ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΩΝ ΚΑΙ ΚΑΡΟΤΕΝΟΕΙΔΩΝ ΣΕ ΚΑΡΠΟΥΣ ΤΟΜΑΤΑΣ, ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΕΠΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ, ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΩΝ ΚΑΙ ΚΑΡΟΤΕΝΟΕΙΔΩΝ ΣΕ ΚΑΡΠΟΥΣ ΤΟΜΑΤΑΣ, ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΕΠΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ Π. ΔΑΓΚΑΣ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΟΣΧΟΥ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2017

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ, ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΩΝ ΚΑΙ ΚΑΡΟΤΕΝΟΕΙΔΩΝ ΣΕ ΚΑΡΠΟΥΣ ΤΟΜΑΤΑΣ, ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΕΠΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ Π. ΔΑΓΚΑΣ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΟΣΧΟΥ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΠΘ ΤΣΟΥΒΑΛΤΖΗΣ ΠΑΥΛΟΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΠΘ ΦΡΑΓΚΟΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΠΘ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2017

Ευχαριστίες Με την ολοκλήρωση αυτής της προσπάθειας θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους με στήριξαν και συνέβαλλαν στην επιτυχή ολοκλήρωση της συγκεκριμένης διατριβής. Ευχαριστώ θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή μου, κύριο Μόσχου Δημήτριο, Αναπληρωτή καθηγητή της Σχολής Γεωπονίας, Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του ΑΠΘ για την εμπιστοσύνη του και την ανάθεση της παρούσης εργασίας. Εν συνεχεία, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κύριο Τσουβαλτζή Παύλο Επίκουρο Καθηγητή Λαχανοκομίας της Σχολής Γεωπονίας, Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του ΑΠΘ, για την συνεργασία, τις υποδείξεις και την επιστημονική καθοδήγηση που μου προσέφερε σε όλα τα στάδια της διατριβής μου, καθώς και τον κύριο Φράγκο Βασίλειο, Επίκουρο Καθηγητή της Σχολής Γεωπονίας, Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του ΑΠΘ, για τον πολύτιμο χρόνο που διέθεσε για να εξετάσει την διπλωματική μου εργασία. Δεν θα μπορούσα να παραλείψω να ευχαριστήσω τον υποψήφιο διδάκτορα Κασαμπαλή Δημήτριο, για την διάθεση του κατάλληλου εξοπλισμού και την επιστημονική βοήθεια που μου προσέφερε κατά τη διάρκεια της έρευνας αυτής. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένειά μου και τους φίλους μου που ήταν πάντα δίπλα μου και με στήριξαν όποια στιγμή το χρειάστηκα, προκειμένου εγώ να ολοκληρώσω απερίσπαστος και με επιτυχία την μεταπτυχιακή μου εργασία.

Περιεχόμενα ΠΕΡΙΛΗΨΗ 1 ABSTRACT 2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ 5 2.1 Η ΒΟΤΑΝΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΤΟΜΑΤΑΣ 5 2.2. Η ΩΡΙΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΚΑΡΠΟΥ ΤΗΣ ΤΟΜΑΤΑΣ ΚΑΙ ΟΙ ΠΟΙΟΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ 7 2.3 Η ΔΙΑΤΡΟΦΙΚΗ ΑΞΙΑ ΚΑΙ Η ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΑΡΠΟΥ ΤΗΣ ΤΟΜΑΤΑΣ 9 2.4 ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΤΟΥ ΚΑΡΠΟΥ ΤΗΣ ΤΟΜΑΤΑΣ ΩΣ ΠΟΙΟΤΙΚΟ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ 10 2.5 ΟΙ ΧΡΩΣΤΙΚΕΣ ΤΟΥ ΚΑΡΠΟΥ ΤΗΣ ΤΟΜΑΤΑΣ (ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗ, ΚΑΡΟΤΕΝΟΕΙΔΗ) 13 2.6 Ο ΦΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ - ΤΟ ΦΘΟΡΙΣΜΟΜΕΤΡΟ 14 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 17 3.1. ΤΟ ΦΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ 17 3.2. ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΤΟΥ ΚΑΡΠΟΥ 17 3.3. Η ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ 18 3.4. Ο ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΧΡΩΣΤΙΚΩΝ (ΟΛΙΚΗ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗ, ΟΛΙΚΑ ΚΑΡΟΤΕΝΟΕΙΔΗ, ΛΥΚΟΠΕΝΙΟ, Β-ΚΑΡΟΤΕΝΙΟ) 18 3.5. Η ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ 18 3.6. Η ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ Η ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ 19 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 20 4.1. Ο ΦΘΟΡΙΣΜΟΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ (ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ LC2) 20 4.2. Ο ΦΘΟΡΙΣΜΟΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ (ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ NPQ) 23 4.3. Ο ΦΘΟΡΙΣΜΟΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ (ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ OJIP) 26 4.4. ΤΟ ΧΡΩΜΑΤΟΜΕΤΡΟ (L, A, B, CHROMA, HUE ANGLE) 29 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ 31 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 33 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 34 8. ΕΙΚΟΝΕΣ 39

Περίληψη Η καλλιέργεια της τομάτας είναι σημαντική όχι μόνο λόγω των μεγάλων ποσοτήτων που καταναλώνονται, αλλά και λόγω της υψηλής διατροφικής της αξίας και της συνεισφοράς της στην υγεία του ανθρώπου. Ο εντοπισμός του κατάλληλου σταδίου συγκομιδής (στάδιο του ώριμου κόκκινου καρπού), είναι εξαιρετικά σημαντικός όταν ο καρπός προορίζεται για επιτραπέζια κατανάλωση, διότι στο στάδιο αυτό έχει τα άριστα οργανοληπτικά και διατροφικά χαρακτηριστικά. Στόχος της συγκεκριμένης έρευνας ήταν η διερεύνηση της πιθανής συσχέτισης διαφόρων μη καταστρεπτικών μετρήσεων που αφορούν το φθορισμό της χλωροφύλλης με τρία διαφορετικά πρωτόκολλα (LC2, NPQ και OJIP) και το χρώμα των καρπών, όπως αυτό εκτιμήθηκε από το χρωματόμετρο, με το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη (χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη) και καροτενοειδή (λυκοπένιο, β-καροτένιο, ολικά καροτενοειδή). Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη συσχετίζονται με τις παραμέτρους που συμπεριλαμβάνονται στα πρωτόκολλα μέτρησης του φθορισμού της χλωροφύλλης NPQ και OJIP ενώ οι υψηλότερες συσχετίσεις με την περιεκτικότητα σε ολικά καροτενοειδή, σε λυκοπένιο και σε β-καροτένιο υπολογίστηκαν με τις παραμέτρους που μετρήθηκαν με το πρωτόκολλο μέτρησης του φθορισμού της χλωροφύλλης LC2 και με το χρωματόμετρο. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα φαίνεται ότι οι συγκεκριμένες μετρήσεις μπορούν να εκτιμήσουν το περιεχόμενο του καρπού σε χρωστικές και το κατάλληλο στάδιο ωρίμανσης με τη χρήση μη καταστρεπτικών μεθόδων. Λέξεις κλειδιά: τομάτα, φθορισμός χλωροφύλλης, χρωματόμετρο, καροτενοειδή, χλωροφύλλη [1]

Abstract Tomato cultivation is important not only because of the great consumption, but also because of its high nutritional value and its contribution to human health. Identifying the appropriate stage for harvesting is extremely important when the fruit is destined for human consumption because at this stage it has the best organoleptic and nutritional qualities. The aim of this research was to investigate the possible correlation of various non-destructive measurements such as chlorophyll fluorescence with three different protocols (LC2, NPQ and OJIP) and the color of the fruit, as assessed by the chroma meter, with the concentration of chlorophyll (chlorophyll α, chlorophyll β, total chlorophyll) and carotenoids (lycopene, β- carotin, total carotenoids) in the fruit. The analysis of the results showed that the content of chlorophyll α, chlorophyll β and total chlorophyll is related to the parameters included in the NPQ and OJIP chlorophyll fluorescence measurement protocols while the higher correlations for total carotenoid, lycopene and β -carotene were calculated with the parameters measured with the chlorophyll fluorescence protocol LC2 and the chroma meter. Based on the above results, it appears that the specific measurements can assess the fruit content of pigments and the appropriate harvesting stage using non-destructive methods. Key words: tomato, chlorophyll fluorescence, chroma meter, carotenoids, chlorophyll [2]

1. Εισαγωγή Η τομάτα είναι η δεύτερη πιο διαδεδομένη λαχανοκομική καλλιέργεια στον κόσμο μετά την πατάτα. Συγκεκριμένα η Ελλάδα βρίσκεται στη 15 η θέση στον κόσμο και στην τρίτη θέση στην Ευρώπη με συνολική ετήσια παραγωγή 1.338.600 MT (Kapoulas et al., 2011). Η καλλιέργεια της τομάτας είναι σημαντική όχι μόνο λόγω των μεγάλων ποσοτήτων που καταναλώνονται, αλλά και λόγω της υψηλής διατροφικής της αξίας και της συνεισφοράς της στην υγεία του ανθρώπου. Έχει αποδειχθεί μάλιστα ότι η κατανάλωση της τομάτας μειώνει τους κινδύνους από καρδιαγγειακές παθήσεις και ορισμένους τύπους καρκίνου (Canene- Adams et al., 2005; Khachik Beecher & Smith, 1995; Rao & Rao, 2007; Van Poppel & Goldbohm, 1995; Ziegler, 1991) και τα οφέλη αυτά αποδίδονται κυρίως στη σημαντική ποσότητα του λυκοπένιου που περιέχει, η οποία ανέρχεται σε 80 έως 90% της συνολικής περιεκτικότητας σε καροτενοειδή που περιέχεται στις τομάτες. Η ανάπτυξη και η ωρίμανση του καρπού της τομάτας αποτελεί μια πολύπλοκη αναπτυξιακή διαδικασία, η οποία σχετίζεται με έντονες μεταβολικές διεργασίες και πολλές αλλαγές που αφορούν το χρώμα, την υφή, το άρωμα, τη γεύση και τη σύσταση του καρπού. Αρχικά, οι χλωροπλάστες μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες και παρατηρείται μια αλλαγή στο χρώμα στην περιοχή των κοιλοτήτων και σταδιακά επέρχεται η απώλεια χλωροφύλλης και η σύνθεση των καροτενοειδών (λυκοπένιο και β-καροτένιο) (Davies & Hobson, 1981; Grierson & Kader, 1986). Κατά το τελευταίο στάδιο ωρίμανσης του καρπού (στάδιο του ώριμου κόκκινου καρπού), η ανάπτυξη του κόκκινου χρώματος καλύπτει πάνω από το 90% της συνολικής επιφάνειας του καρπού. Το στάδιο αυτό θεωρείται το καταλληλότερο στάδιο ωριμότητας όταν ο καρπός προορίζεται για επιτραπέζια κατανάλωση, διότι ο καρπός στο στάδιο αυτό έχει τα άριστα οργανοληπτικά και διατροφικά χαρακτηριστικά. Στη διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές έρευνες, από τις οποίες φαίνεται ότι η εκτίμηση των χλωροφυλλών και των καροτενοειδών μπορεί να γίνει με μη καταστρεπτικές μεθόδους. Πιο συγκεκριμένα το χρωματόμετρo (Chroma Meter) με βάση την αρχή της ισοδύναμης διέγερσης των R, G και Β, παίρνει αξιόπιστες μετρήσεις των χρωμάτων στα διάφορα αγροτικά προϊόντα και ειδικότερα στον καρπό της τομάτας (Deshpande & Salunkhe, 2000). Επίσης, η χρήση του φθορισμού της χλωροφύλλης (πρωτόκολλα OJIP, NPQ και LC), αποτελεί σήμερα μια μη καταστρεπτική, ελάχιστα επεμβατική, εύχρηστη και οικονομική μέθοδο, που χρησιμοποιείται σε ένα πολύ μεγάλο εύρος μελετών των φωτοσυνθετικών χαρακτηριστικών των φυτών. Τα βασικότερα πλεονεκτήματα της μεθόδου θεωρούνται πως [3]

είναι ο ελάχιστος χρόνος που απαιτείται για τη μέτρηση, το ελάχιστο κόστος εκτέλεσης, ο μεγάλος όγκος πληροφοριών που παρέχει και το ότι μπορεί να εφαρμοστεί τόσο στο πεδίο όσο και στο εργαστήριο (Bussotti et al., 2011). Στόχος της συγκεκριμένης εργασίας είναι να διερευνήσει την πιθανή συσχέτιση διαφόρων μετρήσεων που αφορούν το φθορισμό της χλωροφύλλης με τρία διαφορετικά πρωτόκολλα (LC2, NPQ1 και OJIP) και το χρώμα των καρπών, όπως αυτό εκτιμήθηκε από το χρωματόμετρο, με το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη (χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη) και καροτενοειδή (λυκοπένιο, β-καροτένιο, ολικά καροτενοειδή). Ο εντοπισμός παραμέτρων που παρουσιάζουν υψηλή συσχέτιση με τις χρωστικές του καρπού της τομάτας είναι ιδιαίτερα σημαντικός. Σε αυτή την περίπτωση είναι δυνατή η εκτίμηση του περιεχομένου του καρπού σε χρωστικές και ο προσδιορισμός του κατάλληλου σταδίου ωρίμανσης με τη χρήση μη καταστρεπτικών μεθόδων. [4]

2. Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας 2.1 Η βοτανική ταξινόμηση και περιγραφή της τομάτας Η τομάτα ανήκει στην οικογένεια Solanaceae, η οποία περιλαμβάνει και άλλα φυτά αγρονομικού ενδιαφέροντος όπως η πιπεριά, η μελιτζάνα, ο καπνός και η πατάτα) και το επιστημονικό της όνομα είναι Lycopersicon esculentum Mill. (D Arcy, 1979; Βαρδαβάκης, 1993). Πιο συγκεκριμένα, το 1753 ο βοτανολόγος Linnaeus ονόμασε την τομάτα Solanum lycopersicon. Λίγα χρόνια αργότερα, και συγκεκριμένα το 1768, ο Miller ταξινόμησε την τομάτα στο νέο γένος Lycopersicon (Lycopersicon esculentum), το οποίο και επικράτησε. Εδώ και λίγα χρόνια οι βοτανολόγοι διαπίστωσαν, με βάση την νέα τεχνολογία και την ανάλυση του DNA, ότι η ονομασία του Linnaeus ήταν ορθότερη (Taylor, 1986; Heiser & Anderson, 1999). Αναλυτικότερα η βοτανική ταξινόμηση της τομάτας, παρουσιάζεται παρακάτω στον πίνακα 1. Πίνακας 1. Βοτανική ταξινόμηση τομάτας Άθροισμα Κλάση Τάξη Οικογένεια Γένος Είδος Αγγειόσπερμα Δικότυλα Σωληνανθή Solanaceae Lycopersicon L. esculentum Mill. Πηγή: D Arcy (1979). Όσον αφορά στην βοτανική περιγραφή του φυτού, η τομάτα αποτελεί ένα φυτό ποώδες, ετήσιο, διετές και σπανιότερα πολυετές. Το ριζικό σύστημα της τομάτας, αποτελείται από μια κεντρική ρίζα, αρκετές δευτερεύουσες και πολλά ριζικά τριχίδια που φτάνουν συνήθως σε βάθος 50 εκατοστών. Τα φύλλα της τομάτας είναι σύνθετα, σε ελικοειδή διάταξη και έχουν συνήθως χρώμα βαθύ πράσινο στην άνω επιφάνεια και ανοιχτό ελαιώδες πράσινο στην κάτω επιφάνεια (Εικόνα 1). Τα άνθη της τομάτας εμφανίζονται σε [5]

ταξιανθίες με 2 έως 20 άνθη, ανάλογα την ποικιλία. Επιπρόσθετα, τα άνθη φέρουν πράσινο δερματώδη κάλυκα, με 5 ή περισσότερα σέπαλα, κίτρινη στεφάνη με 5 ή περισσότερα πέταλα και 5 ή περισσότερους στήμονες (Naika et al., 2005). Η ανθοφορία μπορεί να είναι ταξιανθία απλή, διχαλωτή ή διακλαδισμένη, ανάλογα με την ποικιλία τομάτας. Συνήθως η άνθιση δεν γίνεται ταυτόχρονα και τα άνθη είναι ερμαφρόδιτα και αυτογονιμοποιούνται (Αγγίδης, 1996). Ο καρπός της τομάτας είναι πολύχωρος και μπορεί να έχει διάφορα σχήματα. Είναι χυμώδης ράγα (διογκωμένη ωοθήκη), η οποία περιβάλει τους σπόρους. Οι σπόροι βρίσκονται μέσα σε ένα ζελατινώδη παρεγχυματικό ιστό, μέσα σε μικρές κοιλότητες, οι οποίες στην ουσία αποτελούν τα σημεία που διακόπτεται το περικάρπιο (Hulme, 1971). Τέλος, ο σπόρος της τομάτας είναι ωοειδής, πεπλατυσμένος, χρώματος κίτρινου-καφέχρυσαφένιο, διαμέτρου 3-5 mm (Naika et al., 2005). Εικόνα 1. Το φυτό και ο καρπός της τομάτας Πηγή: https://cdn.thinglink.me/api/image/501944219837923328/1240/10/scaletowidth [6]

2.2. Η ωρίμανση του καρπού της τομάτας και οι ποιοτικές μεταβολές Η ανάπτυξη του καρπού ξεκινά με τη γονιμοποίηση και διαιρείται σε τρεις βασικές περιόδους: την πρώτη περίοδο, στην οποία η ανάπτυξη είναι βραδεία και ο καρπός αποκτά μόλις το 10% του τελικού του βάρους, τη δεύτερη περίοδο, η οποία είναι περίοδος ταχύτατης ανάπτυξης και ο καρπός φτάνει στο στάδιο του ώριμου πράσινου καρπού και την τρίτη περίοδο, στην οποία ο καρπός αποκτά λίγο ακόμα βάρος, η ανάπτυξη είναι αργή και οι μεταβολικές διεργασίες έντονες (Gillaspy, Ben-David & Gruissem, 1993; Archbold, Dennis & Fiorre, 1982). Αναλυτικότερα, η ωρίμανση του καρπού αποτελεί μια πολύπλοκη αναπτυξιακή διαδικασία, η οποία σχετίζεται με πολλές μεταβολικές αλλαγές. O καρπός της τομάτας είναι ο πιο εντατικά μελετημένος καρπός όσον αφορά στην ωρίμανση του, σε σχέση με άλλα φυτικά είδη (Giovannoni, 2001). Αρχικά, όσον αφορά στις κυτταρικές αλλαγές, αφορούν κυρίως τις μετατροπές του κυτταρικού τοιχώματος. Η αλλαγή ξεκινάει από την περιοχή του μεσοκυττάριου χώρου (middle lamella). Στα κυτταρικά τοιχώματα και πιο συγκεκριμένα στο μεσοτοιχίο, μειώνεται η ηλεκτρονιακή πυκνότητα. Με τη δράση των πολυγαλακτουρονασών (PGs) και τη συσσώρευση υδατοδιαλυτών πηκτινών, ξεκινά η διαλυτοποίηση του κυτταρικού τοιχώματος. Αξίζει να αναφερθεί ότι η υδρόλυση των πηκτινών, η οποία και έχει προηγηθεί, διευκολύνεται από την δράση των πηκτινομεθυλεστέρων (PMEs). Καθώς η ωρίμανση εξελίσσεται, η διαλυτοποίηση του κυτταρικού τοιχώματος προχωρά σε μεγαλύτερη έκταση, με αποτέλεσμα ο καρπός να φαίνεται πλέον μαλακός και χυμώδης (Crookes & Grierson, 1983). Έτσι λοιπόν, κατά την διαδικασία της ωρίμανσης, παρατηρείται η δραστηριότητα διαφόρων ενζύμων, όπως η πολυγαλακτουρονάση, η πηκτίνη-μεθυλ-εστεράση, η ενδο-βμαννάση, οι α- και β-γαλακτοσιδάσες, και οι β-γλυκανάσες, τα οποία προκαλούν μαλάκωμα ολόκληρου του καρπού, μέσω της μεταβολής της υφής του καρπού λόγω της αποικοδόμησης των δομικών στοιχείων που είναι απαραίτητα (Seymour et al., 2002). Επιπρόσθετα οι εξπανσίνες (expansins), θεωρείται ότι συμβάλουν σημαντικά στο μαλάκωμα του καρπού κατά την ωρίμανση, επηρεάζοντας τόσο το ιξώδες του κυτταρικού τοιχώματος, όσο και την ελαστικότητα της επιδερμίδας των καρπών της τομάτας (McQueen-Mason, 1995; Thompson, 2001). Η μηχανική αποικοδόμηση του εξωκαρπίου, συμπεριλαμβανομένης της επιδερμίδας και της εφυμενίδας, καθώς και ενός μεγάλου αριθμού υποδερμικών κυτταρικών επιπέδων, [7]

παίζει πολύ μεγάλο ρόλο, διότι καθορίζει την ακεραιότητα όλου του καρπού και την εμφάνιση ρωγμών, επηρεάζοντας έτσι όχι μόνο την εμφάνιση αλλά και την εμπορία και αποθήκευση του (Chu and Thompson, 1972; Emmons and Scott, 1997; Bertin et al., 2000). Σύμφωνα με την έρευνα των Thompson, Davies & Ho (1998), η ένταση των ιστών στους καρπούς της τομάτας υποδεικνύει ότι η επιδερμίδα του καρπού της τομάτας καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το ρυθμό διαστολής. Όσον αφορά τις βασικές αλλαγές της χημικής σύστασης του καρπού της τομάτας κατά την ωρίμανση, είναι κυρίως η αποδόμηση του αμύλου και η παραγωγή γλυκόζης και φρουκτόζης. Ταυτόχρονα παρατηρείται η εξαφάνιση των χλωροπλαστών και η μετατροπή τους σε χρωμοπλάστες με τις χρωστικές β-καροτένιο και λυκοπένιο, οι οποίες προσδίδουν το χαρακτηριστικό χρώμα του ώριμου καρπού της τομάτας. Επιπρόσθετα, κατά την ωρίμανση, αυξάνεται ο λόγος κιτρικού οξέος προς μηλικού οξέος, αυξάνεται το γλουταμινικό οξύ καθώς και οι διαλυτές πηκτίνες. Τέλος, διασπάται το αλκαλοειδές α-τοματίνη (το οποίοι είναι τοξικό) και παράγονται ουσίες που προσδίδουν άρωμα και γεύση στον καρπό της τομάτας (Grierson & Kader, 1986). Συνοψίζοντας τα παραπάνω, κατά την ωρίμανση του καρπού της τομάτας, λαμβάνουν χώρα πολλές αλλαγές, αναφορικά με το χρώμα, την υφή, το άρωμα, τη γεύση και τη σύσταση του καρπού. Αρχικά, παρατηρείται μια αλλαγή στο χρώμα στην περιοχή των κοιλοτήτων και σταδιακά επέρχεται η απώλεια χλωροφύλλης και η σύνθεση καροτενοειδών (Davies & Hobson, 1981). Επιπρόσθετα, τα κυτταρικά τοιχώματα διαλυτοποιούνται και παράγονται συστατικά αρώματα και γεύσης (έχουν μέχρι σήμερα ταυτοποιηθεί περίπου 200 τέτοια συστατικά) και με αποικοδόμηση του αμύλου, παράγεται γλυκόζη και φρουκτόζη (Grierson & Kader, 1986). Συνεπώς, κατά την ωρίμανση του καρπού της τομάτας, λαμβάνουν χώρα, τόσο αντιδράσεις σύνθεσης όσο και αποικοδόμησης. Οι διάφορες όψεις της ωρίμανσης ρυθμίζονται τόσο από τις φυτικές ορμόνες, όσο και από γενετικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες (Grierson & Kader, 1986). [8]

