Neue Lagerverfahren verbessern die Haltbarkeit von Äpfeln

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1 Neue Lagerverfahren verbessern die Haltbarkeit von Äpfeln Dr. Josef Streif Kompetenzzentrum für Obstbau Bodensee Ravensburg (D) KOB KOMPETENZ ZENTRUM Obstbau Bodensee

2 % der Gesamt- Produktion Entwickelte Länder Nicht entwickelte Länder Nach- Ernteverluste Vermeidbare Verluste: Fruchterkrankungen und fäulen durch nicht geeignete Lagerund Transportbedingungen Unvermeidbare Verluste: Fruchtatmung und Wasserabgabe

3 Atmung und Ethylenbildung während der hoch Fruchtentwicklung BLÜTE WACHSTUM - QUALITÄTSBILDUNG ERNTE LAGERUNG mittel Ethylen Atmung niedrig ZELL- STRECKUNG ALTERUNG

4 Das Pflanzenhormon Ethylen lässt Früchte reif werden

5 Bildung und Wirkung von Ethylen im Apfel Methionin (Aminosäure) Ethylen Bindung an REZEPTOREN Genexpression Enzymsynthese und -aktivität Stoffwechselprozesse, REIFE, Weichwerden, Gelbwerden, usw.

6 OBSTLAGERUNG? Mit modernen Lagerverfahren lassen sich Äpfel über Monate nahezu baumfrisch halten. Die heutige Lagertechnologie hat sich seit ca. 50 Jahren aus altbewährten Methoden der Vorratshaltung entwickelt. Entscheidend dafür waren: Maschinelle Kühlung. Verbesserte Baumaterialien, Kälte- Wärme-Isolierung, Gasdichte von Lagerräumen. Elektronische Messgeräte (Temperatur, Luftfeuchte, Gasanalyse). Elektronische Steuer- und Regeltechnik. Fortschritte in Grundlagenforschung zur Reifesteuerung von Früchten.

7 Moderne Kühl- bzw. CA/ULO- Lager Naturlager (bis ~1950 üblich) Welche Lagerarten gibt es? es? Ganz neu Naturlager Kühllager Kühllager CA-bzw. ULO-Lager Lager Nutzung natürlicher Kälte & Feuchte Maschinelle Kühlung & hohe Luftfeuchte Zusätzlich Gasdichte Lagerräume & Messung Regelung von Kohlendioxid (erhöht), Sauerstoff (vermindert) (CA= Kontrollierte Atmosphäre, (ULO= CA Ultra mit Low besonders Oxygenwenig Sauerstoff) =CA mit besonders wenig Sauerstoff) 4. DCA-Lager Dynamische Anpassung der Sauerstoffkonzentration an die Reaktion der Äpfel 5. Ethylen-Hemmstoff 1-MCP 1-MCP

8 Atmung der Äpfel unter verschiedenen Lagerbedingungen Wirkung von wenig O 2 und viel CO 2 Haltbarkeit ist proportional zur Atmung Frucht-A Atmung CO2 Abgab be (relativ) C %CO2 %O2 relativ bei 12 C Kühllager CA-Lager ULO-Lager ULO + 1-MCP oder ~ DCA Tage

9 % Kohlen dioxide O 2 - Effekt CO 2 - Effect Reife Hemmung durch CO 2 Erhöhung und O 2 Verminderung bei GOLDEN DELICIOUS (CO 2 -tolerante Sorte) optimale Wirkung Keine Wirkung!! Keine Wirkung!! Jede Sorte braucht optimal angepasste CA Bedingungen % Sauerstoff

10 Technische Ausrüstung eines CA-Lagers Kälte + Ventilation Messgeräte CO 2 O 2 H 2 O C Fruchtatmung: O 2 -Verbrauch CO 2 -Abgabe Lageratmosphäre: Ventil Lunge Adsorber Druckausgleich CO 2 - Bindung 1-3% O 2 1-5% CO 2 Rest: Stickstoff Türe (gasdicht) N 2 - Generator O 2 - Absenkung Wärme/Kälte-Isolierung Gas-Sperre

11 Weitere Verbesserung der Haltbarkeit von Äpfeln durch neue biotechnologische Verfahren bei der Apfellagerung Dynamische CA-Lagerung, Weiterentwicklung der konventionellen, statischen Lagerbedingungen Anwendung des Ethylen-Hemmstoff 1-MCP

12 bisher neu Wirkung von Lagerbedingungen auf Ethylen teilweise Hemmung durch CA, ULO, tiefe Temperatur, viel CO 2, wenig O 2 DCA (wirkt wie CA, nur stärker) Methionin (Aminosäure) Ethylen Bindung an REZEPTOREN MCP besetzt Rezeptoren, Ethylenwirkung ist blockiert! Genexpression Enzymsynthese und -aktivität Stoffwechselprozesse, REIFE, Weichwerden, Gelbwerden, usw. z.b. Weichwerden, Farbänderung, Aromastoffbildung

