Lebensmittelzutaten aus Lupinen

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Es leben ungefähr sieben Milliarden Menschen auf der Erde, für deren Ernährung zumindest theoretisch genügend angebaut wird. Wir produzieren derzeit pro Kopf Agrarprodukte mit einem Energiegehalt von ungefähr 5.300 Kilokalorien pro Tag, ein großer Teil davon geht aber ins Tierfutter. Allerdings wird ein großer Anteil von dem, was angebaut wird, an Tiere verfüttert, um später wieder in Form von Schnitzel oder anderen tierischen Produkten auf unserem Teller zu landen. Wenn es uns gelingt, pflanzliche Lebensmittel herzustellen, die für die Menschen genauso attraktiv sind wie tierische – zum Beispiel Molkereiprodukte, die nicht aus Milch, sondern aus Pflanzeneiweiß hergestellt werden –, dann sind wir in der Lage, die angebauten Produkte sofort für den Menschen nutzbar zu machen. Durch den Verzehr pflanzlicher Lebensmittel erreichen wir eine deutlich effizientere Nutzung der Flächen. Zum Vergleich: Die Produktion von tierischem Protein in Form von Schweinefleisch hat etwa den fünffachen Flächenbedarf wie die Erzeugung von pflanzlichen Proteinen in Form von Getreide oder Hülsenfrüchten.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Wir haben uns einer interessanten einheimischen Pflanze gewidmet: der Lupine. Sie gehört wie die Erbse und die Ackerbohne zu den Leguminosen. Lupinen enthalten viel Eiweiß und reichern den Boden mit Stickstoff an, den sie mithilfe von Bakterien an ihren Wurzeln aus der Luft gewinnen. Der Lupinenanbau bringt Vorteile für die Ernährung und die Landwirtschaft. Er bietet einheimischen Landwirten in strukturschwachen Regionen neue Einkommensperspektiven. Die Lupine ist prädestiniert dafür, auf sandigen Böden zu wachsen. Sie bildet eine bis in 1,50 Meter Tiefe reichende Pfahlwurzel und erschließt sich somit Wasser aus tiefen Schichten. Durch die Stickstofffixierung kann der Düngemitteleinsatz in der Folgefrucht reduziert werden; aufgrund ihrer großen Wurzelmasse hat sie zudem hervorragende Eigenschaften für die Bodenlockerung. Der Grund, warum die Lupine in den vergangenen Jahren kaum angebaut wurde, ist einfach: Der Züchtungsfortschritt konzentriert sich auf nur wenige Kulturarten wie Weizen, Raps und Mais, während der Lupinenanbau in puncto Erträge und Ertragssicherheit für Landwirte wenig attraktiv ist. Doch unter den einheimischen Körnerleguminosen gehört die Lupine zu den eiweißreichsten Hülsenfrüchten. Durch den Vertrieb von hochwertigen rein pflanzlichen Lebensmitteln gelingt es uns, die Landwirte angemessen zu vergüten.

Zielsetzung Ihres Projektes ist es, „Lebensmittelzutaten“ aus Pflanzen herzustellen. Da bekommt man als normaler Verbraucher erst mal einen Schrecken und denkt sich: „Was ist das denn jetzt?“ Können Sie darstellen, was darunter zu verstehen ist.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Es ist eine Zutat, das heißt, man kann sie ins Lebensmittel hineingeben, sie hat keine E-Nummer oder Ähnliches, sondern ist ein ganz normaler Bestandteil eines Lebensmittels. Damit erreicht man beispielsweise eine bestimmte Textur in Lebensmitteln. Bei Lebensmitteln mit Ei wie Mayonnaise oder Nachspeisen ist dies die Cremigkeit, bei Milch die Vollmundigkeit oder bei Wurstwaren der klassische Biss.

Kann man das so interpretieren, dass man etliche Stoffe oder Zutaten aus tierischen Produkten jetzt mit dem Produkt, das bei Ihnen entwickelt worden ist, ersetzen kann, und zwar dann mit einem Pflanzenprodukt?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Genau. Beispielsweise können wir Milchproteine oder Eiproteine durch den Einsatz von Lupinenproteinen ersetzen. Es besteht auch die Möglichkeit, Fleischproteine in Wurstwaren ganz oder teilweise zu ersetzen.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Jeder weiß, es gehört ein Ei in den Kuchen. Wenn man das vergisst, merkt man es spätestens, wenn der Kuchen nach dem Backen zerfällt. Gleiches gilt für weitere Zutaten, die wir in der Küche verwenden, zum Beispiel Gelatine. Mit Gelatine können wir Süßspeisen eine feste Textur verleihen, da diese Proteine ein gelartiges Netzwerk aufbauen. Der Metzger braucht das Protein im Fleisch, damit er nach dem Brühen eine knackige Wurst erhält. Auch hier ist es das Prinzip der Gelbindung. Das alles sind sogenannte funktionelle Eiweiße, die wir aus tierischen Produkten kennen: Ei, Milch, Fleisch, Gelatine. Sie erfüllen eine Funktion im Lebensmittel und werden auch aus diesem Grund dem Lebensmittel zugesetzt. Diese Funktionen können auch von Lupinenproteinen erfüllt werden.

