Universität Kassel. vorgelegt von MSc Umweltwissenschaften. Aneta Załęcka

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1 Universität Kassel Entwicklung und Validierung der Steigbildmethode zur Differenzierung von ausgewählten Lebensmitteln aus verschiedenen Anbausystemen und Verarbeitungsprozessen Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades in den Agrarwissenschaften Fachbereich 11, Fachgebiet Ökologische Lebensmittelqualität und Ernährungskultur vorgelegt von MSc Umweltwissenschaften Aneta Załęcka 1. Gutachterin: Prof. Dr. Angelika Ploeger 2. Gutachter: Prof. Dr. Peter von Fragstein Witzenhausen, den

2 Danksagung Die Arbeit wurde von Sommer 2003 bis Sommer 2006 am Fachgebiet Ökologische Lebensmittelqualität und Ernährungskultur der Universität Kassel unter Leitung von Frau Prof. Dr. Angelika Ploeger durchgeführt, der ich sehr herzlich für die Betreuung danke. Ich danke auch allen Mitgliedern des Fachgebietes für die vielen anregenden Gespräche und Hilfestellungen, besonders Gaby Mergardt im Labor (die mir viele Probenaufbereitungen zur Verfügung stellte und immer mit Rat und Tat zur Seite stand), Dr. Nicolaas Busscher für die Gespräche zum Hintergrund der Methode und vielen Computerhilfen, Dipl. Oec. troph. Monika Roeger für die Hinweise zu den sensorischen Normen und ihrer Durchführung und Dipl. Ing. agr. Marco Roose für stete Hilfsbereitschaft auch bei Alltagsfragen. Ein ganz besonderer Dank geht an den Betreuer meiner Arbeit Dr. Johannes Kahl, der meine Arbeit durch viele Gespräche, Ratschläge und Kritiken begleitete. Ohne die Zusammenarbeit mit den Partnern aus Holland (Machteld Huber und Paul Doesburg vom Louis Bolk Institut) und Dänemark (Kirsten Skjerbaek und Bent Pyskow von der Biodynamischen Forschungsstelle) wären viele Versuche nicht durchführbar gewesen, vor allem zum Laborvergleich. Ihnen spreche ich an dieser Stelle meinen Dank aus. Natürlich ist eine Arbeit über eine Methode nur so gut, wie das dafür verwendete Probenmaterial. Herrn Dipl. Ing. agr. Michael Fleck von der Universität Kassel danke ich für die Möhrensorten, Herrn Dr. Franco Weibel vom FiBL in der Schweiz für die Apfelproben, der Firma Natudis (NL) für die Möhrensäfte und Herrn Prof. Dr. Rahmann von der FAL-OEL für die Organisation der Erzeugerproben und deren Codierung und Versand. Darüber hinaus bedanke ich mich bei den Panelisten, die zur Innovation der visuellen Bildauswertung in der Steigbildmethode beigetragen haben. Der Software AG Stiftung, Darmstadt, der Evidenz Stiftung Arlesheim und der GTS in Bochum danke ich für die finanzielle Förderung meines Vorhabens. Frau Prof. Dr. A. Ploeger danke ich für die Übername des Gutachtens meiner Arbeit, Herrn Prof. Dr. Peter von Fragstein für die Übername des Co-Referates. II

3 Mein Dank gilt Frau Dr. habil. Ewa Rembiałkowska. Durch ihre Vorträge gab sie mir den ersten Impuls, mich mit dem Thema der ganzheitlichen Methoden näher zu beschäftigen. Ich danke ihr auch für ihre Hilfe, Motivierung und viele Gespräche. Weiterhin bedanke ich mich bei meiner Familie und meine Freunden für Ihre Unterstützung, besonders bei meiner Tante Wanda Lis und meinem Onkel Andrzej Głodek. III

