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Brot Universität Hohenheim

Brot der Zukunft

Datum: 28.01.2021Quelle: Universität Hohenheim | Bild: Wesual Click on Unsplash | Ort: Stuttgart

Anlässlich des Wissenschaftsjahres 2020/2021 Bioökonomie erforscht die Universität Hohenheim in Stuttgart am Beispiel Brot, wie die Wende hin zu einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Wirtschaftsweise gelingen kann. Von der Züchtung neuer Getreidesorten, die dem Klimawandel trotzen, über den ökologischen Fußabdruck von Bäckereien und ernährungsphysiologischen Aspekten bis hin zur Verwertung von Altbackwaren für die Herstellung von Bio-Plastik – ein 360°-Blick zum „Brot der Zukunft“.

Herausforderung für die Züchtung

Aus welchem Mehl unser Brot in ein paar Jahrzehnten gebacken wird, kann derzeit niemand sicher sagen. Im Fokus der Züchtung stehen leistungsstarke Sorten mit großem Ertrag und ausreichend Proteingehalt, denn dieser sorgt dafür, dass der Brotteig locker und geschmeidig ist – und sich gut verarbeiten lässt. Diese Kriterien sind auch in Zukunft wichtig. Doch: Klimawandel sowie Umweltprobleme aufgrund von Überdüngung stellen eine immer größere Herausforderung dar.

Ein Forschungsprojekt der Universität Hohenheim zeigt, dass Weizen, der in Klimakammern angebaut wurde, die Temperaturen und CO2-Gehalte des Jahres 2050 simulieren, einen deutlich geringeren Proteingehalt aufweist. Ebenfalls nahm der Gehalt an Nährstoffen ab wie z.B. Calcium, Eisen, Magnesium und Zink. Auch die Konzentrationen der Aminosäuren war um bis zu 11 Prozent verringert.

Robuste Sorten: Den Einfluss der Umwelt besser verstehen

Das Projekt „Betterwheat“, das im Winter 2019/2020 an der Universität Hohenheim in Zusammenarbeit mit der Universitätsmedizin Mainz und den Züchtungsfirmen DSV, Limagrain, KWS und WvB startete, kultiviert rund 300 verschiedene Weizensorten in jeweils 4-8 unterschiedlichen Anbauregionen. Neben Kriterien wie Ertrag, Krankheitsresistenz, Teig- und Backeigenschaften wird auch analysiert, welche Sorten das beste Profil für die menschliche Ernährung bieten.

Der springende Punkt: Alle genannten Kriterien unterliegen je nach Umwelteinflüssen und Sortenwahl erheblichen Schwankungen. Aber nur die Merkmale, die hauptsächlich von der Sorte und weniger von der Umwelt beeinflusst werden, kann man erfolgreich in der Wertschöpfungskette beeinflussen.

Kann die Digitalisierung helfen?

Im Zusammenhang mit dem Klimawandel beschäftigt Züchter unter anderem auch der Faktor Hitze- und Trockenstress. Hilfe verspricht womöglich die Digitalisierung: „Wir arbeiten daran mit Hilfe von DNA-Datenbanken und biostatistischen Methoden die Suche nach den erfolgversprechendsten ‚Eltern‘ für eine Kreuzung zu optimieren – und so den Züchtungsprozess erheblich zu beschleunigen“, erklärt Prof. Dr. Karl Schmid, Leiter des Fachgebiets Nutzpflanzenbiodiversität und Züchtungsinformatik.

Ein wichtiges Ziel der Züchtungsforschung ist es auch, die Verarmung des Gen-Pools zu stoppen. Denn nur eine breite genetische Grundlage ermöglicht es, auch in Zukunft, schnell anpassungsfähige Getreidesorten hervorzubringen, die beispielsweise mit extremeren Wetterbindungen und Dürreperioden zurechtkommen, und somit die Ernährung künftiger Generationen sicherzustellen.

Vielfalt: Welches Potential bieten alte Arten?

Mehr Vielfalt wünschen sich auch die Verbraucher. Hoch im Kurs stehen z.B. alte Arten wie Einkorn, Emmer und Dinkel. Denn sie überzeugen durch Geschmack und innere Werte, wie etwa einen hohen Mineralstoffgehalt.

Doch: Sowohl beim Anbau als auch bei der Verarbeitung der Sorten gibt es zahlreiche Besonderheiten. An der Universität Hohenheim lief dazu in den vergangenen zwei Jahren ein Feldversuch mit Urgetreide. Das Fazit: Eine erfolgreiche Reetablierung alter Arten ist möglich, hängt aber mitunter davon ab, ob eine stabile Wertschöpfungskette geschaffen werden kann, berichtet apl. Prof. Dr. Longin.

Bessere Backeigenschaften – weniger Düngung

Auch die Kriterien, mit denen die Qualität von Getreide bemessen wird, gehören dringend auf den Prüfstand, so die Einschätzung von Hohenheimer Experten. Bislang gilt vor allem der Eiweißgehalt des Getreides als ausschlaggebend. Denn Speicherproteine, auch ‚Glutene‘ genannt, machen den Teig durch ein Netz an winzigen Luftblasen elastisch und geschmeidig. Erreicht wird der hohe Proteingehalt neben der Züchtung entsprechender Hochleistungssorten vor allem durch Düngung. Die Faustregel lautet: Je mehr Stickstoff auf dem Acker, desto mehr Protein im Weizen – was aber zu gravierenden Umweltproblemen führen kann.

„Wir wollen dem Zusammenhang von Proteingehalt und Backqualität deshalb genauer auf den Grund gehen“, sagt Prof. Dr. Zörb. „Erste Versuchsergebnisse belegen, dass weniger die Proteinmenge insgesamt, sondern vor allem die Zusammensetzung und die Qualität der Proteine entscheidend ist.“

Was macht Brot bekömmlich?

Auch Verbraucher interessieren sich verstärkt für die Inhaltsstoffe ihres Brots. Viele Menschen hegen etwa den Verdacht, dass der hohe Glutengehalt von Weizenbrot bei ihnen zu Unverträglichkeiten führe. Hierbei lohnt sich aus ernährungswissenschaftlicher Sicht jedoch eine genauere Betrachtung: „Tatsächlich hat beispielsweise Dinkelbrot, das von vielen Menschen als besonders bekömmlich eingestuft wird, einen viel höheren Glutengehalt als ein typisches Weizenbrot. Ein entscheidender Faktor könnte auch hier die genaue Eiweißzusammensetzung sein.“, erklärt Prof. Dr. med. Stephan C. Bischoff vom Institut für Ernährungsmedizin.

Ökologischer Fußabdruck

Einen umfassenden Blick auf alle wichtigen Prozesse, die in einer Bäckerei ablaufen, wirft ein aktuelles Projekt am Fachgebiet Prozessanalytik und Getreidewissenschaft. Computermodelle sollen dabei helfen Abläufe so zu optimieren, dass Energieverbrauch und CO2-Ausstoß minimiert werden und möglichst keine Lebensmittelabfälle anfallen. Ein Prognose-Tool soll zudem helfen die benötigten Mengen besser abzuschätzen. Algorithmen berechnen die potentielle Nachfrage nach bestimmten Produkten z.B. anhand von Wetterdaten, typischen Urlaubszeiten und alten Verkaufsdaten.

Altbackwaren: Rohstoff für Plastik der Zukunft?

Solange sich Abfälle in Bäckereien nicht vollständig vermeiden lassen, stellt sich weiterhin die Frage nach einer möglichst nachhaltigen Verwertung: Als Non-Food-Biomasse könnten Altbackwaren künftig beispielsweise ein interessanter Ausgangsstoff sein, um in Bioraffinerien die Plattformchemikalie HFM und Bio-Kohle zu gewinnen. HFM dient als Ausgangsbasis für den Bio-Kunststoff PEF. Die nährstoffreiche Lösung, die in der Bioraffinerie als Reststoff anfällt, soll wiederum durch eine Biogasanlage aufbereitet und aufs Feld zurückgeführt werden. Auch die Bio-Kohle kann als Dünger und Bodenhilfsstoff wieder ausgebracht werden. So helfen verdorbene Altbackwaren Getreide für neue Backwaren anzubauen – ein Kreislauf im Sinn der Bioökonomie.

Redaktion GastroInfoPortal

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