Frontiers for Young Minds

Voordat we kijken hoe we de rijping van vruchten kunnen beheersen, laten we eens kijken hoe vruchten rijpen

Als vruchtdragende planten groeien, verzamelen de vruchten water en voedingsstoffen van de plant en gebruiken ze deze voedingsstoffen om hun vruchtvlees en zaden te maken. De meeste groeiende vruchten bieden aanvankelijk bescherming aan de zich ontwikkelende zaden. In dit stadium zijn vruchten over het algemeen hard en onaantrekkelijk voor roofdieren – ook voor ons! Na de ontwikkeling van de zaden en de groei van de vruchten veranderen de eigenschappen van de vruchten om ze aantrekkelijker te maken voor potentiële consumenten, zoals dieren, vogels en mensen. Deze veranderingen omvatten de meest gebruikelijke manieren waarop we beoordelen of een vrucht rijp is of niet, met inbegrip van uiterlijke kenmerken, zoals zachtheid bij het aanraken, en inwendige kenmerken, zoals zoetheid. Vruchten veranderen ook van kleur naarmate ze rijpen. Dit gebeurt door de afbraak van een groen pigment, chlorofyl genaamd, samen met de aanmaak en ophoping van andere pigmenten die verantwoordelijk zijn voor rode, paarse of blauwe tinten (anthocyanine), of heldere rode, gele en oranje tinten (carotenoïden), om er een paar te noemen.

Eerst, hoe wordt de zachtheid van fruit geregeld? De zachtheid of stevigheid van een vrucht wordt bepaald door de toestand van de celwanden. De celwanden omringen elke plantencel en bestaan uit een harde laag suikers, polysachariden genaamd, die het plasmamembraan van elke cel omhullen (figuur 1). De drie belangrijkste polysachariden van de celwand zijn cellulose, hemicellulose en pectine. Cellulose bestaat uit honderden glucose-suikers die samen een lange keten vormen; hemicelluloses zijn ook lange ketens van suikers, maar in tegenstelling tot cellulose kunnen deze veel verschillende soorten suiker bevatten, zoals glucose, xylose, galactose en mannose, en in plaats van lineair te zijn, zijn het vertakte structuren; pectines zijn ook lange vertakte ketens van suikers, maar in dit geval zijn de suikers galacturonzuur, rhamnose, galactose en arabinose. Als de celwand begint af te breken, wordt het fruit zachter. Afbraak van de celwand gebeurt wanneer eiwitten, enzymen genaamd, deze belangrijke polysachariden van de celwand oplossen. De activiteit van deze enzymen houdt rechtstreeks verband met de houdbaarheid en de textuur van het fruit. De zachtheid van de vrucht wordt ook beïnvloed door de vloeistofdruk binnen het plasmamembraan (turgordruk genoemd). De turgordruk houdt het fruit stevig, net zoals de luchtdruk in een ballon de ballon stevig houdt. Na de rijping of de oogst verliezen vruchten vocht (water), waardoor de turgordruk afneemt en de vruchten verschrompelen. Bij vruchten als aardbeien ziet de vrucht er niet meer goed uit als 6-10% van het vocht verloren is gegaan en wordt de vrucht misschien niet meer door de consument opgepakt.

Laten we nu bespreken hoe fruitrijping de smaak van fruit naar voren brengt, met name de zoetheid van fruit. Tijdens het rijpen wordt het zetmeel in het fruit sneller afgebroken, waardoor er meer enkelvoudige suikers vrijkomen die zoet smaken, zoals sacharose, glucose en fructose. Dit proces is vooral duidelijk bij bananen wanneer zij rijpen. Groene bananen smaken helemaal niet zoet, en hoe rijper ze worden, hoe zoeter ze smaken. Naarmate de vrucht rijper wordt, neemt ook de zuurgraad af en nemen de bittere plantaardige stoffen, zoals alkaloïden, af. Tenslotte produceren vruchten complexe verbindingen die vrijkomen in de lucht, waardoor een rijpe vrucht een aangenaam aroma krijgt.

Door deze veranderingen rijpen vruchten en worden ze zoet, gekleurd, zacht en goed van smaak. Het is goed voor de plant om zijn middelen in de vrucht en de rijping ervan te investeren, omdat een rijpe vrucht consumenten aantrekt die helpen de zaden ver en wijd te verspreiden, wat belangrijk is voor de overleving en hergroei van de plant.

Hoe kunnen we voorkomen dat vruchten tijdens opslag en vervoer rijpen?

