In-vitro-Fleisch

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Kulturfleisch

In-vitro-Fleisch (von lateinisch in vitro ‚im Glas‘), auch kultiviertes Fleisch, schlachtfreies Fleisch, umgangssprachlich Laborfleisch, ist das Ergebnis von Gewebezüchtung mit dem Ziel, Fleisch zum menschlichen Verzehr im industriellen Maßstab synthetisch herzustellen.[1]

Kulturfleisch hat das Potenzial, erhebliche globale Probleme im Zusammenhang mit den Umweltauswirkungen der Fleischproduktion, dem Tierschutz, der Ernährungssicherung und der menschlichen Gesundheit zu lösen.[2][3][4][5][4]

Geschichte

Die Erzeugung von In-vitro-Fleisch basiert auf den Methoden der Zellkultur, insbesondere auf den Methoden der Gewebezüchtung wie die 3D-Zellkultur und das Tissue Engineering. Ab 1994 wurden In-vitro-Modelle im Rahmen einer Hygiene-Untersuchung zur Bestimmung der Keimzahl in Fleischproben eingesetzt.[6] Diese Zellen wurden in Suspensionskultur gehalten. Ab 1997 wurden gemeinsame Kulturen von Muskel- und Fettzellen zur Untersuchung des Fettstoffwechsels verwendet.[7] In Folge wurde die Zelldichte durch Wachstum auf der Oberfläche von Kollagen oder microcarrier beads (‚Mikroträgerperlen‘) erhöht, die im Vergleich zu Zellkulturflaschen eine deutlich erhöhte Wachstumsfläche bieten.[8] Darüber hinaus erhöht die Zirkulation des Kulturmediums in rotierenden Zellkulturflaschen (englisch roller bottles) die Versorgung der Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff. Durch die erhöhte Oberfläche des Trägermaterials kann eine Konfluenz der Zellen und die daraus folgende Zellkontakthemmung hinausgezögert werden, was sich in schnellerem Wachstum und höherer Ausbeute auswirkt. Zur Vermeidung von häufigen Biopsien werden als Ausgangsmaterial meistens pluripotente Stammzellen verwendet, aus denen primäre Zellen von Myozyten heranwachsen.[9][10] Da die ursprünglichen Methoden zur Erzeugung von In-vitro-Fleisch auf Monolayer-Zellkulturen basierten, besaßen die Erzeugnisse noch keine dreidimensionale fleischartige Struktur. Daher wurden parallel zum Tissue Engineering Methoden entwickelt, um dem Wachstum von Organen in Zellkultur näherzukommen.[11][12][10]

Im Oktober 2019 teilte das israelische Start-up Aleph Farms mit, dass es zum ersten Mal gelungen ist, Fleisch in einem Labor unter Weltraum-Bedingungen zu züchten. Damit will es beweisen, „dass künstliches Fleisch zu jeder Zeit, überall und unter allen erdenklichen Bedingungen hergestellt werden kann“, sagte Geschäftsführer Didier Toubia. Die Firma züchtet Rinderzellen in Muskelgewebe und produziert daraus mittels 3D-Drucker Steaks.[13]

Herstellung

Steakähnliches Kulturfleisch mittels einer Bioprinting-Methode aus dem Jahr 2021. Das Fleisch besteht aus drei Arten von Rinderzellfasern und hat eine Struktur, die der von ursprünglichem Fleisch ähnelt.[14][15]

Verwendet werden Myoblasten, ein Zelltyp, der einen Kompromiss aus Ausdifferenziertheit und Vermehrungsrate darstellt. Die Ausgangszellen können aus dem jeweiligen Tier schmerzfrei via Biopsie und ohne Tötung entnommen werden.[16]

Den Nährlösungen werden große Mengen Energie zugeführt, meist in Form von Soja oder Getreide.[17][18] Die zugrundeliegende Biotechnologie wird schon länger in der Medizin mit menschlichen Hautzellen verwendet, um Transplantate für Schwerbrandverletzte zu züchten. Bislang ist dies auf dünnlagige Hautschichten begrenzt. Die Membranen können übereinandergelegt werden und wenig strukturiertes Hackfleisch ersetzen, wie es in Hamburgern eingesetzt wird. Schwierigkeiten bereiten kompliziertere Strukturen wie Steak, da diese an einem dreidimensionalen Gerüst wachsen müssen und die Muskelzellen für vergleichbare Fleischkonsistenz mechanischer Bewegung ausgesetzt sein sollten.[19]

