In Zusammenarbeit mit: Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB)
01.12.2021

Auf Reisen frisch bleiben  

Ernährung Ernährungssicherheit Globalisierung
Weite Wege machen Müll © Cesar Alberto Victora Diaz | Pixabay
Weite Wege machen Müll © Cesar Alberto Victora Diaz | Pixabay

Text: PETRA KRIMPHOVE

Wie bleiben Gemüse und Obst auf ihrem Weg vom Feld zum Teller schmackhaft und frisch? In Potsdam erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dies für fast jede Frucht. Damit helfen sie auch, Lebensmittelverschwendung zu reduzieren.

Dr. Pramod Mahajan ist aus seiner indischen Heimat mit zahlreichen Mangosorten so vertraut wie Deutsche mit heimischen Äpfeln. Der Wissenschaftler liebt das Aroma der Südfrucht und weiß auch, was sie gar nicht mag. „Mangos dürfen nicht unter 13 Grad lagern“, sagt der Leiter der Arbeitsgruppe „Verpackung und Lagerung“ am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam. Wärmer sollte es hingegen auch nicht sein, jedenfalls nicht während ihres Transports aus Asien oder Afrika nach Europa. Sonst reifen und verderben die unreif geernteten kostbaren Früchte noch auf dem Schiff, bevor sie in den Handel gelangen. Um dies zu verhindern, herrscht in den Kühlcontainern an Bord eine kontrollierte Atmosphäre: Temperatur, Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt werden so eingestellt, dass die Mangos unterwegs „in einen Tiefschlaf fallen“, so Pramod Mahajan. Ihr Stoffwechsel fährt herunter.

Bis zu zwei Monate kann der Reifeprozess angehalten werden

Bis zu zwei Monate lang kann der Reifeprozess von Mangos oder auch Bananen quasi angehalten werden. Erst kurz vor dem Ziel, dem Handel oder der Gastronomie, wird er dann durch höhere Temperaturen, mehr Sauerstoff und Zugabe des natürlichen Reifegases Ethylen gezielt eingeleitet.

Gemüse und Obst von der Ernte über den häufig wochenlangen Transport punktgenau reif in den Handel zu bringen, ist ein schwieriges Unterfangen. Für den Anbau und die Logistik ist das Know-how des ATB immens wertvoll. Die Forscherinnen und Forscher analysieren zum einen die optimalen Bedingungen, unter denen die Produkte im Lager und unterwegs in Containern ihre Frische und ernährungsphysiologischen Eigenschaften bewahren. Darüber hinaus entwickelt das Institut maßgeschneiderte Verpackungen, die Gemüse und Obst möglichst lange ansehnlich und nährstoffreich halten.

Das richtige Klima schaffen

Der Mango widmete sich Pramod Mahajans Team vor Kurzem im Forschungsprojekt „iPosTech“. Die Forscherinnen und Forscher wollten herausfinden, unter welchen Lagerbedingungen die auch in Europa zunehmend nachgefragte Sorte Shelly Mango eine mehrwöchige Reise auf dem Containerschiff optimal übersteht. Mahajans Team arbeitete dazu mit der Tshwane University of Technology in Südafrika zusammen.

Der Kooperationspartner schickte per Flugzeug unreife Exemplare aus Südafrika in das ATB-Labor. Dort setzte das Team die Früchte in einem Kühlhaus in sieben Minicontainern wie auf Schiffen jeweils unterschiedlichen Gasmischungen aus. Die Forscherinnen und Forscher führten sensorische Tests durch und analysierten Qualität, Optik, Festigkeit, Farbe sowie Textur der jeweiligen Mango-Charge. Das Ergebnis: Bei 13 Grad, einem Sauerstoffanteil von fünf bis acht Prozent und einem Kohlendioxidanteil von fünf bis neun Prozent in der Luft bewahren die Shelly Mangos ihre Qualität am längsten, insgesamt bis zu sechs Wochen. Das deckt sich mit den Vorlieben anderer Mangosorten.

