Regulierte Verdauung mit proteinreichen Nahrungsfasermischungen aus Nebenströmen der Getreide-, Ölsaaten, Obst und Gemüseverarbeitung in der Schweiz

Bewilligte Projekte 16:44

Dr. Kim Mishra

Vereinsbrauerei Brewdaz

Ziel ist es, die Nebenströme in der Schweiz aufgrund ihrer Nahrungsfaserzusammensetzung zu charakterisieren und so zu kombinieren, dass unterschiedliche Effekte auf das Verdauungssystem erzielt werden. Die Aufwertung der Nebenströme für den menschlichen Verzehr wird durch Hochtemperatur, Hochdruck, Doppelschnecken Nassextrusion (HTD2SNEX) erzielt. Diese nutzt die texturierenden Eigenschaften von Nahrungsfaser-Protein Schmelzen, um ein homogenes, formstabiles Extrudat zu generieren, das sich für den menschlichen Verzehr eignet.

Ergebnis

Ziel war die Verwendung von Nebenströmen aus der Lebensmittelverarbeitung, um die Verdauung zu fördern. Es wurden formfeste Extrudate aus Malztreber und Ölsaatenpresskuchen entwickelt. Die Ernährungsstudie zeigte, dass Nebenströme ohne Weiteres anstatt zu Tierfutter in Lebensmittel aufgewertet werden können.

Die Transformation in ein effizientes und nachhaltiges Schweizer Ernährungssystem erfordert die Reduktion von Lebensmittelverlusten entlang der ganzen Wertschöpfungskette. Rund 48% der produzierten Kalorien gehen in der Lebensmittelwertschöpfungskette verloren. In der Schweiz werden jährlich 2.3 Mio t Trockensubstanz an Lebensmitteln produziert, wovon 0.51 Mio t Nebenströme anfallen. Viele dieser Nebenströme zeichnen sich durch einen hohen Nahrungsfaser- und Proteinanteil aus und werden deshalb als Tierfutter vewendet, anstatt für den menschlichen Verzehr aufgewertet zu werden. Die Kosten-Nutzen-Analyse der protein- und nahrungsfaserreichen Nebenströme der Schweiz hat erbeben, dass sich Malztreber, Obsttreber sowie Ölsaatenpresskuchen aus der Sonnenblumen- und Rapsöl Industrie aufgrund ihrer Anfallmenge und Nährstoffzusammensetzung für den menschlichen Verzehr eignen. Alle Nebenströme fallen regelmässig in grossen Mengen an und werden bis dator vor allem als Viehfutter verwendet. Die Lagerfähigkeit von Malztreber und Obsttrester ist gering und eine Gärung setzt bereits wenige Stunden nach Anfall ein. Ölsaatenpresskuchen sind länger haltbar, da sie weniger kurzkettige Kohlenhydrate beinhalten und deshalb weniger anfällig auf mikrobiellen Verderb sind. Malztreber enthält einen hohen Anteil an resistenten Stärken, Cellulose Hemicellulose, Lignin und Proteinen, während Obsttrester einen hohen Anteil an Pektinen, Cellulose, Hemicellulose und einen geringen Proteinanteil aufweist. Ölsaatenpresskuchen zeichnen sich durch ihren hohen Proteingehalt aus. Die hoch Temperatur, hoch Druck, Doppelschnecken Nassextrusion (HTHDDSNE) von Malztreber hat gezeigt, dass eine Vorvermahlung und mechanische Entwässerung zu einem formfesten Extrudat führt. Das Malztreber Extrudat weist geringe Elastizität auf und ist bröcklig, aber zeichnet sich durch eine ausgewogene Nahrungsfaserzusammensetzung aus. Durch das Mischen von Malztreber mit Ölsaatenpresskuchen wurde ein elastisches, formfestes Extrudat hergestellt, das sich durch einen hohen Protein, sowie Nahrungsfasergehalt auszeichnet. Die durchgeführte Ernährungsstudie untersuchte den Effekt von regelmässiger Malztreberzufuhr auf die Verdauungstätigkeit. Die Studie wurde mit Malztreber Extrudat durchgeführt, da dieses eine optimale Nahrungsfaserzusammensetzung enthält. Die vorhandenen Cellulosen, Hemicellulosen, Lignine, resistenten Stärken, sowie beta-Glucace wirken sich positiv auf Reizdärme und chronische Obstipation aus und verringern das Risiko von Herz-Kreislauf Erkrankungen. Für die Studie wurden sechs freiwillige, männliche Teilnehmer im Alter von 30 und 31 Jahren aufgeboten. Die Teilnehmer protokollierten ihre Nahrungsfaseraufnahme aus der die tägliche Protein-, Kohlenhydrat-, Fett-, und Nahrungsfaseraufnahme berechnet wurde. Zudem wurden die Stuhlgänge betreffend Dauer, Frequenz, sowie Konsistenz protokolliert. Dies wurde während vier Wochen durchgeführt. Danach wurde eine Intervention während sieben Tagen durchgeführt: Jeweils drei Teilnehmer wurden aufgefordert, täglich drei Portionen (je 10g) Malztreberextrudat (Supplementierung von 15g Nahrungsfasern) oder Zwieback (Placebo) vor den drei Hauptmahlzeiten zu sich zu führen. Die Supplementierungsgruppe wies eine erhöhte Stuhlgangsfrequenz und eine verkürzte Stuhlgangsdauer auf während der Supplementierung. Die Resultate dieser Studie zeigen, dass aus nahrungsfaserreichen Nebenströmen der Schweiz formfeste Extrudate hergestellt werden können. Diese führen bei regelmässigem Verzehr zu einer Modulierung der Verdauungstätigkeit.

Im Programm Food 4.0 begleiten die Akademien der Wissenschaften Schweiz unter dem Lead der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW innovative Projektideen, die ganz am Anfang der Entwicklung stehen. Gefördert werden insbesondere Projekte, die neue Perspektiven für eine erfolgreiche Entwicklung des Schweizer Ernährungssystems aufzeigen. Die ausgewählten Projekte leisten einen wichtigen Beitrag zur Lösung der grössten Herausforderungen und adressieren die Themenbereiche Food Waste, Nachhaltigkeit und Gesundheit.