Methoden zur Unterscheidung ökologischer und konventioneller Produkte
Lassen sich pflanzliche Lebensmittel aus konventionellem und ökologischem Anbau mit speziellen Untersuchungsverfahren unterscheiden und kann das Anbauverfahren durch Untersuchungen am Produkt bestimmt werden?
In dem wachsenden Markt ökologischer Lebensmittel werden Methoden zur produktorientierten Qualitätserfassung immer bedeutender und in diesem Zusammenhang auch die Unterscheidung von Produkten aus ökologischem bzw. konventionellem Anbau. In dem Forschungsvorhaben "Differenzierung und Klassifizierung von Öko-Produkten mittels validierter analytischer und ganzheitlicher Methoden" (BÖL-Projekt Nr. 02OE170/F2) wurden Analysemethoden untersucht, anhand derer das Anbauverfahren der untersuchten Produkte identifiziert werden soll.
Analysiert wurden Äpfel, Weizen, Möhren und Mais. Die Proben kamen zum einen aus wissenschaftlichen Anbauversuchen (DOK-Versuch des Forschungsinstituts für biologischen Landbau FiBL Frick, Uni Kassel), zum anderen von ausgesuchten ökologisch und konventionell arbeitenden Anbaubetrieben. Als Untersuchungsverfahren wurden die Bewertung des physiologischen Aminosäurenstatus (PAS) auf Basis ausgewählter Analysendaten und die Bewertung von optischen Probendaten auf Basis der Fluoreszenz-Anregungsspektroskopie (FAS) eingesetzt.
Die beiden Untersuchungsverfahren waren im Vorgängerprojekt "Ganzheitliche Untersuchungsmethoden zur Erfassung und Prüfung der Qualität ökologischer Lebensmittel: Stand der Entwicklung und Validierung" (BÖL-Projekt Nr. 02OE170) für diesen Anwendungszweck bei Weizen und Möhren erprobt und validiert worden. Als Erweiterung wurden im vorliegenden Projekt weitere Produkte untersucht sowie die Untersuchung auf mehrere Sorten, Standorte und Jahrgänge ausgeweitet. Damit sollte ein Schritt von der Untersuchung von Proben aus wissenschaftlichen Anbauversuchen hin zu praxisnahen Bedingungen vorgenommen werden.
Für die beiden Analysemethoden wurde untersucht, ob diese anhand des Probenmaterials zwischen den Anbauvarianten unterscheiden können und ob sie unbekannte kodierte Proben einem Anbauverfahren korrekt zuordnen können. Zudem wurde geprüft, ob die Methoden voneinander unabhängige Ergebnisse liefern oder in welchem Ausmaß Zusammenhänge zwischen den Methoden bestehen. Schließlich wurde untersucht, ob sich durch die Kombination verschiedener Methoden das Unterscheidungsvermögen oder die Aussagesicherheit erhöhen lassen.
Ergebnisse der Methode "Physiologischer Aminosäurenstatus" (PAS)
Die Weizen, Apfel-, und Möhrenproben aus wissenschaftlichen Anbauversuchen beziehungsweise wissenschaftlich begleiteten Betriebsvergleichen konnten mithilfe der Bestimmung des physiologischen Aminosäurenstatus signifikant differenziert und zutreffend dem jeweiligen Verfahren zugeordnet werden.
Die Erzeugerproben Weizen konnten alle getrennt und zutreffend dem jeweiligen Verfahren zugeordnet werden. Die Erzeugerproben Apfel konnten teilweise getrennt und korrekt zugeordnet werden. Auch bei Möhrenproben der Erzeugerbetriebe konnte teilweise getrennt und korrekt zugeordnet werden. Bei den Maisproben war aufgrund geringer Erfahrung im ersten Jahr keine Zuordnung versucht worden; mit den gezeigten PAS-Quotienten war eine korrekte Zuordnung für das zweite Jahr im Voraus und für das erste Jahr im Nachhinein möglich.