Das Himmelreich für die Veganer steht kurz bevor, wenn es machbar ist, tierische Zutaten zu ersetzen. Veganer behaupten auch immer, dass sie „gesünder“ leben. Welche Auswirkungen hat der Ersatz der tierischen Bestandteile durch pflanzliche?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Nach Aussage des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung sollte man nicht mehr als 150 Gramm rotes Fleisch am Tag essen, da ein höherer Konsum das Risiko für verschiedene Erkrankungen wie Diabetes oder Darmkrebs deutlich erhöht. Tierische Lebensmittel enthalten zudem „Begleitstoffe“ wie etwa gesättigte Fettsäuren oder Cholesterin, deren Verzehr wir ebenfalls maßvoll gestalten sollten. Infolge eines übertriebenen Fleischkonsums treten dann vermehrt Übergewicht oder Adipositas auf, die wiederum weitere Erkrankungen wie Arteriosklerose oder Herzinfarkt zur Folge haben können.

Mit unseren Lupinenzutaten setzen wir reines Eiweiß ohne weitere Begleitstoffe ein. Es enthält keine gesättigten Fettsäuren und kein Cholesterin. Wir verarbeiten in unseren Rezepturen die reine Proteinzutat und können dann weitere Zutaten gezielt hinzugeben. Wenn wir zum Beispiel Emulsionen herstellen – pflanzliche Mayonnaise oder milchähnliche Getränke –, basieren die Rezepturen auf gezielt ausgewählten pflanzlichen Ölen. Wir können die Lebensmittel damit so gestalten, dass sie für den Konsumenten ernährungsphysiologisch vorteilhafter sind.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Um das Thema „vegan“ vielleicht noch mal aufzugreifen: Das ist für uns eine Zielgruppe, die die höchsten Anforderungen an unsere Produkte hat, denn sie verzichtet ja komplett auf tierische Proteine. Veganer haben aber bei dem, was sie essen, hohe Ansprüche, sie möchten Genuss erleben und keine Abstriche in der Textur oder anderen Bereichen wie Inhaltsstoffen machen. Die Proteine, die wir hochrein gewinnen – sogenannte Isolate –, übernehmen Funktionen in den Lebensmitteln, die vorher tierische Proteine eingenommen haben. Das rein pflanzlich, rein vegan zu schaffen war die Messlatte bei uns in der Entwicklung, die sehr hoch war. Zusätzlich zur Funktionalität sollte man auch betonen, dass wir es geschafft haben, sensorisch neutrale Ingrediens zu gewinnen. Derzeit setzen sich Pflanzenproteine in Lebensmitteln nicht so stark durch, weil sie einen gewissen störenden Eigengeschmack mitbringen. Kein Mensch möchte ein Lupineneis essen, das im Nachgang einen erbsig-bohnigen-grasigen Geschmack hat. Das sind die Ansprüche, die man an funktionelle Ingrediens stellt. Sie müssen die Funktionen von tierischen Proteinen übernehmen und sensorisch neutral sein. Das erlaubt uns, Endprodukte zu produzieren, die geschmacklich ansprechend sind und auch von Veganern gemocht werden. Und wenn Sie die Veganer erreicht haben, bin ich mir ziemlich sicher, dass Sie die Menschen, die ernährungsbewusst leben möchten, oder diejenigen, die spezielle Bedürfnisse an ihre Ernährung haben und zum Beispiel auf glutenfreie oder cholesterinfreie Lebensmittel angewiesen sind, ebenfalls erreichen. Bezogen auf unsere Abnehmer waren die Veganer die erste große Herausforderung, der wir uns gestellt haben, und für die haben wir inzwischen tolle Produkte am Start.

Bitte stellen Sie den Entwicklungsprozess Ihrer Innovation dar – von der „blauen Lupine“, die weiß blüht, zu den Produkten. Wie sind Sie darauf gekommen, was man letztendlich mit der Lupine machen kann?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Ende der 1980er-Jahre hat unser damaliger Institutsleiter bereits erkannt, dass es für Europa wichtig ist, über einheimische Proteinpflanzen zu verfügen. Seinerzeit begannen die Diskussionen über den Import von Soja und den Anbau auf gerodeten Flächen. Darüber hinaus wird seit vielen Jahren zunehmend die gentechnische Modifikation dieser Pflanze diskutiert: Die Sojabohne wurde sehr stark optimiert, um hohe Flächenerträge zu erzielen. Und in der europäischen Bevölkerung, speziell in Deutschland und in England, bildete sich eine Gegenbewegung gegen Soja aus. Es entstand die Nachfrage nach Alternativen. Und dieser Trend in Richtung Ursprünglichkeit des Anbaus ist uns natürlich sehr entgegengekommen. Die Lupine gibt es seit Tausenden von Jahren im Mittelmeerraum; schon die alten Griechen berichteten über den Wert dieser Pflanze.

Wir haben unsere Forschungsarbeiten vor 25 Jahren mit italienischen Lupinen begonnen. Zu dieser Zeit waren die verfügbaren Sorten aber noch sehr reich an Alkaloiden und sehr bitter im Geschmack. Deswegen wurden zwei Wege parallel verfolgt: Zum einen haben die Pflanzenzüchter daran gearbeitet, die Bitterstoffe aus der Lupine herauszüchten. Und auf der anderen Seite haben wir technische Lösungen erarbeitet, um die Bitterstoffe aus den Lupinen verfahrenstechnisch zu entfernen.

