Nachhaltiges Eiweiß aus Tomatenblättern

Die Art und Weise, wie wir heute Eiweiß produzieren und konsumieren, stellt eine Belastung für unsere natürlichen Ressourcen dar, und das Problem verschärft sich noch, da die Nachfrage nach tierischem Eiweiß steigt. Eine Umstellung des Eiweißkonsums ist unerlässlich, wenn wir in Zukunft eine nachhaltige Ernährung für alle Menschen auf unserem Planeten sicherstellen wollen. Wageningen University & Research sucht nach Wegen, um die Verfügbarkeit, Vielfalt und Akzeptanz bestehender und neuer Eiweißquellen zu erhöhen. Zirkuläre Systeme sind ein Beispiel dafür, wie dies erreicht werden kann.

In einem optimalen Ernährungssystem würden Menschen und Tiere nicht um Nahrung konkurrieren, und alle Ressourcen, die für den direkten Verzehr geeignet sind, würden tatsächlich als Nahrung verwendet. Proteinquellen, die für den menschlichen Verzehr ungeeignet sind, könnten zum Beispiel mit Hilfe von Mikroorganismen oder Insekten verwertet werden. Eine Möglichkeit könnte hierbei die Gewinnung von Protein aus Tomatenblättern sein.

Eiweißreiche Ernterückstände sind wertvoll, werden aber oft nicht extrahiert und in der Nahrungskette verwendet. Die Rückstände werden kompostiert oder bestenfalls als Tierfutter verwendet. Die Blätter aller Pflanzen, wie beispielsweise die von Zuckerrüben oder Tomaten, enthalten das Protein Rubisco. "Mindestens ein Viertel des gesamten Blattproteins ist Rubisco", sagt Marieke Bruins, Senior Scientist in Protein Technology. "Dieses Protein ist für die Bindung und Speicherung von CO₂ aus der Atmosphäre unerlässlich. Es ist leicht löslich und nicht an irgendetwas anderes in der Zelle gebunden, sodass man es aus dem Blatt herauspressen kann".

Was tun mit dem Gift?

Der Nachteil der Tomatenblätter ist jedoch, dass sie auch Giftstoffe enthalten. Bruins und ihre Kollegen hatten zuvor bereits ein patentiertes Verfahren zur Extraktion von Proteinen aus Blättern entwickelt. Jetzt haben sie auch getestet, ob dieses Verfahren verhindert, dass Giftstoffe in das Endprodukt gelangen, sodass es unbedenklich verzehrt werden kann. Das Verfahren wird derzeit von Cosun, einem Rübenproduzenten, zur Extraktion von Proteinen aus Zuckerrübenblättern eingesetzt. Bruins hofft jedoch auf eine breitere Anwendung des Verfahrens. "Auf unserem Planeten gibt es Blätter im Überfluss, und wir möchten letztlich alle uns zur Verfügung stehenden Ressourcen nutzen. Zurzeit werden die Tomatenblätter abgeschnitten und einfach auf einen Haufen gekehrt. Im besten Fall landen sie auf dem Komposthaufen. Und denken Sie nur an die Menge an Blättern, die durch den Gewächshausanbau anfällt.Ein Vorteil des Rubisco-Proteins ist, dass es sich leicht zu einem Gel verarbeiten lässt. "Das ist eine Eigenschaft, die man bei vielen anderen pflanzlichen Proteinen, wie etwa Soja, nicht findet", sagt Bruins.

Das richtige Gleichgewicht finden

Die Hersteller fügen oft Ei hinzu, um eine bestimmte Struktur zu erreichen, was hilfreich sein kann, wenn es in Fleischersatzprodukten oder pflanzlichen Milchprodukten verwendet werden soll. Aber das bedeutet, dass es nicht vegan ist. "Das einzige andere pflanzliche Protein, aus dem sich ein gutes Gel herstellen lässt, ist Kartoffelprotein", sagt Bruins. "Man kann auch Stärke oder Methylcellulose verwenden, aber dann hat das Produkt einen hohen Kohlenhydratanteil, was oft nicht erwünscht ist. Bruins zufolge ist es die Gelierfähigkeit von Rubisco, die es für die Lebensmittelhersteller so interessant macht. "Sein Nährwert ist ebenfalls sehr gut. Allerdings ist der Extraktionsprozess relativ teuer. Deshalb kann es nicht mit Soja konkurrieren, das ebenfalls einen guten Nährwert hat und viel billiger ist. Wir wollen nun das richtige Gleichgewicht finden: 10 Prozent Rubisco-Protein für die Geliereigenschaften, ergänzt durch billigeres Protein wie Soja für den Nährwert.

Eine weitere Herausforderung für die Forscher besteht darin, dass nur ein Teil des Proteins tatsächlich für die Verwendung verfügbar gemacht wird. "Ein erheblicher Teil geht im Rahmen des Reinigungsprozesses verloren, der durchgeführt wird, um ein farbloses Produkt zu erhalten. Viele der Proteine nehmen bei der Extraktion eine braun-grüne Farbe an, und das will man vermeiden. Dies zu vermeiden bedeutet jedoch, dass man eine geringere Ausbeute an Proteinen erhält. Wir werden versuchen, dies zu verbessern."

Bruins arbeitet auch mit Forschern aus der Gruppe Pflanzenzüchtung zusammen, um den Extraktionsprozess zu verbessern. "Kulturen wie Tomaten und Zuckerrüben wurden ursprünglich für ihr Hauptprodukt entwickelt: die Rübe selbst und die Tomate. Wir wollen sehen, ob wir Anpassungen vornehmen können, die die Extraktion von Sekundärproteinen auch aus den Blättern dieser Pflanzen optimieren. Dabei geht es weniger um die absolute Menge des Proteins, sondern vielmehr um den Anteil, den wir tatsächlich extrahieren können. Denn im Moment nutzen wir nur einen kleinen Teil."

Bruins erforscht auch, ob das Verfahren auch bei anderen Pflanzen funktioniert. "Wir haben festgestellt, dass die Erträge je nach Pflanzenart und -sorte variieren. Wir wollen sehen, ob wir das ausnutzen und optimieren können". Die Forscher untersuchen auch die Möglichkeiten der Nutzung von Fasern aus Blättern und Stängeln. Diese könnten zum Beispiel für die Herstellung von Verpackungsmaterial verwendet werden. "Es wäre großartig, wenn wir zu dem Punkt gelangen würden, an dem nichts mehr von der Pflanze verschwendet wird.