Eine in Fulda und Kiel entstandene Dissertation beschäftigt sich mit einer Frage, die für die Entwicklung pflanzlicher Lebensmittel von erheblicher Bedeutung sein könnte: Lässt sich Vitamin B12 bereits während der Herstellung auf natürliche Weise in pflanzliche Produkte einbringen? Für ihre Arbeit zur biologischen Anreicherung pflanzlicher Lebensmittel mit Vitamin B12 ist Dr. Lu Gao mit dem Heinrich-Stockmeyer-Wissenschaftspreis ausgezeichnet worden, berichtet fuldainfo.de. Die Heinrich-Stockmeyer-Stiftung würdigt mit dem Preis herausragende und anwendungsorientierte Forschungsarbeiten aus der Lebensmittelwissenschaft, die zur Lebensmittelsicherheit, zum Verbraucherschutz und zum Vertrauen in die Qualität von Lebensmitteln beitragen.
Die prämierte Dissertation entstand in Kooperation zwischen dem Max-Rubner-Institut in Kiel und der Hochschule Fulda. Betreut wurde die Arbeit unter anderem von der Fuldaer Professorin Dr. Rohtraud Pichner. Für Pichner ist die Auszeichnung dabei keine Premiere: Bereits zum zweiten Mal erhält eine von ihr begleitete wissenschaftliche Arbeit den Stockmeyer-Wissenschaftspreis. Die erneute Würdigung unterstreicht zugleich die Bedeutung der Forschung an der Schnittstelle von Ernährungswissenschaft, Mikrobiologie und praktischer Lebensmittelproduktion.
„Die Arbeit liefert wichtige Grundlagen für die Entwicklung pflanzlicher Lebensmittel“, ordnet Professorin Pichner die Ergebnisse ein. Genau darin liegt der praktische Ansatz der Untersuchung. Nach Einschätzung der Stockmeyer-Stiftung könnten Lebensmittel auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse durch eine gezielte Fermentation mit vergleichsweise geringem Aufwand mit Vitamin B12 angereichert werden. Für Verbraucherinnen und Verbraucher mit vegetarischer oder veganer Ernährungsweise könnte dies eine zusätzliche Möglichkeit schaffen, einem Vitamin-B12-Mangel vorzubeugen.
Das Preisgeld beträgt insgesamt 20.000 Euro. Davon erhält Dr. Lu Gao 10.000 Euro. Weitere 10.000 Euro werden zu gleichen Teilen an das Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie des Max-Rubner-Instituts in Kiel sowie an den Fachbereich Oecotrophologie der Hochschule Fulda vergeben. Damit fließt ein Teil des Preisgeldes unmittelbar an die Einrichtungen zurück, an denen die wissenschaftlichen Grundlagen der ausgezeichneten Arbeit entstanden sind.
Im Zentrum der Dissertation steht Vitamin B12, ein für den menschlichen Körper wichtiges Vitamin. Es spielt unter anderem bei der Blutbildung, im Nervensystem und beim Energiestoffwechsel eine wichtige Rolle. In nennenswerten Mengen kommt Vitamin B12 vor allem in tierischen Lebensmitteln vor. Für Menschen, die kein oder nur wenig Fleisch essen, stellt sich deshalb die Frage nach einer ausreichenden Versorgung in besonderer Weise. Pflanzlichen Lebensmitteln wird Vitamin B12 häufig nachträglich zugesetzt.
Genau an diesem Punkt setzt die Arbeit von Dr. Gao an. Denn die nachträgliche Anreicherung ist nicht die einzige denkbare Möglichkeit. Gao untersuchte, ob sich pflanzliche Lebensmittel bereits während ihrer Herstellung durch einen Fermentationsprozess auf natürliche Weise mit Vitamin B12 anreichern lassen. Als Untersuchungsobjekt diente dabei Haferdrink, der sich als Milchalternative inzwischen weit verbreitet hat.
