Germany
August 13, 2025
High light intensities influence the expression of “specifier proteins”, thereby enhancing the formation of health-promoting isothiocyanates in red cabbage. Photo: IGZ/V. Púčiková.
Light and temperature influence the formation of health-promoting compounds
Researchers at the Leibniz Institute of Vegetable and Ornamental Crops (IGZ) investigated the factors that regulate seasonal variation in the nutritional quality of red cabbage. They analysed the influence of light and temperature on the formation of cancer-preventive and anti-inflammatory compounds in simulations of summer and autumn cultivation. The results show that the nutritional value of red cabbage can be enhanced through targeted cultivation strategies.
When preparing and consuming cruciferous vegetables, health-promoting isothiocyanates are formed from sulfur-containing glucosinolates. Previous studies have shown that their levels in red cabbage vary depending on the harvest time. In the current study, red cabbage cultivation was simulated under controlled conditions. The aim was to better understand the influence of light and temperature, individually and in combination, on the formation of these compounds.
The results showed that high light intensities and warm temperatures promote the formation of beneficial isothiocyanates. In contrast, cool conditions with low light intensity favoured the formation of other breakdown products such as nitriles and epithionitriles. This shift is linked to certain “specifier proteins,” whose activity was strongly influenced by light. Molecular biology analyses confirmed that environmental factors such as light and temperature specifically regulate glucosinolate metabolism, and thus the health potential, of red cabbage.
“Our findings deepen the understanding of how abiotic growth factors influence health-relevant compounds in cruciferous vegetables,” explains Prof. Dr. habil. Franziska S. Hanschen, research group leader at IGZ and head of the Department of Phytonutrient Management at the Technische Universität Berlin. “They demonstrate that the nutritional value of cabbage can be improved through targeted cultivation strategies.”
The research was conducted as part of the Leibniz Junior Research Group OPTIGLUP (2018–2023), funded by the Leibniz Competition.
Publication
Púčiková, V.; Kluge, S. I.; Witzel, K.; Rohn, S.; Hanschen, F.S. (2025) Temperature and light regimes shape seasonal variation in glucosinolate hydrolysis in red cabbage. Journal of Agricultural and Food Chemistry. DOI: 10.1021/acs.jafc.5c06284
GZ-Forschung zeigt Wege zur Qualitätssteigerung durch gezielte Anbaustrategien von Rotkohl
Licht und Temperatur beeinflussen die Bildung gesundheitsfördernder Inhaltsstoffe
Forschende des Leibniz-Instituts für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) untersuchten die Faktoren, die saisonale Schwankungen in der Nährstoffqualität von Rotkohl regulieren. Sie analysierten den Einfluss von Licht- und Temperaturbedingungen auf die Bildung krebspräventiver und entzündungshemmender Inhaltsstoffe in Simulationen des Sommer- und Herbstrotkohlanbaus. Die Ergebnisse zeigen, dass sich der Nährwert von Rotkohl durch gezielte Anbaustrategien verbessern lässt.
Bei der Zubereitung und dem Verzehr von Gemüsekohl entstehen aus schwefelfaltigen Glucosinolaten unter anderem gesundheitsfördernde Isothiocyanate. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass deren Gehalt im Rotkohl je nach Erntezeitpunkt variiert. In der aktuellen Studie wurde der Rotkohlanbau unter kontrollierten Bedingungen simuliert. Ziel war es, den Einfluss von Licht- und Temperaturverhältnissen, einzeln und in Kombination, auf die Bildung dieser Inhaltsstoffe genauer zu verstehen.
Die Ergebnisse zeigten, dass hohe Lichtintensitäten und warme Temperaturen die Bildung der gesunden Isothiocyanate fördern. Kühle Bedingungen mit geringer Lichtintensität hingegen begünstigten die Entstehung anderer Abbauprodukte wie Nitrile und Epithionitrile. Diese Verschiebung steht im Zusammenhang mit bestimmten „Specifier-Proteinen“, deren Aktivität stark durch Licht beeinflusst wurde. Molekularbiologische Analysen bestätigten, dass Umweltfaktoren wie Licht und Temperatur den Glucosinolat-Stoffwechsel und damit das gesundheitliche Potenzial von Rotkohl gezielt steuern.
„Unsere Ergebnisse vertiefen das Verständnis darüber, wie abiotische Wachstumsfaktoren gesundheitsrelevante Inhaltsstoffe in Gemüsekohl beeinflussen“, erklärt Prof. Dr. habil. Franziska S. Hanschen, Forschungsgruppenleiterin am IGZ und Leiterin des Fachgebiets Management bioaktiver Pflanzeninhaltsstoffe an der Technischen Universität Berlin. „Sie belegen, dass sich der Nährwert von Kohl durch gezielte Anbaustrategien verbessern lässt“.
Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen der durch den Leibniz-Wettbewerb geförderten Leibniz-Junior Research Group OPTIGLUP (2018-2023) durchgeführt.
Originalpublikation
Púčiková, V.; Kluge, S. I.; Witzel, K.; Rohn, S.; Hanschen, F.S. (2025) Temperature and light regimes shape seasonal variation in glucosinolate hydrolysis in red cabbage. Journal of Agricultural and Food Chemistry. DOI: 10.1021/acs.jafc.5c06284
Über das Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ)
Das Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) e.V. ist ein Forschungsinstitut der Leibniz-Gemeinschaft und trägt mit wissenschaftlich fundierten Erkenntnissen aus der Grundlagen- und Anwendungsforschung im Gartenbau zur Lösung aktueller globaler Herausforderungen bei. Dazu gehören der Erhalt der Biodiversität sowie die Bekämpfung des Klimawandels und eine immer noch weitverbreitete Fehlernährung. Das Institut wird gemeinschaftlich durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg (MWFK) und das Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) finanziert. Das IGZ hat seinen Sitz in Großbeeren.
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