Forscherin Dr. Ute Weisz riecht an einer Milchflasche.
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Ein Genuss: Dr. Ute Weisz entwickelt alternative Milchprodukte aus Pflanzenproteinen mit optimiertem Geruchs- und Geschmacksprofil.

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Lebensmittel: Fraunhofer IVV forscht an Alternativen zu tierischen Produkten

  • Manuel Eser
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Milch aus Lupinen, eine Fleischalternative aus Erbsen: Das Fraunhofer IVV macht es möglich. In den Laboren des Instituts entstehen Lebensmittel der Zukunft.

VON MANUEL ESER

Freising – Fleisch, Brot, Milch, Obst und sogar Schokolade: Die Wissenschaftler des Fraunhofer IVV machen in ihren Laboren viele Produkte besser. Doch die Lebensmitteltechnologen forschen auch in einem Sektor, der noch zur Nische zählt, aber für die Zukunft angesichts von Welthunger und Klimawandel große Bedeutung erlangen dürfte: Sie arbeiten an der Herstellung von Fleisch- und Milchalternativen.

Seit dem Soja-Würstchen vor 25 Jahren hat sich viel getan

Dr. Ute Weisz und Dr. Raffael Osen leiten seit zwei Jahren die Abteilung Verfahrensentwicklung Lebensmittel beim Fraunhofer IVV. Der Fokus liegt bei beiden auf Pflanzenproteinen. Weisz ist auf Milch-, Osen auf Fleischalternativen spezialisiert. Wenn man sich so viel mit pflanzlichen Alternativen zu tierischen Produkten auseinandersetzt – wird man da zum Veganer? „Ich würde mich als Flexitarier bezeichnen“, sagt Weisz. „Als jemand, der bewusst Fleisch ist, aber nur wenig.“ Osen geht es genauso. „Mein persönlicher Antrieb ist, dass wir irgendwann in der Lage sind, uns proteinreich zu ernähren, ohne dafür das Tier zu brauchen. Dann schätzen wir ein Rumpsteak vielleicht wieder mehr wert.“

Dabei hat sich in der Lebensmitteltechnologie bereits eine Menge getan. Weisz erinnert sich gut an die Öko-Phase ihrer Mutter vor 25 Jahren. „Da gab es immer die sogenannten Sojawürstchen. Dabei war das alles, nur kein Würstchen“, berichtet sie und lacht. „Wenn man sieht, dass man inzwischen Hack essen kann, das original wie Hackfleisch schmeckt, aber aus Soja besteht, finde ich das schon faszinierend.“

Fraunhofer IVV hat aus Erbsen Burger und Schnitzel gemacht

Das Fraunhofer IVV konzentriert sich auf heimische pflanzliche Proteinquellen – etwa auf Erbsen oder Lupinen. Dem Institut geht es nicht nur darum, Alternativen zu Fleisch und Milch zu entwickeln, sondern auch zu Soja, das bisher mengenmäßig am meisten verwendete Pflanzenprotein. „Wir haben uns auf die Fahnen geschrieben, dass wir lecker schmeckende Lebensmittel entwickeln, die immer gesünder und nachhaltiger werden“, sagt Ute Weisz. „Es geht darum, die Ackerflächen effizient zu nutzen, und das, was darauf wächst.“

Auf das richtige Erscheinungsbild kommt es ebenfalls an: Dr. Raffael Osen passt an der Extrusionsanlage die Faserstruktur veganer Produkte aus heimischen Proteinquellen gezielt an.

Wenn möglich, setzen die Forscher dabei auf traditionelle Herstellungsverfahren und passen diese an die Anforderungen neuer pflanzlicher Lebensmittel an. „Es existiert schon viel Know-how, wenn man etwa an Milch- oder Käseverarbeitung denkt, an die Weinherstellung oder ans Bierbrauen“, betont Osen. Und so baut das Fraunhofer IVV bei der Herstellung pflanzlich basierter Milch- oder Fleischalternativen auf zum Teil Jahrhunderte alten Verfahren auf, wie zum Beispiel der Fermentation. „Diese Kombination ist für mich ein wichtiger Schlüssel: dass wir neue Produkte herstellen, etwa einen pflanzlichen Burger, und dafür etablierte Prozesse nutzen, um sie für die eigene Anwendung zu modifizieren.“

