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Bei der Bierherstellung fallen weltweit jedes Jahr knapp 40 Millionen Tonnen Treber an, davon allein in Deutschland rund 2 Millionen Tonnen. Bisher wird der Reststoff als Tierfutter verwendet oder er landet zur Energieerzeugung in der Biogasanlage. Mit der Verwendung von Biertreber zur Lebensmittelherstellung will das Hamburger Start-up ValueGrain für den nährstoffreichen Rohstoff eine neue Nutzungsoption etablieren. Dafür wurde eine Technologie entwickelt, die Biertreber in ein sogenanntes flüssiges Mehl verwandelt. Das Produkt namens ValueGrain kann in verschiedenen Teigwaren herkömmliche Mehle ergänzen.

Erste Produktionseinheit fertiggestellt

Nun hat das Team um Mitgründer und Geschäftsführer Tim Gräsing einen wichtigen Meilenstein in Richtung industrielle Großproduktion erreicht. Wie das Start-up mitteilt, wurde soeben „die erste vollwertige Produktionseinheit fertiggestellt“ und „damit erfolgreich die nächsten Chargen von ValueGrain hergestellt“. „Diese werden umgehend an die Backstube geliefert, wo unser bislang größtes Pilotprojekt stattfindet“, verkündet ValueGrain.

Die Anlage kann jährlich bis zu 6.600 Tonnen Biertreber zu „flüssigem Mehl“ verarbeiten. Dem Start-up zufolge entspricht das einer jährlichen Nebenstrommenge von rund 300.000 Hektolitern Bier.

Pilotprojekt mit Großbäckerei in Bayern gestartet

Nach ersten kleineren Testreihen konnte das Hamburger Team eine der größten Bäckereien in Bayern für das Pilotprojekt gewinnen. Ab sofort wird bei dem Projektpartner getestet, ob sich der gleichnamige Mehlzusatz von ValueGrain für Teigwaren wie Kaisersemmeln und Weizenmischbrot eignet. „Ziel ist es, die Leistung von ValueGrain in Bezug auf Geschmack, Textur und Prozesskompatibilität zu bewerten und sein Potenzial für eine breitere Integration in Backwaren zu validieren“, schreibt das Start-up.

ValueGrain nutzt Treber von Gerstenmalz-basierten Bierstilen. Im Vergleich zu Weizen hat Gerste einen höheren Nährstoffgehalt. Das „flüssige Mehl“ kann nicht nur in Teigwaren, sondern auch in Fleischersatzprodukten zum Einsatz kommen. 

bb

Pflanzen haben im Laufe der Evolution ein ausgeklügeltes System entwickelt, um sich gegen Fressfeinde zu wehren. Doch wie erkennen Pflanzen, von welchem Schädling die Bedrohung ausgeht? Forschende der Universität Hohenheim haben eine Antwort darauf gefunden. Anhand der gentechnisch veränderten Tomatenpflanze Solanum lycopersicum und dem australischen Tabak Nicotiana benthamiana wurde untersucht, wie der Abwehrmechanismus gegen Fressfeinde wie Insekten funktioniert.

Wie Pflanzen ihre Abwehrreaktion an Fressfeinde anpassen

„Für die Pflanze ist es wichtig zu wissen, ob es sich beispielsweise um Bakterien, Pilze oder Insekten handelt. Denn entsprechend unterschiedlich muss ihre Reaktion ausfallen“, erklärt Andreas Schaller vom Fachgebiet Physiologie und Biochemie der Pflanzen an der Universität Hohenheim. Wenn eine Raupe beispielsweise Tomatenblätter frisst, setzt die Pflanze Substanzen frei, die es dem Fressfeind schwer machen, die Nährstoffe zu verdauen. Bei Insekten sind es demnach spezielle Moleküle aus dem Speichel der Tiere, die „eine ganze Kaskade an verschiedenen Abwehrreaktionen in der Pflanze aktivieren“, schreiben die Forschenden.