Bei der Züchtung wurde als ein Selektionskriterium der Alkaloidgehalt ausgewählt, Ende der 1990er-Jahre gab es dann die ersten neuen Süßlupinensorten aus Deutschland. Das waren Züchtungen, die im Alkaloidgehalt deutlich unter 0,05 Prozent lagen. Sie waren für Lebensmittelanwendungen hervorragend geeignet.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Vor circa 85 Jahren selektierte Reinhard v. Sengbusch süße Formen der Lupinen. Der Gehalt an Bitterstoffen wurde durch intensive Züchtungsforschung auf unter 0,05 Prozent reduziert und ist somit für Mensch und Tier in keiner Weise bedenklich. Die bitterstoffarmen Süßlupinensorten sind speziell für Soja- und Milchallergiker, aber auch generell für eine abwechslungsreiche und vollwertige Kost geeignet.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Begonnen haben wir mit den weißen Süßlupinen, die von der Funktionalität her nicht so gut waren. Diese hatten deutlich geringere Emulgiereigenschaften, das heißt, sie konnten nur geringere Mengen Öl in wässrigen Lösungen stabilisieren als die blaue Lupine, und hatten einen sehr bohnigen Geschmack, sodass wir 2004/2005 das erste Mal mit blauen Süßlupinen gearbeitet haben. Der Vorteil der blauen Süßlupine ist, dass sie sehr resistent gegen Anthraknose ist, eine Pilzerkrankung, die für hohe Ernteausfälle bei Lupinen verantwortlich ist. Sie kann gut angebaut werden, und es gibt weniger Ernteausfälle als bei weißen oder bei gelben Lupinen.
Es wurde dann ein Extraktionsprozess entwickelt, zunächst für vollfette Samen. Wir haben die Samen geschält und anschließend flockiert, sodass so etwas Ähnliches wie Haferflocken entstanden ist. Diese haben wir für den Extraktionsprozess eingesetzt, so wie sie waren, zunächst wässrig extrahiert und dann ein Proteinisolat daraus gewonnen, das vielversprechende funktionelle Eigenschaften aufwies.

Sie haben diese Flocken genommen und mit unterschiedlichen Lösungsmitteln versetzt?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Wir haben zunächst versucht, die Samen sehr einfach und so naturbelassen wie möglich zu verarbeiten. Daher haben wir in den ersten Versuchen noch keine Lösemittel eingesetzt, sondern lediglich versucht, die Zucker- und Bitterstoffe über eine wässrige Extraktion aus den Flocken herauszuwaschen. Dabei werden die Flocken in ein Behältnis mit Wasser gegeben, die Zucker und die Alkaloide lösen sich, und die Proteine verbleiben aufgrund des speziell eingestellten pH-Wertes in den Flocken. Wir entfernen damit zumindest einen Teil von dem, was uns nicht schmeckt oder bekommt: die Alkaloide und die Oligosaccharide. Mit dieser Verfahrensstrategie mussten wir aber alle Komponenten, die an die Fettphase gebunden vorliegen, in den Flocken belassen. Somit enthielten die im Anschluss gewonnenen Proteine noch einen Teil des Fettes sowie die Geruchs- und Geschmacksstoffe, die mit dem Fett zusammenhängen. Die ersten Rezepturen für Speiseeis, in die diese Proteine eingearbeitet wurden, hatten daher noch einen sehr pflanzlichen und bohnigen Geschmack. Es waren noch sehr viele grüne und ranzige Noten enthalten, die für einige Konsumenten akzeptabel sein mögen, aber für die Allgemeinbevölkerung war das Eis geschmacklich nicht akzeptabel. Daher hat sich Stephanie Mittermaier in ihrer Doktorarbeit der Thematik angenommen, um den Geschmack der Proteine deutlich zu verbessern.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Ja, wir wollten wissen, was letztendlich die bohnigen, grünen Geschmacksnoten in der Lupine verursacht. Ich habe mich sehr stark damit beschäftigt, welche Aromastoffe das sind und woher diese kommen könnten. Relativ schnell wurde dann klar, dass es Fettbegleitstoffe sind beziehungsweise Begleitstoffe, die aus Fettsäuren entstehen, sodass der logische Schritt war, das Fett aus den ursprünglichen Saaten beziehungsweise Flocken zu entfernen. Dazu mussten wir zunächst verschiedene Lösemittel ausprobieren, denn jedes Lösemittel hat bestimmte Eigenschaften, die bestimmen, welche Aromastoffe extrahiert werden oder welche Begleitstoffe im Vergleich zu einem anderen Lösemittel besser extrahiert werden. Herkömmlich wird Hexan eingesetzt, da es einen Großteil der Fettbestandteile extrahiert. Wir sind einen anderen Weg gegangen: Wir setzen derzeit überkritisches CO2 ein. Der Vorteil des überkritischen CO2 ist, dass es ein nicht brennbares Lösemittel ist, das auch nicht toxisch ist, sondern ein Gas, das ubiquitär vorhanden ist. Mit dem überkritischen CO2 können wir nun die verschiedenen Aromastoffe, die uns stören, aus den Flocken extrahieren.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Stephanie Mittermaier hat sich als erste Forscherin überhaupt mit der Frage beschäftigt, was an Lupinensamen eigentlich grün, grasig, ranzig oder bohnig schmeckt. Um zu entscheiden, welche Lösemittel eingesetzt werden können, muss zunächst bekannt sein, welche Stoffe in dem Samen überhaupt vorliegen. Erst dann kann man sie mit – natürlich für Lebensmittel zugelassenen – Lösemitteln herauswaschen. Frau Mittermaier hat eine Vielzahl an Lösemitteln getestet, neben überkritischem CO2 auch andere wie Hexan, Ethanol, Aceton und Propanol. Bei überkritischem CO2 hat sie zusätzlich die Drücke und Temperaturen variiert und konnte damit noch mal die Extraktionsbedingungen ändern. Nun war es wichtig, möglichst viele der 26 geruchsaktiven Einzelsubstanzen, die Stephanie Mittermaier in den Samen identifiziert hatte, abzutrennen. Am Ende standen wir vor der Frage, entweder mehrere Lösemittel zu kombinieren oder mit einem Lösemittel den Prozess so zu gestalten, dass nahezu alle Komponenten entfernt werden. Dies gelang mit überkritischem CO2 am besten.

