Erwerbs-Obstbau

, Volume 50, Issue 2, pp 49–61 | Cite as

Untersuchungen zur Lagerung von Erdbeeren unter Berücksichtigung verschiedener Verpackungsmaterialien

  • Dennis Dannehl
  • Susanne Huyskens-Keil
  • Uwe Schmidt
Originalbeitrag

Zusammenfassung

Um die Qualitätsverluste erntefrischer Erdbeeren während der Lagerung zu reduzieren, wurden die Auswirkungen verschiedener Verpackungsmaterialien, unter Berücksichtigung der Lagerungsdauer und der Lagerungstemperatur (20°C mit 75% relative Luftfeuchte, 4°C mit 88% relative Luftfeuchte), untersucht. Verwendet wurden Erdbeerschalen (500 g), die sich in Form, Anordnung und Anzahl der Lüftungsöffnungen, Verschließbarkeit sowie durch den Werkstoff voneinander unterschieden.

Es konnte festgestellt werden, dass durch eine Temperaturabsenkung auf 4°C die Qualität der Erdbeeren in allen Verpackungsvarianten länger erhalten blieb. Dennoch wirkten sich die verwendeten Verpackungen unterschiedlich auf die festgelegten Qualitätsparameter aus. Das Verpackungsmaterial aus Polypropylen, welches mit einem Deckel verschlossen und nur vereinzelt mit Lüftungsschlitzen ausgestattet war, erzielte die besten Ergebnisse. Unter anderem wurden die Transpirationsverluste stark reduziert und begünstigten dadurch den Erhalt der Fruchtfleischfestigkeit und die Farbstabilität der Früchte. Dagegen wurde der Frischezustand während der Lagerung durch Einfluss der Materialien aus Polyethylenterephthalat, Polyactid und Holzschliff reduziert. Der Qualitätsverlust war weniger von dem Werkstoff, sondern von der Anzahl der Lüftungslöcher abhängig. Die Ergebnisse belegen, dass mit steigender Anzahl der Lüftungslöcher die Transpirationsverluste anstiegen und die Festigkeit und Farbstabilität der Früchte abnahmen. In diesem Zusammenhang konnte keine starke Reduzierung des pathogenen Befalls in Abhängigkeit der Belüftungsschlitze beobachtet werden. Das heißt, die Frischeverluste der Erdbeeren waren im Verpackungsmaterial aus Polypropylen am geringsten, gefolgt von den Verpackungen aus Polyethylenterephthalat, Polyactid und Holzschliff. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass sich die Verpackungsart und die Lüftungslöcher auf den Druckstellenanteil und den Zellsaftausfluss der Erdbeeren auswirkten. Die unebene Bodenoberfläche in den Materialien aus Polyethylenterephthalat und Polyactid erhöhte den punktuellen Druck auf die Beeren, der zu Druckstellen und Verletzungen der Fruchtoberfläche führte. Scharfkantige Lüftungsschlitze in Nähe der Bodenoberfläche dieser Varianten begünstigten die Verletzungen und den Zellsaftaustritt aus den Verpackungen.

Schlüsselwörter

Erdbeere Fragaria x ananassa Verpackung Fruchtqualität Shelf life Fruchtfäulen Fruchtfarbe Lagerung Fruchtfleischfestigkeit 

Storage of strawberries with consideration of different packaging materials

Abstract

In order to reduce the loss of quality of freshly harvested strawberries during storage, the effects of different packaging materials were examined with regard to storage time and temperature regime (20°C with relative humidity 75%, 4°C with relative humidity 88%). Strawberry containers (500 g) were used differing in form, alignment and number of ventilation openings, top and material.

It was found that a drop in temperature to 4°C preserved the quality of strawberries longer in all packaging variants. Nevertheless, the used packaging material had different effects on the quality parameters. The packaging material made of polypropylene, which was closed with a lid and was equipped only with little ventilation openings, yielded the best results, e. g. the transpiration losses were strongly reduced, thus favouring the preservation of pulp consistency and colour stability of the fruits. On the other hand, the fresh mass during storage was reduced by the materials polyethylenterephthalat, polyactid and groundwood. The quality loss was less dependent on the material, but more dependent on the number of ventilation openings. The results showed that with increasing numbers of ventilation openings the transpiration losses increased and the consistency and colour stability of the fruits decreased. In this context, a strong reduction of pathogenic infestation in relation to the ventilation openings could not be observed. As such, the loss of freshness was lowest with the packaging material of polypropylene, followed by the polyethylenterephthalat, polyactid and groundwood. Moreover, it was found that the kind of packaging material and the ventilation openings had an effect on the amount of pressure marks and the discharge of cell sap of the strawberries. The uneven ground surface of the materials made of polyethylenterephthalat and polyactid increased the punctual pressure on the strawberry fruits, which led to pressure marks and injuries of the fruit surface. Sharp-edged ventilation openings close to the ground surface of these variants favoured injuries and cell sap discharges of the packaging.

Keywords

Strawberry Fragaria x ananassa Packaging Postharvest quality Shelf life Pathogens Fruit colour Storage Fruit firmness 

Einleitung

Bei der Betrachtung des gegenwärtigen Gesundheitsbewusstseins der Bevölkerung wird deutlich, dass die Qualität von Obst und Gemüse einen sehr hohen Stellenwert bei der Direktvermarktung einnimmt. Der Literatur zufolge wird das verfügbare Angebot bei Obst und Gemüse, in Bezug auf die Qualität, nicht der Nachfrage des Endverbrauchers gerecht und spiegelt somit den begrenzenden Faktor bei der Vermarktung wider (Hamm 2002). Um die Qualitätsverluste während der Nacherntephase bei leicht verderblichen Produkten wie Beerenobst zu minimieren, gehört die Auswahl eines geeigneten Verpackungsmaterials zu einer wesentlichen Maßnahme.

