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Posts Tagged ‘Lebensmittel’

„Es gibt keine einfachen Antworten und wenn, dann sind sie falsch“, sagte Dr. Klaus Schäfer, Vorsitzender der DECHEMA, zu Beginn des diesjährigen DECHEMA-Tages. Das trifft wohl auch auf die Frage nach dem Gentechnikrecht zu, die im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Vorträge und der Podiumsdiskussion stand.

Die beiden Sprecher Prof. Dr. Christine Lang, Co-Vorsitzende des Bioökonomierates, und Prof. Dr. Christian Jung, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, waren sich einig, dass das Gentechnikrecht der EU neu geregelt werden müsse. Eine einfache Antwort ist das trotzdem nicht, denn die wissenschaftlichen Grundlagen und die öffentliche sowie politische Diskussion sind hochkomplex. 2018 hatte der EuGH Genome Editing mit CRISPR/Cas als Gentechnik eingestuft, so dass mit dieser Methode erzeugte Arten von Nutzpflanzen und -tieren strengen Zulassungsverfahren und der Kennzeichnungspflicht unterliegen, wenn sie als Lebensmittel in den Handel kommen sollen.

Doch CRISPR ist nicht gleich CRISPR: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit der sogenannten „Gen-Schere“ unterschiedlich stark ins Erbgut einzugreifen. So können lediglich einzelne Sequenzen des Genoms gezielt verändert oder ausgeschaltet werden (CRISPR SDN1), um Pflanzen beispielsweise resistent gegenüber Schädlingen zu machen, ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Trockenheit oder Hitze zu erhöhen oder den Stärkegehalt zu steigern. Bei dieser Methode wird kein fremdes Erbgut eingefügt. Es handelt sich also um Mutationen, wie sie auch auf natürliche Weise oder durch klassische Mutagenese, z.B. durch den Einsatz von  Strahlung oder Chemikalien, entstehen können. Klassisch erzeugte Mutationen werden zwar von der EU als Gentechnik eingestuft, unterliegen aber einer Ausnahmeregelung, so dass so produzierte Arten seit Jahren auf deutschen Tellern landen. Die Grapefruit Ruby ist ein Beispiel.

„Organismen, die mit CRISPR SDN1 entstehen, sind identisch mit Produkten, die mit älteren zugelassenen Verfahren erzeugt werden“, sagte Christine Lang. „Daher stellt sich die Frage, warum sie unterschiedlich sicher sein sollen, zumal CRISPR quasi keine Nebeneffekte hat, während bei spontanen Mutationen durch Bestrahlung tausende von Off-Target-Effekten entstehen.“ Auch Christian Jung unterstrich, dass von CRISPR keine höheren Gefahren ausgingen als von traditioneller Züchtung.

Podiumsdiskussion zum Thema Gentechnikrecht

In der Praxis werde es ohne Neuregelung bald zu rechtlichen Problemen kommen, so Christian Jung. Denn die meisten Länder, z.B. die USA, Japan oder Australien, sehen CRISPR nur dann als Gentechnik an, wenn das Erbgut stark verändert oder fremdes Genmaterial eingeführt wird. CRISPR SDN1 gilt dort nicht als gentechnische Veränderung und muss deshalb in diesen Ländern auch nicht gekennzeichnet werden. Doch ohne Kennzeichnung ist CRISPR im Produkt nicht erkennbar oder nachweisbar. Wie sollen Händler entscheiden, was sie importieren dürfen und was nicht, um die Regularien und Kennzeichnungspflicht in Europa einzuhalten?

