Weizen ist weltweit eine der wichtigsten Kulturpflanzen für die menschliche Ernährung. Nicht nur Wachstum und Ertrag können sich als Folge des Klimawandels künftig verändern. Die höhere Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre beeinflusst unmittelbar auch die Qualität des Weizens und damit das Brot, wie ein Forscher-Team unter Leitung des Münchner Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie im Fachmagazin „Food Chemistry“ berichtet.

Die Forscher hatten zehn verschiedene Sorten Winterweizen in Feldversuchen angebaut: Ein Teil der Pflanzen wuchs unter Bedingungen von durchschnittlich 450 ppm (parts per million, Teile pro Million) CO2. Der andere Teil wurde einer erhöhten CO2-Konzentration von 546 ppm ausgesetzt.

Nach der Ernte analysierten die Forscher die Zusammensetzung der verschiedenen Weizenproteine. Dabei zeigte sich eine deutliche Verschiebung der Proteinzusammensetzung. Der Proteingehalt der Körner insgesamt sank bei erhöhtem CO2 um 4,7 Prozent. Allein die Menge der Glutenproteine – das sogenannte Klebereiweiß – ging um 18,7 Prozent zurück.

Der Glutengehalt des Weizens aber ist entscheidend dafür, wie gut ein Brotteig beim Backen aufgeht. In Backversuchen ging das Volumen um durchschnittlich 4,1 Prozent zurück. Die Studienergebnisse zeigen, so die Forscher, dass die verringerte Konzentration an Glutenproteinen mit einer schlechteren Backqualität einhergeht.

Glutenproteine spielen aber auch bei Erkrankungen wie Zöliakie eine Rolle, einer chronischen Erkrankung, die hauptsächlich auf einer Glutenunverträglichkeit beruht. Weitere Studien müssen klären, welche biologische und immunologische Relevanz die veränderten Glutengehalte tatsächlich haben, so die Forscher.

Auch sogenannte Puroindoline haben einen Einfluss auf die Backeigenschaften des Weizens. Sie bestimmen die Härte des Korns und wirken sich somit auf die Verarbeitung zu Mehl aus. Ihr Gehalt nahm bei höherer CO2‑Konzentration zu.

Die Forscher untersuchten außerdem sogenannte Amylase/Trypsin-Inhibitoren. Mit diesen Eiweißen schützt sich die Pflanze vor Fressfeinden. Sie stehen aber auch im Verdacht, Allergien auszulösen. Ihre Menge nahm unter erhöhter CO2‑Konzentration zu.

In einer Mitteilung des Forschungszentrums Jülich, das an der Untersuchung beteiligt war, heißt es: „Die Studie liefert eine Verbindung zwischen Klimaveränderungen auf dem Feld, Veränderungen einzelner Proteine im Korn und einer Eigenschaft, die Verbraucherinnen und Verbraucher unmittelbar betrifft: der Qualität von Mehl und Brot.“

Wie stark sich der Weizen unter veränderten klimatischen Bedingungen tatsächlich verändert, hängt nach den Erkenntnissen der Forscher entscheidend von der angebauten Sorte ab. Das unterstreicht, so die Forscher, wie wichtig es ist, Weizensorten auszuwählen und zu züchten, die auch unter steigender CO2‑Konzentration eine hohe Backqualität bewahren und zugleich möglichst geringe Mengen potenziell unverträglicher Proteine enthalten.

In ihrer Studie kommen sie zu dem Schluss, dass die Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel nicht nur auf möglichst hohe Erträge ausgerichtet sein sollte, sondern auch auf Qualitätsmerkmale wie die Proteinzusammensetzung.

Im Zuge des Klimawandels ist der globale CO2‑Gehalt in der Atmosphäre von 340 ppm im Jahr 1980 auf etwa 425 ppm im Jahr 2024 gestiegen. Im Jahr 2050 könnten es abhängig von der weiteren Entwicklung bis zu 600 ppm sein.

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