Unter den Beerenobstarten gehört die Erdbeere (Fragaria x ananassa) neben dem Apfel zur beliebtesten Obstart in Deutschland (Kasbohm 2002). Erdbeeren enthalten eine hohe Konzentration an bioaktiven Substanzen und werden nach Würtenberger und Mitcham (2003) hauptsächlich aus Spanien und Italien importiert. Auf den Transportwegen und während der Lagerung in den Verpackungsmaterialien werden Erdbeeren aufgrund ihrer empfindlichen Fruchtoberfläche vermehrt von fäulniserregenden Mikroorganismen befallen, die die Qualität der Früchte mindern. Insbesondere wird die mikrobielle Aktivität durch Druckstellen oder Verletzungen der Fruchtoberfläche gefördert. Daraus resultiert, dass für die Vermarktungsfähigkeit der Erdbeeren die Fruchtfleischfestigkeit erhalten bleiben muss. Darüber hinaus ist der Wasserverlust während der Nacherntephase zu reduzieren, um Schrumpfungserscheinungen sowie Glanzverlusten vorzubeugen.

Auf dem freien Markt wird für die Lagerung von Erdbeeren eine Vielzahl von Verpackungsmaterialien angeboten, die die Auswahl für ein geeignetes Material zur Qualitätserhaltung der Früchte erschweren. Um aufzuzeigen, wie unterschiedlich die Erdbeeren während der Lagerung durch die Verpackungsmaterialien beeinflusst werden und um die Auswahl für Unternehmer zu erleichtern, wurden an der Humboldt-Universität zu Berlin vier verschiedene Verpackungsmaterialien untersucht. Geprüft wurde die Qualitätserhaltung von erntefrischen Erdbeeren in Abhängigkeit von der Verpackungsart bei zwei verschiedenen Lagerungsbedingungen (20°C, relative Luftfeuchte 75% und 4°C, relative Luftfeuchte 88%).

Material und Methoden

Versuchsanlage

Für die experimentellen Untersuchungen hinsichtlich der Qualitätsveränderungen der Erdbeeren in Abhängigkeit von verschiedenen Verpackungsmaterialien wurden zwei Klimakammern verwendet. Diese unterschieden sich in der Temperaturführung: eine vermarktungssimulierende Temperaturvariante von 20°C, mit einer relative Luftfeuchte von 75% und eine praxisübliche Lagervariante von 4°C, mit einer relativen Luftfeuchte von 88%. Das Erdbeermaterial wurde in beiden Lagervarianten in den Klimakammern im Dunkeln aufbewahrt.

Material

Als Ausgangsmaterial wurde Fragaria x ananassa ‘Sonata’, angebaut in Niedersachsen, verwendet. Nach Meulenbroek (2004) wird die Sorte als mittelrot, glänzend, fest, mit einem sehr guten Geschmack und einer sehr guten Haltbarkeit beschrieben. Die Früchte sind groß und gleichmäßig geformt und spiegeln somit ein homogenes Material wider. Die verwendeten Erdbeeren, die für die experimentellen Untersuchungen eingesetzt wurden, gingen aus Frigopflanzen hervor und entsprachen der Handelsklasse I.

Um den Lagerungsversuch durchzuführen, wurden vier verschiedene Verpackungsmaterialien (je 500 g Fassungsvermögen) herangezogen (Tabelle 1). Die Erdbeerschalen des Typs HSS bestehen aus Holzschliff. Darüber hinaus sind sie nicht transparent, verfügen über Lüftungsschlitze auf der Grundfläche und sind ohne Deckel ausgestattet. Die verbleibenden Materialien sind Kunststoffe unterschiedlicher Herstellungsart und gehören zu den Polymeren (Abb. 1). Die Produktion solcher Kunststoffverpackungen nimmt sehr stark zu, da mit Polymeren die werkstofflichen Anforderungen einfacher und umweltfreundlicher gelöst werden können als mit anderen Werkstoffen (Böhm et al. 1997). Nach Eyerer et al. (2004) sind die Kosten des Ausgangsmaterials zur Herstellung von PP kostengünstiger als die zur Produktion von PET. Demgegenüber liegen die Herstellungskosten von PLA höher als die von PP und PET. Während PP und PET recyclebar sind, besitzt PLA die positive Eigenschaft der Biokompatibilität. Darüber hinaus sind die beschriebenen Kunststoffmaterialien dieser Studie transparent, durch einen Deckel verschlossen und unterscheiden sich durch die Verpackungsform sowie durch Größe und Anordnung der Lüftungsschlitze (Abb. 1).
Tabelle 1

Verwendete Verpackungsmaterialien

Verpackungsmaterial

Kurzbezeichnung des Verpackungsmaterials

Hersteller, Ort

  

Polypropylen

PP

ES Plastic, Hutthurm

  

Holzschliff

HSS

NNZ GmbH, Lüneburg

  

Polyethylenterephthalat

PET

NNZ GmbH, Lüneburg

  

Polyactid/Polymilchsäure

PLA

NNZ GmbH, Lüneburg

  
Abb. 1

Verpackungsmaterialien (Foto: Dannehl)

Lagerung

Die Lagerungsversuche zur Qualitätserhaltung in Abhängigkeit von den Verpackungsmaterialien wurden in zwei Durchläufen durchgeführt und begannen jeweils am 6.7.07 und 16.7.07. In jedem Durchlauf wurde ein Lagerungszeitraum von 10 Tagen mit 4 Auslagerungsterminen angenommen. Bei der 20°C-Temperaturvariante erfolgte die Auslagerung nach 2, 3 und 4 Lagerungstagen, bei der 4°C-Temperaturvariante nach 3, 5, 7 und 10 Lagerungstagen. Um die Ergebnisse statistisch abzusichern, wurde eine fünffache Wiederholung pro Verpackungsvariante und Auslagerungstermin festgelegt.

