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Les sucres de la racine de carotte cultivée (variété Nantaise demi-longue): Variations climatiques et saisonnières, répartition dans les tissus, modification au cours du stockage

The sugars in the root of the cultivated carrot (cultivar Nantaise demi-longue) seasonal and climatological variations, distributions in the tissues, alterations during stockage

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Abstract

In the cultivated carrot, carbohydrate reserves consists of glucose, fructose, saccharose and occasionally small quantities of starch. Pectins, although quite abundant, do not however seem to constitute a reserve material for the plant.

The carbohydrate composition of the root varies considerably during its development leading especially to an abrupt change in the respective proportions of saccharose and reducing sugars during what may be called the period of “ripening”. Thus the level of saccharose doubles while the concentrations of glucose and fructose are reduced by about 40 and 65% respectively. Once “ripening” is over the carbohydrate reserves accumulate steadily to attain an increase of about 35% in the case of saccharose and 30% in that of reducing sugars.

Climatic and ecological factors exert an undeniable influence on the level and the type of carbohydrate reserves, but the intensity of their effect does not exceed that of the variations observed between tuberous roots of the same lot harvested at different times after “ripening”.

Individual variations in the carbohydrate composition of the roots of the same stock observed at a given time may attain 40% of the mean value of total sugars with deviations of up to 100% for saccharose, 30% for glucose and 60% for fructose. Sugar content is not directly related to the weight of the organ.

The xylem and the phloem parenchymas of carrot roots differ in their carbohydrate composition which is of the same level when expressed in terms of total sugar per dry weight, but the proportion of saccharose is less in the xylem than in the phloem. This may indicate distinct types of metabolism, the more so as the xylem has a higher water content. In a single parenchyma the distribution of sugars in each xylem or phloem can be very uneven; thus the apex is generally richer in total sugar than the base, though the latter has the highest level of saccharose.

The heterogeneity in the distribution of sugars observed in the mass of a tuberous root can therefore be easily explained by the uneven distribution of xylem and phloem parenchymas, whose composition is different and, besides, not uniform over the length of the root.

Changes in reserve sugars are produced in carrots stocked during winter. There is usually a drop in reducing sugars, while saccharose remains constant in roots that retain most of their moisture in silos, and increases in roots that undergo partial drying in cellars. In the latter case a condensation of saccharose from reducing sugars can be imagined to compensate for the increase in the osmotic pressure of the cell sap that follows drying.

Zusammenfassung

Die Reserven an Kohlenhydraten bestehen in der Karotte aus Glukose, Fruktose, Saccharose und manchmal auch aus kleineren Mengen an Stärke. Die ebenfalls reichlich vorhandenen Pektine, scheinen währenddessen für die Pflanze keine Reservestoffe zu sein.

Die Zusammensetzung der verschiedenen Kohlenhydrate, im Laufe der Entwicklung der Wurzel zu einem gegebenen Zeitpunkt „Maturation” genannt, macht eine plötzliche Veränderung bezüglich des Verhältnisses von Saccharose zu reduziertem Zucker durch. Der Anteil von Saccharose steigt auf das Doppelte, während sich die Konzentration von Glukose und Fruktose um 40 und 65% vermindert. Nach vollendeter „Maturation” stellt man fest, daß sich die Anhäufung von Kohlenhydrat-Reserven fortsetzt, im Laufe der Zeit kann sich also der Gehalt an Saccharose um 35% vermehren, der an reduzierendem Zucker um ungefähr 30%.

Die klimatischen und ökologischen Faktoren üben einen bedeutenden Einfluß auf den Gehalt und die Art der Kohlenhydrat-Reserven aus, ihre Wirkung scheint aber nicht die genetischen Unterschiede der einzelnen Individuen zu übertreffen, die man bei Wurzeln gleicher Ernten zu verschiedenen Terminen nach der „Maturation” beobachten kann.

Die individuellen Veränderungen der Kohlenhydrat-Zusammensetzung der Wurzeln der gleichen Aussaat, die zu einem gegebenen Zeitpunkt geerntet werden, können 40% des mittleren Wertes des Gesamt-Zuckers, mit Unterschieden von 100% an Saccharose, von 30% an Glukose und von 60% an Fruktose erreichen.

Der Gehalt an Zucker in den Wurzeln steht in keiner direkten Beziehung zum Organgewicht. Die Parenchyme „Xylem und Phloem” der Karottenwurzel haben eine verschiedene Kohlenhydrat-Zusammensetzung. Sie besitzen fast den gleichen Gehalt des Gesamt-Zuckers bezogen auf das Trockengewicht, aber das Verhältnis der Saccharose ist bedeutend niedriger im Xylem als im Phloem, worauf gut auf den unterschiedlichen Metabolismus zu schließen ist, zumal das Xylem mehr Wasser als das Phloem enthält. Im gleichen Parenchym erweist sich die Verteilung der Kohlenhydrate als sehr ungleich: die Spitze des Organs ist im allgemeinen viel reicher an Gesamt-Zucker als der obere Teil unter den Blättern, der Anteil an Saccharose ist jedoch in diesem Teil höher. Die ungleichförmige Verteilung des Zuckers in einer Wurzel erklärt sich dann leicht durch die ungleiche Verbreitung von Xylem- und Phloemparenchym, dessen Zusammensetzung verschieden ist und unter anderem für beide variabel in seiner ganzen Größe ist.

In den während des Winters gelagerten Karotten vollzieht sich eine Umwandlung der Reserven an Kohlenhydraten. Immer findet ein Absinken des Gehaltes an reduzierendem Zucker statt. Während der Gehalt an Saccharose konstant bleibt, wenn die Wurzeln in feucht gehaltenen Silos gelagert werden, findet eine Erhöhung statt, wenn die Karotten bei Kellerlagerung teilweise austrocknen. Wir können uns denken, daß es sich in diesem letzten Fall um eine Kondensation von Saccharose aus einem Teil des reduzierenden Zuckers handelt, um die infolge Wasserverlust durch Austrocknung bedingte Erhöhung des osmotischen Drucks auszugleichen, der durch die Konzentration des vakuolären Saftes aufrecht erhalten wird.

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André Goris, M. Les sucres de la racine de carotte cultivée (variété Nantaise demi-longue): Variations climatiques et saisonnières, répartition dans les tissus, modification au cours du stockage. Plant Food Hum Nutr 18, 283–306 (1969). https://doi.org/10.1007/BF01100095

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