„Poltergeist“-Enzym sorgt für zielgenaue Abwehrreaktion

Konkret wird dabei das Signalpeptid Systemin freigesetzt, das am Anfang der Kaskade steht und bei Nachtschattengewächsen wie der Tomatenpflanze eine Schlüsselposition in der Abwehr einnimmt. Die Forschenden fanden nun heraus, wie dieses Pflanzenhormon in der Pflanzenzelle konkret verarbeitet wird. Dabei spielt das Enzym namens Poltergeist-like Phosphatase – kurz PLL2 – die Hauptrolle. Wie das Team in der Fachzeitschrift Nature Plants schreibt, wird die Phosphatase durch das Systemin-Signal aktiviert und sorgt für die Zielgenauigkeit der Abwehrreaktionen.

Neue Perspektiven für die Pflanzenforschung

Das Wissen um die Bedeutung des Emzyms PLL2 im Systemin-Signalweg eröffnet den Forschenden zufolge „neue Perspektiven für die Pflanzenforschung“. „Wir hoffen, durch ein genaues Verständnis der Regulationsmechanismen, die natürlichen Abwehrmechanismen der Pflanzen verstärken zu können − im Interesse einer nachhaltigen Landwirtschaft, die auf den Einsatz von chemischen Mitteln weitgehend verzichten kann“, so Schaller. 

bb

Ob Hitzestress oder Kälteeinbruch: Pflanzen reagieren oft sehr empfindlich auf schnelle Wetterumbrüche und sorgen damit für Ernteverluste in der Landwirtschaft. Um die Herausforderungen des Klimawandels zu meistern, ist es wichtig, die ablaufenden Mechanismen in den Pflanzenzellen zu kennen. Forschende der Universität Wien und der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) liefern nun Erkenntnisse, die wegweisend für die Züchtung klimaresistenter Kulturpflanzen sein könnten.

Lipidmoleküle in Zellmembran im Visier

Grundlage dafür war die Entwicklung einer neuartigen Analysemethode, die automatisiert und hochpräzise Einblicke in die Pflanzenmembranen liefert. Im Visier stand hier eine spezielle Gruppe von Lipidmolekülen, sogenannte Glycosyl Inositol Phospho Ceramides, kurz GIPCs. Sie treten in den Pflanzenmembranen am häufigsten auf und beeinflussen die Stabilität der pflanzlichen Zellmembranen sowie das Immunsystem, aber eben auch, wie sich Pflanzen an den Umweltstress anpassen.

Neue Analysemethode macht Verhalten bei Hitzestress sichtbar

Die neu entwickelte Methode der Forschenden basiert auf hochauflösender Massenspektrometrie. Sie machte es erstmals möglich, die multiglycosylierten GIPC-Strukturen automatisch zu beschreiben, und zwar bei Gerstenkörnern. Dabei stellten die Forschenden fest, dass sich die Lipidgruppen im Verlauf der Kornentwicklung „dynamisch verändern“ und auf Hitzestress „deutlich reagieren“, wobei es zu einer spezifischen Umstrukturierung bestimmter GIPC-Gruppen kommt.

„Diese Ergebnisse liefern wertvolle Hinweise darauf, wie sich Pflanzen an steigende Temperaturen anpassen und können langfristig zur Züchtung klimastabiler Sorten beitragen“, schreiben die Forschenden.

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Whether heat stress or a cold snap: plants often react very sensitively to rapid changes in the weather, resulting in crop losses in agriculture. In order to master the challenges of climate change, it is important to know the mechanisms that take place in plant cells. Researchers at the University of Vienna and the Dresden University of Applied Sciences (HTWD) are now providing insights that could be groundbreaking for the breeding of climate-resistant crops.

Focus on lipid molecules in cell membranes

The basis for this was the development of a new type of analysis method that provides automated and highly precise insights into plant membranes. The focus here was on a special group of lipid molecules known as glycosyl inositol phospho ceramides, or GIPCs for short. They occur most frequently in plant membranes and influence the stability of plant cell membranes and the immune system, as well as how plants adapt to environmental stress.