2.3 Η διατροφική αξία και η σύσταση του καρπού της τομάτας Το μεγαλύτερο μέρος της τομάτας (περίπου 95% κατά βάρος), αποτελείται από νερό. Παράλληλα η τομάτα είναι καλή πηγή βιταμινών (Β, Α, Ε). Αποτελεί την βασικότερη πηγή λυκοπενίου για τον άνθρωπο και περιέχει αρκετές φυτικές ίνες, χωρίς να περιέχει κορεσμένα λίπη και χοληστερόλη. Επιπρόσθετα, η τομάτα περιέχει φολικό οξύ, το οποίο είναι σημαντικό στην αποκατάσταση των κυττάρων του οργανισμού του ανθρώπου (Bachau, 1981; Gould, 1974). Ειδικότερα η νωπή τομάτα αποτελείται από 97% χυμό, 1% φλοιό και 2% σπόρους. Ο χυμός, όπως προαναφέρθηκε αποτελείται κατά περίπου 95% από νερό (Leoni, 2004). O φλοιός της τομάτας αποτελείται από κυτταρίνη και οι σπόροι περιέχουν περίπου 55% υγρασία και 22% λιπαρά, επί ξηρής βάσης (Atherton, 1986). Παρακάτω, περιγράφονται συνοπτικά τα κυριότερα θρεπτικά συστατικά της τομάτας. Αρχικά, τα σάκχαρα που υπάρχουν στην τομάτα αποτελούν το 50-65% των ολικών στερεών του καρπού και είναι κυρίως η γλυκόζη και η φρουκτόζη (Goose & Binsted, 1964). Όσον αφορά στα αμινοξέα, το κυριότερο είναι το γλουταμικό οξύ και ακολουθεί το ασπαρτικό οξύ (Miladi et al., 1969). Όσον αφορά τα οργανικά οξέα, επικρατέστερο στην τομάτα είναι το κιτρικό οξύ με 328mg/100g νωπού βάρους και ακολουθεί το μηλικό οξύ με 51mg/100g νωπού βάρους. Τα μεταλλικά στοιχεία που απαντώνται στον καρπό της τομάτας είναι κυρίως το κάλιο, το μαγνήσιο, ο φώσφορος, το ασβέστιο και το νάτριο και συνολικά απαντώνται σε ποσοστό 0,3 με 0,6%. Ακόμη, οι βιταμίνες που περιέχονται στην τομάτα είναι το ασκορβικό οξύ με μέση περιεκτικότητα 23mg / 100g νωπού βάρους, η βιταμίνη Α (1000ΙU/100g) και κάποια είδη βιταμινών του συμπλέγματος της βιταμίνης Β, όπως η θειαμίνη (0,06mg/100g), η νιασίνη και η ριβοφλαβίνη (0,04mg/100g). Τέλος, το λιπιδικό περιεχόμενο του καρπού της τομάτας είναι αρκετά χαμηλό (0,2% του συνολικού βάρους) (Belitz et al., 2006). Τέλος, αξίζει να αναφερθεί ότι η τομάτα έχει χαρακτηριστεί ως συμβατικό λειτουργικό τρόφιμο, κυρίως λόγω της υψηλής περιεκτικότητας της σε λυκοπένιο, το οποίο έχει συγκεκριμένο όφελος για την υγεία του ανθρώπου (Kwak & Jukes, 2001). Τα υψηλά επίπεδα αντιοξειδωτικών που περιέχει ο καρπός της τομάτας, την κάνει ιδιαίτερα σημαντική τροφή για την πρόληψη πολλών τύπων καρκίνου και καρδιαγγειακών νόσων (Abushita, Daood & Biacs, 2000; Takeoka et al., 2001). [9]

2.4 Το χρώμα του καρπού της τομάτας ως ποιοτικό χαρακτηριστικό Το χρώμα αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά ποιοτικά χαρακτηριστικά του καρπού της τομάτας και η διαδικασία ωρίμανσής του χαρακτηρίζεται από την αλλαγή του χρώματος (Hertog et al., 2007), με τη διάσπαση της χλωροφύλλης και τη συσσώρευση καροτενοειδών (κυρίως λυκοπένιο) (Brandt et al., 2006). Όπως έγινε σαφές από τα παραπάνω, η ωρίμανση του καρπού της τομάτας φαίνεται να ελέγχεται ορμονικά μέσω φυτορυθμιστικών ουσιών, αλλά και από γενετικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Συνήθως από τη γονιμοποίηση του άνθους, μέχρι την πλήρη ωρίμανση του καρπού της τομάτας, απαιτούνται 45-55 ημέρες (ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν καθώς και την ποικιλία της τομάτας). Η πιο κυρίαρχη και εμφανής αλλαγή κατά την ωρίμανση του καρπού είναι αυτή του χρώματος, από πράσινο σε κόκκινο. Σύμφωνα με τον USDA (1976), για τον καρπό της τομάτας υπάρχουν έξι βασικά στάδια ωριμότητας (Εικόνα 2). Το πρώτο στάδιο ονομάζεται «πράσινο φυσιολογικά ώριμος (mature green)». Στο στάδιο αυτό ο καρπός είναι από τελείως φωτεινός έως σκούρος πράσινος, αλλά φυσιολογικά ώριμος. O πράσινος ώριμος καρπός περιέχει μεγάλο αριθμό χλωροπλαστών, οι οποίοι περιέχουν grana. Επιπρόσθετα, οι χλωροπλάστες περιέχουν τις χρωστικές του καρπού, που είναι οι χλωροφύλλες και τα καροτενοειδή. Στον πράσινο καρπό οι επικρατέστερες χρωστικές είναι η χλωροφύλλη α και β, ενώ τα καροτενοειδή απαντώνται σε μικρό ποσοστό κατά το στάδιο αυτό. Περίπου το μισό των καροτενοειδών είναι οι ξανθοφύλλες, ιδιαίτερα στα αρχικά στάδια του πράσινου ώριμου καρπού και καθώς ο καρπός ωριμάζει η αναλογία αυτή μειώνεται (Rabinowitch et al., 1975). Το δεύτερο στάδιο ονομάζεται «σπάσιμο χρώματος (breakers)» και αποτελεί την χρονική περίοδο όπου εμφανίζεται ροζέ, κόκκινο ή σκούρο κίτρινο χρώμα σε όχι περισσότερο από το 10% της συνολικής επιφάνειας του καρπού. Ακολουθεί το τρίτο στάδιο, το οποίο ονομάζεται «γύρισμα χρώματος, στο οποίο παρατηρείται εμφάνιση ροζέ, κόκκινου ή σκούρου κίτρινου χρώματος, σε πάνω από 10% αλλά λιγότερο από 30% της συνολικής επιφάνειας του καρπού. Ακολουθεί το τέταρτο στάδιο, το οποίο ονομάζεται «ροζ καρπός (pink)». Στο στάδιο αυτό, πάνω από 30% αλλά λιγότερο από 60% της συνολικής επιφάνειας του καρπού έχει ροζέ ή κόκκινο χρώμα. Το πέμπτο στάδιο είναι το στάδιο του «ελαφρά κόκκινου καρπού (light red)», όπου ο κόκκινος χρωματισμός έχει αναπτυχθεί σε πάνω από 60% αλλά λιγότερο από 90% της συνολικής επιφάνειας του καρπού. Τέλος, το έκτο και τελευταίο στάδιο ωρίμανσης είναι αυτό του «ώριμου κόκκινου καρπού (red ripe)», στο οποίο [10]

η ανάπτυξη του κόκκινου χρώματος είναι σε πάνω από το 90% της συνολικής επιφάνειας του καρπού. Το στάδιο αυτό θεωρείτο το επιθυμητό στάδιο ωριμότητας για επιτραπέζια κατανάλωση του καρπού της τομάτας, διότι ο καρπός στο στάδιο αυτό έχει τα άριστα οργανοληπτικά και διατροφικά χαρακτηριστικά. Εικόνα 2. Τα 6 στάδια ωρίμανσης του καρπού της τομάτας (USDA, 1976). Πηγή: http://www.tomatodirt.com/when-to-pick-tomatoes.html Έτσι λοιπόν κατά τη διαδικασία της ωρίμανσης του καρπού της τομάτας, οι θυλακοειδείς εμφανίζονται με λιγότερα grana, ενώ παράλληλα αρχίζουν οι χλωροπλάστες να μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες. Σταδιακά εξαφανίζεται η χλωροφύλλη και το λυκοπένιο συσσωρεύεται στο εσωτερικό σύστημα μεμβρανών. Τέλος, το β-καροτένιο, το οποίο και παρουσιάζει διαφορετική διαλυτότητα, συσσωρεύεται στα λιποσφαιρίδια (Harris &Spurr, 1969; Simpson et al., 1976). Συνοψίζοντας, το χρώμα είναι το πιο σημαντικό ποιοτικό χαρακτηριστικό για τον καρπό της τομάτας. Το ποσό των κυρίαρχων καροτενοειδών (λυκοπένιο) προκαλεί το κόκκινο χρώμα του ώριμου καρπού της τομάτας και χαρακτηρίζεται από τον παράγοντα α. [11]

Το β-καροτένιο είναι μια πορτοκαλί χρωστική του καρπού, που μετριέται με τον παράγοντα β στο CIELab σύστημα χρωμάτων (Sacks & Francis, 2001). Τέλος, υπάρχουν αρκετές έρευνες στη διεθνή βιβλιογραφία, από τις οποίες φαίνεται ότι η εκτίμηση των χλωροφυλλών και καροτενοειδών μπορεί να γίνει με μη καταστρεπτικές μεθόδους. Πιο συγκεκριμένα το χρωματόμετρo (Chroma Meter) με βάση την αρχή της ισοδύναμης διέγερσης των R, G και Β, παίρνει αξιόπιστες μετρήσεις των χρωμάτων στα διάφορα αγροτικά προϊόντα και ειδικότερα στον καρπό της τομάτας. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας, τα χρωματόμετρα μπορούν πλέον να μετρούν αποχρώσεις, αν και απαιτείται συγκεκριμένος φωτισμός και υπάρχει περιορισμός μετρήσεων, μόνο σε μικρή επιφάνεια (διαμέτρου 8mm) (Deshpande & Salunkhe, 2000). Εικόνα 3. Χρωματόμετρο κατά τη μέτρηση του χρώματος σε καρπούς τομάτας. Πηγή: http://www.directindustry.com/prod/konica-minolta/product-18413-563341.html [12]

2.5 Οι χρωστικές του καρπού της τομάτας (χλωροφύλλη, καροτενοειδή) Οι βασικότερες χρωστικές στον καρπό της τομάτας είναι οι χλωροφύλλες και τα καροτενοειδή. Στον πράσινο καρπό κυριαρχούν η χλωροφύλλη-α και η χλωροφύλλη β (Edwards & Reuters, 1967). Η βιοσύνθεση του λυκοπενίου αυξάνεται δραματικά καθώς προχωράει η ωρίμανση του καρπού και οι χλωροπλάστες μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες (Kirk & Tilney, 1978). Η ποσότητα του λυκοπενίου αυξάνει ραγδαία από 0,025mg/100g σε 7.050mg/100g κατά τη διαδικασία ωρίμανσης του καρπού (Fraser et al., 1994). Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, κατά την ωρίμανση του καρπού της τομάτας, διάφορες αλλαγές στο χρώμα, το άρωμα, τη γεύση και την υφή λαμβάνουν χώρα. Μια από τις σημαντικότερες αλλαγές είναι η αλλαγή του χρώματος από πράσινο σε κόκκινο με την ραγδαία αύξηση της ποσότητας των καροτενοειδών του καρπού (Laval-Martin, Quennemet, Moneger, 1975). Η αλλαγή αυτή στη χρώση του καρπού προκαλείται από μια μαζική συσσώρευση λυκοπενίου στα πλαστίδια και παράλληλη εξαφάνιση της χλωροφύλλης, με τη μετατροπή των χλωροπλαστών σε χρωμοπλάστες (Harris και Spurr, 1969). Έτσι λοιπόν ο χρωματισμός των καρπών της τομάτας αποδίδεται κυρίως στην καροτίνη (κίτρινο) και την λυκοπίνη (κόκκινο) και επηρεάζεται από τη σχέση τους και τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Ιδανική θεωρείται η θερμοκρασία 18-25 C. (Αγγιδης, 1996; Heuvelink, 2005). Στους Πίνακες 2 και 3 που ακολουθούν, παρουσιάζονται η σύσταση του καρπού της τομάτας σε καροτενοειδή σε τρεις φάσεις ωρίμανσης αλλά και η περιεκτικότητα των καροτενοειδών στον καρπό της τομάτας. Πίνακας 2. Σύσταση της τομάτας σε καροτενοειδή στις διάφορες φάσεις της ωρίμανσης (mg/100g νωπού βάρους). Καροτενοειδή Πράσινη Ημι-ώριμη Ώριμη Λυκοπένιο 0,11 0,84 7,85 Ξανθοφύλλη 0,16 0,43 0,73 Εστέρας της ξανθοφύλλης 0,00 0,02 0,10 Πηγή: Rao, Ray & Rao (2006). Πίνακας 3. Περιεκτικότητα των καροτενοειδών στην τομάτα (mg/100g νωπού βάρους). Καροτενοειδή Περιεκτικότητα [13]