Motivation

Konsumenten haben zunehmend Bedenken beim Fleischkonsum, was Tiergerechtheit und Emissionen von Treibhausgasen betrifft.[20]

Von 1961 bis 2011 hat sich der Fleischverbrauch weltweit fast vervierfacht.[21] Die Lobbyorganisation des In-vitro-Fleisches The In Vitro Meat Consortium argumentiert ökologisch. Demnach wird sich vom Jahr 2000 bis 2050 die Fleischproduktion mehr als verdoppeln. Bereits jetzt werden 34 Millionen km² Landfläche (26 % der Landfläche der Erde) zur Viehhaltung und zum Futtermittelanbau verwendet. Die übrigen bewirtschaftbaren Landflächen von 28 Millionen km² bestehen zu 45 % aus Waldgebiet. 68 % der Emissionen von Ammoniak sind ein Abfallprodukt der Viehhaltung. Massentierhaltung und globaler Viehtransport und Transport von Tierprodukten haben zur Ausbreitung von Seuchen geführt, die auch für den Menschen gefährlich werden können. Des Weiteren gibt es Bedenken, ob Tierschutz und industrialisierte Produktion miteinander vereinbar sind. Ein Ersatz eines Großteils der industriellen Tierproduktion durch Biotechnologie könnte wieder eine extensive Viehwirtschaft im kleinen ökologischen Maßstab erlauben, die das Hochpreis-Segment bedient.[22]

Züchtungen in sterilen Zellkulturen oder Bioreaktoren eignen sich besser zur industriellen Fertigung, da die Überwachung und Fernhaltung von Krankheitserregern und Giftstoffen einfacher ist. Zudem entfällt das aufwendige Entfernen von Innereien, Haaren und Knochen.[1]

Des Weiteren wäre es möglich, ähnlich wie bei traditionell hergestelltem Fleisch, durch gentechnologische Modifikationen den ernährungsphysiologischen Wert des Produkts zu erhöhen. Weitere Ziele sind eine Senkung der Abgasbelastung, da kein für den Treibhauseffekt relevantes Methan entsteht und keine Ausscheidungen, wie sie bei der Massentierhaltung in großen Mengen anfallen.[19]

Energie- und Stoffbilanz

Die Energiebilanz von In-vitro-Fleisch ist gegenüber der Tierhaltung günstiger, gegenüber pflanzlicher Ernährung aber im Nachteil. Laut der In-vitro-Fleisch-Forscherin Silvia Woll vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse am KIT „muss immer mehr Energie in Fleisch hineingesteckt werden, als wir herausbekommen – ob nun aus dem Reaktor oder dem lebenden Tier“.[17] Ökobilanzen und Stoffstromanalysen pflanzlicher Proteinalternativen durch Lebensmitteltechnologen am Fraunhofer-Institut IVV haben ergeben, dass In-vitro-Fleisch aufgrund der Mengen an Energie und Nährstoffen, die in die Nährlösungen eingebracht werden müssen, „hochgradig unwirtschaftlich ist“.[18]

Marktreife

Hanni Rützler prüft den ersten kultivierten Hamburger der Welt, 5. August 2013.

Der Einsatz von Hochtechnologie im Nahrungsmittelbereich ist sehr teuer. Mittelfristig wird angestrebt, durch Investition in die Forschung preislich mit in Europa und den USA stark subventionierten Tierprodukten konkurrenzfähig zu werden.[23]

