Präzisionsfermentation – ein biobasierter Weg zu alternativen Proteinen
Die Ernährung in den Industrieländern wird sich vom dominierenden Fleisch- und Milchkonsum wegbewegen – hin zu alternativen Protein- und Nahrungsquellen. Diese Alternativen basieren auf Pflanzen, Mikroorganismen und Zellkulturen. Der Biotechnologie kommt eine Schlüsselrolle bei ihrer Nutzung zu. Hier kommen wir ins Spiel.
Damit 9,8 Milliarden Menschen im Jahr 2050 ernährt werden können, prognostizieren Experten eine zusätzlich erforderliche jährliche Proteinproduktion von 250 Millionen Tonnen. Heute stammen Nahrungsproteine für Wohlstandsgesellschaften zum Großteil aus industrieller Viehzucht sowie aus dem Fischfang. Industrielle Viehzucht führt zu erheblichem Treibhausgasausstoß, ist ethisch umstritten und trägt zur weltweiten Antibiotikakrise bei. Fischgründe sind zunehmend erschöpft. Der Energie-, Wasser- und Flächenverbrauch bedroht die Artenvielfalt und das globale Klima.
Das Nahrungsprotein der Zukunft muss auf andere Weise erzeugt werden, und Mikroorganismen werden dabei eine zentrale Rolle spielen.
Die gezielte mikrobielle Fermentation von Lebensmitteln ist eine uralte Kulturleistung der Menschheit. Die moderne Biotechnologie eröffnet Möglichkeiten zur Ausweitung der mikrobiellen Nutzung in nie dagewesener Dimension, um den Aufbau nachhaltiger Systeme zur Erzeugung gesunder Lebensmittel zu unterstützen.
Kontaktieren Sie unseren Experten
Dr. Patrick Lorenz
ist unser Experte auf dem Gebiet der Alternativen Proteine
Sein Profil ansehen
Sechs Kategorien von #Futurefood
Ganz gleich, wie Ihr Unternehmen die Zukunft der Lebensmittel zum Besseren verändern will – wir helfen Ihnen, Möglichkeiten im Bereich alternativer Proteine auszuloten. Als Experten für mikrobielle Fermentation und Molekular- bzw. Gen-Engineering können wir Sie in vielen dieser Bereiche unterstützen.
Wir nutzen die Leistungsfähigkeit von Mikroorganismen
Wir nutzen die Leistungsfähigkeit von Mikroorganismen für die Produktion von Proteinen gewünschter Herkunft, Zusammensetzung und Funktionalität. Präzise entwickelte und in Fermentern kultivierte Mikroorganismen haben das Potenzial, jedes beliebige Protein von seltener Herkunft, besonderer Zusammensetzung oder gewünschter Funktionalität in überragender Reinheit zu produzieren.
Mikrobielles
Protein
Komplette mikrobielle Zellen
Komplette mikrobielle Zellen werden wegen ihres vorteilhaften Protein- und Nährstoffgehalts und ihres Mehrwerts durch eingebrachte Textur und Ballaststoffe vermehrt und genutzt. Die gesamte Biomasse aus der Kultivierung von Pilzen, Hefen oder Algen wird zu einem Lebensmittel verarbeitet.
Fermentierte
Lebensmittel
Eine lange bekannte Praxis
Die lange bekannte Praxis der Zubereitung ernährungsphysiologisch angereicherter gesunder Lebensmittel, das jetzt wiedererwachte Interesse von Verbrauchern sowie die Kreativität von Lebensmitteldesignern haben geradezu eine Welle neuer Ideen für fermentierte Lebensmittel ausgelöst. Innovative Ansätze verwenden unkonventionelle Pflanzensubstrate und leistungsfähige Mikroorganismen und schaffen so einen bunten Strauß natürlicher, gesunder und schmackhafter Zutaten.
Pflanzliche
Proteine
Pflanzen spielen in den meisten Ländern in der Ernährung eine zentrale Rolle
Pflanzen spielen in den meisten Ländern in der menschlichen Ernährung eine zentrale Rolle. Isolierte Pflanzenproteine werden wegen ihrer großen Verfügbarkeit und Funktionalität geschätzt. Um sie in faserige Fleischtexturen zu verwandeln oder ihnen ein Mundgefühl von Milchprodukten zu verleihen, wird modernste thermomechanische Extrusion in Kombination mit einer geschickten Formulierung eingesetzt. Enzyme können die Effizienz der Proteinextraktion aus Pflanzen sowie die Löslichkeit und die Geschmacksbildung unterstützen.
Kultiviertes
Fleisch
Aus Stammzellen tierischen Ursprungs
Aus Stammzellen tierischen Ursprungs (per Biopsie) gewonnen, dann differenziert und vermehrt in sterilen Kulturmedien, können Muskel- und Fettgewebe außerhalb eines Tieres vermehrt werden. Ausgebracht auf essbare Trägermaterialien oder 3D-gedruckt in Fleischform können so realitätsnahe Fleischstücke aus tierischen Zellen als Lebensmittel hergestellt werden.