Und ging das Ganze dann in eine industrielle Umsetzung? Und wie sind Sie als Team zusammengekommen?

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Ausgangspunkt war ein am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, IVV in Freising entwickeltes rein pflanzliches Speiseeis auf Basis von Lupinen aus Mecklenburg-Vorpommern. Aufgrund dieser Entwicklung haben wir im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forums die gesamte Verarbeitungskette der Blauen Süßlupine 2004 auf den Prüfstand gebracht. Die Ergebnisse waren so erfolgversprechend, dass wir mit der Realisierung der definierten Aufgabenstellungen in dem vom BMBF von 2010 bis 2013 geförderten Wachstumskern PlantsProFood begonnen haben. Das Konsortium, bestehend aus vier Forschungseinrichtungen und zehn Industriepartnern, deckte alle Bereiche der Lupinenverarbeitung ab, beginnend bei der Züchtungsforschung und Züchtung von Lupinen über die Verfahrenstechnik zur Gewinnung von Lupinenproteinisolaten bis hin zu deren Anwendung in Lebensmitteln. Ein wesentlicher Meilenstein für die wirtschaftliche Umsetzung des Vorhabens war die Gründung der Prolupin GmbH im Jahr 2009 als Spin-off des Fraunhofer, IVV.

Eis war das erste echte Produkt, das entstanden ist. Warum gerade Eis?

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Die Anforderungen an die Herstellung eines rein pflanzlichen Eises sind aus technologischer Sicht sehr hoch zu bewerten. Eis ist ein äußerst kompliziertes Gebilde, das aus gasförmigen, flüssigen und festen Bestandteilen besteht. Der Erfolg des Lupineneises, das seit 2011 unter dem Namen LUPINESSE im Handel erhältlich ist, hat uns darin bestärkt, weitere neuartige, gesunde Lebensmittel zu entwickeln.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Es war ein schwieriger Weg bis zur Umsetzung der Technologie. Wir hatten mit verschiedenen Unternehmen gesprochen, aber niemand war bereit, das Risiko einer industriellen Umsetzung zu tragen. Schließlich erkannten wir, dass wir keinen externen Partner für diese Thematik begeistern konnten. Da wir aber von unserer Arbeit und von den Produkten überzeugt waren, haben wir die Sache selbst in die Hand genommen: Einige Kollegen aus dem Fraunhofer-Institut haben sich zusammengetan, jeder seine Ersparnisse auf den Tisch gelegt, und dann sind wir mit einer ersten Kleinanlage an den Start gegangen. Unser erstes Produkt war das Lupineneis, da zu Beginn die spezifischen Kosten für die handwerkliche Herstellung der Proteine noch extrem hoch waren und das Eis nur geringe Anteile an Protein enthält. Hätten wir zum Beispiel schon zu Beginn bereits Lupinenmilch produziert, hätte die Milch etwa fünf Euro pro Liter gekostet. Dies hätte sich am Markt niemals durchsetzen lassen. So haben wir mit dem Eis eine Applikation gewählt, die auf der einen Seite anspruchsvoll ist, um Konsumenten und Investoren vom Potenzial der Lupine zu überzeugen, auf der anderen Seite aber nur wenig Eiweiß enthält.

Gibt es Wettbewerber? Und wie haben Sie das, was hier entwickelt worden ist, geschützt?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Ja, es gibt Wettbewerber, die pflanzliche Proteinisolate, also reine Proteine, herstellen. Neben Isolaten aus Soja gibt es auch Isolate aus Erbsen oder Weizeneiweiß. Lupinenisolate stellen nur wir her. Prolupin nutzt neun aktive Patente der Fraunhofer-Gesellschaft, die den Prozess, einzelne Schritte des Prozesses und einzelne Produkte absichern. Damit haben wir einen großen Vorsprung vor potenziellen Wettbewerbern. Im Bereich der Lupinenzutaten gibt es eine Reihe von Herstellern, die Lupinensamen vermahlen und dann dieses Lupinenmehl als Lebensmittelzutat vermarkten. Der Nachteil von Lupinenmehl ist aber, dass es noch all die Stoffe enthält, die das Bohnige und Grüne in den Rohstoffen ausmachen. So gesehen haben wir eine sehr schöne Alleinstellung. Das ist ein großer Vorteil.

Produkte auf Sojabasis gibt es inzwischen schon viele. Welche Chancen haben Lupinenprodukte?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Dieser Wettbewerb ist gegeben, aber hier kommen ja die Vorteile der Lupine als heimische Proteinpflanze ohne gentechnische Modifikation zum Tragen.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Die Vorläufer der weißen, gelben und blauen Lupine stammen aus dem Mittelmeerraum. Weitere Kulturlupinen sind in den südamerikanischen Hochlagen beheimatet. Aufgrund ihrer großen genetischen Variabilität hat die Lupine ein hohes züchterisches Potenzial. Neue Lupinensorten können deshalb speziell an die Bedürfnisse der Lebensmittelproduzenten angepasst werden. Die Anwendungsmöglichkeiten von Lupinen sind daher vielfältig. Dies ist nicht nur im Zusammenhang mit der zunehmenden Ablehnung von Sojaprodukten aus genetisch modifizierter Herkunft zu sehen, sondern auch mit dem Verbraucherwunsch, tierisches Eiweiß (Milch- und Hühnereiweiß) durch pflanzliches zu ersetzen.