Der erste In-vitro-Burger wurde von einem niederländischen Forscherteam um Mark Post zur Verfügung gestellt und am 5. August 2013 bei einer Pressedemonstration in London zubereitet und getestet.[24] Er war das Ergebnis jahrelanger Forschung an der Universität Maastricht und repräsentierte den Gegenwert von 250.000 Euro. Das Projekt wurde von Sergey Brin, dem Mitbegründer von Google, finanziert.[25] Forscher rechneten 2015 damit, in einem Zeitraum von fünf Jahren ein marktfähiges Produkt zu einem Preis von $90 pro Kilogramm anbieten zu können.[26] Im Januar 2016 präsentierte das US-Startup Memphis Meats (später umbenannt zu Upside Foods[27]) den Medien ein Fleischbällchen aus Rinderstammzellen.[28] In einem Bericht des Deutschlandfunkes sprechen die niederländischen Forscher – die sich mittlerweile ebenfalls als Unternehmen firmiert haben – im Januar 2017 zeitplangemäß von rund 3 Jahren, nannten einen Preis von rund 10 bis 11 Dollar pro Burger und weisen auf die Entstehung von Konkurrenz-Startups in Israel und den USA hin, die diesen Zeitraum möglicherweise verringern könnten. Durch Beimengung von Fettgewebe aus Stammzellen von Rindern sei inzwischen auch der Geschmack des Fleisches maßgeblich verbessert worden.[29] Im Dezember 2020 erteilte die Regierung von Singapur die weltweit erste Zulassung für ein kultiviertes Fleischprodukt, das in Restaurants zum Verkauf angeboten werden soll. Das Unternehmen kündigte an, auf eine Preisparität mit „Premium“-Hühnchen-Mahlzeiten in Restaurants hinzuarbeiten.[30][31]

Markt

2018 beteiligte sich die Merck KGaA mit 5,5 Millionen Euro und die Bell Food Group mit 2 Millionen Euro an der niederländischen Firma Mosa Meat.[32][33] Die M-Industrie ist seit 2019 am israelischen Start-up Aleph Farms beteiligt.[34] Nachdem Cargill 2017 in das Unternehmen Memphis Meats investiert hat, wurde 2019 bekannt, dass Cargill auch in Aleph Farms investieren wird.[35]

Der US-Produzent Eat Just meldet am 2. Dezember 2020, dass Singapur als erster Staat beschlossen hat, dass in Bioreaktoren aus Hühnerfleischzellen gezüchtetes Laborfleisch bald an Verbraucher verkauft werden darf.[36] Das israelische Start-up Future Meat meldet am 20. Dezember 2021, dass es bei der Herstellung von kultiviertem Hähnchenfleisch als erstes Unternehmen weltweit die Kostenschwelle von 5 US-Dollar durchbrochen habe und damit 110 Gramm Hähnchenbrust für nur 1,70 US-Dollar produzieren könne.[37]

Mirai Foods aus Wädenswil will in Singapur im Jahr 2023 mit künstlichem Rindfleisch auf dem Markt sein.[38]

Rezeption

Kritik an dem Verfahren entzündet sich unter anderem daran, dass für die Nährmedien sogenanntes Fetales Kälberserum eingesetzt wird. Es werden dabei sowohl die Muttertiere als auch die Föten getötet. Für einen Burger werden bis zu 50 Liter Serum benötigt. Die Zahl der weltweit für dieses Serum getöteten Tiere wird auf ca. zwei Millionen jährlich geschätzt.[39] Dies widerspricht dem Anspruch, Fleisch ohne das Töten von Tieren zu produzieren. Alternativen sind mit Stand von 2022 noch nicht marktreif verfügbar.

Aus Sicht potentieller Konsumenten hängt die Akzeptanz von Kulturfleisch vor allem von der allgemeinen öffentlichen Wahrnehmung ab, der empfundenen Natürlichkeit und der Lebensmittelsicherheit. Ethische Überlegungen und Umweltbedenken können Konsumenten dazu bewegen mehr für pflanzlichen Fleischersatz zu zahlen, jedoch nicht zwingend für Kulturfleisch.[20]

