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Research Collection Doctoral Thesis Reifegradbestimmung und Haltbarmachung von Kochbananen unter Verhältnissen eines tropischen Entwicklungslandes Author(s): Gasser, Franz Publication Date: 1988 Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-000502251 Rights / License: In Copyright - Non-Commercial Use Permitted This page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection . For more information please consult the Terms of use . ETH Library
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Research Collection
Doctoral Thesis
Reifegradbestimmung und Haltbarmachung von Kochbananenunter Verhältnissen eines tropischen Entwicklungslandes
Author(s): Gasser, Franz
Publication Date: 1988
Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-000502251
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H Aug, 1988
Diss. ETH Nr. 8622
Reifegradbestimmung und Haltbarmachungvon Kochbananen unter Verhältnissen
eines tropischen Entwicklungslandes
Abhandlung
zur Erlangung des Titels eines
Doktors der technischen Wissenschaften
der
Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich
vorgelegt von
FRANZ GASSER
Dipl. Lm.-Ing. ETH
geboren am 25. Mai 1956
von Laupersdorf (SO)
Angenommen auf Antrag von
Prof. Dr. M.R. Bachmann, Refen
PD Dr. F. Escher, Korreferefit
Zürich 1988
Zentralstelle der Studentenschaft
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meinen Eltern
-
Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen des Projektes
"Nacherntetechnologie von Grundnahrungsmitteln der
Elfenbeinkuste" am "Centre Suisse de Recherches Scientifiques"
in Abidjan.
Dem Referenten, Herrn Prof. Dr. M.R. Bachmann, danke ich
herzlich für die Ermoglichung dieses Forschungsprojektes und
die grosszugige Leitung und Forderung dieser Arbeit.
Herrn PD Dr. F. Escher danke ich für die Uebernahme des
Korreferates sowie die fachlichen Ratschlage wahrend der
Arbeit.
Ein besonderer Dank gilt dem ehemaligen Direktor des Centre
Suisse, Herrn Dr. F. Naeff-Meier, für seine Unterstützung
dieser Arbeit wahrend der Versuchsphase in Afrika. Ohne die
tatkraftige Mithilfe der Mitarbeiter des Centre Suisse wäre
diese Arbeit nicht möglich gewesen. Ihnen sie hier ganz herz¬
lich gedankt. Speziell seien hier der ivorianische Mitarbeiter
des Centre Suisse, Herr Kouassi Koffi und unser ehemaliger
Laborant, Herr Loukou Yao, erwähnt.
Zum Schluss mochte ich allen Freunden und Mitarbeitern in der
Schweiz und an der Elfenbeinkuste, die in irgendeiner Form zum
Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben, ganz herzlich
danken.
-
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG 1
2 . LITERATURUEBERBLICK 4
2.1. Die Kochbanane - Allgemeine Aspekte 4
2.1.1. Taxonomie und Verbreitung 4
2.1.2. Physiologie der Reifung 5
2.1.3. Nacherntetechnologie 8
2.2. Anbau, Bedeutung und Nacherntetechnologie von
Kochbananen in der Republik Elfenbeinküste 11
2.3. Qualitative Veränderungen bei der Trocknung
und Lagerung von Lebensmitteln, insbesondere
von Früchten 16
2.4. Sonnentrocknung von Lebensmitteln 20
3. BESTIMMUNG DES REIFEGRADES VON KOCHBANANEN 23
3.1. Problemstellung 23
3.2. Experimenteller Teil 23
3.2.1. Versuchsmaterial und Versuchs¬
durchführung 23
3.2.2. Bestimmung der Trockenmasse 25
3.2.3. Reifebestimmungsmethoden 25
3.2.3.1. Reifebestimmungsmethoden auf
Basis des Stärkegehaltes 25
3.2.3.2. Reifebestimmungsmethoden auf
Basis des Zuckergehaltes 26
-
3.3. Resultate und Diskussion 26
3.3.1. Umwandlung von Stärke und Zuckern
während der Reifung 26
3.3.2. Beurteilung der indirekten Schätz¬
methoden zur Reifebestimmung 30
3.3.2.1. Reifebestimmung aufgrund
des Stärkegehaltes 30
3.3.2.2. Reifebestimmung aufgrund
des Zuckergehaltes 36
3.3.2.3. Allgemeine Beurteilung der
Reifebestimmungsmethoden 41
4. HERSTELLUNG VON GETROCKNETEN KOCHBANANEN 43
4.1. Problemstellung 43
4.2. Experimenteller Teil 43
4.2.1. Versuchsmaterial 43
4.2.2. Vorbehandlung 44
4.2.3. Trocknungsmethoden 45
4.2.4. Erfassung von Trocknungs- und
Lagerbedingungen 49
4.2.5. Chemische und physikalische Analysen¬
methoden zur Charakterisierung von
Frisch- und Trockenprodukten 51
4.2.5.1. Trockenmasse und
Wassergehalt 51
4.2.5.2. Wasseraktivität und
Sorptionsisothermen 52
4.2.5.3. Rekonstitution 52
4.2.5.4. Polyphenoloxidaseaktivität 53
4.2.5.5. Zuckergehalt und Reifegrad 53
4.2.5.6. S02-Gehalt 53
4.2.5.7. Ascorbinsäuregehalt 53
-
4.2.5.8. Carotinoidgehalt 54
4.2.5.9. Nichtenzymatische Bräunung 58
4.3. Resultate und Diskussion 58
4.3.1. Beschreibung von Kochbananen als
Rohstoff für die Trocknung 58
4.3.1.1. Zusammmensetzung von Koch¬
bananen 58
4.3.1.2. Massenbilanz von Bananen¬
bündeln 60
4.3.2. Qualitative Veränderungen bei der
Vorbehandlung 62
4.3.2.1. Versuchsdurchführung 62
4.3.2.2. Qualitative Veränderungen
beim Blanchieren 63
4.3.2.3. Qualitative Veränderungen
bei der S02-Behandlung 67
4.3.3. Versuche zum Trocknungsverlauf bei der
direkten, natürlichen Sonnentrocknung 72
4.3.3.1. Versuchsdurchführung 72
4.3.3.2. Klimabeschreibung 73
4.3.3.3. Einfluss verschiedener Para¬
meter auf den Trocknungs¬
verlauf 78
4.3.4. Vergleich der direkten, natürlichen
Sonnentrocknung mit anderen Methoden
der Sonnentrocknung in bezug auf
Trocknungsverlauf und -parameter 89
4.3.4.1. Versuchsdurchführung 89
4.3.4.2. Trocknungs- und
Gutstemperaturen 91
4.3.4.3. Trocknungsverlauf 94
-
4.3.5. Qualitative Veränderungen bei der
direkten, natürlichen Sonnentrocknung 99
4.3.5.1. Versuchsdurchführung 99
4.3.5.2. Verluste an Ascorbinsäure
und Carotinoiden 99
4.3.5.3. Einfluss von Reifegrad
und Trocknungsdauer auf
die Carotinoidretention 105
4.3.6. Vergleich der direkten natürlichen
Sonnentrocknung mit anderen Methoden
der Sonnentrocknung in bezug auf
die Produktqualität 108
4.3.6.1. Versuchsdurchführung 108
4.3.6.2. Carotinoidverluste 109
4.3.7. Einfluss von Vorbehandlung bzw. Reife¬
grad auf Zuckergehalt und Rekon¬
stitution von sonnengetrockneten
Kochbananen 112
4.3.7.1. Versuchsdurchführung 112
4.3.7.2. Einfluss von Reifegrad und
Vorbehandlung auf Verände¬
rungen in der Zuckerfraktion 113
4.3.7.3. Einfluss der Vorbehandlung
auf die Rekonstituierbarkeit 114
4.3.8. Sorptionsverhalten von getrockneten
Kochbananen 115
4.3.8.1. Versuchsdurchführung 115
4.3.8.2. Sorptionsisothermen 117
4.3.8.3. Zeitlicher Verlauf der
Wassersorption 119
4.3.8.4. Einfluss der Verpackung auf
die Wassersorption 121
-
4.3.9. Einfluss von Produktwassergehalt und
Vorbehandlung auf chemische und
physikalische Veränderungen während
der Lagerung von getrockneten
Kochbananen 125
4.3.9.1. Versuchsdurchführung 125
4.3.9.2 Carotinoidretention in
unreifem Gut 127
4.3.9.3. Einfluss des Reifegrades
auf die Carotinoidretention 132
4.3.9.4. Nichtenzymatische Bräunung 133
4.3.9.5. Rekonstitution 133
4.4. Schlussfolgerungen 135
4.4.1. Vorbehandlung 135
4.4.2. Trocknung 137
4.4.3. Lagerung 139
4.4.4. Reifegrad und Trocknung von Koch¬
bananen 140
4.4.5. Aspekte der Produktakzeptanz 141
4.4.6. Oekonomische Aspekte der Herstellung
von getrockneten Kochbananen 143
5. ZUSAMMENFAS8UNG/8UMMARY/RESUME 151
6. LITERATURVERZEICHNIS 160
-
8YMBQLE. ABKUERZPNGEN
CFA Wahrung der ehemaligen franzosischen Kolonien
in Afrika
FS Frischsubstanz
PE Polyethylen
PPO Polyphenoloxidase
SF Schweizer Franken
sx Standardabweichung der Einzelwerte
TS Trockensubstanz
W Watt
WS Wassergehalt
x" Mittelwert
Vorbehandlungsvarianten:
U Keine Vorbehandlung
B Blanchierung
S SOz-Behandlung
Trocknungsmethoden:
DS Direkte, naturliche Sonnentrocknung
DSK Direkte Sonnentrocknung im Kastentrockner
IS Indirekte Sonnentrocknung
-
1. EINLEITUNG
Die demographische Entwicklung Westafrikas sudlich der Sahara
zeichnet sich durch eine starke Urbanisierung [31, 98] und ein
enormes Bevolkerungswachstum [25] aus. Die landwirtschaftliche
Produktion an Nahrungsmitteln pro Kopf der Bevölkerung nimmt
in den meisten afrikanischen Landern sudlich der Sahara ab
[15, 81]. Die traditionelle Landwirtschaft, die zum grössten
Teil auf kleinbauerlichem Wanderfeldbau beruht und mehr sub-
sistenz- als marktorientiert arbeitet, muss mit einer immer
kleiner werdenden Anzahl an Arbeitskräften eine stetig wach¬
sende Zahl stadtischer Konsumenten über langer werdende
Distanzen versorgen. Die landwirtschaftliche Produktion ist
gekennzeichnet durch klimatisch bedingte, jahreszeitliche
Schwankungen der Produktionsmenge für gewisse Nahrungsmittel.
Dies fuhrt in Ueberschusszeiten zu quantitativen und qualita¬
tiven Verlusten im Nahrungsmittelsektor sowie zu finanziellen
Einbussen infolge Uebersattigung des Marktes und daraus fol¬
genden Absatzschwierigkeiten. In den Mangelzeiten steigen die
Nahrungsmittelpreise betrachtlich an und die Versorgungslage,
insbesondere der stadtischen Gebiete, ist nicht optimal.
Das Problem der jahreszeitlichen Schwankungen und der Abnahme
der landwirtschaftlichen Produktion kann durch Interventionen
im landwirtschaftlichen Produktionsbereich und durch Massnah¬
men zur Verbesserung der Nacherntebehandlung von Grundnah¬
rungsmitteln angegangen werden. Dabei wird die Nacherntebe-
handluna als Gesamtheit von Transport. Vermarktung. Lagerung
und Verarbeitung von Nahrungsmitteln verstanden.
Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen eines grosseren Projek¬
tes "Nacherntetechnologie von Grundnahrungsmitteln in der
Republik Elfenbeinkuste" am "Centre Suisse de Recherches
Scientifiques" in Abidjan durchgeführt. Die Ziele dieses
Projektes sind
-
die Beschreibung und Erforschung der traditionellen Nach¬
erntetechnologie (i.e. Lagerung, Verarbeitung und Zube¬
reitung)
die Anwendung bzw. Entwicklung einfacher, an die Verhalt¬
nisse in Entwicklungslandern angepasster, analytischer
Methoden zur chemischen und mikrobiologischen Untersu¬
chung der traditionellen Nacherntetechnologie
die Durchfuhrung technologischer Versuche zum Vergleich
von traditionellen und modifizierten Lager- bzw. Verar¬
beitungsmethoden
die Ausarbeitung von Vorschlagen zur optimalen Verarbei¬
tung bzw. Lagerung von Nahrungsmitteln unter Berücksich¬
tigung der soziookonomischen Gegebenheiten und der Ernah-
rungsgewohnheiten in der Republik Elfenbeinkuste.
