Forschungsschwerpunkte

1. Bodengesundheit und Weinqualität im biologisch-dynamischen Weinbau:

Viele Weingüter stellen in letzter Zeit auf biodynamische und ökologische Anbauweisen um, insbesondere, weil sich so komplexere und bessere Weinqualitäten realisieren lassen. Was bedeutet die biologisch-dynamische Anbauweise für die Bodengesundheit an den Weinhängen und wie wirkt sich diese auf die Qualität des Weines aus?

Projekte Bodenuntersuchungen Frankreich 2016, Bodenuntersuchungen Burgund 2020 bis 2022: Untersuchungen in Weinbergen die zum Teil mit und ohne biodynamische Präparate behandelt wurden. Artikel zum Projekt:

Fritz J., Jannoura R., Lauer F., Schenk J., Masson P., Joergensen R. G. (2019): Functional microbial diversity responses to biodynamic management in burgundian vineyard soils. Biological Agriculture & Horticulture, 36:3, 172-186, DOI: 10.1080/01448765.2020.1762739.

Fritz J., Lauer F., Wilkening A., Masson P., Peth S. (2021): Aggregate stability and visual evaluation of soil structure in biodynamic cultivation of Burgundy vineyard soils. Biological Agriculture & Horticulture (angenommen).

Im Rahmen des Dauerdüngungs-Versuches InBioDyn (Integriert, Biologisch, Dynamisch) der Universität Geisenheim wurden von 6 Anbaujahren Traubensaft und Wein mit den Bildschaffenden Methoden untersucht. Eine Differenzierung und Klassifizierung der Anbauverfahren war bei Traubensaft und Wein möglich. Artikel:

Fritz J., Athmann M., Meissner G., Kauer R., Schultz H.R. (2020): Quality assessment of grape juice from integrated, organic and biodynamic viticulture using image forming methods. OENO one, DOI:10.20870/oeno-one.2020.54.2.2548.

Fritz, J., Athmann, M., Meissner, G., Kauer, R., Köpke, U. (2017): Quality characterization via image forming methods differentiates grape juice produced from integrated, organic or biodynamic vineyards in the first year after conversion. Biological Agriculture & Horticulture, doi: 10.1080/01448765.2017.1322003

Meissner G., Athmann M., Fritz J., Kauer R., Stoll M., Schultz H.R. (2019): Conversion to organic and biodynamic viticultural practices: impact on soil, grapevine development and grape quality. OENO one. DOI:10.20870/oeno-one.2019.53.4.2403

2. Differenzierbare Milchqualität und ernährungsphysiologische Bedeutung

Kühe sind integraler Bestandteil eines biologisch-dynamischen Hofes, sie behalten dort ihre Hörner und fressen im Sommer auf der Weide i.d.R. Gras. Welche Auswirkungen hat diese Haltungsweise auf die Milchqualität und lässt sich diese Milch von konventioneller Milch differenzieren? Es konnte gezeigt werden wie sich die Milch mittels Fettsäurenanalytik und auch in ihren sensorischen Eigenschaften unterscheidet. Insbesondere Milch aus biologisch-dynamischen low-input Systemen zeigt dabei das höchste qualitative Potential. Welche Ernährungsphysiologischen Auswirkungen sind mit dem Konsum dieser Milch verbunden?

Kusche, D., Rübesam, K., Baars, T., Jahreis, G., Kuhnt, K., Rohrer, C., Nierop, A.F. (2015). Fatty acid profiles and antioxidants of organic and conventional milk from low- and high-input systems during outdoor period. Journal of the Science of Food and Agriculture 95, 529–539. doi.org/10.1002/jsfa.6768

Coppa, M., Chassaing, C., Ferlay, A., Agarbriel, C., Laurent, C., Borreani, G., Barcarolo, R., Baars, T., Kusche, D., Harstad, O.M., Verbic, J., Golecky, J., Delavaud, C., Chilliard, Y., Martin, B. (2015). Potential of milk fatty acid composition to predict diet composition and authenticate feeding systems and altitude origin of European bulk milk. Journal of Dairy Science 98, 1–13. doi.org/10.3168/jds.2014-8794

2.1 Bio-Bauernhofeffekt und Rohmilch im Kontext menschlicher Gesundheit und Resilienz

Milch aus unterschiedlichen ökologische Haltungssysteme (Weide, Heu, Berg) und menschliche Gesundheit. Wie wirken sich die Prozessierung und Weiterverarbeitung auf die Verträglichkeit der Milch aus? Kann der Rohmilchkonsum und der Kontakt in die Landwirtschaft die Gesundheit von Kindern sogar stärken?

Abbring, S., Kusche, D., Roos, T. C., Diks, M. A. P., Hols G., Garssen, J., Baars T., van Esch, B. C. A. M. (2019) Milk processing influences the allergenicity of cow’s milk in a murine model for food allergy – preclinical evidence supported by a human proof-of-concept provocation trial, Clin Exp Allergy. 2019 Jul; 49(7):1013-1025.

Kusche, D. (2018): Biodynamic Milk Quality in Germany and human health, Beitrag für Evolving Agriculture and Food - Opening up Biodynamic Research. Contributions to the 1st International Conference on Biodynamic Research, September 5th to 8th 2018, Dornach

Kusche, D., Behrendt, S. und Hermann, J. (2018): The organic-farm-effect –allergy preventive measures in the context of organic agriculture in early childhood years, Poster für Evolving Agriculture and Food - Opening up Biodynamic Research. Contributions to the 1st International Conference on Biodynamic Research, September 2018, Dornach

Kusche, D. (2016): Untersuchungen zu Qualität und Verträglichkeit ökologischer Milch -Differenzierbarkeit biologisch-dynamischer und konventioneller Milchqualität auf Betriebsebene anhand analytischer Qualitätsparameter und unter Einbezug von Verträglichkeitstestungen bei Kindern mit Nahrungsmittelallergien. Dissertation, Universität Kassel, Kassel University Press, Germany, 177 S. urn:nbn:de:hebis:34-2016091550892

3. Kupferchlorid-Kristallisation GESTE 3 Projekt (Gestaltevaluierung und Strukturevaluierung III) (2016-2022)

Die Methode Kupferchlorid-Kristallisation

In der neueren Literatur zur Beurteilung der Qualität von Lebensmitteln nimmt die Matrix, also die Struktur, in die die Inhaltsstoffe eingebunden sind, eine zunehmend größere Bedeutung ein. Die Methode Kupferchlorid-Kristallisation gibt durch die Untersuchung der Alterungsresistenz des ganzen Lebensmittels Hinweise auf Eigenschaften der Matrix/Struktur der Lebensmittel.

Bei der Kupferchlorid-Kristallisation kristallisiert eine wässrige Kupferchloriddihydratlösung mit zugesetztem Pflanzenauszug in Form von Saft oder Extrakt (Busscher et al. 2010). Die spontane Kristallisation in Form von Nadeln entsteht beim Überschreiten der Sättigungsgrenze der Salzlösung während der Phase des Abdampfens der Flüssigkeit. Die entstandenen Kristallbilder werden entweder mit einer computergestützten Textur- und Strukturanalyse (Andersen et al. 1999, Doesburg and Nierop 2013) oder visuell ausgewertet (Huber et al. 2010, Doesburg et al. 2015,). Die visuelle Auswertung ermöglicht Aussagen über die Alterungsresistenz des untersuchten Lebensmittels anhand des Vergleichs mit Referenzbildern unterschiedlicher Alterungsstadien des Lebensmittelextraktes (z.B. Fritz et al. 2011, 2017, 2020). Es wurden etliche verschlüsselte Proben aus unterschiedlichen Anbauversuchen untersucht, dabei zeigte sich stets eine höhere Alterungsresistenz von ökologisch vs. konventionell angebautem Weizen (Fritz et al. 2011, 2018), Trauben (Fritz et al. 2017, 2020), Äpfeln (Weibel et al. 2000) und Roter Bete (Mäder et al. 1993). Das GESTE-Konsortium ist ein Expertenpanel, das seit 2013 die methodischen Grundlagen der visuellen Auswertung von Kupferchloridkristallbildern dokumentiert hat und dann auf diese definierten Kriterien geschult wurde. Das Panel bewertet die Alterungsresistenz von Proben unterschiedlicher Hintergründe (z.B. Düngung, Anbausysteme, Sorten, Verarbeitung (Doesburg et al. 2015, 2021, Fritz et al. 2018).

Projektziele

Die Geste-Gruppe ist ein Zusammenschluss von 8 Forschern aus 4 Laboren , das die visuelle Auswertung der Kupferchlorid-Kristallisationsmethode weiter entwickelt.

Laufzeit

2016-2022

Beteiligte am FÖL

Leiter: Dr. Jürgen Fritz (zusammen mit Paul Doesburg)

Prof. Dr. Miriam Athmann

Weitere beteiligte Forschungsinstitute

Dr. Claudia Scherr, Paul Doesburg, Hiscia, Verein für Krebsforschung

Dr. Uwe Geier, Roya Bornhütter, Forschungsring e.V.

Dr. Nicolaas Busscher, Gaby Mergardt, Universität Kassel‚ Fachgebiet Ökologische Lebensmittelqualität und Ernährungskultur

Förderung

Software AG Stiftung

BÖLN (Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft)

Publikationen

Busscher, N., Kahl, J., Doesburg, P., Mergardt, G. & Ploeger, A., 2010a. Evaporation influences on the crystallization of an aqueous dihydrate cupric chloride solution with additives. Journal of Colloid and Interface Science 344, 556-562 doi.org/10.1016/j.jcis.2009.12.045.

Andersen, J.-O., Henriksen, C. B., Laursen, J. & Nielsen, A. A., 1999. Computerised image analysis of biocrystallograms originating from agricultural products. Computers and Electronics in Agriculture 22, 51-69 doi.org/10.1016/S0168-1699(98)00043-X.

Doesburg, P. & Nierop, A. F., 2013. Development of a structure analysis algorithm on structures from CuCl2.2H2O crystallization with agricultural products. Computers and Electronics in Agriculture 90, 63-67 https://doi.org/10.1016/j.compag.2012.11.003.

Doesburg, P., Huber, M., Andersen, J.-O., Athmann, M., van der Bie, G., Fritz, J., Geier, U., Hoekman, J., Kahl, J., Mergardt, G. & Busscher, N., 2015. Standardization and performance of a visual Gestalt evaluation of biocrystallization patterns reflecting ripening and decomposition processes in food samples. Biological Agriculture & Horticulture 31, 128-145 https://doi.org/10.1080/01448765.2014.993705.

Doesburg, P., Fritz, J., Athmann, M., Bornhütter, R., Busscher, N., Geier, U., Mergardt, G., Scherr, C., 2021. Kinesthetic engagement in Gestalt evaluation outscores analytical ‘atomic feature’ evaluation in perceiving aging in crystallization images of agricultural products.  PLoS ONE, 16(3), e0248124. doi.org/10.1371/journal.pone.0248124

Huber, M., Andersen, J.-O., Kahl, J., Busscher, N., Doesburg, P., Mergardt, G., Kretschmer, S., Zalecka, A., Meelursarn, A., Ploeger, A., Nierop, D., van de Vijver, L. & Baars, E., 2010. Standardization and Validation of the Visual Evaluation of Biocrystallizations. Biological Agriculture & Horticulture 27, 25-40 doi.org/10.1080/01448765.2010.10510428.

Fritz, J., Athmann, M., Kautz, T. & Köpke, U., 2011. Grouping and classification of wheat from organic and conventional production systems by combining three image forming methods. Biological Agriculture & Horticulture 27, 320-336 doi.org/10.1080/01448765.2011.648918.

Fritz, J., Athmann, M., Meissner, G., Kauer, R. & Köpke, U., 2017. Quality characterisation via image forming methods differentiates grape juice produced from integrated, organic or biodynamic vineyards in the first year after conversion. Biological Agriculture & Horticulture 33, 195-213 doi.org/10.1080/01448765.2017.1322003.

Fritz, J., Athmann, M., Andersen, J.-O., Doesburg, P., Geier, U. & Mergardt, G., 2018. Advanced panel training on visual Gestalt evaluation of biocrystallization images: ranking wheat samples from different extract decomposition stages and different production systems. Biological Agriculture & Horticulture 0, 1-12 doi.org/10.1080/01448765.2018.1492457.

Fritz, J., Athmann, M., Meissner, G., Kauer, R., Schultz, H.R., 2020. Quality assessment of grape juice from integrated, organic and biodynamic viticulture using image forming methods. OENO one, DOI:10.20870/oeno-one.2020.54.2.2548.

Weibel, F. P., Bickel, R., Leuthold, S. & Alföldi, T., 2000. Are organically grown apple tastier and healthier? A comparative field study using conventional and alternative methods to measure fruit quality. Acta Horticulturae 517, 417-427.

Mäder, P., Pfiffner, L., Niggli, U., Velimirov, A., Boltzmann, L., Balzer, U., Balzer, F. & Besson, J.-M., 1993. Effect of three farming systems (bio-dynamic, bio-organic, conventional) on yield and quality of beetroot (Beta Vulgaris L .var esculenta L.) in a seven year crop rotation. Acta Horticulturae 339, 11-31.

• 2015 – 2017: BLE-Projekt: „Entwicklung, in-house Validierung und Praxiserprobung eines Biotests mit Gartenkresse zur Erfassung der Pflanzenreaktionen nach Behandlungen mit dem biologisch-dynamischen Hornmistpräparat“
• bis 2015: Dissertation Daniel Kusche: „Untersuchungen zur Qualität und Verträglichkeit ökologischer Milch“