Isocumarinbildung in Abhängigkeit der Herbizidstrategie in Karotten 2020
Die Karotte ist eines der beliebtesten Gemüse in der Schweiz. Die chemischen Strategien in der Unkrautbekämpfung haben sich in den letzten Jahren aufgrund eines Wirkstoffrückzugs grundlegend geändert. In Versuchen 2019 und 2020 wurde der Einfluss dieser neuen Strategien auf die degustative Qualität im Endprodukt, insbesondere des Bitterstoffs Isocumarin untersucht.
Isocumarinbildung in Abhängigkeit der Herbizidstrategie in Karotten 2020
Ausgangslage
Linuron war bis vor wenigen Jahren der bedeutendste Wirkstoff zur Unkrautbekämpfung im Karottenanbau. Im Frühjahr 2018 sind jedoch die letzten Aufbrauchsfristen linuronhaltiger Herbizide in der Schweiz abgelaufen. In zahlreichen Versuchen wurden daher Ersatzstrategien entwickelt. Diese neuen Strategien werden seit der Saison 2018 breitflächig eingesetzt.
Massgeblich die Produktequalität von Karotten beeinflussende Faktoren sind z.B. die Süssigkeit, Saftigkeit, Knackigkeit, Aroma und Frische. In umfangreichen Konsumententests konnte festgestellt werden, dass vor allem die Süssigkeit in der geschmacklichen Beurteilung von Karotten entscheidend ist. Weiter konnte festgestellt werden, dass die Beliebtheit der Karotten mit zunehmenden Gehalt des phenolischen Stoffs Isocumarin abnahm. Erhöhter Gehalt an Isocumarin, welches normalerweise nur in Spuren vorkommt, ist massgeblich für das Bitterempfinden in Karotten verantwortlich. Die Biosynthese von Isocumarin erfolgt über den im Atmungsstoffwechsel involvierten Acetat-Malonat-Syntheseweg. Demensprechend wurden vor allem Stress- und eine höhere Atmungsrate auslösende Faktoren wie z.B. Trockenstress als Treiber für die Isocumarinsynthese identifiziert.
Aufgrund der oben beschriebenen Sachverhalte, insbesondere der Erkenntnis, dass Stressreaktionen zu erhöhten Isocumaringehalten führen können, kam Im Rahmen eines Feldrundgangs bei Karottenproduzenten die Frage auf, ob die Anwendung der neuen Herbizidstrategien Einfluss auf den Isocumaringehalt und die sensorische Karottenqualität hat. Um diese Frage zu klären wurden in den Jahren 2019 und 2020 zwei Kleinversuche mit den Versuchspartnern von Agroscope angelegt.
Methodik
| Anzahl Standorte | Anzahl Versuchsjahre | Anzahl Wiederholungen | Art des Versuchs | Aussagekraft |
| 2 | 2 | 4 | Tastversuch |
|
Versuchsdesign Feldversuch 2019
| Versuchsgrösse | 12 Dämme à 32m = 288 m2 |
| Bodenart | Sandiger Lehm |
| Karottensorte | Carvora F1 |
| Anbausystem | Dammkultur; Doppelreihe 0.8 Mio Korn/ha |
| Saattermin | 23.2.2019 |
| Vorauflaufbehandlung | 26.2.2019 |
| Plotgrösse | 1.5 m x 7.0 m = 10 |
| Wiederholungen | 4 pro Variante; randomisiert angeordnet |
| Varianten (Vorauflaufbehandlung) | 1. Kontrolle unbehandelt; Unkrautkontrolle manuell 2. Bandur (Aclonifen) + Stomp Aqua (Pendimethalin) + Sencor SC (Metribuzin): 2.0 + 1.0 + 0.1 l/ha 3. Stomp Aqua + Bandur + Centium 36 SC (Clomazone): 3.0 + 1.0 + 0.25 l/ha 4. Stomp Aqua + Bandur + Metric (Metribuzin + Clomazone): 2.0 + 1.0 + 0.9 l/ha 5. Bandur + Centium 36 SC : 1.5 + 0.25 l/ha 6. Stomp Aqua + Metric: 3.0 + 0.9 l/ha 7. Stomp Aqua: 3.0 l/ha |
| Applikationstechnik | Wassermenge 400 l/ha; Parzellenspritze Agroscope alles überkopf |
| Nachauflaufbehandlungen | Varianten 2-7: BBCH13 Sencor SC + Bandur (0.1l/ha + 0.4 l/ha BBCH 16 Sencor SC 0.25 l/ha; Variante 1 keine Nachauflaufherbizid |
| Bewässerung | Nach Bedarf; alle Varianten gleich |
| Erntezeitpunkt | 4.7.2019 |
Aus den jeweils 4 Wiederholungen pro Variante wurde zum Erntetermin ein Mischmuster von 4 kg Karotten geerntet. Die Ernte der Muster erfolgte von Hand aus der Mitte der Plots. Im Anschluss an die Ernte wurde das Laub der Karotten manuell entfernt und die Muster wurden für 19 Tage alleine in einer Kühlzelle (2°C; > 95% r.H.) gelagert.