Mit den Forschungsarbeiten sollen Kenntnisse über die tradi¬
tionelle Nacherntetechnologie und damit auch über eventuelle
Schwachstellen derselben gewonnen werden. Dadurch kann das
Projekt einen Beitrag zur Verminderung von quantitativen und
qualitativen Verlusten im Nacherntebereich und zur besseren
Ausnutzung des bestehenden landwirtschaftlichen Produktionspo¬
tentials leisten. Zudem sollen Grundlagen für eine an die
Verhaltnisse in Entwicklungslandern angepasste Lebensmittel-
technologie bzw. kleingewerbliche Lebensmittelverarbeitung
geschaffen werden.
Dem Projekt ging eine Studie zur Auswahl der zu bearbeitenden
Nahrungsmittel voraus. Dabei wurden Kriterien wie Häufigkeit
des Konsums, qualitative Bedeutung für die ivorianische Küche,
Verlustrisiko nach der Ernte und Stand der Forschung über ein
bestimmtes Nahrungsmittel berücksichtigt. Die Wahl fiel auf
die vier Grundnahrungsmittel Kochbananen. Yams. Pfefferschoten
und Tomaten [100]. Kochbananen und Yams sind in der ivoriani-
schen Küche wichtige Kohlenhydrat- bzw. Energielieferanten,
-
-3-
Tomaten und Pfefferschoten werden fast immer für die Zuberei¬
tung von Saucen verwendet, die jedes Gericht begleiten.
In der vorliegenden Arbeit werden die Untersuchungen zur Be¬
stimmung des Reifegrades und zur Sonnentrocknung von Kochbana¬
nen dargestellt. Die Bestimmung des Reifegrades soll dazu die¬
nen, Kochbananen verschiedener Reife als Ausgangsmaterial für
die Verarbeitung zu charakterisieren. Je nach Reifegrad können
Kochbananen zu verschiedenen Produkten verarbeitet werden. Die
Sonnentrocknung ist die einzige, in der Republik Elfenbein¬
kuste traditionellerweise bekannte Verarbeitungstechnik, mit
der sich langer haltbare Produkte aus Kochbananen herstellen
lassen. Diese Verarbeitungsmethode wurde deshalb eingehend
untersucht.
-
-4-
2. LITERATURUEBERBLICK
2.1. Die Kochbanane - Allgemeine Aspekte
2.1.1. Taxonomie und Verbreitung
Bananen sind monokotyledone Pflanzen und gehören zur Gattung
Musa. Die meisten essbaren Sorten lassen sich aus den beiden
diploiden Wildsorten Musa accuminata (Genom AA) und Musa bal-
bisiana (Genom BB) herleiten. Der grösste Teil der Dessert¬
bzw. Sussbananen sind triploid und haben das Genom AAA. Koch¬
bananen sind meistens triploide Kreuzungen der beiden Wildsor¬
ten mit dem Genom AAB; einige unbedeutendere Sorten weisen das
Genom ABB auf [9, 108].
WILSON [164] definiert die Kochbananen als diejenigen Bananen
der Gattung Musa, die vor dem Genuss zubereitet, d.h. gekocht,
fritiert oder grilliert werden. Im Gegensatz dazu werden Suss¬
bzw. Dessertbananen ohne Zubereitung im reifen Zustand roh,
als frische Frucht konsumiert. Kochbananen werden manchmal
auch als Mehl- oder Gemusebananen bezeichnet. Die Unterschei¬
dung von Koch- und Dessertbananen nach WILSON [164] ist nicht
in allen Fallen angebracht, werden doch Kochbananen manchmal
im überreifen Zustand roh gegessen [82, 108] und grüne, unrei¬
fe Dessertbananen gekocht [90].
Die Kochbananen mit dem Genom AAB (engl. bzw. franz. Bezeich¬
nung plantain) lassen sich in die Gruppen der "Come"- (engl.
Hörn) und "French"-Varietaten unterteilen [9]. In der Republik
Elfenbeinkuste werden vor allem Corne-Varietaten angebaut
[77]. SERY [136] schätzt, dass rund 90% der in der Republik
Elfenbeinkuste produzierten Kochbananen zu der Sorte Come 1
gehören. Obwohl diese Sorte eine relativ geringe Produktivität
aufweist, wird sie wegen ihres Geschmackes bevorzugt angebaut
[77, 136]. DE LANGHE [38] unterscheidet mehr als 56 Varieta-
-
-5-
ten für Aequatorialafrika, für ganz Afrika sind mehr als 70
verschiedene Kochbananensorten bekannt [90].
Weltweit nimmt die Produktion von Kochbananen eine wichtigere
Stellung als diejenige von Dessertbananen ein. SCHMIDT-LEPLAI-
DEUR [132] gibt für Kochbananen ein jahrliches Produktionsvo¬
lumen von 53 Mio to an, für Dessertbananen ein solches von nur
7 Mio to (der Autor präzisiert nicht, von welchem Jahr diese
Angaben stammen). Gemäss anderen Quellen wurden im Jahre 1979
rund 60 Mio to Bananen produziert, 7 Mio to davon waren Des¬
sertbananen, die exportiert wurden [90]. Der Rest (53 Mio to)
sind Kochbananen und Dessertbananen, die lokal konsumiert
wurden. BELITZ und GROSCH [22] geben dagegen für das Jahr 1979
eine weltweite Bananenproduktion von rund 39 Mio to an, ohne
jedoch zwischen Süss- und Kochbananen zu unterscheiden. In
anderen Quellen werden gleiche Zahlen für die Gesamtproduktion
im Jahre 1980 genannt [10, 121]; davon sollen 7 Mio to Bananen
sein, die exportiert wurden [10, 29]. Aus den wider¬
spruchlichen Angaben geht hervor, dass die Menge der expor¬
tierten Sussbananen mit rund 7 Mio to pro Jahr bekannt ist,
wahrend offenbar über die Produktion von Kochbananen und lokal
konsumierten, nicht exportierten Dessertbananen Unklarheit
herrscht. Im Gegensatz zu den Dessertbananen werden Kochbana¬
nen nur in kleinen Mengen exportiert bzw. international gehan¬
delt [108]. Demzufolge sind Kochbananen vor allem wichtig als
lokal konsumiertes, starkereiches Grundnahrungsmittel. Die
Anbaugebiete beschranken sich auf tropische Gebiete, wie z.B.
Westafrika, wo Kochbananen eine wichtige Rolle in der Ernäh¬
rung spielen [90].
2.1.2. Physiologie der Reifung
Bei den Fruchten kann zwischen klimakterischen und nichtkli¬
makterischen Sorten unterschieden werden. Erstere durchlaufen
eine eigentliche Reifunasphase (klimakterische Phase), die
durch eine starke Zunahme der Respiration sowie Veränderungen
-
der Fruchtinhaltsstoffe gekennzeichnet ist. Nichtklimakte¬
rische Früchte weisen nach der Ernte keine solche Reifungs¬
phase, sondern eine stetige Abnahme der Respiration auf.
Bananen gehören zusammen mit Kern- und Steinobst zu den kli¬
makterischen Früchten. Zu den nichtklimakterischen Früchten
gehören unter anderem Zitrusfrüchte und Trauben [95, 120,
149].
Bananen werden im grünen Zustand geerntet und dann reifen
gelassen. Früchte, die am Baum reifen, weisen einen abnormalen
Geschmack auf [89]. Falls die Ernte im grünen Zustand erfolgt,
befindet sich die Banane in der sogenannten präklimakterischen
Phase, d.h. in einer physiologischen Ruhephase: Es sind keine
wesentlichen biochemischen Veränderungen in der Frucht nach¬
weisbar [89], und die Respiration der Frucht ist gering (8-
50 mg C02/kg- h, je nach Sorte) [108]. Auf die präklimak¬
terische Phase folgt die Reifungsphase, die durch die frucht¬
eigene Produktion von Ethylen ausgelöst wird. Die Bildung
dieses Pflanzenhormons induziert einen Anstieg der Respiration
(60-250 mg C02/kg>h) [108] und biochemische Veränderungen in
der Frucht, die zu den äusserlich wahrnehmbaren Veränderungen
von Farbe, Aroma und Textur während der Fruchtreifung führen
[120]. Die Reifung kann aber auch künstlich durch Zumischung
von Ethylen (die heute am weitest verbreitete Methode) oder
von ungesättigten Kohlenwasserstoffen wie Acetylen oder Pro-
pylen zur Lagerluft induziert werden [139]. Die Methode der
künstlichen Reifungsauslösung erlaubt die synchrone Reifung
von Bananen. Hat die Reifung begonnen, läuft sie irreversibel
ab. Daraus folgt, dass die Lebensdauer der Frucht nach der
Ernte durch die Länge der präklimakterischen Phase bestimmt
wird. Diese wird von folgenden Parametern beeinflusst: Bana¬
nensorte, Erntezeitpunkt (Alter bzw. Reife der Früchte bei der
Ernte), Lage der Frucht im Bananenbündel, mechanische Beschä¬
digung der Frucht, mikrobielle Infektion der Frucht, Lichtein¬
fall, Lagertemperatur, Gaszusammensetzung (in bezug auf Sauer¬
stoff, Kohlendioxid und Ethylen) und relative Luftfeuchtigkeit
der Lagerluft [89].
-
-7-
Die wichtigsten inhaltlichen Veränderungen wahrend der
Reifung, deren biochemische Grundlagen von MARIOTT [89],
MARIOTT und LANCASTER [90], PALMER [108] und SIMMONDS [139]
umfassend dargestellt werden, lassen sich wie folgt be¬
schreiben:
Die Textur wird weicher, bedingt durch den Abbau von Pektin,
Hemicellulosen und Starke. Starke stellt rund 80-95% der
Trockensubstanz von unreifen Bananen dar, ist also der
wichtigste Bestandteil der Fruchtpulpe. Die Starke wird rela¬
tiv schnell abgebaut und in die Zucker Fructose, Glucose und
Saccharose umgewandelt. Andere Zucker sind in nennenswerter
Menge nicht nachgewiesen worden. Wahrend bei den Dessertbana¬
nen die Starke vollständig abgebaut wird, bleiben bei Kochba¬
nanen am Ende der Reifung noch rund 10 % Starke, bezogen auf
die Trockensubstanz, zurück [69, 70, 91, 92]. Die Trockenmasse
nimmt wahrend der Reifung ab. KARIKARI [69] fand in Kochbana¬
nen eine Abnahme von 41.7 % (grün) auf 35.4 % (überreif). Die
Trockenmasse von Dessertbananen ist im allgemeinen geringer
als diejenige von Kochbananen. Als weitere Veränderungen wah¬
rend der Reifung sind die Zunahme des Pulpe/Fruchtschale-Ge-
wichtsverhaltnisses, die Zunahme der Azidität und die Poly¬
merisation von Polyphenolen zu erwähnen.
Die wichtigste, ausserlich wahrnehmbare Veränderung wahrend
der Reifung ist der Farbwechsel der Schale von grün zu gelb.
Dieser Farbwechsel kommt durch den Abbau des Chlorophylls in
der Fruchtschale zustande, wodurch die anfanglich durch das
Chlorophyll maskierten Carotinoide hervortreten [108]. Die
Schalenfarbe wird heute als allgemein übliches Kriterium zur
Bestimmung des Reifegrades im Handel mit Dessertbananen ver¬
wendet: Eine Skala von 1 bis 8 charakterisiert die verschiede¬
nen Farbabstufungen und Reifegrade [155]. Jeder Farbabstufung
kann ein ungefährer Bereich von Starke- bzw. Zuckergehalt
zugeordnet werden. Die Schalenfarbe als Reifeparameter wurde
auch in experimentellen Arbeiten über Kochbananen verwendet
[69, 91, 92,]. Der Reifezustand ist ein wichtiger Parameter
-
-8-
fur die Beurteilung von Bananen in bezug auf ihre Eignung für
den Transport, die Lagerung und die Verarbeitung. Einige
Autoren haben deshalb versucht, objektive und einfache Metho¬
den zur Bestimmung des Reifegrades zu entwickeln, die nicht
auf der Bestimmung der Schalenfarbe beruhen. PELEG und GOMEZ
BRITO [110] verfolgten die Reifung mit Texturmessungen von
Pulpestucken (Kompressionstests). Diese Methode ist apparativ
relativ aufwendig. GOTTREICH et al. [55] schätzten mit einer
einfachen Methode den Gehalt an reduzierenden Zuckern in der
Pulpe. Dabei werden reduzierende Zucker (und andere reduzie¬
rende Substanzen) durch kurzes Aufkochen von Pulpestucken in
einer wässrigen Losung, die 3,5-Dinitrosalicylsaure enthalt,
extrahiert und kolorimetrisch bestimmt. Diese Methode besticht
durch ihre Einfachheit, das verwendete Reagens ist aber nicht
allgemein erhaltlich in Entwicklungslandern. BECCARI und
ASCARI [21] verfolgten den Starkeabbau wahrend der Reifung
mittels lodfarbung der Pulpe. Es zeigte sich allerdings, dass
die Methode am Anfang der Reifung (bei hohem Starkegehalt)
eine eindeutige Festlegung von Reifeunterschieden nicht
zulasst.