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Wiktionary: In-vitro-Fleisch – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Patent WO9931222: Industrial Scale Production of meat from in vitro cell cultures.‌
  2. ↑ Christopher J Bryant: Culture, meat, and cultured meat. In: Journal of Animal Science. 98, Nr. 8, 3. August 2020, ISSN 0021-8812, S. skaa172. doi:10.1093/jas/skaa172.
  3. ↑ Tae Kyung Hong, Dong-Min Shin, Joonhyuk Choi, Jeong Tae Do, Sung Gu Han: Current Issues and Technical Advances in Cultured Meat Production: AReview. In: Food Science of Animal Resources. 41, Nr. 3, Mai 2021, ISSN 2636-0772, S. 355–372. doi:10.5851/kosfa.2021.e14.
  4. ↑ a b Nicolas Treich: Cultured Meat: Promises and Challenges. In: Environmental and Resource Economics. 79, Nr. 1, 1. Mai 2021, ISSN 1573-1502, S. 33–61. doi:10.1007/s10640-021-00551-3.
  5. ↑ Christopher J Bryant: Culture, meat, and cultured meat. In: Journal of Animal Science. 98, Nr. 8, 1. August 2020, S. skaa172. doi:10.1093/jas/skaa172.
  6. ↑ P. van Netten, J. Huis in 't Veld, D. A. Mossel: An in-vitro meat model for the immediate bactericidal effect of lactic acid decontamination on meat surfaces. In: The Journal of applied bacteriology. Band 76, Nummer 1, Januar 1994, S. 49–54, ISSN 0021-8847. PMID 8144404.
  7. ↑ M. V. Dodson, J. L. Vierck, K. L. Hossner, K. Byrne, J. P. McNamara: The development and utility of a defined muscle and fat co-culture system. In: Tissue & cell. Band 29, Nummer 5, Oktober 1997, S. 517–524, ISSN 0040-8166. PMID 9364801.
  8. ↑ P. D. Edelman, D. C. McFarland, V. A. Mironov, J. G. Matheny: Commentary: In vitro-cultured meat production. In: Tissue engineering. Band 11, Nummer 5–6, Mai/Juni 2005, S. 659–662, ISSN 1076-3279. doi:10.1089/ten.2005.11.659. PMID 15998207. PDF.
  9. ↑ Henk P. Haagesman, Klaas J. Hellingwerf, Bernard A. J. Roelen: Production of animal proteins by cell systems – Desk study on cultured meat („kweekvlees“). Universität Utrecht, Fachbereich Veterinärmedizin, Oktober 2009 (englisch, citeseerx.ist.psu.edu [PDF; 3,8 MB; abgerufen am 20. September 2022]).
  10. ↑ a b M. J. Post: Cultured meat from stem cells: challenges and prospects. In: Meat science. Band 92, Nummer 3, November 2012, S. 297–301, ISSN 1873-4138. doi:10.1016/j.meatsci.2012.04.008. PMID 22543115.
  11. ↑ M. A. Benjaminson, J. A. Gilchriest, M. Lorenz: In vitro edible muscle protein production system (MPPS): stage 1, fish. In: Acta astronautica. Band 51, Nummer 12, Dezember 2002, S. 879–889, ISSN 0094-5765. PMID 12416526.
  12. ↑ R. G. Dennis, P. E. Kosnik: Excitability and isometric contractile properties of mammalian skeletal muscle constructs engineered in vitro. In: In vitro cellular & developmental biology. Animal. Band 36, Nummer 5, Mai 2000, S. 327–335, ISSN 1071-2690. doi:10.1290/1071-2690(2000)036<0327:EAICPO>2.0.CO;2. PMID 10937836.
  13. ↑ Israelis züchten erstmals künstliches Fleisch im Weltraum. In: israelnetz.de. 9. Oktober 2019, abgerufen am 19. Oktober 2019.
  14. ↑ Japanese scientists produce first 3D-bioprinted, marbled Wagyu beef. In: New Atlas, 25. August 2021. Abgerufen am 21. September 2021. 
  15. ↑ Dong-Hee Kang, Fiona Louis, Hao Liu, Hiroshi Shimoda, Yasutaka Nishiyama, Hajime Nozawa, Makoto Kakitani, Daisuke Takagi, Daijiro Kasa, Eiji Nagamori, Shinji Irie, Shiro Kitano, Michiya Matsusaki: Engineered whole cut meat-like tissue by the assembly of cell fibers using tendon-gel integrated bioprinting. In: Nature Communications. 12, Nr. 1, 24. August 2021, ISSN 2041-1723, S. 5059. doi:10.1038/s41467-021-25236-9.
