Team 3

Lebensmittelzutaten aus Lupine - Beitrag zu ausgewogener Ernährung und verbesserter Proteinversorgung

Beschreibung der Institute und Unternehmen zu ihren nominierten Projekten

Der zunehmende Wettbewerb zwischen Lebensmitteln, Futtermitteln und Energiepflanzen um die verfügbaren Anbauflächen und die prognostizierte Steigerung der Weltbevölkerung auf 9 Milliarden Menschen bis zum Jahr 2050 gefährden die Nahrungsmittelversorgung in vielen Regionen der Erde. Um die Weltbevölkerung nachhaltig mit sicheren, gesunden und vor allem gut schmeckenden Lebensmitteln zu versorgen, kommt dem Verzehr pflanzlicher Produkte als Alternative zu Fleisch, Eiern und Milch eine steigende Bedeutung zu. So werden beispielsweise für die Erzeugung von 1 kg tierischen Protein zwischen 7 und 16 kg Getreide oder Sojaschrote benötigt. Von diesen Mengen an Getreide oder Sojaschrot können etwa 10mal mehr Menschen ernährt werden als von 1 kg Fleisch.

Allerdings kann eine Verringerung des Verzehrs tierischer Produkte in Staaten mit hohem Fleischkonsum wie Deutschland oder USA nur erreicht werden, wenn pflanzliche Lebensmittel bereitstehen, die sich in ihrem Geschmack, in ihrem Mundgefühl und in ihrem Genusswert von traditionellen, tierischen Produkten nicht oder nur unwesentlich unterscheiden. Dies ist trotz umfangreicher Entwicklungsarbeiten bislang nicht gelungen. So können zwar Lebensmittelzutaten aus Raps, Soja, Erbse oder Kartoffel hergestellt werden, die in der Lage sind, die Funktionen von Milch- und Eiproteine in Lebensmitteln zu ersetzen. Meist sind jedoch der Geschmack und das Mundgefühl der aus den Zutaten hergestellten Lebensmittel sehr gewöhnungsbedürftig. Denn die für pflanzliche Proteine typischen Geschmacks- und Geruchsnoten wie bitter, bohnig oder grün/grasig verändern den Geschmack des Endproduktes derart, dass deren Einsatz auf wenige, teils stark gewürzte Lebensmittelgruppen wie Wurstwaren oder Vollkornbrote beschränkt bleibt.

Ein vielversprechender, garantiert frei von gentechnisch modifizierten Organismen (GMO) und obendrein einheimischer Rohstoff für die Herstellung von Lebensmittelzutaten ist die Lupine. Lupinen werden aufgrund ihrer bodenverbessernden Wirkung häufig im ökologischen Landbau als Zwischenfrucht angebaut und liefern auch auf sandigen Böden sehr gute Erträge. Sie stehen nicht im Wettbewerb mit anderen Nutzpflanzen wie Mais, Raps oder Weizen, da diese auf sandigen Böden nur eingeschränkt angebaut werden können. Allerdings zeigten bislang auch Lebensmittelzutaten aus Lupinen grün/grasige oder bohnige Geruchs- und Geschmacksnoten, die eine Anwendung in vielen Lebensmitteln ausschließt.

Der Fokus unserer Forschungsarbeiten lag daher auf der Entwicklung von Verfahren für die Herstellung von wohlschmeckenden Lebensmittelzutaten aus Lupinensamen. Diese Verfahren ermöglichen es, die Matrix der Lupinensamen vollständig aufzulösen, dabei die störenden Geruchs- und Geschmackskomponenten freizulegen und diese mit ausgewählten umweltverträglichen und für Lebensmittel zugelassenen Lösemitteln (wie überkritisches CO2 und Wasser) selektiv abzutrennen, um geschmacklich nahezu neutrale Lupinenproteine für die Anwendung in verschiedensten Lebensmittelgruppen zur Verfügung zu stellen.

Zunächst wurden im Rahmen der Forschungsarbeiten die störenden Geschmacks- und Aromastoffe exakt identifiziert, damit eine zielgerichtete Auswahl an geeigneten Lösemitteln und eine anschließende Abreicherung dieser unerwünschten Substanzen erfolgen kann. Anschließend wurde ein mehrstufiges Verfahren unter Verwendung von überkritischem CO2 und Wasser zur Reduktion relevanter Aromastoffe und bitter schmeckender Pflanzenstoffen entwickelt. Besonders hervorzuheben ist die Umweltverträglichkeit des entwickelten Verfahrens, da die Abtrennung der störenden Komponenten mit umweltfreundlichen Lösemitteln gelingt.

Zur Umsetzung der Lupinentechnologie wurde im Jahr 2010 die Prolupin GmbH als Fraunhofer Spin-off gegründet. Das Unternehmen konnte im Jahr 2011 mit dem „Lupinesse“-Speiseeis das erste auf Lupinenproteinisolaten basierende Lebensmittel sehr erfolgreich im Markt positionieren. Seit 2013 produziert die Prolupin GmbH nun am Standort Grimmen Lebensmittelzutaten aus Lupinen für die Lebensmittelindustrie und beschäftigt aktuell 12 Personen.

Neben der Prolupin GmbH, die das Verfahren seit 2010 zunächst im Pilotmaßstab und seit 2013 im industriellen Maßstab etabliert hat, profitieren auch die deutsche Ernährungs- und Landwirtschaft von den Entwicklungen. Für Landwirte eröffnen sich dadurch neue lukrative Absatzmöglichkeiten für Lupinen für die menschliche Ernährung. Lupinen wurden bislang zwar als Zwischenfrüchte angebaut, trugen allerdings nicht zum Lebensunterhalt der Landwirte bei, was sich nun mit der Verwendung der Lupinensamen für ein breiteres Anwendungsspektrum ändert. Für die Ernährungswirtschaft stehen mit den nahezu neutral schmeckenden Lupinenproteinen neue, innovative Zutaten für die Entwicklung vegetarischer und veganer Produkte zur Verfügung.

Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Freising:
Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt derzeit 67 Fraunhofer-Institute und –Forschungs-einrichtungen in Deutschland. Eines dieser Institute ist das Fraunhofer IVV. Dieses Institut steht für hochwertige Lebensmittel und für sichere Verpackungen, die eine hohe Qualität und eine bequeme Handhabung ermöglichen. Wir achten bei unseren Entwicklungen entlang der Wertschöpfungskette auf eine effiziente Nutzung der Rohstoffe und auf niedrige Umweltlasten. Unsere Technologien und Expertise übertragen wir auch auf Anwendungen außerhalb der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie.

Prolupin GmbH:
Die Prolupin GmbH wurde im Jahr 2010 als Fraunhofer Spin-Off gegründet und beschäftigt derzeit 12 Mitarbeiter. Im Jahr 2011 wurde mit dem Lupinesse-Speiseeis das erste auf Lupinenproteinisolaten basierende Lebensmittel erfolgreich am Markt positioniert. Seit 2013 produziert die Prolupin GmbH Lebensmittelzutaten aus Lupinen am Standort in Grimmen und verfügt dabei über eine Produktionskapazität von derzeit 145 t pro Jahr.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.

Das Projekt „Lebensmittelzutaten aus Lupine - Beitrag zu ausgewogener Ernährung und verbesserter Proteinversorgung“ wurde von der Fraunhofer-Gesellschaft e.V. vorgeschlagen.