RUBIN-MaltFungiProtein (VP2 Fungi2Protein); TP 2: FuE eines innovativen Verfahrens zur Gewinnung eines pilzproteinhaltigen Nahrungsmittelgrundstoffes aus feuchtem Pilzmyzel

Abstract

RUBIN MaltFungiProtein war ein Verbundprojekt zur innovativen und nachhaltigen Verwertung eines Neben- bzw. Reststroms aus Brauereien. Beim Brauprozess fällt der Biertreber an, der trotz seiner Einstufung als Reststoff noch wertvolle Nährstoffe enthält. Insbesondere Proteine gewinnen in der menschlichen Ernährung zunehmend an Bedeutung. Die im Biertreber enthaltenen Proteine weisen jedoch eine vergleichsweise geringere biologische Wertigkeit auf, die im Rahmen des Projekts gezielt verbessert werden sollte. Zentrales Ziel von Fungi2Protein war die Aufwertung des Proteins bzw. die Verbesserung des Aminosäureprofils, also die gezielte Umwandlung von Histidin und weiteren Aminosäuren in essenzielle Aminosäuren. Aufgrund ihres verbliebenen Nährstoffgehalts dienten sowohl Biertreber als auch Malzextrakt als geeignete Nährmedien für das Wachstum von Pilzmyzelien. Dazu wurden verschiedene Austernpilzarten untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für die Experimente bewertet. Das PilzMyzel musste zunächst an ein submerses Wachstum in einer flüssigen Nährlösung angepasst werden. Nach mehreren Versuchsreihen erwies sich Pleurotus ostreatus als besonders geeignet. Während des Wachstums veränderten die Myzelien das Aminosäureprofil des Substrats, sodass im Labor eine signifikante Steigerung der biologischen Wertigkeit nachgewiesen werden konnte. Aufgrund der stark schwankenden Qualität des Biertrebers sowie der Myzelien waren erfolgreiche Ansätze jedoch überwiegend auf den Labormaßstab beschränkt. Die Versuche zur Skalierung auf den Pilotmaßstab im Technikum der ZELT gGmbH verliefen nicht zufriedenstellend. Eine kontinuierliche Produktion größerer Mengen Myzel bzw. eines Proteinisolats konnte aufgrund technologischer Herausforderungen nicht sichergestellt werden. Der im Projekt zur Verfügung gestandene Fermenter wies nicht die notwendige Verschlossenheit auf. Ein hermetisch besser verschlossener Fermenter für das Wachstum der Pilze hätte womöglich zum besseren Erfolg beigetragen. Nach der Erzeugung eines verbesserten Aminosäureprofils bestand die nächste Aufgabe in der Erforschung geeigneter Verfahren zur Proteinextraktion bzw. zur Phasentrennung der einzelnen Fraktionen. Im Rahmen des Projektes zeigte sich, dass die Kombination aus Ultraschallkavitation und pH-Wert-Anpassung die höchste Extraktionsausbeute ermöglichte. Dabei sind sowohl der Einfluss der Ultraschallbehandlung auf den Zellaufschluss als auch der Einfluss der pH-Wert-Veränderung auf den isoelektrischen Punkt der Proteine zu berücksichtigen. Die Proteinextraktion war somit im Labormaßstab realisierbar, eine vollständige Trennung der Proteine vom restlichen Treber-Material war jedoch fragmentarisch. Ursache hierfür waren insbesondere störende Spelzen im Feststoff, die eine Vermahlung erschwerten und zudem zur Agglomeration der Proteine führten, wodurch deren Löslichkeit deutlich reduziert wurde. Um die dennoch erzeugten hochwertigen Rohstoffe nutzen zu können, wurde abschließend die Verwertung des Treber-Myzel-Gemisches untersucht. Um eine langanhaltende Produktqualität der entwickelten Verwertungskonzepte sicherzustellen, wurden Haltbarmachungsverfahren für die Rohstoffe entwickelt und untersucht. Hierbei handelt es sich zum einen um das FermLiquid (die flüssige Phase nach dem Pilzwachstum) und zum anderen um die abgetrennte Fraktion mit den agglomerierten Proteinen. Es wurden etablierte industrielle Pasteurisationsverfahren eingesetzt, die standardisiert und bewährt sind. Mehrere Verwertungsideen wurden entwickelt und hinsichtlich des technologischen Nutzens und der Machbarkeit bewertet. Aus FermLiquid und der abgetrennten Proteinfraktion entstanden unter anderem Malztreber-Brot und Gemüse in Aspik als vegane, proteinreiche Alternativen. Zusätzlich wurden Versuche zur Herstellung eines extrudierten Pellets aus dem Proteinisolat durchgeführt, das anschließend zur Herstellung von Burger-Patties verwendet werden konnte.