Neue Lebensmittel – Häufig gestellte Fragen

Was treibt die Entwicklung der Produktion neuer Lebensmittel voran?

Mehrere miteinander verbundene soziopolitische, umweltbezogene und marktbezogene Faktoren. Dazu gehört der Bedarf an:

• nachhaltigen Lebensmitteln, einer weniger ressourcenintensiven Lieferkette und Alternativen zu tierischen Zutaten, um die Umweltbelastung zu reduzieren
• Lebensmittelsicherheit – da bei der neuen Fermentierung kein Kontakt mit Tieren besteht, wird das Risiko von Zoonosen und Kontaminationen durch Tiere stark reduziert
• genügend Lebensmittel, um eine wachsende Bevölkerung zu versorgen
• Alternativen zu tierischen Zutaten, um der Nachfrage der Verbraucher gerecht zu werden.

Was sind nachhaltige Lebensmittelsysteme?

Gemäß der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (Food and Agriculture Organization, FAO) ist ein nachhaltiges System für Lebensmittel:

• Ökonomisch nachhaltig: Das Unternehmen ist für alle Beteiligten in jedem Teil der Wertschöpfungskette profitabel
• Sozial nachhaltig: Die produzierten Lebensmittel bieten der Gesellschaft im Allgemeinen Vorteile, wie z. B. Lebensmittelsicherheit, die eine gesunde und nahrhafte Ernährung für alle gewährleistet
• Ökologisch nachhaltig: Die Produktion und der Verbrauch von Lebensmitteln wirken sich positiv oder neutral auf den Planeten und unsere natürlichen Ressourcen aus.⁴.

Was sind alternative Proteine?

Als Makronährstoffe, die wir zum Überleben brauchen, sind Proteine ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Ernährung. Zusätzlich zu den ernährungsphysiologischen Vorteilen gibt es funktionelle Proteine, die die Löslichkeit, Emulgierung, Gelierung und Schaumbildung, Wasserbindung und Hitzestabilität unterstützen. Funktionelle Proteine – genauer gesagt einige Enzyme – können auch bestimmte chemische Reaktionen katalysieren, um Lebensmitteln bestimmte gewünschte Aromen oder Textureigenschaften zu verleihen.

Heutzutage sind unsere Lebensmittel stark von tierischen Proteinquellen wie Fleisch, Fisch, Eiern und Milchprodukten abhängig. Der Begriff „alternative Proteine“ bezeichnet im Allgemeinen Alternativen zu diesen Quellen im Besonderen. Im Bereich der neuen Lebensmittel wird derzeit viel entwickelt, um zusätzliche Proteinquellen zu finden, die eine wichtige ernährungsphysiologische und funktionelle Rolle in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion spielen.

Es gibt viele verschiedene potenzielle Quellen für alternative Proteine, aber Innovationen in diesem Bereich lassen sich im Allgemeinen in vier Hauptkategorien einteilen:

• Pflanzenbasierte Produkte
• Auf Fermentierung basierend
• In-vitro-Fleisch
• Insekten

Was bedeutet das Schlagwort „High Protein“ eigentlich?

Protein macht etwa 20 % eines durchschnittlichen menschlichen Körpers aus, und wir erhalten Protein über unsere Ernährung. Was den Proteingehalt in Lebensmitteln betrifft, so lassen die Verordnungen der EU und des Vereinigten Königreichs zwei offizielle Angaben zu:

• „Hoher Proteingehalt“ bedeutet, dass das Produkt mindestens 20 % Protein enthält
• „Eine Proteinquelle“ bedeutet, dass der Proteingehalt zwischen 12 und 20 % liegt

Welche Rolle spielen Zutaten auf pflanzlicher Basis in der Produktion neuer Lebensmittel?

Früher dachte man dabei nur an „vegetarisch“ oder „vegan“, heute wird die umfassendere Bezeichnung „pflanzlich“ in der Regel für Lebensmittel und Getränke verwendet, bei denen die wichtigsten Zutaten aus Pflanzen stammen. Zu diesen Zutaten können Gemüse- und Obstzutaten sowie Getreide, Samen, Hülsenfrüchte und vieles mehr gehören.