Ολικά καροτενοειδή 5,1-8,5 Φυτοένιο 1,3 Φυτοφλουένιο 0,7 β-καροτένιο 0,59 ζ-καροτένιο 0,84 Λυκοπένιο 4,7 α, β-κρυπτοξανθίνη 0,5 Λουτεΐνη 0,12 Πηγή: Belitz, Grosch, Schieberle (2006). 2.6 Ο φθορισμός της χλωροφύλλης - Το φθορισμόμετρο O φθορισμός αποτελεί ένα φαινόμενο κατά το οποίο μια ουσία που απορροφά ένα φωτόνιο γίνεται η ίδια πηγή φωτεινής ακτινοβολίας, εκπέμποντας ένα φωτόνιο μικρότερης ενέργειας και συνεπώς μεγαλύτερου μήκους κύματος. Ειδικότερα, ο φθορισμός της χλωροφύλλης παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1834 από τον David Brewster (Govindjee, 1995) και διερευνήθηκε εκτενώς από το τους Kautsky και Hirsch (1931) (σχέση μεταξύ των φωτεινών αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης και του φθορισμού της χλωροφύλλης α). Οι ερευνητές αυτοί διαπίστωσαν ότι όταν φωτίζονταν φύλλα που έχουν παραμείνει για αρκετή ώρα στο σκοτάδι, γινόταν μια ραγδαία άνοδος του φθορισμού, ενώ στη συνέχεια γινόταν μια σταδιακή πτώση μέχρι μια σταθερή τιμή. Τέλος, οι ίδιοι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η φάση μείωσης του φθορισμού σχετίζονταν αντίστροφα με την αύξηση στο ρυθμό αφομοίωσης CO2 (Strasser et al, 2000). Έτσι λοιπόν η απορρόφηση φωτονίων από ένα μόριο χλωροφύλλης, προκαλεί τη διέγερση του μορίου. Το μόριο αυτό είναι ασταθές και έχει την τάση να επανέρχεται στην αρχική του ενεργειακή κατάσταση στο συντομότερο δυνατό χρόνο. Η μετάβαση στη βασική αυτή ενεργειακή κατάσταση μπορεί να επιτευχθεί με τέσσερεις πιθανούς τρόπους (Krause & Weis, 1984): Αν το μόριο της χλωροφύλλης διεγερθεί από κυανό φως, τότε το ηλεκτρόνιο θα ανέλθει στην δεύτερη διεγερμένη. Η αποδιέγερσή του στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση, με απελευθέρωση ενέργειας με μορφή θερμότητας. [14]

Η αποδιέγερση από την πρώτη διεγερμένη στη βασική κατάσταση μπορεί να συνοδεύεται ή από εκπομπή θερμότητας ή από εκπομπή ακτινοβολίας μακρότερου μήκους κύματος. Η εκπομπή της ακτινοβολίας αυτής αποτελεί το φαινόμενο του φθορισμού, το οποίο διαρκεί μόλις 10-9 s. Μεταφορά παλμού, όταν η ενέργεια διέγερσης διοχετεύεται σε γειτονικό μόριο χρωστικής. Αποβολή ηλεκτρονίων (διαχωρισμός φορτίου), όταν τα μόρια χλωροφύλλης α του φωτοχημικού κέντρου αντίδρασης εκκινούν την αλυσίδα ροής ηλεκτρονίων. Συμπερασματικά, η φωτεινή ακτινοβολία (Α), που απορροφάται από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή φωτοχημικού έργου (Ρ), να απολεσθεί ως θερμότητα (Q) ή να επανεκπεμφθεί με μορφή φθορισμού (F). H εξίσωση που προκύπτει είναι η εξής: Α=P+Q+F, κάτι που δείχνει και την ανταγωνιστική σχέση μεταξύ των διαδικασιών αυτών (Κυζερίδου, 2015). Επιπρόσθετα, η ενέργεια που δεσμεύεται (φωτονιακή), μπορεί να αποσβεστεί με δύο τρόπους (Ioannidis & Kotzabasis, 2007): Με την φωτοσυνθετική ροή ηλεκτρονίων μετατρέπεται σε εκμεταλλεύσιμη χημική ενέργεια (ATP), όπου έχουμε τη φωτοχημική απόσβεση (qp) Και με την μη φωτοχημική της διάχυση ως θερμότητα ή φθορισμό, όπου έχουμε τη μη φωτοχημική απόσβεση (NPQ), έτσι ώστε να προστατευτεί ο φωτοσυνθετικός μηχανισμός. Η χρήση του φθορισμού της χλωροφύλλης, αποτελεί σήμερα μια μη καταστρεπτική, εύχρηστη και οικονομική μέθοδο, που χρησιμοποιείται σε ένα πολύ μεγάλο εύρος μελετών των φωτοσυνθετικών χαρακτηριστικών των φυτών. Τα βασικότερα πλεονεκτήματα της μεθόδου θεωρούνται πως είναι ο ελάχιστος χρόνος που απαιτείται για τη μέτρηση, το ελάχιστο κόστος εκτέλεσης, ο μεγάλος όγκος πληροφοριών που παρέχει και το ότι μπορεί να εφαρμοστεί τόσο στο πεδίο όσο και στο εργαστήριο. Επίσης είναι μη καταστρεπτική μέθοδος, ελάχιστα επεμβατική και δεν απαιτεί ιδιαίτερες δεξιότητες και εξειδίκευση για την εφαρμογή του. Αξίζει βέβαια να αναφερθεί ότι κατά τη χρήση της μεθόδου θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κάποια δεδομένα, έτσι ώστε να ενισχύεται η αξιοπιστία της μεθόδου. Τα δεδομένα αυτά αφορούν στη φυσιολογική σημασία των παραμέτρων του φθορισμού σε συνθήκες πειράματος, στην ποικιλότητα των δειγμάτων και στη συγκρισιμότητα των αποτελεσμάτων όταν προέρχονται από διαφορετικά όργανα (Bussotti et al., 2011). [15]

Κάποια από τα βασικότερα πρωτόκολλα για τις μετρήσεις φθορισμού της χλωροφύλλης είναι το OJIP protocol, το NPQ Protocol και το LC Protocol, τα οποία και περιγράφονται συνοπτικά παρακάτω. OJIP protocol: Το OJIP Protocol επιτρέπει μία γρήγορη μέτρηση του φθορισμού, η οποία προκύπτει από την έκθεση της επιφάνειας του καρπού σε υψηλή ακτινοβολία. Είναι ιδιαίτερα εύχρηστο και παρέχει δυνατότητα μεταφοράς των δεδομένων στον προσωπικό υπολογιστή του εκάστοτε ερευνητή. NPQ Protocol: To NPQ Protocol (Non-Photochemical Quenching Protocol) αποτελεί την πιο διαδεδομένη μέθοδο εκτίμησης της φωτοχημικής και της μη-φωτοχημικής απόσβεσης. Οι μετρήσεις θα πρέπει να γίνονται σε δείγμα προσαρμοσμένο στο σκοτάδι και για το λόγο αυτό πολλές φορές είναι ακατάλληλο για μετρήσεις πεδίου. Το NPQ protocol ξεκινάει με μια αρχική μέτρηση φωτός, έτσι ώστε να αποκτήσει το ελάχιστο επίπεδο φθορισμού. Στη συνέχεια εφαρμόζεται μια σύντομη λάμψη φωτός για να μετρηθεί το μέγιστο φθορισμού στην κατάσταση Fm (προσαρμοσμένα στο σκοτάδι). Μετά από μια σύντομη ηρεμία στο σκοτάδι, το δείγμα εκτίθεται σε ακτινική ακτινοβολία για δεκάδες έως εκατοντάδες δευτερόλεπτα, έτσι ώστε να προκληθεί μια παροδική επίδραση του φαινομένου Kautsky. Επιπλέον, μια αλληλουχία κορεσμένου φωτός εφαρμόζεται στην κορυφή του ακτινικού φωτός για την ανίχνευση της μη-φωτοχημικής απόσβεσης και της κβαντικής απόδοσης της φωτοσύνθεσης QY σε κατάσταση προσαρμοσμένου φωτός. Μετά από έκθεση σε συνεχή φωτισμό, η μη φωτοχημική απόσβεση προσδιορίζεται με τη βοήθεια του κορεσμού παλμών, που εφαρμόζεται στο σκοτάδι. Το NPQ Protocol χωρίζεται σε NPQ1 και NPQ2. Η βασική τους διαφορά είναι η διάρκεια έκθεσης στο φως και στο σκοτάδι, αλλά και ο αριθμός και το διάστημα μεταξύ των παλμών. LC Protocol: Το LC Protocol (Light Curve Protocol) σχεδιάστηκε για να αποκτηθούν παράμετροι για την κατασκευή της καμπύλης Light Response, σχετικά με ρυθμό φωτοσύνθεσης στην πυκνότητα ροής φωτονίων. Η μέθοδος βασίζεται σε διαδοχικές μετρήσεις του δείγματος, το οποίο εκτίθεται σε σταδιακή αύξηση της έντασης του φωτός. Οι αποτελεσματικές κβαντικές αποδόσεις της φωτοσύνθεσης προσδιορίζονται από διάφορες εντάσεις φωτός συνεχούς φωτισμού και η μέτρηση βασίζεται στις αρχές παλμού φθορισμομετρίας (PAM). [16]

3. Υλικά και μέθοδοι 3.1. Το φυτικό υλικό Στις 12/7/2016 40 μεμονωμένοι καρποί συγκομίστηκαν από αυτόριζα φυτά της ποικιλίας Oasis που καλλιεργήθηκαν σε έδαφος γυάλινου θερμαινόμενου θερμοκηπίου που βρίσκεται στις εγκαταστάσεις της εταιρίας Agris Α.Ε., στο Κλειδί Ημαθίας. Η καλλιέργεια των φυτών έγινε με τις συνήθεις γεωργικές πρακτικές, ενώ κατά τις περιόδους έντονης ηλιοφάνειας και αυξημένης θερμοκρασίας χρησιμοποιήθηκε κατάλληλο υλικό σκίασης για την προστασία των φυτών. Η συγκομιδή έγινε το πρωί και οι καρποί βρίσκονταν σε διαφορετικό στάδιο ωρίμανσης με βάση το χρώμα τους, όπως εκτιμήθηκε με το μάτι και τη χρήση χρωματομετρικού χάρτη, και συγκεκριμένα στο ώριμο κόκκινο στάδιο, στο κόκκινο, στο πορτοκαλί και στο ώριμο πράσινο (10 καρποί για κάθε στάδιο). Η συγκομιδή έγινε με το χέρι, με πίεση και απόσπαση του καρπού με τμήμα ποδίσκου από τη ζώνη αποκοπής. Εντός του θερμοκηπίου έγινε η μέτρηση του χρώματος καθώς και του φθορισμού στο φως της ημέρας (light adapted). Μετά τις μετρήσεις, οι καρποί μεταφέρθηκαν στο Εργαστήριο Λαχανοκομίας, στο Αγρόκτημα ΑΠΘ. Οι καρποί τοποθετήθηκαν σε θάλαμο διατήρησης 21m 3 για 30 λεπτά, για να γίνει η μέτρηση του φθορισμού σε συνθήκες σκοταδιού (dark adapted). Μετά το πέρας των μετρήσεων οι καρποί καταψύχθηκαν στους -20 o C, ώστε να προσδιοριστούν οι χρωστικές τους ουσίες (χλωροφύλλη, καροτενοειδή). 3.2. Το χρώμα του καρπού Το χρώμα προσδιορίσθηκε με χρωματόμετρο Minolta CR-200 (Minolta, Osaka, Japan) εξοπλισμένο με κεφαλή μέτρησης 8 mm και μέσο φωτισμού C (6774Κ). Το όργανο ρυθμιζόταν με το εργοστασιακό πρότυπο λευκό χρώμα (Υ = 93,9, Χ = 0,313 και y =0,3209). Από τις ενδείξεις του οργάνου, χρησιμοποιήθηκε η παράμετρος L* (φωτεινότητα, με τιμές από 0= μαύρο έως 100=λευκό), ενώ από τις παραμέτρους a* και b* προσδιορίσθηκαν το chroma [C* = (a* 2 + b* 2 ) 0.5 ] (κορεσμός του χρώματος, με τις χαμηλές τιμές να δείχνουν θαμπό χρώμα και τις υψηλές έντονο) και το hue angle [h ο = tan 1 (b*/a*), όταν a*> 0 και b*>0 ή h ο = 180 ο + tan 1 ( b*/a*), όταν a*< 0 και b*> 0) (κόκκινο-πορφυρό χρώμα στις 0 o, κίτρινο στις 90 o, μπλε-πράσινο στις 180 o και μπλε στις 270 o ) (Lancaster et al., 1997). Οι [17]

