Klimawandel beeinflusst die Qualität eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel weltweit

Mehr CO₂ verändert die Proteinzusammensetzung von Weizen

Freising, 16. Oktober 2026 - Je nach Sorte können höhere Kohlenstoffdioxid-(CO₂)-Konzentrationen in der Atmosphäre die Proteinzusammensetzung von Weizen deutlich verändern. Dies wirkt sich nicht nur auf die Backqualität aus, sondern möglicherweise auch auf die Verträglichkeit von Weizenprodukten. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie unter Federführung des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München. Laut Studie sollte die Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel künftig nicht nur auf hohe Erträge ausgerichtet sein, sondern auch auf Qualitätsmerkmale wie die Proteinzusammensetzung. 

Im Zuge des Klimawandels ist die globale CO₂-Konzentration in der Atmosphäre von rund 340 ppm im Jahr 1980 auf etwa 425 ppm im Jahr 2024 gestiegen. Abhängig von der künftigen sozioökonomischen Entwicklung könnte sie bis 2050 auf rund 600 ppm ansteigen. Auch Weizen, eines der weltweit wichtigsten Grundnahrungsmittel, wird künftig unter deutlich höheren CO₂-Konzentrationen wachsen.

Bislang gibt es nur wenige Feldversuche

Bislang haben jedoch nur wenige Feldversuche untersucht, wie sich erhöhte CO₂-Konzentrationen auf die Proteinzusammensetzung von Weizen auswirken. Um diese Wissenslücke zu schließen, kultivierten die interdisziplinär arbeitenden Forschenden zehn Winterweizensorten unter realitätsnahen Anbau- und Umweltbedingungen. Einen Teil der Pflanzen setzten sie einer erhöhten CO₂-Konzentration (eCO₂, 546 ppm) aus. Der andere Teil wuchs unter heutigen CO₂-Bedingungen. 

Nach der Ernte analysierten die Forschenden die Zusammensetzung der Weizenproteine in den verschiedenen Kornproben mithilfe einer hochauflösenden massenspektrometrischen Methode, die sie selbst entwickelt hatten. Dabei konzentrierten sie sich auf Proteine wie Amylase/Trypsin-Inhibitoren, Puroindoline und Glutenproteine sowie Zöliakie-aktive Peptide. 

Veränderte Proteinzusammensetzung mit Folgen

Generell stieg der Gehalt an Amylase/Trypsin-Inhibitoren unter erhöhten CO₂-Bedingungen an. Die Konzentrationen von Puroindolinen, Glutenproteinen sowie von bestimmten, potenziell während der Verdauung aus Glutenproteinen entstehenden Zöliakie-aktiven Peptiden nahmen hingegen ab. „Wie stark diese Veränderungen ausfielen, hing jedoch maßgeblich von der jeweiligen Weizensorte ab“, sagt Sabrina Geißlitz, Studienleiterin und wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe von Katharina Scherf am Leibniz-Institut. „Unsere Ergebnisse zeigten zudem, dass die verringerte Konzentration an Glutenproteinen mit einer schlechteren Backqualität einherging“, so die Wissenschaftlerin weiter.

Katharina Scherf, Leiterin der Arbeitsgruppe Food Biopolymer Chemistry am Leibniz-Institut und Professorin für Food Biopolymer Systems an der TUM School of Life Sciences, ergänzt: „Die beobachteten Veränderungen bei den Amylase/Trypsin-Inhibitoren und bestimmten Zöliakie-aktiven Peptiden könnten langfristig auch für weizenbedingte Erkrankungen relevant sein. Welche biologische und immunologische Relevanz diese Unterschiede tatsächlich besitzen, müssen jedoch weitere Studien klären.“

Die Studienergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, Weizensorten zu identifizieren und zu züchten, die auch unter steigenden CO₂-Konzentrationen eine hohe Backqualität bewahren und zugleich möglichst geringe Mengen potenziell unverträglicher Proteine enthalten. 

Zum interdisziplinären Team gehörten neben Forschenden des Leibniz-Instituts auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie, der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft und des Forschungszentrums Jülich.

Publikation: Geisslitz S, Kaemper C, Norwig MC, Fechner A, Knopf O, Muller O, Geyer M, Hartl L, Scherf KA. Elevated CO₂ induces cultivar-dependent changes in wheat proteins linked to wheat-related disorders and baking quality. Food Chem. 2026 Sep 20;530:151161. doi: 10.1016/j.foodchem.2026.151161. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.151161

Förderung: Das Projekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) auf der Grundlage eines Beschlusses des Bundestages der Bundesrepublik Deutschland über das Bundesamt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Innovationsförderprogramms gefördert. Projektnummer 2818404B18 (BigBaking). Kofinanziert durch die Europäische Union (ERC, GLUTENOMICS, 101040437). Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind jedoch ausschließlich die der Autor(innen/en) und spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Union oder der Exekutivagentur des Europäischen Forschungsrats wider. Weder die Europäische Union noch die Förderstelle können dafür verantwortlich gemacht werden. Die Open-Access-Finanzierung wurde durch das Projekt DEAL ermöglicht und organisiert. 

