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Integrated cascades of PROcesses for the extraction and valorisation of proteins and bioactive molecules from Legumes, Fungi and Coffee agro-industrial side streams

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Mehr als nur Erbsen zählen: Wertschöpfung aus landwirtschaftlichen Reststoffen

Von grünen Bohnen bis zu Kaffeebohnen: mit verschiedensten umweltfreundlichen Extraktionsverfahren sollen künftig Reststoffe aus der Agrarindustrie zu wichtigen Biomasse-Rohstoffen verwertet werden.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen icon Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Obwohl sich aus landwirtschaftlichen Reststoffen hochwertige bioaktive Moleküle erzeugen lassen, wurde diese Ressource bislang eher vernachlässigt. Mit zunehmender Konkurrenz um hochwertige Rohstoffe gewinnt die Nutzung vorhandener agroindustrieller Nebenströme jedoch an Bedeutung. Das Projekt Prolific wurde von der gemeinsamen Technologieinitiative BBI JU (Bio-based Industries Joint Undertaking) finanziert, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen EU und Industrie, um das Marktpotenzial für drei potenzielle Rohstoffe zu analysieren.

Kichererbsen und Erbsen, Pilze, grüne Kaffebohnen und Silberhäutchen

Schwerpunkte der Projektgruppe um Rita Hochstrat (Projektleiterin), Annalisa Tassoni (wissenschaftliche Koordinatorin) und Philippe Corvini (Verwaltungskoordinator) waren Hülsenfrüchte, Pilze und Kaffeebohnen, die für das Projekt wegen ihres schnellen Wachstums oder des EU-weit großen Verbrauchs interessant waren, da so besonders viele Reststoffe anfallen. Zudem enthalten alle drei Biomasserohstoffe hochwertige Moleküle, die über eine Prozesskaskade extrahierbar sind. Hülsenfrüchte sind zum einen eine wertvolle Proteinquelle, können per Sekundärextraktion aber auch Faserlieferanten sein. Aus Pilzen wiederum lässt sich hervorragend Chitosan gewinnen, eine Art Zuckermolekül, das in der Biomedizin vielseitig Anwendung findet. Grüne Kaffeebohnen und die (vor dem Rösten entfernten) Silberhäutchen sind nachweislich eine gute Quelle für Polyphenole, die antioxidative Eigenschaften besitzen. Schwerpunkt der Forschung waren umweltfreundliche, skalierfähige Prozesse, die sich mit bestehender Industrieinfrastruktur leicht umsetzen lassen. Viele der evaluierten Prozesse sind auch auf andere als die von Prolific untersuchten Ressourcen anwendbar. Umweltfreundliche Verfahren sind beispielsweise die milde wässrige Extraktion von Proteinen aus Hülsenfrüchten sowie die Ultraschallextraktion von Kaffeeproteinen. So wurde mittels hocheffizienter subkritischer Wasserextraktion eine hochaktive phenolische Fraktion aus grünen Kaffeebohnen gewonnen.

Teigwaren, Zahncreme und Verpackungsmaterial

Prolific analysierte 18 Produktprototypen und entwickelte Produkte wie Lebensmittel, Tierfutter, Kosmetika und biologisch abbaubare Verpackungen. Da das Projekt in begrenztem Umfang bereits Verbrauchertests mit den Prototypen durchführte, könnten einige der Produkte schon in zwei Jahren auf den Markt kommen. Aus Hülsenfrüchten, die nicht in den Verkauf gehen, ließen sich Proteine gewinnen, die Brot, Teigwaren oder Getreideflocken zugesetzt werden können. Die faserigen Reststoffe nach der Proteinextraktion wiederum konnten zu stabilen, biologisch abbaubaren Verpackungen etwa für Kosmetika weiterverarbeitet werden. Ein besonderer Erfolg von Prolific sind Philippe Corvini zufolge die erste Kaffeekapsel aus natürlichem Material, deren Füllstoff aus den Silberhäutchen von Kaffeebohnen hergestellt wird, sowie aus Kaffee extrahierte Antioxidantien.“ Der Antioxidansextrakt aus grünen Kaffeebohnen eignet sich für die Konservierung von Wurst oder Fleischpasteten ebenso wie bisherige handelsübliche Konservierungsstoffe, beeinträchtigt weder Geschmack noch Textur und könnte demnächst auf den Markt kommen. „Im Kosmetiksektor war der erfolgreichste Prototyp die von Prolific entwickelte antimikrobielle Zahncreme, der aus Pilzen extrahiertes Chitosan zugesetzt wurde.“ In der Regel wird Chitosan aus Krustentieren gewonnen und eignet sich für verschiedenste biomedizinische Anwendungen. Da das Chitosan für die Zahncreme aus Pilzen stammt, ist das Produkt vegan und wartet nach hervorragenden Verbrauchertests ebenfalls auf seine Markteinführung. Neben Analysen zu vielfältigsten marktfähigen Produkten, die aus Nebenströmen der Agrarindustrie erzeugt werden, entwickelte Prolific auch Extraktionsverfahren für bioaktive Moleküle. Da sich Europa eine biobasierte Kreislaufwirtschaft zum Ziel gesetzt hat, ist die Verwertung von Nebenströmen der Agrarindustrie zu nützlichen Rohstoffe ein entscheidender Faktor, um Lebensqualität und Umweltschutz zu verbessern.

Schlüsselbegriffe

Prolific, Rohstoffe, Hülsenfrüchte, Chitosan, landwirtschaftliche Reststoffe, bioaktive Moleküle, Pilze, Pileus, Kaffeebohnen, Polyphenole, Proteine, Extraktionsverfahren

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