Für den Reifeprozess ist die Zusammensetzung des Gases im Container entscheidend. Gemüse und Obst atmen nach der Ernte weiter und beginnen zu verderben. Die pflanzlichen Produkte verstoffwechseln Sauerstoff zu Kohlendioxid, produzieren Wärme, Wasserdampf und das Reifegas Ethylen. Dieser Prozess lässt sich verlangsamen: durch niedrige Lagertemperaturen, den Entzug des Reifegases Ethylen im Container und einen stark verringerten Sauerstoffgehalt in der Luft. Das gilt nicht nur für Lagercontainer, sondern auch für einzelne Verpackungen. In ihnen helfen zusätzlich zugeführte Gase wie Stickstoff und Kohlendioxid, die Haltbarkeit des Inhalts zu verlängern.

Kluge Verpackungen reduzieren Lebensmittelabfälle

Ebenso wie Apfelsinen oder Paprika sind Mangos in der Regel robust genug, um ohne Verpackung in den Handel zu gelangen. Druckempfindliche und extrem wasserhaltige Produkte wie Beeren könnten hingegen kaum auf einen zusätzlichen Schutz verzichten, erklärt Dr. Guido Rux, der ebenfalls am ATB forscht. Rux nennt drei natürliche Prozesse, die Gemüse und Obst ungenießbar werden lassen. Bakterien und Pilze, die zum Beispiel über Hände übertragen werden, können die Produkte verderben lassen. Außerdem lässt eine offene Lagerung die Ware austrocknen. Und darüber hinaus führt der natürliche Abbau von Inhaltsstoffen dazu, dass Gemüse und Obst mit der Zeit an Geschmack und vor allem an Vitaminen verlieren.

Durch Verpackungen lassen sich diese Prozesse zumindest verlangsamen. Für einen Rucola-Produzenten optimierte das Potsdamer Team eine mit Folie überzogene Schale so, dass sich die Haltbarkeit der langen Blätter um mehrere Tage verlängerte. Ausschlaggebend dafür war die Gaszusammensetzung in der Verpackung, die wiederum durch eine Reihe von Perforationslöchern in der Folie gesteuert wird. Rucola ist sehr empfindlich: Das Salatgewächs welkt nach der Ernte rasch, wird unansehnlich und damit unverkäuflich. Luftdichte Folien könnten es vor dem Austrocknen schützen, fördern jedoch das Wachstum von anaeroben Mikroorganismen, die auch ohne Sauerstoff gedeihen. Ohne Luftaustausch beginnt die Salatpflanze zu verfaulen. Das ATB fand neben der optimalen Packgasmischung heraus, wie viele der kleinen Löcher eine Rucolaverpackung exakt benötigt, damit eine optimale Menge an Kohlendioxid entweichen und Sauerstoff einströmen kann.

Dies ist nur ein Beispiel. Mit einem Simulationsprogramm können die Forscherinnen und Forscher am Computer die Atmungsprozesse von rund 40 Gemüse- und Obstsorten modellieren und die jeweils angepasste Verpackung ermitteln: Wie groß sollte sie sein, mit welchem Gasgemisch gefüllt, welche Perforierung sollte die Abdeckungsfolie aufweisen und wie kühl sollte man sie lagern? Vor Kurzem fügten sie ihrem etablierten Modell auch die Komponente der feuchtigkeitsabsorbierenden Verpackungen hinzu.

Auch wenn Verbraucherinnen und Verbraucher Verpackungen zunehmend kritisch gegenüberstehen, seien sie für viele Produkte unumgänglich, sagt der Lebensmitteltechnologe Guido Rux. „Auf dem Markt kann man frisch geerntete Champignons unverpackt anbieten. Doch wenn es vom Feld bis zum Laden einige Tage dauert, sind die Wasserverluste zu hoch.“ Die Pilze werden runzelig und verlieren an Geschmack. Im Supermarkt bleiben sie oft liegen und enden nicht selten als Müll.

