Studie zeigt, dass sich die fünf Weizenarten in der Proteinzusammensetzung stark unterscheiden

In einer groß angelegten Studie, jetzt veröffentlicht in npj Lebensmittelwissenschaft In einer von der Universität Hohenheim in Stuttgart und der Universitätsmedizin Mainz durchgeführten Studie identifizierten Forscher in 150 Mehlproben der fünf Weizenarten Einkorn, Emmer, Dinkel sowie Hart- und Weichweizen insgesamt 2.896 verschiedene Proteine. Neben dem Anbauort spielt die jeweilige Sorte eine große Rolle. Diese Informationen könnten sinnvoll genutzt werden. Proteine, deren Vorkommen vor allem von der Sorte abhängt, könnten durch gezielte Züchtung beeinflusst werden. Dies könnte zu einer besseren Backqualität, höheren Erträgen und auch einer verbesserten Verträglichkeit führen.

Weizen ist ein wichtiges und meist gesundes Grundnahrungsmittel für die Ernährung von Mensch und Tier. Zusammen mit Ballaststoffen, Mineralien und Vitaminen liefert es etwa 20 % der täglich benötigten Proteinmenge, wenn es mit 100 bis 150 g Weizenmehl verzehrt wird. Gleichzeitig sind die Proteine ​​im Weizenmehl wichtig für die Backqualität. Daher ist das Wissen über die Gesamtheit aller im Getreide gebildeten Proteine, das sogenannte Proteom, von großer Bedeutung – sowohl für die Auswahl der richtigen Sorte als auch für die weitere gezielte Züchtungsforschung.

Allerdings ist nicht jeder Weizen gleich. Auch wenn sie botanisch eng verwandt sind, unterscheiden sich die Inhaltsstoffe von Brot bzw. Weichweizen (Triticum aestivum ssp. aestivum) und Hartweizen (Triticum turgidum ssp. durum) ebenso wie die von Dinkel (Triticum aest ivum ssp. spelta), Emmer ( Triticum turgidum ssp. dicoccum) und Einkorn (Triticum monococcum ssp. monococcum). Bisher liegen jedoch kaum aussagekräftige Daten vor, die einen direkten Vergleich ermöglichen könnten.

Meilenstein für die zukünftige Proteinforschung

Vor diesem Hintergrund analysierten Forscher der Universitäten Hohenheim und Mainz alle Proteine, die im Vollkornmehl dieser fünf verschiedenen Weizensorten enthalten sind. Sie untersuchten zehn Sorten jeder Art. Um auch den Einfluss von Umweltfaktoren zu erfassen, wurden diese jeweils an drei verschiedenen Standorten angebaut.

Insgesamt konnten die Forscher in den 150 Mehlproben 2.896 verschiedene Proteine ​​identifizieren – über 2.500 bei jeder Art. Dabei unterschieden sich etwa die Hälfte aller Proteine ​​zwischen den einzelnen Arten. „Nach unserem Kenntnisstand handelt es sich hierbei um eine der bislang umfassendsten proteomischen Studien in Getreide. Sie stellt einen Meilenstein für eine künftig deutlich gezieltere Proteinforschung in Weizen dar“, sagte Prof. Dr. Friedrich Longin von der Staatlichen Pflanzenzüchtungsanstalt der Universität der Universität Hohenheim.

Die Proteinzusammensetzung hängt vom Standort und der Sorte ab

Für ihre Analysen gleichten die Forscher die gefundenen Proteine ​​oder Teilabschnitte davon wann immer möglich mit unterschiedlichen Datenbanken ab. Ein großer Teil davon war jedoch noch nicht im Detail untersucht. „Viele der bekannten Proteine ​​spielen eine Rolle für die Produktqualität, etwa bei der Bildung von Getreidestärke oder bei der Stressregulation von Pflanzen, aber auch bei allergischen Reaktionen beim Menschen“, erklärte Prof. Dr. Longin.

Zwar entsteht ein erheblicher Teil der Proteine ​​durch Umwelteinflüsse. Viele Proteine ​​kommen aber bei bestimmten Sorten häufiger vor. Im Einkorn beispielsweise identifizierten die Forscher insgesamt 2.540 Proteine, von denen 1.940 in mindestens einer Sorte an allen drei Standorten gebildet wurden. „Da hierfür vor allem genetische Faktoren verantwortlich sind, haben wir eine gute Ausgangslage für die Auswahl und Züchtung besserer Weizensorten“, sagte Longin. Dazu erstellten die Forscher Listen derjenigen Proteine, die durch die Sortenwahl beeinflusst werden könnten.

