„Mit Enzymen entstehen Proteine mit maßgeschneiderten Eigenschaften“

Pflanzenproteine bzw. pflanzliche Proteinzutaten sollten technologisch funktional, sensorisch neutral und ernährungsphysiologisch hochwertig sein, damit sie sich für Milch- und Fleischalternativen eignen. Wichtige technofunktionelle Eigenschaften sind beispielsweise eine gute Löslichkeit sowie ausgeprägte Emulgier-, Schaum- und Gelbildungseigenschaften. Zudem sollten sie in der Lage sein, Faserstrukturen auszubilden. Ebenso entscheidend sind ein neutraler Geruch und Geschmack, eine möglichst helle Farbe, eine gute Verdaulichkeit und ein ausgewogenes Aminosäureprofil. Nur so entstehen Produkte, die technologisch machbar, ernährungsphysiologisch sinnvoll und sensorisch überzeugend sind.

Wir beschäftigen uns vor allem mit Proteinen aus Leguminosen und Ölsaaten. Diese zählen zu den sogenannten Speicherproteinen und lassen sich verfahrenstechnisch gut aus den Rohstoffen anreichern oder sogar isolieren. Das ist ein wichtiger Vorteil, denn wenn der technische Aufwand zu groß wird, steigen die Produktionskosten erheblich – damit wird eine wirtschaftliche Umsetzung schnell fraglich.

Die Charakterisierung von Pflanzenproteinen kann auf ganz unterschiedlichen Ebenen erfolgen – etwa, wenn man auch Nachhaltigkeitsaspekte mit einbeziehen möchte. Ich selbst beschäftige mich vor allem mit den funktionellen Eigenschaften, insbesondere den technofunktionellen Merkmalen, aber auch mit der chemischen Zusammensetzung der Zutaten. Dabei geht es nicht nur um wertgebende Inhaltsstoffe, sondern auch um potenziell unerwünschte Substanzen wie anti-nutritive Inhaltsstoffe sowie um die Verdaulichkeit der Proteine. Diese Informationen sind entscheidend, um pflanzliche Zutaten und die daraus hergestellten Produkte umfassend bewerten zu können.

Wir arbeiten vor allem mit nicht-thermischen Verfahren, wie dem gezielten Einsatz von Enzymen, um die Löslichkeit von Proteinen zu verbessern und so deren Emulgier- oder Schaumeigenschaften gezielt zu beeinflussen. Enzymatische Prozesse können außerdem genutzt werden, um Proteine querzuvernetzen und dadurch bestimmte Texturen zu erzeugen. Mithilfe der Fermentation lassen sich zusätzlich der Geschmack optimieren und anti-nutritive Inhaltsstoffe abbauen – um nur einige Beispiele zu nennen. Auf diese Weise entstehen Zutaten mit maßgeschneiderten Eigenschaften, die gezielt in verschiedenen Produktanwendungen eingesetzt werden können.

Da könnten wir jetzt tief in die Proteinchemie eintauchen, aber so kompliziert will ich’s gar nicht machen. Im Lebensmittelbereich spielen zum Beispiel hohe Temperaturen, der Salzgehalt oder auch der pH-Wert eine große Rolle. Solche Faktoren verändern die Struktur der Proteine und damit auch ihre Funktion.

Hanf ist eine großartige Pflanze, und ich sehe hier viel Potenzial – vorausgesetzt, es gelingt uns, die Infrastruktur für die Hanfverarbeitung (wieder) aufzubauen. In unserem Projekt untersuchen wir zum einen, wie sich funktionelle Proteinisolate aus Hanf gewinnen lassen, und zum anderen, wie sich Nebenfraktionen wie Schalen oder Fasern, die nach der Proteinextraktion anfallen, weiterverwenden lassen. Besonders spannend war, dass wir den zuvor im Labormaßstab entwickelten Prozess im Rahmen des vom BMFTR geförderten Projekts in den Pilotmaßstab hochskalieren konnten – eine tolle Gelegenheit, die uns ohne die Projektförderung so nicht möglich gewesen wäre. Denn das Upscaling im Bereich pflanzlicher Proteine ist nach wie vor eine große Herausforderung. So konnten wir erstmals größere Mengen – über 30 Kilogramm – an Hanfprotein herstellen, die von unseren Industriepartnern in verschiedenen Anwendungen wie Wurst- oder Fischalternativen getestet wurden.

Interview: Beatrix Boldt