Prediction of susceptibility of potato tubers to internal bruising by using a pendulum-mounted accelerometer

Summary

Impact tests were conducted on two potato cultivars: Record, which is susceptible to blackspot, and King Edward, which is susceptible to internal crushing and shatter bruising. The type and size of each bruise resulting from each impact were recorded. A pendulum impact tester which had a piezo-electric accelerometer attached to the impacting head so that the acceleration-time curve of an impact could be recorded on a storage oscilloscope, was used. No difference was found between the dimensions of acceleration-time curves obtained from bruised and undamaged tubers. The occurrence of internal crushing and shatter bruising could be predicted with 77–87% accuracy from the characteristic shape of the acceleration-time curve produced by impacting susceptible tubers. The possibility of identifying the susceptibility of tubers to internal crushing and shatter bruising by using a pendulum impact tester with an accelerometer attached, is discussed.

Zusammenfassung

Der Ablauf der Verlangsamung eines auf eine Kartoffelknolle schlagenden Pendels wurde als Schnelltest zur Erfassung der Anfälligkeit von Knollen gegen spezifische Typen von internen Beschädigungen verwendet. Ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser wurde in den Schlagkopf des Pendels derart eingebaut, dass die Beschleunigungs-Zeitkurve eines Schlages auf einem Lagerungs-Oscilloskop erfasst werden konnte.

Für die Schlagtests wurden zwei Kartoffelsorten verwendet: Record, welche gegenüber Schwarzfleckigkeit anfällig ist, und King Edward, welche gegenüber internen Quetschungen und Schlagverletzungen anfällig ist. Die Schlagtests wurden an den Knollen zwei Tage nach der Ernte und nach 6-monatiger Lagerung durchgeführt. Typ und Grösse jeder Verletzung pro Schlag wurden erfasst. Schwarzfleckigkeit konnte von internen Quetschungen durch die eher blaugraue als braune Verfärbung unterschieden werden, und bei der eher diffusen als scharfen Abgrenzung der Beschädigungen.

Keine Unterschiede ergaben sich zwischen den Dimensionen der Beschleunigungszeit von beschädigten und unbeschädigten Knollen. Betrachtung der Kurven der Beschleunigungszeit von verschiedenen Knollen zeigte die Produktion zweier verschiedener Kurventypen. Die Kurven hatten entweder einfache oder mehrzackige Gipfel (Abb. 2). Von den Einfachgipfel-Schlagkurven konnten 83–87% auf Knollen bezogen werden, die unbeschädigt blieben. Von den Mehrgipfel-Schlagkurven liessen sich 77–78% auf Knollen mit internen Quetschungen oder Schlagverletzungen zurückführen (Tabellen 1 und 2). Kein Unterschied ergab sich zwischen der Form der Beschleunigungs-Zeit-Kurven von Knollen, die Schwarzfleckigkeit entwickelten, und von Knollen, die unbeschädigt blieben. Schwarzfleckigkeit könnte mit Schädigung der Zellinhalte ohne grössere Zellwand-Schädigung Zusammenhängen (McIlroy, 1976). Möglicherweise war der Beschleunigungsmesser nicht empfindlich genug, Schaden nur für die Zellinhalte aufzuzeichnen, jedoch empfindlich genug zur Aufzeichnung von internen Quetschungen und Schlagverletzungen, die mit Zellwand-Schädigung einhergehen (Hughes, 1981). Diese Begrenzung der Accelerometer-Technik wird als nicht schwerwiegend betrachtet, zumal die Ergebnisse dieser Untersuchung (Tab. 2) wie auch die Ergebnisse und Beobachtungen anderer Bearbeiter (Hughes, 1981; Specht, 1981) gezeigt haben, dass interne Quetschung und Schlagverletzung die vorherrschenden Formen interner Verletzungen zur Ernte oder kurz danach sind.

Es wird vorgeschlagen, dass ein Pendelschlag-Testgerät mit einem angebauten Beschleunigungsmesser als Ausleseverfahren für interne Quetschungen und Schlagbeschädigungen in einem frühen Stadium eines Züchtungsprogrammes verwendet wird. Die Technik macht Schälen oder Schneiden der Knollen nicht erforderlich, ferner wird die zeitliche Verzögerung bis zur Verfärbung, die mit der Entwicklung interner Beschädigungen einhergeht, vermieden.

Résumé

La mesure de la décélération d'un pendule percutant un tubercule de pomme de terre est utilisée comme test instantané d'estimation de la sensibilité à différents types d'endommagements internes. Un accéléromètre piézoélectrique est fixé au niveau de la tête d'impact du pendule afin de pouvoir enregistrer la courbe accélération — temps d'un choc sur un oscilloscope à mémoire.

Deux variétés de pommes de terre sont utilisées pour les tests: la variété Record sensible au noircissement interne et la variété King Edward sensible à l'écrasement interne et l'éclatement. Les tests d'impacts sont rélisés sur des tubercules récoltés depuis 2 jours on stockés pendant 6 mois. Le type et la taille de l'endommagement sont notés pour chaque impact. Le noircissement interne est distingué de l'écrasement interne par sa coloration gris-bleue plutôt que brune et par des bords moins nets de la zone d'impact.

Pour les tubercules blessés ou indemnes, la dimension des courbes accélération-temps est équivalente. L'examen des courbes accélération-temps obtenues à partir de tubercules différents montre qu'il existe deux formes distinctes de courbes: des courbes à pic simple ou à pics multiples. Parmi les courbes d'impact à pic simple, 83–87% correspondent à des tubercules restés indemnes. Parmi les courbes à pics multiples, 77–78% proviennent de tubercules atteints d'écrasement interne ou d'éclatement (tableau 1 et 2). La forme des courbes accélération-temps est semblable pour les tubercules présentant du noircissement interne ou restés indemnes. Le noircissement interne peut être associé à des endommagements intracellulaires sans endommagement important des parois cellulaires (McIlroy, 1976). Il est probable que l'accéléromètre ne soit pas suffisamment sensible pour enregistrer l'endommagement intracellulaire, mais suffisamment pour détecter l'écrasement interne et l'éclatement, qui eux sont associés à l'endommagement des parois cellulaires (Hughes, 1981). Cette restriction n'est pas considérée comme importante d'autantque les résultats de cette étude (tableau 2) ainsi que des travaux d'autres chercheurs (Hughes, 1981; Specht, 1981) ont montré que l'écrasement interne et l'éclatement sont les formes les plus communes d'endommagements internes à la récolte ou juste après récolte.

Un système pendulaire couplé à un accéléromètre peut être utilisé comme test de dépistage de la sensibilité à l'écrasement interne et l'éclatement dans les premières étapes d'un programme de sélection. La technique évite le pelage ou le tranchage des tubercules ainsi que les délais nécessaires au développement de la coloration associée à l'endommagement interne.