Deutlich weniger allergene Proteine ​​im Einkorn

„Bis zu 10 % der Menschen, die Produkte aus Weizenmehl essen, klagen danach über Unwohlsein. Die im Weizen enthaltenen Proteine ​​führen dazu, dass sie eine sogenannte nicht-zöliakische Weizensensitivität (NCWS) entwickeln, die noch nicht genau definiert ist.“ Eine weitere Folge ist Zöliakie – eine entzündliche Erkrankung des Dünndarms, die durch Glutenproteine ​​im Weizen verursacht wird. Manche Menschen entwickeln eine klassische (sofortige) Weizenallergie. Darüber hinaus gibt es auch eine viel häufigere Weizenallergie vom verzögerten Typ. insbesondere bei Patienten mit der Diagnose Reizdarmsyndrom“, erklärte Prof. Dr. Dr. Detlef Schuppan von der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

Die untersuchten Weizenarten unterscheiden sich deutlich in der Menge ihrer potenziell allergenen Proteine. Weichweizen und Dinkel weisen insgesamt etwa die gleiche Allergenhäufigkeit auf. Im Vergleich dazu sind diese bei Hartweizen und Emmer um etwa das Doppelte und bei Einkorn um das 5,4-fache reduziert. Eine Erklärung für dieses Phänomen haben die Forscher bislang nicht.

Insbesondere die Menge an ATIs (Alpha-Amylase/Trypsin-Inhibitoren) unterscheidet sich deutlich. „Sie stehen im Verdacht, für Entzündungsreaktionen verantwortlich zu sein“, sagte Prof. Dr. Stefan Tenzer vom Institut für Immunologie der Universitätsmedizin Mainz. „Im Vergleich zu den anderen Weizenarten weist Einkorn eine deutlich geringere Menge an ATIs auf.“

Klinische Studien dringend erforderlich

Allerdings weisen die Forscher darauf hin, dass sie das allergene Potenzial ausschließlich durch Querverweise mit Datenbanken abgeschätzt haben, die mögliche allergene Proteine ​​auflisten. Ob diese Ergebnisse auch klinisch relevant sind, müssten gezielte Studien zeigen. „Angesichts unserer Ergebnisse wäre ein klinischer Versuch mit Einkorn im Vergleich zu modernem Weizen besonders interessant“, sagte Prof. Dr. Dr. Schuppan. Die umfassende Kartierung dieser Proteine ​​kann beispielsweise dabei helfen, repräsentative Testdiäten zu entwerfen.

„Um Produkte zu finden, die insbesondere für Menschen mit weizenbedingten Erkrankungen besser verträglich sind, müssen wir auch untersuchen, welchen Einfluss verschiedene Prozesse bei der Mehl- und Brotherstellung, wie zum Beispiel eine lange Sauerteiggärung, auf Allergene haben“, erklärt Prof. Dr. Lange in.

Ausblick: Einkorn als nachhaltige Nutzpflanze für Randgebiete

Neben der geringeren Menge potenzieller Allergene enthält Einkorn im Vergleich zu Weichweizen mehr Eiweiß und deutlich höhere Mengen an sekundären Pflanzenstoffen, Vitaminen und Mineralstoffen. Auch aus landwirtschaftlicher Sicht ist Einkorn interessant. „Es verfügt über eine nahezu vollständige Resistenz gegen Pilze. Darüber hinaus kann es sowohl vor als auch nach dem Winter gesät werden, was bei anderen Getreidesorten nicht der Fall ist“, sagte Prof. Dr. Longin.

Allerdings sind die Erträge von Einkorn bei guten Bodenbedingungen viel geringer als die von Weichweizen. „In Randgebieten wie sandigen Böden, höheren Lagen in Bergregionen oder dort, wo der Einsatz von Stickstoffdünger nicht möglich ist, werden jedoch mit Einkorn gute Ergebnisse erzielt, während die Produktivität von Weichweizen abnimmt“, erklärte Prof. Dr. Longin beschreibt ein mögliches Anwendungsgebiet.