Mehr Kohlendioxid in der Luft kann die Backeigenschaften von Weizen verändern. In einem Freilandversuch enthielten die Körner weniger von bestimmten Glutenproteinen, und das daraus gebackene Brot fiel im Durchschnitt kleiner aus. Die Unterschiede zwischen den untersuchten Sorten waren dabei erheblich. Der Befund beschreibt einen kontrollierten Versuch und bedeutet nicht, dass künftig jedes Brot automatisch schrumpft.
Ein Team unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München und des Forschungszentrums Jülich untersuchte zehn Winterweizensorten. Der Weizen wuchs im Freiland entweder bei durchschnittlich 450 oder bei erhöhten 546 ppm CO₂. Anschließend wurden die Proteinzusammensetzung der Körner und Merkmale der Backqualität verglichen. Die Arbeit erschien im Fachjournal Food Chemistry. Sie verbindet damit eine veränderte Wachstumsbedingung auf dem Feld mit einer Eigenschaft des fertigen Lebensmittels.
CO₂ ist ein Ausgangsstoff der Photosynthese. Eine höhere Konzentration kann deshalb das Pflanzenwachstum beeinflussen, ohne dass alle Bestandteile des Korns im gleichen Verhältnis zunehmen. Proteine enthalten beispielsweise nicht nur Kohlenstoff, sondern auch Stickstoff. Mehr gebildete Pflanzenmasse ist daher nicht gleichbedeutend mit einer proportional höheren Eiweißmenge. Für die Qualität einer Ernte zählen sowohl der Ertrag als auch die Zusammensetzung des geernteten Materials.
Dass diese Größen auseinanderlaufen können, zeigen auch Untersuchungen zu Ertrag und Nährwerten von Soja unter veränderten Klimabedingungen. Die neue Weizenstudie geht über eine bloße Gesamtmessung des Eiweißgehalts hinaus. Sie betrachtet gezielt einzelne Proteine und Proteingruppen. Das ist wichtig, weil unterschiedliche Eiweiße verschiedene Aufgaben erfüllen. Ein annähernd ähnlicher Gesamtgehalt kann daher durchaus mit anderen Verarbeitungseigenschaften verbunden sein.
Unter erhöhtem CO₂ sank der gesamte Proteingehalt der Körner im Mittel um 4,7 Prozent. Die Summe der 21 untersuchten Glutenproteine lag sogar 18,7 Prozent niedriger. Diese zweite Zahl bezieht sich ausdrücklich auf die ausgewählten und gemessenen Proteine. Sie beschreibt keinen nachgewiesenen Rückgang des gesamten Glutens um denselben Prozentsatz. Eine solche Gleichsetzung würde die Reichweite der Analyse überschreiten.
In den Backversuchen verringerte sich das Brotvolumen im Durchschnitt um 4,1 Prozent. Zusätzlich sank das Sedimentationsvolumen, ein Qualitätsmerkmal der Mehlprüfung, um 11,7 Prozent. Dieses Maß gibt Hinweise auf Eigenschaften der Proteinbestandteile im Mehl und ergänzt den praktischen Backversuch. Mehrere der untersuchten Glutenproteine standen mit den Qualitätsmerkmalen in Zusammenhang. Die chemischen Veränderungen blieben damit nicht ausschließlich im Messlabor erkennbar.
Glutenproteine tragen dazu bei, dass beim Mischen von Weizenmehl und Wasser ein dehnbares und zugleich tragfähiges Teiggerüst entsteht. Dieses Gerüst hilft, die bei der Gärung entstehenden Gase im Teig zu halten. Entscheidend ist deshalb nicht allein, ob ein Teig Gas produziert, sondern auch, ob seine Struktur dieses Gas ausreichend einschließt. Verändern sich Menge und Zusammensetzung der beteiligten Proteine, kann sich das Aufgehen des Brots verändern. Die gemessene Volumenabnahme ist eine praktische Folge, die zu diesem Zusammenhang passt.
Ein Rückgang des Volumens um 4,1 Prozent sagt zunächst etwas über die Bedingungen des konkreten Backtests aus. Rein rechnerisch würden aus einem Vergleichsvolumen von einem Liter etwa 959 Milliliter. Das ist eine Veranschaulichung der relativen Veränderung und keine Angabe zu den tatsächlichen Versuchslaiben. Ebenso wenig bedeutet sie, dass ein Brot mit unverändertem Gewicht um denselben Prozentsatz weniger Nährstoffe enthält. Volumen, Masse und Zusammensetzung sind unterschiedliche Größen.
In der Verarbeitung werden Mehle zudem nach ihren Eigenschaften ausgewählt und kombiniert. Rezeptur, Wasserzugabe und Teigführung beeinflussen das Ergebnis ebenfalls. Der Versuch isoliert eine Veränderung des Ausgangsmaterials, bildet aber nicht jede mögliche Reaktion einer Bäckerei darauf ab. Der praktische Befund lautet deshalb, dass höhere CO₂-Werte die Anforderungen an Rohstoffauswahl und Verarbeitung verändern könnten. Eine unvermeidliche Größenänderung sämtlicher handelsüblicher Brote lässt sich daraus nicht ableiten.
Nicht alle Proteingruppen reagierten in dieselbe Richtung. Die untersuchten Amylase/Trypsin-Inhibitoren, kurz ATI, nahmen in ihrer Gesamtmenge im Mittel um 5,7 Prozent zu. Diese natürlichen Weizenproteine werden unter anderem im Zusammenhang mit weizenbezogenen Beschwerden untersucht. Aus ihrer Konzentration allein folgt jedoch keine bestimmte gesundheitliche Wirkung. Die Arbeit enthielt keine immunologischen Tests, die eine solche Schlussfolgerung erlauben würden.
Das gilt ebenso für die gemessene Abnahme einzelner Glutenproteine und ausgewählter Peptide. Daraus lässt sich nicht schließen, dass entsprechender Weizen für Menschen mit Zöliakie geeignet oder generell besser verträglich wäre. Eine chemische Analyse und eine Untersuchung der Reaktion des menschlichen Körpers beantworten unterschiedliche Fragen. Auch die Verarbeitung zu Lebensmitteln müsste bei einer gesundheitlichen Bewertung berücksichtigt werden. Der belastbare Befund betrifft zunächst die Zusammensetzung und die Backeigenschaften.
Bei den meisten untersuchten Proteinen war der Einfluss der Weizensorte größer als der Einfluss der CO₂-Behandlung. Einige Sorten zeigten vergleichsweise stabile Proteinprofile, andere deutlichere Veränderungen. Das eröffnet eine konkrete Forschungsfrage für die Züchtung: Welche genetischen Eigenschaften helfen, erwünschte Qualitätsmerkmale unter veränderten Bedingungen zu erhalten? Dafür reicht es nicht, ausschließlich nach hohem Ertrag auszuwählen. Auch Verarbeitbarkeit und Zusammensetzung müssen mituntersucht werden.
Die Reichweite des Versuchs bleibt allerdings begrenzt, weil die Pflanzen an einem Standort und während einer Vegetationsperiode angebaut wurden. Andere Böden, Jahre und Wetterbedingungen können die Reaktion verändern. Hinzu kommen regionale Ernterisiken durch Hitze und weitere Klimafolgen, die ein CO₂-Vergleich allein nicht abbildet. Weitere unabhängige Freilandversuche sind deshalb notwendig. Die Studie zeigt bereits, dass eine Anpassung der Landwirtschaft auch die Qualität des Ernteguts berücksichtigen muss, damit aus ausreichend geerntetem Weizen weiterhin das gewünschte Brot entsteht.
Food Chemistry, Elevated CO₂ induces cultivar-dependent changes in wheat proteins linked to wheat-related disorders and baking quality; doi:10.1016/j.foodchem.2026.151161
Forschungszentrum Jülich, Steigendes CO₂ verändert Weizenproteine und Backqualität
