Kaffeesatz hilft Heidelbeeren, länger frisch zu bleiben
Forscher der University of New South Wales (UNSW) in Sydney verwandeln einstigen Abfall in eine Schutzfolie, die dazu beitragen könnte, das Verfallsdatum einiger der beliebtesten Sommerfrüchte Australiens zu verlängern, so die Universität.
Ein Team von Chemieingenieuren arbeitet daran, den Verfall zu verlangsamen. Sie haben eine essbare Folie aus Kaffeeresten entwickelt, die die Frische empfindlicher Früchte wie Heidelbeeren bewahren könnte, indem sie den Wasserverlust reduziert.
Die neue Formel wurde in ihrem Labor entwickelt und getestet, um sicherzustellen, dass sie direkt auf Lebensmittel aufgetragen werden kann. Der nächste Schritt bestehe darin, diese Beschichtung in realen Umgebungen zu testen, bevor sie für die kommerzielle Produktion skaliert wird.
„Wir haben eine Beschichtung auf Polysaccharidbasis entwickelt, um die Wasserdampfbarriere der Früchte zu verbessern“, sagt Lilah Saidi, Hauptautorin und Doktorandin an der UNSW. „Die Beschichtung enthält Cellulose-Nanofasern (CNFs) – gewonnen aus gebrauchtem Kaffeesatz – und Traubenkernöl.“
Aktuelle Polysaccharidfilme, die aus anderen pflanzlichen Cellulosefasern oder Stärken hergestellt werden, sind bereits umfassend für die Verwendung als essbare Beschichtungen untersucht worden, da sie biokompatibel, biologisch abbaubar und lebensmittelecht sind. Sie sind jedoch nicht wirksam beim Schutz frischer Produkte vor Feuchtigkeit.
„Polysaccharide sind ausgezeichnete Biopolymere für Folien, aber ihr größter Nachteil ist ihre hohe Wasseranziehungskraft“, sagt Saidi. „Unsere Innovation besteht darin, gebrauchte Kaffeesatzreste wiederzuverwenden. Diese sind ein reichlich vorhandenes Abfallprodukt aus Cafés, das sowohl als Nanofüllstoff als auch als Stabilisator in der Beschichtung dienen kann.“
Saidi sagt, dass Nanofasern aus Kaffeesatz dazu beitragen, ein dichteres, stärker vernetztes Netzwerk zu schaffen, das es Wassermolekülen erschwert, durchzudringen. Das wasserabweisende Traubenkernöl reduziert die Feuchtigkeitsaffinität der Folie zusätzlich.
„Das Ergebnis ist eine Lebensmittelverpackungsfolie, die weiterhin klar und durchsichtig ist und gleichzeitig eine verbesserte mechanische Festigkeit aufweist. Die Nanofasern aus Kaffeesatz machen sie widerstandsfähiger und flexibler – und sind zudem lebensmittelecht. “
Durch das Upcycling von Kaffeesatz aus dem Maze Café der UNSW biete die Forschung einen doppelten Umweltvorteil: Sie reduziere Abfälle aus der Lebensmittelindustrie und schaffe gleichzeitig ein biologisch abbaubares Produkt. Vorläufige Tests deuten auch darauf hin, dass die ölhaltigen Folien dazu beitragen könnten, das Bakterienwachstum auf der Oberfläche der Folie zu hemmen. Dies eröffnet die Möglichkeit einer weiteren antimikrobiellen Funktion. Weiche Früchte wie Heidelbeeren werden während der Lagerung und des Transports aufgrund von Feuchtigkeitsverlust, mikrobiellem Verderb und mechanischen Beschädigungen leichter beschädigt. All dies führt zu Lebensmittelabfällen. Saidi sagt, dass die neue Formulierung eine sanfte, essbare „Haut“ in Form einer Sprühbeschichtung oder einer Verpackungsfolie bietet, die die Frische bewahrt und die Abhängigkeit von synthetischen Kunststoffen verringert. „Diese Eigenschaften eignen sich besonders gut für Barrierebeschichtungen, die die Dehydrierung oder Feuchtigkeitsaufnahme bei leicht verderblichen Früchten wie Blaubeeren verlangsamen können.“
Professor Cordelia Selomulya, Saidis Doktormutter, sagt, dass die Forschung zwar zur Verbesserung von Filmen auf Polysaccharidbasis beiträgt, es jedoch nach wie vor eine Herausforderung ist, diese Innovation in eine Lösung für die großtechnische kommerzielle Obstproduktion umzusetzen. „Die Umsetzung von Laborfolien in eine kommerziell nutzbare Fruchtbeschichtung ist kein einfacher Prozess“, sagt Prof. Selomulya.
Zum Team für essbare Beschichtungen an der UNSW gehören Dr. Yong Wang und Associate Professor Peter Wich. Zusammen mit Saidi und Prof. Selomulya müssen sie noch nachweisen, dass die Beschichtung konsistent auf große Mengen an Obst aufgetragen werden kann – und dabei sicher, geschmacksneutral und für den kommerziellen Einsatz erschwinglich bleibe. Das bedeute, dass die Beschichtung außerhalb des Labors unter realen Lager- und Transportbedingungen getestet werden muss, während gleichzeitig Anwendungsmethoden und behördliche Zulassungen geprüft werden.
„Als wir diese essbare Beschichtung im Labor an Blaubeeren getestet haben, haben wir auch verglichen, wie sie sich im Vergleich zu unbeschichteten Blaubeeren bei der Lagerung verhalten“, sagt Prof. Selomulya. „Um dies unter realen Bedingungen zu testen, müssen wir zunächst einen Pilotversuch durchführen, der die kommerzielle Obstverarbeitung nachahmt“, sagt sie. „Wir haben gesehen, wie dies derzeit gemacht wird, und können die potenziellen Schritte identifizieren, bei denen die Beschichtung aufgetragen werden kann.“
Sie sagt, bevor das Produkt in großem Maßstab eingesetzt werden kann, muss das Team zunächst zeigen, dass es in kleinem Maßstab funktioniert, um Risiken zu reduzieren und Investitionen aus der Industrie anzuziehen.
„Die Gewinnung von Nanofasern aus Kaffeesatz ist derzeit arbeits- und energieintensiv“, sagt Saidi. „Aber wir haben gezeigt, dass nicht oxidierte CNFs aus gebrauchtem Kaffeesatz lipophile Tröpfchen stabilisieren und die Folie sehr effizient verstärken können.“
In der nächsten Studie wird das Team eine neue Quelle für Cellulose-Nanofasern untersuchen, die auf andere Weise hergestellt werden kann und weitere einzigartige Eigenschaften bietet – und damit den Weg für noch fortschrittlichere und vielseitigere Beschichtungen ebnet. Derzeit haben sie ein vorläufiges Patent für diese Entdeckung angemeldet und sind offen für Kooperationen mit kommerziellen Obstproduzenten. Saidi ist optimistisch, dass die neue Technologie nicht nur dazu beitragen kann, Nachernteverluste zu reduzieren, sondern auch Kaffeeresten ein zweites Leben zu geben. „Wir bieten eine sauberere, umweltfreundlichere Möglichkeit, Obst von der Plantage bis zum Kühlschrank frisch zu halten.“
