IKARUS: Innovative Kultursystementwicklungen und Produktverarbeitung für eine klima-autarke und urbane Sicherung der Lebensmittelproduktion

Abstract

Das Projekt IKARUS adressiert zentrale Herausforderungen der zukünftigen globalen Lebensmittelversorgung, die sich aus Bevölkerungswachstum, Klimawandel und instabilen Lieferketten ergeben. Ziel war die Entwicklung nachhaltiger, klimaresilienter und standortunabhängiger Produktionssysteme auf Basis der Controlled Environment Agriculture (CEA), insbesondere im Bereich Indoor Vertical Farming. Im Fokus stand dabei die Integration einer ernährungsphysiologisch relevanten Modellkultur – der Süßkartoffel – in bestehende Systeme sowie die ganzheitliche Nutzung der erzeugten Biomasse.

Die Arbeiten der Focus Foodlabs GmbH konzentrierten sich auf die Aufreinigung und Charakterisierung von Proteinen aus Süßkartoffelblättern, die Bestimmung technofunktioneller Eigenschaften sowie die Entwicklung innovativer Lebensmittel auf Basis der gewonnenen Fraktionen und der Blattbiomasse selbst. Die untersuchten Blätter wiesen Proteingehalte von ca. 25–30 % bezogen auf die Trockenmasse auf. Unter optimierten Extraktionsbedingungen konnten zunächst hohe Extraktionsraten erzielt werden, wobei die isolierbare Proteinmenge nach Präzipitation bei etwa 20 % lag. Durch Vorbehandlung mittels Entsaftung konnte die Ausbeute auf ca. 50 % des Gesamtproteins gesteigert werden. Die Proteine zeigten eine gute Löslichkeit (>70 %), jedoch keine relevanten technofunktionellen Eigenschaften wie Emulgier-, Gelier- oder Schaumbildungsfähigkeit. Sensorisch wurden die Extrakte als pflanzlich-bitter bewertet, wodurch eine direkte Verwendung in Lebensmitteln eingeschränkt ist.

Vor diesem Hintergrund wurde das Protein erfolgreich als Nährstoffquelle in der Milchsäurefermentation eingesetzt. Die erzeugten Fermente erreichten Milchsäuregehalte von ca. 10 % und konnten als natürliches Konservierungsmittel in veganen Wurstprodukten eingesetzt werden. Die Produkte zeigten eine gute sensorische Akzeptanz sowie eine mikrobiologische Stabilität von mindestens vier Wochen unter Kühlung.

Parallel wurde die direkte Verarbeitung der Süßkartoffelblätter untersucht. Die Analysen ergaben Oxalsäuregehalte von etwa 1 % sowie Äpfelsäuregehalte von ca. 1–1,5 %. Auf dieser Basis wurde ein Nudelpesto entwickelt, das in sensorischen Tests eine gute bis sehr gute Akzeptanz zeigte. Durch Pasteurisierung konnte eine Haltbarkeit von mindestens sechs Monaten erreicht werden.

Die Ergebnisse zeigen ein hohes Potenzial für die stoffliche Nutzung von Süßkartoffelblättern als Nebenstrom der Produktion. Insbesondere durch die Kombination aus direkter Lebensmittelverarbeitung und fermentativer Nutzung von Proteinfraktionen konnten neue Verwertungspfade aufgezeigt werden. Damit leisten die Arbeiten einen Beitrag zur Erhöhung der Ressourceneffizienz und zur Entwicklung integrierter, nachhaltiger Verarbeitungskonzepte im Sinne einer Bioökonomie.