Projekt-Kurzbericht

Ausgangssituation:

Der durch hohe Produktionsraten erzeugte Druck auf die Rohkaffeepreise zwingt die Anbauländer, kostengünstiger zu produzieren. So wurden in den vergangenen Jahren massiv neue, abgekürzte und preisgünstigere Produktionsverfahren (siehe unten) eingeführt. Da diese Entwicklung bereits weit fortgeschritten ist, muss man davon ausgehen, dass sie unumkehrbar ist. Leider resultieren aus diesen progressiven Verfahren Rohkaffees geringerer Qualität, wodurch es der kaffeeverarbeitenden Industrie erschwert wird, die gewohnten Qualitätsstandards aufrecht zu erhalten, die der deutsche Markt bekanntermaßen verlangt. Es wäre für die deutsche Kaffeeindustrie von großem Nutzen, wenn durch unkomplizierte, kostengünstige Modifikationen dieser progressiven Aufbereitungsmethoden die Qualität der Rohkaffees gezielt verbessert werden könnte.

Unsere Ergebnisse eines soeben abgeschlossenen AIF-Forschungsprojektes haben gezeigt, dass die Qualität des Rohkaffees durch den physiologischen Status der Kaffeesamen determiniert wird, der wiederum durch das Ausmaß einer eingeleiteten Keimung bestimmt wird. Dabei hat die Art der Aufbereitung wesentlichen Einfluss auf die Kapazität des Keimungsstoffwechsels. Der maßgebliche Faktor, der die Keimung bei nass aufbereiteten Samen auslöst, ist die Entfernung des Fruchtfleisches, wodurch offensichtlich keimungshemmende Substanzen (Abscisinsäure, Osmotika) beseitigt werden. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge erlaubt, den Keimungsstatus bei Rohkaffee-Aufbereitungen und damit auch die Qualität des Rohkaffees gezielt zu modulieren.

Seit einigen Jahren wird in Kolumbien das BECOLSUB-Verfahren in steigendem Maße eingesetzt. Dabei werden die schleimigen Reste des Fruchtfleisches entpulpter Kaffeekirschen nicht fermentativ, sondern maschinell entfernt. Zwar werden auch hierbei Keimungsprozesse induziert, doch da die Samen unter Auslassung der Tankfermentation direkt getrocknet werden, verkürzt sich der Zeitraum, in dem ein aktivierter Stoffwechsel ablaufen kann. Es resultiert ein Rohkaffee, dessen Qualität nicht an das bekannt hohe Niveau eines Kolumbienkaffees heranreicht. Analoge Verhältnisse finden sich auch bei brasilianischen Kaffees aus der sogenannten Halbtrockenen Aufbereitung ("semi-washed"). Hierbei wird nicht nur auf die Tankfermentation, sondern auch auf eine mechanische Entfernung des Schleims verzichtet. Die resultierende Kaffeequalität steht intermediär zwischen der einer traditionell nassen und der trockenen Aufbereitung.

Forschungsziel:

Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden, in welchem Maße es möglich ist, die Qualität von Rohkaffees, die mit Hilfe alternativer, progressiver Aufbereitungsmethoden erzeugt werden, zu erhöhen. Es ist geplant, durch einfache und praktikable Veränderungen der Randbedingungen, (z.B. Einführung zusätzlicher Lagerungsphasen, Applikation von Wachstumsregulatoren) die Nachteile einer progressiven Aufbereitung auszugleichen und so die Rohkaffeequalität zu sichern, bzw. nach Möglichkeit wieder zu verbessern. Die zentrale Frage, inwieweit sich die Kaffeequalität durch eine gezielte und praktikable Modulation der Keimungsinduktion beeinflussen lässt, soll in erster Linie durch Analysen von authentischen Rohkaffee-Aufbereitungen vor Ort untersucht werden. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf der Modifikation der progressiven Aufbereitungsverfahren. Wichtigstes Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von technisch realisierbaren Ergänzungen und Alternativen in der Prozessführung der progressiven Verfahren, die sich in einer nachhaltigen Steigerung der Rohkaffeequaltät niederschlagen.

Momentan weisen die Rohkaffees, die durch progressive Verfahren hergestellt werden, eine geringere Qualität auf, als die traditionell hergestellten. Die Kenntnis darüber, wie die Qualität der Rohkaffees durch praktikable und gleichzeitig kostengünstige Modifikationen der progressiven Aufbereitungsmethoden verbessert werden kann, sollte zu einer raschen Anwendung dieser Techniken vor Ort führen. Dadurch sollten nachhaltig die für den deutschen Markt erforderlichen hohen Qualitäten verfügbar sein.