Welche Produkte oder auch Projekte können sich jetzt aus dem, was bis jetzt erreicht worden ist, denn noch entwickeln?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Derzeit stellen wir zusammen mit Prolupin ein ganz breites Portfolio an weiteren Produkten auf, von Drinks über Milchprodukte wie Joghurt oder Frischkäse auf Lupinenbasis bis hin zu Wurstwaren, Feinkostsaucen und Teigwaren, die auch sensorisch sehr überzeugend sind. Wir haben im Rahmen des Wachstumskerns beispielsweise vegane Streich“wurst“produkte mit Markenprodukten verglichen, die jetzt am Markt verfügbar sind. Unsere veganen Streich“wurst“produkte haben dabei sehr viel besser abgeschnitten als die bisher verfügbaren Produkte.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Das Gesundheitspotenzial der Lupine erlaubt uns die Entwicklung einer eigenständigen Produktlinie auf der Basis der Lupinenproteine und Lupinenfaser wie Lupinenquark, Lupinenjoghurt, Lupinengetränke und Brotaufstriche.

Nochmals zu Ihrer Arbeitsweise: Wenn Sie eine Wurst vegan herstellen wollen, suchen Sie sich einen Partner aus der Wurstindustrie, der das mit Ihnen macht?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Der Metzger weiß, dass er Fleisch mit Speck, Eis, Salz und Gewürzen vermischt, in den Kutter gibt, daraus eine Masse gewinnt, die er in Därme füllt und damit eine Brühwurst herstellt. Wenn wir nun alternativ zum Fleisch mit unserem Pulver daherkommen, ist der Metzger zunächst überfordert. Daher sehen wir es beim Fraunhofer-Institut als Aufgabe an, auch Basisrezepturen zu entwickeln, das heißt, das Handwerkszeug, das wir dem Metzger über Frau Petersen zukommen lassen, wird bei uns im Hause erarbeitet. Das Gleiche gilt für alle anderen Produkte. Eine Molkerei bekommt vom Landwirt Milch geliefert. Wenn man aus Lupineneiweiß Milchprodukte machen will, beginnt man mit einem Pulver. Damit haben die Molkereien keine Erfahrung. Wir zeigen ihnen, wie man das Pulver am besten auflöst, das entsprechende Fett dazugibt, wie das Ganze gemischt, stabilisiert, erhitzt und gerührt werden muss – das entwickeln wir bei uns im Labor, Und dieses Know-how erarbeiten wir bei uns und geben es an die Industrie weiter, die auf dieser Basis eigene Rezepte entwickeln kann.

Wir wissen ja am besten, was das Protein kann, und sind überzeugt, dass es besonders gut für Emulsionen geeignet ist, also für Milch, Käse, Wurst, Mayonnaise, Feinkostartikel und Soßen. Wenn wir die Industrie davon überzeugen wollen, mit Lupineneiweiß zu arbeiten, müssen wir wissen, dass die Industrie kein Pulver, sondern ein Referenzprodukt sehen möchte. Wenn wir unseren Partnern dann ein Glas Milch vorstellen, das gut schmeckt, dann wird schnell klar, was man daraus machen kann. Wir sind gefordert, uns immer wieder neue Produktideen zu überlegen und diese der Industrie vorzustellen, die das Produkt in den Markt bringt. Das ist dann nicht mehr unsere Aufgabe, das können unsere Partner in der Lebensmittelindustrie wesentlich besser.

Ist die Technologie Ihrer Innovation ausgereizt, oder gibt es hier noch Verbesserungs- oder Veränderungsmöglichkeiten?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Am Ende der Entwicklung sind wir noch nicht, aber wir sind schon sehr, sehr, sehr gut. Und wenn, dann jammern wir auf sehr hohem Niveau. Aber natürlich kann man noch immer ein wenig ändern. Beispielsweise hat man bei bestimmten Produkten, die sehr neutral schmecken sollen, immer noch einen leicht belegenden Eindruck, vergleichbar mit Tee. Der stört den Konsumenten meistens nicht, aber wenn man geschult ist, merkt man das. Daran können wir weiterarbeiten.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Wir haben immer die Herausforderung, dass der Konsument den typischen Milchgeschmack kennt, aber unsere Lupinenproteine schmecken nun mal nicht wie Casein. Dann ist es die Aufgabe herauszufinden, wie weit wir unser Protein noch reinigen oder verändern müssen, damit die Konsumenten den Geschmack akzeptieren. Da gibt es gewiss noch viele Entwicklungsmöglichkeiten, aber das ist schon heute, wie Frau Mittermaier sagte, ein Klagen auf sehr hohem Niveau. Zum Beispiel enthalten unsere Proteine noch immer einige sekundäre Pflanzenstoffe, und diese abzutrennen kann für die Zukunft überlegt werden. Aber irgendwo werden wir auch beim Rohstoff an Grenzen stoßen. Man kann nun mal aus einer Gurke keine Banane machen. Wir denken, dass wir mit der Lupine den Rohstoff haben, der zu sehr neutral schmeckenden Zutaten verarbeitet werden kann. Wir haben Erfahrung mit Erbse, mit Soja, mit Linse, mit vielen anderen Leguminosen und Cerealien – die Lupine ist der Rohstoff mit dem neutralsten Geschmack, sodass man fast alles daraus herstellen kann.

Wie stellt sich der Markt für Ihre Entwicklung dar?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Weltweit werden jährlich rund 130 Millionen Tonnen tierisches Eiweiß in Form von Fleisch, Eiern und Milch konsumiert. Wenn es uns gelänge, diesen Markt zur Hälfte mit Pflanzeneiweiß zu besetzen, läge man bei 65 Millionen Tonnen Pflanzenprotein pro Jahr. Prolupin produziert zurzeit in der Größenordnung von 100 Tonnen im Jahr. Dies unterstreicht, welche Potenziale da noch schlummern. In Europa gibt es einen Proteinmarkt von rund drei Millionen Tonnen, und auch da ist noch Luft nach oben – bei den 100 Tonnen, die wir derzeit produzieren.

