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Nachernteverfahren und Qualität von Tafeläpfeln

Fallstudie Dauerkulturen mit Fokus auf Obstbau in Zusammenhang mit „Horticultural Systems“, Dezember 2007. Verfasst von FröhlichD, HattF und WeberV

Einleitung

Der Anteil Golden Delicious am gesamten Schweizer Tafelapfelangebot schwankte in den letzten Jahren zwischen 40 und 50%. Das optimale Erntedatum liegt rund um den 24. September. Innerhalb des vorliegenden Versuches wurden mehrere Parameter, die die Reife, sowie den Reifeverlauf nach der Ernte beeinflussen bestimmt. Der Versuch wurde in Wädenswil bei der Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil (ACW) durchgeführt. Dabei wurde an sieben verschiedenen Pflückterminen die Reifeparameter Festigkeit, Zuckergehalt, Stärkegehalt, Fruchtgewicht und Fruchtgrösse von Golden Delicious untersucht. Des Weiteren wurden innerhalb der vorliegenden Arbeit der Zeitverlauf und die Steuerung der Reife mit MCP untersucht. Ziel dabei war, den Einfluss des Erntetermins auf die Fruchtfleischfestikgeit, Zuckergehalt und andere Qualitätseigenschaften zu untersuchen.

Literaturübersicht
1   Reifebestimmung von Äpfeln
Für die Reifebestimmung von Äpfeln sind der Zuckergehalt, die Fruchtfleischfestigkeit, der Stärkegehalt, das Fruchtgewicht sowie die Fruchtgrösse von Bedeutung.
Der Zuckergehalt von Äpfeln wird massgeblich durch den Fruchtbehang am Baum bestimmt. Somit kann dieses Qualitätsmerkmales v. a. mit der Behangskontrolle am Baum beeinflusst werden. Eine zweite Kontrollmöglichkeit besteht darin durch Kontrollmessungen des Zuckergehaltes bei der Ernte oder der Einlagerung die Früchte mit zu geringem Gehalt von der Lagerung auszuschliessen (HÖHN ET AL., 1999). Gemäss Konsumententests liegt dabei für Golden Delicious die Akzeptanzschwelle 12 °Brix für den Zuckergehalt. Der Richtwert bei der Ernte liegt bei 11,5 bis 13° Brix (HÖHN, GUGGENBÜHL, 1999).
Die Fruchtfleischfestigkeit wird von zahlreichen Faktoren bestimmt. Einerseits bestimmen die Gene einer Sorte entscheidend, welche Festigkeitswerte generell erzielbar sind. Auch mit den Anbaumassnahmen kann der Produzent die Festigkeit beeinflussen. Dabei ist die Wahl des Erntezeitpunkts ausschlaggebend für die Festigkeit. Weiter beeinflusst die Lagerung die Fruchtfleischfestigkeit, allerdings kann sie die Festigkeit nur erhalten und nicht verbessern (HÖHN, 2001). Gemäss Konsumententests liegt für Golden Delicious die Akzeptanzschwelle für die Fruchtfleischfestigkeit bei 4,5 kg/cm². Dementsprechend sollte die Fruchtfleischfestigkeit bei der Ernte über 7 kg/cm² liegen, damit bei Lagerende noch eine Festigkeit der Früchte 5 bis 6 kg/cm² besteht (HÖHN, GUGGENBÜHL, 1999). Die Temperaturbedingungen an der Verkaufsfront begünstigen danach das Weichwerden der Früchte. Dabei gibt es gibt grosse Unterschiede zwischen den Sorten. Golden Delicious baut beispielsweise bei 20 °C nur 20 g/Tag ab, wohingegen Elstar 140 g/Tag bei 20 °C abbaut (HÖHN, 2001).
Während der Reifung der Äpfel wird die vorhandene Stärke in Zucker umgewandelt. Der Abbau beginnt dabei vom Kerngehäuse aus. Der Stärkeabbau wird mit einer Jod-Kalium-Lösung bestimmt und anhand einer Skala von 1 bis 10 anhand von Stärkeabbautafeln beurteilt, wobei 1 keinen Stärkeabbau und 10 einen vollkommenen Stärkeabbau bedeutet. Dabei gilt, je weiter der Stärkeabbau fortgeschritten ist, desto reifer ist die Frucht (HÖHN, 2001). Der Stärkeabbau bei der Ernte von Golden Delicious sollte 6 oder 7 betragen (HÖHN ET AL., 1999).
Der Reifeindex nach Streif berücksichtigt und kombiniert den Zuckergehalt als Fruchtqualitätsmerkmal sowie die beiden Reifemerkmale Fruchtfleischfestigkeit. Die Richtwerte bezüglich des Reifeindex bei Ernte liegen zwischen 0,09 und 0,12. Dabei gilt, je kleiner der Index, umso reifer sind die Äpfel (HÖHN, 2001).
Neben den aufgeführten Analysemethoden kann die Reifebestimmung auch mit einer Nah-Infrarot-Messung (NIR) durchgeführt werden. Dabei werden Halogenlampen eingesetzt, die sichtbare und nah-infrarote Lichtstrahlung (NIR) emittieren. Ein Infrarotsensor am Grund des Messkegels registriert die Strahlung, die durch den unteren Teil der Frucht hindurch gelangt. Da in diesem Wellenlängenbereich zum Beispiel Zucker oder organische Säuren Licht absorbieren, können aus dem gemessenen Infrarotspektrum die zuvor kalibrierten Messgrössen errechnet werden (BAUMGARTNER ET AL., 2007 a). Dabei ist zu beachten, dass für jedes Fruchtmaterial und jede Messgrösse eine Kalibrierung notwendig ist (PARK ET AL, 2003). Die mit der NIR-Spektroskopie erreichten Resultate für Zuckergehalt, titrierbare Gesamtsäure und Fruchtfleischfestigkeit sind im Hinblick auf eine Praxisanwendung viel versprechend. Zwar erreicht man mit dieser Methodik noch nicht die Genauigkeit der Referenzanalyseverfahren, hat dafür aber den Vorteil, dass die Früchte zerstörungsfrei analysiert und somit weiterverwendet werden können. Zudem sind der Zeit- und Kostenaufwand wesentlich geringer. Dementsprechend wird diese Methode in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen (BAUMGARTNER ET AL., 2007 a).

