Raps ohne bitteren Nachgeschmack

Der Raps kann mehr als die Landschaft in ein sattes Gelb tauchen - Omega-3-Fettsäuren und Eiweiß liefern zum Beispiel.

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Der Raps, der im Frühsommer ganze Landstriche in ein sattes Gelb taucht, taugt nicht nur für Speiseöl. So stecken im sogenannten Presskuchen, der bei der Ölgewinnung zurück bleibt, noch viele wertvolle Eiweiße. Allerdings auch eine ganze Menge Bitterstoffe, die bisher die Weiterverwertung verhinderten. Außerdem könnte der Raps Omega-3-Fettsäuren liefern und damit Algen oder Fische als bisher einzige Lieferanten ablösen. Diesen und mehr Herausforderungen stellen sich deutsche Pflanzenforscher schon seit Jahren - mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Aus Raps (Brassica napus) hergestelltes Speiseöl ist besonders wertvoll und aus dem Supermarktregal inzwischen nicht mehr wegzudenken. Im Vergleich zu anderen Pflanzenölen weist Rapsöl  den höchsten Gehalt an gesunden mehrfach ungesättigten Fettsäuren und den niedrigsten Anteil an gesättigten Fettsäuren auf. Dass Rapsöl aber überhaupt auf dem Speiseplan aufgetauchen konnte, ist das Verdienst langjähriger Züchtung. Natürlicherweise enthält Rapsöl nämlich sehr viel Erucasäure – und diese verleiht dem Pflanzensaft einen bitteren Geschmack. Aus diesem Grund galt Öl aus Rapssamen lange Zeit als ungenießbar und landete nur in Notfällen auf dem Tisch. Dies änderte sich jedoch, als es der Forschung in den 60er Jahren gelang, in einer deutschen Rapssorte einen geringen Gehalt an Erucasäure zu identifizieren.

00-Sorten schmecken auch den Tieren

Es dauerte jedoch gut zehn Jahre, bis die ersten Erucasäure-freien Rapssorten mit guten Ertrags- und Anbaueigenschaften auf den Markt kamen. Das allein hat dem Rapsöl aber noch nicht zum Durchbruch verholfen, denn noch weitere Inhaltsstoffe – die Glucosinolate – verhinderten eine aus wirtschaftlicher Sicht attraktive Verwertung von Rapspflanzen. Ist dem Gewächs das Öl durch Kaltpressung entzogen, bleibt ein sogenannter Presskuchen übrig. Die Glucosinolate sorgen nun dafür, dass in der Pflanze bestimmte Abbauprodukte entstehen, die in giftigen Konzentrationen im Presskuchen enthalten sein können. So ließ sich der Rapsabfall noch nicht einmal zur Verwendung als Tierfutter nutzen.

Der Rapskuchen ist das, was nach der Auspressung des Öls übrigbleibt. Tiere fressen ihn schon in Form von Pellets - dem Menschen ist das eiweißreiche Gemenge noch zu bitter.Quelle: Florian Gerlach

Es dauerte wiederum ein Jahrzehnt, bis es mit Hilfe klassischer Züchtungsmethoden gelang, die Erucasäure-freien Sorten auch mit einem reduzierten Glucosinolat-Gehalt auszustatten. Erst mit diesem als „00“-Sorten bezeichnetem Raps hielt die Ölpflanze Einzug in die Nahrungsmittelindustrie und wird heutzutage sowohl in Margarine als auch als Speiseöl verwendet. Und auch der Presskuchen kann nun immerhin von Tieren gefressen werden. Dies hat auch den Anbau in Deutschland nachhaltig beeinflusst: Im Jahr 2006 wurden mehr als eine Million Hektar deutscher Ackerflächen mit Raps bestellt.

Heute besteht die Herausforderung in der Rapszüchtung darin, die Wirtschaftlichkeit der großen Anbauflächen weiter zu erhöhen, den Landwirten eine bessere Verwertbarkeit aller anfallenden Pflanzenteile zu sichern und gleichzeitig für den Verbraucher nützliche Rapsprodukte zu entwickeln. Die noch vergleichsweise junge Industriepflanze Raps bietet dabei enormes Potenzial, denn in ihr schlummern Fähigkeiten, die derzeit nur ansatzweise genutzt werden.