Prof. Dr. Christian Jung, Prof. Dr. Christine Lang und Prof. Dr. Kurt Wagemann auf dem Podium beim DECHEMA-Tag 2019

Ein anderes Argument für eine Neuregelung des EU-Gentechnikrechts sind die Vorteile von CRISPR. Das Verfahren ist sehr präzise, schnell und dadurch günstiger als klassische Züchtungsmethoden oder die älteren Verfahren der Mutagenese. Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung wird es immer wichtiger, ertragreichere und widerstandsfähigere Arten zu züchten. Außerdem können Lebensmittel durch CRISPR gesünder werden, erklärt Christine Lang, wenn geneditiertes Soja beispielsweise weniger ungesunde Transfette bildet oder weniger Pflanzenschutzmittel nötig sind, weil Pflanzen durch die gezielte Mutation vor Schädlingen geschützt sind. Nützliche Anwendungen, die in der EU durch das Urteil des EuGH nicht mehr erforscht und entwickelt werden, so Christian Jung. Damit die Vorteile genutzt und Risiken gleichzeitig vorgebeugt werden können, sei eine Neuregelung nötig. Dafür empfiehlt der Bioökonomierat u. a. abgestufte Genehmigungs- und Zulassungsverfahren und dass die Anwendung von Genome Editing registriert und überwacht wird.

Am Ende des DECHEMA-Tages steht die Erkenntnis: Um zu Lösungen zu kommen, die Umwelt und Verbraucher zu schützen und gleichzeitig Forschung und Innovation zu ermöglichen, müssen noch viele Antworten gefunden werden. Eine Aufgabe, an der sich Politik, Wissenschaft und Gesellschaft beteiligen müssen.

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Dr. Rainer Schnee ist 1. Vorsitzender der Deutschen Phosphor-Plattform e.V.

Herr Dr. Schnee, Sie referieren bei dem Infotag „Phosphor aus Klärschlamm – Wie Sie die Phosphorabreicherung bestimmen können!“ zum Thema „Lebensmittel ohne Phosphate – geht das überhaupt?“ Welche Funktion erfüllen Phosphate generell bei der Lebensmittelherstellung?

Phosphate sind natürliche Bestandteile nahezu aller Nahrungsmittel. Sie werden aber auch als funktionelle Lebensmittelzusatzstoffe bei der Verarbeitung zahlreicher Nahrungsmittel eingesetzt. Die Wirkung von Phosphaten auf Lebensmittel ist eine Funktion ihrer Kettenlänge (Mono/Ortho-, Di/Pyro-, Tri/Tripoly-, Polyphosphate) und ihres pH-Wertes. Phosphate werden insbesondere zur Stabilisierung von Fleisch- und Milchprodukten sowie als Backtriebsäure in Backpulver eingesetzt.

  • Die hohe Pufferkapazität von Phosphaten trägt zur Stabilisierung des pH-Wertes von Lebensmitteln bei. Der pH-Bereich von Lebensmitteln liegt in der Regel zwischen 3,5 (z.B. Säfte) und 7,5 (z.B. Gemüse): Orthophosphate und Pyrophosphate sind am effektivsten als Puffersubstanzen.
  • Langkettige Polyphosphate haben komplexbildende Eigenschaften auf mehrwertige Kationen wie Calcium und Magnesium. Dies ist insbesondere wichtig bei der Herstellung von Fleisch- und Milchprodukten. Durch Komplexierung von Schwermetallkationen wie Eisen und Kupfer lassen sich Oxidationsreaktionen verzögern und Ranzigkeit verhindern.
  • Phosphate können aufgrund ihrer negative Oberflächenladung (Polyanioneffekt) Dispersionen, Emulsionen und Suspensionen stabilisieren. Diese Eigenschaften steigen mit der Kettenlänge und pH-Wert. Durch Beeinflussung der Oberflächenladung von Proteinen haben Phosphate einen starken Einfluss auf ihre Wasserbindungskapazität und Gelbildung und können eine Denaturierung verzögern oder ganz verhindern.
  • Pyrophosphate besitzen eine spezifische Wirkung auf die Wasserbindefähigkeit des Muskeleiweißes Actomyosin in Fleisch und Fisch sowie auf die Gelbildung von Kasein in Milchprodukten.
  • Mit zunehmender Kettenlänge entwickeln Polyphosphate bakteriostatische Wirkungen. Diese wird insbesondere bei Schmelzkäse genutzt.
  • Phosphate, insbesondere Tricalciumphosphat, wirken als Rieselhilfsmittel (Trennmittel), um hygroskopische Pulver freifließend zu erhalten. Ihre hohe spezifische Oberfläche bindet überschüssige Feuchtigkeit, und ihre sphärische Kristallstruktur ergibt einen »Kugellager-Effekt«, der zu hervorragendem Fließverhalten führt.
  • Calciumphosphate, Magnesiumphosphate, Eisenphosphate und Zinkphosphate werden zur Mineralstoffanreicherung in funktionellen Lebensmitteln sowie Babynahrung verwendet. Als natürliche Mineralstoffe sind sie Nährstoffe von hohem physiologischem Wert.