New analysis method reveals behaviour under heat stress

The researchers' newly developed method is based on high-resolution mass spectrometry. It made it possible for the first time to automatically characterise the multiglycosylated GIPC structures in barley grains. The researchers found that the lipid groups ‘change dynamically’ in the course of grain development and ‘react significantly’ to heat stress, resulting in a specific restructuring of certain GIPC groups.

‘These results provide valuable information on how plants adapt to rising temperatures and can contribute to the breeding of climate-stable varieties in the long term,’ the researchers write.

bb

Roboter, Sensoren, Drohnen und Künstliche Intelligenz (KI) bieten der Landwirtschaft schon heute die Chance, Arbeiten auf dem Feld und im Stall effizienter und nachhaltiger zu machen. Der Einsatz dieser digitalen Helfer wird nun in Niedersachsen im Rahmen zweier Großprojekte gezielt unterstützt, um den Wandel der Agrar- und Ernährungsbranche im Bundesland voranzutreiben. Die Förderung über insgesamt 43,6 Mio. Euro erfolgt über zukunft.niedersachsen – ein Wirtschaftsförderprogramm des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur und der VolkswagenStiftung.

Aufbau von Agri-Labs

Rund 24,8 Mio. Euro fließen in das Projekt „Agri:change – Zukunft durch Wandel: Nachhaltigkeitstransformation der Agrar- und Ernährungswirtschaft in Niedersachsen“. Unter der Leitung der Universität Göttingen sollen in den kommenden fünf Jahren sogenannte agri:labs entstehen. Hier werden praxisnahe und transdisziplinäre Lösungen sowie Produkte und Konzepte entwickelt – etwa zur Bewertung der Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette oder zur Identifikation gesellschaftlicher Trends, die Impulse für Veränderung liefern. Darüber hinaus geht es um innovative Geschäftsmodelle für eine kreislauforientierte Ressourcennutzung, verbessertes Tierwohl und neue Einkommensquellen in der Landwirtschaft.

Reallabore für KI-Forschung

Das zweite Großprojekt ist auf den Einsatz von KI fokussiert. Das Vorhaben mit dem Titel „KI Reallabor Agrar" unter der Leitung der Universität Osnabrück wird mit rund 18,9 Mio. Euro unterstützt. Gemeinsam mit sieben Verbundpartnern sollen hier Reallabore aufgebaut werden, um die Erforschung von KI- und Robotik-Basiselementen zu ermöglichen. Es knüpft an bereits bestehende Netzwerke und Strukturen an und entwickelt diese weiter.

Investitionen in Ernährungssicherheit

Beide Großprojekte ergänzen inhaltlich das seit 2024 laufende Verbundprojekt ZERN – Zukunft Ernährung Niedersachsen, das bereits mit 25 Mio. Euro gefördert wird. „Die Forschungsprojekte Agri:change und KI Reallabor Agrar arbeiten vernetzt und fachübergreifend daran, praxisnahe Erkenntnisse zu gewinnen und Schlüsseltechnologien gezielt weiterzuentwickeln. Unsere Investitionen in die Forschung von heute sind Investitionen in unsere Ernährungssicherheit von morgen“, so Niedersachsens Wissenschaftsminister Falko Mohrs.

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Robots, sensors, drones and artificial intelligence (AI) already offer agriculture the opportunity to make work in the field and in the barn more efficient and sustainable. The use of these digital helpers is now being specifically supported in Lower Saxony as part of two major projects to drive forward the transformation of the agricultural and food industry in the state. The funding totalling 43.6 million euros is being provided by zukunft.niedersachsen - an economic development programme of the Lower Saxony Ministry of Science and Culture and the Volkswagen Foundation.

Establishment of Agri-Labs

Around 24.8 million euros are being channelled into the ‘Agri:change - Future through change: sustainability transformation of the agricultural and food industry in Lower Saxony’ project. Under the leadership of the University of Göttingen, so-called agri:labs will be created over the next five years. Practical and transdisciplinary solutions as well as products and concepts will be developed here - for example to assess sustainability along the entire value chain or to identify social trends that provide impetus for change. It is also about innovative business models for a cycle-orientated use of resources, improved animal welfare and new sources of income in agriculture.