20 Millionen Euro für Rapsforschung

Um diese besonderen Eigenschaften zu identifizieren, arbeiten Unternehmen gemeinsam mit akademischen Einrichtungen seit 1999 an neuen Lösungen. Insgesamt wurden bis zum Jahr 2005 20 Millionen Euro investiert. Von Seiten des BMBF wurden die Bemühungen unter anderem im Projekt "NAPUS 2000" unterstützt, das als eines von drei Leitprojekten der molekularen Ernährungsforschung von der Universität Gießen und der Norddeutschen Pflanzenzucht Hans-Georg-Lembke KG koordiniert wurde. Gemeinsam mit zehn Universitäten und Forschungseinrichtungen, drei Saatgutunternehmen und sechs Unternehmen der verarbeitenden Industrie konnte dadurch die Basis für die unterschiedlichsten Wege der besseren Verwertung von Raps geschaffen werden.

Fünf Ziele hatten sich die Pflanzenforscher gesetzt: das Rapsöl sollte nicht nur mehr Vitamin E enthalten, sondern auch mehr Resveratrol, das zur Gruppe der Antioxidantien gehört. Drittens sollte das Raps-Lecithin als Alternative zum Soja-Lecithin etabliert werden. Die letzten beiden Vorhaben, die im Folgenden näher vorgestellt werden, befassten sich damit, das wertvolle Eiweiß im Presskuchen des Rapses auch für den Menschen zugänglich zu machen sowie den Gehalt an gesunden Omega-3-Fettsäuren im Rapsöl hochzuschrauben.

Sie wollen sich über Forschungsprojekte informieren, die sich mit der Sicherheit von gentechnisch verändertem Raps beschäftigen? Dann schauen Sie auf der Webseite biosicherheit.de vorbei. Mehr Informationen: hier klicken

Presskuchen enthält wertvolle Aminosäuren

Dass Raps eigentlich nicht schmeckt, liegt an den für Kreuzblütlern typischen phenolischen Bitterstoffen, die nicht nur im Samen, sondern in der ganzen Pflanze vorkommen. Diese Substanzen haben bislang eine Nutzung des bei der Ölherstellung anfallenden Pressrückstands in der Lebensmittelindustrie behindert. Sie sorgen dafür, dass sowohl der Pressrückstand als auch daraus hergestelltes Mehl bitter schmecken und sich zudem durch Oxidation dunkel verfärben – beides keine guten Voraussetzungen, um den Pressrückstand weiter für die menschliche Ernährung zu verarbeiten. Dabei enthält gerade der Presskuchen einen hohen Anteil an Eiweißen aus wichtigen Aminosäuren. Diese brauchen den Vergleich mit Soja nicht zu scheuen und weisen eine ähnlich hohe Qualität auf.

Um die Rapsproteine als Ersatz für Sojaprodukte in der Nahrungsmittelindustrie stärker zu etablieren, haben sich NAPUS-Forscher in einem Teilprojekt deshalb näher mit dem Bitterstoff Sinapin beschäftigt. Dabei fuhren die Wissenschaftler zweigleisig. Auf der einen Seite galt es die Gene zu identifizieren, die bei der Herstellung der Sinapine eine entscheidende Rolle spielen und darauf aufbauend Wege zu etablieren, diese Mechanismen gezielt zu blockieren. Parallel dazu haben die Forscher mithilfe klassischer Züchtungsmethoden Rapssorten mit natürlich vorkommenden niedrigen Sinapin-Gehalten sowie Pflanzen mit gelbem statt schwarzem Samen entdeckt.

Weniger als zwei Milligramm Sinapin

Beide Wege haben sich letzlich gelohnt. So konnten die Wissenschaftler die zwei wichtigsten Enzyme der Sinapin-Produktion im Erbgut des Rapses aufspüren, im Genom lokalisieren und dort kartieren. Auf dieser Basis sind erste transgene Rapslinien entwickelt worden, in denen weniger als zwei Milligramm (mg) Sinapin pro Gramm Samen erzeugt wird. Dies ist sechsmal weniger als bei herkömmlichen Pflanzen. Aber auch die klassische Züchtung zeitigte beeindruckende Ergebnisse: Pflanzen mit einem Sinapin-Gehalt von weniger als fünf mg/g Samen zeugen davon.