4 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Hypothesen Ökologische Lebensmittelqualität Steigbild als ganzheitliche Methode eine Literaturübersicht Entwicklung der Steigbildmethode Prinzip der Methode Laborprozess und Auswertung Anwendung der Methode Validierung von Labormethoden Beschreibung der Steigbildmethode Überblick Der Laborprozess (Material und Methoden) Klimakammer und Laborausrüstung (Material) Laborprozeduren (Methoden) Die Steigphasen Visuelle Bildauswertung Einführung Sensorische Beurteilung von Lebensmittelqualität und die Auswertung der Steigbilder Anpassung von ausgewählten sensorischen Normen zur visuellen Bildauswertung in der Steigbildmethode Einfach beschreibende Prüfung Anpassung Einfach beschreibende Prüfung Kriterien und Definitionen der visuellen Bildauswertung Anwendung der Einfach beschreibenden Prüfung Triangeltest Anpassung Vorbereitungen zu Triangeltest und Durchführung Triangeltest Anwendung IV

5 7 Standardisierung und Charakterisierung der Steigbildmethode Untersuchungen zum Einsatz eines Kammerstandards Systematische Beurteilung der Einflussfaktoren Einflussgrößen bei der Probenaufbereitung von Weizenproben Faktor Mehlmenge für Extraktion Faktor Extraktionsdauer Faktor Wasser Faktor Filterart Einflussgrößen bei der Probenaufbereitung von Möhrensaftproben Faktor Saftkonzentration Faktor Filtrieren Faktor Saftalterung Einflussgrößen bei der Versuchsdurchführung Faktor Konditionierung der Filterpapiere Faktor Feuchte während der Steigphasen Faktor Abdeckung mit Bechergläsern in der ersten Steigphase Einflussgrößen bei der Entwicklung der Bilder Faktor Belichten der Bilder (Lichtquelle und Belichtungsdauer) Variation der Methode Wiederholbarkeit Laborinterne Reproduzierbarkeit Person Tag Reproduzierbarkeit (Ringversuche) Anwendung der Methoden zur Unterscheidung von Proben aus unterschiedlichem Anbau und verschiedenen Verarbeitungsschritten Anwendung der Methode für verschiedene Fragestellungen mit Weizenproben Unterscheidung verschiedener Weizenproben (Sorten) Unterscheidung von Erzeugerproben aus verschiedenem Anbau (Ernte 2004 und 2005) V

6 9.2 Anwendung der Methode für verschiedene Fragestellungen mit Möhrenproben Sortenversuch Universität Kassel (Ernte 2004 und 2005) Unterscheidung von Möhrenproben mit unterschiedlicher Stickstoff- Düngung (Ernte 2004 und 2005) Unterscheidung von Möhrenproben aus verschiedenem Anbau (Ernte 2004 und 2005) Unterscheidung von Möhrensäften aus unterschiedlichen Verarbeitungsprozessen Anwendung der Methode für verschiedene Fragestellungen mit Apfelproben Unterscheidung von Apfelproben aus verschiedenem Anbau Sorte Golden Delicious Unterscheidung von Apfelproben aus verschiedenem Anbau Sorte Elstar Diskussion der Ergebnisse Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang VI

7 Tabellen Tabelle 1: Schematische Darstellung der Unterschiede und Ähnlichkeiten bei drei chromatographischen Methoden (aus Strüh 1987) Tabelle 2: Auszug aus amtlicher Sammlung 64 LFBG (2005) Tabelle 3: Im Prozess der Anpassung für die visuelle Bildauswertung erstellte Vorschrift Tabelle 4: Liste der Kriterien der visuellen Bildauswertung in der Steigbildmethode Tabelle 5: Im Prozess der Anpassung für die visuelle Bildauswertung erstellte Vorschrift des Triangeltests Tabelle 6: Beispiel eines Prüfformulars. Visuelle Bildauswertung des Triangeltests Tabelle 7: Arbeitsblatt zu einem durchgeführten Triangeltest Tabelle 8: Einflussfaktoren die während der Charakterisierung und Standardisierung der Steigbildmethode getestet wurden (die Zahlen in der Tabelle weisen auf die Kapitel hin, in denen der geprüfte Faktor am Beispiel von ausgewählten Produkten beschrieben ist) Tabelle 9: Reihenfolge der Aufbereitung der Weizenextrakte Tabelle 10: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 11: Charakterisierung der Weizenbilder von 10%-, 15%- und 20%-igen Extrakten anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 12: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 13: Charakterisierung der Weizenbilder von 10%-igen Extrakten, die 15, 30 und 60 Minuten extrahiert wurden, anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 14: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 15: Charakterisierung der Weizenbilder von 15%-igen Extrakten, die mit Wasser aus den Laboratorien BRAD (DK), LBI (NL) und Kassel (D) angesetzt wurden, anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 16: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche VII