2.1.3. Nacherntetechnologie
Die Nacherntetechnologie von Bananen umfasst die Lagerung der
frischen Frucht und die Verarbeitung zu haltbaren Produkten.
Weltweit wird der grösste Teil der Bananen roh, im reifen Zu¬
stand konsumiert oder kuchenmassig zubereitet. Nur ein unbe¬
deutender Teil der Bananenproduktion wird zu haltbaren Produk¬
ten verarbeitet [90, 108]. Nach CROWTHER [37] sind dies jahr¬
lich weniger als 100'000 to. Relativ gesehen haben allerdings
in gewissen Regionen verarbeitete Produkte wie getrocknete
Bananen oder Bananenbier eine gewisse Bedeutung [90].
Die Lagerung von Bananen ist wahrend der präklimakterischen
Phase möglich. In der nachfolgenden Reifungsphase ist eine
längere Lagerung nicht mehr möglich, da die Fruchte weich und
-
-9-
uberreif werden [89]. Für eine optimale Lagerung müssen
deshalb die Lagerbedingungen so festgelegt werden, dass die
präklimakterische Phase möglichst lange dauert. Faktoren, die
sich positiv auf die Lange dieser Phase auswirken, sind
niedrige Lagertemperatur, hohe Luftfeuchtigkeit, Ventilation
(Entfernung von Ethylen aus der Lageratmosphare), Kontrolle
des richtigen Erntezeitpunktes und Schutz der Frucht vor
mechanischen umd mikrobiellen Schaden [89] . Es existieren
folgende Lagermethoden [89]: Kuhllagerung [59]; Lagerung in
Polyethylensacken mit oder ohne Ethylenabsorbens [84, 101,
133, 134]; Lagerung in kontrollierter bzw. modifizierter
Atmosphäre; Lagerung von Bananen, die mit Gibberellinen behan¬
delt wurden [49, 126]; Lagerung von wachsbeschichteten Bananen
[102]. THOMPSON et al. [152] erzielten durch die Lagerung in
feuchtem Sagemehl eine verlängerte Lagerdauer. Alle erwähnten
Methoden sind sowohl für Koch- als auch für Dessertbananen
anwendbar. Die Kuhllagerung, verbunden mit Ventilation, ist
die heute am meisten verbreitete Lagermethode beim Transport
von Dessertbananen, die für den Export bestimmt sind [89].
Mikrobiologische Aspekte heutiger Lagermethoden werden von
WARDLAW [159] behandelt (Verderb, Mikroflora, Verhütung von
Verderb, ete.).
HAENDLER [60], MARIOTT und LANCASTER [90] und SIMMONDS [139]
geben Uebersichten über die Verarbeitung von Koch- und Des¬
sertbananen. CROWTHER [37] gibt praktische Anleitungen zur
Herstellung verschiedener Produkte aus Bananen und deren Halt¬
barmachung .
Getrocknete reife und unreife Bananen, Bananenbier und fermen¬
tierte Bananenpulpe sind traditionelle, verarbeitete Produkte
aus Bananen [36, 90].
Folgende industrielle, moderne Methoden der Verarbeitung von
Koch- und Dessertbananen wurden beschrieben [90]: Sterilkon¬
serven (Bananenscheiben, Bananenpuree) [60, 90] gefrorenes
Pur6e [90, 129], getrocknete Bananen [2, 5, 12, 13, 14, 32,
-
-10-
40, 87, 88, 99, 115, 116, 123, 162], Bananenchips [6, 8, 16,
67, 74, 103, 104, 131], fermentierte Produkte [3, 7, 39, 78],
angesäuertes Püree [47] und Konfitüre [90]. Nach MARIOTT und
LANCASTER [90] stellen eingedöstes und gefrorenes Bananenpuree
und Bananenfeigen (reife getrocknete Bananen) die wichtigsten
Produkte dar.
Ueber die Trocknung von unreifen und reifen Koch- bzw. Des¬
sertbananen seien die folgenden Arbeiten angeführt, ohne auf
deren Resultate einzugehen:
ASIEDU [13, 14] trocknete unreife und reife Kochbananen mit¬
tels Warmlufttrocknung. Der Autor untersuchte den Einfluss von
Trocknungstemperatur, Reifegrad und Gutsabmessung auf den
Trocknungsverlauf. ARCHAPONG und WIENEKE [12] trockneten Wür¬
fel unreifer Kochbananen bei 60°C und einer Luftgeschwindig¬
keit von 0.2 m/sec sowie reife Kochbananen bei 40-60°C und
einer Luftgeschwindigkeit von 4 m/sec. RODRIGUEZ-SOZA et al.
[123] trockneten unreife Bananen in einem Trocknungsapparat
mit Luftumwälzung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen (70
°C, 93 °C). Die Bananen wurden vor der Trocknung dampfgeschältund mit S02 behandelt. Das getrocknete Gut wurde zu Mehl ver¬
mählen und in Polyethylensäcken verpackt. Die Autoren
bestimmten die Wasseraufnahme im verpackten Gut während der
Lagerung bei einer Temperatur von 26 °C und einer relativen
Luftfeuchtigkeit von 57 %. RAHMAN [115] trocknete unreife
Kochbananen im Kastentrockner mit Luftumwälzung während einer
Stunde bei 93°C und dann während 5 Stunden bei 71°C. Die Bana¬
nen wurden vor der Trocknung verschieden vorbehandelt. Zur
Trocknung wurden geschälte und ungeschälte Kochbananen ver¬
wendet. MOWLAH et al. [99] untersuchten die Trocknung von
reifen Bananen im Kastentrockner (Trocknungsverlauf, Trock¬
nungsgeschwindigkeit, nichtenzymatische Bräunung). Verschie¬
dene Methoden der Sonnentrocknung für Cashew-Nüsse, unreife
und reife Süssbananen und Ananas wurden von CHEEMA und RIBEIRO
[32] untersucht. Die Autoren verglichen den Trocknungsverlauf
der direkten, natürlichen Sonnentrocknung, der direkten Son-
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-11-
nentrocknung im Kastentrockner und der indirekten Sonnentrock¬
nung unter Lichtschutz. WEISBERG [162] beschreibt ein Ver¬
fahren für die teilweise osmotische Trocknung von reifen Bana¬
nen: Diese werden in Stucke geschnitten, wahrend 18 Stunden in
einer 67%-igen Zuckerlosung, dann für eine Stunde in einer
60%-igen Zuckerlosung mit 1 % S02 (Kaliummetabisulfitlosung)
eingelegt und im Ofen oder an der Sonne nachgetrocknet.
ADAMBOUNOU und CASTAIGNE [2] trockneten reife Bananen osmo¬
tisch in einer 70%-igen Saccharoselosung bei Temperaturen von
40-60°C vor, bis rund 50 % des Anfangsgewichtes des Gutes
erreicht waren. Die Nachtrocknung des Gutes erfolgte bei 65°C
unter Vakuum bis zu einem Endwassergehalt von 9.5 %. DEI-TUTU
[40] trocknete reife Bananen bei 70°C wahrend 12 Stunden bis
zu einem Wassergehalt von 6 %. Das getrocknete Produkt wurde
mit Erfolg anstelle von frischen Bananen in einer Zubereitung
verwendet, die aus reifen Kochbananen und fermentiertem Mais¬
mehl besteht. ADEVA et al. [5] trockneten homogenisierte, mit
S02 vorbehandelte Pulpe von reifen Bananen mit einem Walzen¬
trockner. Das Produkt wurde in einem Lagerversuch wahrend 6
Monaten auf Wassergehalt, Bräunung und S02-Gehalt untersucht.
RAMANUIJA und JAYARAMAN [116], MAIA et al. [87] und MANZOOR
und EHSAN [88] untersuchten die Lagerstabilitat von verschie¬
den vorbehandelten, reifen Dessertbananen, die osmotisch
[116], im Ofen [87] und an der Sonne [88] getrocknet worden
waren (Endwassergehalte von 18-30 %, 20-25 % und 14-16 %).
2.2. Anbau. Bedeutung und Nacherntetechnologie von Kochbananen
in der Republik Elfenbeinkuste
Kochbananen sind nach Yams mengenmassig das zweitwichtigste
Nahrungsmittel in der Republik Elfenbeinkuste, sowohl in bezug
auf die Produktion [41] als auch auf den Konsum [165], Kochba¬
nanen werden meist von Kleinbauern in Mischkultur mit Kakao
oder mit Nahrungspflanzen (Maniok, Taro, Pfefferschoten,
Erdnüsse, u.a.) angebaut [58, 77, 150]. Dabei stellen Koch¬
bananen in diesem System nur eine Sekundarkultur dar, d.h.
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nach dem Pflanzen der Bananenstaude wird normalerweise kein
grosser Aufwand betrieben für die Pflege der Pflanze. In die¬
sem System der Mischkultur ist die Kochbanane wichtig als
Schattenpflanze; der Boden wird geschützt vor Austrocknung und
vor Schaden starker Niederschlage. Der Anbau beschrankt sich
auf die sudliche Regenwaldzone der Republik Elfenbeinkuste
[136, 150]; der Konsum ist dementsprechend im Süden des Landes
verbreitet. Der Anbau von Kochbananen dient in erster Linie
der Selbstversorgung der Produzenten; was übrigbleibt, wird
verkauft [150]. Die Einkünfte aus diesem Verkauf sind relativ
wichtig, da sie ziemlich regelmassig anfallen und zur Deckung
der taglichen Bedurfnisse dienen [113, 150],
Die Vermarktung (Ernte, Transport, Lagerung, Verkauf) von
Kochbananen in der Republik Elfenbeinkuste wird von TANO
[150], KUPERMINC [73] und von CHATAIGNER und TANO [31]
beschrieben. Rund die Hälfte der geernteten Bananen wird
vermarktet [73]. Ein Teil dieser Bananen wird in den Produk¬
tionszonen und in benachbarten Regionen verkauft, ein Teil
wird über längere Distanzen in grosseren, stadtischen Zentren
(Abidjan, Bouake) abgesetzt [150, 31]. Die Bedeutung der Ver¬
marktung über längere Distanzen nimmt infolge der starken
Urbanisierung zu: Zwischen 1965 und 1975 verdoppelte sich
landesweit die Zahl der stadtischen Konsumenten [31].
Das Angebot an Kochbananen auf dem Markt ist wahrend des Pro¬
duktionsjahres nicht gleichmassig verteilt: Bedingt durch die
jahrlichen klimatischen Schwankungen gibt es eine Periode mit
einem Ueberschuss an Bananen auf dem Markt (in den Monaten
Dezember bis März) und eine Mangelperiode (April/Mai bis Sep¬
tember/Oktober) [31, 136]. Dies hat ausgeprägte Preisschwan¬
kungen auf dem Markt zur Folge, die von 1:2 im Jahre 1975 [58]
bis zu 1:5 im Jahre 1977 [4] betragen können. Das Ausmass der
Preisfluktuation hangt u.a. vom Erntevolumen und der allgemei¬
nen Lage auf dem Nahrungsmittelsektor ab. In Abbildung 1 ist
der Detailhandelspreis für Kochbananen für die Jahre 1982 und
1983 dargestellt.
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Detailhandelspreis (CFA/kg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Monat
Abb.1: Detailhandelspreis für Kochbananen in Abidjan in denJahren 1982 (D ) und 1983 (A ) [119] (Wechselkurs1SF=193 CFA am 16.6.87)
In der Ueberschussperiode können die Kleinbauern, deren Pflan¬
zungen isoliert und schlecht erreichbar sind, ihre Kochbananen
nicht mehr verkaufen und ein beträchtlicher Teil der Bananen
verdirbt in dieser Periode auf dem Feld, ohne geerntet worden
zu sein. Nach KUPERMINC [73] betragen diese Verluste landes¬
weit rund 40% der gesamten Produktion.