Die Erdbeeren wurden jeweils am Tag der Einlagerung vom Produzenten ab Hof abgeholt, im klimatisierten Auto transportiert und anschließend per Hand sortiert, um ein homogenes Ausgangsmaterial, frei von Druckstellen und Pathogenen, zu erhalten. Bevor die Erdbeeren in vier verschiedene 500 g-Verpackungsschalen eingewogen und in Klimakammern eingelagert wurden, erfolgten Referenzmessungen (Frischgewicht, Fruchtfleischfestigkeit, L*a*b*-Farbwert) an 50 Früchten als Referenz für den Ausgangszustand (Kontrolle).

Erfassung der Pathogene und Druckstellen

Mindestanforderungen an die Qualität von Erdbeeren sind in der Verordnung der EG-Qualitätsnormen und Handelsklassen (2002) enthalten. Die Mindesteigenschaften (ganz, gesund, von frischem Aussehen, sauber usw.) geben die grundlegende Qualität, die diese nach Aufbereitung, Verpackung und Auslagerung aufweisen müssen, wieder. Die Erdbeeren werden in die Handelsklassen Extra, Klasse I und Klasse II eingeteilt. Als Klasse I werden Erdbeerschalen definiert, deren Inhalt leichte Formfehler, kleine weiße Stellen und leichte oberflächliche Druckstellen aufweisen. Die Gütetoleranz liegt hierbei bei 10% nach Anzahl oder Gewicht der Erdbeeren, die weder den Eigenschaften der Klasse II noch den Mindesteigenschaften entsprechen. Zusätzlich darf der Anteil an Fäulnisbefall oder ausgeprägten Quetschungen, der ein Verzehr ungeeignet macht, höchstens bei 2% liegen. Diese Verordnung wurde bei den visuellen Untersuchungen berücksichtigt, wobei aus versuchstechnischen Gründen ein Schwellenwert von 10% maßgebend war.

Bestimmung des Frischmasseverlustes

Der Frischmasseverlust ist ein Qualitätsmerkmal und beschreibt den Wasserverlust, der hauptsächlich durch Transpiration entsteht. Nicht zu vernachlässigen ist der Wasserverlust durch den Zellsaftaustritt, basierend auf der morphologischen Beschaffenheit der Erdbeeren. Diese ist gekennzeichnet durch eine empfindliche Fruchtoberfläche, welche aufgrund einer fehlenden Wachs- bzw. Fettschicht den Gewebewiderstand verringert. Durch Druckbelastungen können so kleine Risse an der Grenzschicht entstehen, an denen der Zellsaft aus den Früchten austreten kann. Ist der Wasserverlust zu hoch, wird das Aussehen und somit die Frische der Früchte negativ beeinflusst.

In den vorliegenden Untersuchungen wurde der prozentuale Gewichtsverlust an jedem Auslagerungstermin ermittelt.

Bestimmung der Fruchtfleischfestigkeit

Ein weiteres Qualitätsmerkmal ist die Fruchtfleischfestigkeit, welche mit zunehmender Lagerungsdauer abnimmt. Um diese Abhängigkeit zu untersuchen, wurde bei jedem Auslagerungstermin die Fruchtfleischfestigkeit von 50 Früchten jeder Verpackungsvariante mit dem Texturmessgerät der Fa. Firmtech bestimmt. Das Texturmessgerät ist so aufgebaut, dass bei der Durchführung der Messungen die einzelnen Erdbeeren von einem integrierten Stempel leicht eingedrückt wurden. Das Prinzip beruht auf der Widerstandsmessung und wird in der Maßeinheit g/mm ausgedrückt.

Bestimmung der Erdbeerausfärbung

Um die Färbung der Erdbeeren zu bestimmen, wurden dieselben 50 Früchte wie bei der Erfassung der Fruchtfleischfestigkeit verwendet. Die Farbmessungen wurden mit einem Farbmessgerät (Chroma Meter CR 200 b, Firma Minolta) zerstörungsfrei und äquatorial an den jeweiligen Früchten durchgeführt.

Die Messwerte wurden in den Untersuchungen als L*a*b*-Werte der CIE-Norm (1976) angezeigt. Beim L*a*b*-Farbmaßsystem sind die Komponenten Farbton (Farbtonwinkel), Helligkeit und Farbsättigung in einem kugelförmigen Körper innerhalb eines dreidimensionalen Koordinatensystems ablesbar. Aus a* und b* kann sowohl der Farbton (Farbtonwinkel) als auch die Farbsättigung berechnet werden. Dabei ist die Farbsättigung ein Maß für die Qualität der Farbwirkung. Ob eine Farbe als matt und blass oder als kräftig und brillant empfunden wird, hängt von ihrer qualitativen Farbwirkung ab. Die qualitative Farbwirkung beschreibt letztendlich wie weit sich die Farbe an grau oder den reinen Farbton annähert (Voss 1992).

$$ \begin{array}{ll} \textit{Helligkeit} & = L^{\ast }\\ \textit{Farbtonwinkel} (h^{\circ}) & =\arctan [(b^{\ast })/(a^{\ast })] \\ \textit{Farbs\"{a}ttigung} (C^{\ast }) & = \sqrt{(a^{\ast })^{2}+(b^{\ast })^{2}} \end{array} $$

Da die Farbmesswerte stark durch die Lichtart beeinflusst werden und die Bewertung der Farbtöne nur unter eindeutiger Definition des verwendeten Lichts möglich ist, wurde die Normlichtart D65 verwendet. Diese entspricht im Wesentlichen dem Tageslicht.

Aus signifikanten Unterschieden der L*, h° und C*-Werte können Rückschlüsse auf pflanzenphysiologische Reaktionen gezogen werden, wie z. B. die Anthocyanbildung und die damit verbundenen farblichen Veränderungen der Fruchtoberfläche der Erdbeeren.

Statistische Auswertung

Die Auswertung der Versuchsergebnisse erfolgte mit dem Statistikprogramm SPSS 11.5. Aus den erhobenen Versuchsdaten wurden mithilfe der deskriptiven Statistik die Mittelwerte und Standardabweichungen der einzelnen Parameter errechnet. Vor der einfaktoriellen Varianzanalyse wurden die Varianten mit dem Levene-Test auf Varianzhomogenität geprüft. Bei homogenen Varianzen erfolgte der Mittelwertvergleich zwischen den einzelnen Verpackungsmaterialien mit dem Tukey-Test (p < 0,05), bei inhomogenen Varianzen mit dem Games–Howell-Test (p < 0,05).