Fermentation ist dabei keineswegs ein neues Verfahren. Mikroorganismen wandeln während dieses Prozesses Bestandteile eines Lebensmittels um. Bekannt ist die Fermentation beispielsweise aus der Herstellung von Joghurt, Sauerkraut oder Käse. Unter geeigneten Bedingungen können dabei nicht nur Säuren und Aromastoffe entstehen, sondern auch Vitamine. Für die Lebensmittelwirtschaft ist der Ansatz deshalb grundsätzlich interessant, zumal das Verfahren auch von kleinen und mittleren Lebensmittelunternehmen technisch umgesetzt werden kann.
Eine zusätzliche Besonderheit ergibt sich aus den Vorgaben des europäischen Lebensmittelrechts. Nach geltendem EU-Recht dürfen angereicherte Produkte nicht als Bio-Produkte gekennzeichnet werden. Das gilt auch dann, wenn das Produkt ansonsten ökologisch hergestellt wurde. Eine Anreicherung, die bereits über einen geeigneten biologischen Herstellungsprozess erreicht wird, könnte deshalb für die Entwicklung entsprechender pflanzlicher Lebensmittel von besonderem Interesse sein.
Für ihre Untersuchungen nahm Dr. Gao zunächst Milchsäurebakterien der Gattung Lactobacillus in den Blick. Diese Mikroorganismen sind aus der Lebensmittelherstellung bekannt und beeinflussen unter anderem den Säuregrad, den Geschmack und die Haltbarkeit von Lebensmitteln. Anschließend kombinierte Gao ausgewählte Stämme dieser Bakterien mit Propionsäurebakterien. Propionsäurebakterien werden unter anderem bei der Herstellung von Schweizer Hartkäse eingesetzt. Einige Arten dieser Bakterien sind in der Lage, Vitamin B12 zu bilden.
Die Ergebnisse zeigten allerdings zunächst, dass das Vorhandensein bestimmter Gene allein noch keine ausreichende Vitamin-B12-Produktion garantiert. Einige der untersuchten Lactobacillus-Stämme verfügten zwar über Gene, die grundsätzlich für die Bildung von Vitamin B12 erforderlich sind. Dennoch produzierten sie nur sehr geringe Mengen des Vitamins. Bei einigen Stämmen konnte trotz der entsprechenden genetischen Ausstattung überhaupt keine Vitamin-B12-Bildung nachgewiesen werden.
Deutlich interessanter wurde das Ergebnis, als Gao unterschiedliche Bakteriengruppen miteinander kombinierte. Bei der sogenannten Co-Fermentation wurden ausgewählte Milchsäurebakterien gemeinsam mit Propionsäurebakterien eingesetzt. Dabei entstand wesentlich mehr biologisch aktives Vitamin B12 als bei der Verwendung lediglich einer Bakterienart. Entscheidend ist dabei der Begriff „biologisch aktiv“: Gemeint ist Vitamin B12 in einer Form, die vom menschlichen Körper verwertet werden kann.
Damit verschiebt sich der Blick von der reinen Frage, ob ein Mikroorganismus theoretisch Vitamin B12 bilden kann, hin zur Frage, unter welchen Bedingungen tatsächlich eine für den Menschen nutzbare Menge entsteht. Genau diese Verbindung zwischen mikrobiologischer Grundlagenforschung und möglicher Anwendung in der Lebensmittelproduktion macht die Untersuchung aus Sicht der Hochschule Fulda besonders relevant.
„Die Ergebnisse der Co-Fermentation sind sehr eindrucksvoll und für den Transfer in die Praxis von besonderer Bedeutung“, sagt Professorin Pichner. Eine Monokultur-Fermentation mit Propionsäurebakterien könne nicht nur negative sensorische Eigenschaften zur Folge haben. Sie könne außerdem zu höheren pH-Werten führen. Aus Sicht der Lebensmittelsicherheit sei dies zu vermeiden.
