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agri:lab X3: Upcycling von pflanzlichen und tierischen Nebenströmen

Worum geht es?

In agri:lab X3 steht die effiziente Nutzung pflanzlicher und tierischer Nebenströme im Fokus. Ziel ist es, daraus neue Geschäftsfelder zu erschließen, die ökonomisch tragfähig und gesellschaftlich akzeptiert sind. Die Forschung untersucht Nebenstromanwendungen in der Pflanzen-, Tier- und Humanernährung, optimiert deren ökonomische Nutzung und analysiert die gesellschaftliche Akzeptanz. So leistet X3 einen zentralen Beitrag zu Ressourcenschonung, Nachhaltigkeit und Innovation im Agrar- und Ernährungssektor. AP X3.8 widmet sich im Speziellen der Erfassung gesellschaftlicher Wahrnehmungen und Erwartungen zu Nebenstromnutzung, Upcycling-Produkten und Food Waste. Zudem soll ein geeignetes und von Konsument*innen akzeptiertes Label zur Kennzeichnung von Upcycling-Produkten entwickelt werden.

Arbeitspakete

In AP 3.1. wird die Nutzung von phenolischen Verbindungen aus Nebenströmen der Kartoffel-, Raps- oder Fruchtsaftproduktion als Antioxidantien in der Pflanzen- und Tierernährung zur Reduktion von Pflanzenschutzmitteln und Antibiotika untersucht. Einige Verbindungen zeigen eine höhere antioxidative Aktivität und können damit die natürliche Abwehr anderer Pflanzen und Tiere unterstützen. Beispielsweise soll die Wirksamkeit von pflanzlichen Biostimulanzien (Flavonoiden) aus Nebenströmen zur Verbesserung des Trockenstress von Getreide untersucht werden. Ziel ist es Nebenstromprodukte einer höheren Wertschöpfung zuzuführen.

Das Teilarbeitspaket Freilandgemüse widmet sich der nachhaltigen Verwertung z.B. von ungenutztem Blattmaterial oder Untergrößen. Zudem sollen Feldversuche zur Minimierung von N-Auswaschungen und N2O- Emissionen durchgeführt werden.

  • Prof. Dr. Susanne Neugart
    Georg-August-Universität Göttingen
  • Prof. Dr. Diemo Daum
    Hochschule Osnabrück

AP 3.2 widmet sich der Entwicklung von Ernährungskonzepten für Nutztiere (Schweine) auf Basis spezifischer bzw. neuartiger Nebenstrom-/Koprodukte zur Förderung der Tiergesundheit und zur Produktion von Lebensmitteln mit spezifischen Produkteigenschaften und Funktionen.

Koprodukte enthalten neben wertvollen Nährstoffen wie Kohlenhydrate, Proteine und Fette auch funktionelle Inhaltsstoffe (sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, bestimmte Ballaststoffe), die eine potenziell hochwertige Ergänzung in der Tierfütterung darstellen können. So birgt die Integration von regionalen Nebenprodukten in die Tierfütterung nicht nur ein erhebliches Potential im Hinblick auf die Förderung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft und auch der Reduktion von Importen. Auch ist davon auszugehen, dass das Potential zur Nutzung von Nebenprodukten in der Tierernährung, gerade im Hinblick auf die Produktion neuartiger Lebensmittel, noch nicht ausgeschöpft ist. Die Möglichkeit einer gezielten Nutzung zur Förderung der Gesundheit unserer Nutztiere (diätetischer Zweck von Futtermitteln) als auch die Verbesserung der Produktqualität durch Erreichen spezifischer Lebensmittel-Charakteristika sind weitere Möglichkeiten, die in diesem Arbeitspaket untersucht werden sollen.

  • Dr. Cornelia Schwennen
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • Prof. Dr. Christian Visscher
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • Dr. agr. Julia Gickel
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

Nebenströmen der lebensmittelverarbeitenden Industrie, die noch reich an wertgebenden bioaktiven Verbindungen wie sekundären Pflanzenstoffen, Vitaminen, Mineralstoffen und bioaktiven Peptiden sind, wird hinsichtlich ihrer Bedeutung für die humane Ernährung bisher kaum Beachtung geschenkt. Daher sollen die Nebenströme Rapspresskuchen aus der Rapsölherstellung, Molke aus der Käseherstellung sowie Trester aus der Fruchtsaft- und Weinproduktion im Rahmen des Projektes zur Produktion von marktfähigen funktionellen Lebensmitteln eingesetzt werden. Gleichzeitig ist in den letzten Jahren das Interesse an fermentierten Lebensmitteln stark gestiegen. Fermentation trägt nicht nur zur Haltbarkeit von Lebensmitteln und zur Reduktion der Zuckergehalte bei, sondern auch zur Erhöhung der bioaktiven Inhaltsstoffe sowie zur Verbesserung von deren Biozugänglichkeit/Bioverfügbarkeit, was in Summe zu einer Förderung der gesundheitswirkenden Effekte führt.

