugárzásának közvetlenül kitett bogyók maximális felszínhőmérséklete azonban a kora délutáni órákban meghaladta a likopin képződéséhez szükséges intervallum felső határát (32°C). Ebben az időszakban a két bogyóállomány közötti felszínhőmérséklet különbség szignifikáns volt. A léghőmérséklet és a fotoszintetikusan aktív sugárzás menetének feltüntetésével azt próbáltuk érzékeltetni, hogy az árnyékban lévő bogyók inkább a léghőmérséklet, míg a kitett bogyók inkább a besugárzás napi menetét követték.

Összefüggés-vizsgálatokat végeztünk annak eldöntésére, hogy melyik környezeti paraméter befolyásolja leginkább a bogyók felszínének hőmérsékletét. A napi hőmérséklet óránkénti alakulásának értékeivel lineáris regressziót számítottunk a léghőmérséklet, illetve a fotoszintetikusan aktív sugárzás függvényében (2. ábra).

2. ábra A különböző kitettségű bogyók óránkénti átlagos felszínhőmérsékletének és a fotoszintetikusan aktív sugárzás közötti kapcsolat (n=16)

Figure 2 Surface temperature (1) of shaded (○) and not shaded (´) fruits, influenced by average hourly PAR (2), from 0900 to 1600 hour, (n=16)

A kapcsolatok erősségét kifejező korrelációs együtthatókat az 1. táblázat tartalmazza. Megállapítottuk, hogy mind a léghőmérséklet, mind a fotoszintetikusan aktív sugárzás jelentős hatással van a bogyók felszíni hőmérsékletére. A közvetlen napsugárzásnak kitett bogyók esetében azonban ez a hatás erőteljesebb. Ez alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a minél több közvetlen napsugárzás éri a bogyókat, annál magasabb a felszínükön mérhető hőmérséklet. Ez a hatás valószínűleg azonban függ még a bogyó tömegétől és színétől is.

1. táblázat A különböző kitettségű bogyók óránkénti átlagos felszínhőmérséklete és a környezeti paraméterek közötti lineáris kapcsolatok korrelációs együtthatói (r²), (n=16)

Table 1 Correlation coefficients of linear regression of shaded and not shaded fruit surface temperature in relation of average hourly air temperature and PAR (n=16)

A napi méréseket 14 órakor végeztük, mivel ekkor a bogyók felszínhőmérséklete már megközelítette, vagy elérte a maximumot. Összesen 24 kiválasztott bogyón folytattuk a méréseket. Az átlagos bogyófelszín-hőmérsékletek és a léghőmérsékletek 14 órakor mért értékeit mutatja a 3. ábra.

Az eltérő kitettségű bogyók felszínhőmérséklete minden napon szignifikánsan különbözött.

3. ábra A bogyók felszínének átlagos és a levegő hőmérsékletének napi értékei 14 órakor (n=12)

Figure 3 Tendencies of average air (1) and surface temperature of shaded (2) and not shaded (3) fruits, at 1400 hour, from 16th to 25th of August, 2004 (n=12)

Az ábrán látható, hogy 08. 22-én lehűlt a levegő, mely az esős időjárásnak volt köszönhető, ez volt az egyetlen alkalom, mikor a léghőmérséklet meghaladta a bogyók felszínhőmérsékletét és az árnyékban lévő bogyók hőmérséklete meghaladta a közvetlen napsugárzásnak kitett bogyók felszínhőmérsékletét. Ezen kívül a 10 napos mérés során, a léghőmérséklet még az árnyékban lévő bogyók hőmérsékletét sem érte el szabadföldi támrendszeres termesztési technológia mellett. A kritikus 32°C-ot a napsugárzásnak kitett bogyók csak egy napon nem haladták meg, míg az árnyékban lévők csak három alkalommal érték el, illetve haladták meg kismértékben.

Végül megvizsgáltuk folyamatosan megfigyelt bogyók likopintartalmát. A 4. ábrán a 14 órakor mért bogyófelszín- és a léghőmérséklet átlagok viszonylatában ábrázoltuk a bogyókban mért likopintartalmat. A felszínhőmérsékletek és likopintartalom között szoros (r²=0.975) negatív kapcsolatot számítottunk. Minél magasabb volt a bogyók 14 órakor mért felszínhőmérséklete, annál alacsonyabb volt a bogyókban mért likopintartalom. Mivel a napsugárzásnak kitett bogyók átlagos felszínhőmérséklete meghaladta a kritikus 32°C-ot, ez a likopintartalomban is szignifikáns különbséget (25.6%) okozott. A levegő hőmérséklete állandó volt, tehát ez nem okozhatta a különbséget, értékeit csak a könnyebb érthetőség kedvéért tüntettük fel.

