Erdbeeren im Seidenmantel

Große Mengen Lebensmittel verderben nach der Ernte anstatt gegessen zu werden. Biomedizintechniker haben jetzt einen Schutzüberzug aus Seiden-Proteinen entwickelt, der das Verderben von Früchten verzögert.

Viele Lebensmittel finden nicht den Weg auf die Teller der Konsumenten. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) schätzt das jährlich ein Drittel aller für den Menschen hergestellten Lebensmittel entlang der Wertschöpfungskette verloren gehen, beziehungsweise vernichtet werden. Im Bereich Obst und Gemüse schätzt die FAO die Menge sogar auf die Hälfte. In den Industrieländern findet die Verschwendung nach der Ernte statt. Wenn die Ware bereits auf dem Weg zum Konsumenten ist, oder im Kühlschrank zu Hause liegt, entstehen die größten Verluste. Etwas anders verhält es sich in den Entwicklungs- und Schwellenländern. Hier entstehen die größten Verluste auf dem Weg vom Landwirt hin zum Konsumenten. Die nun vorgestellte Methode kann helfen, Verluste im globalen Maßstab zu reduzieren. Ein guter Grund, diese hier vorzustellen.

Verderblichkeit von Lebensmitteln

#####1#####

Ursache der Verderblichkeit von Früchten liegt in einer vorzeitigen Alterung aufgrund eines schnellen Stoffwechsels oder einer mikrobiellen Kontamination. Die Folgen für den Verbraucher sind bekannt: Unschöne Verfärbungen und eine kürzere Haltbarkeit. Bisherigen Ansätze zur Verlängerung der Lagerfähigkeit wie Kryokonservierung, die Applikation von Pilzgiften (Fungizide), eine künstliche Verpackungs-Atmosphäre oder die Behandlung mit Druck oder Hitze haben einiges erreicht, aber eben noch nicht zum Komplettschutz verholfen. Teilweise sind diese Verfahren auch zu aufwendig und teuer.

Neuer Ansatz zur Verlängerung der Haltbarkeit

Ein Forscherteam ging jetzt einen neuen Weg zur Haltbarmachung von Lebensmitteln: Die Biomedizintechniker entwickelten einen essbaren Schutzüberzug aus den langkettigen Eiweißmolekülen der Seide, dem Fibroin. Die Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Fachjournal "Nature". Seiden-Fibroin eignet sich zur Beschichtung von Früchten, da es aufgrund seiner Beta-Faltblatt-Strukturen robust und wenig durchlässig für Sauerstoff und Wasserdampf ist. Darüber hinaus ist es biokompatibel, biologisch abbaubar, antibakteriell, antifungal, essbar, geschmack- und geruchlos und löst keine Allergien aus.

Anwendung der Methode

Zur Anwendung wurde das Seiden-Fibroin aus dem Kokon des Seidenspinners (Bombyx mori) extrahiert und zu einem Gewichtsprozent in Wasser gelöst. Die Beschichtung der Früchte findet durch ein zweiphasiges Verfahren statt. Im Modelversuch nutzten die Forscher Erdbeeren (Fragaria), da diese als besonders verderblich gelten. Die Erdbeere wird mehrmals für 10 Sekunden in die Lösung eingetaucht und dazwischen, zur Härtung, unter einem Vakuum mit Wasserdampf benebelt. Insgesamt wird die Frucht drei Mal in die Seiden-Lösung getaucht. Die Seiden-Fibroin-Schicht wird dadurch 27 bis 35 μm dick.

Wirkung des Seiden-Fibroins

Die Forscher konnten als Ergebnis eine langsamere Fruchtatmung und Dehydrierung und eine längere Festigkeit der behandelten Erdbeeren im Vergleich zu unbehandelten Früchten beobachten. Die Haltbarkeit konnte somit verlängert werden. Die beschichteten Erdbeeren waren ungekühlt auch nach einer Woche noch saftig und lecker. Der Nach-Reifungs-Prozess von Früchten, wie Bananen (Musa), kann durch Seiden-Fibroin ebenfalls verzögert werden, ohne das dabei die Konsistenz der Früchte beeinflusst wird.

#####2#####

Längere Haltbarkeit für die Ernährungssicherung

Die Frage nach der Haltbarkeit von Lebensmitteln hat aber noch eine andere Dimension: Durch eine wachsende Weltbevölkerung wird sich der Druck auf die Lebensmittel-Erzeuger deutlich erhöhen. Die Nachfrage nach Lebensmitteln wird bis 2050 voraussichtlich um 70 % steigen. Diese Herausforderung muss unter erschwerten Bedingungen wie einer Verknappung fruchtbarer Böden, zunehmenden Umweltschäden und dem Verlust an biologischer Vielfalt, Wasser- und Nährstoffmangel, dem Klimawandel und dem damit einhergehenden Aufkommen von bisher unbekannten Schädlingen und Krankheiten sowie einem weltweit erhöhtem Energiebedarf bewältigt werden. Auch ist und bleibt der Agrarhandel ein global ausgerichteter. Nahrungs- und Futtermittel, aber auch verarbeitete Produkte, werden über große Entfernungen transportiert und global angeboten. Verfahren, welche es ermöglichen auch verderbliche Lebensmittel über einen längeren Zeitraum zu erhalten, schaffen Marktzugänge. Diese wiederum sind Voraussetzung für eine nachhaltige Intensivierung und faire Preise.  

Noch immer leiden heute laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) fast 800 Millionen Menschen an Unterernährung. Das weltweite Lebensmittelangebot ist mehr als ausreichend um den durchschnittlichen Bedarf nach Kalorien, Nährstoffen und Vitaminen aller Menschen zu decken. Ein Hauptproblem stellt heute die globale Verteilung der Lebensmittel dar. Diese ist unzureichend. Eine längere Haltbarkeit könnte den Verlust und damit auch die Verschwendung von Lebensmitteln verringern. Neben dem Aspekt der globalen Ernährungssicherung könnte sich eine längere Haltbarkeit auch positiv auf den Klimawandel auswirken. Die Landwirtschaft gilt mit circa 20% aller anthropogen verursachten Treibhausgasemissionen als einer der größten Einflussfaktoren auf den Klimawandel. Weniger Verluste und Verschwendung bedeuten auch einen geringeren Ausstoß an Treibhausgasen. Wie und wann das neue Verfahren zur Verlängerung der Haltbarkeit in die Anwendung kommt, dazu äußerten sich die Wissenschaftler in der vorliegenden Publikation nicht. In jedem Fall verdeutlicht ihre Arbeit, dass unterschiedliche Fachdisziplinen gefordert sind, wenn es darum geht, Lösungen für dringliche Aufgaben zu finden.