Living labs for AI research

The second major project is focussed on the use of AI. The project entitled ‘KI Reallabor Agrar’, led by the University of Osnabrück, is being funded with around 18.9 million euros. Together with seven collaborative partners, living labs are to be set up here to enable research into basic AI and robotics elements. It builds on existing networks and structures and develops them further.

Investing in food security

Both major projects complement the content of the joint project ZERN - Zukunft Ernährung Niedersachsen, which has been running since 2024 and has already received 25 million euros in funding. "The Agri:change and KI Reallabor Agrar research projects are working in a networked and interdisciplinary manner to gain practical insights and further develop key technologies in a targeted manner. Our investments in today's research are investments in our food security of tomorrow," said Lower Saxony's Science Minister Falko Mohrs.

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Proteine sind ein wichtiger Bestandteil unserer Ernährung. Das Gros der lebenswichtigen Nährstoffe wird noch immer über tierische Eiweißquellen wie Fleisch abgedeckt. Doch Massentierhaltung, Pestizideinsatz und Klimawandel gefährden zunehmend Böden und Grundwasser und setzen die Landwirtschaft unter Druck. Pflanzliche Proteine sind eine Alternative. Im Vergleich zu tierischen Proteinen haben diese oft einige nachteilige Eigenschaften. Bei der Verarbeitung können sich beispielsweise unerwünschte Aromen oder Gel und Schaum bilden. Wie man die Eigenschaften pflanzlicher Proteine verbessern kann, um sie für neue Lebensmittel wie Milch- und Fleischersatzprodukte nutzbar zu machen – damit beschäftigt sich Ute Weisz. Im Rahmen ihrer Forschung setzt die Münchner Lebensmitteltechnologin auf Enzyme, um beispielsweise Proteine aus Leguminosen maßzuschneidern.

Proteins are an important part of our diet. The majority of essential nutrients are still obtained from animal protein sources such as meat. However, factory farming, pesticide use and climate change are increasingly threatening soil and groundwater and putting pressure on agriculture. Plant-based proteins are an alternative. Compared to animal proteins, these often have some disadvantageous properties. During processing, for example, undesirable flavours or gel and foam can form. Ute Weisz is investigating how the properties of plant proteins can be improved to make them suitable for use in new foods such as milk and meat substitutes. As part of her research, the Munich-based food technologist is focusing on enzymes to tailor proteins from legumes, for example.

Anaerobe Mikroorganismen gehören zu den ältesten Lebewesen der Erde. Da Sauerstoff für sie lebensbedrohlich ist, haben sie spezielle Stoffwechselwege entwickelt, die ihnen ein Überleben in sauerstofffreien Regionen wie im menschlichen Darm oder in vulkanischen Sümpfen ermöglicht. Auch die Fähigkeit, Kohlenstoff zu binden, ist bei anaeroben Mikroorganismen besonders effizient. Hierbei spielt der Enzymkomplex Kohlenmonoxid-Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase (CODH/ACS) eine wichtige Rolle.

Katalytischer Zyklus des Enzymkomplexes aufgeklärt

Forschende der Universität Potsdam und der Humboldt-Universität zu Berlin haben nun erstmals mithilfe hochauflösender Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) den katalytischen Zyklus des Enzymkomplexes aufgeklärt. „Die Effizienz dieser Reaktion macht die CODH/ACS zu einem vielversprechenden Enzymkandidaten für die Biokraftstoffproduktion aus Kohlendioxid“, schreibt das Team im Fachjournal „Nature Catalysis“.

Enzymkomplex bestimmt Reaktionsfolge

Die Untersuchung mittels Kryo-EM-Methode ergab, dass sich der Enzymkomplex im Verlauf chemischer Reaktionen bewegt und so die Reaktionsfolge bestimmt. „Unsere Kryo-EM-Karten von sechs Zwischenzuständen der CODH/ACS sind so hoch aufgelöst, dass die an das Metallzentrum gebundenen Moleküle eindeutig mit den Bewegungen des Proteins korreliert werden können“, berichtet Jakob Ruickoldt, Erstautor der Studie. Die Katalyse dieses Enzymkomplexes basiert demnach auf verschiedenen Nickel-Eisen-Metallclustern, die Kohlendioxid in mehreren Schritten in das Biomolekül Acetyl-Coenzym A umwandeln. Acetyl-CoA spielt eine Schlüsselrolle beim Stoffwechsel und ist Ausgangsstoff für verschiedene Biosynthesen.