Die eigentlichen Nachernteverluste (Verluste nach der Ernte
bei der Vermarktung) betragen nach KUPERMINC [73] höchstens
10 %.Der Autor betont jedoch, dass dieser aufgrund globaler
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-14-
Statistiken geschätzte Wert zu hoch angesetzt ist und wohl
nach unten korrigiert werden müsste.
Die weitaus wichtigste küchenmässige Zubereitung aus Kochbana¬
nen in der Republik Elfenbeinküste ist das sogenannte "Foutou-
Banane". eine Art verkleistertes, zähes Bananenpuree. In wei¬
ten Teilen der südlichen Regenwaldzone wird dieses Gericht
mindestens einmal pro Tag gegessen (zusammen mit einer Sauce,
die Fleisch, Fisch oder Gemüse enthält). Es handelt sich also
um ein eigentliches Nationalgericht. Weitere Zubereitungen aus
Kochbananen sind fritierte, grillierte und gekochte Bananen
sowie Bananenchips [73, 113, 150].
Als einzige länger haltbare Produkte aus Kochbananen existie¬
ren in der Republik Elfenbeinküste sonnengetrocknete, unreife
und reife Kochbananen. COMOE KROU [35] schildert Herstellung,
Lagerung und Bedeutung dieser Produkte.
Die Trocknung von Kochbananen ist nur in gewissen Regionen und
bei gewissen Ethnien verbreitet, so u.a. bei den Agni (Süd¬
osten des Landes) , bei den Baoule (Süden) und bei den Yacouba
(Westen). Meist wird die Trocknung jeweils nur in einzelnen
Dörfern praktiziert und ist nicht grossräumig verbreitet. Die
getrockneten Bananen dienen als Notvorrat für Mangelperioden
während des Jahres und dienen damit vorwiegend der Deckung des
Eigenbedarfs; selten werden getrocknete Bananen auch auf loka¬
len Märkten verkauft.
Unreife und reife Kochbananen werden zur Trocknung geschält,
in Stücke geschnitten und ohne weitere Vorbehandlung an der
Sonne getrocknet. Die Trocknung erfolgt nach eigenen Beobach¬
tungen am Boden, auf Gestellen und auf Dächern. Die Trock¬
nungsdauer beträgt je nach Klimabedingungen und Gutsabmessung
bei unreifen Kochbananen 2 Tage und länger, bei reifen Koch¬
bananen mindestens 4 Tage. Die Lagerung des getrockneten Gutes
erfolgt nach eigenen Beobachtungen in nicht hermetisch ver¬
schlossenen, plastifizierten Jutesäcken. Da die getrockneten
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Bananen bei der Lagerung im feuchten Klima Wasser aufnehmen,
werden sie von Zeit zu Zeit an der Sonne zur Nachtrocknung
ausgelegt. Die Lagerung über dem Hausfeuer wurde auch
beobachtet. COMOE KROU [35] beschreibt nebst dieser Methode
die Lagerung von getrockneten unreifen Kochbananen in ver¬
schlossenen Tonkrugen. Die reifen getrockneten Kochbananen,
nachstehend Bananenfeigen genannt, werden als solche gegessen
und sind eine willkommene Sussigkeit für Kinder. Unreife ge¬
trocknete Kochbananen werden zu Mehl gestampft, mit siedendem
Wasser vermischt und unter weiterem Kochen zu einem
konsistenten Brei gerührt. Dieser wird mit einer Sauce, die
Fleisch, Fisch oder Gemüse enthalt, gegessen. Weitere Zuberei-
tungsarten beschreibt COMOE KROU [35].
VIRNOT [157] untersuchte traditionell getrocknete unreife
Kochbananen aus dem mittleren Westen der Republik
Elfenbeinkuste. Er fand, dass die mikrobiologische Qualität
des Trockengutes vom Trocknungsstandort abhangig ist: Proben,
die auf dem Boden getrocknet wurden, wiesen hohe Keimzahlen
für fäkale Coliforme auf (bis 10 /g Probe). Die mikrobio¬
logische Qualität von Proben, die auf Gestellen oder Dachern
getrocknet worden waren, war dagegen genügend. Entscheidend
ist, dass das Gut in der ersten Phase der Trocknung vor Konta¬
mination geschützt wird, da in dieser Phase bei hoher Wasser-
aktivitat noch eine Möglichkeit der Keimvermehrung besteht.
Der Wassergehalt der untersuchten Proben variierte zwischen
9.6 % und 16.7 %, die Wasseraktivitat entsprechend zwischen
0.44 und 0.79. Die Proben waren also teilweise ungenügend
getrocknet.
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2.3. Qualitative Veränderungen bei der Trocknung und Lagerung
von Lebensmitteln, insbesondere von Früchten
Bei der Herstellung und Lagerung von getrockneten Lebensmit¬
teln können mikrobiologische, physikalische, enzymatische und
chemische Veränderungen im Produkt auftreten. Das Ausmass und
die Art der qualitativen Veränderungen sind vom Produkt und
den Herstellungsbedingungen bzw. den verschiedenen Prozess¬
schritten (Vorbehandlung, Trocknung, Lagerung, Rekonstitution)
abhangig [44]. Bekommlichkeit und Nährwert sind nach ESCHER
und BLANC [44] die wichtigsten Qualitatsparameter für die
Beurteilung von Trockenprodukten. Farbe, Textur und Geschmack
sind weitere Qualitatsparameter. Die verschiedenen Prozess¬
parameter zeigen dabei unterschiedliche Wirkung auf die quali-
tatsverandernden Reaktionen. Deshalb sind entsprechend den
gewünschten qualitativen Anforderungen an das Endprodukt Prio¬
ritäten festzulegen und die Herstellungsbedingungen ent¬
sprechend zu gestalten.
SCOTT [135] diskutiert mikrobielle Veränderungen in Lebensmit¬
teln in bezug auf die Wasseraktivitat (aw). Um Trockenprodukte
wahrend der Lagerung vor mikrobiellem Verderb zu bewahren,
sind nach diesem Autor maximale aw- Werte von 0.65-0.75 zu¬
lassig. Die obere zulassige Grenze für die Wasseraktivitat
hangt vom Produkt, seiner Zusammensetzung , von den Lagerbe¬
dingungen und der Lagerdauer ab.
Physikalische Veränderungen wahrend der Trocknung und Lagerung
sind Gutsschrumpfung, Migration und Konzentration von losli¬
chen Substanzen im Gut, Oberflachenverkrustung, Verminderung
der Rehydrierbarkeit des Gutes, Verluste an fluchtigen Aroma¬
stoffen und De- bzw. Absorption von Wasser [33, 44, 156].
Enzymatische Reaktionen laufen in getrockneten Lebensmitteln
nach ACKER [1] erst oberhalb eines minimalen Wassergehaltes
ab, der dem BET-Punkt entspricht. Unterhalb dieses Wasserge-
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-17-
haltes liegt das Wasser im Gut als monomolekulare Schicht vor.
Wegen der Beweglichkeit der Reaktionspartner (Enzym, Substrat)
ist das Zustandekommen von enzymatischen Reaktionen von einem
minimalen Wassergehalt abhangig . Peroxidase dient meist als
Indikatorenzym für die Wirksamkeit von Blanchierprozessen in
bezug auf die Enzyminaktivierung, da dieses Enzym hitze-
resistenter ist als die meisten anderen Enzyme [1, 62].
Fruchte und Gemüse, die zur Trocknung in Stucke geschnitten
werden, verfärben sich wahrend des Trocknungsprozesses, verur¬
sacht durch enzymatische Bräunung. Dabei werden auf enzymati-
schem Weg Polyphenole zu ortho-Diphenolen hydroxyliert und
diese zu ortho-Chinonen oxidiert. Die ortho-Chinone reagieren
auf chemischem Weg weiter zu gefärbten Polymeren. Hauptsachli¬
ches Substrat der enzymatischen Bräunung in Bananen ist Dopa¬
min (3,4 - Dihydroxyphenylethylamin) [33, 56, 89, 108]. Die
enzymatische Bräunung kann durch Blanchieren (Hitzeinaktivie-
rung der Polyphenoloxidasen), Zugabe von reduzierenden
Substanzen (Ascorbinsäure, S02), Absenken des pH-Wertes und
Senkung des Sauerstoffpartialdruckes verhindert werden. S02
reagiert mit den ortho-Chinonen, die so für den weiteren Reak¬
tionsverlauf blockiert werden [33, 62],
Als chemische Reaktionen bei Trocknung und Lagerung sind die
nichtenzymatische Bräunung, der Verlust an Vitaminen, die
Oxidation von Lipiden und die Verminderung der biologischen
Wertigkeit von Proteinen zu erwähnen [26, 33, 53, 62, 75, 76,
94, 128]. Bei einigen dieser Veränderungen können auch enzyma¬
tische Reaktionen beteiligt sein.
Bei der nichtenzvmatischen Bräunung (Maillardreaktion) rea¬
gieren Carbonyle (reduzierende Zucker, Ascorbinsäure, u.a.)
mit Aminosäuren, Peptiden oder Proteinen mit freier Aminogrup-
pe unter Bildung von gefärbten Polymeren. [33, 62, 64]. Durch
diese Reaktion kann die biologische Wertigkeit von Proteinen
vermindert werden [33, 75, 76]. Die Reaktion ist stark tempe-
raturabhangig (hohe Aktivierungsenergie) und wird beeinflusst
-
-18-
durch die Konzentration an Reaktionspartnern (reduzierende
Zucker, Aminosäuren), die Wasseraktivität und den pH-Wert. Die
Reaktion kann verhindert werden durch S02- Behandlung. Dabei
reagiert S02 mit Zwischenprodukten der Reaktion und blockiert
so den weiteren Reaktionsverlauf [33]. Eine weitere Massnahme
zur Verhinderung der Bräunung ist die Verringerung des Gehal¬
tes an reduzierenden Zuckern im Produkt [53].
Vitamin C hat nach LABUZA [76] und BENDER [23] die geringste
Stabilität aller Vitamine. Der Abbau von Vitamin C wird des¬
halb oft als Parameter für die technologische Belastung eines
Produktes verwendet. Nach BENDER [23] bedeutet ein geringer
Verlust an Vitamin C auch einen geringen Verlust an anderen
Nährstoffen. Ein hoher Verlust an Vitamin C dagegen muss nicht
unbedingt mit einem grossen Verlust an anderen Nährstoffen
einhergehen (oft wird nur Vitamin C abgebaut). Vitamin C liegt
in den beiden reversibel ineinander übergehenden Formen Ascor-
bin- und Dehydroascorbinsäure vor (beide mit Vitamin C - Akti¬
vität) . Dehydroascorbinsäure ist hitzelabil und kann irrever¬
sibel zu 2,3-Diketogulonsäure umgewandelt werden (ohne Vita¬
minaktivität) [22]. Der Abbau von Vitamin C erfolgt durch
oxidierende Enzyme, durch nichtenzymatische Bräunung und durch
Oxidation durch Luftsauerstoff [23]. Vitamin C - Verluste
treten oft beim Blanchieren durch Auswaschen in das Blanchier¬
wasser auf. Diese Verluste können höher sein als der eigent¬
liche Abbau im Produkt [23]. Die Zerstörung von Ascorbinsäure
bei der Trocknung und Lagerung wird beeinflusst durch Tempera¬
tur, Wasseraktivität, oxidierende Enzyme, Schwermetalle, Licht
und Sauerstoffpartialdruck [44]. Die Vitaminretention wird
verbessert durch S02- Behandlung.
Carotine bzw. Carotinoide werden durch Radikale und Peroxide,
die bei der Fettoxidation gebildet werden, oxidiert [23, 33,
75, 76]. Neben dieser sekundären Oxidation unterliegen nach
CHEFTEL et al. [33] Carotinoide auch der Autoxidation. Neben
quantitativen Carotinoidverlusten gibt es bei der Verarbeitung
auch Verluste an Nährwert durch Isomerisation von Carotinen zu
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-19-
weniger provitamin-A-wirksamen Isomeren. Bedingt durch ihre
Wichtigkeit (Nährwert, Farbe) wird der Gehalt an Carotinen
bzw. Carotinoiden oft als Parameter für die technologische
Belastung von verarbeiteten Produkten verwendet.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass enzymatische
und chemische Veränderungen bei Trocknung und Lagerung von
Temperatur, Wasseraktivitat, Sauerstoffpartialdruck, Licht,
Produktzusammensetzung und Vorbehandlung abhangen [44, 53,
62]. Bei der Lagerung ist zusatzlich die Verpackungsqualitat
von Bedeutung für die Produktestabilitat [128]. Durch eine
geeignete Vorbehandlung lassen sich Veränderungen im Gut wah¬
rend der Trocknung und Lagerung ebenfalls vermindern.
