Die Herstellung von Kasein – jenem essenziellen Milchprotein, das Käse dehnbar macht, Schokolade cremig und Sportnahrung zur langanhaltenden Proteinquelle – beruhte bislang auf Kühen und damit auf einem System, das zunehmend an seine ökologischen Grenzen stößt. Mit der wachsenden Nachfrage nach leistungsstarken Milchproteinen in funktionellen Lebensmitteln, Nahrungsergänzungsmitteln und Clean-Label-Produkten nimmt auch die Umweltbelastung durch die traditionelle Milchwirtschaft weiter zu. Aber was wäre, wenn wir Kasein ohne Kühe herstellen und es sogar noch verbessern könnten? Ein Gastbeitrag von Karin Mussche, Office Managerin bei Those Vegan Cowboys.
Dank Präzisionsfermentation entwickeln Wissenschaftler*innen nun tierfreies Kasein, das molekular identisch mit dem Protein in Kuhmilch ist und dieselben Eigenschaften aufweist: Schmelzfähigkeit, Dehnbarkeit, Nährwert. Diese Proteine der nächsten Generation entsprechen nicht nur traditionellen Milchprodukten – sie bieten auch eine höhere Reinheit, eine bessere Konsistenz und bis zu 90 Prozent weniger Emissionen, ohne dabei Tieren zu schaden oder natürliche Ressourcen zu erschöpfen. Dieser Gastartikel zeigt, wie Unternehmen wie Those Vegan Cowboys eine Zukunft gestalten, in der Käse weiterhin köstlich und nahrhaft ist, aber nicht mehr auf Kosten des Tierschutzes, der Gesundheit unseres Planeten oder einer übermäßigen Ausbeutung der Landwirtschaft geht.
Milchproteine, die denen von Kühen überlegen sind?
Kasein, allgemein bekannt als Milchprotein, ist reich an essentiellen Aminosäuren und wird langsam verdaut, wodurch es sich perfekt für die Muskelregeneration, eine gleichmäßige Energieversorgung und ein Sättigungsgefühl eignet. Im Gegensatz zu β-Lactoglobulin (BLG) und anderen Molkenproteinen, die schnell absorbiert werden, setzt Kasein Aminosäuren über Stunden hinweg frei und hat einzigartige funktionelle Eigenschaften – es bildet Gele, bindet Wasser und ist hitzebeständig –, wodurch es für Käse unverzichtbar ist.
Die Nachfrage nach Kasein steigt rasant, nicht zuletzt durch Nahrungsergänzungsmittel, funktionelle Lebensmittel und Clean-Label-Produkte. Gleichzeitig stößt die traditionelle Herstellung von Kasein seit Jahren an die Grenzen der Belastbarkeit unseres Planeten. Das hat Wissenschaftler*innen dazu motiviert, Alternativen zu suchen. Durch Präzisionsfermentation – eine moderne Technik, die den jahrhundertealten Prozess der Fermentation mit fortschrittlicher Biotechnologie verbindet – ist es Bioingenieur*innen gelungen, spezielle Proteine zu entwickeln. Diese besitzen genau die Funktionen, die für die Dehnbarkeit und Schmelzfähigkeit authentischer Käsesorten wie Camembert, Mozzarella und Salatkäse sowie für eine cremige Textur, stabile Schaumbildung und vieles mehr erforderlich sind. Durch die gentechnische Veränderung von Mikroorganismen mit fortschrittlichen Werkzeugen kann man so nun den Rohstoff herstellen, aus dem mit handwerklichen Techniken Käse produziert wird.
Der Lebensmittelmarkt bietet viele pflanzliche Käsesorten und Alternativen an. Allerdings entsprechen diese Produkte den Erwartungen der Verbraucher*innen hinsichtlich Geschmack und Textur häufig nicht. Mithilfe der Präzisionsfermentation sind Unternehmen wie Those Vegan Cowboys in der Lage, tierfreies Kasein herzustellen, das in Geschmack, Nährwert, Funktionalität und Konsistenz mit Kuhmilch identisch ist. Dieses Kasein wird mit 90 Prozent weniger Treibhausgasemissionen, ohne Tierquälerei und mit minimalem Land- und Wasserverbrauch hergestellt. Diese Umweltvorteile gehen mit einer zusätzlichen Reinheit und Konsistenz einher, was eine vielversprechende Zukunft für Käse und andere Produkte verspricht.
