Die chemische Analyse von Lebensmitteln gibt Aufschluss sowohl über ihren Gehalt an gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen als auch über das Vorkommen von schädlichen Verbindungen. Im Laufe der Lagerung von rohen oder verarbeiteten Lebensmitteln verändert sich ihre chemische Zusammensetzung, was oft mit einem Qualitätsverlust einhergeht. Eine Möglichkeit, die Widerstandsfähigkeit von Lebensmitteln gegenüber altersbedingtem Verfall zu visualisieren und zu messen, ist die Kristallisationsmethode. Dabei wird ein Lebensmittelextrakt mit Kupferchlorid vermischt und in einer Petrischale auskristallisiert. Die entstehenden Kristallmuster geben Aufschluss über die Zersetzungsresistenz der getesteten Extrakte. Die Kristallisationsmethode wird seit gut 20 Jahren immer weiter verfeinert. Für diverse Lebensmittelklassen konnten bereits Standards entwickelt werden, um deren Qualität einzuschätzen. Auch wenn die physikalischen Grundlagen der Musterbildung noch immer nicht vollständig nachvollzogen werden können, steht fest, dass die Lebensmittelprobe die Kristallbildung und -verästelung beeinflusst.

Eine fachgerechte Auswertung von Kristallisationsmustern erfordert eine entsprechende Schulung inklusive Abschlussprüfung. Für die vorliegende Studie erfolgte die Auswertung der Kristallisationsmuster anhand einer Kombination aus analytischer Wahrnehmung und kinästhetischer Wahrnehmung mit anschliessender statistischer Auswertung. Während sich die analytische Wahrnehmung auf quantifizierbare morphologische Merkmale konzentriert, kommt bei der kinästhetischen Auswertung die Empfindung der beobachtenden Person für das Muster als Ganzes als zusätzliche Komponente zum Ausdruck.

Abbildung 1: Grafische Darstellung des Studienablaufs: Weizen, Trauben und Rucola wurden nach biodynamischen, biologischen und konventionellen Methoden angebaut. Aus den jeweiligen Proben wurden Extrakte gezogen und in Kupferchlorid kristallisiert. Die Kristallisationsbilder wurden von geschultem Personal nach analytischen und kinästhetischen Gesichtspunkten den entsprechenden Anbaumethoden zugeordnet.

Für die vorliegende Studie wurden Proben von Weizen, Trauben und Rucola verwendet, die jeweils nach biodynamischen, biologischen und zwei konventionellen Anbaumethoden (mit respektive ohne Hofdünger) produziert wurden. Aus den Probenextrakten wurden Kristallisationsbilder erstellt, die von über mehrere Jahre hinweg geschulten Personen ausgewertet wurden. Die einzelnen Proben wurden kodiert und den auswertenden Personen unabhängig voneinander und in zufälliger Reihenfolge vorgelegt.

In sechs von sieben durchgeführten Prüfungen bestätigte sich die Hypothese der Forschenden, dass eine Auswertung nach kinästhetischen und analytischen Methoden zu genaueren Ergebnissen führt als eine Auswertung nach rein analytischen Methoden. Weitere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Einstufung des Zersetzungsgrades einer Probe auch auf die Anbaumethode anwenden lässt. Daraus ergibt sich für die Anbaumethoden in vier von fünf Prüfungen die folgende Rangfolge von niedrigem zu hohem Zersetzungsgrad der Proben:

1. biodynamisch
2. biologisch
3. konventionell (mit Hofdünger)
4. konventionell (rein mineralisch)

Ein niedriger Zersetzungsgrad kann auf eine höhere Zersetzungsresistenz der Proben hindeuten. Die Forschenden plädieren dafür, in zukünftigen Experimenten zu untersuchen, ob eine höhere beobachtete Zersetzungsresistenz der Proben mit einer erhöhten Stressresistenz der Pflanzen oder einer erhöhten Lagerungsfähigkeit der Produkte zusammenhängt.

Abbildung 2: Kristallisationsbilder von Weizen. Für alle vier Teilbilder wurden 0.24 Milliliter Pflanzenextrakt und 160 Milligramm Kupferchlorid verwendet. Die Probenalterung beträgt jeweils 14 Stunden. Biodyn: biodynamisch; BioOrg: biologisch; ConFym: konventionell mit Hofdünger; ConMin: konventionell, rein mineralisch.

Kommentar
Für die vorliegende Studie legten die Forschenden grossen Wert auf eine robuste Methodik, sowohl bezüglich der Schulung der Personen, die die Auswertung der Kristallisationsbilder vornahmen, als auch bezüglich der Durchführung der Auswertung. Dies ist auch nötig, um die beobachteten Resultate den zugrunde liegenden Hypothesen möglichst präzise zuordnen zu können. Interessant wäre es, basierend auf dieser Studie eine weitere Verfeinerung der Methoden vorzunehmen, beispielsweise im Rahmen einer Doppelblindstudie oder im Vergleich mit einer zusätzlichen computergestützten Auswertung. Weiterführende Experimente wie der Vergleich der Lagerungsfähigkeit landwirtschaftlicher Produkte, die entweder biodynamisch, biologisch oder konventionell angebaut worden sind, könnten zu spannenden Resultaten führen. Insgesamt bildet die Studie eine solide Grundlage zur wissenschaftlichen Untersuchung von Kupferchlorid-Kristallisationsbildern, auch wenn noch nicht alle Zweifel an dieser Methode beseitigt worden sind.

Angaben zur Originalstudie

• Autor:innen: Fritz, J., Athmann, M., Bornhütter, R., Buscher, N., Geier, U., Mergardt, G., Scherr, C., Doesburg, P.
• Titel: Analytical perception and kinesthetic engagement in evaluation of copper chloride crystallization patterns of wheat, grape juice and rocket samples from conventional, organic and biodynamic cultivation
• Journal: Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 9, 103 (2022)
• Link: https://doi.org/10.1186/s40538-022-00361-9

Weiterführende Informationen

• Vorgängerstudie von Athmann et al. aus dem Jahr 2020
  • Studienzusammenfassung der Sektion für Landwirtschaft: https://www.sektion-landwirtschaft.org/forschung/ea/bildschaffende-methoden-zur-bestimmung-von-qualitaetsmerkmalen
  • Link zur Originalstudie: https://doi.org/10.1007/s13165-021-00347-1