Plant Breeders Rights were granted to Vandinter Semo BV on 29th December 2020 for the Andean Lupin variety COTOPAXI. COTOPAXI is result of cooperation between Vandinter Semo, Hanze University of Applied Sciences and the H2020 BBI-JU European research project LIBBIO. Andean Lupin (Lupinus mutabilis) has its origin in South America and is one of the four lupin species for human consumption. Andean Lupin is a sustainable alternative for soybean because of its comparable oil and protein content and its contribution to biodiversity and soil improvement. COTOPAXI is the first Andean Lupin variety in Europe that has been granted with Plant Breeder Rights. Andean lupin oil has excellent fatty acid composition and is therefore suited for food applications like margarines and mayonnaises and also for cosmetic applications, especially hair care products, lipsticks and nourishing anti-aging skin care products. Andean Lupin bean is also rich in proteins, oligosaccharides, alkaloids and bioactive components. Andean lupin proteins can be used as functional food ingredients and as animal feed. Oligosaccharides have functional food applications because of their fermentative (prebiotic) potential in the human large intestine. Alkaloids are of interest because of their medical potential as anti-cancer medicine and as biodegradable natural crop protection agents. Andean lupin bioactives are suited as ingredients in anti-aging cosmetics and in functional foods. Andean lupin contributes to the plant-based protein transition and to EU policy becoming more independent from foreign protein imports. Rob van Haren, Professor Transition Bioeconomy at Hanze University of Applied Sciences, says: “Andean Lupin is one of the “lost crops of the Incas” like quinoa and chia. Andean lupin grows in the same agro-ecozone as potato and has therefore a great areal potential. Andean lupin oil and protein contents are comparable with soybean and hence its business case has the same potential as well.” Rob van Haren together with other partners initiated in 2015 the H2020 research project LIBBIO for developing the Andean lupin supply chain and its biorefinery processing. This was made possible by an Andean lupin pre-breeding collection established by Kiemkracht, the innovation alliance from Product Board Arable Products and the Innovation Network of the Ministry of Agriculture. Bert-Jan van Dinter, director Vandinter Semo, says: “We have been active in plant breeding for more than a century, our company started in 1914. Our focus is to breed new varieties for soil improvement and soil health. We also breed for double-target crops for yield and soil improvement. We started our cooperation in 2008 first with Kiemkracht and later with Hanze UAS within the H2020 project LIBBIO. Obtaining Plant Breeder Rights in Europe within 5 years of research is unique. COTOPAXI is the first variety emerging from our new breeding program. In coming years we intend to breed for properties like sweetness (low alkaloids), earliness and crop yield”. The Andean lupin COTOPAXI contributes to farmer income, sustainable and circular agriculture, profitable processing and biorefinery and sustainable natural products for European consumers.
MULTIFILE
The Andean lupin (Lupinus mutabilis) is one of the lost crops of Incas and has been grown in South America and as a food crop for thousands of years. The seeds are the main source of commercial value regarding the high content of oil (about 20%), protein (about 43%) and carbohydrates (about 33%). A European Union H2020 project, LIBBIO, aims to develop and optimize the breeding and cropping of the Andean lupin in the Europe, and to process the lupin seeds for new and high-value products for consumers and for incorporation into otherproducts. This study works at optimizing the oil extraction from the lupin seeds using supercritical carbon dioxide (scCO2), which has been tested for lupin oil extraction and is advantageous over organic extractants due to the mild operating temperature, costeffectiveness, nontoxicity, and easy post-separation.In the study designed by response surface methodology, the operating pressure,temperature, scCO2 flowrate, and sample mesh size, were investigated on their effect on the oil extraction efficiency. The pressure, scCO2 flowrate and mesh size were found to affect the extraction efficiency significantly. The higher the pressure and the smaller the mesh, the more oil was extracted over a specific period. Optimally about 85% of the oil was extracted by scCO2 compared with conventional Soxhlet extraction using hexane as the extractant. Oleicacid (46%) and Linoleic acid (32%) are the two main fatty acids in the extracted oil. About 80% of the fatty acids are unsaturated. The stearic acid is one of the main saturated fatty acids, which has relatively positive effects on human health to others. The pressure was found to significantly affect the fractions of the saturated and unsaturated fatty acids. The content of tocopherols in the extracted oil ranged from 1 to 20 mg/100g oil, which is comparable withliterature value.