In einer hochmodernen Biotech-Anlage in der Nähe der Universität Gent in Belgien führen die Molekularbiolog*innen des Strain Engineering-Teams von Those Vegan Cowboys spezifische Gene in Mikroorganismenstämme ein. Diese genetische Information, ein synthetisch hergestelltes DNA-Molekül, veranlasst die Mikroorganismen Milchproteine zu produzieren, die mit denen in Milch identisch sind. Die resultierenden Proteine haben ähnliche Eigenschaften in Bezug auf Geschmack, Nährstoffe und Textur. Die Mikroorganismen werden auch dazu gebracht, die Proteine in ihre Umgebung – die Fermenter – abzusondern, in die sie in einer späteren Phase übertragen werden. In diesen Fermentern wandeln die Mikroorganismen Zucker, Vitamine und Mineralien in die gewünschten Proteine um. Derzeit ernähren sich die Mikroorganismen von Komponenten, die traditionell bei der Fermentation verwendet werden. Forscher*innen untersuchen die Möglichkeit, die Mikroorganismen mit Gras zu füttern. Der Prozess, der in den Fermentern abläuft, ähnelt dem, der seit langem bei der Herstellung anderer Lebensmittelkomponenten wie Probiotika, Vitaminen und Aromastoffen verwendet wird.
Sobald die Organismen ihre „Dienstzeit” beendet haben, werden die Proteine von der Nährlösung getrennt und vom Reinigungsteam auf ihre reine Essenz reduziert. Die modifizierten Mikroorganismen werden dann aus dem Endprodukt entfernt. Die drei oder vier verschiedenen Proteine werden anschließend in bestimmten Anteilen miteinander vermischt und beispielsweise mit pflanzlichen Fetten und Zucker kombiniert. Schließlich wird diese Mischung im traditionellen Käseherstellungsprozess verwendet.
Der größere Zusammenhang
Die Ernährung von acht Milliarden Menschen ist eine Herausforderung. Wenn wir jedoch weiterhin stark auf Nutztiere setzen, bringen wir die Belastungsgrenzen unseres Planeten an ihre Grenzen. Eine durch Präzisionsfermentation hergestellte Alternative zu Milchprotein könnte den Nahrungsbedarf der wachsenden Weltbevölkerung auf biologische Weise decken – und das auf nur 40 Prozent der heute genutzten landwirtschaftlichen Fläche.
Darüber hinaus könnten wir unsere eigenen „Abfälle“ fermentieren und kompostieren, um den Nährstoffkreislauf wirklich zu schließen. Derzeit werden menschliche Ausscheidungen nicht genutzt. Dadurch könnten die Böden langfristig gesünder werden, und die Einsparung landwirtschaftlicher Flächen würde Wiederaufforstung ermöglichen, sodass mehr Bäume Treibhausgase binden können. Das Nährstoffungleichgewicht im Boden, das zu Erosion, Eutrophierung und dem Verlust der Artenvielfalt führt, ließe sich zusätzlich verringern, wenn wir auch Pestizide und Kunstdünger verbieten würden, deren Herstellung stark von fossilen Brennstoffen abhängt.
Zukünftige Generationen mit sicheren Lebensmitteln ernähren
Der Versuch, die Liebe zu Kühen und gutem Essen zu verbinden, ist ein anspruchsvolles Ziel. Die Hindernisse reichen von der Suche nach den am besten geeigneten biomolekularen Techniken bis hin zur kosteneffizienten Skalierung. Eine der Herausforderungen besteht darin, zu zertifizieren, dass tierfreie Milchproteine vollkommen sicher sind.
Die Herstellung hochwertiger Rohstoffe durch Präzisionsfermentation ist in der Lebensmittelindustrie keine neue Technik. Weltweit werden immer mehr Hartkäse aus Kuhmilch mit mikrobiellem Lab (Chymosin) hergestellt, das aus genetisch veränderten Hefen oder Pilzen gewonnen wird und das aus dem Labmagen von Kälbern isolierte Chymosin ersetzt. Präzisionsfermentiertes Kasein wird den Weg für Käse ebnen, der zu 100 Prozent frei von tierischen Bestandteilen ist.