μετρήσεις του χρώματος γίνονταν σε κεντρικό σημείο κατά την ισημερινή διεύθυνση των καρπών. 3.3. Η προετοιμασία των δειγμάτων Τα δείγματα που είχαν καταψυχθεί στους -20οC αποψύχθηκαν και ομογενοποιήθηκαν σε blender. Η απαιτούμενη ποσότητα ομογενοποιημένου ιστού, μετρήθηκε σε ζυγαριά ακριβείας τριών δεκαδικών ψηφίων. 3.4. Ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας των χρωστικών (ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο, β-καροτένιο) Για την εκχύλιση της ολικής χλωροφύλλης, των ολικών καροτενοειδών, του λυκοπενίου και του β-καροτενίου, 1g του ομογενοποιημένου υλικού αναμείχθηκε με 10 ml 100% ακετόνης σε πλαστικούς σωλήνες με καπάκι και διατηρήθηκε στους -20 o C για 2 ημέρες. Μετά από απόψυξη, τα δείγματα ανακατεύθηκαν σε vortex, φυγοκεντρήθηκαν σε 10,000 rpm για 10 λεπτά στους 20 o C και το υπερκείμενο διάλυμα διηθήθηκε μέσω φίλτρου Whatman No1 σε ογκομετρικές φιάλες των 25 ml. Επιπλέον 10 ml 100% ακετόνης προστέθηκαν στο ίζημα και τα δείγματα ανακινήθηκαν σε 150 rpm για 10 λεπτά. Τα δείγματα επαναδιηθήθηκαν και προστέθηκαν στα προηγούμενα διηθήματα. Οι φιάλες συμπληρώθηκαν με 100% ακετόνη και μετρήθηκε η απορρόφηση των διηθημάτων σε φασματοφωτόμετρο σε μήκη κύματος 450, 470, 503, 645 και 662 nm. Η εκχύλιση και ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο έγινε σύμφωνα με τους Lichtenthaler and Wellburn (1983) και D Souza et al. (1992). 3.5. Η μέτρηση του φθορισμού της χλωροφύλλης Ο φθορισμός προσδιορίστηκε με το φθορισμόμετρο FluorPen FP 100. Το όργανο αυτό είναι μία φορητή συσκευή που λειτουργεί με μπαταρίες και μας επιτρέπει την γρήγορη και ακριβή μέτρηση των παραμέτρων του φθορισμού χλωροφύλλης στο εργαστήριο, στο θερμοκήπιο, αλλά και στις υπαίθριες καλλιέργειες. Τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιήθηκαν για να γίνουν οι μετρήσεις είναι το OJIP Protocol, το NPQ1 Protocol και το LC2 Protocol. Το OJIP Protocol επιτρέπει μία γρήγορη μέτρηση του φθορισμού, η οποία προκύπτει από την [18]

έκθεση της επιφάνειας του καρπού σε υψηλή ακτινοβολία.to NPQ2 Protocol που είναι τυπικά η πιο διαδεδομένη μέθοδος εκτίμησης της φωτοχημικής και της μη-φωτοχημικής απόσβεσης. Η μέτρηση, θα πρέπει να γίνεται όμως σε δείγμα, το οποίο βρίσκεται σε συνθήκες σκοταδιού (dark adapted), αυτό σημαίνει ότι δεν ενδείκνυται για εκτιμήσεις που γίνονται απευθείας σε υπαίθριες καλλιέργειες. Τέλος, το LC2 Protocol είναι μία μέθοδος η οποία βασίζεται σε διαδοχικές μετρήσεις του δείγματος, ενώ αυτό εκτίθεται σε σταδιακή αύξηση της έντασης του φωτός. Οι αποτελεσματικές κβαντικές αποδόσεις της φωτοσύνθεσης προσδιορίζονται από διάφορες εντάσεις φωτός συνεχούς φωτισμού. 3.6. Η επεξεργασία και η στατιστική ανάλυση των μετρήσεων Μετά την ολοκλήρωση των μετρήσεων του πειράματος ακολούθησε μια πρώτη επεξεργασία και οργάνωση των δεδομένων με τη χρήση του προγράμματος Microsoft Excel. Τελικά, ακολούθησε στατιστική ανάλυση των δεδομένων που προέκυψαν από τις μετρήσεις με το πλέον διαδεδομένο στατιστικό πακέτο SPSS Statistics 20, της ΙΒΜ. Συγκεκριμένα, υπολογίστηκαν οι συσχετίσεις κατά Pearson ανάμεσα στις περιεκτικότητες των χρωστικών που υπολογίστηκαν στα δείγματα του πειράματος (χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο) και στις παραμέτρους των τεσσάρων πρωτοκόλλων που μετρήθηκαν (πρωτόκολλο LC2, πρωτόκολλο NPQ, πρωτόκολλο OJIP, χρωματόμετρο) προκειμένου να εξαχθούν τα κατάλληλα συμπεράσματα. [19]

4. Αποτελέσματα 4.1. Ο φθορισμός χλωροφύλλης (πρωτόκολλο LC2) Με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων, έγινε μια προσπάθεια να διερευνηθεί αν οι μετρήσεις των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο LC2 συνδέονται και μπορούν να προβλέψουν την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Για τον λόγο αυτό, υπολογίστηκαν όλες οι δυνατές συσχετίσεις κατά Pearson και στους πίνακες 4 και 5 που ακολουθούν, παρουσιάζονται οι υψηλότερες και στατιστικώς σημαντικές συσχετίσεις. Όσον αφορά το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη α φαίνεται να συσχετίζεται στατιστικώς σημαντικά (p<0,01) με την πλειονότητα των παραμέτρων που μετρήθηκαν στο συγκεκριμένο πρωτόκολλο. Έτσι, όπως είναι εμφανές και από τον πίνακα 4, οι παράμετροι L Fm, L Fm_L1, L Fm_L2, L Fm_L3, L Fm_L4, L Fm_L5, L Ft_L1, L Ft_L2, L Ft_L3, L Ft_L4 και L Ft_L5 παρουσίασαν πολύ υψηλές θετικές συσχετίσεις με την χλωροφύλλη α και οι τιμές τους κυμάνθηκαν από 0,938 ως 0,977. Η περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α συσχετίστηκε και με τις παραμέτρους L Fo και L QY_max αν και οι αντίστοιχες τιμές ήταν ελαφρώς χαμηλότερες από τις παραπάνω παραμέτρους (0,8 και 0,862 αντίστοιχα). Οι υπόλοιπες παράμετροι που εκτιμήθηκαν (L QY_L1 ως L QY_L5) παρουσίασαν πολύ χαμηλή συσχέτιση ή και καμία συσχέτιση με την χλωροφύλλη α, γι' αυτό και δεν συμπεριλαμβάνονται στον αντίστοιχο πίνακα. Όμοια συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν και από τη διεξοδική μελέτη των τιμών συσχέτισης της ολικής χλωροφύλλης με τις αντίστοιχες παραμέτρους που εκτιμήθηκαν κατά τη μέτρηση του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο LC2. Έτσι, οι παράμετροι L Fm, L Fm_L1, L Fm_L2, L Fm_L3, L Fm_L4, L Fm_L5, L Ft_L1, L Ft_L2, L Ft_L3, L Ft_L4 και L Ft_L5 παρουσίασαν, και πάλι, πολύ υψηλές θετικές συσχετίσεις με την περιεκτικότητα σε ολική χλωροφύλλη που ήταν στατιστικώς σημαντικές και οι τιμές τους κυμάνθηκαν από 0,904 ως 0,948. Αντίστοιχα, οι παράμετροι L Fo και L QY_max συσχετίστηκαν επίσης στατιστικώς σημαντικά με το ολικό περιεχόμενο χλωροφύλλης αν και οι αντίστοιχες τιμές ήταν επίσης ελαφρώς χαμηλότερες από τις παραπάνω παραμέτρους (0,752 και 0,808 αντίστοιχα). Τέλος, οι παράμετροι L QY_L1 ως L QY_L5 παρουσίασαν όμοια με παραπάνω πολύ χαμηλή συσχέτιση ή και καμία συσχέτιση με την ολική χλωροφύλλη. [20]

Από την άλλη πλευρά, οι τιμές συσχέτισης των παραμέτρων του πρωτοκόλλου LC2 με το περιεχόμενο σε χλωροφύλλη β δεν ήταν ιδιαίτερα υψηλές. Η υψηλότερη τιμή συσχέτισης εκτιμήθηκε για την παράμετρο L Fm (0,703, p<0,01), αν και η τιμή αυτή είναι αρκετά χαμηλή σε σχέση με τις τιμές συσχέτισης που υπολογίστηκαν για την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α και ολική χλωροφύλλη. Πίνακας 4. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο LC2 και της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη. Παράμετρος Χλωροφύλλη α Χλωροφύλλη β Ολική Χλωροφύλλη L Fo 0,800** 0,480** 0,752** L Fm 0,977** 0,703** 0,948** L Fm_L1 0,967** 0,694** 0,937** L Fm_L2 0,955** 0,677** 0,924** L Fm_L3 0,946** 0,664** 0,913** L Fm_L4 0,943** 0,657** 0,910** L Fm_L5 0,942** 0,650** 0,906** L Ft_L1 0,959** 0,685** 0,929** L Ft_L2 0,947** 0,668** 0,915** L Ft_L3 0,938** 0,656** 0,905** L Ft_L4 0,940** 0,654** 0,906** L Ft_L5 0,939** 0,648** 0,904** L QY_max 0,862** 0,507** 0,808** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 Συνολικά με βάση τα παραπάνω, φαίνεται ότι η πλειονότητα των παραμέτρων που εκτιμήθηκαν με το παραπάνω πρωτόκολλο συσχετίζονται θετικά και σε μεγάλο βαθμό με το περιεχόμενο των δειγμάτων σε χλωροφύλλη α. Αντίθετα, οι τιμές συσχέτισης των παραμέτρων αυτών με την χλωροφύλλη β ήταν αρκετά χαμηλότερες. Τέλος, οι συσχετίσεις των παραμέτρων με την ολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη φαίνεται να ακολουθούν τις [21]

τάσεις που παρατηρούνται στις συσχετίσεις που εκτιμήθηκαν για την χλωροφύλλη α και οι τιμές των συσχετίσεων είναι θετικές και στατιστικώς σημαντικές. Στον πίνακα 5 παρουσιάζονται οι υψηλότερες τιμές συσχέτισης των παραμέτρων του πρωτοκόλλου LC2 και της περιεκτικότητας των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Τα ολικά καροτενοειδή συσχετίστηκαν αρνητικά με το σύνολο των παραμέτρων με εξαίρεση την παράμετρο L QY_L5 που είχε θετική αλλά πολύ χαμηλή συσχέτιση. Οι υψηλότερες αρνητικές συσχετίσεις εκτιμήθηκαν για τις παραμέτρους L Fo, L QY_max, L QY_L1 και L QY_L2 και οι τιμές κυμάνθηκαν από -0,797 ως -0,882. Όμοια ήταν τα αποτελέσματα και για τις συσχετίσεις των παραμέτρων του πρωτοκόλλου LC2 με το περιεχόμενο των καρπών σε λυκοπένιο. Αναλυτικότερα, οι παράμετροι L Fo, L QY_max, L QY_L1 και L QY_L2 φαίνεται και πάλι να παρουσιάζουν τις υψηλότερες αρνητικές συσχετίσεις με τιμές που κυμαίνονται από -0,795 ως -0,879. Τέλος, οι συσχετίσεις των παραμέτρων με το β καροτένιο ακολούθησε τις ίδιες τάσεις με τις δύο προηγούμενες χρωστικές. Έτσι, οι υψηλότερες αρνητικές συσχετίσεις εκτιμήθηκαν για τις παραμέτρους L Fo, L QY_max, L QY_L1 και L QY_L2 και οι τιμές κυμάνθηκαν από -0,781 ως -0,862. Πίνακας 5. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο LC2 και της περιεκτικότητας των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Παράμετρος Καροτενοειδή Λυκοπένιο β-καροτένιο L Fo -0,797** -0,795** -0,781** L QY_max -0,882** -0,879** -0,862** L QY_L1-0,836** -0,835** -0,816** L QY_L2-0,811** -0,811** -0,804** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 Συμπερασματικά, φαίνεται ότι κάποιες παράμετροι του συγκεκριμένου πρωτοκόλλου (φθορισμός χλωροφύλλης - πρωτόκολλο LC2) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη της περιεκτικότητας των καρπών σε συγκεκριμένες χρωστικές, αφού παρουσίασαν υψηλές συσχετίσεις που ήταν στατιστικώς σημαντικές. Μάλιστα, η πλειονότητα των [22]

