Lebensmitteltechnologie

„In Zukunft wird Precision Fermentation eine Rolle spielen“


"Der deutsche Lebensmittelmarkt ist sehr fleischorientiert. Die Ansprüche an pflanzliche Fleischersatzprodukte sind daher sehr hoch", stellt Dr. Volker Heinz fest.
DIL/Joerg Sarbach
"Der deutsche Lebensmittelmarkt ist sehr fleischorientiert. Die Ansprüche an pflanzliche Fleischersatzprodukte sind daher sehr hoch", stellt Dr. Volker Heinz fest.

Wie komplex die Herstellung von Laborfleisch ist und warum Proteine aus Gras Gegenstand der Debatte sind, erklärt der geschäftsführende Vorstand vom Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik, Dr. Volker Heinz.

agrarzeitung: Wie aufwendig ist die Produktion von einem Stück Fleisch aus Pflanzenprotein oder anderen alternativen Proteinen im Vergleich zur Produktion eines herkömmlichen Stückes Fleisch?

Dr. Volker Heinz: Bei einem Vergleich von Produkten aus Fleisch mit Fleischersatzprodukten aus Pflanzenproteinen, muss zunächst berücksichtigt werden, worauf sich der Vergleich bezieht. Beim Überblick der einzelnen Prozessschritte bestehen deutliche Unterschiede: Bei tierischem Fleisch besteht die Prozesskette aus der Futtermittelherstellung, der Aufzucht der Tiere, der Schlachtung und der Fleischverarbeitung. Die Prozesskette bei Fleischersatzprodukten verläuft dabei mit der Rohstoffherstellung, der Rohstoffverarbeitung und der Bearbeitung beziehungsweise Umwandlung der Rohstoffe – die Schritte Rohstoffverarbeitung und Umwandlung können dabei durchaus sehr aufwendig sein.


Inwiefern?

Die Herstellung von Proteinisolaten kann eine Vielzahl an Schritten beinhalten: Entfernen von Schalen, vermahlen, trennen, extrahieren, konzentrieren, trocknen, entfetten und viele weitere. Bei der Umwandlung können noch Schritte wie zum Beispiel Erhitzen, Trocknen oder Gefrieren hinzukommen. Diese Punkte müssten bei einer ganzheitlichen Analyse alle berücksichtigt werden. Ein weiterer Faktor ist die Technologie, die eingesetzt wird: Die Trockenextrusion ist vergleichsweise unkompliziert und wird zurzeit am meisten für Fleischersatzprodukte wie zum Beispiel Burger Patties eingesetzt. Die Nassextrusion, bei der fleischähnliche Strukturen erzeugt werden können, ist aufwendiger als die Trockenextrusion und bringt daher höhere Kosten mit sich. Die Technologie wird durch die stetige Weiterentwicklung aber immer effizienter. Insgesamt ist die Extrusion ein flexibler und gut skalierbarer Prozess.
„Für die Herstellung von Zellfleisch ist ein hoher Bedarf an biotechnologischem Spezialwissen, Energie und teurem Equipment notwendig.“
Dr. Volker Heinz, 

Wie sieht es mit Fleisch aus dem 3D-Drucker oder In-vitro-Fleisch aus?

Beim 3D-Druck ist noch keine großskalige, industrielle Anwendung proteinreicher Produkte möglich. Auch bei der Erzeugung fleischähnlicher Strukturen ist das Verfahren noch in der Entwicklung. In-vitro-Fleisch ist die teuerste Variante. Für die Herstellung von Zellfleisch ist ein hoher Bedarf an biotechnologischem Spezialwissen, Energie und teurem Equipment notwendig.

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Was ist bei der Herstellung von pflanzlichem Fleischersatz die größte Herausforderung für die Markt- und Verbraucherakzeptanz?

Der deutsche Lebensmittelmarkt ist traditionell sehr fleischorientiert, dies ist eine Herausforderung an sich. Die Ansprüche an pflanzliche Fleischersatzprodukte sind daher sehr hoch. Als besondere Herausforderungen für die Markt- und Verbraucherakzeptanz lassen sich mehrere Punkte nennen. An erster Stelle steht der Geschmack, der durch den Off-Taste, den sogenannten Nebengeschmack von pflanzlichen Proteinen, beeinflusst wird. Außerdem werden für den Geschmack und die funktionelle Struktur der Produkte häufig eine Vielzahl von Zusatzstoffen, wie zum Beispiel Aromen, Stabilisatoren und Farbstoffen verwendet, die eine lange Zutatenliste mit sich bringen und somit nachteilig für den Lebensmittelmarkt ist.

Sind die Verbraucher bereit, für Veggie-Wurst und Co. tiefer in die Tasche zu greifen?

Neben dem Geschmack spielt der Preis in der Tat eine wichtige Rolle für die Verbraucherakzeptanz. Der Preis ist bei vielen pflanzlichen Produkten noch sehr hoch, da die Prozesse und die Technologie noch nicht vollends optimiert sind. Als weiterer Punkt kommt die Produktvielfalt hinzu: Zwar gibt es schon eine Menge an Alternativen zum Fleisch, jedoch sind fermentierte Ersatzprodukte oder Produkte mit einer komplexen Struktur bislang noch selten auf dem Markt zu finden. Die Qualität der Produkte variiert auch noch, gerade bei Aspekten der Textur, der Farbe und des Farbverhaltens beim Erhitzen beziehungsweise dem generellen Bratverhalten – alles Punkte, die die Ähnlichkeit zum Erzeugnis aus echtem Fleisch beeinflussen.

Wenn wir zehn Jahre in die Zukunft schauen: Wie ist die Marktdurchdringung von Fleischersatzprodukten?