Im Zusammenhang mit der Trocknung von Fruchten ist auf die
Bedeutung der S02-Behandlung und des S02-Zusatzes einzugehen.
Neben dem Blanchieren ist die S02-Behandlung eine weit ver¬
breitete Methode zur Vorbehandlung von Lebensmitteln vor der
Verarbeitung. S02 dient als Antioxidans oder Reduktionsmittel
z.B. zur Verhinderung der enzymatischen Bräunung, als Konser¬
vierungsstoff zur Verhinderung von mikrobiellem Verderb und
hemmt die nichtenzymatische Bräunung. Je nach Anwendungszweck
werden unterschiedliche Mengen zur Vorbehandlung eingesetzt.
TAYLOR et al. [151], WEDZICHA [161], JOSLYN und BRAVERMAN [68]
und LUECK [85] geben umfangreiche Uebersichten über die che¬
mischen, technologischen und toxikologischen Aspekte der S02-
Behandlung.
Die S02- Behandlung von Lebensmitteln kann mittels Begasung
oder durch Eintauchen in Sulfitlosungen erfolgen. Im behandel¬
ten Lebensmittel liegen je nach pH-Wert des Milieus die Ver¬
bindungen Schwefeldioxid (gelost in Wasser), schweflige Saure,
Bisulfit, Metabisulfit und Sulfit vor [68, 151, 161]. Ein Teil
der Sulfite liegt frei in anorganischer Form im Lebensmittel
vor. Sulfite reagieren jedoch auch leicht mit Lebensmittelin-
haltsstoffen (Aldehyde, Ketone, reduzierende Zucker, unge¬
sättigte organische Verbindungen, Proteine, Vitamine), wodurch
-
-20-
sulfithaltige, organische Verbindungen gebildet werden. Der
Gehalt an gebundenen Sulfiten hangt von der Sulfitabsorption
im Gut, von der Gutszusammensetzung und von den Bedingungen
der Trocknung und Lagerung ab [151, 161]. Es scheint, dass
sich in S02-behandelten Lebensmitteln auch toxische Reaktions¬
produkte bilden können [107]. Durch Reaktion von Sulfiten mit
Thiamin (Vitamin Bj) wird dessen Vitaminaktivitat zerstört
[151]. KROYER [72] fand in S02- behandeltem Meerrettich wah¬
rend der Lagerung eine vollständige Zerstörung von Thiamin und
eine geringe Abnahme von Vitamin B2, B6 und Nicotinsaure. In
unbehandeltem Meerrettich dagegen waren diese Vitamine relativ
stabil. In anderen Untersuchungen wurde überprüft, ob die
Einnahme von sulfithaltigen Lebensmitteln beim Menschen den
Vitamin-Bj^-Gehalt von anderen, gleichzeitig eingenommenen
Nahrungsmitteln herabsetzt. Es wurde kein nachteiliger Effekt
von S02 nachgewiesen [107].
TAYLOR et al. [151] diskutieren ausfuhrlich Studien über die
akute und chronische Toxizität sowie über die Kanzerogenitat
und die mutagene Wirkung von Sulfiten. Bemerkenswert ist
dabei, dass Sulfite bei sulfitsensitiven Asthmatikern Asthma¬
anfalle hervorrufen können. Die Vertraglichkeit von Sulfit ist
offenbar individuell sehr unterschiedlich: Wahrend gewisse
Menschen problemlos bis zu 4 g Sulfit ertragen, reagieren
andere auf sehr kleine Mengen [85]. Der Wert für die tagliche
akzeptierbare Einnahmedosis (ADI) betragt für eine 60 kg
schwere Person nach einer WHO/FAO - Norm 42 mg pro Tag (0.7 mg
pro Kilogramm Korpergewicht) [107].
2.4. Sonnentrocknung von Lebensmitteln
Nach STEHLI et al. [146] können folgende Verfahren zur Sonnen¬
trocknung von Lebensmitteln unterschieden werden: Naturliche,
direkte Sonnentrocknung, Trocknung mit direkten Sonnentrock¬
nern und Trocknung mit indirekten Sonnentrocknern.
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-21-
Bei der naturlichen, direkten Sonnentrocknung wird das Gut
ohne weitere Schutzmassnahmen direkt an der Sonne auf Gittern,
Gestellen oder am Boden zur Trocknung ausgelegt. Nach SZUL-
MAYER [148] wird das Gut vor allem durch die Sonneneinstrah¬
lung erwärmt, die Wärmezufuhr durch die Umgebungsluft ist von
geringer Bedeutung. Nach WHILLIER [163] fallen 90% der tag¬
lichen Sonneneinstrahlung in den zwei mittleren Dritteln des
Tages ein. Für die Wärmeübertragung ist vor allem die Strah¬
lung im infraroten Bereich wichtig [57], Die effektiv im Gut
aufgenommene Wärmeenergie hangt von der Absorption, Reflexion
und Transmission der Strahlungsenergie durch das Gut ab. Die
für die Trocknungsgeschwindigkeit wichtigen äusseren Parameter
bei der direkten Sonnentrocknung sind Sonneneinstrahlung,
relative Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Lufttempe¬
ratur [148]. Die direkte Sonnentrocknung ist zwar ein billiges
Verfahren, hat jedoch den Nachteil, dass das Gut ungeschützt
ist vor Insekten, Staub, Nagetieren, Regen und mikrobieller
Kontamination. Zudem werden durch die direkte Einstrahlung
verschiedene Inhaltsstoffe zerstört [148, 57],
Bei der Trocknung mit direkten Sonnentrocknern wird das Gut
unter eine transparente Folie oder in einen Behalter mit
durchsichtiger Abdeckung gelegt [146]. Dadurch wird das Gut
vor äusserer Verunreinigung geschützt und die Temperatur der
Trocknungsluft wird erhöht. Im Vergleich zur naturlichen Son¬
nentrocknung steigt die Trocknungsgeschwindigkeit an. Das Gut
wird nicht mehr nur allein durch die Sonnenstrahlung erwärmt,
sondern auch konvektiv durch die Trocknungsluft [148].
Bei indirekten Sonnentrocknern wird das Produkt geschützt vor
der Sonneneinstrahlung getrocknet. Die Trocknungsluft wird in
einem Sonnenkollektor erwärmt und in eine Trocknungskammer
geleitet, wo sich das Trocknungsgut befindet. Es handelt sich
vorwiegend um eine Warmlufttrocknung (Konvektionstrocknung).
Bei der indirekten Sonnentrocknung sind die Verluste an In¬
haltsstoffen im Gut normalerweise geringer als bei der direk¬
ten Trocknung [57].
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-22-
Direkte und indirekte Sonnentrockner können als Hybridtrockner
ausgelegt werden. Dabei wird die Trocknungsluft alternativ mit
Sonnenenergie oder mit Fremdenergie (Gas, Biogas) erwärmt.
Dies erlaubt einen wetterunabhängigen Trocknungsbetrieb. Kon¬
struktive Merkmale direkter und indirekter Sonnentrockner
werden in der Literatur eingehend beschrieben [57, 65].
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-23-
3.BESTIMMUNG DBS REIFEGRADES VON KOCHBANANEN
3.1. Problemstellung
Wie in Abschnitt 2.1.2. dargelegt, sind in der Literatur ver¬
schiedene Versuche zur Bestimmung des Reifegrades von Bananen
mit Methoden beschrieben, die nicht auf der Bestimmung der
Schalenfarbe beruhen. Es kamen dabei jedoch Methoden zur An¬
wendung, die in bezug auf ihre Zuverlässigkeit [21] oder auf
ihre Durchführbarkeit in Entwicklungsländern [55, 110] Prob¬
leme aufwiesen. In der vorliegenden Arbeit ging es darum, den
Reifegrad von Kochbananen auf objektive und einfache Art zu
bestimmen. Als relevante Kriterien für diese Bestimmung bieten
sich die Gehalte an Stärke und an Zuckern in der Pulpe an.
Diese Kohlenhydrate bilden zusammen 80-95 % der Trocken¬
substanz [89] und unterliegen während der Reifung starken
Veränderungen in ihrem relativen Mengenverhältnis. In der vor¬
liegenden Arbeit wurden deshalb zwei indirekte Schätzmethoden
zur Bestimmung von Stärke und Zuckern in der Pulpe entwickelt.
Die indirekten Methoden wurden durch den Vergleich mit zwei
Referenzmethoden geeicht.
3.2. Experimenteller Teil
3.2.1. Versuchsmaterial und Versuchsdurchführung
Als Untersuchungsmaterial für Reifungsversuche. d.h. Versuche,
bei denen die Reifung von Bananen künstlich ausgelöst wurde,
dienten Kochbananen der Sorte Come 1 der Forschungsanstalt
der IRFA (Institut de Recherches sur les Fruits et Agrumes) in
Azaguie (Republik Elfenbeinküste). Die Bananen wurden 70-85
Tage nach der Blüte geerntet, die Reifungsversuche wurden
jeweils am Tag der Ernte begonnen. Man löste die Reifung nach
der Methode von LUSTRE et al. [86] mit Acetylen aus (Be¬
gasungszeit 18 oder 24 Stunden) . Die Lagerung der Bananen
-
-24-
wahrend der Reifung erfolgte bei tropischen Klimabedingungen
(25-32 °C, relative Luftfeuchtigkeit von 60-90 %) . Jeder
Reifungsversuch wurde mit einem Bananenbundel durchgeführt
(Darstellung eines Bananenbundels s. Abbildung 2). Für die
einzelnen Analysen entnahm man jeweils zwei Bananen. Bei den
Reifungsversuchen bestimmte man den Starke- und Zuckergehalt
in der Pulpe mit zwei genauen Referenzmethoden. Für das
gleiche Probenmaterial führte man die indirekten Schatz¬
methoden durch. Aus den Werten von Referenz- und Schatzmetho¬
den wurden Regressions- bzw. Eichkurven ermittelt, mit denen
der Starke- bzw. Zuckergehalt aufgrund der Resultate der indi¬
rekten Schatzmethoden bestimmt werden konnte. Diese Eichkurven
wurden in Bestatigungsversuchen mit Kochbananen verschiedener
Reife von einem lokalen Markt (Adiopodoume, Nahe Abidjan) auf
ihre Gültigkeit hin überprüft.
Hand<
Hauptstamm (engl, main stalk)
Hand (engl.
f> hand, franz.
main)
Finger/Frucht
(engl, finger,
franz. doigt)
Abb.2: Aufbau und Bezeichnung eines Bananenbundels (engl.Bezeichnung bunch, franz. Bezeichnung regime)
-
-25-
3.2.2. Bestimmung der Trockenmasse
Die Trockenmasse bzw. der Wassergehalt der Proben wurde gravi-
metrisch durch Trocknung bei 105°C bis zur Gewichtskonstanz
der Proben bestimmt [43].
3.2.3. Reifebestimmungsmethoden
3.2.3.1. Reifebestimmungsmethoden auf Basis des Stärkegehaltes
Als Referenzmethode zur Bestimmung der Stärke in Kochbananen
diente eine modifizierte Anthronmethode. Dabei wird die Stärke
mit einer hitzeresistenten Amylase bei 100°C behandelt und zu
Glucose und Dextrinen abgebaut. Diese werden kolorimetrisch
mit Anthron bestimmt [124].
Zur Analyse wurde Bananenpulpe bei -40°C rasch eingefroren und
anschliessend gefriergetrocknet. Mono-, Di- und Oligosaccha¬
ride wurden aus den gefriergetrockneten, feingemahlenen Proben
(Passage durch Sieb von 0.2 mm Maschenweite) mit 80 % Ethyl-
alkohol extrahiert. Die extrahierten Proben wurden in 100 ml
dest. Wasser aufgenommen, mit 600 ju.1 Termamyl 60L (Ferment AG,
Basel) versetzt und während 30 min bei 100°C inkubiert. Nach
Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung während 10 min
bei 2300g zentrifugiert. Die Bestimmung mit dem Anthronreagens
erfolgte in einem Aliquot des Ueberstandes nach CLEGG [34].