Die Herausforderung besteht damit nicht allein darin, möglichst viel Vitamin B12 zu erzeugen. Ein Verfahren muss zugleich ein Lebensmittel hervorbringen, das geschmacklich akzeptabel, haltbar und sicher ist. Gerade bei Produkten wie Haferdrink, die unmittelbar als Lebensmittel konsumiert werden, kann die technische Optimierung eines einzelnen Inhaltsstoffs deshalb nicht losgelöst von den übrigen Eigenschaften des Produkts betrachtet werden.
Eine weitere wichtige Frage der Arbeit war deshalb die zuverlässige Bestimmung des tatsächlich vorhandenen Vitamin-B12-Gehalts. Dr. Gao entwickelte und optimierte dafür eine präzise und vergleichsweise kostengünstige Methode. Der Grund dafür liegt in einer methodischen Schwierigkeit: Handelsübliche Schnelltests können auch Vitamin-B12-Varianten erfassen, die biologisch unwirksam sind. Der gemessene Wert könnte dadurch höher erscheinen, als die tatsächlich für den menschlichen Körper nutzbare Menge.
Eine präzise Unterscheidung ist daher nicht nur für die wissenschaftliche Bewertung entscheidend. Sie ist auch für eine mögliche spätere Anwendung in der Lebensmittelproduktion von Bedeutung. Nur wenn zuverlässig bestimmt werden kann, wie viel biologisch aktives Vitamin B12 tatsächlich vorhanden ist, lässt sich beurteilen, welchen Beitrag ein entsprechend fermentiertes Lebensmittel zur Vitamin-B12-Versorgung leisten könnte.
Von einem fertigen Produktionsverfahren ist die Forschung allerdings noch entfernt. Bis zu einer praktischen Anwendung in der Lebensmittelproduktion sind weitere Untersuchungen erforderlich. Dazu gehören insbesondere Prüfungen zu Geschmack und Haltbarkeit, zur Lebensmittelsicherheit und zur Frage, wie sich das Verfahren auf größere Produktionsmengen übertragen lässt.
Die Auszeichnung mit dem Heinrich-Stockmeyer-Wissenschaftspreis markiert damit weniger das Ende einer Entwicklung als vielmehr einen wissenschaftlich anerkannten Zwischenschritt. Die Arbeit aus Fulda und Kiel zeigt, dass Fermentation mehr sein kann als ein klassisches Verfahren zur Herstellung und Haltbarmachung von Lebensmitteln. In Verbindung mit gezielt ausgewählten Mikroorganismen könnte sie auch dazu beitragen, pflanzliche Lebensmittel mit Nährstoffen anzureichern.
Gerade angesichts einer wachsenden Nachfrage nach pflanzlichen Alternativen gewinnt diese Frage an praktischer Bedeutung. Entscheidend wird sein, ob sich die im Labor gewonnenen Erkenntnisse unter realen Produktionsbedingungen bestätigen lassen. Geschmack, Sicherheit, Haltbarkeit, Wirtschaftlichkeit und eine verlässlich nachweisbare Menge biologisch aktiven Vitamin B12 müssen dabei zusammenpassen. Erst dann kann aus einem wissenschaftlich interessanten Ansatz ein Verfahren werden, das tatsächlich in der Lebensmittelproduktion eingesetzt werden kann.
Für die Hochschule Fulda ist die Auszeichnung zugleich ein Beleg dafür, dass Forschung mit konkretem Anwendungsbezug auch über die Region hinaus Aufmerksamkeit findet. Die Dissertation von Dr. Lu Gao verbindet die wissenschaftliche Untersuchung mikrobiologischer Prozesse mit einer Fragestellung, die Verbraucherinnen und Verbraucher unmittelbar betrifft. Aus einem Zusammenspiel von Bakterien könnte damit langfristig ein neuer Weg entstehen, pflanzliche Lebensmittel gezielt mit Vitamin B12 zu versorgen – nicht durch eine nachträgliche Zugabe, sondern durch einen kontrollierten Prozess während ihrer Herstellung. +++