Een groot probleem met gerijpt fruit is dat het niet lang houdbaar is voordat het begint te bederven. Het verlies van stevigheid en de productie van suikers die met rijping gepaard gaan, kunnen het fruit ook vatbaar maken voor ziekteverwekkers zoals bacteriën en bederf. Oververzachting van fruit is een belangrijke oorzaak van bederf tijdens het vervoer, vooral bij tropisch fruit, zoals mango’s en bananen. Bederf kan worden tegengegaan door vers fruit snel te vervoeren of door de rijping van het fruit te vertragen. Er zijn verschillende manieren om de rijping van fruit te vertragen. Eén manier om de rijping te vertragen is door de temperatuur te verlagen. Koude temperaturen boven het vriespunt worden meestal gebruikt. Hoewel alle vruchten kunnen worden ingevroren, verliezen veel vruchten bij het ontdooien hun smaak en textuur en worden ze erg papperig. Frambozen zijn een mogelijke uitzondering – zij zijn vaak bevroren te vinden in de supermarkt. Normaal gesproken wordt fruit, om het in te vriezen, eerst in kleine stukjes gesneden en wanneer het ontdooid is, kunnen deze stukjes gebruikt worden om puree of smoothies te maken. Het goede nieuws is dat door het invriezen de voedingswaarde van het fruit behouden blijft. Verscheidene vruchten, zoals bananen, kunnen door koeling worden beschadigd en dit beperkt deze aanpak. Dat is de reden waarom we bananen niet in de koelkast leggen! Een andere manier om de rijping te vertragen is de atmosfeer rond het fruit te regelen, hoofdzakelijk door het kooldioxidegehalte te verhogen en het zuurstofgehalte te verlagen. Fruit heeft zuurstof nodig om te rijpen, dus als er minder zuurstof in de atmosfeer is, zal het fruit langzamer rijpen. Een laatste manier om de rijping te vertragen is het blokkeren van de werking van ethyleen. Ethyleen is een hormoon dat nodig is om fruit te laten rijpen, en het kan worden geblokkeerd door synthetische verbindingen te gebruiken, zoals 1-methyl-cyclo-propeen (1-MCP). 1-MCP wordt ook gebruikt om de versheid van snijbloemen te behouden.

Ethyleengas kan worden gebruikt om de rijping van fruit te reguleren

Ethyleen is een gas en staat bekend als het “fruitrijpingshormoon”. Elk fruit heeft een bepaalde ethyleenproductie gedurende zijn hele levenscyclus. Bij sommige vruchten schiet het ethyleengehalte echter omhoog wanneer de vrucht begint te rijpen. Op basis van hun reactie op ethyleen tijdens de rijping, kunnen vruchten in twee grote groepen worden ingedeeld. De eerste groep wordt de climacterische vruchten genoemd, waarbij de rijping gepaard gaat met een uitbarsting van ethyleen. Deze vruchten kunnen ook op extern ethyleen reageren door hun rijpingsgraad te verhogen. Hiertoe behoren vlezige vruchten, zoals tomaat, avocado, appel, meloen, perzik, kiwi en banaan. De tweede groep wordt de niet-climacterische vruchten genoemd, waarbij de ethyleenproductie niet toeneemt tijdens de rijping. Deze vruchten kunnen echter toch rijpen als ze worden blootgesteld aan een externe ethyleenbron, zoals een rijpende climacterische vrucht. Dit zijn onder andere aardbeien, druiven en citrusvruchten. We zullen ons richten op rijping van climacterische vruchten die worden beïnvloed door ethyleen.

Voor climacterische vruchten zorgt blootstelling aan een initiële, kleine concentratie ethyleen ervoor dat de vrucht grotere hoeveelheden ethyleen gaat produceren totdat een piekconcentratie wordt bereikt . Deze verhoging van de ethyleenconcentratie brengt een verhoging van het metabolisme van de vrucht op gang en veroorzaakt de veranderingen in de vrucht die tijdens het rijpen optreden. Het rijpen van climacterische vruchten kan daarom worden vertraagd door de hoeveelheid ethyleen die de vruchten produceren te verminderen of door de werking van ethyleen te blokkeren. De hierboven beschreven methoden om de rijping te vertragen werken op deze manier, omdat over het algemeen lage temperaturen het metabolisme in de vruchten verminderen. Gecontroleerde atmosferen beperken de hoeveelheid zuurstof rond het fruit, en zuurstof is nodig om ethyleen aan te maken. De ethyleenwerking wordt geremd door kooldioxide en door 1-MCP. Een andere methode om de rijping te vertragen is het verwijderen van ethyleen uit de opslagomgeving door materialen te gebruiken die ethyleen absorberen, zoals kaliumpermanganaat. Zodra het fruit op de plaats van bestemming is, kan het worden gerijpt door blootstelling aan ethyleengas.

Het effect van ethyleen op de rijping is afhankelijk van vele factoren. De vruchten moeten rijp genoeg zijn om effectief op ethyleen te kunnen reageren. Bij zeer gevoelige soorten, zoals cantaloupes of bananen, wordt de rijping onmiddellijk door ethyleen gestimuleerd, maar hoe onrijpder de vrucht, hoe groter de concentratie ethyleen die nodig is om rijping te veroorzaken. Bij de minder gevoelige soorten, zoals tomaten of appelen, verkort ethyleenbehandeling de tijd voordat rijping optreedt. Sommige vruchten, zoals avocado’s, rijpen niet terwijl ze aan de boom hangen en worden geleidelijk gevoeliger voor ethyleen naarmate de oogst vordert.

Waarom bederft een rotte appel de hele mand? Hoe kan deze kennis ons helpen?