Wie die jeweils optimale Verpackung aussieht, hängt von den Eigenschaften des einzelnen Produktes ab: Druckempfindliche Himbeeren schützt man am besten mit stabilen und feuchtigkeitsabsorbierenden Verpackungen gegen Beschädigungen, Wasserverlust und Schimmel. Gurken sind robust, bleiben eingeschweißt aber länger frisch, das hat das ATB ebenfalls untersucht. Ohne Folie verlieren sie bei einer Raumtemperatur von 20 Grad in sieben Tagen etwa 30 Prozent Wasser. Eingeschweißt seien es nur sechs Prozent, sagt Guido Rux.

„Regionale Tomaten kann man anders verpacken als Früchte aus Andalusien.“Dr. Guido Rux, Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie © Couleur | Pixabay
„Regionale Tomaten kann man anders verpacken als Früchte aus Andalusien.“Dr. Guido Rux, Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie © Couleur | Pixabay

Weite Wege machen Müll

Auch die Länge des Transportwegs spielt eine Rolle. „Regionale Tomaten kann man anders verpacken als Früchte aus Andalusien. Da reicht schon mal eine Pappschale“, sagt Rux. Dabei gilt: Je teurer ein Produkt im Handel ist, desto mehr darf sein Schutz kosten. Ein Fokus des ATB liegt auf recyclefähigen und ressourcenschonenden Verpackungen, unter anderem aus biobasierten Materialien wie Cellulose oder Polymilchsäure (PLA). Es geht darum, umweltfreundlichere Alternativen zu Plastikfolien und -schachteln zu finden, um die Ökobilanz so günstig wie möglich zu halten. Eine relativ neue Methode ist das sogenannte Coating, ein aus natürlichen Substanzen bestehender essbarer oder abwaschbarer Schutzfilm, der über ein Tauchbad auf geeignete Gemüse- und Obstsorten aufgetragen wird. Auch daran arbeitet das ATB aktuell.

Wenig Abfall lautet das Ziel, sowohl was die Verpackung als auch den Inhalt betrifft. Denn einer der wichtigsten Gründe für Gemüse- und Obstverpackungen liegt darin, Lebensmittelverschwendung zu verringern. Und die ist nach wie vor ein globales Problem. Ein 2021 erschienener Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) schätzt, dass 17 Prozent der weltweiten Lebensmittelproduktion als Abfall enden, davon elf Prozent in Haushalten, fünf Prozent in Restaurants und Kantinen und zwei Prozent im Handel. Laut Studien im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft aus den Jahren 2017 und 2019 entsorgt jede und jeder Deutsche im Jahr 75 Kilogramm Lebensmittel. 34 Prozent davon sind allein frisches Gemüse und Obst. Nicht selten verderben Produkte, die über Wochen während des Transports unter optimalen Bedingungen frisch gehalten wurden, ganz zum Schluss im heimischen Kühlschrank.

Ob unrealistische Einkaufsplanung, zu kühle, zu warme oder zu lange Lagerung: Was am Ende des oft langen Transportwegs im Privathaushalt mit dem Gemüse und Obst geschieht, ob es auf dem Teller oder im Abfall landet, darauf kann das ATB nicht einwirken. Fest steht, dass mit jedem weggeworfenen Apfel oder Salatkopf auch sämtliche in ihm steckende Ressourcen, vom Anbau über den Transport bis zum Handel, verschwendet werden. „Die letzte Meile ist die wichtigste“, sagt deshalb Pramod Mahajan. Auf ihr sind die Verbraucherinnen und Verbraucher gefragt.

Weiterführende Informationen

Video zur Messung der Atmung für optimale Lagerbedingungen (in Englisch):
Measuring respiration for best storage conditions: https://www.youtube.com/watch?v=6VAwny1Xa2o

Themenbeitrag: Verpackungen neu denken: Qualität erhalten – Verluste reduzieren:
https://www.atb-potsdam.de/de/unsere-themen/verpackungen-neu-denken

Institution: Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB)
Ansprechpartner/in: Dr. Pramod Mahajan

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