Lupineschillen (lupine zaadhuid) zijn een reststroom van lupineverwerking. Lupineschillen vormen 25% van de totale biomassa van de lupineboon, terwijl sojaschillen slechts 5% van de totale biomassa van de sojaboon zijn. Er zijn onvoldoende rendabele toepassingen voor lupineschillen waardoor de rentabiliteit van de lupine supply chain achter blijft bij de veel competitievere soja supply chain. Lupineschillen zijn rijk aan de actieve stof lupeol waarvan recent farmaceutische en cosmetische anti-aging werkingen zijn vastgesteld, waaronder anti-tumor werking. Lupeol komt naast lupine ook in hoge concentraties voor in berkenbast. Berkenbast bevat bovendien een chemische voorloper van lupeol namelijk betuline. Recentelijk is er een chemische syntheseroute ontwikkeld voor lupeol op basis van betuline. Als deze syntheseroute kosteneffectief is, dan kan deze route de ontwikkeling van nieuwe toepassingen van lupineschillen blokkeren.Het doel van deze studie is het opstellen van een circulair ontwerp voor lupeol extractie uit twee reststromen met behulp van superkritische CO2 extractie en de kosteneffectiviteit van deze circulaire ontwerpen met elkaar vergelijken voor het selecteren van het meest optimale proces voor lupeol extractie en/of synthese. Bovendien worden mogelijke cosmetische anti-aging effecten van lupeol getest.Met behulp van superkritische CO2 extractie is het mogelijk om lupeol kosteneffectief uit lupineschillen te extraheren. De alternatieve syntheseroute van lupeol uit betuline zoals deze in de wetenschappelijke literatuur was gepubliceerd bleek niet reproduceerbaar te zijn. Patentliteratuur leverde een reproduceerbare syntheseroute. Vergelijking van de twee routes was nog niet mogelijk vanwege de lage omzetting efficiënties van de syntheseroute. Daarnaast zijn er mogelijke intellectuele eigendom issues. De effectiviteit van lupeol is in vitro en in vivo getest. Hieruit bleek dat lupeol in tegenstelling tot de literatuur minimale effecten had op huidcellen. De huidelasticiteit bij proefpersonen nam enigszins toe na gebruik van een cosmetische formulering met lupeol.Uit onze studie is gebleken dat we kosteneffectief lupeol kunnen extraheren met behulp van superkritische CO2, dat de alternatieve routes voor lupeol synthese nog niet mogelijk zijn en dat we enige anti-aging effecten van lupeol hebben kunnen vinden bij toepassing in cosmetische producten.
Lupineschillen (lupine zaadhuid) zijn een reststroom van lupineverwerking. Lupineschillen vormen 25% van de totale biomassa van de lupineboon, terwijl sojaschillen slechts 5% van de totale biomassa van de sojaboon zijn. Er zijn onvoldoende rendabele toepassingen voor lupineschillen waardoor de rentabiliteit van de lupine supply chain achter blijft bij de veel competitievere soja supply chain. Lupineschillen zijn rijk aan de botanisch actieve stof lupeol waarvan recent farmaceutische en cosmetische anti-aging werkingen zijn vastgesteld, waaronder anti-tumor werking. Lupeol komt naast lupine ook in hoge concentraties voor in berkenbast. Berkenbast bevat bovendien een chemische voorloper van lupeol namelijk betuline. Recentelijk is er een chemische synthese route ontwikkeld voor lupeol op basis van betuline. Als deze synthese route kosten effectief is, dan kan deze route de ontwikkeling van nieuwe toepassingen van lupineschillen blokkeren. Het doel van deze studie is het opstellen van een circulair ontwerp voor lupeol extractie uit twee reststromen met behulp van superkritische CO2 extractie en de kosteneffectiviteit van deze circulaire ontwerpen met elkaar vergelijken voor het selecteren van het meest optimale proces voor lupeol extractie en/of synthese. Daarnaast worden effecten van verschillende lupeol extracten (lupineschil en berkenbast) met in-vitro testen vastgesteld en met elkaar vergeleken.
Uit gesprekken met bedrijven binnen de pluimveesector en maatschappelijke organisaties blijkt dat bij de ontwikkeling van pluimveeproducten de focus ligt op duurzaamheid en circulariteit. Bedrijven zijn hierbij specifiek bezig met het vervangen van uit Zuid-Amerika afkomstige soja door duurzame eiwitstromen, omdat de stellige verwachting is dat de sojaprijs gaat stijgen en dat milieubelasting van pluimveeproducten belangrijker gaat worden dan dierenwelzijn. Bovendien kunnen zonder geïmporteerde soja betere garanties worden afgegeven voor GMO-vrije veevoeders. De geconsulteerde bedrijven en organisaties geven aan dat praktijkproeven op het gebied van eiwit uit reststromen en insecten nodig zijn om stappen te zetten wat betreft het inzetten op toekomstbestendig pluimveevoer. Uit een literatuuronderzoek concludeert het consortium dat een aantal alternatieve eiwitbronnen voor diervoer interessant zijn maar nog niet altijd ver genoeg ontwikkeld zijn voor praktische toepasbaarheid op korte termijn. Uit een overzicht van CLM blijkt dat milieutechnisch én economisch vooral de peulvruchten (lupinen, erwten en veldbonen) en eiwitrijke restproducten van verscheidene teelten (o.a. aardappel- en wortelteelt) in aanmerking komen om geïmporteerde sojaschroot te vervangen. Echter, deze eiwitbronnen kunnen hoogwaardiger worden ingezet als voedingsmiddelen voor humane consumptie. Daartegenover staan de verwachte ontwikkelingen wat betreft legalisering van insecten in veevoer. Tenslotte is ook eendenkroosraffinage ver genoeg ontwikkeld om toe te gaan passen in pluimveevoer. Het praktijkgestuurd onderzoek wordt uitgevoerd door de Aeres Hogeschool in samenwerking met MKB-bedrijven die op dat onderwerp actief zijn en belang hebben bij kennisontwikkeling. Het onderzoek wordt ondersteund door expertisecentra. De belangrijkste doelstelling van het onderzoek is dat bestaande kennis wordt toegepast en nieuwe kennis wordt ontwikkeld om de nieuwe voeders te kunnen gebruiken in de primaire pluimveehouderij. Belangrijk hierbij is de praktijkproef waarin pluimveevoeders geproduceerd worden op basis van reststromen en/of insecten en gevoerd worden aan pluimvee. De effecten van deze nieuwe voeders zullen in een praktijkopstelling bepaald worden.
