Bananenschalen sind der Schlüssel zur Reduzierung von Tonnen von Lebensmittelabfällen. Eine neue Studie veröffentlicht in Physikalische Biologie zeigt, wie die Bräunung dieses Haushaltsartikels erklärt und modelliert werden kann.
Ein Forscherteam der Florida State University hat eine neue Methode zur Simulation von Fleckenmustern auf Bananen entwickelt, die neue Erkenntnisse darüber liefert, wie diese Frucht im Laufe der Zeit braun wird. Viele Früchte werden braun, wenn sie geschnitten, beschädigt oder längere Zeit gelagert werden – ein Prozess, der durch Luft und enzymatische Reaktionen verursacht wird. Dieser Prozess führt zu geschätzten 50 Millionen Tonnen Lebensmittelabfällen, da Geschäfte und Verbraucher Bananenfrüchte aufgrund ihres Aussehens wegwerfen.
„Für 2019 wurde die Gesamtproduktion von Bananen auf 117 Millionen Tonnen geschätzt, was sie zu einer führenden Ernte der Welt macht“, sagt Oliver Steinbock, Hauptautor der Studie. „Wenn Bananen reifen, bilden sie zahlreiche dunkle Flecken, die den meisten Menschen bekannt sind und oft als Reifeindikator verwendet werden. Der Prozess, wie diese Flecken entstehen, wachsen und ihr resultierendes Muster sind jedoch bisher kaum verstanden worden.“
Zusammen mit den Co-Autoren Qingpu Wang und Pamela Knoll untersuchte Steinbock anhand von Zeitraffervideos, wie sich die Flecken im Laufe der Zeit bilden und entwickeln. Durch die Anwendung eines nichtlinearen Reaktions-Diffusions-Modells, das die Sauerstoffkonzentration und den Bräunungsgrad der Schale berücksichtigt, fanden sie heraus, dass die Flecken während eines zweitägigen Fensters erscheinen, sich schnell ausdehnen, aber dann auf mysteriöse Weise zum Stillstand kommen.
Bräunung der Bananenschale im Zeitraffer. Bildnachweis: Oliver Steinbock
Das Team untersuchte dann die Grundursache für das Abwürgen vor Ort, was auf Strategien zur Minderung des Bräunungsprozesses hindeutet, die mit genetischen Veränderungen und der Lagerung der Früchte in gekühlten Behältern oder unter modifizierter Atmosphäre konkurrieren könnten. Sie fanden heraus, dass die Bildung der Flecken verlangsamt werden kann, indem der Sauerstoffgehalt an ihren winzigen Entstehungsstellen verringert wird.
„Die Bräunung von Früchten ist nach wie vor eine große Herausforderung für die Lebensmittelindustrie. Unsere Studie bietet ein Modell für Bananenflecken, das in der Lage ist, ihre Entwicklung in einem physikalisch sinnvollen Kontext zu erfassen und das auf Verfahren zur Verringerung der Lebensmittelverschwendung angewendet werden kann“, schließt Steinbock.
Oliver Steinbock et al, Frontähnliche Expansion und Arretierung des programmierten Zelltods in braunen Bananenflecken, Physikalische Biologie (2022). DOI: 10.1088/1478-3975/ac664d