Hintergrundinformation:

Die zehn untersuchten Winterweizensorten: 
Die zehn untersuchten Winterweizensorten umfassten Apostel, Asory, Campesino, Foxx, Hyvega, Informer, KWS Emerick, LG Initial, Moschus und RGT Reform. Eine Besonderheit zeigte die Sorte Hyvega: Unter erhöhten CO₂-Bedingungen (eCO₂) stieg ihr Proteingehalt im Korn um 2,7 Prozent an. Bei den übrigen neun Sorten verringerte sich der Eiweißgehalt hingegen um 1,9 bis 10,3 Prozent.

Die Auswertung aller Analysen zeigt zudem wesentliche Unterschiede zwischen den Sorten auf. Asory, Campesino, LG Initial und Moschus reagierten bei sämtlichen untersuchten Parametern empfindlich auf die erhöhte CO₂-Konzentration. Apostel und KWS Emerick erwiesen sich dagegen als vergleichsweise tolerant. 

Funktionelle Eigenschaften der Weizenproteine:
Amylase/Trypsin-Inhibitoren dienen der Pflanze als natürlicher Schutz vor Fraßfeinden. Sie stehen jedoch auch im Verdacht, Allergien auszulösen und eine Nicht-Zöliakie-Weizensensitivität zu begünstigen. Puroindoline bestimmen maßgeblich die Kornhärte von Weizen und wirken sich somit auf die Verarbeitungs- und Backeigenschaften des Mehls aus. Glutenproteine sind entscheidend für die Backqualität, spielen aber auch bei Erkrankungen wie Zöliakie eine Rolle. Der Grund: Sie enthalten bestimmte Aminosäuresequenzen, aus denen bei der Verdauung durch enzymatische Spaltung im Magen-Darm-Trakt Zöliakie-aktive Peptide entstehen. Letztere können bei Menschen mit einer entsprechenden genetischen Veranlagung eine Immunreaktion auslösen. Peptide sind kurze Ketten aus 2 bis 50 Aminosäuren. Sind die Ketten länger als 50 Aminosäuren spricht man von Proteinen.

Zöliakie ist eine chronische Erkrankung des Dünndarms. Eine Glutenunverträglichkeit ist Hauptauslöser der Krankheit, wobei die Erkrankung bei erblich vorbelasteten Personen auftritt. Welche weiteren Faktoren neben der genetischen Veranlagung zur Entstehung der Erkrankung beitragen, ist bislang nicht vollständig geklärt.

Kontakte:
Expertin-Kontakt:

Dr. Sabrina Geißlitz
Arbeitsgruppe Food Biopolymer Chemistry
Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie
an der Technischen Universität München (Leibniz-LSB@TUM)
Lise-Meitner-Str. 34
85354 Freising
Tel.: +49 8161 71-2975
E-Mail: s.geisslitz.leibniz-lsb(at)tum.de
Kurzprofil: https://www.leibniz-lsb.de/institut/mitarbeiterinnen/kurzprofil-dr-sabrina-geisslitz

Pressekontakt am Leibniz-LSB@TUM:

Dr. Gisela Olias
Wissenstransfer, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 8161 71-2980
E-Mail: g.olias.leibniz-lsb@tum.de
https://www.leibniz-lsb.de

Informationen zum Institut:

Das Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München besitzt ein einzigartiges Forschungsprofil an der Schnittstelle zwischen Lebensmittelchemie & Biologie, Chemosensoren & Technologie sowie Bioinformatik & Maschinellem Lernen. Weit über die bisherige Kerndisziplin der klassischen Lebensmittelchemie hinausgewachsen, leitet das Institut die Entwicklung einer Systembiologie der Lebensmittel ein. Sein Ziel ist es, neue Ansätze für die nachhaltige Produktion ausreichender Mengen an Lebensmitteln zu entwickeln, deren Inhaltsstoff- und Funktionsprofile an den gesundheitlichen und nutritiven Bedürfnissen, aber auch den Präferenzen der Verbraucherinnen und Verbraucher ausgerichtet sind. Hierzu erforscht es die komplexen Netzwerke sensorisch relevanter Lebensmittelinhaltsstoffe entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit dem Fokus, deren physiologische Wirkungen systemisch verständlich und langfristig vorhersagbar zu machen.

Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

Das Leibniz-Institut ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft (https://www.leibniz-gemeinschaft.de/), die 96 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.

Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Die Leibniz-Institute unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 21.400 Personen, darunter 12.200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Das Finanzvolumen liegt bei gut 2,3 Milliarden Euro.

Hinweis zur Nutzung von KI:

Zur Ideenfindung für sprachliche Optimierungen und Übersetzungen wurden zum Teil Vorschläge eines KI-Programms verwendet, beispielsweise für Überschriften. Der Pressetext wurde von der Pressestelle auf Basis der Originalpublikation erstellt und von den beteiligten Forschenden auf sachliche Richtigkeit überprüft und gegebenenfalls korrigiert.

+++ Bleiben Sie über unseren LinkedIn-Kanal auf dem Laufenden +++