Zutaten auf pflanzlicher Basis waren in den letzten Jahren für die Entwicklung neuer Lebensmittel von großer Bedeutung. Heute gibt es eine ständig wachsende Kategorie alternativer Lebensmittel und Getränke, die hauptsächlich oder ausschließlich auf pflanzlichen Zutaten basieren, die durch innovative neue Verfahren hergestellt werden.

Welche Rolle spielt Fermentierung in der Produktion neuer Lebensmittel?

Mikrobielle Fermentierung wird seit Jahrtausenden zur Herstellung, Veredelung und Konservierung von Lebensmitteln und Getränken eingesetzt. Sie ist der Schlüssel zu allem, von Brot und Bier über Käse und Joghurt bis hin zu Essiggurken und Kimchi – und noch vielem mehr.

Wenn wir jedoch im Zusammenhang mit neuen Lebensmitteln von Fermentierung sprechen, dann meinen wir eine Kategorie von Prozessen, die erst seit relativ kurzer Zeit in der Lebensmittelproduktion eingesetzt werden. Dabei stehen insbesondere zwei Arten von Prozessen im Mittelpunkt der Entwicklung neuer Lebensmittel:

• Biomasse-Fermentierung, bei der große Mengen einzelliger Mikroorganismen „gezüchtet“ und „geerntet“ werden, um sie entweder als Zutaten für die Lebensmittelproduktion zu verwenden oder für den Endverbrauch zu formulieren.
• Präzisionsfermentierung, bei der Mikroorganismen als Mittel zur Herstellung von Proteinen, Fetten, Vitaminen oder anderen Verbindungen eingesetzt werden, die als funktionelle Zutaten in der Lebensmittelproduktion dienen können.

Was ist Kulturfleisch (auch: In-vitro-Fleisch)?

In-vitro-Fleisch, auch als kultiviertes Fleisch oder zellbasiertes Fleisch aus Laboranbau bekannt, bezeichnet Fleisch, das direkt aus Zellen gezüchtet wird. Bei diesem Prozess werden Zellen verwendet, um Muskelgewebe und Fett in einem biologischen Prozess aufzubauen, der dem Vorgang im Körper eines Tieres entspricht.

In-vitro-Fleisch ermöglicht somit die Produktion von bioidentischen „echten“ Fleischprodukten, jedoch ohne den Einsatz lebender Tiere und den Ressourcenverbrauch, den die Tierhaltung erfordert. Theoretisch könnte die Produktion von kultiviertem Fleisch daher in den kommenden Jahren eine effiziente Möglichkeit zur Herstellung äußerst begehrter neuer Lebensmittel und Zutaten bieten.

Was ist zelluläre Landwirtschaft?

Der Begriff „zellbasierte Landwirtschaft“ wird manchmal verwendet, um eine Kategorie von Prozessen zu bezeichnen, bei denen Zellkulturen an der Produktion neuer Zutaten für Lebensmittel beteiligt sind. Dies kann sowohl In-vitro-Fleisch als auch Fermentierungsprozesse umfassen.

Was ist der Unterschied zwischen Biomasse-Fermentierung und Präzisionsfermentierung?

Bei der Biomasse-Fermentierung sind die Mikroorganismen, die wachsen und sich vermehren, selbst Zutaten.

Bei der Präzisionsfermentierung werden die Mikroorganismen selbst nicht als Zutaten verwendet. Stattdessen sind sie darauf „programmiert“, bestimmte Proteine, Fette, Vitamine oder andere Verbindungen zu produzieren, die geerntet und als funktionelle Zutaten verwendet werden können.

Zählt Biomasse-Fermentierung zu den Prozessen für „neue Lebensmittel“?

