فسيولوجيا صفات الجودة في الطماطم

حجم الثمار

نجد أن مبيض الزهرة، في معظم الأنواع النباتية، ينمو بالانقسام الميتوزي mitosis أثناء مراحل تكوين الزهرة، ثم يتوقف الانقسام في خلايا المبيض بعد تفتح الزهرة. أما بعد العقد، فإن نمو الثمرة يحدث نتيجة للزيادة في حجم خلايا المبيض التي اكتمل عددها قبل العقد. وتعتبر الطماطم والبطيخ من المحاصيل التي تنمو ثمارها بهذه الطريقة. ولكن قد تحدث بعض الانقسامات الميتوزية خلال الأسبوع الأول بعد العقد أحيانا. وترجع الزيادة الكبيرة في حجم الخلايا إلى تكوين فجوات عصارية تصل في البطيخ إلى أحجام كبيرة لدرجة رؤيتها بالعين المجردة.

يتضح مما تقدم أن الحجم النهائي لثمرة الطماطم يتوقف إلى حد كبير على عدد الخلايا الموجودة في المبيض عند تفتح الزهرة. ويعني ذلك إمكان زيادة حجم ثمرة الطماطم بتهيئة الظروف المساعدة على تكوين مبايض زهرية كبيرة. ويتحقق ذلك باتباع الوسائل التالية:

1- التربية لإنتاج أصناف ذات ثمار كبيرة.

2- التغذية الجيدة.

3- تعريض النباتات لدرجة حرارة منخفضة نسبيا قبل الإزهار.

لون الثمار

يرجع اللون الأحمر لثمار الطماطم إلى احتوائها على صبغة الليكوبين lycopene الحمراء، كما تحتوي الثمار أيضا على صبغة البيتا كاروتين B- carotene الصفراء، والتي تتحول في جسم الإنسان إلى فيتامين أ. ويتوقف لون الثمرة على التركيز النسبي للصبغتين. ففي الطماطم الحمراء العادية لا يظهر أي تأثير لصبغة الكاروتين بالرغم من وجودها ؛ وذلك لأن تركيزها لا يكون بالقدر المؤثر على صبغة الليكوبين ذات اللون الأحمر . ويقل تركيز النيكوبين - إلى حدي ما - في أصناف الطماطم الوردية اللون pink ، أما الأصناف ذات الثمار القرمزية اللون crimson فإنها تتميز باحتوائها على نسبة أعلى من الليكوبين ، ونسبة أقل من صبغة الكاروتين عن الأصناف الحمراء العادية. وتختفي صبغة الليكوبين تماما في كل من الأصناف ذات الثمار الصفراء والبرتقالية اللون، بينما يزداد البيتا كاروتين إلى نحو 10 أضعاف التركيز العادي في الأصناف البرتقالية عنه في الأصناف الصفراء.

يتأثر لون الثمار بالعوامل التالية:

1- درجة الحرارة:

يتأثر تلوين الثمار بدرجة الحرارة السائدة أثناء النضج سواء أكان ذلك في الحقل ، أم في المخزن ؛ فلا تتلون الثمار جيدا إذا انخفضت درجة الحرارة عن ۱۳ م، نظرا لأن تحلل الكلوروفيل يتوقف في هذه الظروف ، وتبقى الثمار خضراء اللون. وإذا استمر تعرض الثمار لدرجات حرارة أقل من 13 م لفترة طويلة، فإنها لا تتلون بصورة جيدة عند ارتفاع درجة الحرارة فيما بعد. وأفضل درجة حرارة لتكوين الليكوبين هي 24° م . ومع ارتفاع درجة الحرارة عن ذلك يقل تكوين الليكوبين ثانية إلى أن يتوقف تكوينه نهائية في درجة حرارة ثابتة مقدارها 30 م، أو أعلى من ذلك، لكي يستمر تكوين الصبغات الصفراء (البيتاكاروتين، والالفاكاروتين، والجاما كاروتين ، وغيرها من الصبغات الكاروتينية الصفراء اللون) في درجات الحرارة المرتفعة ، وبذلك يكون لون أثار أحمر مصفرا.

وتتلون هذه الثمار بصورة طبيعية إذا انخفضت درجة الحرارة إلى المجال المناسب للتلوين، والذي يتراوح من 20-24° م. ومع أن درجة الحرارة قد ترتفع عن 30 م لفترة قصيرة بعد الظهر إلا أن ذلك لا يؤثر بالضرورة على تلوين الثمار، وذلك لأن انخفاض درجة الحرارة ليلا يعاد التأثير الضار لارتفاع درجة الحرارة نهارا، كما أنها تظل بالنمو الخضري غالبا.