παραμέτρων φαίνεται να είναι περισσότερο αποτελεσματικές στην πρόβλεψη της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη 4.2. Ο φθορισμός χλωροφύλλης (πρωτόκολλο NPQ) Προκειμένου να διερευνηθεί αν οι μετρήσεις των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο NPQ συνδέονται και μπορούν να προβλέψουν την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο, υπολογίστηκαν όλες οι δυνατές συσχετίσεις κατά Pearson. Συνολικά εκτιμήθηκαν οι συσχετίσεις ανάμεσα σε 34 παραμέτρους του πρωτοκόλλου NPQ και στις παραπάνω χρωστικές και στους πίνακες 6 και 7 που ακολουθούν, παρουσιάζονται οι υψηλότερες και στατιστικώς σημαντικές συσχετίσεις. Tο περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη α φαίνεται να συσχετίζεται στατιστικώς σημαντικά (p<0,01) με τις παραμέτρους N Fm, N Fp, N Fm_L1, N Fm_L2, N Fm_L3, N Fm_L4, N Fm_Lss, N Fm_D1, N Fm_D2, N Fm_D3, N QY_D2 και N QY_D3. Οι συγκεκριμένες παράμετροι παρουσίασαν πολύ υψηλή συσχέτιση με την περιεκτικότητα των δειγμάτων σε χλωροφύλλη α και οι τιμές κυμάνθηκαν από 0,907 ως 0,980. Οι υψηλές τιμές συσχέτισης που εκτιμήθηκαν για τις παραπάνω παραμέτρους τις καθιστούν ικανές να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη της περιεκτικότητας των καρπών στη συγκεκριμένη χρωστική. Όσον αφορά τη χλωροφύλλη β, οι τιμές συσχέτισης που εκτιμήθηκαν για τις παραμέτρους που αναφέρονται παραπάνω (N Fm, N Fp, N Fm_L1, N Fm_L2, N Fm_L3, N Fm_L4, N Fm_Lss, N Fm_D1, N Fm_D2, N Fm_D3, N QY_D2 και N QY_D3) ήταν οι υψηλότερες σε σχέση με τις υπόλοιπες παραμέτρους και ήταν στατιστικώς σημαντικές (p<0,01). Δεν ήταν όμως αρκετά υψηλές ώστε να προταθεί η χρήση τους ως εργαλείο πρόβλεψης της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη β. Αναλυτικότερα, οι συσχετίσεις που υπολογίστηκαν για τις παραμέτρους αυτές κυμάνθηκαν από 0,572 ως 0,713. Όπως και στο προηγούμενο πρωτόκολλο (πρωτόκολλο LC2), οι τιμές των συσχετίσεων που υπολογίστηκαν μεταξύ των παραμέτρων και της ολικής χλωροφύλλης φαίνεται να μεταβάλλονται παράλληλα με αυτές της χλωροφύλλης α. Αν και οι τιμές συσχέτισης της ολικής χλωροφύλλης είναι ελαφρώς χαμηλότερες και αυτό πιθανόν να οφείλεται στην περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη β. Έτσι, η ολική χλωροφύλλη των καρπών συσχετίζεται σημαντικά με τις παραμέτρους N Fm, N Fp, N Fm_L1, N Fm_L2, [23]

N Fm_L3, N Fm_L4, N Fm_Lss, N Fm_D1, N Fm_D2, N Fm_D3, N QY_D2 και N QY_D3 και οι τιμές των συγκεκριμένων συσχετίσεων κυμαίνονται από 0,860 ως 0,952. Πίνακας 6. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο NPQ και της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη. Παράμετρος Χλωροφύλλη α Χλωροφύλλη β Ολική Χλωροφύλλη N Fm 0,978** 0,713** 0,951** N Fp 0,980** 0,711** 0,952** N Fm_L1 0,978** 0,708** 0,949** N Fm_L2 0,976** 0,709** 0,949** N Fm_L3 0,971** 0,702** 0,943** N Fm_L4 0,964** 0,694** 0,935** N Fm_Lss 0,958** 0,687** 0,929** N Fm_D1 0,971** 0,700** 0,942** N Fm_D2 0,977** 0,711** 0,949** N Fm_D3 0,976** 0,713** 0,950** N QY_D2 0,911** 0,580** 0,865** N QY_D3 0,907** 0,572** 0,860** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 Συνολικά θα μπορούσε να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι δώδεκα από τις συνολικά 34 παραμέτρους που εκτιμήθηκαν συνολικά με το συγκεκριμένο πρωτόκολλο (φθορισμός χλωροφύλλης - πρωτόκολλο NPQ) συσχετίσθηκαν σε μεγάλο βαθμό και φαίνεται ότι μπορούν να προβλέψουν το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη α και ολική χλωροφύλλη. Οι ίδιες παράμετροι παρουσίασαν την υψηλότερη συσχέτιση και με την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη β αλλά οι συγκεκριμένες τιμές συσχέτισης είναι σημαντικά χαμηλότερες από τις προηγούμενες. Όσον αφορά τις συσχετίσεις κατά Pearson για τα ολικά καροτενοειδή, το λυκοπένιο και το β-καροτένιο με τις παραμέτρους του πρωτοκόλλου NPQ, παρουσιάζονται στον πίνακα 7. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι υψηλότερες συσχετίσεις που υπολογίστηκαν για τις παραπάνω [24]

χρωστικές είναι όλες αρνητικές. Επίσης, πολλές από τις παραμέτρους αυτές παρουσίασαν στατιστικώς σημαντική συσχέτιση και με τις προηγούμενες χρωστικές (χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη) αλλά όχι τόσο υψηλές όσο αυτές που έχουν επιλεχθεί και αναφέρονται ήδη στον πίνακα 6. Πιο συγκεκριμένα, οι παράμετροι N Fo, N Qp_D1, N QY_max, N QY_D1, N QY_D2 και N QY_D3 παρουσίασαν τις υψηλότερες τιμές αρνητικής συσχέτισης με τα ολικά καροτενοειδή. Παρόλα αυτά οι τιμές αυτές δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές αφού κυμαίνονται από -0,757 ως -0,843 και άρα δεν είναι εύκολο να χρησιμοποιηθούν στην πρόβλεψη της περιεκτικότητας των καρπών σε ολικά καροτενοειδή. Πίνακας 7. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο NPQ και της περιεκτικότητας των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Παράμετρος Καροτενοειδή Λυκοπένιο β-καροτένιο N Fo -0,790** -0,787** -0,769** N Qp_D1-0,757** -0,759** -0,777** N QY_max -0,843** -0,840** -0,823** N QY_D1-0,814** -0,810** -0,791** N QY_D2-0,815** -0,811** -0,792** N QY_D3-0,822** -0,818** -0,800** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 Οι ίδιες παράμετροι (N Fo, N Qp_D1, N QY_max, N QY_D1, N QY_D2 και N QY_D3) παρουσίασαν τις υψηλότερες τιμές αρνητικής συσχέτισης κατά Pearson τόσο με το λυκοπένιο όσο και για το β-καροτένιο. Έτσι οι τιμές συσχέτισης που εκτιμήθηκαν για το λυκοπένιο κυμάνθηκαν από -0,759 ως -0,840. Ενώ οι τιμές συσχέτισης των παραμέτρων με το β-καροτένιο, όπως φαίνεται και από τον πίνακα 7, κυμαίνονται από -0,769 ως -0,823. Οι τιμές συσχέτισης αυτές, όπως ήδη αναφέρθηκε και για τα ολικά καροτενοειδή, είναι οι υψηλότερες που εκτιμήθηκαν σε σχέση με τις υπόλοιπες παραμέτρους. Δεν φαίνονται όμως αρκετά υψηλές ώστε να θεωρηθούν ικανό εργαλείο πρόβλεψης της περιεκτικότητας των καρπών της τομάτας στα συγκεκριμένα συστατικά που διερευνήθηκαν. [25]

4.3. Ο φθορισμός χλωροφύλλης (πρωτόκολλο OJIP) Κατά τη διάρκεια του πειράματος, εκτιμήθηκαν επίσης οι παράμετροι του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο OJIP και εκτιμήθηκαν όπως και παραπάνω οι αντίστοιχες συσχετίσεις κατά Pearson με την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Στους πίνακες 8 και 9 που ακολουθούν, παρουσιάζονται οι υψηλότερες και στατιστικώς σημαντικές συσχετίσεις που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σαν εργαλεία πρόβλεψης της περιεκτικότητας των παραπάνω συστατικών σε καρπούς τομάτας. Το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη α συσχετίστηκε θετικά και στατιστικώς σημαντικά (p<0,01) με την πλειονότητα των παραμέτρων που μετρήθηκαν με το συγκεκριμένο πρωτόκολλο και στον πίνακα 8 που ακολουθεί παρουσιάζονται οι παράμετροι με τις υψηλότερες συσχετίσεις. Αναλυτικότερα, οι παράμετροι Fo, Fj, Fi, Fm, Fv, Fm/Fo, Fv/Fo και Fix Area παρουσίασαν πολύ υψηλές θετικές συσχετίσεις με την χλωροφύλλη α και οι τιμές τους κυμάνθηκαν από 0,919 ως 0,981. Επιπλέον, οι παράμετροι Fv/Fm, Phi_Po και Phi_Eo συσχετίστηκαν θετικά και στατιστικώς σημαντικά με την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, αν και οι αντίστοιχες τιμές ήταν ελαφρώς χαμηλότερες από τις παραπάνω παραμέτρους (0,804 ως 0,890). Τέλος, η παράμετρος Phi_Do παρουσίασε αρνητική συσχέτιση που είναι στατιστικώς σημαντική (-0,890). Η συγκεκριμένη συσχέτιση κατά απόλυτη τιμή είναι αρκετά υψηλή αλλά δεν ξεπερνά τις πρώτες παραμέτρους που σχολιάστηκαν και παρουσίασαν συσχετίσεις πιο κοντά στο 1. Όσον αφορά τη χλωροφύλλη β, οι τιμές συσχέτισης που εκτιμήθηκαν για το σύνολο των παραμέτρων που αναφέρονται παραπάνω (Fo, Fj, Fi, Fm, Fv, Fm/Fo, Fv/Fo, Fv/Fm, Fix Area, Phi_Po, Phi_Eo και Phi_Do) είναι στατιστικώς σημαντικές αλλά σχετικά χαμηλές αφού κυμαίνονται κατά απόλυτη τιμή από 0,476 ως 0,734. Οι τιμές αυτές που παρουσιάζονται αναλυτικά στον πίνακα 8 είναι χαμηλές και δεν θεωρούνται αξιόπιστες στην πρόβλεψη της περιεκτικότητας των καρπών τομάτας σε χλωροφύλλη β. Όμοια συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν και από τον υπολογισμό των συσχετίσεων για το περιεχόμενο των δειγμάτων σε ολική χλωροφύλλη. Οι τιμές συσχέτισης για τις παραμέτρους Fo, Fj, Fi, Fm, Fv, Fm/Fo, Fv/Fo, Fv/Fm, Fix Area, Phi_Po, Phi_Eo και Phi_Do που παρουσιάζονται στον πίνακα 8, ακολουθούν σε γενικές γραμμές τις τάσεις των συσχετίσεων που υπολογίστηκαν για τη χλωροφύλλη α, με μικρές διαφοροποιήσεις που οφείλονται στην επίδραση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλης β. Έτσι αναλυτικότερα, οι [26]

τιμές τις συσχέτισης που εκτιμήθηκαν από τις παραπάνω παραμέτρους κυμάνθηκαν κατά απόλυτη τιμή από 0,755 ως 0,959. Πίνακας 8. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο OJIP και της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη. Παράμετρος Χλωροφύλλη α Χλωροφύλλη β Ολική Χλωροφύλλη Fo 0,919** 0,619** 0,881** Fj 0,978** 0,708** 0,950** Fi 0,979** 0,721** 0,954** Fm 0,981** 0,721** 0,956** Fv 0,981** 0,734** 0,959** Fm/Fo 0,977** 0,705** 0,948** Fv/Fo 0,977** 0,705** 0,948** Fv/Fm 0,890** 0,565** 0,844** Fix Area 0,981** 0,721** 0,956** Phi_Po 0,890** 0,565** 0,844** Phi_Eo 0,804** 0,476** 0,755** Phi_Do -0,890** -0,565** -0,844** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 Συμπερασματικά, από τις παραμέτρους που φαίνονται στον πίνακα 8, η μέτρηση των Fj, Fi, Fm, Fv, Fm/Fo, Fv/Fo και Fix Area φαίνεται ότι θα μπορούσαν να εκτιμήσουν με υψηλή ακρίβεια τις τιμές της χλωροφύλλης α και της ολικής χλωροφύλλης ενώ θα μπορούσαν να προβλέψουν ικανοποιητικά τις τιμές της χλωροφύλλης β. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την συσχέτιση των παραμέτρων του πρωτοκόλλου OJIP με τις τιμές των ολικών καροτενοειδών, του λυκοπένιου και του β- καροτένιου δεν είναι τόσο ξεκάθαρα και παρουσιάζονται στον πίνακα 9. Αν και οι συσχετίσεις κατά Pearson που εκτιμήθηκαν για αρκετές παραμέτρους είναι στατιστικώς σημαντικές, δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές κατά απόλυτη τιμή. Επίσης, μεταξύ των παραμέτρων με υψηλή συσχέτιση, οι περισσότερες από αυτές παρουσίασαν αρνητική συσχέτιση με τις συγκεκριμένες παραμέτρους και ελάχιστες από αυτές συσχετίστηκαν θετικά. [27]