8 Tabelle 17: Charakterisierung der Weizenbilder von verschieden filtrierten 15%-igen Extrakten anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 18: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 19: Charakterisierung der Bilder von 50%-, 67%- und 100%-igen Möhrensäften anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s.kapitel 6.4) Tabelle 20: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 21: Charakterisierung der Bilder von filtrierten unfiltrierten 67%-igen Möhrensäften anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 22: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 23: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 24: Charakterisierung der konditionierten und nicht konditionierten Weizenbilder von 15%-igen Extrakten anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4 ) Tabelle 25: Charakterisierung der konditionierten und nicht konditionierten Steigbilder von 67%-igen Möhrensäften anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 26: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 27: Charakterisierung der Weizenbilder von 10%-igen Extrakten, die unter unterschiedlichen Klimabedingungen angefertigt wurden, anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 28: Charakterisierung der Weizenbilder von 15%-igen Extrakten, die unter unterschiedlichen Klimabedingungen angefertigt wurden, anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 29: Charakterisierung der Steigbilder von 67%-igen Möhrensäften, die unter unterschiedlichen Klimabedingungen angefertigt wurden, anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) VIII

9 Tabelle 30: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 31: Charakterisierung der Weizenbilder von 15%-igen Extrakten anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 32: Charakterisierung der Bilder von 67%-igen Möhrensäften anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 33: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 34: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 35: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 36: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 37: Charakterisierung der Weizenbilder von 20%-igen Extrakten anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 38: Charakterisierung der Weizenbilder von 20%-igen Extrakten anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 39: Charakterisierung der Bilder von 67%-igen Möhrensäften anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 40: Charakterisierung der Bilder von 60%-igen Möhrensäften anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel) Tabelle 41: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 42: Charakterisierung der Steigbilder vom frischen und vergorenen Möhrensaft, die jeweils an zwei Tagen und von drei Probenaufbereitungen gemacht wurden Tabelle 43: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 44: Charakterisierung der Weizenbilder vom Ringversuch anhand ausgewählter morphologischer Kriterien (Kapitel 6.4 erklärt) Tabelle 45: Zusammenstellung der in dieser Arbeit auf Unterschiede untersuchten Proben Tabelle 46: Charakterisierung der Erzeugerproben Weizen Ernte IX

10 Tabelle 47: Charakterisierung der Erzeugerproben Weizen Ernte Tabelle 48: Reihenfolge der Probenaufbereitung Tabelle 49: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 50: Reihenfolge der Probenaufbereitung Tabelle 51: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 52: Auswertung der Weizenbilder von Erzeugerproben anhand ausgewählter Kriterien Tabelle 53: Klassifizierung der Erzeugerproben Tabelle 54: Decodierung der Erzeugerproben Tabelle 55: Auswertung der Weizenbilder von Erzeugerproben der ersten Gruppe anhand ausgewählter Kriterien Tabelle 56: Auswertung der Weizenbilder von Erzeugerproben der zweiten Gruppe anhand ausgewählter Kriterien Tabelle 57: Auswertung der Weizenbilder von Erzeugerproben der dritten Gruppe anhand ausgewählter Kriterien Tabelle 58: Klassifizierung der Erzeugerproben (? bedeutet, dass der Unterschied zwischen den Betrieben schwach wahrnehmbar war) Tabelle 59: Decodierung der Erzeugerproben Tabelle 60: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 61: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 62: Gruppierung und Zuordnung der Möhrenproben Ernte Tabelle 63: Decodierung der Möhrenproben Ernte Tabelle 64: Das Signifikanzniveau der in den Abbildungen 70 und 71 dargestellten Triangeltestergebnisse Tabelle 65: Auswertung von Möhrenbildern Ernte 2004 anhand von ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 66: Auswertung von Möhrenbildern Ernte 2004 anhand von ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 67: Klassifizierung von Möhrenproben Ernte Tabelle 68: Decodierung von Möhrenproben Ernte X