Die für die Herstellung von Milchproteinen verwendeten Mikroorganismen sind für Menschen und Tiere zu 100 Prozent nicht krankheitserregend und gelten daher als lebensmittelsicher. Die Herstellungsprozesse sind detailliert dokumentiert und entsprechen allen erforderlichen Sicherheitsvorschriften im Hinblick auf die öffentliche Gesundheit. Vor der Markteinführung werden die Beschaffenheit und die Herstellungsverfahren der produzierten Milchproteine oder Milchderivate ausführlich beschrieben und den zuständigen Behörden zur Zertifizierung vorgelegt. In Europa bedeutet dies die Einreichung eines sogenannten „Novel Food Dossier” bei der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und in den USA die Einreichung eines GRAS-Antrags („GRAS”: Generally Recognized as Safe, allgemein als sicher anerkannt). Bisher ist Those Vegan Cowboys nur in den Vereinigten Staaten zugelassen.
Wenn du weit kommen willst, geh gemeinsam mit anderen
Bei der Präzisionsfermentation geht es um die Herstellung von Rohstoffen, daher ist die Zusammenarbeit mit Käseherstellern und anderen Lebensmittelinnovatoren weltweit für den Erfolg unerlässlich. Maßgeschneiderte Proteine können so konzipiert werden, dass sie bestimmte Produkteigenschaften verbessern, und Lebensmittelhersteller benötigen geringere Mengen, um die gleichen Ergebnisse für ihr Produkt zu erzielen – was Kosten und Ressourcen spart. Präzisionsfermentiertes Kasein wird in einer kontrollierten Umgebung hergestellt, um eine stabile Qualität zu gewährleisten, und ohne die in der konventionellen Milchviehhaltung verwendeten Antibiotika. Eine weitere wichtige Voraussetzung, um als zuverlässiges Basisprodukt für die Lebensmittelindustrie zu gelten, ist die ganzjährige Verfügbarkeit, die durch die kontrollierten Bedingungen bei der Herstellung tierfreier Milchproteine gewährleistet ist. All dies schafft die Grundlage für zukünftige Erfolge in der Produktentwicklung. Der Prozess der Präzisionsfermentation verursacht zudem weitaus geringere Treibhausgasemissionen und verbraucht deutlich weniger Land und Wasser, was insgesamt zu Einsparungen bei Kosten und natürlichen Ressourcen führt. Die Zukunft der Ernährung – lecker, nachhaltig und frei von den Umweltkosten der Tierhaltung – durch die Herstellung von reinem Kasein und anderen Milchproteinen mit einer „Edelstahlkuh“ – erfordert einen ganzheitlichen Ansatz. Die Zusammenarbeit mit führenden Käseherstellern, Lebensmittelunternehmen, Landwirt*innen und Spitzenköch*innen ist von entscheidender Bedeutung, um „neuartige Lebensmittel“ erfolgreich einzuführen.
Nachhaltigkeit: eine von Landwirt*innen gestaltete Zukunft
Die Zukunft der Milchwirtschaft ist nicht unbedingt auf Laborumgebungen beschränkt, da Landwirt*innen eine entscheidende Rolle spielen können. Die Umstellung der Maschinen in den Ställen der Landwirt*innen bedeutet, ihnen effizientere „Milchmaschinen“ anzubieten, die lebende Kühe ersetzen. Dies könnte eine echte Wende für den Planeten, die Menschheit und natürlich auch für die Rinder bedeuten, die im aktuellen Nahrungsmittelsystem gefangen sind. Die gute Nachricht? Die Landwirt*innen scheinen offen für Veränderungen zu sein, sodass die Zukunft in unseren Händen liegt.
Der Gastbeitrag wurde von Karin Mussche, Office Managerin bei Those Vegan Cowboys, geschrieben und redaktionell von Hille van der Kaa, CEO von Those Vegan Cowboys, überprüft.
Dieser Gastbeitrag wurde von einer externen Autorin/einem externen Autor verfasst. Für Inhalt und Aussagen ist die Autorin/der Autor verantwortlich; sie entsprechen nicht zwingend der Auffassung der Redaktion.