4. ábra Összefüggés a 14 órakor mért átlagos bogyófelszín és léghőmérséklet valamint a bogyók likopintartalma között (n=8).

Figure 4 Correlation between lycopene contents (1) and average surface temperature of shaded (○) and not shaded (´) tomato fruits at 1400 hour, from 16th to 25th of August, 2004 (n=8).

Következtetések

A Szent István Egyetem Kertészeti Technológia Tanszékének Kísérleti telepén végeztünk méréseket, szabadföldi támrendszeres kultúrában. A méréssorozat fő célja az volt, hogy megállapítsuk, milyen összefüggés tapasztalható a paradicsombogyók likopintartalma és a felszínhőmérséklete illetve a léghőmérséklet között. A naponta végzett mérések, bebizonyították, hogy szoros az összefüggés a léghőmérséklet változása, és a bogyók felszínhőmérsékletének alakulása között. A felszínhőmérséklet a közvetlen napsugárzásnak kitett bogyók esetében szignifikánsan magasabb volt az árnyékban levő bogyókétól. A közvetlen napsugárzásnak kitett bogyók 14 órakor mért maximum felszínhőmérséklete 35°C, ami csaknem 24%-kal haladja meg az árnyékban lévőkét, így a napi maximum hőmérséklet elérésekor, minden alkalommal blokkolt a likopin szintézis.

A likopintartalmat vizsgálva megállapítható, hogy a magasabb bogyófelszín-hőmérséklettel rendelkező bogyók alacsonyabb értékeket mutatnak, az árnyékban lévőkhöz képest. A különbség mértéke csaknem eléri a 26%-ot, ami szignifikáns, ugyanolyan léghőmérséklet mellett.

Összességében elmondható, hogy a bogyók felszínhőmérséklete meghatározza a likopin szintézisét. Minél nagyobb mértékben és minél hosszabb ideig haladja meg a 30-32°C-ot, annál kisebb lesz a likopintartalma. Csak a léghőmérsékletet vizsgálva az eredmények pontatlanok lesznek, hiszen ha eltérő a léghőmérséklet két kísérletben, akkor is figyelembe kell venni, hogy a bogyók a kitettségüknek megfelelően eltérő hőmérsékletre hevülnek. Mert előfordulhat, hogy alacsonyabb léghőmérsékletű állományból származó mintának (napnak kitett bogyók) megegyező lesz a likopintartalma, mint a magasabb léghőmérséklet esetében (árnyékban lévő bogyók), hiszen ekkor a bogyók felszínhőmérséklete megegyezhet, így a likopin szintézis is. Eredménye, pedig ezáltal az lesz, hogy nem igazolható a hőmérséklet hatása a likopin szintézisét illetően.

Az általunk végzett kísérlet bizonyította, hogy a hőmérsékletnek meghatározó szerepe van a likopin szintézisében, és hogy a bogyók felszínhőmérsékletét vizsgálva még pontosabban meghatározható az összefüggés.

Irodalom

Clinton S.K., Emenhiser C., Schwartz S.J., Bostwick, D.G., Williams, A.W., Moore B.J., and Erdman J.W. Jr. (1996): Cis-trans lycopene isomers, carotenoids, and retinal in the human prostate. Cancer Epidemiology Biomarkers and Prevention 5:35-51 p.

Clinton S. K. (1998): Lycopene: Chemistry, biology and implications for human health and disease. Nutrition Reviews 56, 35-51.

Dumas Y., Dadomo M., di Lucca G. and Grolier P. (2003): Effects of environmental factors and agricultural techniques on antioxidant content of tomatoes. Journal of the Science of Food and Agriculture. 5, 369-382.

Helyes L., Lugasi A., Brandt S., Varga Gy., Hóvári J. és Barna É. (2002): A paradicsom likopin tartalmát befolyásoló tényezők értékelése, elemzése. Kertgazdaság 2, 1-8.

Kang H.M. and Park K.W. (1999): Chilling stress alleviation effect of pre-harvest heat treatment during cultivation of mature green tomato at low temperature storage. Journal of the Korean Society for Horticultural Science 6, 647-651.

Leoni C. (1992): Industrial quality as influenced by crop management Acta Horticulturae 301, 177-184.

Lugasi A., Hóvári J., Bíró L., Brandt S. és Helyes L. (2004): Az élelmiszereink likopintartalmát befolyásoló tényezők és a hazai lakosság likopinbevitele. Magyar Onkológia 2, 131-136.