In diesem Arbeitspaket soll die Herstellung folgender Produkte erprobt werden:

  • Herstellung von eiweißreichem Vollkornbrot aus Rapspresskuchen mit einem niedrigen glykämischen Index, das eine „High-Protein“-Auslobung zulässt
  • Herstellung zuckerarmer fermentierter Getränke auf Molke- und Tresterbasis oder in Kombination unter Einsatz verschiedener Mikroorganismen 
  • Zero waste: Verwertung der Restprodukte aus AP X1 und X2 in Pulverform als multifunktionale Zusätze in verarbeiteten Lebensmitteln (wie Brot, Pasta) und in Futtermitteln.
  • Entwicklung von Produkten, die gut bioverfügbar sind und anti-diabetische Eigenschaften haben.
  • Prof. Dr. rer. nat. habil. Tuba Esatbeyoglu
    Leibniz Universität Hannover

Ziel des AP 3.4 ist es innovative Erzeugnisse im Zusammenhang mit der Verwertung von tierischen und pflanzlichen Nebenströmen im Hinblick auf physikochemischen, mikrobiologischen und sensorischen (Aussehen, Geruch, Textur) Beschaffenheit zu analysieren.

Beim Einsatz von Nebenströmen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit sowohl in der Nutztier- als auch in der Humanernährung ist neben der Verwertbarkeit besonderes Augenmerk auf die Qualität und die Sicherheit der Produkte zu legen. In diesem AP werden in enger Vernetzung mit AP 3.2 und AP 3.3 Erzeugnisse, die auf Inhaltsstoffen aus tierischen und pflanzlichen Nebenströmen basieren, analysiert. Es werden funktionelle Lebensmittel untersucht, für die Nebenströme (anteilig) unmittelbar zur Produktion eingesetzt werden (AP 3.3), sowie Fleisch von Tieren, für deren Fütterung anteilig Nebenströme eingesetzt wurden (AP 3.2). In AP 3.4 wird die Beschaffenheit der Erzeugnisse auch im Vergleich mit herkömmlich hergestellten Produkten untersucht, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf deren mikrobiologischer Sicherheit liegt. 

  • Prof. Dr. Madeleine Plötz
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

AP 3.5 widmet sich der ökonomischen Untersuchung und Bewertung verschiedener Nebenströme und Produkte. Es gibt derzeit nur wenige wissenschaftliche Arbeiten zur wirtschaftlichen Nutzung von Nebenströmen in Deutschland sowie zur Herstellung von Produkten aus Nebenströmen mit höherem Mehrwert. Insbesondere sind die mengenmäßigen, technisch verfügbaren und ökonomisch verwertbaren Potentiale verschiedener Wertschöpfungsketten nicht bekannt, weshalb in AP 3.5. die quantitativen, technischen und ökonomischen Potentiale ausgewählter Nebenströme und Produkte erfasst werden sollen. Ziel ist es damit die ökonomischen Wertschöpfungspotenziale ausgewählter Nebenströme und Produkte zu analysieren.

  • Prof. Dr. Guido Recke
    Hochschule Osnabrück

In AP 3.6. soll der ökonomische Versicherungswert biogener Ressourcen aus Nebenströmen aus ökologisch-ökonomischer Perspektive analysiert werden, auch hinsichtlich daraus ableitbarer Strategien des Risikomanagements. Vorliegende theoretische Studien legen nahe, dass der ökonomische Versicherungswert biogener Ressourcen eine wichtige volkswirtschaftliche Rolle spielen könnte (vgl. Baumgärtner, 2007, Baumgärtner & Strunz, 2014). Bisher fehlen jedoch entsprechende Anwendungen und Weiterentwicklungen dieser theoretischen Ansätze für Nebenströme in der Bioökonomie. Praktisch stellt sich zudem die Frage, welche Risiken im Zusammenhang mit biogenen Nebenströmen von Produzenten und Konsumenten wahrgenommen werden und welche Faktoren diese Risikowahrnehmungen beeinflussen.