Beispiel: Ergebnis der PAS bei Apfelproben (Elstar) vom Erzeuger
- Die ökologischen Varianten der Apfelproben 2004 (Elstar) vom Erzeuger konnten in drei von vier Fällen richtig zugeordnet und signifikant differenziert werden (p<0.001 für Sum AS, Asn/Asp und % Nid; Sum AS = Summe freier Aminosäuren, Asn/Asp = Amidierungsgrad, Sum N = Summe Stickstoff, Prot-N = Protein-Stickstoff; %Nid = prozentualer NiD-Wert)
Beispiel: Ergebnis der PAS bei Möhrenproben vom Erzeuger
- Die ökologischen Varianten der Möhren 2004 vom Erzeuger (grün) konnten bei drei von fünf Proben richtig zugeordnet werden und signifikant differenziert werden (p<0.05 für Sum AS und Prot-N; Sum AS = Summe freier Aminosäuren, Asn/Asp = Amidierungsgrad, Sum N = Summe Stickstoff, Prot-N = Protein-Stickstoff; %Nid = prozentualer NiD-Wert)
Mit der Methode PAS konnten Probenpaare ökologischer bzw. konventioneller Herkunft differenziert und überwiegend korrekt identifiziert werden. Im Jahr 2004 wurden lediglich zwei von 22 Probenpaaren falsch zugeordnet, in den Jahren 2005 und 2006 wurden keine Falschzuordnungen getroffen. Damit scheint die Methode aussagekräftig und daher für die Fragestellung geeignet.
Ergebnisse der Methode "Fluoreszenz-Anregungsspektroskopie" (FAS)
Mit der FAS-Methode war es möglich, die Anbausysteme signifikant zu differenzieren. Dies gelang sowohl für den Weizen aus definiertem Anbau (DOK) als auch für den Weizen von Erzeugern, teilweise ergaben sich hochsignifikante Unterschiede. Bei Mais ließen sich in einem Jahr die organische und die Nullvariante von den übrigen differenzieren, im zweiten Jahr war die vollständige Differenzierung zwischen organischen und konventionellen Varianten möglich. Die Apfelproben konnten in beiden Jahren zu etwa 90 Prozent signifikant differenziert werden. Die Möhrenpaare aus dem definierten Anbau der Uni Kassel unterschieden sich bei einer Sorte im ersten Jahr signifikant. Bei den Möhren von Erzeugern konnte in beiden Jahren zu 100 Prozent zwischen den Anbauvarianten unterschieden werden.
Beispiel: Ergebnis der FAS bei Apfelproben (Elstar) vom Erzeuger 2004
- Die Abbildung zeigt zwei Elemente eines Datenvektors, die bei ökologischem Anbau zu höheren Werten tendieren. Aufgrund dieser und weiterer (hier nicht dargestellter) Größen wurden die unbekannten Proben A2, X2 u. Y1 korrekt als "aus Öko-Anbau" eingestuft. Bei dem Probenpaar Z1, Z2 waren die Unterschiede bei den ausgewählten Bewertungsgrößen zu gering.
Beispiel: Ergebnis der FAS bei Möhrenproben vom Erzeuger 2004
- Die Abbildung zeigt zwei Größen eines Datenvektors, die bei ökologischem Anbau zu höheren Werten tendieren. Die auf dieser Grundlage getroffene Klassifizierung der Proben P2 und R1 erwies sich als richtig. Die bei dem Probenpaar O1-O2 schwach erkennbare Tendenz war nicht zuverlässig. Bei den Proben Q1-Q2 und S1-S2 war auf Grund des zu geringen Unterschiedes bzw. der Gegenläufigkeit ohnehin keine Klassifikation möglich.
Die Klassifizierung, d. h. die Zuordnung von Blindproben zu einem Anbauverfahren, war bei Weizen aus definiertem Anbau in allen drei Anbaujahren zu 100 Prozent korrekt möglich. Bei Weizen von Erzeugern gelang die hundertprozentig korrekte Zuordnung nach einem Lernjahr, wobei nur bei einem von sechs Probenpaaren zunächst keine Zuordnung möglich war. Auch bei Mais wurden im zweiten Jahr sowohl die beiden organischen als auch die beiden mineralischen Varianten vollständig korrekt dem Anbauverfahren zugeordnet. Bei Äpfeln waren die in beiden Jahren vorgenommenen Klassifizierungen von Blindproben zu 90 Prozent korrekt, wobei es Fälle gab, bei denen keine Klassifizierung möglich war. Bei Möhren konnten im ersten Jahr vier und zweiten Jahr fünf der sieben Probenpaare klassifiziert werden.
Mit der FAS-Methode war es ebenfalls möglich, an allen Probenarten die Anbausysteme zu differenzieren. Die korrekte Klassifizierung unbekannter Proben war mit hoher Trefferrate möglich.
Fazit: Nach Ansicht der Forschenden sind beide Methoden geeignet, das Anbauverfahren der untersuchten Produkte zu identifizieren.
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Die Schlussberichte der im Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN) bearbeiteten Forschungsprojekte werden in der Datenbank "Organic Eprints" veröffentlicht. Diese ist über http://forschung.oekolandbau.de abrufbar.
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Letzte Aktualisierung: 20.09.2011