Der Markt gibt sicher noch viel her, doch wie ist das mit dem Image? Was sagen die Menschen, wenn sie wissen, dass Ihr Produkt Lupine als Basis hat?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Bevor ein Produkt in den Markt geht, machen wir viele Verkostungen, zunächst mit geschulten Leuten, die wissen, womit sie arbeiten und was sie da gerade probieren. Die beurteilen dann, ob beispielsweise das eine etwas grüner oder bohniger als das andere schmeckt – das ist die Basis der Entwicklungen. Und wenn wir dann einen Entwicklungsschritt abgeschlossen haben, so wie wir beispielsweise die Milch entwickelt haben, dann gehen wir damit zum Konsumenten und sagen: Bitte probiert es mal, sagt uns Euren Eindruck: Ist es gut? Ist es schlecht? Würde man es kaufen oder nicht? Das sind die gleichen Methoden wie bei jedem Lebensmittelhersteller, der neue Produkte einführen möchte.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Das Thema Lupine ist erklärungsbedürftig. Viele junge Menschen wissen nicht, wie Lupinen aussehen, wie sie blühen und dass sie ein wertvoller Eiweißlieferant sind. Die ältere Generation kennt ihre Bedeutung als Gründünger und Futterpflanze. Intensive PR-Arbeit und Werbung ist notwendig, um das Image der Lupine zu verbessern.

Sie haben zum Aufbau des Unternehmens Venture Capital genutzt. Funktioniert das? Häufiger hört man auch bei Start-ups Klagen über diesen Weg.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Die Zielvorgaben eines Venture Capitalist sind ganz klar definiert: das Unternehmen so schnell wie möglich werthaltig zu machen, um nach wenigen Jahren einen guten Exit-Erlös zu erzielen. Das ist natürlich nicht immer deckungsgleich mit dem, was sich die Gründer am Anfang überlegt haben, aber das weiß man ja, wenn man eine solche Partnerschaft eingeht. Prinzipiell denke ich aber, dass wir Partner haben, mit denen wir vertrauensvoll zusammenarbeiten können.

Fassen Sie bitte nochmals kurz zusammen, was das Essentielle der Innovation ist, die jetzt zur Nominierung zum Deutschen Zukunftspreis geführt hat.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Wir haben ein Verfahren entwickelt, wie man aus ganzen Lupinensamen ein schmackhaftes, sensorisch ansprechendes, funktionelles Lupinenprotein herstellen kann. Das Verfahren umfasst verschiedene Schritte. Neben dem Schälen und Flockieren der Lupinensamen werden diese anschließend mit überkritischem CO2 extrahiert. Hierdurch werden verschiedene Fettbegleit- und Geschmacksstoffe entfernt, sodass ein neutraler Rohstoff für die Proteinisolatgewinnung verfügbar ist. Anschließend, nach der Entölung, werden die Flocken in saures Wasser gegeben, es wird noch einmal extrahiert, Alkaloide, Oligosaccharide, die stören, werden entfernt. Anschließend wird ein Proteinisolat daraus gewonnen.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Es ist uns gelungen, eine vollständige Verarbeitungs- und Wertschöpfungskette von Blauen Süßlupinen aufzubauen, die Potenziale sowohl für die einheimische Landwirtschaft als auch für die Ernährungsindustrie bietet.

Lassen Sie uns zum Ausgangspunkt unseres Gespräches zurückkommen. Welche Chancen gibt es, mithilfe Ihrer Innovation den Problemen einer wachsenden Nahrungsmittelknappheit zu begegnen?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Das Lupinnenisolat ist ein sehr hochwertiges Protein, es enthält alle essentiellen Aminosäuren und ist für die menschliche Ernährung sehr gut geeignet. Die Proteinversorgung wird über dieses Lupinenprotein daher sichergestellt. Wir haben in Deutschland einen Anfang gemacht, aber letztendlich lässt sich das Ganze auf Europa und auch global übertragen. Es könnten regional Proteine erzeugt werden, vielleicht auch dort, wo Mangelernährung herrscht.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Es gibt verschiedene Aspekte: Wir brauchen nur ein Viertel bis ein Fünftel der Fläche, die man bräuchte, wenn das gleiche Eiweiß über tierische Proteine verfügbar gemacht würde – damit sparen wir eine Menge. Wir können unsere Lupinen an Standorten wachsen lassen, an denen andere Pflanzen nicht wachsen; damit entgehen wir auch dem Wettbewerb mit den klassischen Energiepflanzen Mais und Raps. Aufgrund des geringen Anspruchs der Lupine an die Bodenqualität erschließen wir möglicherweise sogar Flächen, die bisher noch nicht erschlossen waren.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Lupinen wachsen auf sandigen, zur Trockenheit neigenden Böden. Es ist naheliegend, dass bei wachsender Nahrungsmittelknappheit sogenannte Grenzstandorte vermehrt genutzt werden. Lupinen werden bereits heute wirtschaftlich auf Grenzstandorten angebaut.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Es ist bemerkenswert, wo sich die Lupine seit der Verschärfung des Klimawandels überall ausgebreitet hat – beispielsweise auch schon in Island. In Island wachsen Wildlupinen auf riesigen Flächen, und so ist man schon an uns herangetreten, zu prüfen, ob da nicht auch die süßen Varietäten, die hier in Deutschland angebaut werden, wachsen könnten. Prinzipiell ist die Lupine eine ziemlich robuste Pflanze, sie wächst in den Anden genauso wie in Nordafrika oder Australien. Somit wäre es prinzipiell möglich, Lupinen auf der ganzen Welt anzubauen.
Es eröffnen sich damit auch Möglichkeiten, unsere Technologie – gegebenenfalls modifiziert – auch in ärmere Regionen der Welt zu übertragen, um dort der Mangelernährung entgegenzuwirken.

