Langfristige Lösungen für eine nachhaltige Proteinproduktion nach dem Kreislaufprinzip

Mit mikrobieller Biotechnologie ist die Erzeugung nachhaltiger Proteine möglich, um eine Ernährungsrevolution auf der Grundlage pflanzenbasierter Ernährungssysteme und essbarer Pilze anzuregen.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Proteine kommen in allen lebenden Organismen vor und sind für chemische Prozesse im menschlichen Körper wie Stoffwechselfunktionen wichtig. Menschen ziehen Proteine aus Lebensmitteln wie Fleisch, Geflügel, Meeresfrüchten, Bohnen, Erbsen, Eiern, verarbeiteten Sojaprodukten, Nüssen und Samen. Die Versorgung einer wachsenden Weltbevölkerung mit der Nahrung für eine gesunde Proteinzufuhr ist zunehmend schwierig. Verschärft wird das Problem durch nicht nachhaltige, umweltschädliche Praktiken in der Nahrungsmittelerzeugung. Über das von der EU unterstützte Projekt SMART PROTEIN(öffnet in neuem Fenster) sollte mittels Biotechnologie eine neue Generation an Proteinquellen entwickelt werden. Neben proteinreichen Getreidesorten wie Quinoa, Linsen, Saubohnen und Kichererbsen wurde bei SMART PROTEIN mikrobielles Biomasseprotein aus essbaren Pilzen gewonnen.

Fokus auf das Holobiom

Um ressourcenschonende, weniger umweltschädliche Proteinquellen zu schaffen, lag der Fokus bei SMART PROTEIN auf dem mikrobiellen Ökosystem bzw. dem „Holobiom“ aus Boden, Pflanzen, Tieren, Menschen und der Umwelt. „Wir haben erkannt, dass es bei der zukunftssicheren Proteinversorgung um mehr als alternative Proteinquellen geht – es geht um ein tiefes Verständnis der komplexen Interaktionen zwischen Pflanzen und den dazugehörigen Mikrobengemeinschaften im Boden. Wir wollten die Pflanzenresilienz, die Nährstoffaufnahme und die gesamte Nachhaltigkeit des Ernährungssystems verbessern“, erklärt der Projektkoordinator Emanuele Zannini(öffnet in neuem Fenster) von University College Cork in Irland. Regenerative landwirtschaftliche Praktiken waren der Schlüssel zur Bewertung und Aufwertung des Holobioms. Die Forschenden maßen die enzymatische Aktivität im Boden und bemerkten eine verbesserte mikrobielle Aktivität durch regenerative Praktiken wie Deckfrüchte, weniger Bodenbearbeitung und organische Zusätze. Durch Deckfrüchte, die nicht zur Ernte gedacht sind, kann Erosion verhindert und die Bodenfruchtbarkeit gesteigert werden. Durch reduzierte Bodenbearbeitung wird der Boden beim Anbau nur minimal gestört. Auch der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen sinken, während die Struktur und biologische Vielfalt im Boden verbessert wird. Organische Zusatzstoffe wie Kompost sind umweltfreundliche Alternativen zu chemischen Düngemitteln. „Zu den Zusatzstoffen gehörten Mykorrhiza-Pilze und andere Bodenmikroben, mit denen der Nährstoffkreislauf und die Pflanzenresilienz gefördert wurden, um die Entwicklung nachhaltiger und ertragreicher Agrarsysteme zu unterstützen“, ergänzt Zannini.

Innovatives Biomasseprotein aus Pilzen

Neben den regenerativen Praktiken für eine gesunde mikrobielle Aktivität für Pflanzenproduktion hat das Team von SMART PROTEIN auch Biotechnologie eingesetzt, um Protein aus Pilzen herzustellen. Die Pilzfermentation wurde optimiert, um Nebenerzeugnisse aus Pasta (Pastarückstände), Brot (Krumen) und Bier (Hefe und Treber) zu verarbeiten. Durch die Verwertung dieser geringwertigen Nebenströme erhält das neue Ernährungssystem eine weitere Ebene der Kreislaufwirtschaft. Für die Gesundheit des Menschen und des Planeten ist es wichtig, von einer tierischen Ernährung abzukehren, die keine ausgewogene Ernährung darstellt, für die zu viele Ressourcen verbraucht werden und durch die es zu viel Umweltbelastung kommt. Die Ernährungsrevolution von SMART PROTEIN beruht daher auf mikrobieller Biotechnologie, um das Wissen zu bodenbasierten Ökosystemen und Pilzalternativen zu vertiefen, damit der Proteinbedarf der Weltbevölkerung sicher, gesund und nachhaltig gedeckt werden kann. Zannini kommentiert diese alternative Ernährungszukunft: „Mikrobielle Biotechnologie birgt immenses Potenzial für die nachhaltiger Nahrungsmittelerzeugung, aber der Erfolg hängt von förderlichen politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen ab. Es braucht klare Leitlinien, um Innovation zu erleichtern und Sicherheit und öffentliches Vertrauen sicherzustellen. Außerdem sind Investitionen in Forschung und Infrastruktur notwendig, um die Technologien auszubauen und in die regulären Ernährungssysteme zu integrieren.“

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