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23.7.2012

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Schnelltest-Sensoren für Reifegrad von Früchten

Den Früchtereifegrad kann man nun per Schnelltest analysieren anhand des Pflanzenhormons Ethylen, das je nach Reifegrad unterschiedlich stark als Stoffwechselprodukt ausströmt.


Äpfel scheiden mit zunehmender Reife das farb- und geruchlose Gas Ethylen aus, ein pflanzliches „Reifungshormon“. Es löst die Aromabildung aus und beschleunigt die Reifung aber auch Alterungs- und Verderbnisprozesse. Stark äthylenempfindlich sind: Apfel, Aprikose, Banane, Birne, Nektarine, Papaya, Pfirsich.

Im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gelang es in einem Projekt der Deutschen Forschungsvereinigung für Mess-, Regelungs- und Systemtechnik e.V. (DFMRS, Bremen) ein Messsystem auf Basis von Ethylensensorik zu entwickeln, das den Reifungsgrad der Früchte überwacht. Diese Innovation ist insbesondere für Unternehmen der Fruchtlogisik interessant, aber auch Verbraucher dürfen sich freuen, denn dank dieser hochsensitiven Messtechnologie gelangt weniger bereits überreifes Obst in den Handel.

Stoffwechsel findet in Früchten nach der Ernte weiterhin statt und je nach Obstsorte und Reifegrad werden unterschiedliche Mengen an gasförmigem Ethylen erzeugt. Während die Frucht heranreift, steigt die Ethylenproduktion stark an, das Maximum wird mit dem idealen Reifezustand erreicht, bevor es dann zu Überreife und Absenkung der Ethylenmenge kommt. Damit eignet sich das Gas besonders gut als Indikator für den Reifegrad von Obst.

Darüber hinaus ist es ein Vorteil, die Ethylenkonzentration in der Umgebung gut zu kennen, denn das Gas wirkt auf die Früchte wie ein Reifehormon. So kann es beim Transport oder Lagern zu einer Art Kettenreaktion führen, wenn erste Früchte den maximalen Reifezustand erreichen und damit den Reifeprozess der gesamten Ladung beschleunigen. Dann sind Verluste beispielsweise beim Strassentransport von bis zu 20.000 Euro möglich.

2011 wurden weltweit etwa 725 Millionen Tonnen Obst geerntet, die zum Endverbraucher transportiert werden mussten. Entsprechend gross dürfte das Interesse an einem Mess- und Warngerät in Unternehmen der Fruchtlogistik sein – vorausgesetzt das Kosten-Nutzen-Verhältnis stimmt. Das ist bei den bisherigen Systemen nicht der Fall, da es hier um Konzentrationsmengen im ppb (parts per million)-Bereich geht und diese bis dato nur mit aufwendigen und teuren Geräten in Laboren nachgewiesen werden.

Das Ziel der Industriellen Gemeinschaftsforschung ist, möglichst praxisnahe Grundlagen zu liefern. Das gelingt, in dem man Industrievertreter mit einbezieht, die dann den Marktbedarf genau formulieren. In diesem Fall war die Herausforderung für die Forscher, ein kompaktes und robustes System mit geringen Wartungskosten, möglichst kleinem Energieverbrauch und autonomen Betrieb zu entwickeln. Dabei sollte der Anschaffungspreis 1.200 Euro nicht übersteigen, da nur bei diesem Marktpreis diese Technologie grossflächig eingesetzt werden könnte.

„Solche genauen Anforderungen aus der Wirtschaft zu kennen, ist für die Wissenschaft sehr hilfreich – nur so entstehen Innovationen, die sich auf dem Markt auch durchsetzen können“, sagt Professor Walter Lang vom Friedrich Wilhelm Bessel Institut Forschungsgesellschaft mbH (Bremen), wo die Entwicklung stattgefunden hat. „So haben wir beispielsweise bei der Materialauswahl auf die Kosten und die Festigkeit geachtet und einen möglichst einfachen Aufbau angestrebt, um am Ende ein langlebiges und wartungsarmes System zu haben.“

„Jetzt sind die Unternehmen der Messtechnik an der Reihe, die Forschungsergebnisse in marktfähige Systeme umzusetzen“, sagt Dirk Dreyer, Geschäftsführer der DFMRS, die zu den rund 100 Forschungsvereinigungen der AiF gehört. „Dabei sind diese nicht nur für Obsttransporte interessant, sondern auch für weitere Bereiche in der Lebensmitteltechnik.

Und wie das in der Industriellen Gemeinschaftsforschung häufig der Fall ist, werden auch hier in anderen Disziplinen Anwendungen erwartet, beispielsweise in der Umwelt-, Verfahrens- oder in der chemischen Technik.“ IGF-Vorhaben werden im Innovationsnetzwerk der AiF organisiert und aus den Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.

Über die AiF:

Die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. ist ein 1954 gegründetes, industriegetragenes Innovationsnetzwerk zur Förderung von Forschung und Entwicklung im Mittelstand. Es verknüpft die Interessen von Wirtschaft, Wissenschaft und Politik. Aufgabe ist es, als Dachverband von rund 100 branchenspezifischen Forschungsvereinigungen die Volkswirtschaft Deutschlands in ihrer Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu stärken.

Die AiF als gemeinnütziger Verein ist Träger der Industriellen Gemeinschaftsforschung und betreut gemeinsam mit der AiF Projekt GmbH und der AiF F∙T∙K GmbH, ihren einhundertprozentigen Tochtergesellschaften, weitere Förderprogramme der öffentlichen Hand. Im Jahr 2011 setzte die AiF rund 675 Millionen Euro an öffentlichen Fördermitteln ein. (AIF / IDW)

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