Hemp4Food - Gewinnung und Charakterisierung von Proteinzutaten aus Hanfsamen und der anfallenden Nebenfraktionen

Abstract

Pflanzliche Proteine gewinnen vor dem Hintergrund einer nachhaltigen und ressourcenschonenden Ernährung zunehmend an Bedeutung. Der Markt wird derzeit insbesondere von Proteinzutaten auf Basis von Soja, Weizen und zunehmend auch Erbsen dominiert. Aufgrund des allergenen Potenzials einzelner Proteinquellen, begrenzter regionaler Verfügbarkeit sowie der zunehmenden Nachfrage nach nachhaltigen und diversifizierten Rohstoffen besteht jedoch ein wachsendes Interesse an alternativen pflanzlichen Proteinquellen für die menschliche Ernährung. Nutzhanf (Cannabis sativa L.) stellt eine vielversprechende Kulturpflanze dar. Hanf zeichnet sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit, einen vergleichsweise geringen Bedarf an Düngungs- und Pflanzenschutzmaßnahmen sowie vielfältige Verwertungsmöglichkeiten aus. Während die Stängel traditionell zur Gewinnung von Fasern für technische Anwendungen genutzt werden, haben Hanfsamen in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung für die Lebensmittelherstellung gewonnen. Hanfsamen enthalten relevante Mengen an Fett (25–35 %), Protein (20–25 %) und Ballaststoffen (10–15 %) sowie Vitaminen und Mineralstoffen und stellen somit einen wertvollen Rohstoff für die menschliche Ernährung dar. Insbesondere der bei der Ölgewinnung anfallende Hanfpresskuchen weist hohe Protein- und Ballaststoffgehalte aus, die ihn zu einer potenziell attraktiven Ausgangsbasis für die Herstellung pflanzlicher Proteinzutaten machen. Trotz des hohen Potenzials von Hanfsamen als Proteinquelle bestehen weiterhin Wissenslücken hinsichtlich geeigneter Verarbeitungsverfahren und der daraus resultierenden Produkteigenschaften. Verfahren zur Proteinanreicherung und Proteinisolierung beeinflussen maßgeblich die Ausbeute, Reinheit sowie die chemischen, physikalisch-chemischen und technofunktionellen Eigenschaften der gewonnenen Proteinzutaten. Diese Eigenschaften sind wiederum entscheidend für deren Eignung als Lebensmittelzutat. Darüber hinaus ist das Verwertungspotenzial der bei der Proteingewinnung anfallenden Nebenströme bislang nur unzureichend untersucht. Für eine nachhaltige und wirtschaftlich tragfähige Nutzung von Hanfsamen ist daher eine ganzheitliche Betrachtung aller entstehenden Produktströme erforderlich. Vor diesem Hintergrund verfolgte das Verbundvorhaben "Ganzheitliche Nutzung von Hanfsamen" das Ziel, Hanfpresskuchen als Rohstoff für die Herstellung hochwertiger Proteinzutaten und funktioneller Nebenströme zu erschließen. Hierzu wurden verschiedene trocken- und nasstechnische Verfahren zur Proteinanreicherung und Proteinisolierung untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet. Im Fokus standen die chemische und funktionelle Charakterisierung der gewonnenen Proteinzutaten, die Bewertung ihres Anwendungspotenzials in Lebensmitteln sowie die Untersuchung der anfallenden Nebenströme im Sinne einer möglichst vollständigen stofflichen Verwertung. Der Beitrag der Technischen Universität München (TUM) konzentrierte sich auf die Entwicklung, Optimierung und Bewertung geeigneter Verfahren zur Gewinnung von Hanfproteinen aus Hanfpresskuchen. Hierzu wurden sowohl trocken- als auch nasstechnische Verarbeitungsverfahren untersucht und die resultierenden Proteinzutaten umfassend chemisch und funktionell charakterisiert. Ziel war es, Zusammenhänge zwischen Prozessführung, Proteinausbeute, Produktqualität und funktionellen Eigenschaften der gewonnenen Proteinzutaten zu ermitteln und daraus geeignete Prozessbedingungen für eine spätere Übertragung in den Pilotmaßstab abzuleiten. Ergänzend erfolgten Untersuchungen zur Charakterisierung der bei der Verarbeitung anfallenden Nebenströme (u.a. Hanfschalen, Hanfsamenöl, faserreicher Rückstand der nasstechnischen Proteingewinnung), um deren Potenzial für eine weiterführende Nutzung als Lebensmittelzutat zu bewerten. Die gewonnenen Ergebnisse bildeten die wissenschaftliche Grundlage für die anwendungsorientierten Untersuchungen der Industriepartner und ermöglichten eine Bewertung der Eignung der entwickelten Hanfproteinzutaten für verschiedene Lebensmittelanwendungen.