Kombinationen von Phosphaten werden in zahlreichen Milchprodukten eingesetzt zur Komplexierung von Calcium und zur Stabilisierung des pH-Wertes. Pyrophosphate haben eine spezifische Wechselwirkung mit Kasein. Das Kasein wird entfaltet und wirkt bei erhöhtem pH ähnlich wie Natriumkaseinat. Es quillt und wirkt auch als Emulgator. Aufgrund dieser Effekte werden Phosphate hauptsächlich als Schmelzsalz für Schmelzkäse eingesetzt, aber auch für Kondensmilch, zur Stabilisierung von Molke, für Instant-Pudding und Milchdesserts.

Fleisch, Fisch und andere Meerestiere enthalten das aktive Muskelprotein Aktomyosin, das auch für die wasserbindenden Eigenschaften des Muskelfleisches verantwortlich ist. Im lebenden Muskel steuert die natürliche Phosphatverbindung ATP (Adenosintriphosphat) die Struktur und die Wasserbindung des Aktomyosins. Jedoch wird das ATP während der post mortem Vorgänge durch biochemische Reaktionen rasch abgebaut, der pH-Wert sinkt, das Muskeleiweiß schrumpft und die wasserbindende Kapazität des Fleisches geht verloren, es wird trocken, fest und fasrig. Nur zugesetzte Phosphate haben die einzigartige Fähigkeit, entsprechend ATP zu reagieren und damit die natürliche wasserbindende Kapazität der Muskelproteine wiederherzustellen.

Der hochspezifische Effekt der Phosphate auf das Wasserbindevermögen von Muskeleiweiß aller Arten von Fleisch, Fisch und essbaren Meerestieren liegt an den speziellen polyanionischen Eigenschaften von Phosphaten und an den dadurch veränderten Oberflächenladungen der Muskelproteine. Dieser hoch spezifische Effekt wird nur durch Diphosphate (Pyrophosphate) erzielt, die zwei Phosphoratome pro Molekül enthalten. Längerkettige Polyphosphate werden erst wirksam nach einer Hydrolyse zu Diphosphaten durch die im Muskel vorkommenden natürlichen Phosphatasen. Diphosphate wirken dann wie das ATP bei der natürlichen Muskelkontraktion, die Aktomyosinkomplexe trennen sich wieder, das Muskeleiweiß wird aktiviert und aufgeschlossen.

Die wichtigsten Vorteile der Phosphatbehandlung in Fleisch- und Fischprodukten sind wie folgt:

  • Wiederherstellung und Erhaltung der natürlichen Wasserbindung des Muskeleiweißes
  • Verbesserung und Schutz von Farbe, Struktur, Aussehen und Aroma
  • Verminderung von Abtropf-, Auftau- und Kochverlusten
  • Erhaltung von natürlichen Nährstoffen
  • Verhinderung von Feuchtigkeitsmigrationen während des Auftauens, der Erwärmung und der Lagerung
  • Mehr Saftigkeit und weniger Geleeabsatz, bessere Erhaltung der natürlichen Feuchtigkeit, bessere Textur und Zartheit
  • Wirksame Komplexierung von Kalzium- und Magnesiumionen zur Lockerung der Eiweißstruktur
  • Stabilisierung des pH-Wertes zur Erhaltung der natürlichen Wasserbindung, der natürlichen Farbe und zur Verringerung von Ranzigkeit
  • Weniger Oxydationsreaktionen während der Verarbeitung durch die wirkungsvolle Komplexierung von pro-oxidative Metallionen

Würde die Lebensmittelindustrie auf Phosphate verzichten, welche Auswirkungen hätte diese Entscheidung für den Verbraucher?

Eine Vielzahl heute im Markt befindlichen verarbeiteten Lebensmittel wären in der gewohnten Qualität und zu den derzeitigen Preisen nicht mehr herstellbar.