Mit jeder Versuchsserie wurden gleichzeitig Glucosestandard-
lösungen verschiedener Konzentration mitbestimmt. Die Extink¬
tion der Proben mass man bei 620 nm.
Zur indirekten Stärkebestimmung wurde eine viskosimetrische
Methode, die von JAIN et al. [66] für die viskosimetrische
Stärkebestimmung im Scheinstamm von Bananenstauden entwickelt
worden war, modifiziert: 50 g Pulpe wurden mit 100 ml dest.
Wasser im Turmix während 2 min bei maximaler Drehzahl homoge¬
nisiert. Von diesem Homogenat wurden zweimal 5 g mit je 40 ml
dest. Wasser verdünnt und zur Lösung der Stärke unter starkem
-
-26-
Ruhren mit je 10 ml 3M NaOH versetzt. Nach einer Ruhrzeit von
5 min wurde die Probe bei 28 °C für die Messung thermostati-
siert. Die Bestimmung der Viskosität des Homogenates erfolgte
nach dem Prinzip der Kapillar- oder Ausflussviskosimetrie mit
einer langen Pasteurpipette (230 mm Gesamtlange, 7 mm oberer
Durchmesser, 2 ml Volumen, Messstrecke 6 cm) . Jeder Viskosi-
tatswert wurde durch dreimalige Messung der Durchflusszeit
bestimmt.
3.2.2.2. Reifebestimmungsmethoden auf Basis des Zuckergehaltes
Als Referenzmethode zur Bestimmung von Saccharose, Fructose
und Glucose in der Bananenpulpe diente die enzymatische
Bestimmung mit dem Boehringer-Testkit (Bohringer, Mannheim,
BRD) nach BERGMEYER [24]. Die Zucker wurden aus den gefrierge¬
trockneten Proben mit 80 % Ethylalkohol extrahiert; die Be¬
stimmung erfolgte direkt in einem Aliquot des Extraktes.
Zur indirekten Zuckerbestimmung schätzte man den totalen Ge¬
halt an Zuckern in der Pulpe mit einem Refraktometer: 100 g
Pulpe wurden mit 100 ml dest. Wasser wahrend 2 min bei maxima¬
ler Drehzahl im Turmix homogenisiert. Man zentrifugierte das
Homogenat wahrend 10 min bei 1000g und mass die loslichen
Stoffe im Ueberstand mit einem Handrefraktometer (0-25 °Brix).
Das Messresultat wurde temperaturkorrigiert [11] und der Ge¬
samtgehalt an loslichen Stoffen in der Probe in °Brix
berechnet.
3.3. Resultate und Diskussion
3.3.1. Umwandlung von Starke und Zuckern wahrend der Reifung
In den Abbildungen 3a und 3b ist der Verlauf des Starkeabbaus
bei zwei Reifungsversuchen dargestellt. Der Starkegehalt wurde
mit der Referenzmethode bestimmt. Der erste Versuch (Abb. 3a)
wurde im März 1985 wahrend der Trockenzeit von ROHRBACH [124]
-
-27-
Stärkegehalt (% in TS)
50 100 150 200
Stunden nach Reifungsbeginn
250
Stärkegehalt (% in TS)90
80'b
70
60
50
40
30 Nj,
20-
10
0i i i
i i
50 100 150 200 250
Stunden nach Reifungsbeginn
300
Abb.3: Abbau von Stärke während der Reifung von Kochbananen
der Sorte Come 1 bei tropischen Klimabedingungen(Stärkebestimmung mit Referenzmethode)
a: Gleichzeitige Reifung von zwei Kochbananenbündeln
(Versuchsdatum: März 1985) [124]
b: Reifung eines Kochbananenbündels (Versuchsdatum:Juli 1986)
-
-28-
durchgefuhrt. Dabei wurde der Starkeabbau in zwei Bananen-
bundeln bei gleichzeitiger Reifung analysiert. Der Starkeabbau
war bei beiden Bundein identisch. Innerhalb von 3 Tagen nach
Reifungsbeginn waren bereits 70 % der Starke in Zucker umge¬
wandelt. Rund 6 Tage nach Reifungsbeginn erreichte der Starke¬
gehalt in der Pulpe ein konstantes Niveau von rund 6.5-9 % in
der Trockensubstanz.
Der zweite Reifungsversuch erfolgte im Juli 1986 wahrend der
Regenzeit. Aus Abbildung 3b wird ersichtlich, dass der Starke¬
gehalt innerhalb von 3 Tagen von rund 82 % (unreife Bananen)
auf 40 % in der Trockensubstanz abnahm. Am Ende der Reifung
war der Starkegehalt konstant und betrug noch rund 13-14 % in
der Trockensubstanz.
Der Starkeabbau erfolgte im ersten Versuch etwas schneller als
im zweiten Versuch. Dieser Unterschied mag mit den ungleichen
klimatischen Bedingungen wahrend der Reifungsversuche, der
unterschiedlich langen Behandlungszeit mit Acetylen (24 Stun¬
den im 1. Versuch, 18 Stunden im 2. Versuch) und den verschie¬
denen Wachstumsbedingungen der Kochbananen zusammenhangen. Der
Starkegehalt am Ende der Reifung war im 2. Versuch hoher als
im 1. Versuch.
MARIOTT et al. [91, 92] führten Reifungsversuche mit Kochba¬
nanen verschiedener Sorten aus Ghana bei 20°C durch. Die Rei¬
fung verlief etwas langsamer als bei den hier beschriebenen,
bei tropischen Klimabedingungen durchgeführten Versuchen.
Bezuglich Starkegehalt von grünen und von überreifen Kochbana¬
nen ergaben sich jedoch keine wesentlichen Unterschiede zu
unseren Arbeiten. Die genannten Autoren bestimmten in über¬
reifen Kochbananen einen Starkegehalt von 10-11 % in der TS.
In den Abbildungen 4a und 4b ist die Bildung von Zuckern
wahrend der Reifung dargestellt. Der erste Versuch wurde im
November 1985 (Abb. 4a), der zweite im Januar 1986 (Abb. 4b)
durchgeführt. Wie Abbildung 4a zeigt, war der Gehalt an
-
-29-
Zuckergehalt (% in TS)
50 100 150
Stunden nach Reifungsbeginn
200
Zuckergehalt {% in TS)
50 100 150
Stunden nach Reifungsbeginn
200
Abb.4: Bildung von Zuckern während der Reifung von Kochba¬
nanen der Sorte Come 1 bei tropischen Klimabedin¬
gungen: Reduzierende Zucker (Glucose und Fructose)
(D) , Saccharose (O), Gesamtzuckergehalt (*) (Zucker¬
bestimmung mit Referenzmethode)
a: Versuchsdatum: November 1985
b: Versuchsdatum: Januar 1986
-
-30-
Zuckern in unreifen Kochbananen sehr gering (0.5 %
reduzierende Zucker, 1.1 % Saccharose in der Trockensubstanz).
Der Zuckergehalt nahm wahrend der Reifung schnell zu und er¬
reichte bei Vollreifen Bananen rund 74 % in der Trockensub¬
stanz. Mit zunehmender Reife wurde die gebildete Saccharose zu
den reduzierenden Zuckern Fructose und Glucose invertiert. Das
Mengenverhältnis Glucose:Fructose variierte, ausser in unrei¬
fen Kochbananen, wahrend der ganzen Reifung zwischen 0.99 und
1.08. Der zweite Versuch (Abb. 4b) zeigte ahnliche Resultate.
In den überreifen Kochbananen war die Inversion von Saccharose
zu Glucose und Fructose jedoch geringer als im ersten Versuch.
MARIOTT et al.[91, 92] fanden in drei Sorten von überreifen
Kochbananen aus Ghana Totalzuckergehalte von 7 3-80 % und
Saccharosegehalte von 30-32 % in der Trockensubstanz. Die
Autoren führten ihre Reifungsversuche nur einmal durch, ein
Vergleich in bezug auf die Variabilität der Reifung ist also
nicht möglich.
3.3.2. Beurteilung der indirekten Schatzmethoden zur Reifebe¬
stimmung
3.3.2.1. Reifebestimmung aufgrund des Starkegehaltes
Im zweiten Reifungsversuch zur Starkebestimmung (Abb. 3b)
wurden gleichzeitig der Starkegehalt mit der Referenzmethode
und die Viskosität des Pulpenhomogenates mit der indirekten
Schatzmethode bestimmt. In Abbildung 5 ist der Verlauf von
Starkegehalt und Viskosität wahrend der Reifung dargestellt.
Abbildung 6 zeigt die Beziehung zwischen der Viskosität und
dem Starkegehalt. Dargestellt sind Messpunkte und Regressions¬
kurven für zwei verschiedene Pasteurpipetten, die zur Viskosi-
tatsmessung derselben Messlosung verwendet wurden.
-
-31-
Stärkegehalt {% in TS) Viskosität (see)
50 100 150 200 250
Stunden nach Reifungsbeginn
Abb.5: Stärkegehalt (/^) (aus Abb. 3b) und Viskosität (*) derin Alkali gelösten Pulpe von Kochbananen während der
Reifung
Die Regressionsgleichungen für die beiden Pipetten lauten:
Pipette a: y = 3.9756 * e°-0312 * x
Pipette b: y = 4.6174 * e°-0322 * x
y = Viskosität (see)
x = Stärkegehalt (% in der TS)
e = natürlicher Logarithmus
Der Regressionskoeffizient betrug für beide Kurven 0.996.
-
-32-
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Viskosität (see)
-
Pipette b /
¥+- Ä+S-
y /'-
~v'y^y%* y^^
^^T
-
-33-
In drei Versuchen wurde die Reproduzierbarkeit der Viskosi-
tatsmessung mit Kochbananen verschiedener Reife getestet. Es
wurden je 8 Wiederholungsmessungen durchgeführt. Die Resultate
in Tabelle 1 zeigen, dass der relative Variationskoeffizient
zwischen 0.53 % und 1.9 % lag.
Tabelle 1: Reproduzierbarkeit der viskosimetrischen Starke¬
bestimmung in Kochbananen verschiedenen Reifegra¬des (je 8 Wiederholungsmessungen) (Sorte: Corne 1)
Reifezustand
Probenmaterial unreif reif reif
Farbindex 1 5 7
Mittelwert der
Viskosität (see) 53.3 25.6 12.4
Standardabweichung (see) 2.1 2.5 0.5
Mittelwert Starkegehalt(aus Viskosität berech¬
net) (% in TS) 83.3 59.6 36.6
Standardabweichung
(% in TS) 1.2 3.2 1.3
Relativer Variations¬
koeffizient (%) 0.53 1.9 1.2
Um die im Reifungsversuch ermittelte Beziehung zwischen Star¬
kegehalt und Viskosität zu überprüfen, wurden 20 Kochbananen
verschiedener Reife von einem lokalen Markt analysiert. Der
Starkegehalt wurde mittels Viskositatsmessung und der in Ab¬
bildung 6 dargestellten Eichkurve (Pipette a) ermittelt. Diese
Daten verglich man mit den Werten der Referenzmethode. Die
Resultate des Vergleichs von Schatz- und Referenzmethode zur
Starkebestimmung sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Abweichun¬
gen der Schatz- von der Referenzmethode variierten von minimal
-0.3 % bis zu maximal +4.5 % Starke in der TS. Gemäss Rangord¬
nungstest nach Wilcoxon [127] (verteilungsfreies Verfahren)
-
-34-
Tabelle 2: Vergleich von indirekter Methode und Referenzmetho¬de zur Stärkebestimmung in Kochbananen
Farb¬ Stärkegehalt indi¬ Stärkegehalt Differenz zwischenindex rekte Methode Referenzme¬ den beiden Methoden
(% in TS) thode (% in TS) (% Stärke in TS)
1 80.3 83.0 -2.7
1 85.5 85.8 -0.3
1 83.3 80.6 +2.7
1 83.2 84.2 -1.0
1 78.2 81.0 -2.2
1 83.3 85.6 -2.3
1 82.8 84.4 -1.6
4 54.6 50.1 +4.5
5 70.9 67.5 +3.4
5 63.9 64.4 -0.5
6 59.4 55.8 +3.6
6 36.6 34.7 +1.9
7 30.6 32.6 -2.0
7 40.4 40.9 -0.5
7 23.4 21.6 +1.8
7 56.9 53.4 +3.5
7 29.5 30.0 -0.5
7 32.9 36.4 +3.5
8 36.1 34.4 +1.7
8 53.8 56.4 -2.6
sind die Resultate von Schätz- und Referenzmethode nicht
signifikant verschieden. Der Median der Differenz zwischen den
Werten der beiden Methoden beträgt -0.4 % und hat ein Ver¬
trauensintervall von -1.6 % bis +1.8 % (Wahrscheinlichkeit von
97.9 %).
