Een nieuwe ecologische methode verbetert de houdbaarheid van appels in de toeleveringsketen aanzienlijk. Dat kan dankzij de bioflora van inheemse bio-appels. Daarin zitten bacteriën waarmee je een middel kunt maken om schimmelvorming bij de opslag van fruit tegen te gaan.

De houdbaarheid van fruit in de toeleveringsketen is een probleem dat de voedingsindustrie nog niet voldoende heeft opgelost. Bijna de helft van de wereldwijde groente- en fruitoogst gaat verloren op weg naar de eindgebruiker (bron: Food and Agriculture Organization of the United Nations). De belangrijkste oorzaken zijn ongedierte of ziekten en onjuiste opslag. Dit laatste leidt tot rot of verlies van verse massa door ademhaling en verdamping. De enige remedie is vaak het hoge gebruik van chemicaliën.

Een beproefde methode om appels te beschermen tegen bederf door schimmels, is de heet-waterbehandeling (HWT). De vruchten worden kort in heet water ondergedompeld. De hitteschok prikkelt de natuurlijke afweerreactie. De werkzaamheid van deze methode ligt helaas op 40 procent. De resultaten blijven achter bij de verwachtingen. Ook is niet bekend wat er precies gebeurt bij dit proces.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

Aanzienlijke verbetering

De nieuwe aanpak wordt onderzocht door een consortium waarbij onder andere ook het Institute for Environmental Biotechnology van de Graz University of Technology is betrokken. Het onderzoeksteam combineert de heet-waterbehandeling, met een nieuwe methode op basis van de microflora van inheemse bio-appels. Dankzij het bio-controlemiddel dat ze zo vonden, wisten zij de houdbaarheid van opgeslagen fruit aanzienlijk te verbeteren. Het succespercentage is 60 procent. De studie omvatte appels en suikerbieten als voorbeelden van andere groente- en fruitsoorten.

Vitale functie van de microflora

De microflora is een gemeenschap van micro-organismen, die in of op levende organismen voorkomen. Micro-organismen zijn onder andere bacteriën, archeas, schimmels, algen en andere microscopische organismen. De individuele microben vormen diverse gemeenschappen. Ze delen taken en controleren zo vitale processen in ons lichaam en milieu – zoals de koolstof-, stikstof- en zwavelcycli.

Microflora van de bio-appel

Professor Gabriele Berg en haar team aan het Institut für Umweltbiotechnologie, wisten al uit een eerder onderzoek dat de microflora van een biologische appel aanzienlijk verschilt van die van een conventionele appel. Ook de microflora van een appel met een paar rotte plekken verschilt van die van een gezonde appel. Een rotte appel bestaat voor 99 procent uit schimmels en slechts één procent uit bacteriën.

De zoektocht naar geschikte bacteriën

Het bio-controlemiddel bestaat uit bacteriën die de ziekteverwekker vernietigen. De bacteriën moeten dus aangepast zijn aan de omstandigheden van de plant. Een bacterie die geassocieerd wordt met tarwe, kan geen enkel effect hebben in een appel, verklaart teamlid Birgit Wassermann.. De zoektocht naar geschikte bacteriën om de ziekteverwekkers in appels te vernietigen, begon met een gekneusde biologische appel. In totaal werden 800 verschillende bacteriën geïsoleerd uit deze appel. Deze werden vervolgens individueel getest op een petri-schaaltje om te zien hoe ze reageren op de ziekteverwekkers bij een opslagtemperatuur van vier graden. Binnen enkele dagen werd duidelijk of de schimmels zich konden verspreiden, of dat de geteste bacterie in staat was de ziekteverwekkers te doden.

Test onder reële omstandigheden

Op de test in het laboratorium volgde een test onder reële omstandigheden. Die was als volgt gestructureerd:

  • Het oppervlak van de biologische Topas-appels werd beschadigd en de openingen werden besmet met twee van de belangrijkste rottings-pathogenen;
  • De appels werden ondergedompeld in een warmwaterbad met een temperatuur van 53 graden Celsius;
  • De appels werden ondergedompeld in een oplossing die het bio-controlemiddel bevatte. Deze bevatte de bacteriën die de potentie hebben om de ziekteverwekkers te doden.
  • De vruchten werden opgeslagen;

Het resultaat

Met de gecombineerde aanpak kon bij ongeveer 60 procent van de op deze wijze behandelde appels

  • de na de oogst ontstane ziekteverwekkers volledig worden vernietigd, of
  • de infectiediameter zoveel mogelijk kon worden beperkt.

In de controlegroep werden appels alleen met warm water behandeld. De houdbaarheid van de vruchten was 20 procent lager dan die van de gecombineerde methode.

Werking van de heet-waterbehandeling

Bovendien onderzochten Berg en haar team welke invloed de heet-waterbehandeling heeft op de microflora van de appel.  Het onderzoek werd samen met een industriële partner – een lokaal bio-bedrijf- volgens industriële standaarden uitgevoerd. Daaruit kwam naar voren dat

  • de natuurlijke microflora van de appel bij de heet-waterbehandeling onveranderd blijft
  • de schadelijke schimmels vrijwel geheel werden uitgeschakeld.

Voor de onderzoekers is dit het bewijs dat een hitteschok leidt tot het vrijkomen van bepaalde verdedigingsmetabolieten. Deze doden ziekteverwekkers. De microflora van de appel blijft onbeschadigd.

Amper extra aanpassingen in het proces nodig

De methode heeft als voordeel dat er nauwelijks operationele aanpassingen nodig zijn. Fruitopslagbedrijven die al gebruik maken van warmwaterbehandeling, beschikken al over de apparatuur. Volgens Wassermann is voor de toevoeging van het bio-controlemiddel slechts een extra waterbekken nodig.

Bestrijdingsmiddelen voor suikerbieten

In samenwerking met het Oostenrijkse Centrum voor Industriële Biotechnologie (acib), een Europese suikerproducent en de start-up Roombiotic uit Graz, ontwikkelden de milieu-biotechnologen van de Graz University of Technology een milieuvriendelijk gewasbeschermingsmiddel voor suikerbieten. Acib-onderzoeker Peter Kusstatscher ontwierp zijn eigen bio-controlemiddel en testte het onder industriële omstandigheden. De behandeling van suikerbieten leidt tot aanzienlijk hogere suikerwaarden na opslag. Daarnaast is een methode ontwikkeld die laat zien welke bieten van welke percelen bijzonder gevoelig zijn voor opslagrot, nog voordat de bieten worden geoogst. Deze kunnen dan sneller worden verwerkt.

Het consortium

Het team van het Instituut voor Milieubiotechnologie van de Technische Universiteit Graz verrichtte het onderzoek verricht in samenwerking met het Oostenrijkse Centrum voor Industriële Biotechnologie (acib) en industriële partners. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers in Microbiology .

De appel staat overigens ook centraal bij  toekomstige projecten. In een door de EU gefinancierd project willen de milieubiotechnologen van de Graz University of Technology onderzoek doen naar ecologische alternatieven voor pesticiden op appelplantages.

Ook interessant:

Een robot als wijnboer

Tattoo-sensor helpt uitdroging te voorkomen

Systeem in strijd tegen antibiotica-resistentie