CO₂ verändert Weizenproteine und Backqualität Der Klimawandel erreicht das Brot

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Weizen reagiert auf die steigende Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre. Nicht nur verändern sich Wachstum und Ertrag, sondern auch die Zusammensetzung der Proteine. Dieses Phänomen haben Forscher in einer Freilandstudie untersucht, inklusive den Auswirkungen auf die Backqualität der produzierten Mehle.

Ob ein Brot locker aufgeht, ein Teig elastisch ist oder wie bestimmte Weizenproteine auf den menschlichen Körper wirken, entscheidet sich bereits im Korn. Und dessen Zusammensetzung ist nicht immer gleich. Schon die Atmosphäre, in der die Pflanze wächst, beeinflusst, welche Proteine der Weizen bildet.

Ein Team am Forschungszentrum Jülich hat deshalb zehn Winterweizensorten unter realistischen Freilandbedingungen bei unterschiedlichen CO₂-Konzentrationen angebaut. Mithilfe von Breedface, einer Anlage, die den Anbau unter erhöhtem CO₂-Gehalt ermöglicht, wurden die Pflanzen entweder bei durchschnittlich 450 ppm CO₂ oder bei erhöhten 546 ppm kultiviert – einem Wert, der in der Größenordnung zukünftiger atmosphärischer Konzentrationen Mitte bis Ende des 21. Jahrhunderts liegt. Anders als im Gewächshaus wächst der Weizen dabei unter normalen Feldbedingungen.

Gluten-Zusammensetzung

Weizen: Wie die Pflanzengröße die Backqualität beeinflusst

Weniger Gluten, kleinere Brote

Das Ergebnis zeigt eine deutliche Verschiebung der Proteinzusammensetzung. Der gesamte Proteingehalt der Körner sank bei erhöhtem CO₂ im Mittel um 4,7 Prozent. Noch stärker war der Effekt bei den untersuchten Glutenproteinen: Ihre Gesamtmenge lag im Durchschnitt 18,7 Prozent niedriger.

Das ist nicht nur ein molekularer Befund. Glutenproteine bestimmen wesentlich die Eigenschaften eines Teigs. Tatsächlich sank in den Backversuchen auch das Brotvolumen um durchschnittlich 4,1 Prozent; das so genannte Sedimentationsvolumen – ein weiterer Indikator für die Backqualität von Weizen – nahm um 11,7 Prozent ab. Viele der analysierten Glutenproteine hingen direkt mit diesen Qualitätsmerkmalen zusammen.

Damit liefert die Studie eine Verbindung zwischen Klimaveränderungen auf dem Feld, Veränderungen einzelner Proteine im Korn und einer Eigenschaft, die Verbraucher unmittelbar betrifft: der Qualität von Mehl und Brot.

Komplexere Proteinprofile

Besonders interessant ist, dass sich nicht alle Proteingruppen in dieselbe Richtung entwickelten. Während Glutenproteine abnahmen, stieg die Gesamtmenge der untersuchten Amylase/Trypsin-Inhibitoren (ATI) im Mittel um 5,7 Prozent. ATI sind natürliche Weizenproteine, die unter anderem im Zusammenhang mit Weizenallergien und Nicht-Zöliakie-Weizensensitivität untersucht werden. Die Forschenden untersuchten allerdings nur einen Teil der potenziell immunologisch aktiven Peptide und führten keine immunologischen Tests durch.

Deutliche Unterschiede zwischen den Sorten

Ein besonders relevanter Befund betrifft die Unterschiede zwischen den zehn untersuchten Sorten. Bei den meisten Proteinen hatte der Genotyp – also die Weizensorte – einen größeren Einfluss als die CO₂-Behandlung selbst. Einige Sorten zeigten vergleichsweise stabile Proteinprofile, andere reagierten deutlich stärker auf die erhöhte CO₂-Konzentration.

Darin liegt eine wichtige Perspektive der Studie: Die Landwirtschaft ist den Veränderungen durch steigende CO₂-Konzentrationen nicht zwangsläufig passiv ausgeliefert. Die gezielte Auswahl und Züchtung geeigneter Sorten könnte dazu beitragen, Backqualität, Proteingehalt und gesundheitlich relevante Eigenschaften von Weizen auch unter zukünftigen Klimabedingungen zu erhalten oder gezielt zu beeinflussen.

Noch kein „Weizen der Zukunft“

Die Ergebnisse sollten dennoch nicht als allgemeingültige Vorhersage verstanden werden. Der Versuch wurde an nur einem Standort und in einer einzigen Vegetationsperiode durchgeführt. Weitere Untersuchungen an unterschiedlichen Standorten und über mehrere Jahre sind deshalb erforderlich.

Die Studie verdeutlicht jedoch, dass die Folgen steigender CO₂-Konzentrationen weit über Pflanzenwachstum und Ertrag hinausreichen können. Sie verändern möglicherweise auch Eigenschaften unserer Lebensmittel – bis hin zur Frage, wie gut sich ein Weizen verarbeiten lässt und welche Proteine wir mit ihm aufnehmen.

Originalpublikation: Sabrina Geisslitz, Christine Kaemper, Marie-Christin Norwig, Andreas Fechner, Oliver Knopf, Onno Muller, Manuel Geyer, Lorenz Hartl, Katharina Anne Scherf: Elevated CO₂ induces cultivar-dependent changes in wheat proteins linked to wheat-related disorders and baking quality, Food Chemistry, Volume 530, 2026, ISSN 0308-8146; DOI: 10.1016/j.foodchem.2026.151161.