11 Tabelle 69: Auswertung von Möhrenbildern Ernte 2005 anhand von ausgewählter morphologischer Kriterien (s. Kapitel 6.4) Tabelle 70: Klassifizierung von Möhrenproben Ernte Tabelle 71: Decodierung von Möhrenproben Ernte Tabelle 72: Charakterisierung der Erzeugerproben Möhre Ernte Tabelle 73: Charakterisierung der Erzeugerproben Möhre Ernte Tabelle 74: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 75: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 76: Auswertung von Möhrenbildern der Erzeugerproben Ernte 2004 anhand ausgewählter morphologischer Kriterien Tabelle 77: Klassifizierung und Zuordnung von Erzeugerproben Möhre Ernte Tabelle 78: Decodierung von Erzeugerproben Möhre Ernte Tabelle 79: Auswertung von Möhrenbildern der Erzeugerproben Ernte 2005 anhand ausgewählter morphologischer Kriterien Tabelle 80: Klassifizierung und Zuordnung von Erzeugerproben Möhre Ernte Tabelle 81: Decodierung von Erzeugerproben Möhre Ernte Tabelle 82: Das Signifikanzniveau der in Abbildung 76 dargestellten Triangeltestergebnisse Tabelle 83: Das Signifikanzniveau der in Abbildung 77 dargestellten Triangeltestergebnisse Tabelle 84: Charakterisierung der Erzeugerproben Apfel Sorte Golden Delicious, Ernte Tabelle 85: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 86: Auswertung von Apfelbildern der Erzeugerproben Ernte 2005 anhand ausgewählter morphologischer Kriterien Tabelle 87: Klassifizierung und Zuordnung von Erzeugerproben Apfel Sorte Golden Delicious, Ernte Tabelle 88: Decodierung von Erzeugerproben Apfel Sorte Golden Delicious, Ernte XI

12 Tabelle 89: Charakterisierung der Erzeugerproben Apfel Sorte Elstar, Ernte Tabelle 90: Werte der relativen Feuchte und der Temperatur während Durchführung der Versuche Tabelle 91: Auswertung von Apfelbildern der Erzeugerproben der Sorte Elstar, Ernte 2005 anhand ausgewählter morphologischer Kriterien Tabelle 92: Klassifizierung und Zuordnung von Erzeugerproben Apfel Sorte Elstar, Ernte Tabelle 93: Decodierung von Erzeugerproben Apfel Sorte Elstar, Ernte Tabelle 94 Definierte Proben, die zur Standarisierung und Charakterisierung der Steigbildmethode untersucht wurden Tabelle 95 Getestete Einflussfaktoren Tabelle 96 Definierte und codierte Proben aus dem Projekt BÖL 02OE170/F, die mittels der Steigbildmethode differenziert wurden Tabelle 97 Ergebnisse der mittels der Steigbildmethode vorgenommenen Differenzierung von Proben aus unterschiedlichhem Anbau und verschiedenen Verarbeitungsschritten XII

