Neue 3D-Drucker-Tinte könnte Zuchtfleisch kostengünstiger machen

Forscher haben einen Weg gefunden, Lebensmittelabfälle für die Fleischproduktion zu verwenden, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden und kultiviertes Fleisch zu einer praktikablen Option für die Ernährung der Weltbevölkerung wird.

19.12.2022 - China

Kultiviertes Fleisch (auch bekannt als zellbasiertes oder im Labor gezüchtetes Fleisch) ist eine vielversprechende, umweltfreundlichere Alternative zu Fleisch aus herkömmlicher Viehzucht. Allerdings sind die Produktionskosten noch hoch und müssen gesenkt werden, bevor es auf breiter Basis verfügbar ist.

Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)

Aussehen von kultivierten Fleischmodellen ohne und mit Behandlung mit natürlichem Lebensmittelfarbstoff (Rübe)

Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)

Tierische Muskelstammzellen wachsen auf Gerüsten, um kultiviertes Fleisch zu produzieren

Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)

Der Prozess der Züchtung von kultiviertem Fleisch unter Verwendung eines Gerüsts auf Pflanzenproteinbasis mittels 3D-Drucktechnologie

Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)

Kreisförmige Gerüste werden für die Züchtung von tierischen Muskelstammzellen verwendet, um kultiviertes Fleisch herzustellen

Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)
Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)
Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)
Jie Sun (Xi'an Jiaotong-Liverpool University)

Forscher aus Singapur und China haben nun einen Weg gefunden, Lebensmittelabfälle für die Fleischproduktion zu verwenden, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden und kultiviertes Fleisch zu einer praktikablen Option für die Ernährung der Weltbevölkerung wird.

Skalierung der Produktion

Zur Herstellung von kultiviertem Fleisch werden tierische Muskelstammzellen auf einem Gerüst gezüchtet, das die Umgebung für die Zellen verbessert, indem es den Transport von Nährstoffen ermöglicht und die Erzeugung von Textur und Struktur erlaubt. Ohne dieses Gerüst würde das Fleisch eher einem klumpigen Kartoffelbrei ähneln.

Einzigartige Gerüste können mit einer neuen 3D-Drucktechnologie, dem elektrohydrodynamischen Druck (EHD), hergestellt werden. Da die Gerüste Teil des Fleischerzeugnisses werden, müssen sie essbar sein, weshalb sie im Allgemeinen aus tierischen Produkten wie Gelatine und Kollagen oder aus synthetischen Materialien hergestellt werden, die jedoch teuer in der Herstellung sind. Eine der größten Herausforderungen bei der Herstellung von kultiviertem Fleisch besteht darin, kostengünstige essbare Druckfarben zu finden.

In einer kürzlich in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichten Studie haben Forscher eine essbare Tinte auf pflanzlicher Basis entwickelt, die aus Lebensmittelabfällen wie Getreideschalen gewonnen wird. Die neue Tinte kann vollständig in das Fleischprodukt absorbiert werden und ist kostengünstig in der Herstellung, so dass sie die Kosten für die Produktion von kultiviertem Fleisch in großem Maßstab erheblich senken könnte.

Professor Jie Sun von der Xi'an Jiaotong-Liverpool University, China, und einer der Autoren der Studie, sagt: "Wir haben unsere Tinte auf Pflanzenbasis für die 3D-Drucktechnologie optimiert, so dass wir Gerüste drucken und Muskelstammzellen darauf platzieren können. Die Zellen können dann mit der Struktur des Gerüsts wachsen, und wir verwenden Rüben, um das gezüchtete Fleisch zu färben, damit es wie herkömmliches Fleisch aussieht."

Professor Sun und Forscher des Suzhou Research Institute der National University of Singapore, China, und der National University of Singapore, Singapur, haben Getreideproteine, die aus Gerste oder Roggen gewonnen werden, mit Maisprotein - Zein - gemischt, um zum ersten Mal reine Tinten auf Getreideproteinbasis herzustellen.

"Dies ist eine neuartige und bahnbrechende Idee zur Massenproduktion von kultiviertem Fleisch. Durch die Verwendung von Nährstoffen aus Lebensmittelabfällen zum Drucken von Gerüsten werden nicht nur die Lebensmittelabfälle genutzt und aufgewertet, sondern auch die Umweltbelastung durch die Tierhaltung verringert", so Professor Sun.

Neue Tinte finden

Professor Sun erklärt, warum sich die Anforderungen an die Herstellung von Gerüsten für die Züchtung von Fleisch von denen unterscheiden, die für die Züchtung anderer Zelltypen verwendet werden.

"Wenn wir Krebszellen für die Arzneimittelforschung züchten, wollen wir, dass sie sich zu Clustern zusammenschließen, um nachzuahmen, wie sie im menschlichen Körper wachsen. Daher stellen wir hohe Anforderungen an die Festigkeit des Gerüsts, das stark genug sein muss, um die Zellcluster zu tragen.

"Bei der Züchtung von Fleisch wollen wir jedoch, dass das Fleisch gleichmäßig wächst, damit es eine bessere Textur für den Verzehr hat", fährt sie fort. "Deshalb brauchen wir kein Gerüst mit hoher Zugfestigkeit. Stattdessen wollen wir, dass es essbar ist und von den Muskelzellen aufgenommen wird.

"Dies sind einige der größten Herausforderungen bei der Suche nach einer essbaren Tinte, die für den EHD-Druck der Gerüste geeignet ist. Wir haben verschiedene Materialien getestet und uns schließlich für die Verwendung von Pflanzenproteinen zur Herstellung von Gerüsten entschieden", sagt Professor Sun.

Professor Sun hofft, dass in Zukunft auch Pflanzenextrakte verwendet werden, um die nährstoffreiche Substanz herzustellen, in der die Fleischzellen wachsen.

"Derzeit ist einer der Hauptgründe für die hohen Kosten von gezüchtetem Fleisch das Nährmedium für die Muskelzellen, das noch aus tierischen Proteinen besteht. Wenn in Zukunft geeignete Pflanzenextrakte für die Nährstoffversorgung gefunden werden können, werden die Kosten für Zuchtfleisch weiter sinken, so dass es erschwinglicher wird", so Professor Sun abschließend.

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