Die Biomasse-Fermentierung selbst ist in der kommerziellen Lebensmittelverarbeitung nichts Neues. Tatsächlich gibt es seit dem frühen 20. Jahrhundert Beispiele für die Verwendung von Biomasse-Fermentierung bei der Produktion von Zutaten. Selbst die Produktion von Proteinen aus der Biomasse von Mikropilzen, heute ein gängiges Anwendungsgebiet, geht mindestens auf die 1970er-Jahre zurück, als sie erstmals für Tierfutter verwendet wurde⁵.

Gleichzeitig werden derzeit Verfahren zur Biomasse-Fermentierung eingesetzt, um innovative Lebensmittel und Zutaten herzustellen, die durchaus als „neue Lebensmittel“ bezeichnet werden können. Entwickler in diesem Bereich erforschen kontinuierlich neue Mikroorganismenstämme und neue Anwendungen, die zur Einführung neuer Produkte genutzt werden können. Heute liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung neuer Alternativen zu traditionellen Fleisch- und Fischprodukten.

Bei welchen Lebensmittelanwendungen kommt die Biomasse-Fermentierung zum Einsatz?

Heutzutage wird die Biomasse-Fermentierung zunehmend bei der Entwicklung alternativer Lebensmittel und Zutaten eingesetzt, die die Eigenschaften herkömmlicher, tierischer Lebensmittelprodukte nachahmen können. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist die Entwicklung von Fleisch- und Fischersatzprodukten (Fleischanaloga). Für diese Anwendung wurden oft proteinreiche Stämme von Mikropilzen verwendet, da sie eine Textur und ein Mundgefühl bieten können, die traditionellen Fleisch- und Fischprodukten ähneln. Die Produktion von Fleisch- und Fischersatzprodukten aus Hefe und Mikroalgen ist ebenfalls ein wachsender Entwicklungsbereich.

Was sind „hybride“ neue Lebensmittel?

Die Biomasse-Fermentierung kann auch bei der Entwicklung sogenannter „hybrider“ neuer Lebensmittelprodukte eingesetzt werden. In diesen Kundenbeispielen werden Zutaten, die durch Biomasse-Fermentierung hergestellt wurden, mit Zutaten aus pflanzlichem oder In-vitro-Fleisch kombiniert. Durch die Verwendung verschiedener Zutaten mit unterschiedlichen Eigenschaften soll in der Regel das Aroma, die Textur oder das Nährwertprofil bestimmter tierischer Lebensmittelprodukte besser reproduziert werden.

Wie sieht der Markt für Biomasse-Fermentierung aktuell aus?

Laut dem gemeinnützigen Good Food Institute gab es im Jahr 2022 mindestens 136 aktive Unternehmen, die sich „hauptsächlich auf die Fermentierung alternativer Proteine konzentrieren“. 74 dieser Unternehmen konzentrieren sich auf die Biomasse-Fermentierung, und die meisten davon sind auf die Herstellung von Analoga zu verschiedenen Fleisch- und Meeresfrüchteprodukten spezialisiert¹.

Sind mittels Biomasse-Fermentierung erzeugte Zutaten vegan?

Ja. Da diese Zutaten zu keinem Zeitpunkt von Tieren gewonnen werden, gelten sie als vegan.

Welche Maschinen werden für die kommerzielle Biomasse-Fermentierung benötigt?

Die meisten Prozesse der Fermentierung beinhalten einen Fermenter oder Bioreaktor. Bei der Präzisions- und Biomasse-Fermentierung wird ein Bioreaktor benötigt, um eine kontrollierte Umgebung für die Mikroorganismen zu schaffen und die Produktion der gewünschten Zutaten zu induzieren. Vor dem Fermenter sind zusätzliche Anlagen erforderlich, um die Mikroorganismen und das für die Fermentierung benötigte Futter vorzubereiten. Zum Beispiel sind Pulververarbeitung, Wärmebehandlung und das Mischen unter hoher Scherung wesentliche Technologien, um das Medium für die Fermentierung vorzubereiten. Ein Keimlingzug ist eine Abfolge spezieller Anlagen zur Erzeugung einer bestimmten Menge an Biomasse, die in das Nährmedium des Reaktors eingebracht wird, um den Prozess zu starten. Es werden außerdem Anlagen benötigt, die dem Fermenter nachgelagert sind, um die Biomasse für die beabsichtigte Zutat oder das beabsichtigte Produkt weiter zu verarbeiten (konzentrieren, trennen, formulieren usw.).

