Biotechnologie von Theobroma cacao L.
Bahmann, Claudia - Universität Hamburg (2014)
Im Zuge der Nacherntebehandlung von Rohkakao, der Fermentation, werden durch mikrobiellen Pulpaabbau Ethanol und später Essigsäure erzeugt bei gleichzeitiger deutlicher Temperaturerhöhung auf über 45°C. Diese Bedingungen in der Fermentationsmasse führen im Samen zu einer Ansäuerung des Kotyledonengewebes und - als Folge davon zu einer massiven Proteolyse der Speicherproteine durch endogene, bei Gewebeansäuerung aktivierte Proteasen. Die Spaltungsaktivität der Proteasen und die stark konservierten Aminosäuresequenzen der Proteine liefern ein definiertes Muster der Aromavorstufen des Kakaos. In der vorliegenden Arbeit werden analog zu den Bedingungen in der Fermentation durch Inkubationen der Samen in entsprechenden sauren Medien mit verschiedenen pH-Werten und unterschiedlichen Säuren die grundsätzlichen Einwirkungen dieser Faktoren auf die Samen in Hinsicht auf die Proteolyse untersucht. Um den Fermentationsbedingungen zu entsprechen, werden die Inkubationen bei verschiedenen Temperaturen ausgeführt.
Der höchste Gehalt an freien Aminosäuren wird bei einem pH-Wert von 2,9, einer Essigsäurekonzentration von 100mM und einer Temperatur von konstant 41°C erreicht. Die Abtötung der Samengewebe ließ sich über die Freisetzung der phenolischen Inhaltsstoffe in das Medium nachweisen. Eine Temperatur von über 50°C ist eindeutig als zellmembranschädigend einzustufen. Ebenso zerstört eine Säurekonzentration von über 300mM Essigsäure die Membran und lässt sich durch die Freisetzung der phenolischen Substanzen nachweisen.
Die direkte Einwirkung dieser externen Faktoren wird durch das Vorhandensein einer intakten Samenschale verzögert, so dass diese strukturelle Komponente als eine Barriere zwischen Inkubationsmedium und Samenspeichergewebe nachweisbar ist. Von besonderer Bedeutung erweist sich eine bislang kaum untersuchte stark quellbare Schleimschicht, die nach der Entfernung der Pulpa durch Behandlung mit Pectinex BE XXL® aus Schleimbehältern durch Quellung gebildet wird und die bei intakter Pulpa noch in speziellen Höhlungen oder Kavernen in der äußeren Lage der Testa vorliegt. Weitergehende Analysen des Schleims belegen, dass nach Hydrolyse überwiegend Aminosäuren vorhanden sind und nur geringe Mengen freie Zucker nachweisbar sind. Die elektrophoretischen Analysen des Schleims belegen, dass ca. 30 trennbare Eiweiße nach SDS-Elektrophorese vorliegen. Mit Hilfe von HPLC-MS lassen sich drei Eiweiße im Schleim charakterisieren, die eine fungizide Wirkung haben. Die Bedeutung dieser Komponenten für die Samenkeimung und Fermentation wird diskutiert.