Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU)
Institut für Lebensmittelchemie und
Lebensmittelbiotechnologie (LCB)
Heinrich-Buff-Ring 17
35392 Gießen
Das Ziel des Vorhabens ist die kostengünstige Produktion von natürlichen, hitzestabilen, roten Farbstoffen mittels filamentösen Basidiomycota zur Anwendung in der Lebensmittelindustrie. Im Gegensatz zur Extraktion von natürlichen, roten Farbstoffen aus Lebensmitteln, wird in dem avisierten Projekt der innovative Ansatz der fermentativen Produktion im technischen Maßstab realisiert. Der Klimawandel wird die Produktion kaum beeinträchtigen, was die Verwendung von Naturfarben aus Pilzen zu einer idealen Zukunftstechnologie macht. Da die roten Farbstoffe hitze-, oxidations- und reduktionsmittelstabil sind, stellen sie eine attraktive Alternative zu synthetischen Farbstoffen dar. Die Nachhaltigkeit des neu entwickelten Prozesses soll durch Hochskalierung der Produktionen im Technikumsmaßstab in Kombination mit initialen Untersuchungen zur Kaskadennutzung dargestellt werden.
Im Projekt „Optimierung und Hochskalierung der Produktion von natürlichen Farbstoffen aus Basidiomycota und Anwendungen in Lebensmitteln“ wird ein innovativer Ansatz zur nachhaltigen Gewinnung natürlicher, roter Farbstoffe aus Basidiomycota (Ständerpilzen) verfolgt. Ziel ist es, hitzestabile Farbstoffe fermentativ zu produzieren und damit synthetische Farbstoffe sowie die extraktive Nutzung von Lebensmitteln zu ersetzen. Die Herstellung erfolgt wetterunabhängig in Bioreaktoren und benötigt keine landwirtschaftliche Nutzfläche – ein Vorteil für resiliente, nachhaltige Lieferketten.
Das Projekt folgt einem ganzheitlichen, interdisziplinären Vorgehen: Zunächst werden die Kulturbedingungen für drei Pilzstämme im Labormaßstab optimiert. Neben klassischen Parametern wie pH-Wert, Temperatur und Nährstoffzusammensetzung wird der Einfluss von Lichtintensität und -qualität auf die Farbstoffbildung untersucht. Im Sinne der Circular Economy werden zudem Lebensmittelnebenströme (z. B. Filtrate aus der Produktion Färbender Lebensmittel oder Melasse) als alternative Substrate evaluiert. Verfahrenstechnisch stehen Untersuchungen zu Scherbelastung, Begasung und Sauerstoffeintrag im Fokus.
Die besten Parameter sollen auf größere Reaktorsysteme übertragen werden, um die Skalierbarkeit des Verfahrens zu demonstrieren. Zur praxisnahen Erprobung werden verschiedene Modelllebensmittel – darunter Ultrahocherhitzte-(UHT)-Erdbeermilch, Fruchtgummis und Fleischanaloga – mit den pilzlichen Farbstoffen eingefärbt und hinsichtlich Stabilität und sensorischer Akzeptanz analysiert. Sollten Farbveränderungen auftreten, werden diese mittels Flüssigchromatographie gekoppelte Massenspektrometrie (LC-MS) aufgeklärt.
Eine begleitende Lebenszyklusanalyse (LCA) sowie Untersuchungen zum Biogaspotenzial der Fermentationsrückstände ergänzen die Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit des Gesamtprozesses.