Upcycling in der Obst- und Gemüseproduktion: Extrusion zur gezielten Veränderung der funktionellen Eigenschaften ballaststoffreicher Nebenprodukte

Wie wir nachhaltiger leben und Ressourcen schonen können, ist eine zentrale Frage, für die auch im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2020 zum Thema Bioökonomie Antworten gefunden werden sollen – und die bereits im Fokus zahlreicher FEI-Projekte beantwortet werden. Eine Lösung ist die effizientere Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen, worunter auch die Nutzung von Nebenprodukten aus der Lebensmittelverarbeitung – den sogenannten Nebenströmen – fällt.

Diese Ressourcen nicht nur zu nutzen, sondern sie durch eine physikalische Behandlung in höherwertige Produkte zu überführen, ist Ziel eines Projektes der Industriellen Gemeinschaftsforschung des FEI, das von einem Forschungsteam am Karlsruher Institut für Technologie durchgeführt wird. Im Fokus stehen dabei Nebenströme der Obst- und Gemüseverarbeitung, die schon in ihrer unbehandelten Form als wertvolle Quelle für Ballaststoffe und sekundäre Pflanzenstoffe wie Anthocyane, Flavanole und Carotinoide punkten. Doch als Lebensmittelzutat eignen sie sich bislang nicht oder nur in begrenzter Menge, da sie zu unerwünschten Veränderungen von Sensorik und Textur führen können oder nicht über die gewünschten funktionellen Eigenschaften verfügen, um beispielsweise Mehl oder Zucker ersetzen zu können.

Hier setzt das Vorhaben an: Mittels Extrusion sollen Nebenströme aus der Herstellung regional bedeutsamer Lebensmittel wie Apfeltrester, Karottentrester und Kartoffelpülpe als natürliche, ballaststoff- und bioaktivstoffreiche und zugleich kalorienarme Lebensmittelkomponenten nutzbar gemacht werden – mit spezifischen funktionellen Eigenschaften. Empirische Arbeiten zeigen bereits das Potential der Extrusion zur Modifikation der funktionellen Eigenschaften von Nebenströmen. Sie ermöglicht auch, auf eine chemische Modifikation durch Zugabe von Säuren oder Enzymen zu verzichten. Doch die genauen Zusammenhänge zwischen Extrusionsparametern wie Temperatur, Schubspannung und Verweilzeit, den daraus resultierenden Molekülstrukturen und der Funktionalität sind noch unbekannt. Diese Zusammenhänge aufzuschlüsseln und mittels Extrusion die technofunktionellen Eigenschaften von ballaststoffreichen Nebenströmen gezielt auf den spezifischen Bedarf als Lebensmittelzutat anpassen zu können, ist Ziel des Forschungsprojektes.

Vor dem Hintergrund, dass eine effizientere Nutzung von Ressourcen bedeutend ist, Ballaststoffe ernährungsphysiologisch wertvoll sind und die Nachfrage nach ballaststoffreichen Lebensmitteln groß ist, ist das Vorhaben in mehrfacher Hinsicht von großem Interesse. Das Upcycling anfallender Nebenströme der Obst- und Gemüseverarbeitung bietet echtes Innovationspotenzial und bringt vor allem kleinen und mittelständischen Unternehmen auf mehreren Ebenen Vorteile: Sie können flexibel auf Variationen in Rohstoffmengen und -qualitäten reagieren und durch die direkte Weiterverwertung der heimischen Rohstoffe Transportkosten senken. Unternehmen, die Nebenströme als Zwischenprodukte aufkaufen und weiterverarbeiten, können gezielt Produkte mit spezifischen Eigenschaften herstellen. Nicht zuletzt profitieren Lebensmittelproduzenten, die funktionalisierte Nebenströme in ihren Produkten einsetzen, von deutlich verbesserten Produktqualitäten.

Informationen zum IGF-Projekt AiF 20518 N "Modifikation der funktionellen Eigenschaften von obst- und gemüsebasierten Ballaststoffen aus Lebensmittelnebenströmen durch Änderung der Molekülstruktur mittels Extrusion"

... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)