Erzielte Forschungsergebnisse:

Das vorliegende Forschungsvorhaben war darauf ausgerichtet, aufbereitungsbedingte Veränderungen in der Kaffeequalität zu untersuchen, deren physiologische Ursachen näher zu ergründen und einfache Maßnahmen zum Erhalt der Kaffeequalität vorzuschlagen und zu erproben. Die Erfüllung der Zielvorgaben des Projektes wurde dadurch erschwert, dass die vorgesehenen Feldversuche anders als geplant nicht in einem Anbaugebiet für hochwertige Hochland-Arabicas (z.B. Tansania oder Kolumbien) sondern nur in einem Anbaugebiet für mittelmäßige Qualitäten aus mittlerer Anbauhöhe (d.h. Mexiko) durchgeführt werden konnten. Dennoch konnten in Verkostungsexperimenten signifikante Unterschiede in der Tassenqualität festgestellt werden. Das Phytohormon Abscisinsäure (ABA) konnte als wichtigster Keimungsinhibitor in der Fruchtschale der Kaffeefrucht identifiziert werden. Dennoch konnten Gaben des antagonistisch zu ABA wirkenden GA3 keine erkennbare Wirkung erzielen. Eine einfache Zwischenlagerung von mechanisch entschleimten Pergaminbohnen in sauberem Wasser hingegen konnte die Tassenqualität des resultierenden Kaffees erkennbar verbessern.

Auf der Ebene der als wichtige Aromavorstufen bekannten freien Aminosäuren und Zucker lassen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den diversen Variationen der Nass-Aufbereitung erkennen. Zur Unterscheidung einer traditionellen Nass-Aufbereitung von einer mechanischen Entschleimung sind derartige Analysen offenbar nicht geeignet. Es ist jedoch möglich, dass der Umstand hierbei eine bedeutende Rolle spielt, dass die in diesem Projekt untersuchten Proben nicht in der Sonne sondern mechanisch getrocknet wurden. Vom pflanzenphysiologischen Standpunkt erscheint die Argumentation plausibel, da das Zeitfenster für physiologische Reaktionen bei mechanischer Trocknung gegenüber der Sonnentrocknung deutlich verengt ist, und folglich keine so deutlichen Unterschiede wie bei einem Vergleich der traditionell nassen mit der traditionell trockenen Aufbereitung zu erwarten waren.

Die Weiterentwicklung molekularbiologischer und biochemischer Methoden erlaubte die klare Beweisführung, dass sich die der Nacherntebehandlung unterworfenen Kaffeebohnen im Zustand beginnender Keimung befinden. Anders als die Analyse der Zucker und Aminosäuren scheint die Analyse der ICL-Expression dafür geeignet, auch die feinen physiologischen Unterschiede darzustellen, die eine Variation der Nass-Aufbereitung bedingt.

Wirtschaftliche Bedeutung:

Der Ansatz, die physiologischen Hintergründe der endogenen Qualitätsausprägung zu nutzen, um einfache Maßnahmen zu entwickeln, mit der die Qualität des Rohkaffees gezielt beeinflusst werden kann, dokumentiert in idealer Weise, wie wissenschaftliche Erkenntnisse für neue technologische Prozesse genutzt werden können und repräsentiert somit ein hohes Innovationspotential.

Der deutsche Kaffeemarkt ist von besonders hohen Qualitätsanforderungen gekennzeichnet. Bei den speziellen Kaffeeprodukten, auf die sich insbesondere kleinere Röstbetriebe spezialisiert haben, wie auch bei den bekannteren Markenprodukten geht es vor allem darum, konstante Qualität anbieten zu können. Da die Qualität aufgrund des steigenden Einsatzes progressiver Methoden bei der Rohkaffeeproduktion sinkt, wird es den deutschen Kaffee-Röstern zunehmend erschwert, die gewohnten Marken- und Qualitätsstandards aufrechtzuerhalten. Sollte es gelingen, durch einfache und praktikable Modifikationen der progressiven Aufbereitungen die Qualität der Rohkaffees deutlich zu verbessern, wäre dies vor allem für die Qualitäts- und Nischenprodukte von Vorteil.

Die angestrebten Forschungsergebnisse werden besonders in den Fachgebieten Lebensmitteltechnik, Bio- und Gentechnik (Vordruck AIF 4.1.19) genutzt werden. Der Wirtschaftszweig, dem die Ergebnisse zugute kommen, ist das Ernährungsgewerbe (Vordruck AIF 4.1.20).

In Deutschland stehen neben den großen Röstbetrieben zahlreiche mittelständische und kleinere Betriebe im Wettbewerb. Von der Entwicklung von technisch realisierbaren Ergänzungen, bzw. Alternativen in der Prozessführung der progressiven Verfahren, welche einerseits die Produktionskosten nicht nennenswert erhöhen, andererseits aber die mindere Qualität des Rohkaffees progressiver Aufbereitungen deutlich verbessern, würde aufgrund der hohen Qualitätsansprüche hierzulande die deutsche Kaffeeindustrie in besonderem Maße profitieren.

Es ist zu erwarten, dass die Ergebnisse der Musteraufbereitungen richtungsweisende Auswirkungen auf die Einführung alternativer Prozessführung haben werden. So sollte es möglich sein, zukünftig auch bei Verwendung progressiver Aufbereitungsverfahren verlässlich die für den deutschen Markt erforderlichen Qualitätsstandards zu erzeugen.

Publikationen (Auswahl):