13 Atmung und Haltb barkeit (relativ) Einfluss der Sauerstoffkonzentration auf Atmung und Haltbarkeit Maximale Haltbarkeit anaerober Kompensationspunkt (ACP) = kritische Sauerstoffkonzentration (Stress) Alkoholbildung CO 2 -Abgabe der Äpfel bei Sauerstoffreduktion Haltbarkeit der Äpfel 0 0, % Sauerstoff

14 Lagerstress ist durch Chlorophyllfluoreszenz messbar Licht- Energie Stressfaktoren: z.b. Hitze, Kälte, atmosphärische Bedingungen, anaerobe Lager-Bedingungen Fluoreszenz-Sensor Chlorophyllhaltige Pflanzenteile Lichtenergie über Photosynthese in chemische Energie Wärme, Chlorophyllfluoreszenz

15 Vorteile der Dynamischen CA-Lagerung (DCA) gegenüber der Konventionellen CA-Lagerung Längere Haltbarkeit im Vergleich zu normal CA- Lagerung Bessere Fruchtqualität Lagerung hinsichtlich Festigkeit, Säure, Farberhaltung Bessere Kontrolle physiologischer Erkrankungen: Schalenbräune-Kontrolle ohne chemische Mittel Innere Verbräunungen, Schalenfleckchen

16 Reife-Hemmstoff 1-MCP = 1-Methyl-Cyclo- Propen Chemische Formel: C 4 H 6 Physikal. Zustand: Gas CH 3 Formulierung: wasserlösliches Cyclo-dextrin Pulver mit 3,3% aktiver Substanz seit 2005 zur Nacherntebehandlung von Äpfeln in CH und D zugelassen Handelsname: SmartFresh (Früchte) EthylBloc (Blumen)

17 Jonagold mit und ohne 1-MCP (2001/02) 9 Monate im CA-Lager, bei 3% CO 2 + 1% O 2, 1 C Sofort bei CA-Lagerende Nach 12 Tagen bei 23 C Sofort bei Lagerende geringer MCP-Effekt auf Fruchtfarbe, bei Nachlagerung aber große Wirkung. Verbessert die Haltbarkeit während der Vermarktung.

18 Fruchtfleischfestigkeit bei der Sorte Elstar bei der Ernte und nach 20 Tagen Lagerung bei 20 C bei MCP behandelten und unbehandelten Früchten 7 Fruchtfleischfes stigkeit [kg/cm²] zur Ernte Kontrolle Nach ca. 20 Tagen bei 20 C MCP

19 100% Konsumentenbefragung (73 Personen) Sorte Jonagold, optimal-spätere Ernte, 5 Monate CA-Lagerung +15 Tage Nachlagerung 80% 60% 40% 20% 0% Ko MCP Ko MCP Ko MCP Knackigkeit Saftigkeit Geschmack schlecht mittel gut sehr gut

20 Anwendung von 1-MCP bei der Apfellagerung Nach der Ernte werden die Äpfel in einem gasdichtem Raum mit MCP-Gas behandelt Das MCP ist an Dextrin-Pulver gebunden und kann daraus mit Wasser freigesetzt werden Die Behandlung erfolgt bei niediger Temperatur (ca. 4 C) während 24 h Die Wirkungsdauer von MCP ist von den weiteren Lagerbedingungen abhängig Wenn die Frucht aus dem Lager kommt, beginnt sie je nach Bedingungen langsam zu reifen

21 Einsparung von Energiekosten nach 1-MCP-Anwendung Ene ergieverbrauch (kwh) Ventilation Abtauung CO2-Adsorption Gesamte En nergiekosten ( ) bei kommerzieller CA- Lagerung von Gala Äpfeln während 5,5 Monaten bei verschiedenen Temperaturen Lager mit 1-MCP: 4 C Lager ohne MCP: 1.5 C (Lagermenge je Raum: 210 t) bei 4 C, mit MCP bei 1,5 C, ohne MCP Differenz: 35%

22 Verkostung von Gala Äpfeln nach 5,5 Monaten Lagerung unter verschiedenen Temperaturbedingungen mit und ohne 1-MCP plus 10 Tage Nachlagerung bei 20 C (Mittelwerte der Messdaten von 5 verschiedenen Gala Herkünften) sehr gut) Bewertung (1: sehr schlecht; 5: Geschmack Textur Wiederkauf bei 1,5 C, ohne MCP bei 4 C, mit MCP