Projekt 39206/01

Entwicklung eines Vitamin-B12 angereicherten Haferextrakts als Ausgangsstoff für die Herstellung von Milchersatzprodukten (Oat12)

Projektdurchführung

Hochschule Hannover
Präsident
Expo Plaza 4
30539 Hannover

Zielsetzung

Das interdisziplinäre Projekt Oat12 verfolgte das Ziel, einen Beitrag zur nachhaltigen Lebensmittelproduktion zu liefern. Hierzu wurde auf vier Aspekte der Lebensmittelproduktion fokussiert. Der erste Fokus lag auf der Entwicklung und Charakterisierung eines mit Vitamin B12 angereicherten Ausgangsstoffs auf Haferbasis für die Herstellung von Milchersatzprodukten mit reduzierter CO2-Bilanz. Vitamin B12 ist essenziell für den menschlichen Organismus und wird ausschließlich von Bakterien gebildet. Pflanzliche Lebensmittel enthalten üblicherweise nicht ausreichend Vitamin B12, um eine Versorgung beim Menschen sicherzustellen. Im Rahmen des Projekts wurden diverse Prozessparameter untersucht, um die Biosynthese bei der Fermentation zu verbessern. Der zweite Fokus war die Verbesserung der Bewertung der Umweltauswirkungen von Lebensmitteln. Klassischerweise werden Umweltauswirkungen von Lebensmitteln auf Kilogrammbasis angegeben, z.B. kg CO2 pro kg Lebensmittel. Dieser Ansatz ignoriert jedoch den Nährstoffgehalt der Lebensmittel, welcher bei der Nachhaltigkeitsbetrachtung mit herangezogen werden sollte. Im Rahmen des Projekts wurde aus diesem Grund ein verbessertes Modell entwickelt, welches den Nährstoffgehalt berücksichtigt. Die Verbesserung des Einsatzes von Reststoffen, welche bei der Herstellung von Haferdrink anfallen (Haferokara) war der dritte fokussierte Aspekt. Die meist unzureichende Verwertung des Okaras vermindert den ökonomischen und ökologischen Nutzen, da es z. B. ernährungsphysiologisch wertvolle Inhaltstoffe (v. a. Ballaststoffe und Proteine) enthält. Im Rahmen des Projekts wurde untersucht, inwieweit Haferokara als Weizenmehlersatz bei der Herstellung von Brötchen eingesetzt werden kann. Der vierte und finale Aspekt war die Verbesserung der zielgruppengerechten Kommunikation der Forschungsergebnisse. Konsumenten oder wissensinteressierte Personen sind mehr oder weniger informiert und mehr oder weniger interessiert an Informationen, Vorzügen oder Risiken eines Gutes. Die Aufbereitung und Darstellung eines komplexen wissenschaftlichen Sachverhaltes im gesundheitlichen Kontext, ohne zu langweilen ist herausfordernd. Im Rahmen des Projekts wurden deshalb Empfehlungen für zielgruppengerechte Kommunikationsmaßnahmen identifiziert und getestet.

Arbeitsschritte

Während des Projekts erfolgte die fermentative Anreicherung von Vitamin B12 in Haferextrakt (ugs. Haferbase) durch die Umsetzung verschiedener Prozessschritte. Zunächst wurden verschiedene Haferbases mit veränderter Zuckerkonzentration (Dextrine, Maltose, Glucose) hergestellt. Die Haferbases wurden im Anschluss mittels verschiedener Mikroorganismen und unter Variation des Sauerstoffgehalts und der Dauer fermentiert. Fermentierte Erzeugnisse wurden u. a. auf Säuregrad, Farbe und Viskosität analysiert. Das erzeugte Haferokara wurde getrocknet, in verschiedenen Konzentrationen mit Weizenmehl vermischt und zu Teigen verarbeitet. Die produzierten Brötchen wurden sensorisch analysiert, um zu ermitteln, bis zu welchem Verhältnis ein Austausch des Mehls durch den Reststoff sinnvoll ist. Zur Bewertung der Ökobilanz unter Berücksichtigung des Nährstoffgehalts wurde ein Modell entwickelt, welches den vollständigen Nährstoffgehalt bzw. den mit Proteinen assoziierten Nährstoffgehalt einbezieht. Hierzu wurde ein Nährstoffscore errechnet, welcher zur klassischen Ökobilanz ins Verhältnis gesetzt wurde. Bei der Entwicklung des zielgruppenspezifischen Kommunikationskonzepts der Ergebnisse wurden zunächst Zielgruppen definiert: Kinder und Jugendliche, Eltern sowie betreuende Personen, Senioren, sich rein pflanzlich ernährende Personen und Fachpublikum. Auf Basis der Zielgruppen wurden Konzepte zur Kommunikation entwickelt und auf Fachtagungen und weiteren Veranstaltungen angewendet.