ROHRBACH [124] stellte eine Beziehung zwischen Schalenfarbe
und Stärkegehalt für die Sorte Come 1 bei der Reifung in
tropischen Klimabedingungen auf (s. Tabelle 3) . ähnlich, wie
sie auch für Süssbananen besteht [155]. Diese Beziehung wurde
bei den 20 analysierten Bananen vom Markt überprüft. Aus dem
Vergleich von Tabelle 2 und 3 wird ersichtlich, dass bei 50 %
der Proben die Beziehung zwischen Schalenfarbe und Stärke¬
gehalt ungültig war, obwohl der Autor relativ grosse Bereiche
für den Stärkegehalt bei verschiedener Schalenfarbe gewählt
-
-35-
Tabelle 3: Farbindex und Starkegehaltsbereich für Kochbananender Sorte Come 1 (nach ROHRBACH [124])
Farbindex Starkegehaltsbereich (% Starke in TS)
1 85.2 - 79.7
2 79.7 - 68.7
3 68.7 - 57.8
4 57.8 - 46.9
5 46.9 - 35.9
6 35.9 - 25.0
7 25.0 - 14.0
8 14.0 - 7.5
hatte. Die viskosimetrische Starkebestimmung ergab im Gegen¬
satz dazu genauere, zuverlässigere Resultate. Schalenfarbe und
Starkegehalt sind also offenbar nicht immer gleich miteinander
koordiniert. Nach PRATT [112] kann die Fruchtreifung und die
Koordination zwischen den Veränderungen der einzelnen Inhalts¬
stoffe bei der Reifung je nach äusseren Bedingungen variieren.
Inhaltliche Veränderungen verlaufen zwar wahrend der Frucht¬
reifung parallel ab und sind abhangig von der Zeit. Diese
Veränderungen müssen aber nicht kausal voneinander abhangen
und können deshalb auch unterschiedlich koordiniert sein. Der
Farbindex als Reifeparameter ist besser anwendbar bei Frucht¬
material, das bei konstanten Bedingungen angebaut und trans¬
portiert wurde. Dies ist z.B. bei Sussbananen der Fall, die in
Industrielander importiert werden.
JAIN et al.[66] fanden für die viskosimetrische Starkebestim¬
mung im Scheinstamm von Bananen die gleiche Beziehung zwischen
Starkegehalt und Viskosität der in Natronlauge gelosten Probe.
Die genannten Autoren homogenisierten das Probenmaterial in
einem Handmorser und filtrierten das alkalische Homogenat vor
der Messung durch ein Seidentuch. Beide Probenaufbereitungs¬
schritte erwiesen sich bei unseren Versuchen als nicht
zweckmassig: Eine vollständige und reproduzierbare manuelle
Probenzerkleinerung der Bananenpulpe war nicht möglich. Die
Filtration durch das Seidentuch war zeitraubend und die Quali-
-
-36-
tat des Tuches beeinflusste das Ergebnis der Viskositatsmes¬
sung. Es ergab sich selbst ohne Filtration ein klares Homo¬
genat mit kleinsten Zellbestandteilen. Diese beeinflussen die
Viskositatsmessung nicht. Gelegentlich vorkommende Fruchtsamen
stören die Messung in klar erkennbarer Weise; in diesem Fall
muss die Messung einfach wiederholt werden.
Die Viskositatsmessung erfolgte in unseren Versuchen bei
28 °C, was ungefähr der mittleren Umgebungstemperatur im
Schatten entspricht. Im Notfall kann man die Thermostati¬
sierung weglassen; bei einer Durchflusszeit von 54 see wurde
ein relativ kleiner Temperaturkoeffizient von 0.78 sec/°C
zwischen 25 und 30 °C ermittelt. Die Viskositatsmessung des
Pulpenhomogenates sollte innerhalb von einer Stunde nach der
Probenaufbereitung erfolgen; bei längeren Wartezeiten nimmt
die Viskosität der Messlosung langsam ab. Für die Probennahme
ist es wichtig, dass eine repräsentative Probe der Bananen¬
pulpe gezogen wird. Versuche zeigten, dass der Starkegehalt
vom proximalen zum distalen Fruchtende um rund 2-5 % abnimmt;
der Zuckergehalt nimmt entsprechend vom proximalen zum
distalen Ende zu.
3.3.2.2. Reifebestimmung aufgrund des Zuckergehaltes
In Abbildung 7 ist der Verlauf des Gesamtzuckergehaltes, be¬
stimmt mit der Referenzmethode, und des refraktometrisch
ermittelten Gehaltes an loslichen Stoffen (indirekte Methode)
für den in Abbildung 4a dargestellten Reifungsversuch aufge¬
führt. Abbildung 8 stellt die Beziehung zwischen dem Total¬
zuckergehalt und dem Gehalt an loslichen Stoffen in der Pulpe
dar.
-
-37-
Zuckergehalt (% in TS) Lösliche Stoffe In FS (°Brlx)
50 100 150
Stunden nach Reifungsbeginn
Abb^li Totalzuckergehalt (#) (aus Abb. 4a) und Gehalt anlöslichen Stoffen (O) in der Pulpe von Kochbananen
während der Reifung
Der Zusammenhang zwischen Zuckergehalt und Gehalt an löslichen
Stoffen lässt sich mit folgender Regressionskurve beschreiben:
y= 3.19 + 0.524 * x + 0.0018 * x''
y= Gehalt an löslichen Stoffen (% Saccharose)
x = Gesamtzuckergehalt (% in der TS)
-
-38-
Stoffe in Frischsubstanz (OBnx
20 40 60 80
Gesamtzuckergehalt {% in TS)
100
Abb.8: Regressionskurve und Messpunkte für die Beziehungzwischen Zuckergehalt (% in TS) und Gehalt an lös¬lichen Stoffen (°Brix, bezogen auf Frischsubstanz) inder Pulpe von Kochbananen während der Reifung
Der nichtlineare Regressionskoeffizient beträgt 0.998. Der
totale Zuckergehalt (x) lässt sich aus dem Gehalt an löslichen
Stoffen (y) rechnerisch mit der folgenden Gleichung ermitteln:
Jo.298 - 0.00724 * y1 - 0.524
-0.0036
Die Reproduzierbarkeit der Methode wurde in zwei Versuchen mit
Kochbananen verschiedener Reife getestet (je 8 Wiederholungs¬
versuche) . Es ergaben sich relative Variationskoeffizienten
von 2.8% und 0.4 % (Tabelle 4i.
-
-39-
Tabellle 4: Reproduzierbarkeit der refraktometrischen Zucker¬
bestimmung in Kochbananen verschiedenen Reifegra¬des (Sorte Come 1) (je 8 Wiederholungsmessungen)
Reifezustand des
Probenmaterials unreif reif
Farbindex 1 6
Mittelwert der Refraktion
(°Brix) 4.6 27.5
Standardabweichung(°Brix) 0.1 0.2
Mittelwert Gesamtzuckergehalt(berechnet aus dem Gehalt anloslichen Stoffen) (% Zuckerin TS) 2.5 57.7
Standardabweichung (% Zuckerin TS) 0.2 0.6
Relativer Variationskoeffizient
(%) 2.8 0.4
In Tabelle 5 sind die Resultate der Bestatigungsversuche dar¬
gestellt. Die Unterschiede zwischen Referenz- und Schatzme¬
thode variierten zwischen minimal +0.1 % und maximal +5.5 %.
Die Werte der Schatzmethode lagen gegenüber der Referenz¬
methode meist zu hoch. Der Vorzeichen-Rangordnungstest nach
Wilcoxon [127] für die Paardifferenzen zeigt, dass die Resul¬
tate von Schatz- und Referenzmethdode signifikant verschieden
sind. Der Median der Paardifferenzen liegt bei +1.7 % mit
einem Vertrauensintervall von +0.2 % bis +2.6 % (Wahrschein¬
lichkeit 97.9 %).
Die Differenz zwischen den beiden Methoden kann auf falscher
Eichung der Schatzmethode, Ungenauigkeiten bei der Ausfuhrung
von Schatz- und/oder Referenzmethode und auf Unterschieden im
Probenmaterial beruhen. Sowohl Referenz- als auch Schatzme¬
thode wiesen eine gute Reproduzierbarkeit auf. Abweichungen
sollten sich also nicht durch eine mangelnde Wiederholbarkeit
-
Tabelle 5:
-40-
Vergleich der indirekten Methode mit der Referenz-
methode zur Zuckerbestimmung in der Pulpe von Koch¬
bananen
Gesamtzucker¬ Gesamtzucker¬ Differenz zwischen
gehalt indirekte gehalt Referenz¬ den beiden Methoden
Methode (% in TS) methode (% in TS) (% Zucker in der TS)
2.6 2.8 -0.2
3.4 3.3 +0.1
4.2 5.1 -0.9
4.6 3.1 +1.5
11.1 10.8 +0.3
11.3 9.4 +1.9
15.9 15.6 +0.3
16.9 14.6 +2.3
29.4 27.0 +2.4
30.1 27.3 +2.8
32.2 30.7 +1.5
36.5 33.9 +2.6
38.8 35.1 +3.7
39.2 34.9 +4.3
40.8 40.6 +0.2
42.8 38.5 +4.3
57.8 56.6 +1.2
60.9 55.4 +5.5
60.9 57.3 +3.6
65.0 65.6 -0.6
ergeben haben. Im zweiten durchgeführten Reifungsversuch
(Abb. 4b) wurde noch einmal die Eichkurve überprüft. Es erga¬
ben sich die gleichen Resultate wie in Abbildung 8 darge¬
stellt.
Die Reifungsversuche zur Bestimmung der Eichkurven wurden mit
Kochbananen der Sorte Come 1 von einer Forschungsstation
durchgeführt, die Bestatigungsverauche mit Kochbananen von
einem lokalen Markt. Diese Bananen unterscheiden sich in bezug
auf ihre Wachstumsbedingungen (Bewässerung, Düngung, Pflege),
auf den Erntezeitpunkt bzw. Reifegrad bei der Ernte und auf
die Nacherntebehandlung. Die Unterschiede zwischen Referenz-
und Schatzmethode können also auf dem unterschiedlichen
Probenmaterial beruhen. Je nach Herkunft der Kochbananen kann
-
-41-
die Reifung etwas anders verlaufen. Die Messung der loslichen
Stoffe in der Pulpe ist unspezifisch und bestimmt Inhaltstoffe
wie Zucker, Sauren, Mineralstoffe und Abbauprodukte von Poly¬
sacchariden (Zellulose, Hemizellulose, Pektin). Variationen im
Reifungsverhalten, die z.B. die Saurebildung oder den Abbau
von Polysacchariden betreffen, können somit ebenfalls zu
Unterschieden zwischen Schatz- und Referenzmethode fuhren.
Trotz eines mittleren Fehlers von +1.8 % kann die refrakto-
metrische Zuckerbestimmung zur Reifebestimmung bzw. zur
Schätzung des Zuckergehaltes verwendet werden, da die
Genauigkeit für praktische Anwendungszwecke genügt.
3.3.2.3. Allgemeine Beurteilung der Reifebestimmungsmethoden
Die indirekten Methoden zur Schätzung von Starke- und Gesamt¬
zuckergehalt in Kochbananen wurden durch direkten Vergleich
mit Referenzmethoden geeicht. Parameter, die die Viskositats-
bzw. Refraktionsmessung beeinflussen, wie z.B. Wassergehalt
der Pulpe, Vorkommen von loslichen Stoffen und von Spuren
anderer Zucker als Glucose, Fructose und Saccharose, wurden
nicht gesondert betrachtet. Dieses Vorgehen rechtfertigt sich,
da die Genauigkeit der Methoden für praktische Anwendungs¬
zwecke genügt. Es wäre auch denkbar gewesen, bei beiden Metho¬
den zusatzlich noch eine Trockenmassebestimmung durchzu¬
fuhren. Die durchschnittliche Variation des Wassergehaltes in
der Pulpe von Kochbananen ist aber mit + 2.6 % für reife und
+2.3 % für unreife Bananen relativ klein (s. Abschnitt
4.3.1.1.). Um die Ausfuhrung der Methode möglichst einfach zu
gestalten, wurde deshalb auf eine Wassergehaltsbestimmung
verzichtet.
