Einsatz von DCA (Dynamic Control Atmosphere) und ......Äpfel firsch und lässt flexible Erntetermine zu. Innofrutta 1, S. 20-22 1-MCP besetzt die Ethylen-Rezeptoren in der Frucht

_______________________________________________________________________________1

28. Bundeskernobstseminar 2008

www.dlr-rheinpfalz.rlp.de www.obstbau.net

Einsatz von DCA (Dynamic Control Atmosphere) und Sm artFresh (1-MCP) zur besseren Erhaltung der Fruchtqualität in der Ap fellagerung Dr. Dirk Koepke, OVA Jork

Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork

OVB JorkOVB JorkAbt. Fruchtqualität u. ObstlagerungAbt. Fruchtqualität u. ObstlagerungDr. Dirk Dr. Dirk KöpckeKöpcke

Einsatz von DCA (Einsatz von DCA ( DynamicDynamic ControlControl AtmosphereAtmosphere ) ) und und SmartFreshSmartFresh (1(1--MCP) zur besseren Erhaltung MCP) zur besseren Erhaltung

der Fruchtqualität in der Apfellagerungder Fruchtqualität in der Apfellagerung

Bild: Google Earth

1.1. EinleitungEinleitung

2.2. Definition und Definition und WirkungsweiseWirkungsweise

3.3. EinflussEinfluss derder VerfahrenVerfahren auf die auf die FruchtqualitätFruchtqualitätam am BeispielBeispiel von von VersuchenVersuchen am OVB am OVB JorkJork

4.4. SchlussfolgerungSchlussfolgerung und und EmpfehlungEmpfehlung

5.5. ZusammenfassungZusammenfassung


Kühlhaus-lagerung

CA-Lagerung

Naturlager

ULO-Lagerung

N2-Separatoren

CO2-Adsorber SmartFresh(1-MCP)

DCA-Lagerung

21er Lager

Evolution der Apfellagerung

SmartFresh(1-MCP)

Streif, J. (2005): Äpfel im Schneewittchenschlaf – 1- MCP hält Äpfel firsch und lässt flexible Erntetermine zu. Innofrutta 1, S. 20-22

1-MCP besetzt die Ethylen-Rezeptoren in der Frucht und verhindert so, dass das Ethylen seine reifeförderndeWirkung entfalten kann.

CH3

_______________________________________________________________________________2



Elbe-Obst-Mitglieder

� 5.100 t

� hauptsächlich Elstar (ca. 80 %)

� ca. 15 % Jonagold-Gruppe

�etwas Rubens, Golden Delicious, Gala und Rubinette

SmartFresh-Einsatz an der Niederelbe 2007

Dynamische CA-Lagerung

(DCA = dynamic control atmosphere)

Dynamische CA-Regelung(schematisch)1,4

0,6 % (O2)

1,1

0,8

Ernte Auslagerung

Bei der dynamischen CA-Lagerung wird die O2-Konzentration im Lager in Abhängigkeit von der Atmungsintensität der Früchte schrittweise auf das niedrigste gerade noch verträgliche Niveau abgesenkt.

Dadurch wird der Stoffwechsel und somit auch die Ethylenproduktion und letztendlich die Reifeentwicklung sehr stark gebremst.

DCS (Dynamic C ontrol S ystem)(Niederlande)

Prinzip: Messung von Ethanol in der Lagerluft

Problem

� Gesunde Früchte konsumieren das Ethanol der gärigen Früchte

� Faulende Früchte produzieren auch Ethanol

=> funktioniert nur in kleinen Versuchszellen

HarvestWatch(Kanada)

Prinzip: Messung der Chlorophyllfluoreszenz an repr äsentativen Früchten im Lager.Bei Gärung ist die Photosynthese gehemmt und die Fl uoreszenz steigt an.

