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Protein aus Algen, Linsen und Würmern

Proteine für Mensch und Tier werden heute wenig zu nachhaltig produziert. Bei steigender Weltbevölkerung droht deshalb eine Proteinlücke. Die ETH Zürich und Bühler forschen an den Proteinquellen der Zukunft.

von Roland Wyss

Insekten wie Mehlwürmer, Soldatenkäferlarven oder hier Schaben werden als Proteinquelle immer wichtiger – vorerst als Futtermittel in der Tierproduktion.
Algen enthalten auch mehrfach ungesättigte Fettsäuren und Farbpgimente, welche weiterverarbeitet werden können.
Gemäss dem Marktforscher Mintel sind in Europa Produkteinführungen mit Meersalgen in den letzten Jahren stark angestiegen.

Fleischersatz aus Erbsen oder aus Algen, Pasta aus Hülsenfrüchten, Insektenmehl als Fischfutter – Was heute für heutige Konsumenten wenig verlockend klingt, ist in Zukunft nachhaltige Realität. Davon ist Professor Alexander Mathys überzeugt. Mathys hat die Ende 2015 neu geschaffene Assistenzprofessur für Sustainable Food Processing am Intitut of Food, Nutrition and Health der ETH Zürich inne. «Die Schlüsselressource ist Land», sagte Mathys an einem Mediengespräch an der ETH Zürich. Für so genannte «novel proteins» wie Algen und Insekten braucht es keine kultivierbaren Flächen wie etwa für die Produktion von Soja oder Rindfleisch, es reicht ein Flachdach in der Stadt. Es braucht überhaupt wenig Fläche, um eine gewisse Menge Proteine zu produzieren. «Mit Insekten wie Mehlwürmern oder Soldatenfliegenlarven lässt sich auf einem Quadratmeter ein Kilogramm Insektenprotein produzieren.» Die Tiere könnten idealerweise mit Lebensmittelabfällen gefüttert werden, dafür fehlten allerdings derzeit noch die gesetzlichen Grundlagen. Die Ressourceneffizienz sei gross, denn aus zwei Kilogramm Futter entstehe so ein Kilogramm Insektenprotein, sagte Mathys. Ferner können die Ausscheidungen der Tiere als Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Mit Insektenmehl sollen in erster Linie wenig nachhaltige Futtermittel wie Soja oder Fischmehl ersetzt werden. Bei Insekten für die menschliche Ernährung sind die Widerstände bei den Essgewohnheiten zumindest in den Industrieländern noch zu gross. Mit Insekten, aber auch mit Algen und Hülsenfrüchten würde die Proteinlücke, die Europa bereits heute hat, nicht mehr durch Importe von Soja aus Südamerika geschlossen, sondern durch eigene Proteinproduktion, erklärte Mathys. Ohne die Erforschung neuer nachhaltiger Proteinquellen für die menschliche und tierische Ernährung gerate die Welt mit steigender Bevölkerung und knapper werdenden Ressourcen in eine noch viel grössere Proteinlücke.

Bühler in der Pole Position

Der Technologiekonzern Bühler arbeitet mit einem Partner in China am Aufbau einer Pilotanlage für die industrielle Verarbeitung von Fliegenlarven und Mehlwürmern. Das Ziel ist die effiziente Gewinnung von Insektenmehl als Ersatz für Fischmehl. Bühler ist mit seinen Mühlen- und Sortiertechnologien bereits heute bei einem Grossteil der weltweiten Verarbeitung von Grundnahrungsmitteln – Weizen, Reis, Mais – involviert. Deshalb sieht sich Bühler in der Pole Position, um auch die Verarbeitung von alternativen Proteinen voranzutreiben, wie Ian Roberts, Chief Technology Officer bei Bühler, erklärte. Dafür sei es enorm wichtig, nicht nur firmenintern zu forschen, sondern mit Partnern wie beispielsweise der ETH Zürich zusammenzuarbeiten.

Pasta aus Erbsenmehl

Eine interessante Proteinquelle sind auch Hülsenfrüchte wie Erbsen, Linsen oder Bohnen. Sie nehmen Stickstoff aus der Luft auf und liefern deshalb mit weniger Dünger mehr Protein. Hülsenfrüchte sind heute vor allem in Indien und Südamerika als Grundnahrungsmittel verbreitet, ihre Zubereitung in der Küche ist meist aufwendig, weil sie zum Teil in Wasser eingelegt und lange gekocht werden müssen. Entscheidend ist deshalb die Weiterverarbeitung. Technisch sei die Verarbeitung von Hülsenfrüchten zu Mehl, das für die Industrie verwendbar ist, heute gelöst, sagte der Bühler-Proteinexperte Andreas Baumann in Zürich. Die Herausforderung sei die Anwendung in Produkten, welche von den Konsumenten geschätzt und gekauft werden. «Die Industrie ist gefordert, Produkte mit einer hohen Akzeptanz zu entwickeln», sagte Baumann. Möglich sei etwa die Herstellung von faserigen, fleischähnlichen Strukturen für Wraps, Pizzas oder andere Gerichte, wo nicht ganze Fleischstücke gefragt sind.

Eiweiss aus dem Wasser

Auch Algen werden künftig eine wichtigere Rolle spielen. Dabei gibt es unterschiedliche Produktionsformen – in offenen Behältern, in Fotobioreaktoren mit chlorophyllhaltigen Algen und in Fermentern mit Zucker als Futter. «Die Herausforderung ist die effiziente Produktion», sagte Baumann. Integrierte Anlagen für die Aufzucht und Verarbeitung grosser Mengen müssten erst noch entwickelt werden. Für die Verarbeitung hingegen hat Bühler schon eine Lösung. Mit einer sogenannten Kugelmühle, deren Trommel viele kleine Metallkugeln enthält, werden die Algen schonend und mit geringem Energiebedarf aufgeschlossen, das heisst, die Zellwände aufgebrochen und die Proteine herausgelöst. Diese eignen sich als Futtermittel, aber auch als Zusätze für Backwaren, Pasta oder Snacks oder für Fleischersatzprodukte. Algen enthalten auch mehrfach ungesättigte Fettsäuren und Farbpgimente, welche weiterverarbeitet werden können. Gemäss dem Marktforscher Mintel sind in Europa Produkteinführungen mit Meersalgen in den letzten Jahren stark angestiegen. Viele europäische Konsumenten seien solchen Produkten gegenüber offen. Allerdings müssten sie auch geschmacklich überzeugen.
roland.wyss@rubmedia.ch