Steigende CO₂-Konzentrationen verändern nicht nur die Wachstumsbedingungen von Weizen. Sie können auch die Zusammensetzung seiner Proteine beeinflussen – und damit eine Eigenschaft, die für Mühlen und Bäckereien unmittelbar relevant ist: die Backqualität. Eine neue Studie unter Federführung des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München zeigt dabei erhebliche Unterschiede zwischen einzelnen Weizensorten.

Die Ergebnisse erweitern die Diskussion über die Folgen des Klimawandels für Getreide. Denn bislang stand häufig die Frage im Vordergrund, wie sich veränderte Temperaturen, Trockenheit oder höhere CO₂-Konzentrationen auf Erträge auswirken. Die aktuelle Untersuchung legt nahe, dass künftig ebenso genau auf die Qualität des Ernteguts geschaut werden muss.

Mehr CO₂, andere Proteine

Für die Studie wurden zehn Winterweizensorten unter realitätsnahen Anbau- und Umweltbedingungen kultiviert. Ein Teil der Pflanzen wuchs bei einer erhöhten CO₂-Konzentration von 546 ppm, der andere unter heutigen Bedingungen.

Nach der Ernte untersuchten die Forschenden die Proteinzusammensetzung der Körner. Im Mittelpunkt standen unter anderem Glutenproteine, Amylase/Trypsin-Inhibitoren und Puroindoline.

SRH Fernhochschule GmbH – bis Jänner 27

Dabei zeigte sich ein deutliches Muster: Unter erhöhtem CO₂ nahm der Gehalt an Amylase/Trypsin-Inhibitoren generell zu. Gleichzeitig sanken unter anderem die Konzentrationen von Glutenproteinen und Puroindolinen. Entscheidend ist jedoch, dass die Stärke der Veränderungen erheblich von der jeweiligen Weizensorte abhing.

Creami®: Fünf Füllungen, viele Genussmomente
Von cremig bis knusprig: Mit Creami® bringt CSM Ingredients ein neues Füllungssortiment für Bäckerei und Konditorei nach Österreich. Fünf Sorten verbinden unterschiedliche Geschmacksprofile und Texturen mit einer unkomplizierten Anwendung nach dem Backen.

Weniger Glutenprotein, schwächere Backqualität

Für die Backbranche ist vor allem ein Ergebnis relevant: Die geringere Konzentration an Glutenproteinen ging in den Versuchen mit einer schlechteren Backqualität einher.

Glutenproteine spielen eine wesentliche Rolle bei der Ausbildung der Teigstruktur. Veränderungen ihrer Menge und Zusammensetzung können daher direkt beeinflussen, wie sich Mehle bei der Verarbeitung verhalten.

Damit bekommt die Sortenwahl unter den Bedingungen des Klimawandels eine zusätzliche Dimension. Für Bäcker und Müller könnte künftig nicht allein entscheidend sein, welche Weizensorten unter Hitze oder Trockenheit stabile Erträge liefern. Ebenso wichtig wird sein, ob die für die Verarbeitung notwendigen Qualitätsmerkmale erhalten bleiben.

Große Unterschiede zwischen den Sorten

Wie stark der Effekt ausfallen kann, zeigen die untersuchten Sorten besonders deutlich. Bei neun der zehn Winterweizensorten verringerte sich der Eiweißgehalt unter erhöhten CO₂-Bedingungen um 1,9 bis 10,3 Prozent. Eine Ausnahme war die Sorte Hyvega: Bei ihr stieg der Proteingehalt um 2,7 Prozent.

Auch insgesamt reagierten die Sorten unterschiedlich empfindlich. Asory, Campesino, LG Initial und Moschus zeigten bei sämtlichen untersuchten Parametern deutliche Reaktionen auf die höhere CO₂-Konzentration. Apostel und KWS Emerick erwiesen sich dagegen als vergleichsweise tolerant.

Gerade diese Unterschiede sind für die weitere Pflanzenzüchtung interessant. Sie zeigen, dass die Auswirkungen steigender CO₂-Werte nicht zwangsläufig bei jeder Weizensorte gleich ausfallen.

Züchtung muss Qualität mitdenken

Die Forschenden leiten daraus eine klare Konsequenz ab: Bei der Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel sollte nicht ausschließlich auf hohe und stabile Erträge geachtet werden. Qualitätsmerkmale wie die Proteinzusammensetzung müssen stärker berücksichtigt werden.

Für die österreichische Backbranche ist diese Entwicklung langfristig von Bedeutung. Mehlqualität beginnt nicht in der Mühle und auch nicht in der Backstube, sondern bereits bei der Auswahl und Züchtung geeigneter Getreidesorten.

Wenn sich klimatische Bedingungen verändern, müssen daher Landwirtschaft, Pflanzenzüchtung, Mühlen und Bäckereien gemeinsam im Blick behalten, welche Rohstoffqualitäten künftig verfügbar sein werden. Die Studie zeigt vor allem eines: Klimaanpassung bei Weizen ist nicht nur eine Frage der Menge. Sie wird zunehmend auch eine Frage der Backfähigkeit.

Auswirkungen auf Verträglichkeit noch offen

Untersucht wurden auch Proteine, die im Zusammenhang mit weizenbedingten Erkrankungen diskutiert werden. Während Amylase/Trypsin-Inhibitoren unter erhöhtem CO₂ zunahmen, gingen bestimmte potenziell Zöliakie-aktive Peptide zurück.

Welche gesundheitliche beziehungsweise immunologische Bedeutung diese Veränderungen tatsächlich haben, ist nach Angaben der Forschenden allerdings noch offen und muss in weiteren Studien untersucht werden. Für belastbare Aussagen zur Verträglichkeit von Weizenprodukten reichen die bisherigen Ergebnisse daher nicht aus.

Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift „Food Chemistry“ veröffentlicht. Beteiligt waren neben dem Leibniz-Institut unter anderem Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie, der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft und des Forschungszentrums Jülich.