Laser-Labeling

Wo kommt die Tomate her? Ist die Gurke bio oder nicht? Wurde die Banane wirklich fair gehandelt – oder liegt sie nur zufällig bei den FairTrade-Früchten? Fragen wie diese beschäftigen zunehmend Verbraucherinnen und Verbraucher beim Lebensmittelkauf. Um diesem Informationsbedürfnis gerecht zu werden, müssen Lebensmittel heute unmissverständlich gekennzeichnet sein. Denn neben dem optischen Eindruck, dem Geschmack oder dem gesundheitlichen Wert sind oft weitere Produkteigenschaften kaufentscheidend. Wichtige Informationen betreffen etwa den Produktionsort, die Sorte und die Anbauweise. Die konventionellen Informationsträger, wie Verpackungen, Banderolen oder Klebeetiketten, haben aber Nachteile: sie müssen recycelt oder entsorgt werden, Banderolen und Klebeetiketten können darüber hinaus verloren gehen. Deshalb wird über Alternativen diskutiert, wichtige Produktinformationen permanent am Lebensmittel selbst anzubringen.

Laser-Labeling macht‘s möglich

Ähnlich wie bei Anwendungen in der Medizintechnik können Laserstrahlen auch bei Lebensmitteln dazu eingesetzt werden, um Oberflächenstrukturen zu verändern oder Material in begrenztem Umfang abzutragen. Mit anderen Worten: Lasertechnologie macht es möglich, Fruchtoberflächen einzufärben oder zu strukturieren und auf diese Weise dauerhaft sichtbare Schriftzüge, Symbole und sogar Strichcodes zu erzeugen. So lassen sich wichtige Informationen direkt am Lebensmittel anbringen - ohne Plastikmüll und unverlierbar. Für das Laser-Labeling, das auch als „Natural Branding“ bezeichnet wird, werden in der kommerziellen Praxis aktuell üblicherweise CO2-Niedrigenergie-Laser für die Kennzeichnung von Lebensmittel eingesetzt, weil sich hier die eingesetzte Laserenergie sehr gut dosieren lässt. Daneben gibt es noch weitere Lasertypen, die grundsätzlich auch für diesen Zweck geeignet sind.

Eine Lösung für alle Früchte?

Den erkennbaren Vorteilen stehen zwei mögliche Nachteile gegenüber: Einerseits kann durch die Verletzung der äußeren Schalenschicht die Haltbarkeit der Früchte verringert werden, andererseits kann das Lasern Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Fruchtschale haben. Ob dies wirklich relevant ist, hängt jedoch von der Art der Frucht ab. Typischerweise wird Laser-Labeling bisher bei Früchten mit einer dicken oder festen Schale eingesetzt, wie z.B. bei Zitrusfrüchten, Avocados, Mangos, Süßkartoffeln, Kiwis, Ingwer oder Bananen. Bei diesen Früchten ist die Lasermarkierung besonders gut möglich, weil die oberflächlichen Veränderungen im Bereich der Schale kaum Auswirkungen auf die Haltbarkeit des Produkts haben. Da die Schalen dieser Früchte zudem nicht verzehrt werden, stellt sich in diesem Fall die Frage nach der gesundheitlichen Unbedenklichkeit nicht.

Bei Früchten mit weichen oder dünneren Schalen wie Äpfeln oder Tomaten ist eine exakt dosierte Lasermarkierung zum einen technisch schwieriger, zum anderen können diese Früchte nach einer Laserbehandlung anfälliger gegen Wasserverlust und Verderb sein. Gerade bei dünnschaligen Früchten kommt es daher darauf an, einen guten Kompromiss zwischen einer ausreichenden Sichtbarkeit der Lasermarkierung und einer möglichst geringen Beeinträchtigung der Barrierefunktion der Fruchtschale zu erzielen. Es werden zudem Daten benötigt, auf deren Grundlage Empfehlungen gegeben werden können, ob die laserbestrahlten Schalenbereiche mitverzehrt werden können oder vorsichtshalber entfernt werden sollten.

Laser-Labeling bei Äpfeln

Während es bereits einige wissenschaftliche Untersuchungen zu den allgemeinen Auswirkungen einer Laserbehandlung auf die Fruchtschale sowie zur Haltbarkeit lasermarkierter Früchte gab, sind die Auswirkungen der Laserbehandlung auf die Inhaltsstoffe der Fruchtschale bisher wenig erforscht. Das Max Rubner-Institut in Karlsruhe und die Hochschule Osnabrück untersuchen daher gemeinsam in einem aktuellen Forschungsprojekt am Beispiel des Apfels, welche Veränderungen in der Schale infolge einer Laserbehandlung auftreten.

In einer ersten Studie wurden Äpfel der Sorte Braeburn mit einem CO2-Laser und verschiedenen Dosen Laserenergie behandelt. Anschließend fanden sowohl lichtmikroskopische, rasterelektronenmikroskopische und sensorische Analysen als auch eine umfangreiche Inhaltsstoffanalyse statt.  Es wurde bestätigt, dass eine CO2-Laserbehandlung grundsätzlich zu einer Beeinträchtigung der Fruchtschale führt. Bei niedriger Laserenergie wird die natürliche Wachsschicht mehr oder weniger stark abgetragen; bei höherem Energieeinsatz werden auch die darunterliegenden Zellschichten beschädigt. Je intensiver die Laserbehandlung, desto ausgeprägter ist der Wasserverlust und der Gewebsverfall nach der Behandlung. Werden die markierten Früchte jedoch anschließend bei niedrigen Temperaturen (z.B. 1°C) gelagert, so bleibt die Fruchtqualität länger erhalten. Die Sichtbarkeit der Lasermarkierung nimmt mit der Laserenergie zu, hängt aber daneben auch stark von der lokalen Färbung der Fruchtschale (rot oder gelblich-grün) ab. Die Inhaltsstoffanalyse ergab, dass die Laserbehandlung in der Fruchtschale Stressreaktionen hervorruft und dass die bei der Laserbehandlung abgetragenen natürlichen Wachsverbindungen nicht wiederhergestellt werden. Mögliche unterwünschte Stoffe wurden in der lasermarkierten Apfelschale jedoch bisher nicht nachgewiesen.

Bei der Fortsetzung des Projekts sollen unter anderem sollen die Auswirkungen einer Markierung der Fruchtschale mithilfe anderer Lasertypen untersucht werden.