Ein Beispiel aus dem Bereich der Fleischalternativen: Extrusion – ein Herstellungsverfahren, bei dem Rohstoffe hohen Temperaturen ausgesetzt werden, um sie in eine bestimmte Form zu bringen. „Wir haben dieses Verfahren so angepasst, dass wir damit Erbsen texturieren konnten, um damit eine fleischähnliche Struktur herzustellen.“ Das Ergebnis: Bratwürste, Hack, Burger, Schnitzel und mehr auf Erbsenbasis. Das Institut hat diese Produkte mit einer eigens dafür gegründeten Firma, Amidori, 2016 auf den Markt gebracht. Was Osen besonders stolz macht: „Dass wir mit die Ersten waren, die Produkte entwickelt haben, die wirklich aussehen und schmecken wie naturgewachsenes Muskelfleisch.“

Die Erfolgsgeschichte begann mit einer Wurst

Die Forscher des Fraunhofer IVV sind Pioniere. Nicht umsonst hat Dr. Peter Eisner 2014 den Deutschen Zukunftspreis erhalten. Honoriert wurde damit seine mehr als 25-jährige Forschungsarbeit an Lupinen-Proteinen. Dank ihm und seinem Team gibt es heute in den Supermärkten eine breite Palette an Alternativen zu Milchprodukten, die etwa Frischkäse, Speiseeis oder Milchdrinks ähnlich sind.

Selbstentwickelte Produkte auf den Markt zu bringen, ist der Anspruch des Fraunhofer IVV. „Unsere erste Erfolgsstory war vor zwölf Jahren die Herstellung einer fettarmen Wurst“, berichtet Ute Weisz. Das Produkt brachte dem Institut erstmals große Aufmerksamkeit – in Forschung und Industrie.

In den Startlöchern stehen derzeit Milchalternativprodukte auf Basis von Sonnenblumenproteinen. „Eine spannende Geschichte“, findet Osen. Normalerweise würden die Kerne der Sonnenblumen unter hohen Temperaturen gepresst, um die maximale Menge an Öl zu gewinnen. Dabei bleibe ein Presskuchen als Reststoff, der eigentlich noch über einen hohen Proteinanteil verfügt. „Aber die vielen wertgebenden Inhaltsstoffe verlieren durch das harsche Verfahren ihre Funktionalität“, sagt Osen. „Sie sind also nur noch eingeschränkt verwendbar.“

Die Frage: Kann man diesen Prozess nicht so umgestalten, dass aus der Pflanze noch mehr herauszuholen ist? „Wenn man die Hitze reduziert, bedeutet das zwar weniger Öl“, räumt Osen ein. „Dafür aber hat das Öl eine höhere Qualität, und wir haben einen Presskuchen, aus dem wir die einzelnen Fraktionen, etwa Protein und Stärke, ziehen können. Und die lassen sich in ein milchähnliches Produkt einbringen.“

Hier spielt Nachhaltigkeit eine große Rolle, erklärt Osen. „Man spricht auch von Seitenstromnutzung: sicherzustellen, dass wir alle Komponenten, die wir auf dem Acker herstellen, auch verwenden. Auf diese Weise können wir mehr der wertgebenden Inhaltsstoffe für den menschlichen Verzehr nutzbar machen. Wenn das von der Qualität her nicht funktioniert, dann entwickeln wir daraus Verpackungen oder Tierfutter.“

Die Industrie hat ihre Haltung komplett geändert

Was ist nötig, um dem Verbraucher eine Alternative zu Fleisch schmackhaft zu machen? „Zuerst einmal sollte man es nicht Fleischersatz nennen“, sagt Osen. Stattdessen etabliert sich in der Branche das Etikett „Fleischalternative“. „Jeder hat doch die Wahl, in den Einkaufswagen zu legen, was er möchte. Dieser Aspekt kommt beim Begriff Alternative besser raus.“ Das Problem: Nach einer aktuellen Entscheidung des Europäischen Parlaments darf zwar weiter von „Fleischalternativen“ gesprochen werden, die Verwendung der Begriffe Milchersatz oder -alternativen ist zukünftig hingegen nicht mehr erlaubt.

Osen hält auch Transformationsprozesse für notwendig. „Man kann dem Verbraucher nicht einfach das Schnitzel vom Teller nehmen und stattdessen eine dreieckige Pyramide aus Proteinen drauflegen. Da ist er überfordert. Da weiß er gar nicht, wie er sie zubereiten soll. Daher ist es für mich der logische erste Schritt, die Produktform zu wählen, die der Verbraucher schon kennt.“

Weisz sieht auch die Fridays-for-Future-Bewegung als Treiber an. „Plötzlich ist der Klimawandel in aller Munde.“ Dann kämen noch diverse Lebensmittelskandale hinzu. Und so macht die Gesellschaft Druck auf die Industrie. „Als wir vor vier Jahren bei den Molkereien angefragt haben, ob sie mit uns ein Projekt zu pflanzlichen Milchalternativen durchführen möchten, dann war das Interesse sehr gering. Das hat sich mittlerweile geändert. Nun rufen Unternehmen bei uns an und fragen, ob sie zum Beispiel bei der Entwicklung von pflanzlichen Käsealternativen mitmachen dürfen.“