Ergebnisse

Die Anreicherung von über 3 µg Vitamin B12 pro Liter konnte durch 3-tägige aerobe Fermentation mit verschiedenen Propionsäurebakterien erreicht werden. Die Stämme konnten unabhängig von der Zuckerart Vitamin B12 synthetisieren. Die Dauer spielte eine entscheidende Rolle und führte zu erhöhten Vitamin B12 Gehalten. Aerob fermentierte Proben haben sich im Laufe der Fermentation gelb verfärbt und wiesen einen erhöhten Säuregrad auf. Die gelbe Verfärbung könnte ein Indiz für die Bildung von Präkursor-Molekülen von Vitamin B12 darstellen, welche teilweise ebenso eine gelbliche Farbe aufweisen. Der Säuregrad ist ein Indiz für organische Säuren, welche im Rahmen der Fermentation gebildet wurden und ein Anzeichen für die Bildung von Aromastoffen, welche die Sensorik eines späteren Lebensmittels beeinflussen. Das angepasste Modell zur Ermittlung der Ökobilanz von Lebensmitteln konnte erfolgreich auf verschiedene Lebensmittel angewendet werden. Durch den Einbezug der Nährstoffzusammensetzung der Lebensmittel änderten sich die geschätzten Umweltauswirkungen erheblich. So wurden nährstoffreichere Lebensmittel wie Milch, Haferdrink (mit Zusatzstoffen) und Sojaerzeugnisse besser bewertet, während nährstoffarme Erzeugnisse, wie Haferdrinks (ohne Zusatzstoffe), schlechter eingestuft wurden. Nach aktuellem Stand konnten die Umweltauswirkungen durch die fermentative Anreicherung von Vitamin B12 in Hafererzeugnissen maximal um den Faktor 2,5 reduziert werden. Ein Austausch von 10 % des Weizenmehls durch Haferokara schnitt bei sensorischen Untersuchungen gebackener Brötchen am besten ab. Der Austausch von Okara resultierte in einem verringerten Vermögen der Gebäcke, Gas zu speichern und in ihrem Volumen zu expandieren. Im Gegensatz dazu resultierte der Austausch von Weizenmehl durch Okara in einem verbesserten Geschmacksprofil, da diese Proben nussige und gärige Noten aufwiesen. Bei einem Haferokara-Anteil von 30 % im Teig wurden in den gebackenen Brötchen malzige und saure Fehlaromen identifiziert.

Öffentlichkeitsarbeit

Im Rahmen des Projekts wurden Methoden zur zielgruppenspezifischen Kommunikation der Umweltauswirkungen von Lebensmitteln in Bezug auf den Vitamin B12 Gehalt ermittelt, diskutiert und erfolgreich angewendet. Auf Basis der definierten Zielgruppen wurde durch gezielte Kommunikationsmaßnahmen das Forschungsthema einem breiten Bevölkerungsspektrum vermittelt. Hierzu gehörten zwei Vortragsreihen für Kinder im Alter von acht bis zwölf. Diese Vortragsreihen wurden von Experimenten und Verkostungen für Kinder begleitet. Für die Zielgruppe der Eltern und Senioren wurde ein Fokus auf den Ernährungsaspekt und die Ergebnisse der Nachhaltigkeitsbewertung gelegt, da dieses Publikum häufig auch später Kaufentscheidungen trifft. Bei Vorträgen für das Fachpublikum wurde ein besonderer Fokus auf die Methodik und Berechnungen gelegt. Die Methodik wurde ebenso kritisch aufgearbeitet und weitere zukunftsträchtige Ansätze wurden diskutiert.

Fazit

Im Rahmen des Projekts wurde ein Modell zur Ökobilanz unter Berücksichtigung der Nährstoffdichte entwickelt und erfolgreich angewendet. Das Modell ermöglicht eine ganzheitlichere Betrachtung der Umweltauswirkungen von Lebensmitteln, da es Lebensmittel auf Basis ihrer Nährstoffzusammensetzung beurteilt, wodurch gesunde nährstoffreiche Lebensmittel besser bewertet werden können. Auf Basis des Modells wurden im Rahmen des Projekts zwei Ansätze zur Verbesserung der Ökobilanz von Haferdrinks analysiert. Beim ersten Ansatz wurden mithilfe von Propionsäurebakterien Hafererzeugnisse durch Fermentation hergestellt, die über 3 µg Vitamin B12 pro Liter enthielten. Dadurch konnten die Umweltauswirkungen von Haferdrink, auf Basis des entwickelten Konzepts, um den Faktor 2,5 reduziert werden. Im zweiten Ansatz wurde der Einsatz von Reststoffen der Haferdrinkherstellung, Haferokara, als Weizenmehl-Substitut untersucht. Die Untersuchungen zeigten, dass sich bei Ersatz von 10 % des Weizenmehls durch Haferokara ein Brot mit guten sensorischen Eigenschaften herstellen lässt. Im Rahmen des Projekts fand ein stetiger Austausch mit unterschiedlichen Zielgruppen aus der Bevölkerung statt. Durch zielgruppenspezifische Kommunikation konnten Teile der komplexen Inhalte des Projekts einer breiten Masse zugänglich gemacht und verständlich erklärt werden.