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Herausforderung pflanzliche Proteine

Pflanzliche Proteine werden in Zukunft wichtiger. Bei Anbau und Verar­beitung müssen Forschung, Produzenten und Verarbeiter noch viele Fragen klären, wie die HAFL-Tagung «Proteine als Innovationsquelle» zeigte.

von Roland Wyss

Produkte mit Lupinenproteinen sind bereits am Markt. (Bild: zvg)

Protein ist im Trend. Proteingetränke boomen, sie gehören für immer mehr Menschen zu einem sportlichen, aktiven Lebensstil. Ebenso im Trend sind vegane Ernährung, regionale und Bioprodukte. Wie soll das zusammenpassen? Biologisch produziertes Protein vom Acker im Nachbardorf? Mit den Herausforderungen von pflanzlichen Proteinen befasste sich die Tagung «Proteine als Innovationsquelle» vom 13. Oktober, die vom Westschweizer Cluster Food & Nutrition mitorganisiert wurde. Pflanzliche Proteine führen auf Schweizer Äckern ein Nischendasein: Soja, Ackerbohnen, Erbsen oder Lupinen werden auf sehr kleinen Flächen angebaut. Hans Ramseier, Dozent für Pflanzenschutz und ökologischen Ausgleich an der Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, befasst sich schon seit längerem mit pflanzlichen Proteinen. Beim Soja wird bei Agroscope in Changins versucht, auf das Schweizer Klima angepasste Sorten zu züchten. Gewisse Fortschritte habe man schon erzielt, sagte Ramseier. Eine Herausforderung ist auch die Verhinderung von Unkräutern, zumal bei Biosoja, die am Markt besonders gefragt ist. Diese gelingt am besten mit der Einsaat oder mit Mischkulturen mit Buchweizen, Lein, Leindotter oder Emmer, die zuletzt ebenfalls geerntet werden.
Interessant ist aus agronomischer Sicht auch die Lupine. Wichtigste Herausforderung ist die Anthraknose bei der weissen Lupine. Zuchtversuche auf Anthraknose-Resistenz oder -Toleranz werden am Fraunhofer-Institut durchgeführt, aber auch am Forschungszentrum für biologischen Landbau FiBL in Frick. Ramseiers Fazit: «Wir haben in der Schweiz einige interessante Kulturpflanzen, welche ökologisch nachhaltig angebaut werden können und vielversprechende Eigenschaften als Nahrungsergänzung oder Alternativen zu Fleisch mitbringen. Innovation und Zusammenarbeit sind gefragt!»

Herausforderungen der Proteinextraktion

Mit der Verarbeitung und den Eigenschaften von pflanzlichen Proteinen befassen sich Daniel Heine und Christian Denkel von der HAFL. Dabei wird unterschieden zwischen Proteinmehlen, Proteinkonzentraten und Proteinisolaten, die das reine Protein enthalten. Den höchsten Proteingehalt vom Acker liefert Soja mit 40 Prozent, gefolgt von Hanf (25%), Raps (23%), Erbsen (23%), Flachs (20%), Weizen (12%), Mais (9%) und Kartoffeln (4%). Das Problem mit pflanzlichen Proteinen: Sie haben einen bohnigen Geschmack, liefern ein sandiges Mundgefühl, schlechte Löslichkeit und je nachdem unerwünschte Farbtöne. Die nasse Proteingewinnung aus Erbsen mit Wasser bietet hohen Proteingehalt, eine Ausscheidung von unterwünschten Geschmacksstoffen. Mit geeigneter Trocknung dagegen können die Löslichkeit verbessert und ebenfalls unerwünschter Geschmack entfernt werden.
Mit Proteinisolat aus Lupinensamen hat sich das Fraunhofer Institut hervorgetan. Das Isolat wird ein einem komplexen Extraktionsprozess gewonnen, es ist neutral, sprühgetrocknet, agglomeriert und in Pulverform verfügbar und bietet 87 bis 95 Prozent Proteinanteil. Daniel Heine erklärte: «Entscheidend sind die gewünschten Eigenschaften für die Zielapplikationen. Höhere Ansprüche an die Geschmacksneutralität und Löslichkeit steigern die Komplexität des Aufreinigungsprozesses. Und je komplexer der Prozess, umso teurer.»

Stabiler Vegi-Rahm

Der Extraktion des Proteins folgt als zweiter Schritt die Funktionalisierung, je nach Anwendung. Mögliche Anwendungen für Proteinisolate sind etwa vegetarischer oder veganer Rahm. Dabei handelt es sich meist um Protein/Fett-Emulsionen, denen Verdickungsmittel beigegeben werden müssen, und die in geschlagenem Zustand trotzdem wenig stabil sind, die also rasch zusammenfallen und sich verflüssigen. Die Lösung sind funktionalisierte Proteine mit einem veränderten Adsorptions- und Desorptionsverhalten.
Herausforderungen ergeben sich auch bei der Textur, beispielweise wenn ein Fleischersatzprodukt im Mund sich auch wie Fleisch anfühlen soll. Hier bietet sich laut Christoph Denkel der 3D-Druck an, um die

Mikrostruktur der Proteine mit einer Makrostruktur zu ergänzen, die ein anderes Mundgefühl ergibt.

Eine weitere Anwendung des 3D-Drucks ist die Veränderung des Marinierverhaltens. So könnte mit dem Aufbau eines schwammartigen Gewebes aus Proteinen erreicht werden, dass das Produkt Marinierflüssigkeit besser aufnimmt, verglichen mit herkömmlichem Tofu.
Das Wasserbindungsvermögen von Tofu kann auch mit veränderter Proteinzusammensetzung beeinflusst werden, indem mit Trenntechniken wie Membranfiltration erwünschte Proteinfraktionen angereichert werden. Hochscherbehandlungen erhöhen auch die Löslichkeit und das Quellvermögen.
In der Diskussion zeigte sich, dass im Biobereich die gesetzlichen Anforderungen ein Hindernis sind. Die Reduktion von Pflanzenproteinen auf ein Isolat wäre nicht möglich, weil im Prozess Schritte erfolgen, die in der Bio-Verordnung nicht erlaubt sind, wie Regula Bickel von Bio Suisse bemerkte. Sie plädierte für eine weniger starke Verarbeitung von pflanzlichen Proteinen und für mehr Kreativität bei der Produktentwicklung mit naturnahen Rohstoffen. Die Diskussion zeigte auch, dass einheimische alternative Proteine für die Grossverteiler ein langfristiges Thema sind.
roland.wyss@rubmedia.ch