Photosystem II (PS II)

Mn4

2H2O 4H+ + O2

e-

QB

D2

QA

e-

e-

e-

e-

e-

D1

Z

P680

Pheo

Cyt

.b5

59

CP47CP43

Photosystem II (PS II)

Mn4

2H2O 4H+ + O2

e-

QB

D2

QA

e-

e-

e-

e-

e-

D1

Z

P680

Pheo

Cyt

.b5

59

CP47CP43

Fluorescence

anaerobe Bedingungen





_______________________________________________________________________________3



HarvestWatch (OVB 20/21.10.2007, Elstar)

0,0

0,1

0,2

0,30,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,01,1

1,2

1,3

1,4

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66Zeit (h)

O2-K

onze

ntra

tion

(%)

60

70

80

90

100

110

120

130

F � (

norm

iert

)

F�� (normiert)

O�� -Konzentration

theoretische Gärgrenze

O2-Messung, anschließend Frischluftzufuhr (Sollwert 0,5 %)


Prinzip: Messung der Chlorophyllfluoreszenz an repr äsentativen Früchten im Lager.Bei Gärung ist die Photosynthese gehemmt und die Fl uoreszenz steigt an.

Vor- und Nachteile

� es wird die Photosynthese und nicht direkt die Gäru ng gemessen

� pro Sensor nur 6-8 Früchte (keine visuelle Kontroll e auf z. B. Fäulnis)

� hohe Kosten (ca. 15.000 EUR/Raum, bei 6 Sensoren)

☺ permanente Kontrolle der Früchte („Frucht-EKG“)

☺ unabhängiges Kontrollsystem (parallel zur O 2- u. CO2-Messung)

=> derzeit schon ca. 150 Praxis-Räume in Südtirol

System Niederelbe

Prinzip: Messung der Gärstoffentwicklung (Ethanol, Ethylacetat, Acetaldehyd) anhand von Fruchtproben

Vor- und Nachteil

� Fruchtprobenentnahme notwendig

� nur „Punktbetrachtung“

☺ Messung der tatsächlich auftretenden Gärung

☺ visuelle Kontrolle der Früchte

☺ relativ kostengünstig (50 EUR / Probe)

=> derzeit über 50 Praxis-Räume (hauptsächlich Elstar)

Wirkung von SmartFresh (1-MCP) und DCA am Beispiel von Elstar, Jonagold, Holsteiner Cox, Rubens und Cox Orange

Probleme bei der Elstar-Lagerung

• schneller Festigkeitsabbau

• Schalenflecken

• Fleischbräune / CO 2-Schäden

Ernte (harvest):

Temperatur (temperature)1,7 – 2,4 °C

Atmosphären (atmosphere)

1,3 - 1,5 % O2, 2,4 – 2,6 % CO2

+/- SmartFresh (1-MCP)

ElstarGemeinschaftsversuch NL-NE

7.011.86.33.706.10.06

Säure(acid, o/oo)

Zucker(sugar, %)

Härte (firmness, kg cm-2)

Stärke (starch, 1-10)

Datum (date)

_______________________________________________________________________________4



• Ist es möglich, mit Hilfe von SmartFresh die ULO-Lagerdauer (bei gleicher Gesamtlagerdauer) zu verkürzen, ohne die sonstige Fruchtqualität negativ zu beeinflussen?

Versuchsfragen bzw. Hypothesen:

Ern

te

Shelf-lifeAus

lage

rung

Ver

mar

ktun

g

ULO

-Ein

lage

rung

ULO-Lagerung



ULO-LagerungErn

te

Shelf-lifeAus

lage

rung

Ver

mar

ktun

g

ULO

-Ein

lage

rung

(ver

zöge

rt)

1-MCP



Ern

te

Shelf-lifeAus

lage

rung

(vor

gezo

gen)

Ver

mar

ktun

g

ULO

-Ein

lage

rung

1-MCP

ULO-Lagerung

Fruchtfleischfestigkeit ( firmness )

5,9 6,3

5,25,6

6,15,2

4,5

0

2

4

6

8

10

12

Fru

chtf

leis

chfe

stig

keit

(fir

mne

ss,

kg c

m²)

- 1-MCP + 1-MCP

ElstarULO-Öffnung (ULO opening )23.04.2007 (215 d )

0 Wochen(0 weeks )

4 Wochen(4 weeks )

Kühllagerung anschließend ULO(cold storage then ULO )

8 Wochen(8 weeks )

n.n. n.n. n.n.

ULO-Auslagerung am:(ULO-opening on: )

20.01.07 15.03.07

Schalenflecken ( skin spot )

31,334,0

30,7

53,550,8

12,7

21,4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Sch

alen

fleck

en (

skin

spo

t, %

)

- 1-MCP + 1-MCP

ElstarNachlagerung (shelf life )25.05.2007 (247 d )

0 Wochen(0 weeks )

4 Wochen(4 weeks )

Kühllagerung anschließend ULO(cold storage then ULO)

8 Wochen(8 weeks )

n.n. n.n. n.n.