2- شدة الضوء:

تزداد كمية الكاروتين في الثمار المتعرضة للضوء أثناء نضجها، عنها في الثمار التي تنضج في الظلام. ويعني ذلك أن الثمار التي تقطف وهي في طور النضج الأخضر وتخزن لحين نضجها تكون أقل في محتواها من الكاروتين. ومع أن ثمار الطماطم تتلون باللون الأحمر عند نضجها، سواء أنضجت في الضوء أم في الظلام، إلا أن تلوينها في المخازن يكون بصورة أفضل إذا عرضت للضوء أثناء نضجها.

ويؤدي تعرض الثمار لضوء الشمس القوى المباشر إلى إصابتها بلسعة الشمس، حيث ترتفع درجة الحرارة في الأنسجة المعرضة للضوء القوي عن ۳۰° م، ويتوقف فيها التلوين، كما يفقد منها الكلوروفيل، وبذا تصبح بيضاء اللون. وتزداد حدة هذه الحالة إذا تعرضت الثمار لأشعة الشمس القوية بصورة فجائية - وهو ما يحدث عند قلب النباتات أثناء الحصاد ، أو تعديلها بغرض العزق - حيث تتعرض الثمار السفلية التي كانت مغطاة بالنموات الخضرية لأشعة الشمس القوية بصورة فجائية ، فتصاب غالبا بلسعة الشمس. ولذا .. فمن الضروري أن تعاد النباتات إلى وضعها الطبيعي بعد الانتهاء من عمليتي الحصاد والعزق.

٣- الصنف والعوامل الوراثية :

إن لون الثمرة صفة وراثية تختلف من صنف لآخر. ويقوم مربو الخضر بدراسة معظم الطفرات المؤثرة على نضج ثمار الطماطم، في محاولة للاستفادة منها بإدخالها في أصناف تجارية ذات صفات مرغوبة ومقبولة.

صلابة الثمار

تختلف أصناف الطماطم كثيرة في درجة صلابتها. ويمكن - على سبيل المثال - تدريج بعض أصناف الطماطم حسب صلابة ثمارها كما يلى:

سيفيريانين Severianin ضعيفة جدا - بيرل هاربور Perl Harbour ضعيفة - معظم أصناف الاستهلاك الطازج القديمة ، مثل أيس Ace مقبولة - في إف 145 - بي - ۷۸۷۹ B- - VF 145 متوسطة - معظم أصناف التصنيع القديمة ، مثل روما في إف Roma VF، وهجن الاستهلاك الطازج الحديثة، مثل کارميللو Carmello : جيدة - معظم أصناف التصنيع الحديثة ، مثل يوسي ۸۲ 82 UC جيدة جدا - بعض أصناف التصنيع الحديثة مثل کاستل روك Castle Rock وکاستل ستيل Castle Steil : ممتازة.

وتكون ثمار جميع الأصناف صلبة وهي خضراء، ثم تبدأ ظهور الاختلافات بينها في الصلابة أثناء نضجها، وتزداد تدريجيا حتى وصولها إلى طور النضج الأحمر التام ، كما يستمر ظهور الاختلافات بينها بعد ذلك أيضا في مرحلة النضج الزائد over ripening . فمثلا .. تكون ثمار الصنف سيفيريانين جيدة الصلابة وهي خضراء، ثم تفقد صلابتها تدريجيا أثناء تقدمها في النضج حتى تصبح طرية عند وصولها إلى طور النضج الأحمر ، وتهتك من أقل ضغط عليها. وبالمقارنة.. نجد أن صنفا متوسط الصلابة مثل : في إف 145 - ۷۸۷۹ تحتفظ ثماره بصلابتها لفترة قصيرة - في درجة حرارة الغرفة - وهي في طور النضج الأحمر ، أما الأصناف العالية الصلابة ، مثل : يوسي ۸۲ ، وبتيو 86 86 Peto فإنها تحتفظ بصلابتها لفترة تصل إلى 3 أسابيع في درجة حرارة الغرفة وهي في طور النضج الأحمر.

وقد وجد ارتباط موجب بين صلابة الثمار، ومحتواها من المواد غير القابلة للذوبان في الكحول Alcohol Insoluble Solids (تختصر هكذا : AIS) والتي من أهمها المركبات التالية :

Soluble polysaccharides

Polygalactronides

Water - insoluble polysaccharides

Acid hydrolysed polysaccharides

وجميع المركبات غير القابلة للذوبان في الكحول، هي مركبات بكتينية وسيليلوزية تؤدي إلى زيادة لزوجة العصير، والمعجون (الصلصة)، والكاتشب، وغيرها من منتجات الطماطم. لذا .. يلاحظ وجود ارتباط اخر بين صلابة الثمار، ولزوجة العصير.