  • Prof. Dr. John-Oliver Engler
    Universität Vechta

AP 3.7. untersucht die Kombination aus diversen Landnutzungsansätzen und verschiedenen Wahrnehmungen von Nebenströmen mit dem Ziel räumlich explizite Nebenströme auf regionaler Ebene zu erheben, um verschiedene Lösungsszenarien zu erarbeiten. Die regionale Dynamik von Nutzungsströmen ist oftmals durch Heterogenität und indirekte Effekte wie z.B.Klimawandel erschwert, auch weil unterschiedliche Stakeholder diverse Strategien haben, um Nebenströme zu etablieren und zu nutzen. Zentrale Ziele sind dabei die Erfassung unterschiedlicher Wahrnehmung von Nebenströmen durch relevante Stakeholder sowie die Etablierung räumlich explizierter Modelle von Nebenströmen als Grundlage zur Szenarienentwicklung.

  • Prof. Dr. Henrik von Wehrden
    Leuphana Universität Lüneburg

In AP 3.8 wird die gesellschaftliche Perspektive der Nebenstromnutzung betrachtet. Eine wichtige Voraussetzung für die Etablierung von Optionen der Nutzung von Nebenströmen ist die Befürwortung durch die Gesellschaft. Das Verständnis über Verbraucherpräferenzen in diesem Bereich sowie über die Wahrnehmung und das Verständnis eines Upcycling-Labels sind hierbei wichtige Stellschrauben, um den Konsum nachhaltiger Produkte zu fördern.  Ziele dieses Arbeitspaketes ist somit die Erfassung gesellschaftlicher Wahrnehmungen und Erwartungen zu Nebenstromnutzung, Upcycling Produkten und Food Waste. Auch soll ein geeigneten und von Konsument*innen akzeptierten Label zur Kennzeichnung von Upcycling-Produkten entwickelt und getestet werden.

  • Prof. Dr. Achim Spiller
    Georg-August-Universität Göttingen
  • Dr. Elisa Bayer
    Georg-August-Universität Göttingen
  • Dr. Aurelia Schütz
    Georg-August-Universität Göttingen

Leitung und Koordination agri:lab X3

Wer steckt dahinter?

Prof. Dr. Achim Spiller

Prof. Dr. Achim Spiller

Leitung

 Georg-August-Universität Göttingen
 Platz an der Göttinger Sieben 5
 37073 Göttingen

+49 (0) 151. 42482716

Dr. Elisa Bayer

Dr. Elisa Bayer

Koordination

 Georg-August-Universität Göttingen
 Platz an der Göttinger Sieben 5
 37073 Göttingen

Weitere Mitglieder

  • Ali Ali Redha
    Leibniz Universität Hannover
  • Dr. Aurelia Schütz
    Georg-August-Universität Göttingen
  • Clemens Hollah
    DIL Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e. V.
  • Prof. Dr. Christian Visscher
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • Christoph Schwenck
    Leuphana Universität Lüneburg
  • Dr. Cornelia Schwennen
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • Prof. Dr. Diemo Daum
    Hochschule Osnabrück
  • Prof. Dr. rer. nat. habil. Tuba Esatbeyoglu
    Leibniz Universität Hannover
  • Prof. Dr. Guido Recke
    Hochschule Osnabrück
  • Prof. Dr. Henrik von Wehrden
    Leuphana Universität Lüneburg
  • Jannis Frederik Pfendtner-Heise
    Leuphana Universität Lüneburg
  • Prof. Dr. John-Oliver Engler
    Universität Vechta
  • Dr. agr. Julia Gickel
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • Lena Lübke
    Georg-August-Universität Göttingen
  • Elisa López Escalante
    Leibniz Universität Hannover
  • Prof. Dr. Madeleine Plötz
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • PD Dr. rer. nat. Nadja Jeßberger
    Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
  • Prof. Dr. Susanne Neugart
    Georg-August-Universität Göttingen
  • Volker Heinz
    DIL Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e. V.

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Das Projekt wird gefördert mit Mitteln aus zukunft.niedersachsen, dem gemeinsamen Wissenschaftsförderprogramm des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur und der VolkswagenStiftung.