Αναλυτικότερα, όπως φαίνεται και στον πίνακα 9, τα τρία συστατικά που μετρήθηκαν (ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο) παρουσίασαν όμοιες συσχετίσεις στις διάφορες παραμέτρους. Έτσι, οι υψηλότερες συσχετίσεις κατά απόλυτη τιμή για τα ολικά καροτενοειδή εκτιμήθηκαν για τις παραμέτρους Fv/Fm, Phi_Po, Phi_Eo και Phi_Do κυμάνθηκαν από 0,832 ως 0,860, παρόλα αυτά καμία συσχέτιση στο συγκεκριμένο πρωτόκολλο δεν ήταν μεγαλύτερη από 0,9. Χαμηλότερες συσχετίσεις υπολογίστηκαν για τις παραμέτρους Fo, Area και Sm που κυμάνθηκαν κατά απόλυτη τιμή από 0,711 ως 0,760. Όμοιες συσχετίσεις υπολογίστηκαν και για το λυκοπένιο και οι τιμές διέφεραν ελάχιστα. Οπότε, οι συσχετίσεις των παραμέτρων Fv/Fm, Phi_Po, Phi_Eo και Phi_Do κυμάνθηκαν από 0,829 ως 0,858 κατά απόλυτη τιμή, ενώ οι συσχετίσεις των παραμέτρων Fo, Area και Sm κυμάνθηκαν από 0,709 ως 0,757. Οι αντίστοιχες συσχετίσεις του β-καροτένιου με τις ίδιες παραμέτρους κυμάνθηκαν από 0,808 ως 0,841 και από 0,703 ως 0,735 κατά απόλυτη τιμή. Από τα παραπάνω είναι εμφανές ότι οι συγκεκριμένοι παράμετροι του πρωτοκόλλου OJIP (Fv/Fm, Phi_Po, Phi_Eo, Phi_Do Fo, Area και Sm) αν και παρουσιάζουν μια σταθερότητα στη συσχέτιση τους με τα τρία συστατικά των καρπών που μας ενδιαφέρουν, οι συσχετίσεις που εκτιμήθηκαν δεν ήταν αρκετά υψηλές σε σχέση με τις αντίστοιχες συσχετίσεις που υπολογίστηκαν για το περιεχόμενο σε χλωροφύλλη α ή σε ολική χλωροφύλλη. Πίνακας 9. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο OJIP και της περιεκτικότητας των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Παράμετρος Καροτενοειδή Λυκοπένιο β-καροτένιο Fo -0,760** -0,757** -0,734** Fv/Fm -0,832** -0,829** -0,808** Area -0,711** -0,709** -0,703** Sm 0,746** 0,745** 0,735** Phi_Po -0,832** -0,829** -0,808** Phi_Eo -0,860** -0,858** -0,841** Phi_Do 0,832** 0,829** 0,808** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 [28]

4.4. Το χρωματόμετρο (L, a, b, Chroma, Hue angle) Τέλος, διερευνήθηκε η πιθανή σχέση μεταξύ των αποτελεσμάτων των μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν με το χρωματόμετρο με την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β- καροτένιο. Τα αποτελέσματα των παραπάνω υπολογισμών παρουσιάζονται στους πίνακες 10 και 11. Όσον αφορά την περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, παρουσίασε τις υψηλότερες τιμές συσχέτισης (θετικές και αρνητικές) με τις παραμέτρους L*, a*, h και a*/b*. Καμία όμως από τις παραπάνω συσχετίσεις δεν ήταν ιδιαίτερα υψηλή και δεν ξεπέρασε το 0,798 κατά απόλυτη τιμή. Οι εκτιμώμενες συσχετίσεις παρουσίασαν όμοια εικόνα και για την περιεκτικότητα σε ολική χλωροφύλλη αφού η υψηλότερη συσχέτιση που υπολογίστηκε για την παράμετρο h ήταν μόλις 0,744 όπως διακρίνεται και από την τρίτη στήλη του πίνακα 10. Τέλος, οι παράμετροι που μετρήθηκαν με το χρωματόμετρο δεν φαίνεται να συσχετίζονται με την περιεκτικότητα των δειγμάτων σε χλωροφύλλη β. Η υψηλότερη συσχέτιση που υπολογίστηκε ήταν μόλις 0,453, γεγονός που καθιστά αδύνατη την πρόβλεψη της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη β με τη χρήση του χρωματόμετρου. Πίνακας 10. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του χρωματόμετρου και της περιεκτικότητας των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και ολική χλωροφύλλη. Παράμετρος Χλωροφύλλη α Χλωροφύλλη β Ολική Χλωροφύλλη L* 0,757** 0,394* 0,697** a* -0,769** -0,418** -0,713** h 0,798** 0,453** 0,744** a*/b* -0,778** -0,428** -0,722** *, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,05 **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01 Από την άλλη πλευρά, αρκετές από τις παραμέτρους που μετρήθηκαν με το χρωματόμετρο φαίνεται να συσχετίζονται ισχυρά (θετικά και αρνητικά) με την περιεκτικότητα των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο, όπως είναι εμφανές από τον πίνακα 11. Αναλυτικότερα, οι παράμετροι L* και h συσχετίστηκαν αρνητικά και με τα τρία συστατικά και ήταν -0,949 και -0,917 για τα ολικά καροτενοειδή, - 0,948 και -0,915 για το λυκοπένιο και -0,932 και -0,900 για το β-καροτένιο αντίστοιχα. [29]

Εξίσου υψηλές τιμές υπολογίστηκαν και για τις παραμέτρους a* και a*/b*. Συνολικά, με βάση τις συσχετίσεις που εκτιμήθηκαν μεταξύ των παραμέτρων του χρωματόμετρου και των συστατικών των καρπών (χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο) θα μπορούσε να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι οι μετρήσεις του χρωματόμετρου μπορούν να προβλέψουν με ακρίβεια τα ολικά καροτενοειδή, το λυκοπένιο και το β-καροτένιο των καρπών της τομάτας Πίνακας 11. Συσχετίσεις κατά Pearson των παραμέτρων του χρωματόμετρου και της περιεκτικότητας των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Παράμετρος Καροτενοειδή Λυκοπένιο β-καροτένιο L* -0,949** -0,948** -0,932** a* 0,931** 0,929** 0,915** h -0,917** -0,915** -0,900** a*/b* 0,938** 0,936** 0,921** **, Η συσχέτιση είναι στατιστικώς σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας p<0,01. [30]

5. Συζήτηση Η τομάτα είναι μία από της σημαντικότερες καλλιέργειες σε όλο τον κόσμο και αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της ανθρώπινης διατροφής. Επίσης, πληθώρα επιδημιολογικών και επιστημονικών μελετών τα τελευταία έτη έχουν τεκμηριώσει ότι η κατανάλωση προϊόντων τομάτας, που περιέχουν λυκοπένιο και άλλα καροτενοειδή μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο ως προστατευτικές ουσίες ενάντια στον καρκίνο (Ziegler, 1991; Rao & Rao, 2007; Van Poppel & Goldbohm, 1995; Khachik Beecher & Smith, 1995). Τα επίπεδα συγκέντρωσης όμως των συγκεκριμένων αντιοξειδωτικών ουσιών στην τομάτα επηρεάζονται τόσο από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όσο και από το στάδιο ωρίμανσης του καρπού κατά τη συγκομιδή. Για τον λόγο αυτό, στο πλαίσιο της συγκεκριμένης διατριβής πραγματοποιήθηκαν διάφορες μετρήσεις, σε θερμοκήπιο κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες, που αφορούν το χρώμα του καρπού και τον φθορισμό της χλωροφύλλης και έγινε προσπάθεια να συσχετισθούν με το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β- καροτένιο. Ακολούθησε η επεξεργασία και η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων της συγκεκριμένης εργασίας προκειμένου να εντοπιστούν οι παράμετροι που μετρήθηκαν και παρουσίασαν τις υψηλότερες συσχετίσεις με τις χρωστικές του καρπού που μελετώνται. Ο πίνακας 12 που ακολουθεί συνοψίζει τα σημαντικότερα αποτελέσματα. Αναλυτικότερα, στον συγκεκριμένο πίνακα παρουσιάζονται οι οκτώ υψηλότερες συσχετίσεις που εκτιμήθηκαν για κάθε μία από τις χρωστικές. Κάτω από την τιμή της συσχέτισης αναγράφεται ο συμβολισμός της κάθε παραμέτρου και το αντίστοιχο πρωτόκολλο που χρησιμοποιήθηκε (πρωτόκολλο LC2, πρωτόκολλο NPQ, πρωτόκολλο OJIP, χρωματόμετρο). Ταυτόχρονα, τα κελιά του πίνακα έχουν χρωματιστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι εύκολη η διάκριση του πρωτόκολλου που ανήκει η κάθε παράμετρος. Με βάση τα παραπάνω είναι εμφανές ότι τις υψηλότερες συσχετίσεις με την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α, σε χλωροφύλλη β και σε ολική χλωροφύλλη προέκυψαν όπως ήταν αναμενόμενο με τις παραμέτρους που συμπεριλαμβάνονται στα πρωτόκολλα μέτρησης του φθορισμού της χλωροφύλλης NPQ και OJIP. Από την άλλη πλευρά, οι υψηλότερες συσχετίσεις με την περιεκτικότητα σε ολικά καροτενοειδή, σε λυκοπένιο και σε β-καροτένιο υπολογίστηκαν με τις παραμέτρους που μετρήθηκαν με το πρωτόκολλο μέτρησης του φθορισμού της χλωροφύλλης LC2 και με το χρωματόμετρο. Τέλος, αξίζει να [31]

σημειωθεί ότι οι χαμηλότερες τιμές συσχέτισης για όλες τις παραμέτρους που μετρήθηκαν υπολογίστηκαν για τη χλωροφύλλη β. Πίνακας 12. Οι υψηλότερες συσχετίσεις κατά Pearson που υπολογίστηκαν ανάμεσα σε όλες τις παραμέτρους που μετρήθηκαν και στην περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β, ολική χλωροφύλλη, ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. Χλωροφύλλη α Χλωροφύλλη β Ολική Χλωροφύλλη Καροτενοειδή Λυκοπένιο β-καροτένιο 0,978 0,713 0,951-0.882-0.879-0.862 N Fm (NPQ) N Fm (NPQ) N Fm (NPQ) L QY_max (LC2) L QY_max (LC2) L QY_max (LC2) 0.980 0.711 0.952-0.836-0.835-0.823 N Fp (NPQ) N Fp (NPQ) N Fp (NPQ) L QY_L1 (LC2) L QY_L1 (LC2) N QY_max (NPQ) 0.978 0.711 0.950-0.843-0.840-0.841 N Fm_L1 N Fm_D2 N Fm_D3 N QY_max N QY_max Phi_Eo (NPQ) (NPQ) (NPQ) (NPQ) (NPQ) (OJIP) 0.978 0.713 0.950-0.860-0.858-0,932 Fj (OJIP) N Fm_D3 (NPQ) Fj (OJIP) Phi_Eo (OJIP) Phi_Eo (OJIP) L* (χρωματόμετρο) 0.979 0.721 0.954-0,949-0,948 0,915 Fi (OJIP) Fi (OJIP) Fi (OJIP) L* (χρωματόμετρο) L* (χρωματόμετρο) a* (χρωματόμετρο) 0.981 0.721 0.956 0,931 0,929 0,827 Fm (OJIP) Fm (OJIP) Fm (OJIP) a* (χρωματόμετρο) a* (χρωματόμετρο) C* (χρωματόμετρο) 0.981 0.734 0.959-0,917-0,915-0,900 Fv Fv Fv h h h (OJIP) (OJIP) (OJIP) (χρωματόμετρο) (χρωματόμετρο) (χρωματόμετρο) 0.981 0.721 0.956 0,938 0,936 0,921 Fix Area (OJIP) Fix Area (OJIP) Fix Area (OJIP) a*/b* (χρωματόμετρο) a*/b* (χρωματόμετρο) a*/b* (χρωματόμετρο) Οι υψηλές συσχετίσεις που εκτιμήθηκαν ανάμεσα στις παραμέτρους που μετρήθηκαν με το χρωματόμετρο και στην περιεκτικότητα των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο ήταν αναμενόμενες. Αφού η συγκέντρωση των χλωροφυλλών και των καροτενοειδών στον καρπό είναι υπεύθυνη για το χρώμα του. Μάλιστα οι Arias et al. (2000) πραγματοποίησαν μια παρόμοια έρευνα σε καρπούς τομάτας και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το περιεχόμενο σε λυκοπένιο στους καρπούς συσχετίζεται με τις ακόλουθες μετρήσεις του χρωματόμετρου a*, a*/b* και (a*/b*) 2 και πρότειναν κάποιες εξισώσεις που μπορούν να εκτιμήσουν την περιεκτικότητα των καρπών σε λυκοπένιο με βάση τις μετρήσεις του χρωματόμετρου. [32]