Potenzial für biotechnologische Kohlenstofffixierung 

„Durch den Einsatz dieser Methode haben wir herausgefunden, wie die Bindung der verschiedenen Moleküle das aktive Zentrum für den nächsten Reaktionsschritt vorbereitet und so Nebenreaktionen und den Verlust von wertvollen Reaktionszwischenstufen verhindert. Dieses Wissen wird helfen, die Katalyse des uralten Enzymkomplexes für die biotechnologische Kohlenstofffixierung zu nutzen“, sagt Petra Wendler, Mitautorin der Studie.

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Anaerobic microorganisms are among the oldest living organisms on earth. As oxygen is life-threatening for them, they have developed special metabolic pathways that enable them to survive in oxygen-free regions such as the human gut or volcanic swamps. The ability to bind carbon is also particularly efficient in anaerobic microorganisms. The enzyme complex carbon monoxide dehydrogenase/acetyl-CoA synthase (CODH/ACS) plays an important role here.

Catalytic cycle of the enzyme complex elucidated

Researchers from the University of Potsdam and Humboldt-Universität zu Berlin have now elucidated the catalytic cycle of the enzyme complex for the first time using high-resolution cryo-electron microscopy (cryo-EM). ‘The efficiency of this reaction makes CODH/ACS a promising enzyme candidate for biofuel production from carbon dioxide,’ the team writes in the journal ‘Nature Catalysis’.

Enzyme complex determines reaction sequence

The investigation using the cryo-EM method revealed that the enzyme complex moves in the course of chemical reactions and thus determines the reaction sequence. ‘Our cryo-EM maps of six intermediate states of CODH/ACS are so highly resolved that the molecules bound to the metal centre can be clearly correlated with the movements of the protein,’ reports Jakob Ruickoldt, first author of the study. The catalysis of this enzyme complex is therefore based on various nickel-iron metal clusters that convert carbon dioxide into the biomolecule acetyl coenzyme A in several steps. Acetyl-CoA plays a key role in metabolism and is the starting material for various biosyntheses.

Potential for biotechnological carbon fixation

"By using this method, we have discovered how the binding of the different molecules prepares the active centre for the next reaction step and thus prevents side reactions and the loss of valuable reaction intermediates. This knowledge will help to utilise the catalysis of the ancient enzyme complex for biotechnological carbon fixation," says Petra Wendler, co-author of the study.

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Böden zählen zu unseren wichtigsten Lebensgrundlagen und erfüllen für Mensch und Umwelt vielfältige Funktionen – etwa als Kohlenstoffspeicher und zur Sicherung der Ernährung. Doch Klimawandel und landwirtschaftliche Praxis belasten die wertvolle Ressource und gefährden somit die Bodengesundheit. Ein Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) legt einen Maßnahmenkatalog vor, der die Bodenfruchtbarkeit im Obst- und Gemüseanbau fördern kann.

Praxisnahe Wege zum Erhalt der Bodenfruchtbarkeit

Im Rahmen des Forschungsprojekt „Gesunde Böden – gesunde Pflanzen – gesunde Lebensmittel“ wurde in den vergangenen fünf Jahren in Deutschland, Polen und Tschechien der Zustand der Böden in 18 Gemüse- und Obstbaubetrieben untersucht – darunter 50 Gemüseschläge und 13 Apfelanlagen. „Uns ging es darum, praxisnahe Wege aufzuzeigen, wie sich die Bodenfruchtbarkeit erhalten oder verbessern lässt – und das unter realen Bedingungen“, sagt Sandra Münzel, Projektbearbeiterin am IGZ.