Gibt es Alternativen zu der heutigen Verfahrensweise? Wie sehen Sie den Einsatz von Phosphaten bei Lebensmitteln auf mittel- bis langfristige Sicht?

Direkte Alternativen zu Phosphaten mit vergleichbaren Wirkungen und Eigenschaften existieren nicht. Daher werden sie auch langfristig weiterhin eingesetzt werden.

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Herr Professor Fischer, Schokolade oder Bier sind uralte Lebensmittel, die sich über Jahrhunderte entwickelt haben. Was gibt es daran heute noch zu verbessern?

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Univ.-Prof. Dr. Lutz Fischer

Fischer: Es geht hier beispielsweise um die geschmacklichen und gesundheitlichen Eigenschaften der Produkte. Beide Qualitätseigenschaften sollen für den Konsumenten gesichert für eine möglichst lange Aufbewahrungszeit und bei unterschiedlichen Transport- und Lagerbedingungen gewährleistet sein.

Läuft der Einsatz moderner biotechnologischer Methoden in der Lebensmittelherstellung nicht dem Wunsch vieler Verbraucher nach möglichst naturbelassenen Lebensmitteln entgegen?

Fischer: Beides hat nicht logischer Weise etwas miteinander zu tun. Was bedeutet „naturbelassen“? Ein nicht verarbeitetes Lebensmittel wie eine Banane, Apfel oder Mohrrübe könnte als „naturbelassen“, weil nicht weiter verarbeitet essbar, betrachtet werden. Die allermeisten Lebensmittel müssen für den Verzehr jedoch verarbeitet, also z.B. gewaschen, erhitzt, zerkleinert, mit anderen Komponenten vermischt und hygienisch einwandfrei abgepackt werden. Biotechnologie ist NICHT gleich Gentechnik, falls Sie darauf anspielen. Moderne biotechnologisch Verfahren sind beispielsweise Membrantrenntechniken, Ultrahochdruckverfahren, modifizierte Fermentationsverfahren u.a.m. Dabei bleiben die Lebensmittel durchaus „naturbelassen“, sie werden nur gesundheitlich gesehen sicherer und länger haltbar.

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Mehr zum Thema erfahren Sie beim DECHEMA-Kolloquium „Neue Trends bei traditionellen Lebensmitteln“ am 26. November 2018 in Frankfurt – melden Sie sich kostenfrei an!

Welche Vorteile bietet die Biotechnologie gegenüber anderen Wegen der Lebensmittelverarbeitung?

Fischer: Im Grunde genommen ist dies wieder eine Definitionssache des Begriffs „Biotechnologie“. Da Lebensmittel grundsätzlich aus pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen Rohwaren – also Biomasse – bestehen, fällt jegliche Verarbeitung davon in die weitestgehende Definition der „Biotechnologie“. Es ist dann eher eine Frage des Blickwinkels, ob ich eine Verarbeitung von Lebensmitteln als reine Verfahrenstechnik oder Biotechnologie, die als interdisziplinäre Wissenschaftsdisziplin die Verfahrenstechnik definitionsgemäß mit beinhaltet, ansehen möchte. Nimmt man eine engere Sichtweise der Disziplinen ein, so könnte die Biotechnologie in der Betrachtung von molekularen Ursachen und Prinzipien der Biomolekülveränderung in Lebensmitteln betrachtet werden. Dann kommen enzymatische bzw. biokatalytische Prozesse in den Mittelpunkt der Betrachtung, die als Riesenvorteil gegenüber anderen Prozessen angesehen werden können, da sie SELEKTIV im Lebensmittel wirken und, wie bei einem chirurgischen Eingriff in einer Operation, als molekulare Skalpelle für die Verbesserung von Lebensmitteleigenschaften genutzt werden können.

Und zum Schluss eine persönliche Frage: Welches Lebensmittel, dass in den letzten Jahren neu oder anders auf den Markt gekommen ist, empfinden Sie persönlich als Bereicherung für Ihren Speiseplan?