Die beiden Schatzmethoden erlauben eine genugende Kontrolle
der Reifung und damit eine hinreichende Charakterisierung von
Kochbananen als Rohstoff für eine Verarbeitung (zu Bananen¬
mehl, Bananenpulver, Chips, Bananenfeigen, Püree, u.a.). In
bezug auf die Einfachheit der Durchführung ist die Zucker- der
Starkebestimmung vorzuziehen.
-
-42-
Wie gezeigt, hängen die Viskosität der in Natronlauge gelösten
Pulpe bzw. der Gehalt an löslichen Stoffen vom Stärke- bzw.
Zuckergehalt in der Pulpe ab. Es ist daher im Prinzip nicht
nötig, auf den Stärke- und Zuckergehalt zurückzurechnen, falls
diese nicht benötigt werden. Die Resultate der indirekten
Schätzmethoden können als solche verwendet werden, um den
Reifungsverlauf zu verfolgen.
Ganz allgemein lassen sich die Vorteile der beiden Methoden
wie folgt zusammenfassen:
a) Die für die Ausführung der Methoden notwendigen Chemika¬
lien sind in Entwicklungsländern gut erhältlich.
b) Chemikalien und Ausrüstung sind kostengünstig.
c) Die Wartung der notwendigen Apparate ist einfach.
d) Die Methoden sind zur Durchführung auch für wenig ausge¬
bildetes Personal geeignet. Im Vergleich zu einer aufwen¬
digen chemischen Methode sind die Fehlermöglichkeiten,
aber auch die Genauigkeit bzw. die Spezifität geringer.
Die Methoden sind daher auch in einfachen Verarbeitungs¬
betrieben anwendbar.
e) die Methoden sind schnell ausführbar.
-
-43-
4. HERSTELLUNG VQ» GETROCKHBTEM KQCHBAyAOTN
4.1. Problemstellung
Wie in Abschnitt 2.1.3. gezeigt, existiert eine Anzahl von
Arbeiten über die Trocknung von Koch- bzw. Dessertbananen.
Allerdings nimmt der grösste Teil dieser Arbeiten keinen Bezug
auf die spezifischen Verhaltnisse und Möglichkeiten von tropi¬
schen Entwicklungslandern, in denen Kochbananen angebaut wer¬
den. Die Berücksichtigung der speziellen Situation von tropi¬
schen Entwicklungslandern bedeutet, dass Aspekte wie die
Kosten und Durchführbarkeit eines Verfahrens, die klimatischen
Bedingungen, die schon existierende, traditionelle Nachernte¬
technologie und Fragen der Produktakzeptanz in die Arbeit
miteinbezogen werden müssen.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Herstellung von getrock¬
neten Kochbananen für die spezifischen Verhaltnisse der Repu¬
blik Elfenbeinkuste untersucht. Das Hauptgewicht der Arbeit
lag auf der Herstellung von getrockneten unreifen Kochbananen,
da diese in der Republik Elfenbeinkuste starker verbreitet
sind als Bananenfeigen (getrocknete reife Kochbananen). Mit
dem Ziel, das Herstellungsverfahren zu optimieren, waren qua¬
litative Veränderungen im Produkt für verschiedene Methoden
der Vorbehandlung, Trocknung und Lagerung zu untersuchen.
Miteingeschlossen war dabei auch die traditionelle Methode der
Trocknung. Als Trocknungsmethode kam die Sonnentrocknung zur
Anwendung.
4.2. Experimenteller Teil
4.2.1. Versuchsmaterial
Als Untersuchungsmaterial für die Versuche wurden unreife
Kochbananen auf einem lokalen Markt (Adiopodoume) beschafft.
Für Versuche mit reifen Bananen wurde die Reifung nach der
-
-44-
Methode von LUSTRE et al. [86] mit Acetylen induziert. Bei den
Bananen handelte es sich zum grössten Teil um die Varietät
Come 1.
4.2.2. Vorbehandlung
Für die Trocknung wurde die Pulpe unreifer und reifer Koch¬
bananen nach dem Schälen in Scheiben von 5 mm Dicke oder in
Stücke von ca. 1.5 * 1.5 * 8 - 12 cm (Bananenviertel) ge¬
schnitten .
In Tabelle 6 sind die in dieser Arbeit angewendeten Vorbehand¬
lungsvarianten zusammengefasst. Für unreife Kochbananen wurden
demnach folgende Möglichkeiten untersucht:
a) Keine Vorbehandlung
b) Nur Blanchieren
c) Blanchieren und S02-Behandlung
Für reife Bananen wurden nur Variante a) und c) untersucht.
Tabelle 6: Bezeichnung der Vorbehandlungsmethoden fürTrocknung von unreifen und reifen Kochbananen
die
Vorbehandlung Vorbehandlungunreifes Gut
Vorbehandlungreifes Gut
Keine (U)
Blanchiert (B)
Blanchiert und
S02-behandelt (S)
U
B
S
U
S
-
-45-
Für die Blanchierung wurden unreife, grüne Kochbananen vor dem
Schälen in der fünffachen Menge kochenden Wassers während
2 min eingetaucht. Reife Bananen wurden auf gleiche Weise
während 30 see blanchiert.
Für die SO2-Behandlung wurden vorgängig blanchierte Bananen
geschält, in Stücke geschnitten und in der dreifachen Menge
einer 1%-igen Natriummetabisulfitlösung (pH 3.0, angesäuert
mit Zitronensäure) während 5 min eingelegt.
4.2.3. Trocknungsmethoden
Für die Untersuchungen über das eigentliche Trocknungsver¬
fahren gelangten folgende Methoden der Sonnentrocknung zur
Anwendung:
a) Direkte, natürliche Sonnentrocknung (DS): Das zu trock¬
nende Gut wurde, falls nicht anders vermerkt, auf einer
schwarzen Plastikfolie ca. 50 cm über dem Erdboden direkt
an der Sonne getrocknet.
b) Direkte Sonnentrocknung im Kastentrockner (DSK): In Ab¬
bildung 9 ist die perspektivische Ansicht des verwendeten
Trockners, in Abbildung 10 sind Quer- und Längsschnitt
dargestellt. Das Funktionsprinzip dieses Trockners beruht
auf demjenigen eines einfachen Sonnenkollektors: Umge¬
bungsluft tritt durch die untere Oeffnung des geneigten
Kastens ein, wird unter der Glasscheibe erwärmt, durch¬
strömt das Gitter mit dem Trocknungsgut und tritt durch
die obere Oeffnung aus. Der Kastentrockner wurde um rund
12° geneigt aufgestellt.
c) Indirekte Sonnentrocknung (IS): In Abbildung 11 ist ein
Querschnitt des verwendeten Trocknungsapparates zur indi¬
rekten Sonnentrocknung dargestellt. Dieser Apparat wurde
von STEHLI [144, 145] entwickelt. Die Umgebungsluft wird
in einem geneigten Sonnenkollektor (Matrix-Typ) aufge-
-
-46-
Legende:
A LufteintrittsöffnungB Luftaustrittsöffnung
SperrholzplattenStyroporisolierungDichtungGitter für TrocknungsgutVordere Stützen aus Armierungseisenstaben (Höhe 20 cm)Hintere Stützen aus Armierungseisenstaben (Höhe 40 cm)
Abb. 9: Perspektivische Ansicht des Kastentrockners(ohne Glasplatte)
-
Querschnitt
-47-
4 5
Längsschnitt
-5*
10 | U-——1V/Z/Z/Z/y^i
Legende:
1) Sperrholzplatten, 0.5 cm Dicke
2) Styroporisolierung, 5 cm Dicke (alle Innenflächen mit
schwarzem Plastik ausgekleidet)3) Dichtung4) Glasplatte, 5 mm Dicke
5) Gitter für Trocknungsgut, 48 * 99 cm
6) bewegliche Luftklappen7) Schutzgitter bei Lufteintritts- bzw. Luftaustrittsöffnungen
A: LufteintrittsöffnungB: Luftaustrittsöffnung
Abb. 10: Schematische Darstellung von Querschnitt (oben) und
Längsschnitt (unten) des Kastentrockners (Dimensionenin cm)
-
Abb.
11:
Schema
des
indirekten
Sonnentrockners
mit
Wärmeaustauscher,
Frontansicht
(aus
STEHLI
[144])
Legende;
1)
Bambusgestell
9)
2)
Gasbrenner
10)
3)
Brennkammer
4)
Trocknungskammer
11)
5)
Luftklappe
6)
Wärmetauscherteil
12)
7)
Klappe
für
Rauchgase
13)
8)
Rohrbündel
14)
Klappe
für
Frischluft
Sonnenkollektor
mit:
TransparenteAbdeckung
(Glas
oder
Plastikfolie)
Absorber
Isolation
Luftklappe
-
-49-
warmt, steigt am oberen Ende des Kollektors in die Trock¬
nungskammer hoch, wo sie 4 Gitterschubladen mit dem
Trocknungsgut durchströmt (Trocknungsflache 2.2 m2). Die
vier Horden werden von unten nach oben mit den Nummern
1-4 bezeichnet. Der Trockner ist als Hybridtrockner
ausgelegt und erlaubt im Bedarsfall auch eine Beheizung
mit Gas. Von dieser Möglichkeit wurde allerdings kein
Gebrauch gemacht.
Bei mehrtägiger Trocknung bewahrte man das Trocknungsgut, wenn
nicht anders vermerkt, über Nacht in wasserdampfdichten Ein¬
machglasern mit Gummiringdichtung auf.
Für die Herstellung von Trockengut für Lagerversuche und für
Versuche zur S02-Vorbehandlung (s. Abschnitt 4.3.2.3.) wurde
ein elektrisch beheizter Trockner mit naturlicher Luftkonvek-
tion benutzt. Die Trocknung erfolgte in einem Trocknungs-
schrank Heraus KT500 bei Trocknungstemperaturen von 50 oder
60 °C.
4.2.4. Erfassung von Trocknungs- und Lagerbedingungen
Wahrend den Trocknungsversuchen wurden die klimatischen Ver¬
haltnisse der Aussenluft, die Temperatur der Trocknungsluft,
und der Verlauf des Wassergehaltes im Gut bestimmt. Messgros¬
sen und Messinstrumente zur Erfassung der klimatischen Bedin¬
gungen sind in Tabelle 7 aufgeführt, die Versuchsanordnung ist
aus Abbildung 12 ersichtlich.
Die Sonneneinstrahlung, Lufttemperatur und relative Luftfeuch¬
tigkeit der Umgebungluft wurden auf der Hohe des Sonnenkollek¬
tors des indirekten Trockners gemessen. Die Windgeschwindig¬
keit wurde auf der Hohe der Luftaustrittsoffnung des indirek¬
ten Trockners gemessen. Für einige Versuche sowie als Referenz
für langfristige Klimadaten wurden Messdaten des Labors für
Bioklimatologie der ORSTOM (Institut Francais de Recherche
Scientifique pour le Developpement en Cooperation) herangezo-
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Tabelle 7: Messgrössen und Messgeräte zur Erfassung der
Trocknungsbedingungen
Messgrösse Messinstrument
Luft-/Gutstemperatur
Temperatur UmgebungsluftRelative Luftfeuchtigkeit
Windgeschwindigkeit
Sonneneinstrahlung
Thermoelement Fe-Konstantan
Vaisala Fühler HMP32 mit
Anzeigegerät Vaisala HMI32
(Kelag, Zürich)
Anemometer Wilh. Lambrecht
Nr. 1459H (Krüger & Co.,Degersheim)
Solarimeter Kipp & ZonenCM11 (Kipp & Zonen, Delft,Holland)
Aufzeichnung der Mess¬
grössen
12-Punkte Schreiber YEW
Type 3087 (NBN Elektronik
AG, Zürich)
gen. Diese Daten stammten von einer rund 2 km vom Trocknungs¬
standort entfernten Messstation. Die Temperatur der Trock¬
nungsluft mass man mittels Thermoelementen , die in der Mitte
des Kastentrockners bzw. beim Lufteintritt in die Trocknungs¬
kammer des indirekten Trockners angebracht wurden. Die Guts¬
temperatur erfasste man im Mittelpunkt von Pulpestücken (Be¬
stimmung im Doppel).
Die kontinuierliche Aufzeichnung der klima