13 Abbildungen Abbildung 1: Verfahrensschritte, die eine Probe durchläuft Abbildung 2: Schematische Darstellung der Laborprozedur der Steigbildmethode 25 Abbildung 3: Schematische Darstellung der Klimakammer Abbildung 4: Labortisch mit 24 Plätzen für Steigbilder Abbildung 5: Milli-Q Gradient A Abbildung 6: Green Star GS Abbildung 7: Heidolph Unimax Abbildung 8: Filter für die Steigphasen, Schleicher & Schuell 2043 A Abbildung 9: Kaelin-Schale Abbildung 10: Referenzdia Abbildung 11: Ein eingerolltes mit Büroklammer befestigtes Filterpapier zum Einsetzen in die Kaelin-Schälchen vorbereitet Abbildung 12: Die erste Steigphase für die zu untersuchende Probe Abbildung 13: Die zweite Steigphase Zusatz vom Silbernitrat Abbildung 14: Dritte Steigphase Zusatz vom Eisensulfat Abbildung 15: Einteilung vom Steigbild in Zonen und einige Kriterien der visuellen Bildauswertung Abbildung 16: Steigbilder von frischer und gealterter Zuckerlösung Abbildung 17: Steigbilder von Wasser und Zuckerlösung (Standard) die an folgenden Tagen , , , , und gemacht wurden Abbildung 18: Steigbilder von zwei Weizensorten; die Weizenextrakte wurden jeweils mit verschiedenem Mehlanteil angesetzt Abbildung 19: Steigbilder von zwei Weizensorten; die Weizenextrakte wurden jeweils verschieden lange extrahiert Abbildung 20: Steigbilder der Weizensorte Titlis; die Weizenextrakte wurden mit Wasser aus drei Laboratorien angesetzt (BRAD/DK, LBI/NL, UniKa/D) Abbildung 21: Steigbilder von filtrierten und zentrifugierten Weizenproben Abbildung 22: Steigbilder von verschieden konzentrierten Möhrensäften Abbildung 23: Steigbilder von filtrierten und nicht filtrieren Möhrensäften Abbildung 24: Möhrenbilder, vom frisch gepressten und 2, 5 und 8 Tage alten Möhrensaft; frischer Demeter-Möhrensaft als Kontrolle XIII

14 Abbildung 25: Triangeltestergebnisse Vergleich von Steigbildern eines Möhrensaftes verschiedener Alterungsstufen, p < 0, Abbildung 26: Steigbilder von zwei Weizensorten, die jeweils mit konditionierten und nicht konditionierten Filterpapieren gemacht wurden Abbildung 27: Steigbilder von Möhrensäften, die jeweils mit konditionierten und nicht konditionierten Filterpapieren gemacht wurden Abbildung 28: Steigbilder von zwei Weizensorten (Weizenextrakt 10%), die jeweils unter 40, 60 und 80% RF gemacht wurden Abbildung 29: Steigbilder von zwei Weizensorten (Weizenextrakt 15%), die jeweils unter 40, 60 und 80% RF gemacht wurden Abbildung 30: Steigbilder von Möhrensäften, die jeweils unter 40, 60 und 80% RF gemacht wurden Abbildung 31: Steigbilder von zwei Weizensorten, die jeweils mit und ohne Abdeckung in der ersten Steigphase gemacht wurden Abbildung 32: Steigbilder von Möhrensäften, die mit und ohne Abdeckung in der ersten Steigphase gemacht wurden Abbildung 33: Steigbilder von zwei Weizensorten, die jeweils verschieden lange im künstlichen Licht entwickelt wurden Abbildung 34: Steigbilder von zwei Weizensorten, die jeweils unter verschiedenen Lichtquellen entwickelt wurden Abbildung 35: Steigbilder von Möhrensäften, die jeweils unter verschiedenen Lichtquellen entwickelt wurden Abbildung 36: Steigbilder von Möhrensäften, die jeweils unter verschiedenen Lichtquellen entwickelt wurden Abbildung 37: Steigbilder vom frischen Möhrensaft, die am und mit drei Probenaufbereitungen (PA) gemacht wurden Abbildung 38: Steigbilder vom vergorenen Möhrensaft, die am und mit drei Probenaufbereitungen gemacht wurden Abbildung 39: Im Triangeltest ermittelte Unterscheidung des Bildmusters vom frischen Saft (A) einer Probe in Abhängigkeit von der Probenaufbereitung PA (A1 erste PA, A2 zweite PA, A3 dritte PA) an einem Tag (Bilder vom ); Signifikanzniveau: A1/A2 p < 0,834, A2/A3 p < 0,660, A1/A3 p < 0, XIV