Ergebnisse und Diskussion

Veränderungen von Pathogenen in Früchten während der Lagerung (20°C, 4°C)

Die Pathogene und Druckstellen wurden als Qualitätsmerkmal und als Indikator für den Versuchsabbruch in die Untersuchungen mit einbezogen. Bei allen Verpackungsvarianten wurde der Versuchsabbruch bei der 20°C-Temperaturvariante nach vier Tagen Lagerung, bei der 4°C-Temperaturvariante nach zehn Tagen vorgenommen, da der Grenzwert der Vermarktungsfähigkeit erreicht war.

Bis zum dritten Lagerungstag konnte bei allen Verpackungsmaterialien bei 20°C kein signifikant erhöhter pathogener Befall nachgewiesen werden. Tendenziell lag jedoch der Anteil an Pathogenen im Material PP gegenüber den anderen Materialien höher (Abb. 2). Dieser betrug nach zwei Lagerungstagen 1,4%, nach drei Lagerungstagen 4,5% und am letzten Auslagerungstag fast 40%. Es ist zu vermuten, dass die 20°C-Temperaturvariante zu einer starken Kondenswasserbildung im Material PP führte. Das mit einem Deckel verschlossene Verpackungsmaterial besitzt außer am Verschluss weniger Lüftungsöffnungen als die anderen mit Deckel verschlossene Materialien. In Folge einer zu hohen relativen Luftfeuchtigkeit und aufgrund geringerer Luftbewegung innerhalb des Materials wurde vermutlich die mikrobielle Aktivität gefördert. Gleiches beobachteten auch Dumdei et al. (2003) in ihren Versuchen. Linke und Geyer (2002) verweisen auf die nicht zu unterschätzende Auswirkung des Mikroklimas in den Verpackungen auf die Haltbarkeit der Produkte. Ungenügende Luftbewegung durch fehlende Lüftungsschlitze kann zu Qualitätsverlusten führen. Darüber hinaus ist es möglich, dass durch weniger Lüftungsschlitze und durch die Atmung der Beeren die Kohlendioxidkonzentration im Verpackungsmaterial PP erhöht wurde. Einerseits wird dadurch die Atmung der Früchte vorteilhaft herabgesetzt, andererseits können niedrige Sauerstoffgehalte zu anaeroben Verhältnissen führen, die Geschmacks- und Farbveränderungen sowie ein Gären der Früchte begünstigen.
Abb. 2

Veränderungen von Pathogenen in Früchten während der Lagerung (20°C)

Der pathogene Befall der Früchte in der Variante HSS war bis zum dritten Lagerungstag ähnlich des Befalls in PP (Abb. 2). Nach zwei Lagerungstagen betrug die pathogene Belastung 0,9%, nach drei Lagerungstagen 3,7%. Nach Dumdei et al. (2003) ist der Befallsdruck in offenen Verpackungen geringer als in geschlossenen Verpackungen. In eigenen Untersuchungen konnte bei der offenen Verpackung HSS, welche mit vier Lüftungsöffnungen in den Ecken der Bodenfläche ausgestattet ist, ein verstärkter pathogener Befall in den unteren Schichten der Verpackung beobachtet werden. Der Befall stieg mit zunehmender Lagerungsdauer stetig an und erreichte am vierten Lagerungstag ein Maximum von 12,2%.

Erdbeeren in PET und PLA-Verpackungen zeigten den geringsten Befall. Die Erdbeeren in PET waren bis zum dritten Lagerungstag mit keinem pathogenen Befall belastet. Nur einen Lagerungstag später stieg der Befall auf 13,6% an. Demgegenüber war das Pilzwachstum im Material PLA während des gesamten Versuchsverlaufs sehr gering. Vom zweiten zum dritten Lagerungstag stieg der Befall von 0,4% auf 0,5% an und erhöhte sich nach vier Lagerungstagen um 6,7%, auf ein Maximum von 7,2%. Unter Betrachtung der Mittelwerte waren die Früchte im Material PLA dem geringsten Befallsdruck ausgesetzt. Das Material ist zwar mit einem Deckel ausgestattet, besitzt aber dem Material PET gegenüber vier Lüftungsöffnungen mehr, die sich im Deckelbereich befinden. Aufgrund dessen ist mit einer höheren Luftbewegung und einer geringeren relativen Luftfeuchtigkeit in dem Material PLA zu rechnen, welche die mikrobielle Aktivität und somit auch die Qualitätsverluste der Früchte herabsetzen.

Werden die Untersuchungsergebnisse des pathogenen Befalls in Abhängigkeit von den Verpackungsmaterialien und der 4°C-Temperaturvariante betrachtet, so konnte weder zwischen den Materialien noch in Bezug auf das Ausgangsmaterial ein signifikant erhöhter pathogener Befall nachgewiesen werden (Abb. 3). Lediglich nach fünf und nach zehn Lagerungstagen konnte an den Früchten im Material PP eine pathogene Belastung von ca. 0.6% beobachtet werden.
Abb. 3

Veränderungen von Pathogenen in Früchten während der Lagerung (4°C)

Zusammenfassend betrachtet wurde aufgrund eines zu hohen Anteils an Pathogenen und Druckstellen in den Materialien der Lagerungsversuch bei der 20°C-Temperaturvariante nach vier Lagerungstagen abgebrochen. Die detaillierte Betrachtung der Ergebnisse führte zu der Erkenntnis, dass durch zusätzliche Lüftungsöffnungen in den Materialien PP und HSS das Mikroklima verbessert werden könnte. Die Ergebnisse der unterschiedlichen Lagerungsbedingungen veranschaulichen weiterhin, dass der pathogene Befall an den Früchten in allen Verpackungsvarianten durch eine Temperaturabsenkung auf 4°C deutlich gesenkt wurde. Die Lagerungsdauer konnte im Vergleich zur 20°C-Temperaturvariante um mehr als das Doppelte verlängert werden.