Insekten
In einigen Regionen der Welt sind sie ein Grundnahrungsmittel
In einigen Regionen der Welt sind sie ein Grundnahrungsmittel, während sie in anderen Regionen nur wenig Anklang finden. Einige anspruchslose Insektenarten werden mittlerweile als leicht herstellbare Proteinquelle für die Ernährung industriell gezüchtet.
Das Versprechen der Präzisionsfermentation
Zugang
Der universelle genetische Code ermöglicht die Herstellung nahezu jedes gewünschten natürlichen oder optimierten Proteins durch einen mikrobiellen Wirtsstamm.
Nutzen
Proteine sind bei der Herstellung von Lebensmitteln gefragt: wegen ihres ernährungsphysiologischen Nutzens, ihrer messbaren Funktionalität oder ihrer ungewöhnlichen oder exotischen Herkunft.
Effizienz
Ihre Fähigkeit rasch zu wachsen und Proteine in das Wachstumsmedium abzugeben, macht unsere mikrobiellen Produktionsplattformen zur Grundlage für eine wirtschaftliche Proteinproduktion.
Flexibilität
Kultiviert in Fermentern mit Wachstumsmedien können Mikroorganismen überall zur Präzisionsfermentation eingesetzt werden – unabhängig von der Jahreszeit. Es bedarf lediglich einer Zufuhr von Wasser, Energie und organischen Nährstoffen.
Gesundheit
Präzisionsfermentationen können spezielle Komponenten zur Herstellung gesünderer und umweltschonenderer Lebensmittel liefern. Der Verzicht auf Massentierhaltung verringert den Einsatz von Antibiotika, und mehr Tierwohl ist möglich, wenn weniger Tiere qualitativ hochwertige tierische Produkte liefern.
Nachhaltigkeit
Der ökologische Fußabdruck mikrobiell erzeugter bzw. pflanzenbasierter Nahrungsproteine verspricht deutlich besser zu sein als der herkömmlicher Systeme, bei denen auf Basis pflanzlicher Futtermittel tierische Lebensmittel hergestellt werden.
Drei Beispiele für die Präzisionsfermentation
Um die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit der Präzisionsfermentation zu veranschaulichen, haben wir durch Fermentation drei Modellproteine hergestellt, die bei der menschlichen Ernährung eine wichtige Rolle spielen könnten.
Zu den Beispielen
Wählen Sie aus unserem Leistungsspektrum – für Ihre Reise entlang der Wertschöpfungskette
Unser Leistungsspektrum reicht von der Identifizierung attraktiver Zielproteine für Lebensmittel über die Bereitstellung einer passenden Produktionsplattform bis hin zur Prozessentwicklung und Herstellung im großtechnischen Maßstab.
Wo auch immer Sie sich auf diesem Weg befinden: Wir unterstützen Sie mit einer breiten Palette von Technologien und Dienstleistungen, damit Sie Ihre Ziele schnell und sicher erreichen.
Kompetente Expressionsplattformen
Bakterien, Hefen und filamentöse Pilze stehen zur Verfügung, um die spezifischen Anforderungen zur Herstellung Ihres Zielproteins zu erfüllen. Jede Plattform hat ihre Vorzüge und Grenzen, so dass verschiedene Expressionsplattformen erforderlich sind, um die Chancen zu erhöhen, eine passende Lösung zu finden.
Um von einem vielversprechenden Expressionsniveau zu einer wirtschaftlich tragfähigen Ausbeute zu gelangen, sind oft Verbesserungen der Plattform spezifisch für das Zielprotein
erforderlich. Unsere plattformspezifische Genetik-Toolbox und unsere proprietäre Genom-Editierungstechnologie erlauben es, die Performance der Stämme auf die nächste Stufe zu heben.
Für Präzisionsfermentationen bzw. andere Verfahren zur Herstellung alternativer Proteine werden Mikroorganismen in flüssigen Medien und großen Stahltanks kultiviert. Im Rahmen der Prozessentwicklung werden ausgeklügelte Fermentationsbedingungen vom Labormaßstab bis hin zum industriellen Großfermenter angepasst. Dies erfordert verfahrenstechnisches Know-How und ist entscheidend, um die erforderliche Produktionseffizienz
zu erzielen.
Die Proteinproduktion durch Präzisionsfermentation führen wir in unserer ISO-zertifizierten Produktionsanlage im kommerziellen Maßstab durch, sie kann jedoch auch zu einem Lohnhersteller verlagert oder in den Anlagen unserer Kunden ausgeführt werden.
Mehrere Ansatzpunkte und verschiedene Fachkenntnisse, um Sie vom Konzeptnachweis zur industriellen Produktion zu führen
Unterstützung bei der Entwicklung von:
• mikrobiellen Lebensmittelkomponenten,
• Plattformen für die Proteinproduktion,
• Lösungen für natürlichen Geschmack.
Flexible Business-Modelle
Erfolgsbilanz
„Mit BRAIN Biotech teilen wir unsere Leidenschaft für mehr Nachhaltigkeit bei Lebensmitteln. Wir sind sehr froh, diese Experten für Präzisionsfermentation an Bord zu haben, die uns helfen, unsere Produktionsausbeuten für tierfreie Milchproteine zu optimieren.“
Strategische Kooperation von BRAIN Biotech und Formo für tierfreie Produktion von Milchproteinen