2. Ethylenproduktion, Respiration und Fruchtreife von Äpfeln
Der Atmungsstoffwechsel von Früchten beinhaltet die Umwandlung von diversen Zuckern (Glucose, Fructose, div. Fruchtsäuren) und Sauerstoff zu CO2, H2O und Energie (aerobe Fruchtatmung) sowie auch Ethanol (anaerobe Fruchtatmung) (OSTERLOH, 1996). Die Intensität des Atmungsstoffwechsels deutet auf die Ausprägung von stoffwechselphysiologischen Prozessen hin. Ethylen ist ein Phytohormon und fungiert als Reifegas in klimakteren Früchten (STREIF ET AL., 2002). Ethylen bindet in der Pflanzenzelle an Ethylenrezeptoren, bewirkt dort die Ausprägung von Reifegenen und regt die Ethylenproduktion an (HÖHN UND BERTSCHINGER, 2006). Der Anstieg der Respirationsrate und die Initiierung der Ethylenproduktion zeigt die Reife und somit den Erntetermin an. Zu diesem Zeitpunkt sind sowohl die Fruchtqualität als auch die Haltbarkeit gut.
1-MCP (Methylcyclopropen) ist eine Substanz, welche in der Schweiz seit 2005 zur Verlängerung der Lagerfähigkeit in klimakteren Früchten angewandt wird (Handelsname SmartFresh) (HÖHN ET AL., 2006). MCP besetzt die Ethylenrezeptoren in Früchten und verlangsamt daher stark die Wirkung des Reifegases Ethylen (HÖHN UND BERTSCHINGER, 2006). Früchte können nach der Behandlung mit 1-MCP unter Lagerbedingungen einige Monate länger gelagert werden und die Abnahme der Fruchtfleischfestigkeit und des Säuregehaltes wird reduziert, was die Früchte beliebter bei Konsumenten macht (Streif et al., 2002). Die Wirkung von MCP ist aber auch stark von der Sorte, vom Lagerverfahren und vom Behandlungszeitpunkt abhängig. Die MCP-Wirkung bei Golden Delicious ist beispielsweise weniger ausgeprägt als bei Gala (HÖHN ET AL., 2006). Ausserdem bewirkt MCP teilweise auch eine Abnahme der Fruchtfäule und anderen unerwünschten Qualitätseinbussen (STREIF ET AL., 2002).