  16. ↑ In-vitro-Fleisch; Erzeugung von Fleischprodukten via „Tissue-Engineering“-Technologien. In: futurefood.org. Abgerufen am 19. August 2021.
  17. ↑ a b Judith Blage: Fleisch essen, ohne Tiere zu töten. Können wir bald Fleisch essen, ohne Tieren und Umwelt zu schaden? In: sueddeutsche.de. 19. März 2021, abgerufen am 27. März 2021.
  18. ↑ a b Vera Kraft: Steak? Bitte medium rare und vegan. In: blutjung. Universität Passau, 23. Juli 2020, abgerufen am 27. März 2021.
  19. ↑ a b Gewebezüchtung: Fleisch in Labor hergestellt. In: orf.at. 12. Juli 2005, abgerufen am 6. April 2019.
  20. ↑ a b Ashkan Pakseresht, Sina Ahmadi Kaliji, Maurizio Canavari: Review of factors affecting consumer acceptance of cultured meat. In: Appetite. 1. Dezember 2021, ISSN 1095-8304, S. 105829, doi:10.1016/j.appet.2021.105829, PMID 34863794.
  21. ↑ Ludwig Jovanovic: Fleisch der Zukunft aus dem Labor. In: rp-online.de. 13. September 2011, abgerufen am 20. Mai 2020.
  22. ↑ Why In Vitro Meat? (Nicht mehr online verfügbar.) In: invitromeat.org. Archiviert vom Original am 31. August 2009; abgerufen am 22. Mai 2019.
  23. ↑ Thomas Pany: Ist Laborfleisch das neue Gemüse für Unbelehrbare? In: Telepolis. 12. April 2008, abgerufen am 9. Dezember 2021.
  24. ↑ Franziska Badenschier, Julian Windisch: Künstliche Burger. In: arte.tv. 25. Oktober 2013, abgerufen am 5. Juni 2019.
  25. ↑ Our Story. In: mosameat.com. Abgerufen am 19. Juli 2018 (englisch).
  26. ↑ What does a lab-grown burger taste like? In: bbc.co.uk. 19. Oktober 2015, abgerufen am 19. November 2020 (englisch, Audio-Datei, 3:44 Minuten).
  27. ↑ Memphis Meats heißt jetzt UPSIDE Foods und kündigt sein erstes Clean Meat Verbraucherprodukt an. In: vegconomist.de. 13. Mai 2021, abgerufen am 11. Juni 2022.
  28. ↑ Ariel Schwartz: This startup is making real meatballs in a lab without killing a single animal. In: businessinsider.com. 7. Juli 2016, abgerufen am 23. Mai 2020 (englisch).
  29. ↑ Volker Mrasek: Künstliches Fleisch – Stammzell-Burger statt Massentierhaltung. In: deutschlandfunk.de. 31. Januar 2017, abgerufen am 12. April 2018.
  30. ↑ Zoë Corbyn: Out of the lab and into your frying pan: the advance of cultured meat. In: theguardian.com. 19. Januar 2020, abgerufen am 28. September 2022 (englisch).
  31. ↑ Ives Mike: Singapore Approves a Lab-Grown Meat Product, a Global First. In: nytimes.com. 2. Dezember 2020, abgerufen am 29. September 2021 (englisch).
  32. ↑ Sarah Lucas: Mosa Meat Raises €7.5M to Commercialise Cultured Meat. Pressemitteilung von Mosa Meat. In: prnewswire.com. 17. Juli 2018, abgerufen am 11. November 2020 (englisch).
  33. ↑ Bell Food Group investiert in kultiviertes Fleisch. Operatives Ergebnis der Bell Food Group in den ersten sechs Monaten unter Vorjahr. Ad-hoc-Publizität. In: bellfoodgroup.com. 17. Juli 2018, abgerufen am 2. September 2020.
  34. ↑ Migros investiert in Labor-Fleisch. In: schweizerbauer.ch. 15. Mai 2019, abgerufen am 15. Mai 2019.
  35. ↑ Laborfleisch: Auch Agrarriese investiert. In: schweizerbauer.ch. 20. Mai 2019, abgerufen am 20. Mai 2019.
  36. ↑ Singapur genehmigt im Labor produziertes Hühnerfleisch. In: orf.at. 2. Dezember 2020, abgerufen am 2. Dezember 2020.
  37. ↑ Baldige Markteinführung? Future Meat erreicht Meilenstein. In: cultured-meat.shop. 15. Februar 2022, abgerufen am 15. März 2022.
  38. ↑ Caroline Freigang: Mirai Foods: Schweizer Start-up forscht am Fleisch der Zukunft. In: beobachter.ch. 10. Februar 2022, abgerufen am 18. September 2022.
  39. ↑ Ungeborene Kälber als Rohstofflieferanten. In: tierschutzbund.de. Abgerufen am 29. Oktober 2021.
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