15 Abbildung 40: Im Triangeltest ermittelte Unterscheidung des Bildmusters vom frischen Saft (A) einer Probe in Abhängigkeit von der Probenaufbereitung PA (A1 erste PA, A2 zweite PA, A3 dritte PA) an einem Tag (Bilder vom ); A1/A2 p < 0,453, A2/A3 p < 0,660, A1/A3 p < 0, Abbildung 41: Im Triangeltest ermittelte Unterscheidung des Bildmusters vom vergorenen Saft (B) einer Probe in Abhängigkeit von der Probenaufbereitung PA (B1 erste PA, B2 zweite PA, B3 dritte PA) an einem Tag (Bilder vom ); B1/B2 p< 0,986, B2/B3 p < 0,263, B1/B3 p < 0,986) Abbildung 42: Im Triangeltest ermittelte Unterscheidung des Bildmusters vom vergorenen Saft einer Probe in Abhängigkeit von der Probenaufbereitung PA (B1 erste PA, B2 zweite PA, B3 dritte PA) an einem Tag (Bilder vom ); B1/B2 p < 0,986, B2/B3 < 0,263, B1/B3 p < 0, Abbildung 43: Steigbilder, die von drei Laboranten in einem Labor parallel gemacht wurden (Von links nach rechts Bilder vom Laborant von BRAD, UniKa und LBI) Abbildung 44: Steigbilder der Weizensorte Titlis, die am und mit drei Probenaufbereitungen (PA) gemacht wurden Abbildung 45: Steigbilder der Weizensorte Tamaro, die am und mit drei Probenaufbereitungen (PA) gemacht wurden Abbildung 46: Steigbilder von Zucker, die am und mit gemacht wurden Abbildung 47: Steigbilder von Wasser, die am und gemacht wurden Abbildung 48: Im Triangeltest ermittelte Tagesvariation der Bildmuster von zwei Möhrensäften (frischer Saft A, vergorener Saft B) für eine dreifache Probenaufbereitung (1, 2, 3); Signifikanzniveau: A1 p < 0,263, A2 p < 0,0159, A3 p < 0,127, B1 p < 0,0001, B2 p < , B3 p < 0, Abbildung 49: Steigbilder der Weizensorte Titlis, die am und mit drei Probenaufbereitungen in BRAD gemacht wurden Abbildung 50: Steigbilder der Weizensorte Tamaro, die am und mit drei Probenaufbereitungen in BRAD gemacht wurden Abbildung 51: Steigbilder von Zucker, die am und in BRAD gemacht wurden XV

16 Abbildung 52: Steigbilder von Wasser, die am und in BRAD gemacht wurden Abbildung 53: Steigbilder vom frischen Möhrensaft, die am und mit drei Probenaufbereitungen in BRAD gemacht wurden Abbildung 54: Steigbilder vom vergorenem Saft, die am und mit drei Probenaufbereitungen in BRAD gemacht wurden Abbildung 55: Steigbilder von Zucker, die am und in BRAD gemacht wurden Abbildung 56: Steigbilder Wasser, die am und in BRAD gemacht wurden Abbildung 57: Steigbilder der Weizensorte Titlis, die am und mit drei Probenaufbereitungen in LBI gemacht wurden Abbildung 58: Steigbilder der Weizensorte Tamaro, die am und mit drei Probenaufbereitungen in LBI gemacht wurden Abbildung 59: Steigbilder von Zucker, die am und in LBI gemacht wurden Abbildung 60: Steigbilder von Wasser, die am und in LBI gemacht wurden Abbildung 61: Steigbilder vom frischen Möhrensaft, die am und mit drei Probenaufbereitungen in LBI gemacht wurden Abbildung 62: Steigbilder vom vergorenen Möhrensaft, die am und mit drei Probenaufbereitungen in LBI gemacht wurden Abbildung 63: Steigbilder von Zucker, die am und in LBI gemacht wurden Abbildung 64: Steigbilder von Wasser, die am und in LBI gemacht wurden Abbildung 65: Triangeltestsergebnisse - Vergleich von zwei Weizensorten: Titlis und Tamaro mittels eines ungeschulten Panels (p=0,0001) Abbildung 66: Steigbilder von Weizenproben aus sechs Betriebspaaren, Ernte 2004 (jedes Betriebspaar besteht aus einem ökologischen und einem konventionellen Betrieb) Abbildung 67: Steigbilder von Weizenproben aus sechs Betriebspaaren, Ernte 2005 (jedes Betriebspaar besteht aus einem ökologischen und einem konventionellen Betrieb) XVI

