Ein unmittelbarer Bezug zu Proteinen besteht insbesondere bei der Untersuchung von Lupine als pflanzlicher Proteinquelle. PHYSICS FOR FOOD erforscht den Einsatz von gepulsten elektrischen Feldern (Pulsed Electric Fields, PEF) zur Aufarbeitung von Lupinenernten. Durch kurze elektrische Pulse werden Zellmembranen permeabilisiert und pflanzliche Zellen aufgeschlossen. Untersucht wird, ob dadurch die Ausbeute bei der Verarbeitung von Lupinen erhöht und die Eigenschaften der gewonnenen Produkte verbessert werden können.

PEF ist dabei ein nicht-thermisches physikalisches Verfahren. Die elektrische Behandlung führt zur Elektroporation von Zellmembranen und kann dadurch die Freisetzung intrazellulärer Inhaltsstoffe erleichtern. Für proteinreiche pflanzliche Rohstoffe ist dieser Mechanismus insbesondere im Zusammenhang mit der Rohstoffaufschließung und der Gewinnung von Inhaltsstofffraktionen relevant. Die Forschungsarbeiten von PHYSICS FOR FOOD untersuchen die Übertragbarkeit dieses Prinzips auf Lupinen und andere pflanzliche Rohstoffe.

Weitere physikalische Verfahren

Neben PEF untersucht PHYSICS FOR FOOD Atmosphärendruck-Plasma und UV-C-Strahlung. Bei Plasmaanwendungen stehen unter anderem die Dekontamination von Saatgut, die Behandlung von Erntegütern sowie die Veränderung von Produkteigenschaften im Mittelpunkt. UV-C wird insbesondere zur mikrobiellen Dekontamination und zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln untersucht.

Für die Proteinwertschöpfung ist dabei auch die Behandlung pflanzlicher Ausgangsmaterialien vor der Lebensmittelverarbeitung relevant. In den Forschungsarbeiten zu Lupinen werden physikalische Verfahren mit der Optimierung von Agrarrohstoffen und deren Weiterverarbeitung verbunden. Die Untersuchungen umfassen sowohl die Prozessbedingungen als auch Parameter der resultierenden Produkte.

Forschungs- und Technologiebereich

Die proteinbezogenen Aktivitäten von PHYSICS FOR FOOD lassen sich insbesondere folgenden technischen Fragestellungen zuordnen:

Aufschluss pflanzlicher Zellstrukturen mittels PEF
Verarbeitung und Fraktionierung von Lupinen
Untersuchung der Ausbeute bei der Gewinnung wertgebender Inhaltsstoffe
Entwicklung nicht-thermischer Verfahren für die Lebensmittelverarbeitung
physikalische Behandlung von Agrarrohstoffen vor der Weiterverarbeitung
Untersuchung von Produkteigenschaften und Qualität
Dekontamination und Haltbarkeitsverlängerung durch Plasma- und UV-C-Verfahren
Übertragung physikalischer Verfahren aus Labor- und Versuchsanwendungen in praxisnahe Prozesse. 
Bezug zu pflanzlichen Proteinrohstoffen

Neben Lupinen bestehen weitere Arbeiten mit proteinrelevanten Kulturpflanzen. In den Forschungsaktivitäten zu Saatgut und Pflanzen werden unter anderem Lupinen, Weizen, Gerste und Raps untersucht. Dabei geht es beispielsweise um Keimfähigkeit, Saatguthygiene, Pflanzenwachstum und die Auswirkungen physikalischer Behandlungen auf die spätere Pflanzenentwicklung und Ernte.

Die Arbeiten verbinden damit physikalische Verfahrenstechnik, Agrarwissenschaft und Lebensmitteltechnologie. Im Bereich Proteine liegt der konkrete Schwerpunkt insbesondere auf der technologischen Bearbeitung pflanzlicher Rohstoffe und der Untersuchung von Verfahren zur verbesserten Erschließung ihrer Inhaltsstoffe.