McCollum J.P. (1954): Effect of light on the formation of carotenoids in tomato fruits Food Research International 19, 182-189 p.

Mulholland B.J., Edmondson R.N., Fussell M., Basham J. and Ho L.C. (2003): Effects of high temperature on tomato summer fruit quality. Journal of Horticultural Science and Biotechnology 3, 365-374.

Stahl, W., von Laar, J., Martin, H. D., Emmerich, T. and Sies, H. (2000): Stimulation of gap junctional communication: comparison of acyclo-retinoic acid and lycopene. Archives of Biochemistry and Biophysics 373, 271-274 p.

Takeoka G.R., Dao L., Flessa S., et al 2001 Processing effect on lycopene content and antioxidant activity of tomatoes Journal of Agriculture and Food Chemistry 49, 3713-3717.

Tomes M.L. (1963): Temperature inhibition of carotene biosynthesis in tomato Botanical Gazette 124, 180-185.

air temperature or surface temperature has bigger effect of berries on the lycopene content of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.)fruits

Keywords: tomato, surface temperature of berries, air temperature, lycopene content, open-field with supporting system

         Lycopene is one of the acyclical structured bioactive molecule from the carotenoides family. It's preventive role to decrease the occurrence of many tumor attach (ovary, lounger and prostata tumor etc.), is proven by epidemiological and experimental datas. The lycopene molecule consist 11 linear arranged conjugated and two not conjugated double link. The strong hydrophobe property is typical for this molecule. The most important functions: meanwhile the photosynthesise period the molecule absorbs the light needed for the procedure and saves the cell component from UV rays. Only few of our comestibles contain lycopene. In our domestic foods only tomato (the biggest lycopede carrier, contain in fresh form 0.9-13.6 mg/100g lycopene and after processing it could be 94 mg/100g) and the watermelon (3.6-6.2 mg/100g) contains notable amount.

         Many things manipulate the lycopene content (species, environmental factors date of harvest, grafting, growing technology,). It was well known that the air temperature is manipulator (optimal between 16-25°C), but meanwhile the berries surface temperature is different, because the incoming light heats the berries surface differently. We analysed the optimal fruit temperature in the experiment and the effect of the different exposure for the lycopene synthesis. We made experiments the field. We measured in the open-field with supporting system 4.9 mg/100g lycopene in the sun lighted part and 6.6mg/100g in the shadow part.

            In addition, the berries surface temperature up to 30°C decreased the lycopene content significantly. We experienced that the connection between the berries surface temperature and lycopene content is up to 97%.

A likopin, a karotinoidok vegyületcsoportjába tartozó aciklikus szerkezetű, bioaktív molekula. Epidemiológiai és klinikai vizsgálatokkal bizonyított, hogy számos daganatos megbetegedés (petefészek, tüdő, prosztatarák stb.) előfordulásának megelőzésében szerepet játszik. A likopin molekula 2 kettős és 11 konjugált kettős kötést tartalmaz, és erős hidrofób tulajdonságokkal rendelkezik. A likopin legfontosabb funkciója, hogy a fotoszintézis ideje alatt abszorbeálja a folyamathoz szükséges fényt, megvédve ezzel a többi sejtalkotót a káros UV sugárzástól. Csak néhány élelmiszer tartalmaz likopint. Fogyasztott élelmiszereink közül csak a paradicsom (a legmagasabb likopin tartalom 0,9-13,6 mg/100g a friss, 94 mg/100g a feldolgozott termékben) és a görögdinnye (3,6-6,2 mg/100g) tartalmaz jelentősebb mennyiséget.

A likopintartalomat sok tényező befolyásolhatja (fajta, környezeti paraméterek, betakarítás időpontja, oltás, termesztéstechnológia). Közismert, hogy a léghőmérséklet egy jelentős befolyásoló tényező (optimuma 16-25°C), de mivel a bogyók felülete eltér egymástól, a beeső fény is eltérő mértékben melegíti fel őket. A kísérletben az optimális bogyófelszín hőmérsékletet vizsgáltuk, és az eltérő napsugárzás hatását a likopin bioszintézisére. Szabadföldi támrendszeres paradicsom állományon folytatott vizsgálatok eredményei alapján a napsugárzásnak közvetlen kitett bogyókban 4,9 mg/100g, az árnyékban lévőkben 6,6 mg/100g likopintartalmat mértünk.

A 30°C-nál magasabb bogyófelszín hőmérséklet szignifikánsan csökkentette a bogyók likopintartalmát. A likopintartalom és a bogyófelszín hőmérséklet összefüggésének korrelációs együtthatója, pedig 97% volt.