Fischer: Persönlich finde ich die pro- und prebiotischen Milchprodukte als große Bereicherung für meinen Speiseplan. Diese Produkte schmecken mir nicht nur sehr gut, sondern haben für mich auch noch einen besonderen gesundheitlichen Effekt für meine Verdauung und mein Immunsystem. Ich bin zwar nicht Betroffener, aber die lactosefreien oder glutenfreien Lebensmittel finde ich ebenfalls bereichernd, da hier Menschen mit individuellen Lebenmittelunverträglichkeiten ein attraktiverer und gesünderer Speiseplan offeriert werden kann.

Wir sprachen mit Univ.-Prof. Dr. Lutz Fischer vom Institute of Food Science and Biotechnology an der Universität Hohenheim. Er ist Vorsitzender der DECHEMA-Fachgruppe Lebensmittelbiotechnologie.

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 Vom 28. – 30. August trafen sich auf Einladung des kooperativen Promotionskollegs „Bioressourcen und Biotechnologie“ der THM und der JLU sowie der DECHEMA-Fachgruppe „Lebensmittelbiotechnologie“ 32 Doktorandinnen und Doktoranden, Postdoktoranden und Professoren auf Schloss Rauischholzhausen, um sich fortzubilden und über die aktuellen Entwicklungen in ihren Forschungsbereichen zu diskutieren. Die Teilnehmer/innen kamen aus verschiedenen europäischen Ländern, Asien und Südamerika.

Gruppenfoto Summer School LBT 2017

Foto: Bernd Hitzmann

Ein besonderer Schwerpunkt der Summer School waren „Enzyme“, die unsere Lebensmittel schmackhafter und vor allem noch sicherer machen können. Dabei ging es um neuentdeckte Enzyme von Insekten, Bakterien und Pilzen mit teilweise faszinierenden katalytischen Eigenschaften, die in der Lebensmittelherstellung wertvolle Dienste verrichten könnten. Da die Enzyme allgemein zu den Proteinen gehören, sind sie, nach obligatorischer Überprüfung der Unbedenklichkeit von neuen Enzymen, gleichzeitig ein natürlicher Nahrungsbestandteil und vollkommen verdaubar. Weitere wichtige Themen waren die Produktion von Enzymen, gesundheitsfördernden Zuckern (Fructo- und Galactooligosacchariden) sowie Vitaminen und Aromastoffen durch Fermentationsprozesse, die mit Hilfe mathematischer Modellierung der Bedingungen ökonomisch optimiert werden können. Ebenso wären biotechnologische Verbesserungen beispielsweise bei der Kombucha- und Bierherstellung machbar.

Intensiv diskutiert wurden auch die Chancen und Risiken neuer gentechnischer Methoden wie „CRISPR/Cas“ (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Diese neue Methode, abgeschaut vom Immunsystem der Bakterien, ermöglicht es, die Genome von Produktionsorganismen noch gezielter zu verändern und damit im Sinne der Lebensmittelqualität zu verbessern. Eine anschließende Beurteilung, ob der modifizierte Organismus durch menschlichen Eingriff oder eine natürliche Mutation verändert wurde, ist kaum möglich. Die Lebensmittelsicherheit ist dadurch jedoch nicht gefährdet. Die sehr komplexen lebensmittelrechtlichen Rahmenbedingungen in Europa wurden von einem Experten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) dargestellt. Hier erscheinen manche Entscheidungen aus Brüssel nicht ausschließlich wissensgesteuert, sondern bedauerlicherweise politisch motiviert.

Wertvolle Diskussionen und neue Erkenntnisse ergaben sich insbesondere durch die interdisziplinäre Zusammensetzung der Gruppe. Neben Lebensmittelchemikern trugen auch Ingenieure, Biotechnologen, Biologen, Physiker und Mathematiker zum Gelingen der dreitägigen Veranstaltung bei. Zahlreiche neue Kontakte konnten geknüpft und neue gemeinsame Projektideen entwickelt werden. Eine Fortsetzung der Summer School im Jahr 2019, dann an der Universität Hohenheim, wurde bereits beschlossen.

 

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Schöner Bericht über den Infotag „Neue Quellen für Proteine“ bei #WDR 5 Leonardo zum Nachhören http://ow.ly/FEOFx

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