Jetzt gilt es, diese Ansätze noch zu optimieren und auf ihre Praxistauglichkeit zu testen. Dies geschieht unter anderem unter dem Dach von YellowSin, einem im  BMBF-Programm GABI angesiedelten deutsch-kanadischen Kooperationsprojekt, das noch bis 2010 laufen wird. In Kanada sind mittlerweile neun von zehn Hektar mit gentechnisch veränderten Sorten bepflanzt, die zum Beispiel widerstandsfähiger gegen bestimmte Pestizide sind. In Deutschland gibt es keine Freisetzungsversuche mit gv-Raps irgendeiner Art, man beschränkt sich auf die unterstützende Forschung im Labor.

Eine weitere Fragestellung, deren grundlegende Erforschung ebenfalls im Rahmen von  NAPUS 2000 stattgefunden hat, drehte sich um die Gewinnung von Omega-3-Fettsäuren. Solche auch als langkettige, mehrfach ungesättigte Fettsäuren (LCPUFA) bezeichneten Substanzen können vom menschlichen Körper selbst nicht in ausreichender Menge produziert werden. Mehrere Studien haben inzwischen belegt, dass sie neben physiologischen Funktionen auch gesundheitsfördernde Wirkungen haben, beispielsweise zur Unterstützung des Herz- und Kreislaufsystems. Aus diesem Grund wird der Verzehr von Omega-3-Fettsäuren seit Jahren empfohlen.

Raps und Lein verfügen über vorläufer von Omega-3

Die natürlichen Quellen sind jedoch auf Seefische und Algen begrenzt, gleichzeitig steigt aber stetig der Bedarf an derartigen Nahrungsmitteln. Deshalb gibt es inzwischen verstärkte Bemühungen auf Seiten der Wissenschaft, Wege zu finden, wie sich Omega-3-Fettsäuren, z. B. Eicosapentaensäure, in ganz normalen Lebensmitteln wie Margarine anreichern lassen. Ziel von NAPUS 2000 war es daher, über die Produktion der langkettigen Omega-3-Fettsäuren in Raps und Lein diese Versorgungslücke zu schließen und damit gleichzeitig eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle zu erschließen. Raps und Lein verfügen bereits über einen hohen Gehalt einer Omega-3-Fettsäure, der Alpha-Linolensäure. Diese Substanz ist üblicherweise der Ausgangspunkt für die Herstellung langkettiger Omega-3-Fettsäuren.

Anders als bei Fischen und Algen fehlen Raps und Lein allerdings die nötigen Werkzeuge, also die entsprechenden Enzymsysteme, um sie auch tatsächlich zu produzieren.  Auf Wegen der klassischen Züchtung lassen sich solche Enzyme nicht in Ölpflanzen einbringen, deshalb blieb den Wissenschaftlern hier allein der biotechnologische Ansatz. In einem ersten Schritt isolierten sie hierzu alle für die Herstellung der Omega-3-Fettsäuren wichtigen Gene aus Algen und transferierten diese in Raps- und Leinpflanzen. Parallel dazu spürten sie mithilfe klassischer Selektionszüchtung Raps- und Leinlinien auf, die natürlicherweise einen hohen Ausgangsgehalt an Alpha-Linolensäure aufwiesen.

Omega-3-Margarine

In der Kombination beider Wege konnten die Wissenschaftler schließlich tatsächlich transgene Lein- und Rapspflanzen mit erhöhtem Gehalt der Omega-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure und Arachidonsäure entwickeln. Gleichzeitig wurde neben den züchterischen Maßnahmen versuchsweise eine an mehrfach ungesättigten Fettsäuren reiche Margarine erzeugt, um die ernährungsphysiologischen Wirkungen eines solchen Produktes zu testen. Produkte für den Markt sind aus dieser grundlegenden Forschung aber bisher noch nicht entstanden.