Das Wichtigste ist und bleibt aber der Geschmack, sagt Osen. „Wenn ein pflanzliches Produkt nicht schmeckt, dann hat es auf dem Markt keine Chance.“

Proteine stellen Forscher vor große Herausforderungen

Bei pflanzlichen Proteinen gibt es immer einen Beigeschmack, den ein Milchprotein nicht hat, erklärt Weisz. „Milch schmeckt relativ neutral, während die Pflanze oft etwas Bohniges, Grünes mitbringt.“ Es gilt also, über die Aufarbeitung der Proteine möglichst viele dieser pflanzlichen Noten herauszufiltern. „Bei der Extrusion können dank erhöhter Hitze solche Geruchsnoten eliminiert werden. Bei Fermentation kann man Mikroorganismen nutzen, um bestimmte unerwünschte Geruchs- und Geschmackseindrücke durch andere Aromen zu maskieren.“

Erbsenprodukt statt Tiermilch-Erzeugnis: Aus pflanzlichen Rohstoffen lassen sich Produkte herstellen, die Käse sehr nahe kommen. Die Herausforderungen sind aber enorm.

Ein anderes Problem bei der Verwendung von Pflanzenproteinen: Sie können bei manchen Menschen allergenes Potenzial haben. „Über acht Jahre haben wir daran geforscht, welche Stellen auf den Proteinen für die Allergenität verantwortlich sind, und mit welchem Verfahren wir sie zerstören können“, berichtet Weisz. Mit Erfolg. Die Produkte, die am Fraunhofer IVV entwickelt werden, zeichnen sich durch verringerte Allergenität aus. Mehr noch: Mit pflanzlichen Produkten lassen sich gesundheitsfördernde Waren herstellen. So hat das Institut zusammen mit der TUM und anderen Universitäten herausgefunden, dass der Verzehr von Ballaststoffen aus Lupinenfasern dafür sorgt, dass hohe Cholesterinspiegel mit der Zeit gesenkt werden.

Eine große Herausforderung bleibt die Textur. „Die originären Rohstoffe von Milch- und Fleischprodukten haben ganz besondere Eigenschaften“, erklärt Weisz. So verfügt der Käse über spezielle Proteine aus der Milch, die unter anderem dazu führen, dass er schmelzen kann. Pflanzenproteine können das in der Regel nicht. „Die Aufgabe ist also, das Protein zu finden, das die funktionellen Eigenschaften des originären Proteins bestmöglich mitbringt – oder die Proteine so zu verändern und zu verarbeiten, dass sie diese Eigenschaften bekommen.“

Auch das Erscheinungsbild des Produkts treibt Osen um. „Man muss die Struktur tierischer Proteine verstehen, um die pflanzlichen entsprechend zu modifizieren.“ Das ist der Grund, warum es für Freunde des Forschers wiederum eine Herausforderung ist, mit ihm Essen zu gehen. „Ich fange immer an, auf dem Teller rumzufiddeln, um mir das genau anzuschauen.“

Künftig könnten Lebensmittel gedruckt werden

Zu Hilfe kommt Osen die moderne Technik: der 3-D-Druck. „So lassen sich mehrere Komponenten zusammenführen, die ein originales Fleischstück ausmachen“, sagt Osen. Als Beispiel nennt er das Rib-Eye-Steak – eine Partie mit viel Fettmarmorierung. „Das Erscheinungsbild könnte ich mit 3-D-Druck hinbekommen.“

Auch ein Zukunftsthema: Cultured Meat: Muskelzellen, die im Labor gezüchtet werden, um so tierisches Protein zu gewinnen. „Das würde dann nicht nur den Schlachtprozess obsolet machen, sondern auch die ganze Aufzucht – mit entsprechender Einsparung von Kraftfutter, das anders verwendet werden könnte“, erklärt Osen. Dafür aber würden sich neue Fragen stellen – etwa, wie die Nährstoffe für die Züchtung der Zellen bezogen werden. Der Lebensmitteltechnologe nimmt das Elektroauto als Vergleich. „Schöne Technik. Aber wo kommt die Energie her? Und wie werden Batterien hergestellt und entsorgt?“

Naheliegender bleiben für ihn die Pflanzenproteine. Schon auf diesem Feld hätten die Forscher noch genug zu bestellen. Man arbeite bisher ja hauptsächlich mit Soja, Weizen und Erbse. Die Anzahl an Proteinpflanzen sei aber um ein Vielfaches größer, betont Osen. „Eigentlich sind wir noch in der Steinzeit. Wir haben gerade erst begonnen.“

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