ويوجد ارتباط سالب بين محتوى الثمار من المواد غير القابلة للذوبان في الكحول (AlS)، والمواد الصلبة الذائبة الكلية Total soluble Solids (تختصر هكذا : Tss). ونظرا لكون ثمار أصناف التصنيع صلبة وغنية بالمواد غير القابلة للذوبان في الكحول. لذا نجد أن محتواها من المواد الصلبة الذائبة الكلية أقل مما في أصناف الاستهلاك الطازج . وبالرغم من إمكان تربية أصناف غنية بكل من المواد غير القابلة للذوبان في الكحول والمواد الصلبة الذائبة الكلية ، إلا أن ذلك يصاحب بانخفاض في المحصول ، لأن مقدرة النبات على إنتاج المادة الصلبة محدودة ، وذلك أمر غير مقبول في أصناف التصنيع التي ينبغي أن يكون محصولها عالية حتى تنخفض أسعار الطماطم الموردة للمصانع ، وتنخفض بذلك تكاليف المنتجات المصنعة ، فتكون منافسة للطماطم الطازجة .

وتفقد الثمار صلابتها أثناء نضجها بفعل التغيرات الإنزيمية التالية في المركبات البكتينية:

1- تلتصق خلايا الثمار غير الناضجة بشده بواسطة مادة البروتوبكتين Protopectin التي تتوفر فيها.

2- يتحول البروتوبكتين إنزيمية أثناء نضج الثمار إلى بكتين Pectin بفعل إنزيم بروتوبكتينيز، كالتالي:

Petin «ـــــProtopectinaseـــــ Protopectin

ويعتبر البكتين أقل قدرة على لصق الخلايا من البروتوبكنين.

3- يتحول البكتين انزيميا مع استمرار نضج الثمار إلى مركبات أخرى ، مثل : الأحماض البكتينية pectic acids ؛ بفعل إنزيمات البكتينيز pectinase ، وبولي جالاكتیورونيز polygalacturonase، وبكتين - إستریز pectin- estrease كالتالي:

ويرجح أن تحلل المواد البكتينية بضعف الشبكة المعقدة للمركبات العديدة التسكر في الجدر الخلوية، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال بين الخلايا وفقد الصلابة بالتالي. وتحدث هذه التغيرات في المواد البكتينية في جميع الأصناف سواء أكانت صلبة، أم غير صلبة، إلا أن بعض سلالات التربية (سلالات في طور التربية، ولم تطرح بعد كأصناف تجارية) تحتوي على جينات توقف، أو تثبط بعض هذه التفاعلات الإنزيمية ، مما يترتب عليه عدم فقد الثمار لصلابتها واستمرارها بحالة صلبة لعدة أشهر.

لزوجة العصير

ترتبط لزوجة vescosity عصير ثمار الطماطم إيجابية بكل من صلابة الثمار، ومحتوى العصير من المركبات غير القابلة للذوبان في الكحول كما سبق بيانه. ويعد هذا الارتباط عاليا بالقدر الذي يكفي للانتخاب لصفة اللزوجة العالية بانتخاب الثمار الصلبة. وتشكل المركبات العديدة التسكر غير الذائبة نحو ۰٫۷ ٪ من عصير الطماطم ، ويتكون نصفها تقريبا من البكتينات pectins والأرابينو جالاكتانات arabinogalactans ، ويتكون نحو ربعها من الزيلانات xylans ، والأرابينوزيلانات arabinoxylans ، وحوالي ربعها من السيليلوز.

المركبات القابلة للتطاير

لقد أمكن التعرف على أكثر من ۱۱۸ مركبا قابلا للتطاير volatile compounds في عصير الطماطم ، منها نسبة عالية من الألدهيدات ، والكيتونات ، والكحولات ، وبعض الإسترات ، ولكن لم ترتبط أي منها بالنكهة المميزة للثمار باستثناء المركبات الأربعة التالية:

2- isobutyl thizole

 B - ionone

hex - cis - 3 – enal

 deca - trans, trans - 2,4 - dienal

المواد الصلبة الذائبة الكلية

تتراوح نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية في أصناف الطماطم التجارية بين ۳ - ۷٪ ، بينما تبلغ نسبة المواد الصلبة غير الذائبة نحو ۱٪ ، وهي تتكون من البذور وجلد الثمرة . وقد أثبتت إحدى الدراسات أن نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية قد تراوحت من 4,1 إلى 8٫9 ٪ في 175 سلالة من الطماطم.

