Sådan skal bioteknologisk forskning få os til at spise hestebønner

Selv om de tørrede frø fra bælgplanter er en glimrende proteinkilde, har de kun i begrænset omfang været på tallerkenen herhjemme.

Et ønske om at reducere indtaget af kød af klimahensyn har imidlertid øget danskernes interesse for planteproteinerne.

Udledningen af CO₂ og andre drivhusgasser fra oksekød er cirka 35 gange højere end fra bælgfrugter ifølge den grønne tænketank Concito.

Den måske mest egnede bælgplante til danske forhold er hestebønner – også kaldet favabønner. De er populære på spisebordet i blandt andet Egypten, Etiopien, Peru, Portugal og dele af Spanien.

Hestebønner er en meterhøj enårig plante af ærteblomstfamilien, som er meget bredt klimatilpasset på kloden. Den klarer sig også glimrende i et dansk klima med tempereret varme og relativt meget regn.

Hidtil er hestebønner næsten udelukkende blevet dyrket i Danmark til dyrefoder og på et beskedent areal på lidt over 20.000 ha pr. år – en halv pct. af det dyrkede areal.

Ønske om at bruge lokalt producerede fødevarer

Et stort og flerstrenget forskningsprojekt om bælgplanteinnovation skal gøre det mere attraktivt at dyrke hestebønner til menneskeligt konsum og sikre hestebønner plads på flere danske middagstallerkener. Projektet er finansieret med 60 millioner kroner af Novo Nordisk Fonden.

”Der er et udtalt ønske i detailleddet om at bruge lokalt producerede fødevarer, hvor det står klart, at de er dyrket bæredygtigt og under ordentlige forhold. Det er nemlig aspekter, som mange forbrugere er optaget af,” siger Stig Uggerhøj Andersen.

Han er professor på Institut for Molekylærbiologi og Genetik på Aarhus Universitet samt leder af projektet, hvor forskningscentret N2CROP er etableret.

Forskningsprojektet skal undersøge, om følgende aspekter kan fremme hestebønners popularitet i Danmark:

• Samdyrkning af hestebønner med korn for at udnytte deres evne til biologisk kvælstoffiksering.
• Forædling af hestebønner for at opnå de ønskede egenskaber.
• Forøgelse af hestebønners tilgængelighed som proteinkilde i vores mad.

Erstatning for kunstgødning

Bælgsæd har gennem årtier været brugt for at opnå jordforbedring, forklarer Stig Uggerhøj Andersen. Samtidig har der været en tradition på Aarhus Universitet for at se på kvælstoffiksering.

I dansk landbrug har samdyrkning været vellykket i fx flerårige marker med kløver kombineret med græs.

Men det vil være meget komplekst at forvandle proteiner og biomasse herfra til menneskeføde. Hestebønner er et bedre bud, og deraf opstod ideen om samdyrkning af hestebønner med hvede eller – sekundært – med havre, som er glutenfri.

Bælgfrugter og korn udgør i forening en balanceret diæt med hensyn til sammensætningen af flere essentielle aminosyrer, som er byggesten i proteiner, og som vi ikke kan danne selv.

”Vi har arbejdet med bælgplantesystemer på modelniveau i nogle år. Vi blev enige om at bruge den fælles erfaring om forståelse af kvælstoffiksering og forståelse af bælgplantegenetik generelt på en enkelt afgrøde,” siger Stig Uggerhøj Andersen om forskernes fokus på hestebønner.

Den store udfordring er, at samdyrkning, hvori der indgår korn, i øjeblikket ikke er økonomisk rentabelt sammenlignet med at dyrke korn som ren afgrøde.

Her kan hestebønners biologiske kvælstoffiksering måske ændre afgørende på tingenes tilstand, fordi de i væsentlig grad kan reducere behovet for kvælstof i form af kunstgødning. Måske med 50 pct.

”Det kræver rigtig meget energi at lave kvælstofgødning. Kunstgødning er dyrt. Her kan hestebønner sammen med jordbakterier bidrage med biologisk kvælstof til korn,” siger Stig Uggerhøj Andersen.

Han tilføjer som et yderligere plus, at samdyrkning til forskel fra dyrkning i ren bestand reducerer risikoen for alvorlige angreb af skadedyr og sygdomme, der kræver bekæmpelse med kemiske sprøjtemidler.

Den rette kvælstofbalance

”Hestebønner er ikke en specielt velkarakteriseret afgrøde. Vi forsøger at finde ud af, hvad der genetisk kontrollerer forskellige egenskaber hos hestebønner. Det første har været at undersøge frøstørrelse og udbytte. Det begyndte med at opbygge en masse genetiske ressourcer – først og fremmest ved at sekventere hestebønnegenomet for at identificere forskelle mellem hestebønnelinjerne. Derefter kunne vi måle på frøstørrelse og tjekke i genomet, hvilke gener der giver store frø,” siger Stig Uggerhøj Andersen.

”Når det gælder kvælstoffikseringen, tester vi interaktionerne mellem en masse kvælstoffikserende bakterier på en række hestebønnelinjer for at finde optimale kombinationer,” fortæller han.

Symbiosen består i, at hestebønneplanter lader såkaldte Rhizobium-bakterier inficere deres rødder og danne rodknolde, hvor bakterierne henter kvælstof fra luften, som planterne kan bruge til at vokse.

Samdyrkningen handler om at opnå en god balance mellem optaget af kvælstof hos henholdsvis hestebønnerne og kornet. Her trækker forskerne på deres erfaringer fra marker med kløver og græs.

