Die Chemikerinnen und Chemiker stellten fest: Die meisten Biomarker befinden sich in der roten Haut der Erdbeeren. In der Erdbeer-Haut identifizierten die Forschenden um Dr. Jan Zuber von der TU Bergakademie Freiberg zum Beispiel den Biomarker Pelargonidin-3-O-malonyglucosid. „Dieses Molekül hat eine antioxidative Wirkung. Im menschlichen Körper können diese chemischen Verbindungen freie Radikale binden und somit entzündungshemmend und gefäßschützend wirken“, erklärt der wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Analytische Chemie. Außerdem enthalten die untersuchten Erdbeer-Sorten weitere Biomarker wie organische Säuren, zum Beispiel Zitronensäure, oder Zucker, z.B. Glukose. Je nach Konzentration und Verhältnis dieser Stoffe wird der Geschmack der jeweiligen Erdbeersorte sowie deren Ernährungsqualität bestimmt. Auch diese befinden sich zum Großteil in der Erdbeerhaut.

Bildgebende MS

Das Team konnte die Konzentration der Biomarker in der Frucht mit einem ultrahochauflösenden Massenspektrometer nachweisen, mit dem die Forschenden Erdbeerdünnschnitte untersuchten. Die für die Analyse genutzte Probe ist dabei nur einige Mikrometer dick. Ihre Präparation für die Messung im Massenspektrometer erfolgt mit Hilfe eines speziellen Schneidegerätes (Kryo-Mikrotom). Die hauchdünne Scheibe wird danach mit einer UV-aktiven Matrix beschichtet, die für die Überführung der verschiedenen Biomarker in die entsprechenden Ionen notwendig ist. Anschließend legen die Forschenden ein Mess-Raster über dieses Präparat. Jeder Punkt dieses Rasters wird nun mit dem Laser des Massenspektrometers angeregt und die dabei entstehenden Ionen detektiert. Durch das ultrahochauflösende Massenspektrometer können hierbei bereits kleinste Masseunterschiede zwischen den Biomarker-Ionen erkannt und zur Unterscheidung genutzt werden. Dargestellt werden die Biomarker mit einem farb-kodierten Abbild der gemessenen Signale der hauchdünnen Erdbeer-Scheibe. „So wird eindeutig sichtbar, dass sich die für den Geschmack und die Qualität der Frucht relevanten Biomarker in besonders hoher Konzentration in der Haut der Erdbeere befinden“, so Zuber.

Erdbeeren gezielt züchten

Gemeinsam mit Forschenden der serbischen Universität Belgrad untersuchte das Team um Dr. Jan Zuber insgesamt 25 neuartige Erdbeersorten mit dieser Methode. „Da diese Biomarker für den Geschmack aber auch die Qualität von Erdbeeren entscheidend sind, ist es für die Züchtung von Erdbeersorten interessant zu wissen, wo genau sich die Biomarker in welcher Konzentration befinden“, so der Chemiker. „Durch diese Erkenntnisse können möglichst ertrags- und inhaltsstoffreiche Fruchtsorten für die Produktion ausgewählt werden. Zum anderen helfen die Ergebnisse auch dabei, einzuschätzen, wie neue Fruchtsorten von Endverbrauchern angenommen werden.“

Die ultrahochauflösenden Messungen führte das deutsch-serbische Team im Rahmen eines vom Deutschen Akademischen Austauschdienst DAAD geförderten Projektes durch (Geschäftszeichen: 57602001).

Publikation:
Milosavljević, D., Maksimović, V., Milivojević, J., Djekić, I., Wolf, B., Zuber, J., Vogt, C., Dragišić Maksimović, J. Sugars and Organic Acids in 25 Strawberry Cultivars: Qualitative and Quantitative Evaluation. Plants 2023, 12, 2238. https://doi.org/10.3390/plants12122238

Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg