Neue alternative Proteinquellen für innovative Lebensmittel

Das Fraunhofer IVV ist an dem Forschungsprojekt »Smart Protein«, das im europäischen Rahmenprogramm EU-Horizon 2020 gefördert wird, beteiligt. Hauptziel des Forschungsprojekts ist die Erschließung nachhaltiger und alternativer Proteinquellen als wichtigen Beitrag zur Zukunftssicherung der Proteinversorgung. Damit stellt sich die Forschung hoch aktuellen Herausforderungen, die sich für unseren Planeten durch den Klimawandel und der fehlenden globalen Sicherung der Welternährung ergeben.

Als mögliche Proteinquellen werden sowohl Pflanzen und Pilze als auch Neben- und Restströme der Lebensmittelindustrie untersucht, die zu proteinreichen innovativen Lebensmitteln weiterverarbeitet werden. Erste Lebensmittelprodukte, z. B. pflanzliche Ersatzprodukte für Fleisch, Fisch, Meeresfrüchte, Käse, Säuglingsnahrung, Milchprodukte und Backwaren, sollen bereits 2025 auf dem Markt erhältlich sein.

Nachhaltige Nutzung von Restströmen für hochwertige Lebensmittel

Ansatz und Strategie von »Smart Protein« sind einzigartig, da der Forschungsschwerpunkt auf der Nutzung von Nebenprodukten und Restströmen aus der Lebensmittelproduktion liegt, die üblicherweise in die Produktion von Tierfutter fließen. Es werden fermentative Verfahren entwickelt, um aus Restströmen der Nudelproduktion (Nudelreste), der Brotherstellung (Brotkrumen) und der Bierherstellung (Althefe und Wurzelkeime aus der Mälzung) hochwertige mikrobielle Proteine in Form von Speisepilzen für den Einsatz in Lebensmitteln zu gewinnen.

Auch proteinreiche Pflanzen wie z. B. Ackerbohnen, Linsen, Kichererbsen und Quinoa werden als nachhaltige Proteinquellen für die Lebensmittelproduktion erforscht. Der Fokus liegt dabei auf der Verbesserung von Struktur, Aroma und Geschmack der neu entwickelten Lebensmittel. Die Entwicklung kosteneffizienter Verfahren zur Proteinextraktion und die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Proteine, der Polymerstruktur, des physikalisch-chemischen Verhaltens und der Protein-Protein-Wechselwirkungen sind wesentliche Inhalte des Projekts. Sie zielen darauf, die Funktionalität der gewonnenen Proteine zu maximieren und deren Anwendungsmöglichkeiten in Lebensmittelprodukten und Getränken zu erweitern.

Forschung für nachhaltige Proteine am Fraunhofer IVV

Das Fraunhofer IVV ist in zwei Hauptbereiche des Projekts involviert; die Gewinnung pflanzlicher Proteine und das Upcycling der anfallenden Nebenströme sowie der Entwicklung von pflanzlichen Lebensmittelprodukten.

Das Know-how der Fraunhofer-Wissenschaftler zu verschiedenen Fraktionierungsmethoden (Trockenextraktion sowie wässrige Extraktionsverfahren) ermöglicht die zielgerichtete Entwicklung und Optimierung nachhaltiger Verfahren zur Herstellung von Proteinkonzentraten und Proteinisolaten mit wertvollen technofunktionellen, sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften. Als Rohstoffe werden Ackerbohnen, Linsen, Kichererbsen und Quinoa genutzt. In Kooperation mit den Industriepartnern werden die entsprechenden Produktionsprozesse im vorindustriellen Maßstab umgesetzt.

Weiterhin forscht das Fraunhofer IVV gemeinsam mit Projektpartnern an Fraktionierungsverfahren von Pilzmyzelien, um daraus Proteine und Kohlenhydrate für die weitere Anwendung in Lebensmitteln zu gewinnen. Bei der Produktentwicklung stehen besonders pflanzliche, proteinreiche Fleischersatzprodukte und Meeresfrüchte-Alternativen im Fokus. Für deren Herstellung werden die Prozessparameter bei der Trockenextrusion spezifisch angepasst und im industrienahen Maßstab validiert.