”Korn kan ikke klare sig uden tilført kunstgødning. Men lige så snart man begynder at gøde med kvælstof, optager hestebønner noget af det tilførte kvælstof og undlader at fiksere så meget selv. I modelbælgplanten Lotus japonicus har vi nu fundet mutationer, som ændrer denne dynamik.”

”Øvelsen består så i at screene tusinder af hestebønner for at finde en plante med lignende mutationer, der bliver ved med at fiksere kvælstof, selv om der bliver tilført kunstgødning på marken af hensyn til kornets behov,” forklarer Stig Uggerhøj Andersen.

Efterligning af fordøjelsessystemet

N2CROP-projektet omfatter også undersøgelse af fødevareegenskaber med fokus på biotilgængeligt protein for mennesker.

”Når vi skærer kød væk fra kosten, bliver det aktuelt at kende næringsværdien af det, vi spiser i stedet for. Hvor mange bønner svarer til en kotelet?”

”Der er også problematikker om smag. I vores del af verden er vi ikke vant til at spise bælgfrugter, så hvad skal der til, for at hestebønner bliver betragtet som lækre? Det er ikke alle, der har lyst til at tilberede en pose bønner. Et alternativ er at bruge hestebønner i fødevareprodukter, men her er der visse krav til, hvordan bønnerne opfører sig i forarbejdningen,” siger Stig Uggerhøj Andersen.

Menneskets optagelse af næringsstoffer i hestebønner bliver undersøgt af en kollega på Institut for Molekylærbiologi og Genetik, professor Esben Skipper Sørensen. Han har studeret mælkeproteiner i 30 år.

Esben Skipper Sørensen forklarer, at han laver en in vitro-model i laboratoriet, der simulerer menneskets fordøjelsessystem – mundhulen, mavesækken og tarmen.

”Hestebønner indeholder meget og godt protein, men der er også antinæringsstoffer og enzyminhibitorer, som hæmmer biotilgængeligheden af proteinerne,” siger han.

Desuden skal man være opmærksom på lektiner i bælgfrugter. Det er et protein, der binder til kulhydrater, og som giver forstyrrelser i menneskets mave-tarm-kanal, medmindre bælgfrugterne koges.

”Så vi afprøver forskellige sorter for at se, hvor mange aminosyrer der bliver frigivet og derved er tilgængelige for optag i tarmen,” siger Esben Skipper Sørensen.

Ideen er at koble målinger med genetiske informationer for at konstatere, hvilke gener der understøtter frigivelse og fordøjelse bedst.

Ifølge Esben Skipper Sørensen er der stadig overvejelser om, hvorvidt startmaterialet skal være hele hestebønner eller malede hestebønner i tør form.

Selv tror han mest på hestebønnemel til mennesker. Der er mange anvendelser, det er nemt at transportere, og det er langtidsholdbart.

Stig Uggerhøj Andersen siger, at det er relevant for forskerne også at blive klogere på de funktionelle egenskaber, hvis hestebønner skal bruges i forarbejdede fødevarer.

Dette er forhold såsom

• opløselighed,
• absorptionsevne,
• vandbinding,
• skumdannelse og
• elasticitet.

Her vil forskerne også kunne forædle ud fra fødevareindustriens ønsker.

Modellering, markforsøg og økonomi

De genetiske og molekylære studier kombineres i forskningsprojektet med modellering og markforsøg i samarbejde med planteforædlere.

En af forskerne i projektet, Katharina Meurer fra Institut for Jord og Miljø på Sveriges Landbrugsuniversitet, er specialist i afgrødemodellering. Så hun undersøger i matematiske udregninger, hvad der sker med dyrkningen, hvis det lykkes at fjerne blokeringen i hestebønner for at fiksere kvælstof, selv om der også tilføres kvælstof udefra. Og hvor den optimale balance er mellem fikseret kvælstof/tilført kvælstof og hestebønners/korns vækst.

Det er i modellen samtidig muligt at justere på klimadata – temperatur, solskinstimer og regnmængde.

Forskeren kan også være med til at designe markforsøg. Antallet af planter og måden at samdyrke på er yderligere parametre.

Stig Uggerhøj Andersen supplerer med, at forskerne har en god pejling på, hvilke genotyper der får hestebønner og hvede til at modne samtidig.

”Det er ikke noget problem efter at have høstet at sortere hestebønner og hvede, som er samdyrket. Det er en ekstra proces, og der er selvfølgelig også spørgsmålet om, hvad det koster, og hvad folk vil betale for det,” siger han.

Undersøger ydelse ved samdyrkning

Netop økonomi indgår ligeledes i forskningsprojektet, idet en deltager undersøger, hvad ydelsen på hestebønner i et samdyrkningssystem skal være, for at det er rentabelt både for landmændene og aftagerne. Det indgår i denne analyse, hvilke betingelser der skal være opfyldt.

”Der findes allerede økologiske landmænd, der dyrker hestebønner, så det er ikke helt uden for skiven,” siger han.

N2CROP-projektet er seksårigt. Laboratorieforsøg og modelberegninger fører til beslutninger blandt forskerne om, hvilke mutanter der skal bringes i spil i markforsøg for at se, hvordan de opfører sig i virkeligheden.

”Vi forventer at kunne offentliggøre noget om effekten om fem-seks år. Hvis det er forbedringer, og de rykker, kan vi straks gå i gang med dyrkningen af de genetisk forbedrede hestebønner hos forædlerne. Det er egentlig ikke så langt ude i fremtiden,” siger Stig Uggerhøj Andersen med et smil.