Analyse standortbezogener Maßnahmen

Erfasst wurden Daten zu Bodenparametern, zur Bewirtschaftungspraxis und den Auswirkungen verschiedener standortbezogener Maßnahmen. Dazu zählten der Einsatz von Mikronährstoffdüngern, Kalk, organischen Bodenhilfsstoffen und guten Bodenmikroben, aber auch Begrünungsmaßnahmen und Zwischenfruchtanbau.

Die Untersuchungen ergaben beispielsweise, dass Zwischenfrüchte eine positive Wirkung auf die Bodenmikroorganismen haben und gleichzeitig Bodenerosion mindern. Im Gemüsebau konnte – ohne Ertragseinbuße – zeitweise auf Düngung verzichtet werden, wenn Böden ausreichend mit Phosphor und Kalium versorgt wurden. Im Apfelanbau hatten wiederum neben Kaliumdüngung auch Begrünung und organische Düngung innerhalb der Baumreihen einen positiven Effekt auf den Humusgehalt und das Bodenleben. Der Einsatz mikrobieller Bodenhilfsstoffe führte den Forschenden zufolge zu keinen relevanten Veränderungen in den untersuchten Fällen.

Leitfaden für den Obst- und Gemüseanbau

Die Ergebnisse des Projektes wurden in einem Maßnahmenkatalog gebündelt, der nun als Leitfaden für den Obst- und Gemüseanbau dienen soll. „Das Projekt hat gezeigt, wie fruchtbar die Zusammenarbeit zwischen Forschung und Praxis sein kann – im ganz wörtlichen Sinne“, sagt Carmen Feller, Initiatorin des Projekts am IGZ. „Wir konnten nicht nur fundierte Erkenntnisse zur Bodenfruchtbarkeit gewinnen, sondern auch gemeinsam mit den Betrieben konkrete Ansätze entwickeln, die sich direkt in der Praxis anwenden lassen.“

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Am Forschungsstandort von Wacker in München-Sendling wurde nach drei Jahren Bauzeit das WACKER Biotechnology Center eröffnet. Mit dem Neubau wurden Kapazitäten geschaffen, um das Wachstum des Konzerns in der Life-Science-Sparte voranzutreiben. Laut WACKER flossen dafür Investitionen im zweistelligen Millionenbereich in das Projekt.

Biotechnologie-Forschung bündeln und stärken

„Mit dem WACKER Biotechnology Center bündeln und stärken wir unsere Forschungsaktivitäten in der Biotechnologie. Wir sehen auf diesem Gebiet großes Wachstumspotenzial, weshalb wir hier investieren – auch in wirtschaftlich herausfordernden Zeiten“, erklärte WACKER Vorstandschef Christian Hartel bei der Eröffnung.

Durch die Bündelung der biotechnologischen Forschung und Entwicklung unter einem Dach solle die Forschungsarbeit effizienter werden, verkündet das Unternehmen. Daneben will Wacker Innovationen schneller in die Anwendung bringen. „Es reicht längst nicht mehr, nur die beste Lösung zu haben. Es wird immer wichtiger, auch mit dieser Lösung als Erster beim Kunden zu sein“, sagt Hartel. Das neue Forschungsgebäude soll daher auch Möglichkeiten zur Vernetzung und Zusammenarbeit bieten.

Forschung an neuen Inhaltsstoffen für eine gesunde Ernährung

Im Forschungsneubau wird künftig verstärkt nicht nur an Verfahren zur Herstellung von Biopharmazeutika geforscht. Mit der Entwicklung neuartiger Inhaltsstoffe für Nahrungs- und Nahrungsergänzungsmittel will Wacker einen Beitrag zur gesunden und nachhaltigen Ernährung heutiger und zukünftiger Generationen leisten.

Der Neubau war notwendig, weil die Forschungskapazitäten des Konzerns seit dem Ausbau des Biotechnologiegeschäfts in den 1980er Jahren an seine Grenzen gestoßen sind. Das vierstöckige Gebäude umfasst etwa 1.500 Quadratmeter Labor- und Technikumsfläche sowie 700 Quadratmeter Bürofläche. Es bietet Platz für rund 90 Mitarbeitende. 

bb