20.01.07 15.03.07

Fleischbräune ( flesh browning )

8,2 7,4

4,5

13,2

7,3

2,50,0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Fle

isch

brä

une

(fle

sh b

row

nin

g, %

)

- 1-MCP + 1-MCP

ElstarNachlagerung (shelf life )25.05.2007 (247 d )

0 Wochen(0 weeks )

4 Wochen(4 weeks )

Kühllagerung anschließend ULO(cold storage then ULO )

8 Wochen(8 weeks )

n.n. n.n. n.n.


20.01.07 15.03.07

_______________________________________________________________________________5



Ernte

(harvest):

Temperatur (temperature)2 °C


1.4 % O2, < 1 % CO2

7.614.56.75.206.10.06HS

JS

RP

KQ

Herkunft(origin)

7.614.17.03.306.10.06

8.013.77.43.506.10.06

6.913.86.83.506.10.06

Säure(acid, o/oo)

Zucker(sugar, %)



Datum (date)

RubensULO-Lagerung Elbe-Obst ( ULO storage Elbe-Obst )


7,46,7 7,0 6,86,8

5,96,6

5,86,6

5,8 6,1 5,75,74,9 5,1 4,6

0

5

10

15

KQ HS RP JS

Betrieb, Herkunft (fruit farm, origin )

Fru

chtfl

eisc

hfes

tigke

it (

firm

ness

,kg

cm²)

Ernte (harvest)ULO (122d)2 °C (+18d)18 °C (+7d)

RubensElbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )ohne 1-MCP (without 1-MCP)

Fruchtfleischfestigkeit ( firmness ), 1-MCP

7,46,7 7,0 6,8

7,46,8 6,9

6,37,1

6,5 6,8 6,36,9

6,37,0

6,4

0

5

10

15

KQ HS RP JS


Fru

chtfl

eisc

hfes

tigke

it (

firm

ness

,kg

cm²)


RubensElbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )mit 1-MCP (without 1-MCP)

Säuregehalt ( acid content )

8,0 7,6 7,66,96,5 6,1 6,4

5,56,6

6,0 6,25,15,3 5,5 5,1

4,4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

KQ HS RP JS


Säu

rege

halt

(ac

id c

onte

nt, %

O)


RubensElbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )ohne 1-MCP (without 1-MCP)

Säuregehalt ( acid content ), 1-MCP

8,0 7,6 7,66,9

6,3 6,4 6,95,6

6,3 6,8 7,05,96,0 6,2 6,6

5,0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

KQ HS RP JS


Säu

rege

halt

(ac

id c

onte

nt, %

O)


RubensElbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )mit 1-MCP (without 1-MCP)

Fleischbräune und Kavernenbildung bei Rubens

_______________________________________________________________________________6




0,0 1,9

16,0

1,20,53,9

39,8

2,1

05

1015202530354045505560

KQ HS RP JS


Fle

isch

bräu

ne (

flesh

bro

wni

ng, %

) - 1-MCP + 1-MCP

RubensElbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )


RP RP HS HS KQ KQ JSJS-- MCP MCP

+ MCP + MCP

Aktuelle Empfehlungen des OVB Jork zum Einsatz von SmartFresh (1-MCP) an der Niederelbe

ULO-LagerungKühlhaus

�

�

�

☺

☺

�

�

�

�

�

�

Emp. 2

�

-

�

�

�

-

�

-

�

�

�

�

Agro-Fresh

keine ULO-Empfehlung☺+++7Rubinette

FB, KB-/+�FB++> 7Kanzi

KB , SB++�KB , SB+Braeburn

nur SF bzw. FB-unempfindliche u.

ausreichend gekühlte Ware behandeln

SF, FB+++☺(SF)+++> 14Elstar

zügig behandelnSB, F+++�SB, F-< 7 Jonagold

BemerkungNw.1Wirk.Emp. 2Nw.1Wirk.Beh. (Tage)

Sorte

S, SB+++�S, SB++7Cox O.