17 Abbildung 68: Steigbilder von zwei Möhrensorten: Rodelika und Rothild, Ernte Abbildung 69: Steigbilder von zwei Möhrensorten: Rodelika und Rothild, Ernte Abbildung 70: Ergebnisse des Triangeltests eines geschulten Panels - Vergleich der Möhrensorten (Rodelika und Rothild) Ernte 2004 (s. Kapitel 6.4) Abbildung 71: Ergebnisse des Triangeltests eines geschulten Panels (s. Kapitel 6.4) - Vergleich der Möhrensorten (Rodelika und Rothild) Ernte Abbildung 72: Steigbilder von zwei biologisch-dynamisch angebauten Möhrensorten: Rodelika und Rothild, Vergleich von zwei Düngungsstufen (0 und 150kg N/ha), Ernte Abbildung 73: Steigbilder von zwei biologisch-dynamisch angebauten Möhrensorten: Rodelika und Rothild, Vergleich von zwei Düngungsstufen (0 und 150kg N/ha), Ernte Abbildung 74: Steigbilder der Möhrenproben aus fünf Betriebspaaren, Ernte 2004 (jedes Betriebspaar besteht aus einem ökologischen und einem konventionellen Betrieb) Abbildung 75: Steigbilder der Möhrenproben aus fünf Betriebspaaren, Ernte 2005 (jedes Betriebspaar besteht aus einem ökologischen und einem konventionellen Betrieb) Abbildung 76: Ergebnisse des Triangeltests mittels eines geschulten Panels - Vergleich der Erzeugerproben Möhre Ernte 2004 (s. Kapitel 6.4) Abbildung 77: Ergebnisse des Triangeltests mittels eines geschulten Panels - Vergleich der Erzeugerproben Möhre Ernte 2005 (s. Kapitel 6.4) Abbildung 78: Steigbilder von Möhrenproben aus dem ökologischen und konventionellen Anbau Abbildung 79: Ergebnisse des Triangeltests - Vergleich von zwei Möhrensäften verschiedener Herstellungsverfahren: frischer und vergorener Möhrensaft (links eines ungeschulten Panels, p < 0,0001; rechts eines geschulten Panels, p < 0,0001) Abbildung 80: Steigbilder der Apfelproben aus fünf Betriebspaaren, Ernte 2005 (jedes Betriebspaar besteht aus einem biologisch-dynamischen und einem integrierten Betrieb) XVII

18 Abbildung 81: Steigbilder der Apfelproben aus vier Betriebspaaren, Ernte 2005 (jedes Betriebspaar besteht aus einem ökologischen und einem konventionellen Betrieb) XVIII

19 1 Einleitung Der ökologische Landbau ist eine ganzheitliche, systemorientierte Form der Landwirtschaft (vgl. IFOAM 2002, Vogtmann et al. 1991). Stickstoffhaltige Mineraldünger, Pestizide, Herbizide, Fungizide und Hormone werden nicht eingesetzt (vgl. IFOAM 2002, Vogtmann et al. 1991). Ebenso werden gentechnisch veränderte Organismen abgelehnt (vgl. IFOAM 2002). Stattdessen werden natürliche Bewirtschaftungstechniken wie Fruchtfolge, Leguminosen, Kompostdüngung und natürlicher Pflanzenschutz angewendet (EUR 21713, 2005, Vogtmann et al. 1991). Die ganzheitliche, systemorientierte Form der Bewirtschaft orientiert sich eher an einer Problemvermeidung als einer Problembekämpfung und arbeitet mit und nicht gegen die Natur, nutzt intensiv die internen Regulationscyclen von Pflanzen und Tieren (EUR 21713, 2005). Daher ist der konzeptionelle Hintergrund ganzheitlich statt reduktionistisch. Erst 1972 wurde ein internationaler Dachverband im ökologischen Landbau gegründet, die International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM), die 1980 zum ersten Mal allgemeinverbindliche Standards für den ökologischen Landbau und die Lebensmittelverarbeitung festlegte. In der letzten Dekade hat der Handel mit ökologischen Lebensmitteln stark zugenommen. Mit einem Jahresumsatz von 3,5 Mrd. Euro lag der Marktanteil aller Öko-Produkte am Lebensmittelmarkt in Deutschland in 2004 bei ca. 2,5%, wobei z.b. der Marktanteil bei Öko-Obst noch höher, bei ungefähr 5% lag (BMVEL 2005). Obwohl eine gesundheitsfördernde Wirkung ökologischer Produkte bisher wissenschaftlich (über die analytische Bestimmung der wertvermindernden und/oder wertgebenden Stoffen) eindeutig nicht nachgewiesen werden konnte (z.b. Kopp 2005, Tauscher et al.), gehen die Verbraucher von einer vorteilhaften gesundheitlichen Wirkung ökologischer Produkte aus (Rohner-Thielen 2005). Vergleichsweise am erfolgreichsten bezüglich Reproduzierbarkeit der Ergebnisse waren in den letzten Jahren die Qualitätsuntersuchungen auf der Grundlage sog. bildschaffender Methoden (Biokristallisation, Steigbild und Rundfilterchromatogramm; Meier-Ploeger & Vogtmann 1991, Soil Association 2001, Weibel et al. 2001). Die Ergebnisse der Methoden sind Bilder, die nach vorgegebenen Kriterien ausgewertet und interpretiert werden. 1