6. Συμπεράσματα Με βάση τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης διατριβής μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα. 1. Η μέτρηση του φθορισμού της χλωροφύλλης με το πρωτόκολλο LC2 και ιδιαίτερα οι παράμετροι (L QY_max & L QY_L1) φαίνεται να συσχετίζονται ισχυρά αρνητικά με την περιεκτικότητα των καρπών σε ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο. 2. Οι μετρήσεις του χρωματόμετρου συσχετίζονται επίσης ισχυρά (ορισμένες παράμετροι θετικά και άλλες αρνητικά) με τις συγκεκριμένες χρωστικές (ολικά καροτενοειδή, λυκοπένιο και β-καροτένιο). 3. Η περιεκτικότητα των καρπών σε χλωροφύλλη α, σε χλωροφύλλη β και σε ολική χλωροφύλλη συσχετίστηκε με τις παραμέτρους που συμπεριλαμβάνονται στα πρωτόκολλα μέτρησης του φθορισμού της χλωροφύλλης NPQ και OJIP. 4. Όσον αφορά το περιεχόμενο των καρπών σε χλωροφύλλη β, για καμία από τις παραμέτρους που μετρήθηκαν δεν εκτιμήθηκε συσχέτιση αρκετά υψηλή. [33]

7. Βιβλιογραφία Αγγιδης, Δ.Α. (1996). Τομάτα υπαίθρια, Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Ζήτη. Abushita, A.A., Daood, H.G., Biacs, P.A. (2000). Change in carotenoids and antioxidant vitamins in tomato as a function of varietal and technological factors. J.Agr. Food Chem. 6:2075 2081. Archbold, D.D., Dennis, J., Fiorre, J.A. (1982). Accumulation of 14C labelled material from foliar-applied 14C sucrose by tomato ovaries during fruit set and initial development. J Am Soc hort Sci, 107: 19-23. Arias, R., Lee, T.C., Logendra, L., Janes, H. (2000). Correlation of lycopene measured by HPLC with the L*, a*, b* color readings of a hydroponic tomato and the relationship of maturity with color and lycopene content. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(5), 1697-1702. Atherton, J. 91986). The tomato crop: Scientific basis for improvement. In: Atherton, J.G., Rudish, J editors. London: Chapman & Hall. Βαρδαβάκης, Μ.(1993). Συστηματική Βοτανική. Τόμος I. Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Σαλονικίδης. Bachau, P.C. (1981). Tomato and other products, Food and Agricultural organization of the United Nations Ministry of Agriculture, Addis Abeba. Belitz, H.D., Grosch, W., Schieberle, P. (2006). Χημεία τροφίμων, 3 η έκδοση, Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Τζιόλα. Bertin, N., Guichard, S., Leonardi, C., Longuenesse, J.J., Langlois, D., Navez, B. 2000. Seasonal evolution of the quality of fresh glasshouse tomatoes under Mediterranean conditions, as affected by air vapour pressure deficit and plant fruit load. Annals of Botany, 85: 741 750. Brandt, S., Pe k, Z., Barna, E., Lugasi, A., Helyes, L. (2006). Lycopene content and colour of ripening tomatoes as affected by environmental conditions. J. Sci. Food Agr. 86:568 572. Bussotti, F., Pollastrini, M., Cascio, C., Desotgiu, R., Gerosa, G., Marzuoli, R., Nali, C., Lorenzini, G., Pellegrini, E., Garucci, M.G., Salvatori, E., Fusaro, L., Piccotto, M., Malaspina, P., Manfredi, A., Roccotello, E., Toscano, S., Gottardini, E., Cristofori, A., Fini, A., Weber, D., Baldassarre, V., Barbanti, L., Monti, A., Strasser, R.J. (2011). Conclusive remarks. Reliability and comparability of chlorophyll fluorescencedata from several field teams. Environmental and Experimental Botany, 73: 116-119. [34]

Canene-Adams, K., Campbell, J.K., Zaripheh, S., Jeffery, E.H., Erdman, J.W. (2005). The tomato as a functional food. J. Nutr. 135: 1226-30. Chu, M.C.Y., Thompson, A.E. (1972). Comparative anatomy of pericarps of four tomato mutants. Journal of the American Society for Horticultural Science, 97: 478 481. Crookes, R.P., Grierson, D. (1983). Ultrastructure of tomato fruit ripening and the role of poly-galacturoase isoenzymes in cell wall degradation, Plant Physiol, 172: 1088-1093. D Arcy, W. G. (1979) The classification of the Solanaceae. J. G. Hawkes, R. N. Lester, and A. D. Skelding (eds.), The biology and taxonomy of the Solanaceae. Academic Press, London. Pages 3-47. Davies, J.N., Hobson, G.E. (1981). The constituents of tomato fruit the influence of environment, nutrition and genotype, CRC Crit Rev Food Sci Nutr, 15(3): 205-280. Deshpande, S. S., Salunkhe, K. D. (2000). Nondestructive Optical Methods of Food Quality Evaluation, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2(4): 323-381. Edwards, R.A., Reuters, F.N. (1967). Pigment Change During the Maturation of Fruit. J. Food Technol. 19: 352 357. Emmons, C.L.W., Scott, J.W. (1997). Environmental and physiological effects on cuticle cracking in tomato. Journal of the American Society for Horticultural Science, 122: 797 801. Fraser, P.D., Truesdale, M.R., Bird, C.R., Schuch, W., Bramley, P.M. (1994). Carotenoid Biosynthesis During Tomato Fruit Development. Plant Physiol. 105: 405 413. Gillaspy, G., Ben-David, H., Gruissem, W. (1993). Fruits: a development perspective, Plant Cell, 5: 1439-1451 Giovannoni, J.(2001). Molecular biology of fruit maturation and ripening. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 52: 725 749. Grierson, D. & Kader, A. A. (1986). Fruit ripening and quality. In: Atherton, J. G. & Rudich, J. (eds.), The Tomato Crop. London, U.K.: Chapman and Hall Ltd., pp 241-280. Goose, P.G., & Binsted, R. (1964). Tomato paste, puree, juice and powder, 1 st ed. Great Britain: Food Trade Press, Ltd. Govindjee, Α. (1995). Sixty-three years since Kautsky: Chlorophyll a fluorescence. Australian journal of plant physiology, 22:131-160. Gould, W.A. (1974). Tomato production, processing and quality evaluation, Westport Connecticut: AVI Publishing Company. [35]

Harris, W.M., Spurr, A.R. (1969). Chromolasts of tomato fruits, The red tomato, Am J Bot, 56: 380-389. Heiser, C.B., Anderson, G. (1999). New Solanums. In: Janick J (ed). Perspectives on New Crops and New Uses. ASHS Press, Alexandria V, pp 379-384 Hertog, M., Lammertyn, J., Scheerlinck, N., Nicolai, B.M. (2007). The impact of biological variation on postharvest behaviour: The case of dynamic temperature conditions. Postharvest Biol. Technol. 43:183 192. Heuvelniken, E. (2005). Tomatoes, Development Processes, Crop production Science in horticulture, London: CABI Publishing. Hulme, A.C. (1971). The biochemistry of fruits and their products, Vol 2. London: Academic Press. Ioannidis, A., Kotzabasis, V. (2007). BBA, Bioenergetics, 1767: 1372-1382. Κυζερίδου, Α. (2015). Χαρακτηριστικά της φωτοσύνθεσης των πράσινων καρπών: συσχέτιση με τις ιδιαιτερότητες του εσωτερικού μικροπεριβάλλοντος και των φυτοπροστατευτικών και μεταβολικών τους αναγκών, Διδακτορική Διατριβή στο Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Βιολογίας, Διαθέσιμο στο διαδικτυακό τόπο: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/9532/1/%ce%94%ce%b9%ce %B1%CF%84%CF%81%CE%B9%CE%B2%CE%AE_%CE%91.%20%CE%9A%C F%85%CE%B6%CE%B5%CF%81%CE%AF%CE%B4%CE%BF%CF%85%20%C F%84%CE%B5%CE%BB%CE%B9%CE%BA%CF%8C%20%CF%80%CE%B1% CF%81%CE%B1%CE%B4%CE%BF%CF%84%CE%AD%CE%BF.pdf Kapoulas, N., Ilic, Z. S., Durovka, M., Trajkovic, R., & Milenkovic, L. (2011). Effect of organic and conventional production practices on nutritional value and antioxidant activity of tomatoes. African Journal of Biotechnology, 10(71), 15938. Kautsky, H., Hirsch, A. (1931). Chlorophyllfluoreszenz und Kolhensauerassimilation XI. Die Chlorophyllfluoreszeng von Ulva lactuca und ihre Abhanggigkeit von Narcotica, Sauerstoffund Kohlenoxyd. Biochemisches Zeitschrift, 315: 176-206. Khachik, F., Beeche,r G.R., Smith, J.C. Jr. (1995). Lutein, Iycopene, and their oxidative metabolites in chemoprevention of cancer. J Cellular Biochem 22:236-246. Kirk, J.T.O., Tilney-Basset, R.A.E. (1978). The Plastids, their Chemistry, Structure, Growth and Inheritance. Amesterdam: Elsevier. Krause, H.G., Weis, E. (1984). Chlorophyll fluorescence as a tool in plant physiology, II, Interpretations on fluorescence signals, Photosynthesis Research, 157: 139-157. [36]

Kwak, Ν., & Jukes, D. (2001). Functional foods. Part 2. The impact of current regulatory terminology. Food Control, 12: 109-117. Laval-Martin, D., Quennemet, J., Moneger, R. (1975) Pigment evolution in Lycopersicon esculentum fruits during growth and development. I'hytochemistry, 14: 2357-2362. Leoni, C. (2004). The main chemical components of the tomato fruit, Tomato news, 1: 17-20. Miladi S., Gould, W.A., Clementes, R.L. (1969). Heat processing effect of starch sugars, proteins, amino acids of tomato juice. Food Technol. 23:93-98. McQueen-Mason, S.J. (1995). Expansins and cell wall expansion. Journal of Experimental Botany, 46: 1639 1650. Naika, S., De Jeud, J., Goffau, M., Hilmi, M., Dam, B. (2005). Cultivation of tomato: production, processing and marketind, Agromisa Foundation and CTA, Wageningen, Available at: http://www.journeytoforever.org/farm_library/ad17.pdf (15/03/2017). Rabinowitch, H.D., Budowski, P., Kedar, N. (1975). Caretonoids and epoxide cycles in mature green tomatoes, Planta, 122: 91-97. Rao, A.V., Rao, L.G. (2007). Carotenoids and human health. Pharmacological research, 55(3), 207-216. Rao, A. V., Ray, M.R., & Rao, L.G. (2006). Lycopene. Adv Food Nutrition Research, 51: 99-164. Sacks, E.J. Francis, D.M. (2001). Genetic and environmental variation for tomato flesh color in a population of modern breeding lines. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 126:221 226. Seymour, G.B., Manning, K., Eriksson, E.M., Popovich, A.H., King, G.J. (2002). Genetic identification and genomic organization of factors affecting fruit texture. Journal of Experimental Botany, 53: 2065 2071. Simpson, D.J., Baqar, M.R., McGlasson, W.B., Lee, T.H. (1976) Changes in ultrastructure and pigment content during development and senescence of fruit of normal and rin and nor mutant tomatoes. Aust J Plant Physiol, 3: 575-587. Strasser, R.J., Strivastava, A., Govindjee, Α. (1995). Polyphasic chlorophyll a fluorescence transient in plants and cyanobacteria. Photochemistry and Photobiology, 61: 32-42. Takeoka, G.R., Dao, L., Flessa, S., Gillesp, D.M.W., Jewell, T., Huebner, B., Bertow, D., Ebeller, S.A. (2001). Processing effects on lycopene content and antioxidant activity of tomatoes. J. Agr. Food Chem. 49:3713 3717. Taylor, I.B. (1986). Biosystematics of the tomato, In: The Tomato Crop (ed. Atherton J.G., Rudich, J.). London: Chapman and Hall Publication Company, pp. 1-34. [37]

Thompson, D.S. (2001). Extensiometric determination of the rheological properties of the epidermis of growing tomato fruit. Journal of Experimental Botany, 52: 1291 1301. Thompson, D.S., Davies, W.J., Ho, L.C. (1998). Regulation of tomato fruit growth by epidermal cell wall enzymes. Plant, Cell and Environment, 21: 589 599. USDA (1976). United States standards for grades of fresh tomatoes. U.S.D.A. Agric. Mrkt Serv., 10 pp. Van Poppel, G., Goldbohm, R.A. (1995). Epidemiologic evidence for l3-carotene and cancer prevention. Am J Clin Nutr 62(Suppl): 1393S-1402S. Ziegler, R.G. (1991). Vegetables, fruits and carotenoids and the risk of cancer. Am J Clin Nutr 53(Suppl):251S-259S. [38]

Εικόνα 1. Καρποί τομάτας σε 4 διαφορετικά στάδια ωρίμανσης, μετά την συγκομιδή τους (10 καρποί για κάθε στάδιο). Εικόνα 2. Όργανο μέτρησης φθορισμού χλωροφύλλης. [39]

Εικόνα 3. Διήθηση διαλύματος μέσω φίλτρου Whatman No1 σε ογκομετρικές φιάλες των 25 ml. Εικόνα 4. Απορρόφηση των διηθημάτων σε φασματοφωτόμετρο σε μήκη κύματος 450, 470, 503, 645 και 662 nm. [40]