Entwicklung von mechanischen Beschädigungen in Früchten während der Lagerung (20°C, 4°C)

In Abb. 4 ist der prozentuale Anteil der Druckstellen in den verschiedenen Verpackungsmaterialien während der Lagerung bei 20°C dargestellt. In allen Verpackungsvarianten nahm der Druckstellenanteil mit zunehmender Lagerungsdauer zu. Nach zwei Lagerungstagen war der Anteil der Druckstellen in dem Material PP am geringsten und betrug 3,1% (Abb. 4). Demgegenüber war die Ausprägung der Druckstellen durch Beeinflussung des Materials PLA mit 7% am größten und unterschied sich signifikant vom Ausgangsmaterial. Nach drei Lagerungstagen sah die anteilige Verteilung der Druckstellen in den einzelnen Materialien ähnlich wie nach zwei Lagerungstagen aus. Die geringsten Druckstellen, mit einem Anteil von 7,1%, konnten wieder in der Variante PP festgestellt werden, gefolgt von PET (9,1%), HSS (10,4%) und PLA (21,6%). Erst nach vier Lagerungstagen nahmen die Druckstellen in allen Varianten verstärkt zu, wobei zwischen den Materialien keine signifikanten Unterschiede nachgewiesen wurden.
Abb. 4

Entwicklung von mechanischen Beschädigungen in Früchten während der Lagerung (20°C)

Bei der visuellen Bonitur der Druckstellen konnte bei einer Lagerungstemperatur von 4°C festgestellt werden, dass nach drei Lagerungstagen die Druckstellen der Früchte in den verschiedenen Materialien weder untereinander noch zu dem Ausgangsmaterial signifikant voneinander abwichen (Abb. 5). Nach weiteren zwei Lagerungstagen lag der Anteil der Druckstellen in den Varianten PP, HSS und PET zwischen 3,4% und 4,7%. Die Früchte der Variante PLA erreichte ein Maximum von 8,6% (schlechteste Variante nach fünf Lagerungstagen). Im weiteren Versuchsverlauf konnten erst am zehnten Lagerungstag signifikante Unterschiede ermittelt werden. Während die Materialien PP, HSS und PET nicht signifikant voneinander abwichen, war die Variante PLA signifikant mit mehr Druckstellen belastet als die Varianten PP und HSS. Die Erdbeeren in dem Material PP besaßen am letzten Auslagerungstermin mit 21,4% den geringsten Anteil an Druckstellen, gefolgt von HSS (21,7%), PET (26,9%) und PLA (32,3%).
Abb. 5

Entwicklung von mechanischen Beschädigungen in Früchten während der Lagerung (4°C)

Aus den Ergebnissen beider Temperaturführungen (20°C, 4°C) ist abzuleiten, dass der Anteil der Druckstellen in den Erdbeerschalen aller Verpackungsvarianten bei 4°C gegenüber der 20°C-Temperaturvariante drastisch reduziert wurde. Lag unter gekühlten Lagerungsbedingungen die prozentuale Verteilung der Druckstellen aller Verpackungsmaterialien bis zum siebenten Lagerungstag unter 10%, so wurde dieser Grenzwert bei der wärmeren Variante bereits nach vier Tagen überschritten. Zudem waren die Erdbeeren im Verpackungsmaterial PP, in Abhängigkeit von beiden Temperaturführungen, über den gesamten Versuchszeitraum prozentual am geringsten mit Druckstellen versehen. Es ist zu vermuten, dass das Material PP den anderen Materialien gegenüber elastischer ist. In Folge dessen ist es trotz eines größeren Verhältnisses der Seitenflächen zu der Bodenfläche möglich, dass die Seitenflächen des Materials etwas nachgeben und die Früchte in den unteren Schichten während des Versuchs punktuell mechanisch weniger belastet wurden. Darüber hinaus ist die Bodenfläche des Materials PP eben und nicht mit Lüftungsöffnungen ausgestattet. Einer Verletzung durch scharfe Kanten und Druckstellen durch Unebenheiten wurde dadurch entgegengewirkt. Die Seitenwände und die Kanten der Bodenoberfläche sind zusätzlich wellenförmig geprägt. Diese Form dient zur Fixierung der Erdbeeren, um vor Beschädigungen während des Transports zu schützen. Im Gegensatz dazu ist das Verhältnis der Seitenflächen zur Bodenfläche bei den Materialien HSS, PET und PLA kleiner und somit als vorteilhafter zu bewerten. Hingegen ist die Bodenoberfläche des jeweiligen Kunststoffmaterials sehr uneben geformt und erhöht den punktuellen Druck auf die Früchte in den unteren Schichten des Verpackungsmaterials. Die zusätzlichen scharfkantigen Lüftungsöffnungen erhöhen die Gefahr der Verletzung der Fruchtoberfläche. Eine Abrundung der scharfen Kanten sowie eine ebene Bodenoberfläche könnten die Druckstellen an den Früchten reduzieren. Ebenfalls vorstellbar wäre die Einarbeitung einer Polsterung auf der Bodenoberfläche, die die mechanisch stärkere Belastung der Früchte in den unteren Schichten abfängt. Die Verpackungsvariante HSS besitzt zum Teil diese Eigenschaft, da die Beschaffenheit des Werkstoffs weicher ist als die der Kunststoffe. Darüber hinaus sind die Lüftungsöffnungen weniger scharfkantig und reduzieren dadurch die punktuelle Belastung.

Veränderungen der Frischmasse während der Lagerung (20°C, 4°C)

Die verschiedenen Verpackungsmaterialien wirkten sich in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer unterschiedlich auf den Frischmasseverlust der Erdbeeren aus (Abb. 6). Dabei nahm der Frischmasseverlust der Erdbeeren in allen Varianten mit zunehmender Lagerungsdauer zu. Bestand zu jedem Auslagerungstermin (20°C) zwischen den Varianten HSS, PET und PLA kein signifikanter Unterschied, so war der Frischmasseverlust der Erdbeeren in der Verpackungsvariante PP signifikant zu allen anderen Varianten reduziert. Der Frischmasseverlust der Früchte in PP betrug nach zwei Lagerungstagen ca. 0,5% und stieg bis zum vierten Lagerungstag auf ein Maximum von 0,9%. Dagegen lag der Frischmasseverlust der Erdbeeren in den anderen Verpackungsmaterialien nach zwei Lagerungstagen zwischen 6% und 9% und nach vier Lagerungstagen zwischen 10% und 12%, wobei das Verpackungsmaterial HSS bei dieser Temperaturvariante am schlechtesten abschloss. Die übrigen Materialien PET und PLA lagen bei einem Ranking auf den Positionen zwei und drei, wobei unter Einfluss der Temperaturvariante 20°C die Erdbeeren im Material PLA geringere Frischmasseverluste (10%) zu verzeichnen hatten als die im Material PET (11%). Darüber hinaus wurde beobachtet, dass aus den Erdbeeren in allen Verpackungsvarianten ab dem dritten Lagerungstag Zellsaft austrat. Die Ursachen dafür könnten der Temperatureinfluss und das Eigengewicht der Früchte sein. Das Material PP besitzt keine Lüftungsöffnungen auf der Bodenfläche und fing in Folge dessen den ausströmenden Zellsaft auf, wohingegen der Zellsaft bei den anderen Materialien durch die vorhandenen Lüftungsöffnungen entwich. Demzufolge ist zu vermuten, dass die hohen Frischmasseverluste nicht allein auf die Transpiration der Früchte, sondern auch auf den Wasserverlust durch den Zellsaftausfluss zurückzuführen waren. Einen genaueren Aufschluss darüber ergaben die Beobachtungen der 4°C-Temperaturvariante.
Abb. 6

Veränderungen der Frischmasse während der Lagerung (20°C)

Bei der 4°C-Temperaturvariante waren ähnliche Ergebnisse wie bei der 20°C-Temperaturvariante zu verzeichnen. Der Wasserverlust der Früchte nahm bei allen Verpackungsmaterialien mit zunehmender Lagerungsdauer zu (Abb. 7). Deutliche Unterschiede ergaben sich beim Verpackungsmaterial PP. Bis zum siebenten Lagerungstag konnten keine signifikanten Unterschiede zum Ausgangsmaterial festgestellt werden. Wohingegen die Frischmasseverluste der Erdbeeren in den anderen Materialien gegenüber dem Ausgangsmaterial und der PP-Variante signifikant erhöht waren. Der Frischmasseverlust im Verpackungsmaterial PP war über den gesamten Versuchszeitraum gegenüber den anderen Materialien signifikant geringer. Er betrug nach drei Lagerungstagen 0,1% und stieg bis zum zehnten Lagerungstag nur auf 0,5% an. Bis zum siebenten Tag der Lagerung schnitt demgegenüber das Material HSS am schlechtesten ab, gefolgt von den Materialien PLA und PET. Bereits nach drei Lagerungstagen lag der Frischmasseverlust bei der Variante HSS bei 4% und erreichte nach zehn Lagerungstagen ein Maximum von 12%. Dagegen lag der Frischmasseverlust der Früchte in den Varianten PET und PLA am ersten Auslagerungstermin zwischen 1,8% und 2,6%. Dieser stieg über den gesamten Versuchszeitraum stetig an und erreichte am letzten Auslagerungstermin bei den Früchten der Variante PET ein Maximum von 9,2% und bei der Variante PLA 13,2%.
Abb. 7

Veränderungen der Frischmasse während der Lagerung (4°C)

Während des Lagerungsversuchs (4°C) wurde kein Zellsaftaustritt aus den Früchten beobachtet. Infolgedessen konnte im Hinblick auf die Frischmasseverluste die Aussage getroffen werden, dass die Erdbeeren in der Verpackung PP unter beiden Lagerungsbedingungen (20°C, 4°C) im Vergleich zu allen anderen Materialien die geringsten Transpirationsverluste aufwiesen. Die Wasserverluste durch Transpiration entstehen durch ein Dampfdruckgefälle im Fruchtgewebe gegenüber der trockenen Umgebungsluft. Beträgt die relative Luftfeuchte der Umgebungsluft 98%, wird aufgrund des osmotischen Sogs in den Fruchtzellen kein Wasser mehr abgegeben. Es ist zu vermuten, dass die Kunststoffverpackungen mit Deckel, insbesondere die Verpackungsvariante PP mit deutlich weniger Lüftungsöffnungen, die relative Luftfeuchte erhöhten und dadurch die Transpiration in den Früchten reduziert wurde. Durch diese Verpackungseigenschaft werden nicht nur die Gewichtsverluste, sondern auch die Qualitätsverluste (Welke- und Schrumpfungserscheinungen) verringert. Demgegenüber erwies sich das Material HSS als sehr ungünstig, da die Transpirationsverluste aufgrund des fehlenden Verschlusses der Verpackung sehr hoch waren und somit auch die Frische der Erdbeeren stark reduziert wurde. Dennoch konnte bei allen Verpackungsmaterialien beobachtet werden, dass eine Lagerungstemperaturabsenkung auf 4°C den Frischmasseverlust der Früchte reduzierte bzw. die Frische länger erhalten blieb.

Veränderungen der Fruchtfleischfestigkeit während der Lagerung (20°C, 4°C)

Die Fruchtfleischfestigkeit ist ein Indikator für Reifeprozesse und wird auch als Indikator für die Frische herangezogen. Die Fruchtfleischfestigkeit nimmt mit zunehmender Lagerdauer ab (Winter et al. 1992). Gleiches beschreiben auch Daßler und Heitmann (1991). Das bedeutet, dass sich während der Reifungs- und Alterungsprozesses die Membranstabilität und Zellwandstrukturen verändern und die Frucht aufgrund zellwandhydrolisierender Prozesse ihre Festigkeit verliert.