Diskussion
1. Entwicklung der Festigkeit sowie von Zucker- und Stärkegehalt
Insgesamt wird durch die Reifebestimmung deutlich, dass die Äpfel mit vorschreitendem Erntezeitpunkt an Gewicht und Grösse zunehmen. Des Weiteren nimmt mit der Zeit der Stärkeabbau zu, was einen höheren Zuckergehalt bedingt. Der Stärkeabbau sowie der abnehmende Reifeindex nach Streif bedeuten weiterhin eine zunehmende Reife mit vorschreitendem Erntezeitpunkt. Der optimale Erntezeitpunkt, an dem alle Kriterien der Früchte nach Ernte eingehalten werden, war am 24.09.07. Dementsprechend ist eine Ernte an diesem Datum in Hinblick auf alle Reifeparameter optimal.

Anhand der statistischen Auswertung war ersichtlich, dass alle ermittelten Werte normal verteilt sind. Anhand der Scheffé-Prozedur wurde in Hinblick der Fruchtfleischfestigkeit sowie der weiteren Reifeparameter deutlich, dass je weiter entfernt die jeweiligen Pflückzeitpunkte voneinander waren, desto häufiger traten signifikante Unterschiede zwischen ihnen auf. Aufgrund dessen sind diese Reifetermine signifikant in Hinblick auf die jeweilig erfassten Parameter voneinander verschieden.

2.    Einfluss des Pflücktermins auf den zeitlichen Verlauf von Fruchtfleischfestigkeit, Gewichtsverlust sowie Zucker- und Säuregehalt
Der Fokus der Diskussion wird aufgrund der Aussagekraft der Daten aus dem Ergebnisteil auf die Entwicklung des Gewichtsverlustes gerichtet. Dieser ist eine Folge der Lagerbedingungen und Indiz über den aktuellen Fruchtzustand (BAUMGARTNER, 2007 b). Bis zu einem Gewichtsverlust von fünf Prozent sieht man dem Apfel keine grossen Veränderungen an. Er wird ein bisschen zäher. Übersteigt der Gewichtsverlust fünf bis sechs Prozent, schrumpft der Apfel und ist nicht mehr verkäuflich (BAUMGARTNER, 2007 b). Keine der gemessenen Werte überschreiten diese Grenzwerte. Der Lagerhalter möchte aus ökonomischer Sicht einen möglichst geringen Gewichtsverlust. Im Kapitel 5.1 wurde als optimaler Erntezeitpunkt der 24. September angegeben. Dieser wird durch den Verlauf des Gewichtsverlustes nicht eindeutig bestätigt (Abb. 3). Damit dies der Fall wäre, so müsste die Trendgerade über den Gewichtsverlust mit Erntedatum am 24. September am flachsten verlaufen. Es könnte sein, dass die Lagerdauer zu wenig lang ist, um eine Aussage über den optimalen Erntezeitpunkt machen zu können.

