Hochwertige Proteine sind ein wesentlicher Bestandteil von Lebens- und Futtermitteln, werden aber auch z. B. als Enzyme und für pharmazeutische Anwendungen benötigt. Um sie ressourcenschonend in ausreichender Menge produzieren zu können, müssen neue Proteinquellen erschlossen werden. Hierfür kommen unter anderem verschiedene Pflanzen in Frage. Beim 10. BioSC Spotlight an der RWTH Aachen kamen am 3. September 2024 gut 50 Experten und Interessierte zusammen, um die Herausforderungen von der Züchtung und dem Anbau bis hin zu Verarbeitung und gesellschaftlicher Akzeptanz zu diskutieren.
In der Keynote des Programms mit dem Titel “Plants as protein source: Overview and comparison” gab Nathan Ahlgrim vom The Good Food Institute (GFI)eine globale Perspektive zu Proteinpflanzen und Ernährungssicherung und beleuchtete Potential und Bottlenecks bezüglich der Verfügbarkeit und Qualität.
Bei der Verstaltung wurde die Lupine als konkretes Beispiel einer Proteinpflanze näher beleuchtet. Thomas Eckardt von der Gesellschaft zur Förderung der Lupine e.V. führte zunächst in die verschiedenen Lupinen Spezies und die Geschichte der Lupinenzüchtung ein. Insbesondere der Wettlauf der Züchtung gegen den Druck durch den rasanten Klimawandel und die wachsende Weltbevölkerung stellt eine große Herausforderung dar.
Marco Löhrer von der Pflanzenphysilogie der RWTH Aachen und Mitglied im BioSC ergänzte den positiven Effekt der Lupinenkultivierung für eine nachhaltige Landwirtschaft, u.a. durch Bereicherung in der Fruchtfolge. Er stellte das BioSC Projekt P3roLucas vor, in dem es um die Verbesserung der Pflanzenproduktion durch Biostimulantien geht. Des Weiteren betrachtet man das zusätzliche Vorkommen von sekundären Pflanenstoffen, wie den Alkaloiden, und deren Anwendungspotential. Die Untersuchung der Akzeptanz von alternativen Nutzpflanzen durch die Landwirte ergänzt den Forschungsansatz in diesem Projekt.
Catherine Louet von Inveja unterstrich den Ernährungswert alternativer Proteinpflanzen und zeichnete das Bild der bereits wirtschaftlichen Verwendung von Lupinen und deren Produkten. Unter den Proteinpflanzen steht die Lupine jedoch in großer Konkurrenz zu z.B. Soja, und stellt somit zu Zeit noch ein Nieschenprodukt dar, allerdings mit einigen Vorteilen. Regulatorische und poltische Hürden erschweren jedoch einen breiteren Markteintritt, woran es dringend zu arbeiten gilt.
Über die Produktion von speziellen Proteinen, beispielsweise Pharmazeutika in Pflanzen, berichtete Stefan Schillberg vom Fraunhofer IME in Aachen so wie der Molekularen Biotechnologie der RWTH Aachen und Mitglied im BioSC. So arbeitet man an der Herstellung von HIV Antikörpern in der Tabak-Pflanze, einem entsprechenden Scale up und einer nachfolgenden Aufreinigung. Hochwertige Produkte rechtfertigen ebenfalls hohe Produktionskosten. Weitere Ansätze sind die Herstellung eines epidermalen Wachstumsfaktors in Gerste oder Tier-Pharmazeutika in Erdbeeren.
Adam Erdös vom IASP (Institute of Agricultural and Urban Ecological Projects at HU Berlin) fokussierte sich darauf, wie man mit Pflanzenproteinen tierische Produkte wie Fleisch/Fisch und Käse imitieren kann. Hierbei beleuchtetet er vor allem die dahinterstehende Prozesstechnik um enstprechende Strukturen nachzuahmen. Ersatzprodukte sind bereits auf dem Markt und werden mehr und mehr nachgefragt. Die Herstellung von alternativem Fisch Filet stellt aber zum Beipsiel noch eine Herausforderung dar. Hierbei werden alternativen Proteinquellen wie Erbse oder Ackerbohne eingesetzt und bereits eine fischtypische Struktur erzielt. Bei der Herstellung von analogem Käse stehen andere Charakteristika, wie die gelbe Farbe und Gel-bildende Eigenschaften im Fokus.
Nils Horstmann von der GEA group stellte sehr eindrücklich dar, dass für die Gewinnung von Protein-Isolaten aus pflanzlichen Materialien auch Zentrifugationsprozesse skaliert werden können. Mithilfe von Dekantierzentrifugen und Zentrifugalseparatoren kann eine an das Ausgangsmaterial angepasste Prozesskette aufgebaut werden, die eine maximale und qualitativ gleichbleibende Proteinausbeute gewährleistet.
Bei einer Gewächshausführung am Ende der Veranstaltung wurde die vielversprechende Eiweißpflanze Lupine noch einmal genauer unter die Lupe genommen und es bestand die Möglichkeit, Fragen direkt an die Wissenschaftler zu stellen.
Das 10. BioSC Spotlight war in die BioSC SummerSchool “Alternative Proteins - Challenges and Chances” integriert, wodurch das Publikum besonders durch die jungen Wissenschftler geprägt war. Durch ihr großes Interesse am direkten Austausch mit den Präsentierenden haben sie zu einer sehr lebhaften, informativen und gelungenen Veranstaltung beigetragen.
09:30 h Welcome
09:40 h Plants as protein source: Overview and comparison
Nathan Ahlgrim and colleagues, The Good Food Institute (GFI)
A global perspective on protein plants (online)
10:50 h Coffee break
11:15 h Breeding and products: Lupins as a case study
Thomas Eckardt, Gesellschaft zur Förderung der Lupine e.V.
Breeding of lupins
Marco Löhrer, Plant Physiology, RWTH Aachen University/ BioSC
Optimization of plant performance and products for lupin cascade use(BioSC project P3roLucas)
Catherine Louet, Inveja
Lupine, a food ingredient in the shadow of soy: history, challenges and perspectives on B2B markets
13:00 h Lunch
14:15 h Producing and processing plant proteins
Stefan Schillberg, Fraunhofer IME, Aachen/ Molecular Biotechnology, RWTH Aachen University/ BioSC
Producing special proteins in plants
Adam Erdös, IASP Institute of Agricultural and Urban Ecological Projects at HU Berlin
Cheese and meat from plant proteins
Nils Horstmann, GEA group
Wet-Process: Industrial production of plant-protein isolates from legumes
16:00 h Get-together and greenhouse tour
© Forschungszentrum Jülich