تتراوح نسبة السكريات الكلية في ثمرة الطماطم من 2٫19 إلى 3٫55 ٪ على أساس الوزن الطازج . وتشكل السكريات المختزلة نحو 50 إلى 60% من المواد الصلبة الذائبة الكلية ، وهي تتكون من الجلوكوز والفراکتوز . ويوجد الفراکتوز دائمة بكميات أكبر من الجلوکوز . ويوجد السكروز أيضا في ثمار الطماطم ، إلا أن نسبته نادرة ما تزيد على ۰٫۱ ٪ من الوزن الطازج في الأصناف التجارية . ولا ينطبق ذلك على الأنواع البرية التي قد تصل نسبته في بعضها إلى 3٪ . وتحتوي الثمار الخضراء على نسبة منخفضة من النشا ، ويزداد انخفاضها تدريجيا إلى أن تصل إلى الصفر في الثمار الناضجة . وقد وجدت علاقة موجبة بين نسبة النشا في الثمار الخضراء، ونسبة المواد الصلبة الذائبة في الثمار الناضجة.

ترتبط نسبة المواد الصلبة الذائبة ، وتتأثر بالعوامل التالية :

1- يتناسب محتوى الثمار من المواد الصلبة الذائبة عكسيا مع المحصول في الصنف الواحد وفي الأصناف المختلفة ، ويبلغ معامل الارتباط بينهما 0٫947؛ ويعني ذلك أن العوامل المؤدية إلى زيادة المحصول - مثل توفر الرطوبة الأرضية - هي نفسها المؤدية في الوقت نفسه إلى نقص نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية ، إلا أن الأصناف تختلف، في مدى تأثرها بالرطوبة الأرضية ، ويعد الصنف بیتو 81 81 Peto من أكثر الأصناف تأثرا بذلك . ويجب توقيت موعد الريات الأخيرة دائما، بحيث لا تؤثر سلبيا على نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية. كما يعني الارتباط أن نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية تقل في أصناف التصنيع العالية المحصول، مثل يوسي ۸۲ و بيتو 86 عما في أصناف الاستهلاك الطازج الأقل محصولا، مثل أيس ومارمند.

2- تزداد نسبة المواد الذائبة الكلية بازدياد نضج الثمار.

3 - ترتبط نسبة المواد الصلبة الكلية سلبيا مع معامل الحصاد Harvest Index ، وإيجابية مع المساحة الكلية لأوراق النبات.

الحموضة المعايرة

تقدر الحموضة المعايرة في عصير الطماطم بحساب عدد ملليلترات أيدروكسيد الصديوم العشر أساسية (0.1 N) واللازمة لمعادلة 10 مل من راشح العصير مع استعمال دلیل الفينولفثالين phenolphthalein . وترجع الاختلافات، بين أصناف الطماطم في حموضتها المعايرة إلى اختلافها في محتوي ثمارها من الأحماض العضوية.

يعتبر حامض الستريك citric acid من أهم الأحماض العضوية ، حيث يشكل نحو 40 - 90 من المحتوى الكلى للعصير من الأحماض العضوية . وتتوقف نسبته الفعلية على الصنف، والظروف البيئية، ودرجة نضج الثمار، والمعاملات التالية للحصاد. ويليه في الأهمية حامض الماليك Malic Acid والذي يوجد بنسبة 5-60 % من تركيز حامض الستريك حسب الصنف ، بينما توجد بقية الأحماض العضوية بتركيزات منخفضة جدا ، ومن أمثلتها حامض الجالاكترونك الذي يزداد تركيزه مع نضج الثمار إلى أن يصل إلى أعلى مستوى له في الثمار الزائدة النضج over-tipe ، والذي ينتج بسبب تحلل البكتينات . وتتأثر الحموضة المعايرة بدرجة نضج الثمار ، فتزداد تدريجيا مع النضج إلى أن تصل إلى أعلى مستوى لها عند بدء التلوين ، ثم تقل تدريجيا بعد ذلك حتى تصل إلى أقل مستوى لها في الثمار الرائدة النضج.

رقم الحموضة (ال pH )

يعد، ال pH دليلا أفضل للحموضة المعايرة. ويجب أن يكون pH العصير أقل من 4,4 ، وذلك لتجنب المشاكل التي تحدثها الكائنات المحبة للحرارة thermophyllic organismis ؛ لأن ارتفاع رقم ال pH عن ذلك، يتطلب زيادة درجة حرارة التعقيم ، وزيادة مدته للتخلص من هذه الكائنات ، ويترتب على ذلك خفض نوعية المنتج المصنع وزيادة تكاليفه. وقد ثبت أن البكتيريا Clostridum otulinuIt المسببة للتسمم البوتشيلي يمكنها النمو، وإنتاج السموم في الأغذية التي يكون رقم حموضتها 4٫8 أو أعلي، بما في ذلك منتجات الطماطم.