Gerne möchten wir noch etwas zu Ihrem persönlichen Hintergrund erfahren: Wann hat sich bei Ihnen der Berufswunsch herausgebildet?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Das war Ende der 12. Klasse, und es war ganz konkret: Ich wollte Lebensmitteltechnologie studieren und habe sehr schnell im Studium festgestellt, dass mir Analytik und Verfahrenstechnik, die Kombination, sehr gut gefällt und auch liegt. Im Fraunhofer-Institut habe ich dann auch meine Diplomarbeit gemacht, bereits zur Lupine, so bin ich ab 2005 in das Thema gerutscht.

Sie haben sich gerade habilitiert und den Schritt zum Professor gemacht, also zum Lehrer. Gab es in Ihrem Studium Personen oder Ereignisse, die Sie beeinflusst haben?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Wenn man meinen Lebenslauf ansieht, war es kein direkter Weg zu den Lebensmitteln. Ich habe in den 1980er-Jahren Verfahrenstechnik studiert, da mich viele Aufgabenstellungen interessiert haben. Verfahrenstechnische Fragestellungen werden in der Chemieindustrie genauso bearbeitet wie in der Automobilindustrie, der Entsorgungswirtschaft oder in der Lebensmittelindustrie. Begonnen habe ich 1996 bei Fraunhofer mit der Fraktionierung von Rückständen aus Produktionsprozessen, zum Beispiel der Aufbereitung von Schmierstoffen. Nachdem ich hier aber nach einigen Jahren auch Themen zur Gewinnung von Proteinen aus pflanzlichen Rohstoffen bearbeitete, fand ich zunehmend Gefallen daran. Dass sich das Thema Lupine so spannend entwickeln würde, dass ich sogar meine Habilitationsschrift zu diesem Thema verfassen würde, habe ich zum damaligen Zeitpunkt nicht erwartet. Heute bin ich aber zutiefst davon überzeugt, dass die Ernährung der Weltbevölkerung mit pflanzlichen Proteinen ein Bereich ist, der in Zukunft immer wichtiger werden wird. Wir sollten alles daransetzen, die Menschen davon zu überzeugen, sich mehr und mehr auch pflanzlich zu ernähren. Dafür müssen wir ihnen aber schmackhafte pflanzliche Alternativen bieten. Und da gibt es auch in Zukunft noch einige zu tun.

Sie haben dieses wissenschaftliche Projekt in die Freiheit entlassen. Fühlen Sie sich als Wissenschaftler, oder sind Sie auf dem Absprung zum Unternehmer?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Eigentlich bin ich Fraunhofer-Wissenschaftler mit Haut und Haaren. Aber Josef von Fraunhofer, unser Namenspatron, war sowohl Wissenschaftler als auch Erfinder und Unternehmer, und dieses Unternehmer-Gen ist in mir ebenfalls stark ausgeprägt. Das hat mich damals dazu bewogen, die Firma zu gründen.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Ich habe mich in diese Richtung – zumindest ein wenig – verändert: Ich bin Geschäftsfeldmanagerin geworden, gehe mehr nach draußen und verkaufe letztendlich auch die Innovationen, die wir hier im Institut entwickeln. So bin ich auch mehr auf die Unternehmerseite gerutscht, aber bleibe natürlich weiterhin Wissenschaftlerin.

Sie sorgen als Unternehmerin für die wirtschaftliche Umsetzung der Innovation. Was treibt Sie an?

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Ich habe mich im Rahmen von Forschungsvorhaben viele Jahre mit wertgebenden pflanzlichen Inhaltsstoffen und deren Anwendung unter anderem in der Ernährungsindustrie beschäftigt. Als Projektmanagerin und Leiterin eines Kompetenz- und Gründerzentrums für moderne Agrobiotechnologie konnte ich mein Wissen vertiefen. Seit 2004 arbeite ich intensiv am Thema Lupine. Die Phase der Umsetzung einer Projektidee bringt neue, spannende Herausforderungen mit sich, denen ich mich gern stelle.

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Frau Petersen hat dieses Projekt gemeinsam mit einem umfangreichen Konsortium auf den Weg gebracht. Das hatte sie sehr gut im Griff, was ich auch das eine oder andere Mal am eigenen Leibe erfahren durfte, denn sie hat mir auch immer wieder erklärt, was ich zu tun habe und was nicht. Als wir das Unternehmen gegründet hatten und auf der Suche nach einer starken Geschäftsführung waren, musste ich sofort an Frau Petersen denken, sowohl wegen ihrer Verbundenheit zu dem Produkt – der Lupine – als auch wegen ihres überragenden Engagements.

Ihr beruflicher Hintergrund ist Innovationsmanagement. Kann man Innovationen planen?

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Ja, Innovation ist planbar. Eine gute Idee allein reicht nicht, um erfolgreich zu sein. Das Thema Lupine ist erfolgreich, weil die Akteure gemeinsam und motiviert hinter der Idee stehen.

Innovationen brauchen Mut und Disziplin? Wohin tendieren Sie mehr?