3    Wirkung der MCP-Behandlung auf Ethylenproduktion und Respiration
Sowohl die CO2-Produktion als auch der O2-Verbrauch steigen kurz nach der Ernte an, was auf den optimalen Erntezeitpunkt schliessen lässt. MCP verlangsamt den Reifungsprozess. Daher ist es klar, dass die MCP-Behandlung den CO2-Ausstoss (Atmung) vermindert. Aufgrund der Erhöhung des O2-Verbrauchs durch MCP ist anzunehmen, dass MCP weitere  Prozesse in der Frucht beeinflusst. Zusätzlich bewirkt MCP-Behandlung, dass die Ethylenproduktion später einsetzt und auch dass die Produktion des Ethylens tiefer ist. Weiterhin wurde der Pflücktermin am 26.09. der untersuchten Früchte optimal gewählt, da die Ethylenproduktion zu diesem Zeitpunkt beginnt.

Zusammenfassung und Ausblick
Um den Ansprüchen der Konsumenten gerecht zu werden, müssen bestimmte Qualitätsparameter eingehalten werden. Die Qualitätsparameter ändern sich in Abhängigkeit des Erntetermins und der Lagerbedingungen. Um eine gute Qualität und Haltbarkeit zu erreichen, ist der Erntetermin entscheidend. Deshalb ist eine regelmässige Erfassung der Qualitätsparameter notwendig. Zu Beginn der Ethylenproduktionsphase werden die Ansprüche der Konsumenten an die Qualität von Früchten eingehalten. Deshalb ist Ethylen ein guter Indikator für den optimalen Erntetermin. In Hinblick auf den Verlauf von Zuckergehalt, Säure und Festigkeit waren generelle Tendenzen erkennbar. Für alle Erntetermine war dabei der Verlauf des betrachteten Kriteriums gleich. Nur beim Gewichtverlust waren Unterschiede zwischen den Erntedaten erkennbar, was für die Lagerhalter interessant sein könnte.
Literatur

BAUMGARTNER D., GABIOUD S., GASSER F., HÖHN E. (2007 a): Zerstörungsfreie Messung innerer Qualitätsmerkmale beim Apfel. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau, Nr. 12/07.

BAUMGARTNER D. (2007 b): Persönliche Kommunikation betreffend Gewichtsverlust über E-Mail vom Montag, 17. Dezember 2007.

B.C. TREE FRUITS LTD. (2007): Bild Golden Delicious auf Titelblatt, Internet-Adresse: http://www.bctree.com/pressroom/gallery/apples/images/Golden%20Delicious-Dry.jpg, gefunden am 19. Dezember 2007.

HÖHN E., BERTSCHINGER L. (2006): Früchte/Obstbau, Einführung und Nachernteaspekte. Skript Vorlesung Hortikultur 1, BSc Agrarwissenschaften, ETH Zürich.

HÖHN E., GASSER F., SIEGRIST J. (2006): Obsteinlagerung 2006. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau, Nr. 16/06, S. 9-13.

HÖHN E. (2001): Fruchtfleischfestigkeit bei Tafeläpfeln: Marktanspruch, Erntezeitpunkt und Lagerung. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau, Nr. 15/01.

HÖHN E., DÄTWYLER D., GASSER F., JAMPEN M. (1999): Streifindex und optimaler Pflückzeitpunkt von Tafelkernobst. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau, Nr. 18/99.

HÖHN E., GUGGENBÜHL B. (1999): Golden Delicious: Festigkeit, Zuckergehalt und Akzeptanz bei der Konsumentenschaft. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau, Nr. 14/99, S. 339-342.

OSTERLOH A. (1996): Lagerung von Obst und Südfrüchten, Ulmer.

PARK B., ABBOTT J., LEE K., CHOI C., CHOI K. (2003): Near-Infrared Diffuse Reflectance for Quantitative and Qualitative Measurement of Soluble Solids and Firmness of Delicious and Gala Apples. Transactions of the ASAE Vol. 46., S. 1721-1731.

STREIF J., HÖHN E., GASSER F. (2002): 1-Methylcyclopropen (1-MCP): Einsatzmöglichkeiten in der Obstlagerung?. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau, Nr. 21/02, S.550-554.

January 31st, 2008
Topic: Crop Science, Product quality Tags: None

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