Zorn, HolgerHappel, KatharinaKatharinaHappel2025-07-102025-07-102025https://jlupub.ub.uni-giessen.de/handle/jlupub/20696https://doi.org/10.22029/jlupub-20046Kartoffelnebenströme fallen in großen Mengen in der kartoffelverarbeitenden Industrie bei der Produktion von Kartoffelstärke und anderen Kartoffelerzeugnissen an. Die Verwendung dieser Nebenströme als kostengünstiges Substrat für die Produktion von hochwertigem Pilzmyzel ist hinsichtlich einer nachhaltigen Verwertung von großem Interesse. Innerhalb des Projekts wurde die Eignung der Nebenströme Kartoffelschale und Kartoffeltrester, welche beide nach der Stärke- und Proteinisolierung am Fraunhofer Institut IVV in Freising anfielen, überprüft. Durch ein Emersscreening mit 100 Pilzen und ein anschließendes Submersscreening mit 50 Pilzen konnten vielversprechende Pilz-Substrat-Kombinationen identifiziert werden. Besonders hohe Pilzanteile von ca. 100% wurden durch Fermentation von Kartoffeltrester mit Flammulina velutipes bei einer Substratkonzentration von 20 g/L und siebentägiger Kultivierung erzielt. Im Rahmen der Optimierung konnte die Substratkonzentration bei gleichbleibender Kultivierungsdauer auf 30 g/L erhöht werden. Der Pilzanteil betrug 83 ± 3% und die Biotrockenmasse wurde durch die Fermentation von 8,1 ± 0,4 g/L auf 9,8 ± 0,3 g/L gesteigert. Es wurde ein maximaler Rohproteingehalt von 17,9 ± 0,3 g/100 g TM und ein Reinproteingehalt von 15,4 ± 0,2 g/100 g TM erreicht. Die Fermentation wurde erfolgreich von Schüttelkolben in einen 7 L Fermenter (4,5 L Arbeitsvolumen) übertragen, was den Grundstein für zukünftige Maßstabsvergrößerungen legte. Die Applikation des Fermentats wurde in veganen Frikadellen getestet, wobei sich F. velutipes als vielversprechender Kandidat für den Einsatz in Lebensmitteln herausstellte. Die Parameter der Fermentation des Kartoffeltresters wurden auf industrielle Kartoffelpülpe übertragen. Dabei zeigte sich, dass die Viskosität bei der Medienherstellung deutlich höher war. Daher musste die Substratkonzentration auf 20 g/L gesenkt werden. Durch zusätzliche Verlängerung der Fermentation auf 11 Kultivierungstage wurde ein Pilzgehalt von ca. 65% erreicht. Zur weiteren Optimierung wurde die Supplementation mit Kartoffelfruchtwasser getestet, wodurch Pilzgehalt von ca. 60% bei einer Fermentationsdauer von nur 7 Tagen erreicht wurden. Insgesamt ergibt sich für diese Fermentation weiteres Optimierungspotential. In den Kartoffelnebenströmen sind Glykoalkaloide enthalten, die in höheren Verzehrmengen toxisch sein können. Daher wurde eine Methode zur Bestimmung von Glykoalkaloiden validiert und deren Gehalte über den Kultivierungszeitraum untersucht. Es zeigte sich eine Anreichung der Glykoalkaloide nach der Abtrennung des Überstands im Rückstand bei Kultur von F. velutipes. Aufgrund dessen sollte der Gehalt bei Einsatz der Fermentate in den Endprodukten überprüft werden. Interessanterweise wurde bei Kultur von Pleurotus pulmonarius auf den Kartoffelnebenströmen ein Abbau der Glykoalkaloide beobachtet. Ab einer Kultivierungsdauer von 7 Tagen auf Kartoffeltrester wurden nur noch geringe Solanidingehalte und kein α-Solanin- oder α-Chaconin nachgewiesen. Das Fermentat von Kartoffeltrester mit F. velutipes wurde zusätzlich mit einer kommerziellen Peptidase enzymatisch hydrolysiert. Nach Optimierung der Hydrolysebedingungen wurde ein Hydrolysegrad von 75,1 ± 1,0% erreicht. Dadurch wurde der Gehalt an freier Glutaminsäure um mehr als das 20fache von 8,7 ± 0,1 mg/L auf 188,7 ± 1,2 mg/L erhöht. Durch enzymatische Hydrolyse wurde die umami-Wahrnehmung in Wasser gesteigert sowie geschmacksverstärkende Eigenschaften in Gemüsebrühe festgestellt. Das Fermentat selbst wies Peptidase-Aktivität auf. Ohne Zugabe von zusätzlichem Enzym wurde ein Hydrolysegrad von 33,9 ± 0,7% und ein freier Glutaminsäuregehalt von 99,1 ± 0,7 mg/L erreicht. Für diese Hydrolysate wurde die Erhöhung der umami-Wahrnehmung nur bei Zugabe zu Gemüsebrühe und nicht zu Wasser detektiert. Dies spricht für geschmacksverstärkende Eigenschaften bei geringem umami-Eigengeschmack. Kartoffelnebenströme eigneten sich sehr gut für die Pilzfermentation und es wurden hohe Pilzanteile und eine Steigerung des Proteingehalts erreicht. Es konnte der Einsatz von Basidiomyceten zum Abbau von Glykoalkaloiden nachgewiesen werden. Nach Hydrolyse der Pilzmyzelien mittels pilzeigener oder zugesetzter Peptidasen wurden geschmacksverstärkende Eigenschaften beobachtet.deIn Copyright