FB++☺+< 7Gala

wenig ErfahrungS++�S++Topaz

S , SB+++☺SB+++7Golden D.

wenig Erfahrung+�-< 7Boskoop

FB+++☺+++< 7Rubens

KB , SB+++�KB , SB++7H. Cox

1Nebenwirkung: hemmend– fördernd (Schalenbräune SB, Schalenflecken SF, Fleischbräune FB, Kernhaus-bräune KB, Schalenschäden S, Fettigwerden F)

2☺ sehr …, � eingeschränkt …,� nicht zu empfehlen

Bilder: C. Hennecke, Fachhochschule Osnabrück

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2.10.

06

8.10.

06

14.10

.06

21.10

.06

28.10

.06

3.11.

06

10.11

.06

17.11

.06

23.11

.06

30.11

.06

7.12.

06

14.12

.06

20.12

.06

27.12

.06

3.1.0

7

9.1.0

7

O2-

und

CO

2-W

erte

H. Cox u. Cox Orange, Dynamisches CA

1,21,0

0,8

0,6

Probenahme

O2-Konzentration

CO2-Konzentration


1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O2

6,36,36,7

6,3

7,57,9

5,4

5,3

6,3

6,97,1

8,97,7

7,1

y = -0,0159x + 630

r2 = 0,91

y = -0,0191x + 752

r2 = 0,98

4

5

6

7

8

9

10

29.08. 18.09. 08.10. 28.10. 17.11. 07.12. 27.12. 16.01. 05.02. 25.02. 17.03. 06.04.

Datum (date)

Fru

chtf

leis

chfe

stig

keit

(fir

mne

ss,

kg c

m²)

H. Cox, ULO-Auslagerung

DCA

ULO

_______________________________________________________________________________7



Reifehemmung bei H. Cox

DCAULO


4,4 e

5,3 c5,3 dc

6,5 b

4,8 de

6,6 b

0123456789

101112

CA-Öffnung + 3 Wochen kühl + 7 Tage warm

Fru

chtf

leis

chfe

stig

keit

(fir

mne

ss,

kg/c

m²)

ULODCA

Cox OrangeCA/ULO-Öffnung 23.03.07 �

Erntewert (8,5 a*)

* Duncan-Test (α = 0,05)


Schalenbräune ( skin browning ) bei Cox Orange

DCA ULO

Ernte (harvest):

Temperatur (temperature)1,7 – 2,4 °C


1,3 - 1,5 % O2 / dyn. O2 + 2,4 – 2,6 % CO2

+/- SmartFresh (1-MCP)

7.011.86.33.706.10.06

Säure(acid, o/oo)

Zucker(sugar, %)



Datum (date)

ElstarVersuche 2006 / 2007


4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

06.10. 06.11. 06.12. 06.01. 06.02. 06.03.Datum (date )

Fru

chtfl

eisc

hfes

tigke

it

(firm

ness

, kg

cm

²)

DCS

DCS+MCP

ULO

ULO+MCP

ElstarULO-Auslagerung (ULO-opening )

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O2


4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

06.10. 06.11. 06.12. 06.01. 06.02. 06.03.Datum (date )

Fru

chtfl

eisc

hfes

tigke

it

(firm

ness

, kg

cm²)

DCS

DCS+MCP

ULO

ULO+MCP

ElstarNachlagerung + 3 Wochen kühl (Shelf-life, + 3 weeks cool)

_______________________________________________________________________________8




4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

06.10. 06.11. 06.12. 06.01. 06.02. 06.03.Datum (date )

Fru

chtf

leis

chfe

stig

keit

(f

irmne

ss, k

g cm

²)

DCSDCS+MCP

ULOULO+MCP

ElstarNachlagerung + 7 Tage warm (Shelf-life, + 7 days warm )


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

01.10.06. 01.11.06. 01.12.06. 01.01.07. 01.02.07. 01.03.07.

Sch

alen

fleck

en (

Ski

n sp

ot, I

ndex

0-4

) ElstarCA/ULOLagerung bis 21.03.2007 (166 d )

ULO + 1-MCP

DCS + 1-MCP

ULO

DCS

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O2


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

01.10.06. 01.11.06. 01.12.06. 01.01.07. 01.02.07. 01.03.07.