ويتأثر رقم الحموضة في عصير الطماطم بالعوامل التالية :

1- يبلغ رقم الحموضة أقل مستوى، له عند بدء تلوين الثمار ، ويزداد تدريجيا مع النضج حتى يكمل الى اقصى مستوى له في الثمار الزائدة النضج.

2- ينخفض ال pH في حالة موت النموات الخضرية قبل الحصاد.

3- ينخفض pH في حالة اصابة الثمار بفطر الألترناريا Aletrnaria أو الأنثراكنوز ، ولا يبدو ان pH يتأثر كثيرا بالعوامل البيئية والزراعية ، أو بالتسميد كما تتأثر الحموضة المعايرة، كما لم يلاحظ أي ارتباط يذكر بين ال pH، والحموضة المعايرة.

المذاق ونسبة السكريات إلى الاحماض

تتأثر نكهة الطماطم بالمركزات القابلة للتطاير كما سبق بيانه، أما المذاق .. فيتأثر أساسا بنسبة السكريات إلى الأحماض ، علما بأن النكهة يتم الإحساس بها عن طريق الأنف ، أما المذاق .. فيكون الاحساس به عن طريق الفم. وقد وجد أن أفضل طعم للطماطم يكون في الثمار التي لا تقل فيها نسبة السكريات إلى الأحماض عن 10 : 1 ، بشرط ألا تقل نسبة السكريات عن 3%. ويعني ذلك ألا تقل نسبة المواد الغذائية الكلية عن 5%. ويقصد بنسبة الأحماض الحموضة المعايرة كنسبة مئوية من حامض الستريك. ويختلف الدور النسبي للسكريات والأحماض المختلفة في التأثير على مذاق ثمرة الطماطم، فلكل من الفركتوز وحامض الستريك دور اكبر في هذا الشأن بالمقارنة بالجلوكوز وحامض الماليك.

ويتحسن مذاق ثمرة الطماطم كلما ازدادت نسبة أنسجة المساكن locular tissue إلى الجدر الثمرية اللحمية pericarp بشرط ارتفاع نسبة كل من السكريات والأحماض. ويرجع ذلك إلى التأثير الكبير لنسبة المساكن إلى الجدر الثمرية على المتوسط العام لنسبة السكريات إلى الأحماض في الثمرة. ويعني ذلك أن المذاق يكون أفضل في الأصناف التي تحتوي ثمارها على نسبة عالية من المساكن، مع ارتفاع محتواها من المواد الصلبة الذائبة الكلية، مثل أيس ، وفي إف 145 - بي - ۷۸۷۹ عما في الأصناف التي تحتوي ثمارها على نسبة منخفضة من المساكن ، مثل يوسې 82.

وتتأثر نسبة السكر في الثمار بكافة العوامل المؤثرة على نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية ، والتي سبق بيانها . وبالإضافة إلى ذلك.. فإن نسبة السكر تتأثر بشدة وترتبط بالإشعاع الشمسي، فتزيد بزيادته خلال شهور الصيف، وتقل بنقصه خلال شهور الشتاء.

فيتامين ج

تعتبر الطماطم واحدة من الأغذية الرئيسية التي تمد الإنسان باحتياجاته اليومية من حامض الأسكوربيك ascorbic acid «فيتامين ج»؛ حيث يتراوح تركيزه في الطماطم من 10 إلى 35 ملليجرام في كل 100 جم من الثمار الطازجة حسب الصنف، والأحوال الجوية. ويزداد تركيز الحامض في طرف الثمرة المتصل بالساق عنه في وسط الثمرة، أو في طرفها الزهري؛ وذلك بسبب أن الطرف المتصل بالساق يكون أكثر تعرضا للضوء عادة، علما بأن تركيز الحامض يزداد في الإضاءة القوية عنه في الإضاءة الضعيفة. ولذا .. يزداد تركيز الفيتامين في العروات التي يسودها نهار طويل ، وإضاءة قوية أثناء نضج الثمار ، كما يقل تركيزه عند زيادة التسميد الأزوتي المسبب الزيادة النمو الخضري ، وتغطيته للنهار. ويكون تركيز الحامض أعلى في طور نصف التلوين مما في طوري النضج الأخضر، أو الأحمر.