Versuchsdesign Feldversuch 2020
| Versuchsgrösse | 3 m x 42 m = 126 m2 |
| Bodenart | Lehm – toniger Lehm |
| Karottensorte | Bolero F1 |
| Anbausystem | Beetanbau; 1.5m Beete; 2 Reihen/Beet |
| Saattermin | 1.7.2020 |
| Vorauflaufbehandlung | 3.7.2020 Stomp Aqua (Pendimethalin) + Metric (Metribuzin + Clomazone): 3.0 + 0.9 l/ha Wassermenge 400 l/ha; Parzellenspritze Agroscope; alle Varianten gleich |
| Varianten (Nachauflaufbehandlungen) | 31.7.2020 BBCH14 1. Kontrolle keine Nachauflaufbehandlung 2. Sencor SC (Metribuzin) + Bandur (Aclonifen): 0.15 l/ha + 0.4 l/ha überkopf 3. Sencor SC (Metribuzin) + Bandur (Aclonifen): 0.15 l/ha + 0.4 l/ha abgeschirmt |
| Plotgrösse | 1.5 m x 6 m |
| Wiederholungen | 3 pro Variante |
| Applikationstechnik | Wassermenge 400 l/ha; Parzellenspritze Agroscope; Variante 2 überkopf; Varianten 3 + 4 Bandapplikation Kulturreihen geschützt |
| Bewässerung | Nach Bedarf alle Varianten gleich |
| Erntezeitpunkt | 12.10.2020 |
Aus den jeweils 3 Wiederholungen pro Variante wurde zum Erntetermin ein Mischmuster von ca. 4 kg Karotten geerntet. Die Ernte der Muster erfolgte von Hand aus der Mitte der Plots. Im Anschluss an die Ernte wurde das Laub der Karotten manuell entfernt und die Muster wurden für 7 Tage alleine in einer Kühlzelle (2°C; > 95% r.H.) gelagert.
Sensorische Auswertung
Die Mischproben aus dem Feld, wurden gewaschen und ungeschält und ohne die abgeschnittenen Enden maschinell geraffelt (Zyliss Elektroraffel Z1, Aufsatz: 2 mm Durchmesser, 1 mm Höhe) um möglichst homogene Muster pro Variante zu erhalten. Raffeln wurde dem Entsaften vorgezogen, damit Textureigenschaften mitberücksichtigt werden können. Die Homogenisierung der Gesamtmuster pro Variante erfolgte durch Mischen von Hand.
Im Versuchsjahr 2019 wurden die Varianten 2-7 (verschiedene Vorauflaufbehandlungen) degustativ jeweils gegen die Kontrolle (Variante 1) auf Unterschiede getestet. Im Versuchsjahr 2020 wurden die Varianten 2-4 (verschiedene Nachauflaufbehandlungen) gegen die Kontrolle ohne Nachauflaufbehandlung (Variante 1) verglichen. Zudem wurde im Jahr 2020 die Variante 2 (Nachauflaufbehandlung überkopf) direkt mit Variante 3 (gleiche Nachauflaufbehandlung; abgeschirmt) verglichen. In den Degustationen wurde Hinsichtlich der Unterscheidbarkeit der Proben der «2 out of 5 Test» verwendet. Für die Degustation standen die Personen des Sensorikpanels von Agroscope zur Verfügung.
Analytik
Der Gehalt an Isocumarin wurde aus Extrakten der Karottenmuster mittels HPLC- Technik (C18 - Säule bei 267 nm ) ermittelt. Als Positivkontrolle wurde ein mit Ethylen vorbehandeltes Karttenmuster verwendet.