Während des gesamten Versuchszeitraumes konnte bei einer Lagerungstemperatur von 20°C festgestellt werden, dass die Fruchtfleischfestigkeit in allen Materialien von Auslagerungstermin zu Auslagerungstermin abnahm und die Früchte signifikant weicher waren als die des Ausgangsmaterials. Bereits nach zwei Lagerungstagen konnten signifikant weichere Erdbeeren in den Materialien HSS und PLA gegenüber den Materialien PP und PET nachgewiesen werden (Abb. 8). Nach drei bzw. vier Lagerungstagen waren die Früchte in der Variante PP signifikant fester im Vergleich zu den übrigen Materialien. Daraus konnte abgeleitet werden, dass die Erdbeeren in der Variante PP ihre Festigkeit am längsten behielten. Das bedeutet, dass die Alterungsprozesse der Beeren verlangsamt wurden und somit ihren Frischezustand am besten erhielten, gefolgt von den Früchten in den Materialien PET, PLA und HSS.
Abb. 8

Veränderungen der Fruchtfleischfestigkeit während der Lagerung (20°C)

Bei der 4°C-Temperaturvariante konnten ähnliche Veränderungen der Fruchtfleischfestigkeit in den verschiedenen Verpackungsmaterialien festgestellt werden (Abb. 9). Während der Lagerung wurde die höchste Fruchtfleischfestigkeit von in PP verpackten Erdbeeren ermittelt. Nach fünf bzw. sieben Lagerungstagen war diese signifikant höher als bei den Früchten der anderen Verpackungsvarianten. Darüber hinaus konnten zwischen den Materialien HSS, PET und PLA keine signifikanten Unterschiede abgeleitet werden (Abb. 9). Am zehnten Lagerungstag betrug die Festigkeit der Früchte im Material PET 227 g/mm und war signifikant höher im Vergleich zu den übrigen Materialien. Da die Fruchtfleischfestigkeit gegenüber den vorherigen Auslagerungsterminen erhöht war, ist dies auf die Inhomogenität der Früchte zurückzuführen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Festigkeit und die Qualität der Früchte durch Einfluss der Materialien wie folgt zunahmen: PP > PET > HSS > PLA.
Abb. 9

Veränderungen der Fruchtfleischfestigkeit während der Lagerung (4°C)

Abschließend ist festzustellen, dass bei der Auswertung des Qualitätsparameters Fruchtfleischfestigkeit Analogien bei beiden Temperaturführungen (20°C, 4°C) vorlagen. Im Vergleich wirkte sich die 4°C-Temperaturvariante positiv auf die Fruchtfleischfestigkeit der Erdbeeren in allen Varianten aus und verbesserte dadurch die Qualitätserhaltung. Die Früchte im Verpackungsmaterial PP wiesen während des gesamten Versuchszeitraumes und bei beiden Lagerungsbedingungen eine kontinuierlich hohe Fruchtfleischfestigkeit auf. Im Gegensatz hierzu wurde eine abnehmende Fruchtfleischfestigkeit bei Erdbeeren im Material HSS festgestellt. Die Festigkeit der Früchte in Material PET war geringer im Vergleich zum Material PP, jedoch tendenziell höher im Vergleich zu in PLA verpackten Früchten. Diese Ergebnisse korrelierten mit dem Frischmasseverlust der Erdbeeren in den jeweiligen Verpackungsmaterialien: je niedriger der Frischmasseverlust der Erdbeeren in den Verpackungsmaterialien war, umso weniger konnten Veränderungen der Fruchtfleischfestigkeit festgestellt werden. Demzufolge wirkten sich ein Verschluss des Verpackungsmaterials bzw. eine geringere Anzahl an Lüftungslöchern positiv auf diese beiden Qualitätsparameter aus.

Veränderungen der Fruchtfarbe während der Lagerung (20°C, 4°C)

Bei der 20°C-Temperaturvariante konnte bereits nach zwei Tagen Lagerung festgestellt werden, dass der Farbtonwinkel von Erdbeeren aller Verpackungsmaterialien kleiner war im Vergleich zum Ausgangsmaterial, d. h. die Früchte waren roter. Erdbeeren gehören jedoch zu den nicht klimakterischen Früchten und reifen aufgrund dessen nach der Ernte nicht nach. Nach Dumdei et al. (2003) kann innerhalb von sechs Stunden nach der Ernte noch eine Nachfärbung der Beeren auftreten, die auch in den vorliegenden Untersuchungen festgestellt wurde. Mit zunehmender Lagerdauer nahm dennoch der Farbtonwinkel in allen Varianten tendenziell ab; die Verpackungsvarianten unterschieden sich hierbei nicht signifikant voneinander. Aus physiologischer Sicht spiegeln diese Ergebnisse einen typischen Alterungsprozess der Beeren wider, der mit einer Zunahme der Anthocyanbildung in Zusammenhang steht (Kalt et al. 1999). Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass zu jedem Auslagerungstermin der Farbton der Früchte in den verschiedenen Verpackungsvarianten nur geringfügig abwich. Wird die Farbsättigung und die Helligkeit in die Interpretation der Ergebnisse mit einbezogen, wurde über den gesamten Versuchszeitraum die höchste Farbstabilität und somit auch die geringsten Qualitätsverluste der Beeren im Material PP gewährleistet. In diesem blieben die Farben der Beeren über den gesamten Versuchszeitraum hell leuchtend und wirken sich vermutlich dadurch positiv auf die Vermarktung des Produkts aus. Im Gegensatz dazu veränderten sich während der Lagerung die Farbausprägungen der Beeren im Material HSS zu einem hellen und sehr matten Farbton. Daraus folgt, dass die Frische der Erdbeeren, in Bezug auf den Vergleich der Materialien, am schnellsten abnahm. Die Beeren im Material PET entsprachen nicht der Qualität (Frische) der Beeren im Material PP, wiesen aber auch einen ähnlich hell leuchtenden Farbton auf. Demgegenüber waren die Früchte im Material PLA dunkler und matter.