Es ist davon auszugehen, dass der Anteil an Fleischersatzprodukten in den nächsten Jahren weiter zunimmt. Schätzungen bezüglich des tatsächlichen Fleischkonsums variieren stark und lassen sich derzeit kaum verifizieren. Meiner Einschätzung nach wird aber echtes Fleisch auch noch sehr lange auf dem Ernährungsplan stehen, daneben werden aber auch Fleischersatzprodukte existieren. Dabei ist die Akzeptanz von Produkten auf Pflanzenbasis recht hoch. Die Tierwohldiskussion fällt dabei nämlich weg, teilweise können Nebenströme anderer pflanzlicher Produktionsprozesse nutzbar gemacht werden und auch geschmacklich sind die Produkte schon sehr gut.

Wie ist die Perspektive für Cultured Meat, also Laborfleischsch?

Beim „Cultured Meat“ ist die Kundenakzeptanz noch sehr schwer einzuschätzen: Nachhaltigkeit ist durch den hohen Energie- und Ressourcenbedarf derzeit nicht gegeben. In Zukunft wird auch „Precision Fermentation“ eine Rolle spielen, die es zulässt, Mikroorganismen zur Herstellung beliebiger Produkte zu entwerfen. Durch die Präzisionsfermentierung ergibt sich ein neues Potenzial für pflanzenbasierte Produkte aber auch Technologien, wie „Cultured Meat“.

Was ist der Vorteil von Mikroorganismen gegenüber Fleischersatz aus tierischen Zellen?

Das ist letztlich eine Kostenfrage. Aktuell werden zur Herstellung von zellbasiertem Fleisch tierische Zellen in einem Wachstumsmedium in einem Labor produziert, die Produkte aus konventionellem Fleisch reproduzieren sollen. Obwohl derzeit viele Zellkulturtechniken zur Verfügung stehen, ist es ein schwieriger Schritt bei der kultivierten Fleischproduktion die Bestimmung der besten Nährbodenformulierung zu formulieren.

Wieso ist dies so schwierig?

Die Medien sollten in großen Mengen erschwinglich sein und das Wachstum, von Muskelzellen effektiv und effizient unterstützen und fördern. Hierfür werden hochkomplexe und aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzte Wachstumsmedien benötigt, die sich zum Beispiel aus Aminosäuren, Glutamin, Glukose, Natrium Pyruvat, Streptomycin  fötales Rinderserum, Pferde-Serum, Hühner-Embryo Extrakt zusammensetzen. Hackfleisch ist dabei einfacher zu reproduzieren als ein Steak – auschlaggebend ist hierfür die geringere strukturelle Komplexität. Das Wachstumsmedium stellt beim Fleisch aus dem Labor den größten Kostenfaktor dar, doch die Präzisionsfermentation hat das Potenzial, benötigte Proteine mit sehr niedrigen Kosten in einer hohen Anzahl über mikrobielle Produktionsplattformen herzustellen. Die Technologie „Cultured Meat“ macht trotz großer Herausforderungen weiter Fortschritte.

Welche alternativen Proteine werden sich Ihrer Einschätzung nach am besten durchsetzen: Insektenproteine oder Pflanzenproteine?

Pflanzenproteine finden bereits seit 50 Jahren Einsatz in der Nahrungsmittelproduktion. Diese bewegen sich aktuell aus dem Nischendasein heraus. Bei Insektenproteinen ist der Aspekt der Nachhaltigkeit ausschlaggebend, dass diese sich als Nischenprodukte auf dem Markt etablieren können. Außerdem kann Insektenprotein in Zukunft eine größere Rolle bei der tierischen Fütterung spielen. Insgesamt besteht für neue Produkte aus Pflanzenprotein und Insektenprotein ein Markt, da sich Verbraucher eine größere Produktvielfalt wünschen und offen für neue Produkte zeigen. Bei den Pflanzenproteinen ist derzeit wieder die Gewinnung von Proteinen aus Gras Gegenstand der Forschung. Sicherlich eine interessante Alternative mit der Möglichkeit der verstärkten Nutzung der CO2-Speicherwirkung von Grünland.

Sind Nahrungsmittel wie Fleisch aus Pflanzenprotein oder Pflanzenmilch Ihrer Einschätzung nach eine Modeerscheinung oder ein Trend, der längerfristig Bestand haben wird?

Produkte wie Mandel-, Soja-, Hafermilch oder Tofu und Seitan gibt es schon sehr lange. Diese Produkte sind mittlerweile ein fester Bestandteil unseres Lebensmittelsystems und durch die verschiedensten Ernährungsformen, zum Beispiel des Flexitariers, auch Bestandteil in der täglichen Ernährung. Neben den klassischen Vegetariern und Veganern gibt es eine immer größer werdende Gruppe an Konsumenten, die zeitweise auf tierische Produkte verzichten und zu alternativen Produkten greifen, jedoch nicht ganz auf tierische Produkte verzichten wollen.

Das DIL

Das DIL Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e. V. ist ein außeruniversitäres Forschungsinstitut in Quakenbrück mit rund 200 Experten der Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelwissenschaften. Das DIL operiert als Forschungsinstitut in den Bereichen Lebensmittelsicherheit und Authentizität, Struktur und Funktionalität sowie Nachhaltigkeit.
Ein großer Teil der Forschungsarbeiten liegt im Bereich der angewandten Lebensmittelwissenschaften. Als Bindeglied zwischen Wissenschaft und Praxis unterstützt das DIL seine Partner kontinuierlich im Innovationsprozess. Die Kompetenzen und technischen Möglichkeiten des Instituts erstrecken sich über die gesamte Wertschöpfungskette der Lebensmittel.

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