Rudzick, Juliette; Bommes, Carolin; Kloth, Gerhard; Eickmeyer, Fred and Zaar, Anne (2025) Erschließung des Potentials der schmalblättrigen Bitterlupine (Lupinus angustifolius L.) für die Humanernährung (Verbundvorhaben). [Unlocking the potential of narrow-leaved bitter lupin (Lupinus angustifolius L.) as a new protein source for human nutrition.] 1. DIL Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e.V., D-Quakenbrück 2. Lupino AG Deutschland, D-Mittenwalde 3. ESKUSA GmbH, D-Parkstetten 4. Julius Kühn-Institut, D-Quedlinburg .
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Summary
Das hier beschriebene Verbundvorhaben umfasst folgende Teilprojekte: FKZ 19EPS003, FKZ 19EPS004, FKZ 19EPS005 und FKZ 19EPS009.
Im Rahmen des hier präsentierten und von der BLE geförderten LUPROME-Projekts wurde eine Methode zur Gewinnung von Protein aus Chinolizidinalkaloid-reichen Sorten der Schmalblättrigen Lupine (Lupinus angustifolius L.) entwickelt. Die verfahrenstechnische Entbitterung erfolgt durch eine intelligente Verknüpfung verschiedener Membrantechnologien. Eine speziell angepasste Membran mit spezifischen Oberflächeneigenschaften, Porengrößenverteilung und hoher chemischer sowie mechanischer Beständigkeit wurde basierend auf einem umfassenden Screening für Membranwerkstoffe entwickelt. Laborversuche wurden erfolgreich durchgeführt, und eine mehrstufige, modulare Pilotanlage wurde entwickelt. In einer ersten Pilotstufe mit einem Spiralwickelmodul wurde die Abtrennung und Reduzierung des Chinolizidinalkaloidgehalts auf < 0,02 % nachgewiesen. Ein Scale-up auf eine industrienahe Pilotanlage mit 120 m² Filterfläche und sechs Spiralwickelmodulen wurde ebenfalls erfolgreich durchgeführt, obwohl weitere Optimierungen im Prozessablauf erforderlich sind. Die Ultra-/Diafiltration des Lupinenproteins mittels innovativer Membrantechnologie zeigt erhebliche Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Säure-/Basen-Fällungs-Verfahren. Dieser rein physikalische Prozess erfüllt die Anforderungen an ökologische/biologische Produktion und wird im Nachfolgeprojekt LuproCess weiter untersucht. Die Nativität und Funktionalität des extrahierten Proteins bleiben weitgehend erhalten, was sich positiv auf Verarbeitungsmerkmale und Geschmack der entwickelten Produkte auswirkt. Das entwickelte Verfahren eliminiert zudem die chemische Entfettung der Lupinenflakes mittels Lösungsmitteln, was sich positiv auf die Qualität auswirkt, da ein gewisser Ölanteil im Protein toleriert und sogar als Qualitätskriterium betrachtet wird. Das Projekt markiert den ersten Schritt in einer interaktiven Zusammenarbeit zwischen Lebensmitteltechnologie und Pflanzenzüchtung. Durch diese Kooperation konnten Zuchtlinien ausgewählt werden, die sich hinsichtlich Proteinausbeute, Proteinqualität und Verfahrenstechnik als vorteilhaft erwiesen.
Die erhebliche Variabilität im Zuchtmaterial wurde erfolgreich für weitere Entwicklungsarbeiten selektiert.
Summary translation
In the presented LUPROME project, supported by the BLE, a method for extracting protein from alkaloid-rich varieties of narrow-leaved lupine (Lupinus angustifolius L.) with low quinolizidine alkaloid content has been developed. The de-bittering process is achieved through an intelligent combination of various membrane technologies. A specially adapted membrane, characterized by specific surface properties, pore size distribution, and high chemical and mechanical resistance, was developed based on a comprehensive screening for membrane materials. Successful laboratory experiments were conducted, and a multi-stage, modular pilot plant was designed. In an initial pilot stage with a single spiral wound module, the separation and reduction of the quinolizidine alkaloid content to < 0.02 % were demonstrated. A scale-up to an industry-relevant pilot plant with 120 m² filter area and 6 spiral wound modules was also successfully carried out, although further optimization is needed in the process flow. The ultra-/diafiltration of lupine protein using innovative membrane technology offers significant advantages over the conventional acid/base precipitation method. This purely physical process meets the requirements for ecological/biological production and will be further explored in the follow-up project, LuproCess. The native characteristics and functionality of the extracted protein are largely preserved, positively impacting processing features and the taste of the developed products. The developed method also eliminates the chemical defatting of lupine flakes using solvents, contributing positively to quality as a certain oil content in the protein is tolerated and even considered a quality criterion. This project signifies the first instance of interactive collaboration between food technology and plant breeding. This partnership allowed for the selection of breeding lines that proved advantageous in terms of protein yield, protein quality, and processing technology. The substantial variability in the breeding material was successfully selected for further development.
| EPrint Type: | Report |
|---|---|
| Keywords: | EPS, FKZ 19EPS003, FKZ 19EPS004, FKZ 19EPS005, FKZ 19EPS009, Klimaschutz, climate protection, Ernährung, nutrition, Ackerbau, crop production, Humanernährung, human nutrition, Schadstoffe / Toxine, poison / toxins, Genetische Ressourcen, genetic resources, Lupine, lupin , Pflanzengenetische Ressourcen, plant genetic resources , Lebensmitteltechnologie, food technology, food engineering |
| Agrovoc keywords: | Language Value URI German - Deutsch UNSPECIFIED UNSPECIFIED |
| Subjects: | Environmental aspects |
| Research affiliation: | Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE Germany > Federal Agency for Agriculture and Food - BLE - Protein Strategy Germany > Federal Research Centre for Cultivated Plants - JKI Germany > Other organizations Germany |
| Deposited By: | Geschäftsstelle Bundesprogramm Ökologischer Landbau, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) |
| ID Code: | 55997 |
| Deposited On: | 14 Jul 2025 06:25 |
| Last Modified: | 09 Oct 2025 11:05 |
| Document Language: | German/Deutsch |
| Status: | Unpublished |
| Refereed: | Submitted for peer-review but not yet accepted |
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