Im Hinblick auf die drei Komponenten Farbton, Farbsättigung und Helligkeit konnte bei einer Lagerungstemperatur von 4°C festgestellt werden, dass über den gesamten Versuchsverlauf der Farbton der Früchte in den verschiedenen Verpackungsmaterialien nur geringfügig voneinander abwich. Wie schon bei der 20°C-Temperaturvariante besaßen die Erdbeeren im Material PP eine helle, leuchtende Fruchtoberfläche und spiegelten die geringsten Frischeverluste während des gesamten Versuchs wider. Die Farbe der Früchte im Material HSS war hell, aber sehr matt. Aus physiologischer Sicht waren die unerwünschten Farbveränderungen in dem Material HSS am stärksten. Im Unterschied dazu waren die Früchte in der Variante PLA den Früchten im Material PET gegenüber dunkler, besaßen aber eine brillantere Farbe.

Im Vergleich beider Temperaturvarianten konnte mit dem Farbmessgerät nachgewiesen werden, dass die Farben der Früchte in allen Verpackungsvarianten bei einer Lagerungstemperatur von 4°C leuchtender waren als bei einer Lagerungstemperatur von 20°C. Während in Bezug auf die Helligkeit der Früchte im Material PP nach drei Lagerungstagen kein signifikanter Unterschied zwischen den Lagertemperaturvarianten festgestellt werden konnte, war die Farbe der Früchte in allen anderen Materialien bei der 20°C-Temperaturvariante signifikant dunkler. Das bedeutet, dass beim Verzicht auf eine Kühlung der Erdbeerschalen HSS, PET und PLA die physiologischen Abbauprozesse der farbgebenden Pigmente verstärkt werden.

Fazit

Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigten, wie auch von Huyskens-Keil (1999) diskutiert, dass ein geeignetes Verpackungsmaterial für die Qualitätssicherung von Erdbeeren während der Lagerung erforderlich ist. Weiterhin reicht die Beurteilung nach der EG Qualitätsnorm nicht aus, um über den Frischezustand des Produktes und demzufolge der erfolgreichen Vermarktung der Früchte während der Lagerung zu urteilen. Es muss berücksichtigt werden, dass die visuelle Entscheidung des Endverbrauchers, die Erdbeeren zu kaufen, keineswegs nur von dem nicht pathogenen Befall der Erdbeeren abhängt, sondern auch beispielsweise von der Farbstabilität der Früchte. Aufgrund dessen und weil bis dato keine einheitliche Definition der Frische existiert, wurde der Transpirationsverlust, die Fruchtfleischfestigkeit und die Farbstabilität der Erdbeeren als Qualitätsparameter in die Untersuchungen mit einbezogen.

Unter Berücksichtigung dieser Qualitätsparameter konnte festgestellt werden, dass das Verpackungsmaterial aus dem Werkstoff Polypropylen während der gesamten Lagerung (20°C, 4°C) zu den geringsten Qualitätsverlusten der Erdbeeren führte. Aufgrund des verschlossenen Verpackungsmaterials und der nur an der Deckelunterseite vorhandenen Lüftungsöffnungen wurde der Transpirationsverlust eingedämmt. Infolgedessen blieben die Fruchtfleischfestigkeit und die Farbstabilität der Früchte erhalten, die auf einen geringeren Inhaltsstoffabbau hinweisen könnten. Darüber hinaus wurde der prozentuale Anteil der Druckstellen aufgrund des weicheren Werkstoffs, der Verpackungsform und der nicht vorhandenen scharfen Kanten weiterer Lüftungsöffnungen verringert. Im Gegensatz dazu wurde in den Materialien PET und PLA der punktuelle Druck auf die Erdbeeren durch scharfkantige Lüftungsöffnungen und der unebenen Bodenoberfläche erhöht und führte zu einem Anstieg der Druckstellen. Eine ebene Bodenoberfläche sowie eine Abrundung der Kanten könnten den Anteil an Druckstellen verringern. Weiterhin wurde beobachtet, dass mit einer Zunahme der Lüftungslöcher (PP < PET < PLA < HSS) die Qualitätsverluste anstiegen. Insbesondere waren die Frischmasseverluste, Fruchtfleischfestigkeit und die Farbstabilität davon betroffen. Ähnliche Ergebnisse erbrachten die Untersuchungen von Sanz et al. (1999), die mit unterschiedlich großen Perforationen in Verpackungsmaterialien experimentierten.

Abschließend ist festzuhalten, dass die Qualität der Erdbeeren innerhalb des jeweiligen Verpackungsmaterials durch eine Absenkung der Lagerungstemperatur auf 4°C länger erhalten blieb. Die Lagerdauer konnte von vier auf zehn Tage verlängert werden, wobei der Versuchsabbruch bei allen Verpackungsmaterialien aufgrund erhöhter mikrobieller Aktivität (Pathogene) erfolgte. Eine günstigere Anordnung der Lüftungsöffnungen könnte vermutlich das Mikroklima verbessern und somit auch den Anteil an Pathogenen reduzieren. Ebenso sollte auf Lüftungsöffnungen auf der Bodenfläche der Materialien verzichtet werden, um den Zellsaftausfluss der Erdbeeren aus den Materialien zu verhindern.

Notes

Danksagung

Ich danke Frau Inge Dressel von der Arbeitsgruppe Produktqualität/Qualitätssicherung des Instituts für Gartenbauwissenschaften der HU Berlin für die technische Assistenz im Labor.

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Copyright information

© Springer-Verlag 2008

Authors and Affiliations

  • Dennis Dannehl
    • 1
  • Susanne Huyskens-Keil
    • 2
  • Uwe Schmidt
    • 1
  1. 1.Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Institut für Gartenbauwissenschaften, Fachgebiet GartenbautechnikHumboldt-Universität zu BerlinBerlinGermany
  2. 2.Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Institut für Gartenbauwissenschaften, Arbeitsgruppe Produktqualität/QualitätssicherungHumboldt-Universität zu BerlinBerlinGermany

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