Es gibt eine Vielzahl von Verarbeitungsanlagen und -technologien, die in Betracht gezogen werden müssen, und die Auswahl der richtigen Lösungen hängt von der Art des betreffenden Mikroorganismus und der Art des herzustellenden Produkts ab. Dies ist ein Bereich, in dem Unternehmen auf umfassendes Wissen aus der Branche für Lebensmittel zurückgreifen können. Daher kann es sinnvoll sein, bei der Entwicklung der Lösung mit Partnern zusammenzuarbeiten, die über umfassende Erfahrung in der kommerziellen Lebensmittel- und Getränkeproduktion verfügen.

Zählt Präzisionsfermentierung zu den Prozessen für „neue Lebensmittel“?

Die Präzisionsfermentierung hat eine mehrere Jahrzehnte zurückreichende Geschichte. Es handelt sich um ein bekanntes und häufig eingesetztes Verfahren in der pharmazeutischen Herstellung.

In der Lebensmittelproduktion wird die Präzisionsfermentierung traditionell zur Herstellung von Enzymen eingesetzt. Beispiele hierfür sind Enzyme, die bei der Saftextraktion verwendet werden, sowie die Produktion von nicht-tierischem Lab, das für die Käseherstellung verwendet wird.

Die Präzisionsfermentierung wird jedoch erst seit Kurzem als Möglichkeit zur Herstellung alternativer Proteine, Fette und Zucker erforscht, die traditionell in tierischen Quellen vorkommen. Da es sich hierbei um ein neues – und noch in der Entwicklung befindliches – Anwendungsgebiet handelt, werden auf diese Weise hergestellte Produkte wie Milchprodukte oder Eiproteine im Allgemeinen als „neue Lebensmittel“ eingestuft.

Bei welchen Anwendungen kommt die Präzisionsfermentierung zum Einsatz?

Die Zahl der potenziellen Anwendungen für diese Technologie ist nahezu unbegrenzt. Viele der Anwendungsbereiche für Präzisionsfermentierung befassen sich mit sogenannten „Hybrid“-Produkten.

Zu den Arten neuer Zutaten für Lebensmittel, die derzeit mit Präzisionsfermentierung erforscht werden, gehören:

• Proteine und Fette, die traditionell in Fleisch und Fisch vorkommen
• Proteine und Zucker, die traditionell in Milch vorkommen
• Proteine, die traditionell in Eiern vorkommen
• Honig, der mit dem von Bienen produzierten Honig bioidentisch ist

Was sind „hybride“ neue Lebensmittel?

Die Präzisionsfermentierung kann auch bei der Entwicklung sogenannter „hybrider“ neuer Lebensmittel eingesetzt werden. In diesen Kundenbeispielen werden Zutaten, die durch Präzisionsfermentierung hergestellt wurden, beispielsweise mit Zutaten auf pflanzlicher Basis oder mit Zutaten aus In-vitro-Fleisch kombiniert. Durch die Verwendung verschiedener Zutaten mit unterschiedlichen Eigenschaften soll in der Regel das Aroma, die Textur oder das Nährwertprofil bestimmter tierischer Lebensmittelprodukte besser reproduziert werden.

Wie sieht der Markt für Präzisionsfermentierung aktuell aus?

Laut dem gemeinnützigen Good Food Institute gab es im Jahr 2022 mindestens 136 aktive Unternehmen, die sich „hauptsächlich auf die Fermentierung alternativer Proteine konzentrieren“¹. Die Mehrheit dieser Unternehmen konzentriert sich auf die Biomasse-Fermentierung, aber die Zahl der auf Präzisionsfermentierung basierenden Unternehmen wächst schnell. Im Jahr 2022 gab es mindestens 62 aktive Unternehmen für Präzisionsfermentierung, und der Schwerpunkt liegt auf Produkten, die nicht-tierische Fette oder Proteine aus Milchprodukten verwenden³. Aufgrund von regulatorischen Problemen, die in den meisten Regionen bestehen, stehen viele Unternehmen für Präzisionsfermentierung jedoch vor Hürden, wenn es darum geht, Produkte für die kommerzielle Lebensmittelproduktion zuzulassen.

Was ist der Unterschied zwischen Präzisionsfermentierung und In-vitro-Fleisch-Erzeugung?

Bei der Präzisionsfermentierung werden spezifische Proteine, Fette, Vitamine oder andere Verbindungen mit funktionellen Eigenschaften von Mikroorganismen reproduziert und dann geerntet, um als funktionelle Zutat in der weiteren Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung verwendet zu werden.

In-vitro-Fleisch wird durch die Kultivierung tierischer Zellen direkt hergestellt⁷, aber es sind keine Mikroorganismen beteiligt. Hier liefern die Zellen die Grundbausteine für den Aufbau von Muskelgewebe und Fett.

Kommen bei der Präzisionsfermentierung gentechnisch modifizierte Organismen (GMO) zum Einsatz?

Die Gentechnik ist ein fester Bestandteil des Prozesses der Präzisionsfermentierung, da sie mit der Identifizierung eines Zielgens und dessen Kodierung in die DNA eines Bakteriums oder eines anderen Mikroorganismus beginnt. Das Ergebnis der Genverschlüsselung ist ein sogenannter genetisch veränderter Mikroorganismus (Genetically Modified Microorganism, GMM), der in vielen Regionen einer ähnlichen behördlichen Aufsicht unterliegt wie andere genetisch veränderte Organismen (Genetically Modified Organisms, GMOs), die in der Branche für Lebensmittel und Getränke verwendet werden. Das Endziel der meisten Prozesse der Präzisionsfermentierung ist jedoch die Herstellung einer Zutat, die selbst nicht gentechnisch verändert ist.

Sind mittels Präzisionsfermentierung erzeugte Zutaten vegan?

Durch Präzisionsfermentierung können viele verschiedene Zutaten hergestellt werden, darunter tierähnliche rekombinante Proteine und andere Nährstoffe aus Fleisch, Milch und Eiern. In diesem Fall geschieht dies ohne die Einbindung von Tieren. Daher werden Produkte aus der Präzisionsfermentierung oft als „frei von tierischen Inhaltsstoffen“ bezeichnet.

Gemäß der Definition von vegan.org⁶ darf ein veganes Produkt

• keine tierischen Produkte enthalten
• im Rahmen der Produktion keine tierischen Produkte verwenden
• keine Tierversuche umfassen

Welche Maschinen werden für die kommerzielle Präzisionsfermentierung benötigt?

Die meisten Prozesse der Fermentierung beinhalten einen Fermenter oder Bioreaktor. Bei der Präzisions- und Biomasse-Fermentierung wird ein Bioreaktor benötigt, um eine kontrollierte Umgebung für die Mikroorganismen zu schaffen und die Produktion der gewünschten Zutaten zu induzieren. Vor dem Fermenter sind zusätzliche Anlagen erforderlich, um die Mikroorganismen und das für die Fermentierung benötigte Futter vorzubereiten. Auch nach dem Bioreaktor werden Anlagen benötigt, um beispielsweise die gewünschte Zutat abzutrennen, zu reinigen und weiter zu verarbeiten.

Viele der Technologien, die für die kommerzielle Produktion von Zutaten durch Präzisionsfermentierung in Betracht kommen, wurden ursprünglich für andere Arten der Lebensmittel- und Getränkeherstellung entwickelt. Unternehmen, die sich in diesem Bereich auf den Sprung von der Labor- zur Pilotproduktion vorbereiten, haben möglicherweise viele Fragen zur Auswahl der richtigen Anlagen. Ein Partner mit umfassendem Wissen über die Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung kann mit technologischen Lösungen unterstützen, die eine Präzisionsfermentierung im kommerziellen Maßstab ermöglichen.