20 Nimmt man die Ansprüche der Verbraucher als Maßstab für die Bewertung der ökologischen Lebensmittelqualität, so muss neben der prozessbezogenen Qualität (Bio-Gütesiegel, EG-Öko-Verordnung 2092/91ff) auch die produktbezogene (Ergebnis-)Qualität wieder stärker berücksichtigt und bewertet werden. Diese lässt sich allerdings in ihrer Gesamtheit nur als Summe ausgewählter Einzelbestimmungen messen. Die bildschaffenden Methoden werden in der vergleichenden produktbezogenen Qualitätsforschung mit ökologisch und konventionell angebauten und verarbeiteten Lebensmitteln als komplementär zu dem analytischen Stoffnachweis gesehen (Screeningmethode). Dabei wird angenommen, dass die Bestimmungen äußerer und innerer Qualitätsparameter nur Teilaspekte der Qualität erfassten, während mit den komplementären Methoden eine ganzheitliche Aussage ( das ganze ist mehr als die Summe seiner Teile ) gemacht werden können (Meier-Ploeger & Vogtmann 1991). Dazu wird argumentiert, dass eine komplementäre Qualitätsbestimmung vor allem die Ordnungs- und Strukturierungsfähigkeit eines Lebensmittels erfassen kann (Meier- Ploeger & Vogtmann 1991). Diese wird von den spezifischen Lebenserscheinungen einer Pflanze, eines Tieres wie Wachstum, Entwicklung, Reproduktion etc. und durch Verarbeitungsverfahren der Rohwaren beeinflusst. Eine lebensgemäße Qualitätsforschung sollte Untersuchungsmethoden einbeziehen, die diesen Lebensphänomenen pflanzlicher und tierischer Produkte gerecht werden (Balzer- Graf 2001). Obwohl bildschaffende Methoden offenbar geeignet sind, Unterschiede zwischen verschiedenen Anbauweisen, Sorten, Verarbeitungsgrade etc. unter ähnlichen Versuchsbedingungen zu belegen (Meier-Ploeger & Vogtmann 1991, Weibel et al. 2001), müssen diese Methoden hinsichtlich ihrer Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit und Robustheit validiert werden, um wissenschaftlich begründete Aussagen mit diesen Methoden treffen zu können. Das Potenzial der Methoden wird in ihrem Ansatz gesehen: die Erzeugung eines Bildes anstelle einer Zahl. Über das Bild soll ein ganzheitlicher Zugang zur Qualität der zum Bild führenden Produkte, Stoffe, Pflanzenteile oder Lebensmittel möglich werden, wobei sich der Begriff ganzheitlich sowohl auf die Methode selber (Belassen der Ganzheit) als auch auf die Interpretation und damit auf die Qualität selber beziehen kann (Überwindung des reduktionistisch-materiellen Paradigmas). Dazu soll eine Sprache gewählt werden, die es möglich macht, einen solchen Ansatz mit der 2