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Fachbeitrag: Cultured Meat

28. Oktober 2021 von Andreas Pompenig Biotech, Fachbeitrag, Prozess Expertise

Auf dem Weg vom Labor zur industriellen Fertigung

Zukunftsweisende Technologien für eine nachhaltige Ernährung

Cultured Meat ist in aller Munde – bislang allerdings erst im übertragenen Sinne, doch wie gelingt eine effiziente Produktion von innovativen Lebensmitteln im kommerziellen Maßstab? Bis zur Marktreife gilt es – vor allem in Bezug auf Skalierbarkeit, Kosten oder regulatorische Zulassungen – noch einige Hürden zu überwinden.

ZETA verfügt über langjährige Prozesserfahrung und tiefgehendes Produkt-Know-how in der Verarbeitung von Früchten und Gemüse sowie in der Fermentation von Lebensmitteln. Von der perfekt abgestimmten Pulverbeimischung bis zur effizienten Herstellung von Emulsionen – gemeinsam mit dem Kunden entwickelt ZETA Lösungen für spezielle technische Herausforderungen. Dabei hat der Spezialist für aseptische Produktionsprozesse auch die aktuellen Trends in der Lebensmittelindustrie fest im Blick.

Innovative Technologien - Zelluläre Landwirtschaft

Durch die stark wachsende Weltbevölkerung sieht sich die internationale Gemeinschaft mit großen Herausforderungen konfrontiert. Wie können bald zehn Milliarden Menschen ernährt werden? Noch wird der Bedarf an tierischen Eiweißen durch traditionelle Nutztierhaltung oder Fischerei gedeckt. Diese geht jedoch Hand in Hand mit einem hohen Ressourcenverbrauch und einem enormen Ausstoß an Treibhausgasen.

Einen Lösungsansatz bieten innovative Technologien, die eine nachhaltige Produktion von Proteinen als Bestandteil einer hochwertigen Ernährung ermöglichen. Dazu gehören die zelluläre Landwirtschaft (Cellular Agriculture-kurz CellAg) sowie der Einsatz und die Weiterentwicklung von Fermentationsprozessen zur Gewinnung „alternativer Proteine“ und anderer Lebensmittelbestandteile.

Cultured Meat: ein Produkt der „zellulären Landwirtschaft“

Cultured Meat ist in aller Munde – bislang allerdings erst im übertragenen Sinne. Es ist jedoch nur eine Frage der Zeit, bis das Fleisch aus der CellAg als nachhaltige und tierfreundliche Alternative auf unseren Tellern landet. Weltweit widmen sich bereits zahlreiche Start-ups der alternativen Züchtung von tierischen Produkten wie Fleisch, Meeresfrüchten, Milch oder Eiern. Unterschiedliche Lösungen für eine nachhaltige Bedarfsdeckung für Fleisch- und Fischersatz am Lebensmittelmarkt drängen bereits auf den Markt und die Branche wächst unaufhaltsam.

Die Vorteile der Cellular Agriculture

Bei der zellulären Landwirtschaft sind die Zucht, Mast, Schlachtung und Verarbeitung von Tieren nicht mehr Teil der Produktion. Diese findet in Bioreaktoren statt, wo die Zellen herangezüchtet werden. Davon profitieren Mensch, Tier und die Umwelt: Ohne die in der Fleischproduktion üblichen Hormone und Antibiotika werden unter kontrollierten, sterilen Bedingungen und frei von Krankheitserregern sichere Lebensmittel produziert.

Ansprechpartnerin Claudia Neuhold - Managing Director ERIDIA

Hochwertige Produkte entstehen frei von Tierleid und Problematiken der Massentierhaltung oder Überfischung. Produktionsprozesse der zellulären Landwirtschaft sind zudem deutlich nachhaltiger als die traditionelle Landwirtschaft: Der Landverbrauch könnte um 80 %, der Wasserverbrauch um 94 % und die emittierten Treibhausgase um 76 % reduziert werden!

Ansprechpartner: Claudia Neuhold
Managing Director ERIDIA

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Wie funktioniert Cellular Agriculture?

Die Herstellung von zellbasierten Produkten funktioniert im Wesentlichen über die Methoden des Tissue Engineering (Gewebezüchtung) und durch Fermentation. Die Wahl der Methode hängt davon ab, ob es sich um „zelluläre“ oder „azelluläre“ Produkte handelt. Erstere – dazu gehört Cultured Meat – existieren in Form von Gewebe. Beim Tissue Engineering werden tierische Gewebezellen außerhalb des Körpers des Tieres gezüchtet. Dazu werden in einem ersten Schritt einmalig Stammzellen aus einem einzelnen lebenden Tier entnommen. Die isolierten Zellen werden in einem Nährmedium in einer kontrollierten Umgebung dazu gebracht, sich zu vervielfältigen, also zu wachsen. Der nächste Schritt ist die Differenzierung der Zellen, beispielsweise in Muskelzellen. Diese Zellen einer bestimmten Art und eines bestimmten Gewebetyps werden auf einem Träger (Scaffold) aufgebaut, der den Aufbau von Struktur und Richtung ermöglicht.

In unserem Körper sorgt der Blutkreislauf dafür, dass Nährstoffe zugeführt und Abfallprodukte aus dem Gewebe entfernt werden. In der Zellkultur hingegen gibt es keine Blutgefäße. Die Versorgung mit Nährstoffen und die Entfernung von toxischen Stoffwechselprodukten ist eine der Herausforderungen bei der Entwicklung von Produktionsprozessen für Cultured Meat. In sogenannten Perfusionsbioreaktoren wird der Nährstoffgehalt für optimale Wachstumsbedingungen aufrechterhalten, indem verbrauchte Medien kontinuierlich entfernt und durch neue ersetzt werden. Der Scale-up dieser Prozesse ist eine enorme Herausforderung, der Bedarf an biotechnologischem Wissen und spezialisiertem Equipment hoch.

Mit ZETA neue Wege beschreiten

Bis zur Marktreife gilt es – vor allem in Bezug auf Skalierbarkeit, Kosten oder regulatorische Zulassungen – noch einige Hürden zu überwinden. Die zentrale Frage lautet: Wie gelingt eine effiziente Produktion von innovativen Lebensmitteln wie Cultured Meat im kommerziellen Maßstab? Die Antwort: Mit ZETA als industrieerfahrenem Partner, der bei der Skalierung dieser Prozesse in vielfältiger Weise unterstützen kann!

ZETA verfügt über umfangreiche Erfahrung in der aseptischen Prozessführung

Neben dem Know-how in der Prozessskalierung verfügt ZETA über umfangreiche Erfahrung in aseptischer Prozessführung und im Prozessengineering für die Lebensmittel- und biopharmazeutische Industrie (z.B. Zellkulturfermentation). Die besten Voraussetzungen, um gemeinsam mit dem Kunden maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln.