Neue 3D-Drucker-Tinte könnte kultiviertes Fleisch kostengünstiger machen 

Kultiviertes Fleisch ist eine vielversprechende, umweltfreundlichere Alternative zu Fleisch aus herkömmlicher Viehzucht. Die Produktionskosten sind jedoch noch hoch. Jetzt haben Forscher aus Singapur und China einen Weg gefunden, Lebensmittelabfälle für die Fleischzucht zu verwenden, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden.

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 Fachzeitschrift Advanced Materials (Impact Factor 32) veröffentlichten Studie haben Forscher eine essbare Tinte auf Pflanzenbasis 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, mischten Getreideproteine, die aus Gerste oder Roggen gewonnen wurden, mit Maisprotein – Zein -, um erstmals Tinte auf reiner Getreideproteinbasis herzustellen.

“Dies ist eine neuartige und bahnbrechende Idee zur Massenproduktion von kultiviertem Fleisch. Durch die Verwendung von Nährstoffen aus Lebensmittelabfällen für den Druck von Gerüsten werden nicht nur die Lebensmittelabfälle genutzt und aufgewertet, sondern auch die Umweltbelastung durch die Tierhaltung gemindert”, so Professor Sun.

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

Neue Tinte finden

Professor Sun erklärt, warum sich die Anforderungen für die Herstellung von Gerüsten für die Fleischzucht von denen für die Züchtung anderer Zelltypen unterscheiden.

“Wenn wir Krebszellen für die Arzneimittelforschung kultivieren, 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.

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

Die Studie, 3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-based Meat Culture, wurde in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlicht und kann hier nachgelesen werden.

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