Nachhaltige Milch-Alternativen

Haferdrinks sind nicht nur eine gute Alternative für Menschen, die Laktose nicht vertragen. Die Produktion eines Liters benötigt erheblich weniger Energie, Wasser und landwirtschaftliche Fläche als die von Kuhmilch. Zudem verursacht sie weniger Treibhausgase. Lebensmitteltechnologin Dr. Theresia Heiden-Hecht und ihr Team vom Jülich Centre for Neutron Science (JCNS-4) nutzen Neutronen, um nach einem noch nachhaltigeren Milchersatz zu suchen. Blätter von Zuckerrübe oder Luzerne sollen ihn liefern. Anders als die essbaren Haferkörner fallen sie in der Landwirtschaft als Nebenprodukte an und werden für die menschliche Ernährung nicht genutzt.

Pflanzliche Alternativen müssen nach ähnlichem Muster aufgebaut sein wie Kuhmilch. Diese enthält Fette und Wasser, deren Moleküle sich nicht miteinander vermischen. Trotzdem trennen sich die Fette in der Milch nicht vom Wasser und setzen sich nicht ab. Stattdessen bilden sie mikroskopisch kleine Tröpfchen, die in der Milch fein verteilt sind. Dass diese Tröpfchen über einen längeren Zeitraum nicht zusammenfließen, liegt an einem weiteren Milchbestandteil, den Proteinen. Sie stabilisieren die Tröpfchen dort, wo Fette und Wasser aufeinandertreffen.

Um neue pflanzliche Drinks zu entwickeln, muss man verstehen, wie genau verschiedene pflanzliche Proteine die Stabilität der Tröpfchen-Grenzflächen beeinflussen. Dann kann man gezielt Art und Menge der Proteine dosieren. „Neutronen eignen sich ideal, um diese Grenzflächen nicht nur in Modellsystemen, sondern auch in echten Milchersatzprodukten zu untersuchen“, sagt Heiden-Hecht. Dabei nutzen die Forscher:innen aus, dass man mit Neutronen bestimmte Bereiche einer Probe gezielt sichtbar machen kann, während andere ausgeblendet werden. Dazu ersetzen sie den Wasserstoff in unterschiedlichem Ausmaß durch Deuterium, das Neutronen anders streut.

Um Art, Struktur und Form der Proteine in den Grenzflächen der Fetttröpfchen zu erforschen, verwendet Heiden-Hechts Team die Kleinwinkel-Neutronenstreuung. Die aufwendigere Neutronenspinechospektroskopie bietet ihnen sogar Einblicke in die Bewegungen der Proteine.

Dieser Artikel ist Teil der effzett 2/2025. Text: Frank Frick