Alle planten produceren tijdens hun levenscyclus wat ethyleen. De ethyleenproductie kan in bepaalde fasen tot 100-voudig of meer toenemen – bijvoorbeeld als reactie op een wond. De oude Egyptenaren sneden vijgen in om ze rijper te maken, omdat ethyleen, geproduceerd door het beschadigde vruchtweefsel, de rijpingsreactie op gang bracht. Evenzo brandden de oude Chinezen wierook in gesloten ruimten met opgeslagen peren, omdat ethyleen vrijkwam als bijproduct van de brandende wierook. Het gezegde “één slechte appel kan de hele mand bederven” is gebaseerd op het vrijkomen van ethyleen uit rottende appels, dat de rijping van andere appels rond de rottende appels versnelt

Ethyleengas wordt commercieel gebruikt om fruit te laten rijpen nadat het is geplukt. Vruchten als tomaat, banaan en peer worden geoogst vlak voordat de rijping is begonnen (meestal in een hard, groen, maar rijp stadium). Dit geeft de vruchten de tijd om te worden opgeslagen en naar verre plaatsen te worden vervoerd. Zodra het fruit op de plaats van bestemming is aangekomen, vindt de rijping plaats onder gecontroleerde omstandigheden. Dit gebeurt meestal in speciaal daarvoor gebouwde rijpingsruimten, met optimale rijpingstemperatuur, vochtigheid en ethyleenconcentratie. Deze speciale omstandigheden zorgen ervoor dat het fruit in een constant tempo rijpt. In supermarkten kunt u deze vruchten tegenkomen als “Ripe ‘n’ Ready” . In de handel worden meestal lage ethyleenconcentraties gebruikt om fruit te laten rijpen, omdat dat alles is wat nodig is om de natuurlijke rijpingsreactie van het fruit te stimuleren. Tegen de tijd dat het met ethyleen behandelde fruit bij de consument aankomt, is het commercieel toegepaste ethyleen verdwenen, en produceert het fruit zijn eigen ethyleen. Zowel ethyleen als een ander veelgebruikt rijpingsmiddel, methyljasmonaat, zijn naar verluidt niet giftig voor mensen; ze zijn echter relatief duur.

Probeer dit thuis!

Inzicht in de effecten van ethyleen op verse producten kan nuttig zijn bij het rijpen van fruit in onze eigen keuken.

• Als u thuis een onrijpe avocado of ander fruit hebt, probeer ze dan eens in een papieren zak te doen met een rijpende banaan. Dit versnelt de rijping van de avocado, omdat ethyleen dat door de rijpende banaan wordt afgegeven, de climacterische reactie in de avocado op gang brengt. Deze strategie werkt het best als de rijpende vrucht een vrucht is die een hoge concentratie ethyleen afgeeft, zoals een appel, peer, banaan of passievrucht.
• Probeer eens een groene citroen met een rijpende banaan in een papieren zak te stoppen, zoals hierboven, en kijk wat er met de kleur van de citroen gebeurt. Ethyleen wordt ook gebruikt om citrusvruchten te “ontgroenen”, door de afbraak van het groene pigment (chlorofyl) op gang te brengen, wat resulteert in oranje en gele verkleuring van de schil. Er treedt geen smaakverlies op, omdat dit slechts een voortzetting is van het natuurlijke plantproces.

Als u deze dingen probeert, bedenk dan dat het rijpen het beste kan plaatsvinden bij kamertemperatuur, rond de 20°C, omdat lage temperaturen belangrijke enzymen voor het rijpen van fruit kunnen inactiveren. U kunt dit dus het beste buiten de koelkast proberen.

Glossary

Celwand: Een complexe structuur, voornamelijk bestaande uit polysacchariden, die plantencellen omgeeft en zorgt voor hun structuur en stevigheid.

Polysaccharide: Een molecuul dat bestaat uit lange ketens van suikers, zoals glucose, die met elkaar verbonden zijn om lineaire of vertakte ketens te vormen.

Cellulose: Een polysaccharide dat in de celwand wordt aangetroffen en bestaat uit lange lineaire ketens van glucose.

Hemicelluloses: Een groep polysachariden die in de celwand wordt aangetroffen. Het zijn lange vertakte ketens van suikers die gewoonlijk bestaan uit glucose, xylose, arabinose, galactose en mannose.

Pectine: Een groep polysachariden die in de celwand wordt aangetroffen. Het zijn lange vertakte ketens van suikers die gewoonlijk galacturonzuur, rhamnose, galactose, en arabinose bevatten.

Ethyleen: Een gas (C2H4) dat door planten wordt geproduceerd en bekend staat als het “rijpingshormoon”, dat de rijping van vruchten stimuleert.

Conflict of Interest Statement

De auteurs verklaren dat het onderzoek is uitgevoerd in afwezigheid van commerciële of financiële relaties die als een potentieel belangenconflict zouden kunnen worden opgevat.

Brady, C. J. 1987. Fruit rijping. Annu. Rev. Plant Physiol. 38, 155-178. doi:10.1146/annurev.pp.38.060187.001103