Funktionelle Milchproteine könnten noch häufiger wertvoller Bestandteil vieler Lebensmittel sein, doch da gibt es ein Problem: Sie liegen in zu niedrigen Konzentrationen und lediglich als Gemisch vor. Hier setzt das Projekt Whey2Food an. Wissenschaftler der Universität Hohenheim entwickeln mit ihren Kooperationspartnern ein Verfahren, um kleine Proteine oder deren Spaltprodukte, die Peptide, zu fraktionieren und anzureichern. Das eröffnet neue Anwendungsbereiche: Einzelne Milchprotein-Fraktionen und funktionelle Peptide können in Sportgetränken, Babynahrung und bilanzierten Diäten eingesetzt werden oder als natürliche Emulgatoren fungieren. Die Universität Hohenheim erhält aus dem EU-Projekt 275.200 Euro. Whey2Food gehört damit zu den Schwergewichten der Forschung der Universität Hohenheim.

Milchproteine zählen zu den hochwertigsten Proteinen in der Ernährung. Darin verborgen sind zudem zahlreiche biofunktionelle Peptide. Doch die Lebensmittelhersteller konnten diese Peptide bisher kaum nutzen.

„Dazu müssen die Bestandteile in einzelne Fraktionen getrennt und angereichert werden, was bisher nur in Kleinstmengen im Labormaßstab möglich war“, erklärt Prof. Dr. Jörg Hinrichs vom Fachgebiet Milchwissenschaft und -technologie an der Universität Hohenheim.

Das wollen die Wissenschaftler im Projekt Whey2Food nun ändern. Ein neues Verfahren soll das ernährungsphysiologische und funktionelle Potenzial der Milchproteine nun verstärkt erschließen. Die Universität Hohenheim entwickelt die Methode gemeinsam mit dem Fraunhofer IGB, dem belgischen Forschungsinstitut VITO und Firmenpartnern aus fünf europäischen Ländern.

Elektromembranverfahren trennt Milchbestandteile

„Reine Filtration trennt die Partikel nur aufgrund ihrer Größe“, erläutert Prof. Dr. Hinrichs. „Kleine Proteine und Peptide sind jedoch alle fast gleich groß. Die konventionelle Filtration führt deshalb zu einem Gemisch verschiedener Peptide.“

Kleine Proteine und Peptide unterscheiden sich jedoch in ihrer Aminosäurenzusammensetzung und damit je nach pH-Wert in ihrer Ladung. Das nutzen die Forscher als zusätzliches Selektionskriterium. Sie haben die Filteranlage mit einem elektrischen Feld überlagert – und diese Cross-Flow-Elektromembranfiltration ermöglicht eine Fraktionierung und Anreicherung von Peptiden.

Hochwertige funktionelle Proteine für Lebensmittel

Durch die Auftrennung erschließen sich neue Einsatzmöglichkeiten, erklärt Prof. Dr. Hinrichs. „Es entstehen zum Beispiel zwei Fraktionen von Peptiden, die beide für die Lebensmittelindustrie interessant sind: Kurzkettige bioaktive Peptide und langkettige Peptide.“

Wissenschaftliche Studien berichten, dass bestimmte bioaktive Peptide einen positiven Effekt auf die Gesundheit haben sollen, etwa indem sie das Herz-Kreislaufsystem unterstützen, die Mineralabsorption verbessern oder die Muskelregeneration fördern. Sie sind daher für funktionelle Lebensmittel wie Sportgetränke geeignet.

„Für die Molkereibetriebe sind Peptide aber nicht nur interessant, weil man so der Lebensmittelverschwendung entgegenwirkt“, erläutert der Experte die Vorteile. „Langkettige Peptide können auch Grenzflächen stabilisieren, wirken also emulgierend, so dass man auf zugesetzte Emulgatoren verzichtet kann.“

Sprung zur Praxisreife

Die Elektromembranfiltration trennt die Milchinhaltsstoffe auf sehr effiziente Weise. „Das Verfahren hat sich im Labormaßstab bewährt“, so der Experte, „und muss nun in den technischen Maßstab übertragen werden.“

Diesen Teil wollen nun die Forschungspartner vom Fraunhofer IGB übernehmen und die Technik für die Praxis optimieren. Doch auch die Wissenschaftler an der Universität Hohenheim bleiben am Ball: Sie erproben den gleichen Aufbau für verschiedene Anwendungsbereiche.


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Quelle: Informationsdienst Wissenschaft e. V. (07/2015)