Sch

alen

fleck

en (

Ski

n sp

ot, i

ndex

0-4

) ElstarCA/ULO+ 3 Wochen Nachlagerung (+ 3 weeks cold storage )

ULO + 1-MCP

DCS + 1-MCP

ULO

DCS

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O2


5,8c

7,1b7,5a*

7,8a7,6a7,5a

5,6c

7,4a7,4a 7,5a7,4a7,5a

4

5

6

7

8

9

10

11

12

CA-Öffnung + 3 Wochen kühl + 7 Tage warm

Fru

chtfl

eisc

hfes

tigke

it (

firm

ness

, kg

/cm

²)

ULOULO (MCP)DCADCA (MCP)

JonagoldCA/ULO-Öffnung 22.03.07 �

* Duncan-Test (α = 0,05)

CO2-Zyklen

ElstarCO2-Zyklen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

23.10.06 20.11.06 18.12.06 15.1.07 12.2.07

Datum (date )

CO

2-Z

ykle

n

ULO

DCS


Schlussfolgerung

DCA1-MCP

gute Sortenverträglichkeit, keine Nebenwirkungen bekannt

geringe Kosten (Niederelbe-System)

nicht chemisches Verfahren

Wirkung rel. unabhängig von der Ethylenentwicklung

geringe Anforder. a. d. Technik (Raumdichtigkeit, Messtechnik)

sehr große reifehemmendeWirkung (inkl. Shelf-life), auch im

Kühlhaus und bei kurzer Lagerdauer sinnvoll einsetzbar

_______________________________________________________________________________9




Schlussfolgerung

DCA

sehr große reifehemmendeWirkung (inkl. Shelf-life), auch im

Kühlhaus und bei kurzer Lagerdauer sinnvoll einsetzbar

gute Sortenverträglichkeit, keine Nebenwirkungen bekannt

geringe Anfordungen a. d. Technik (Raumdichtigkeit, Messtechnik)

1-MCP

geringe Kosten (Niederelbe-System)

nicht chemisches Verfahren

Wirkung rel. unabhängig von der Ethylenentwicklung

DCA ist zu empfehlen wenn …: DCA

1. … eine lange Lagerdauer geplant ist (Grundbeding ung)

2. … eine SmartFresh-Unverträglichkeit besteht

• Elstar (Schalenflecken, Fleischbräune)

• H. Cox, Braeburn (Kernhausbräune)

• Cox Orange (Schalenschäden)

3. … der SmartFresh-Einsatz verboten oder nicht erwü nscht ist

• Öko-Anbau, spezielle Vermarktungswege

• Betriebsleitereinstellung

4. … der SmartFresh-Einsatz nicht wirtschaftlich ist

• bestimmte Vermarktungswege und Sorten (Jonagold?)

5. … der SmartFresh-Einsatztermin verpasst wurde

1. … die Sortenverträglichkeit gegeben ist (Grundvo raussetzung)

2. … hohe Ansprüche an ein gutes Shelf-life bestehen

• bestimmte Vermarktungswege (z. B. Export nach England)

• lange Nachlagerungsphase (Direktvermarktung)

3. … Kühlhauslagerung erforderlich ist (obligatori sch bei einzelnen Sorten)

• z. B. Elstar (bei Schalenfleckengefahr)

• Mangel an ausreichendem ULO-Lager

4. … technische Gründe dafür sprechen

• undichte Räume, fehlende Messtechnik für DCA

• Mischräume (hohe Ethylenentwicklung)

1-MCP

SmartFresh ist zu empfehlen wenn …:

1-MCP

Im Einzelfall ist sogar die Kombination ausDCA und SmartFresh empfehlenswert

z. B. lange Lagerung von Elstar mit hohen Ansprüchen an das Shelf-life bei Verringerung des Schalenflecke nrisikos

��

DCA

Zusammenfassung

beide Verfahren haben ihre Berechtigung

DCA neuer Standard mit sehr positiven reifehemmende n Effektenund sehr guter Hemmung altersbedingter Krankheiten ohne negative Nebenwirkungen

SmartFresh ideal dort, wo die Verträglichkeit gegebe n ist und es auf ein gutes Shelf-life ankommt


Bild: www.kanziapple.com

Glaub‘ mir, dieser Apfel ist zwei Jahre alt.

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Einsatz von DCA (Dynamic Control Atmosphere) und ......Äpfel firsch und lässt flexible Erntetermine zu. Innofrutta 1, S. 20-22 1-MCP besetzt die Ethylen-Rezeptoren in der Frucht