Soja-Ersatz: Anbau von Lupinen als Eiweißpflanzen in NRW - das neue Projekt P3roLucas
Lupinen gehören wie Bohne und Erbse zu den Hülsenfrüchten, sie sind eine wertvolle Quelle für Eiweiße und eine gute Alternative zu den größtenteils importierten Sojabohnen. Lupine wird in Deutschland als Futterpflanze angebaut und gewinnt für die menschliche, (vegane/vegetarische) Ernährung an Bedeutung. Inzwischen gibt es zum Beispiel Lupineneis, Lupinenfilets, Lupinenmilch und –joghurt, Lupinennudeln und veganen Ei-Ersatz aus Lupinenmehl in den Supermärkten.
Lupinen werden bereits länger in Deutschland angebaut, in den 1990er Jahren wurde die Anthraknose-Krankheit (Brennfleckenkrankheit), die durch Pilze verursacht wird, zu einem großen Problem. Gegen diese Krankheit, die große Ernteverluste verursacht, kann die Züchtung und Nutzung bestimmter resistenter oder toleranter Sorten (z. B. blaue Lupine, resistente weiße Lupinensorten) helfen. Eine weitere Möglichkeit, Lupinensorten gegen solche Krankheiten und widrige Umweltbedingungen zu stabilisieren sind sogenannte Biostimulanzien. Biostimulanzien sind Substanzen und auch Mikroorganismen, die Pflanzen stärken und widerstandsfähiger gegen Krankheiten und Umweltstresse machen.
Der Anbau von Lupine in Deutschland hat aktuell einen Schwerpunkt in Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen und Sachsen-Anhalt, während in NRW nur ca. 3% der Gesamt-Lupinenanbaufläche liegen [1] . Im Juli 2022 startete das Projekt P³roLucas unter Beteiligung des IBG-4. In diesem durch den BioSC geförderten Projekt soll der Anbau von Lupinen als Kulturpflanze in NRW verstärkt werden. Dazu sollen durch Untersuchung von verschiedenen Kultivaren und deren Reaktion auf Biostimulanzien beim Projektkoordinator Dr. Löhrer an der RWTH Aachen Verbesserungen in der Anzuchtpraxis als Maßnahme gegen biotische und abiotische Stresse etabliert werden. Am IBG-4 am Forschungszentrum Jülich werden Genome von Lupinengenotypen untersucht und auch teilweise neu sequenziert. Um die molekulare Grundlage der Wirkung der Biostimulanzien und deren Interaktion mit den verschiedenen Kultivaren zu verstehen, werden Gen-Expressionsstudien durchgeführt. So soll es ermöglicht werden, in weiterer Züchtung auch die Interaktion mit Biostimulanzien zu berücksichtigen. Die zur Akzeptanz des Lupinenanbaus in Kombination mit dem Einsatz von Biostimulanzien benötigten Faktoren werden in der Arbeitsgrupp von Frau Prof. Hartmann an der Universität Bonn untersucht.
Viele Lupinen-Kultivare enthalten einen hohen Gehalt an Alkaloiden, es wird in sogenannte Süß- und Bitterlupinen unterschieden, die Süßlupinen sind bitterstoffarm. Die Bitterstoffe sind für Nutztiere und für den Menschen in der Nahrung giftig. Während die Süßlupinen-Kultivare also direkt für die Ernährung genutzt werden können, werden bei den Bitterlupinen die Alkaloide zuerst in einem technischen Prozess entfernt. In einem Kaskadennutzungsansatz soll in P3roLucas in der Arbeitsgruppe von Dr. Classen am IBOC an der Universität Düsseldorf das anfallende Alkaloid-reiche „Abfall-Wasser“ genutzt werden, um die pharmazeutisch und chemisch interessanten Chinolizidin-Alkaloide, wie z.B. Lupanin, zu extrahieren. Weiterhin sollen chemische Umwandlungen dieser Alkaloide untersucht werden. So kann z.B. das anfallende Lupanin, zu Spartein umgewandelt werden, das sehr gut als chiraler Ligand in chemischen Reaktionen genutzt werden kann und auch pharmazeutisch von Nutzen sein kann. Informationen über weitere in den wässrigen Extraktionen identifizierten Alkaloiden sollen in mit den Daten zu Genen und deren Expression in den Kultivaren untersucht werden um die Biosynthesewege und deren Regulation zu verstehen. P3roLucas wird so unter Berücksichtigung der Akzeptanz durch Landwirte den Lupinenanbau in Nordrhein-Westfalen in seiner gesamten Bandbreite von Anbau, Pflanzenschutz über Aufarbeitung bis hin zur Kaskadennutzung für chemische Synthesen und als Nahrung/Tierfutter adressieren und unterstützen.
Projektkoordination:
Prof. U. Schaffrath und Dr. M. Löhrer, Department of Plant Physiology (Biology III), RWTH Aachen University
Projektpartner:
- Prof. J. Pietruszka und Dr. T. Classen, IBOC - Bioorganic Chemistry, HHU Düsseldorf
- Prof. M. Hartmann und Dipl.-Oecotroph. J. Klink-Lehmann, Department of Agricultural and Food Market Research, University of Bonn
P³roLucas ist ein BOOST FUND 2.0 Project im NRW-Strategieprojekt BioSC und wird durch das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein Westfalen für 3 Jahre gefördert.
[1] Wachstum und Ernte – Feldfrüchte – Fachserie 3 Reihe 3.2.1 (www.destatis.de)