Grüne Biomasse als nachhaltige Proteinquelle

Die Lebensmittelbranche setzt immer stärker auf nachhaltige Produkte. Eine vielversprechende Option sind Proteine aus grüner Biomasse, wie ein Forscherteam mit Beteiligung des MLZ herausfand. Diese können zum Beispiel als Stabilisatoren in Emulsionen eingesetzt werden, etwa in pflanzlichen Alternativen zu Milch, Joghurt, Speiseeis oder Käse.

LinsenProteine_LabPic Dr. Theresia Heiden-Hecht (links) und Maren Müller (rechts) vom Forschungszentrum Jülich am MLZ haben in der Studie herausgefunden, dass sich Proteine aus Biomasse als Stabilisatoren für Emulsionen eignen. © Astrid Eckert, FRM II / TUM

Dr. Theresia Heiden-Hecht (links) und Maren Müller (rechts) vom Forschungszentrum Jülich am MLZ haben in der Studie herausgefunden, dass sich Proteine aus Biomasse als Stabilisatoren für Emulsionen eignen. © Astrid Eckert, FRM II / TUM

Nachhaltig und umweltfreundlich zu leben, gewinnt in vielen Bereichen zunehmend an Bedeutung. Auch in der Lebensmittelbranche rückt die Entwicklung ressourcenschonender Produkte zunehmend in den Fokus. Dazu gehören pflanzenbasierte Produkte, die Nutzung von Nebenprodukten aus der Landwirtschaft und das Konzept der Kreislaufwirtschaft. Die Nutzung grüner Biomasse vereint all diese Ansätze: Sie fällt häufig als Nebenprodukt in der Landwirtschaft an und kann sinnvoll weiterverwendet werden.

Ein Anwendungsbereich ist die Stabilisierung von Emulsionen als Alternative zu tierischen Milchprodukten. Wie Erstautorin Maren Müller vom Forschungszentrum Jülich am MLZ erläutert: „Die Hauptquelle für die Stabilität der Emulsion ist die Grenzfläche, an der Öl und Wasser direkt aufeinandertreffen. Damit eine Emulsion stabil bleibt, müssen sich Proteine an dieser Grenzfläche anlagern. Dort sorgen sie dafür, dass sich kleine, gleichmäßig verteilte Öltröpfchen bilden.“ Üblicherweise werden hierfür tierische Proteine verwendet. Aus diesem Grund hat das Forscherteam mittels Kleinwinkelstreuexperimenten mit Neutronen (SANS) sowie Röntgen am KWS-X Instrument am MLZ untersucht, ob sich ausgewählte Proteine aus grüner Biomasse ebenfalls als Stabilisatoren für Emulsionen eignen.

LinsenProteine Pflanze Die untersuchte Pflanze Alfalfa, deren Biomasse zur Extraktion von Proteinen verwendet wurde. © Karin Jähne / Adobe Stock

Die untersuchte Pflanze Alfalfa, deren Biomasse zur Extraktion von Proteinen verwendet wurde. © Karin Jähne / Adobe Stock

Nutz- und Wasserpflanzen als Stabilisatoren

Zur Untersuchung von Proteinen aus grüner Biomasse wurden die Nutzpflanze Alfalfa und die Wasserpflanze Wasserlinse eingesetzt. Alfalfa kann mithilfe von Bakterien Stickstoff aus der Luft binden, wodurch sie wenig Dünger braucht und so eine nachhaltige Proteinquelle darstellt. Wasserlinsen wachsen sehr schnell, haben einen hohen Proteingehalt und eignen sich aufgrund ihrer Nutzung in Kreislaufsystemen und in der vertikalen Landwirtschaft ebenfalls als nachhaltige Proteinquelle.

Um die Struktur der Proteine und ihr Verhalten an Öl-Wasser-Grenzflächen zu untersuchen, nutzten die Forschenden SANS und SAXS. Die Ergebnisse sind vielversprechend: „Unsere Emulsionen zeigten eine gute Stabilität. Die Öltröpfchen waren klein und gleichmäßig verteilt, vergleichbar mit Emulsionen basierend auf Molkenprotein.“, sagt Dr. Theresia Heiden-Hecht vom Forschungszentrum Jülich am MLZ. Beide Proteinlösungen stabilisieren die Öl-Wasser-Grenzfläche durch eine starke Reduktion der Grenzflächenspannung und erzielen eine vergleichbare Leistungsfähigkeit zu den weit verbreiteten tierischen Proteinen. Proteine aus grüner Biomasse stellen somit eine nachhaltige pflanzliche Alternative zur Stabilisierung von Emulsionen dar.