Resultate
Versuchsjahr 2019
Im Versuch 2019 in dem sechs Verschiedene Herbizidstrategien im Vorauflauf mit einer manuell unkrautfrei gehaltenen Variante degustativ verglichen wurden, konnten keine signifikanten (p-Wert < 0.05) Unterschiede festgestellt werden.
| Panellist | V1+V2 | V1+V3 | V1+V4 | V1+V5 | V1+V6 | V1+V7 | Antworten richtig | Prozent richtig |
| 1001 | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1002 | ✘ | ✔ | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | 3 | 50% |
| 1003 | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 1 | 17% |
| 1004 | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | 1 | 17% |
| 1005 | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1006 | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 1 | 17% |
| 1007 | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1008 | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | 2 | 33% |
| 1009 | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1010 | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| Total Richtig | 3 | 1 | 1 | 1 | 2 | 0 | ||
| Total Antworten | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| Richtige Antworten | 30% | 10% | 10% | 10% | 20% | 0% | ||
| Vertrauenslevel (einseitig) | 93% | 35% | 35% | 35% | 74% | 0% | ||
| p-Wert (einseitig) | 0.07 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.26 | 1 |
In nachfolgender Tabelle sind die Ergebnisse der HPLC hinsichtlich des Isocoumaringehalts ersichtlich. In keiner der Varianten konnte ein nennenswerter Gehalt an Isocoumarin festgestellt werden. Einzig in einem mit Ethylen vorbehandelten Muster konnte mit 6 mg/kg Isocoumarin festgestellt werden.
| Isocumarin | |
| Muster | mg/kg |
| V1 | < 0.5 |
| V1 geschält | < 0.5 |
| V2 | < 0.5 |
| V2 geschält | < 0.5 |
| V3 | < 0.5 |
| V3 geschält | < 0.5 |
| V4 | < 0.5 |
| V4 geschält | < 0.5 |
| V5 | < 0.5 |
| V5 geschält | < 0.5 |
| V6 | < 0.5 |
| V6 geschält | < 0.5 |
| V7 | < 0.5 |
| V7 geschält | < 0.5 |
| mit Ethylen behandelt | 6.0 |
Versuchsjahr 2020
Auch im Versuchsjahr 2020 konnten keine signifikanten Unterschiede in den sensorischen Analysen festgestellt werden. Dies galt sowohl für die Nachauflaufbehandlungen verglichen mit einer Kontrolle ohne Nachauflaufbehandlung (V1 vs. V2/V3) als auch beim direkten Vergleich zwischen einer Nachauflaufbehandlung überkopf und einer abgeschirmten Nachauflaufbehandlung im 4-Blattstadium (V2 vs. V3).
| Panellist | V1+V2 | V1+V3 | V2+V3 | Antworten richtig | Prozent richtig |
| 1001 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1002 | ✘ | ✘ | ✘ | 1 | 25% |
| 1003 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1004 | ✔ | ✘ | ✘ | 1 | 25% |
| 1005 | ✘ | ✔ | ✘ | 1 | 25% |
| 1006 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1007 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1008 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1009 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| 1010 | ✘ | ✘ | ✘ | 0 | 0% |
| Total Richtig | 1 | 1 | 0 | ||
| Total Antworten | 10 | 10 | 10 | ||
| Richtige Antworten | 10% | 10% | 0% | ||
| Vertrauenslevel (einseitig) | 35% | 35% | 0% | ||
| p-Wert (einseitig) | 0.65 | 0.65 | 1.00 |
Diskussion
In keinem der beiden Versuchsjahre konnten signifikante Unterschiede zwischen den Varianten festgestellt werden. Dies galt sowohl bei der sensorischen Analyse mittels Degustation als auch bei der quantitativen Laboranalyse auf den Gehalt an Isocoumarin. Die Ausgangshypothese konnte demnach nicht bestätigt werden. Sowohl die Art der Vorauflaufbehandlung als auch die Nachauflaufbehandlung überkopf führte nicht zu einer qualitativen Beeinträchtigung des Endprodukts verglichen mit den unbehandelten Kontrollen. Die durch Agroscope entwickelten Ersatzstrategien zum Ersatz von Linuron im Karottenanbau, scheinen demensprechend auch in Hinsicht der Produktequalität für die Praxis geeignet zu sein. Andere Stressfaktoren wie Trockenheit, mechanische Belastung bei der Ernte oder Befall mit Schaderregern scheinen die wesentlich wichtigeren Faktoren im Zusammenhang mit dem Isocoumaringehalt und damit verbunden der Produktequalität zu sein. Inwiefern solche Stressfaktoren im Zusammenwirken mit den Herbizidstrategien die Produktequalität negativ beeinträchtigen können, müsste weiter untersucht werden. Momentan ist jedoch kein negativer Effekt auf die Karottenqualität aufgrund der neu nötigen Herbizidstrategien im Karottenanbau absehbar.
Den ausführlichen Versuchsbericht finden Sie hier: Veruschsbericht Isocumarinbildung in Abhängigkeit der Herbizidstrategie in Karotten 2020