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Ich würde sagen, in Richtung Disziplin, denn ich bin jemand, der auch nicht locker lässt, wenn ich Rückschläge erhalte, negative Erfahrungen mache oder negative Ergebnisse bei meinen Experimenten bekomme. Dann mache ich weiter, denn ich möchte wissen, was die Ursache dafür ist. Und ich verfolge das konsequent weiter, bis ich damit zufrieden bin.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Innovation umzusetzen heißt, Entscheidungen zu treffen. Dazu gehören Mut und Disziplin.

Sie haben eine sehr spannende Aufgabe hier. Wie sieht denn Ihre Arbeitswelt von morgen aus?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Eines weiß ich sicher: Die Ideen gehen uns nicht aus, das merke ich jeden Tag aufs Neue. Es gibt zwei Themenfelder, in denen wir uns weiterentwickeln werden. Das ist zunächst der internationale Kontext, denn die Ernährungssicherung ist ein globales Problem. Es ist kein typisch deutsches Thema, denn für uns in Deutschland ist es eher von untergeordneter Bedeutung, was Lebensmittelrohstoffe kosten. Der Mehlpreis in einer Semmel macht nur wenige Prozent des Endverkaufspreises aus. Aber für Menschen in armen Regionen kann eine Verdoppelung der Rohstoffpreise dramatische Folgen haben. Daher ist mir die Internationalisierung persönlich ein großes Anliegen. Ich bin fest davon überzeugt, dass wir uns weltweit viel besser vernetzen müssen. Alle Akteure, die in den Bereichen Nachhaltigkeit, Agrarwirtschaft und Lebensmittelproduktion arbeiten, sollten viel enger zusammenarbeiten, und jeder Experte und jedes Land kann dann die eigenen individuellen Stärken einbringen. Zur Internationalisierung haben wir einen intensiven Austausch mit Brasilien begonnen, wo wir derzeit eine Projektgruppe betreiben. Das, was wir dort lernen, können wir dann auch auf andere Länder anwenden und nachhaltige Lösungen von einer Region auf die andere übertragen.

Der andere Aspekt, der mir sehr am Herzen liegt, ist das Thema Individualisierung der Ernährung: Wie können wir den Menschen genau die Ernährung bieten, die sie möglichst lange leistungsfähig und gesund hält, am besten spezifisch zu jedem Zeitpunkt ihres Lebens? Da stehen wir absolut am Anfang. Es existiert noch so wenig abgesichertes Wissen, was Lebensmittelbestandteile je nach Matrix und Zubereitung im Organismus tatsächlich bewirken. Das sind eigentlich banale Fragen, aber sie können noch lange nicht sicher beantwortet werden. Aus diesem Grund arbeiten wir immer intensiver mit Ernährungswissenschaftlern zusammen und erwarten noch spannende Ergebnisse für die Zukunft. Unsere Gesellschaft wird zunehmend älter, und wir möchten ja alle, wenn wir älter werden, auch gesund alt werden. Hier gibt es noch große Herausforderungen zu bestehen.

Gibt es eigentlich Eigenschaften, die dem Erfolg entgegenstehen? Macht Druck ungeduldig?

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Ich bin überzeugt, dass gute Projekte Zeit brauchen. Doch Flexibilität, Vertrauen und Disziplin helfen, dass sich Erfolg kurzfristig einstellt.

Womit motivieren Sie sich selbst, und was ärgert Sie so richtig?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Meine größte Motivation ist das Wissen um einen Arbeitsplatz, der täglich aufs Neue spannend ist und mir alle Freiheiten gibt, die ich mir wünschen kann. Wenn wir eine neue Idee haben, dann setzen wir uns im Team zusammen und probieren einfach aus, ob und wie man das Ganze umsetzen kann. Das fasziniert mich, und deswegen arbeite ich sehr gerne und manchmal auch ein paar Stunden mehr, als es unbedingt sein müsste. Was mich stört? Wenn es mal nicht ganz so gut oder ganz so schnell läuft, wie ich mir das wünsche. Das kann schon mal passieren, aber generell glaube, dass ich sehr zufrieden mit meiner Arbeit in einem tollen Team und einem spannenden Umfeld bin.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Generell motiviert mich – ähnlich, wie Herr Eisner es sagte – die Freiheit, den Bereich, in dem ich tätig bin, mitzugestalten und meinen Beitrag bei der Erforschung neuer Bereiche zu leisten.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Mich motiviert es, die Firma Prolupin mit aufbauen zu dürfen. Die Realisierung einer Projektidee, die vor gut 15 Jahren begann, bereitet mir Freude.
Ärgern tue ich mich, wenn Planungen sich als nicht praktikabel erweisen.

Was tun Sie gegen Stress? Womit entspannen Sie sich?

Dr.-Ing. habil. Peter Eisner
Ich mache gerne Sport als Ausgleich und genieße die Zeit mit meiner Familie. Ich habe drei Kinder, und mit dem Großen fahre ich jetzt für vier Wochen nach Brasilien und in die USA. Das sind genau die Dinge, die mich wieder entspannen. Allein das Heimradeln bringt schon etwas, um den Kopf nach der Arbeit wieder frei zu bekommen. Wir wohnen auf dem Berg, und wenn ich oben angekommen bin, habe ich andere Probleme als dienstliche, da bin ich erst mal am Schnaufen.

Dr. rer. nat. Stephanie Mittermaier
Ich bin verheiratet, und in der Freizeit spiele ich sehr gerne Badminton, auch im Verein. Das ist Training und bringt den Ausgleich.

Dipl.-Ing. agr. Karin Petersen
Ich verbringe die freie Zeit gern mit meiner Familie – und ich mag Reisen und gutes Essen.