Formo stellt Milchproteine mithilfe von Mikroorganismen her. Im Eurostars-Projekt GOUDA hat das Unternehmen drei Patente angemeldet, um damit zukünftig veganen Käse herstellen zu können.
Käsegenuss ohne Kuhmilch? Für viele Menschen ist das nicht vorstellbar. Das Problem: Die Milchproduktion im großen Maßstab erfordert industrielle Rinderhaltung. Diese ist nicht nur sehr ressourcenintensiv, sondern zählt auch zu den Hauptursachen für den Methanausstoß. Nach Kohlendioxid ist Methan das zweitwichtigste Treibhausgas. Somit trägt es wesentlich zum Klimawandel bei.
Im Eurostars-Projekt GOUDA hat das Berliner Start-up Formo daher gemeinsam mit seinen Forschungspartnern aus Deutschland und den Niederlanden den Käse der Zukunft erforscht: Käse aus Milchproteinen, die jenen der Kuhmilch gleichen, aber tierfrei sind – und daher besonders ressourcenschonend und nachhaltig. Das Bundesforschungsministerium hat die deutschen Partnerinnen und Partner gefördert.
Präzisionsfermentation – wie kuhmilchidentische Milchproteine entstehen
Formo stellt mithilfe der Präzisionsfermentation Milchproteine her, die genau wie die Proteine in Kuhmilch sind. Dazu nutzt das Unternehmen Mikroorganismen. Das Erbgut dieser Mikroorganismen wird gentechnisch verändert – sie erhalten sozusagen eine neue „Bauanleitung“, nach der sie dann die Milchproteine herstellen. Tiere sind dabei nicht involviert. Die Präzisionsfermentation lässt sich im industriellen Maßstab mit dem Bierbrauen vergleichen. Anstelle von Alkohol entstehen dabei Milchproteine, die beispielsweise zu Käse weiterverarbeitet werden können.
Das Forschungsteam hat die gesamte Bandbreite möglicher Mikroorganismen getestet: Bakterien, Hefen und Pilze. Dabei hat es untersucht, welche Mikroorganismen sich am besten für die Herstellung von kuhmilchidentischen Proteinen eignen. Vor allem die Hefen erwiesen sich dabei als vielversprechend.
Mizellen: kleine Proteinkomplexe mit Struktur
Die Projektteilnehmenden haben sich eine besondere Art von Milchproteinen angeschaut: die Kaseine. „Wenn wir Käse herstellen wollen, brauchen wir Kaseine“, erklärt Sandra Wilde, leitende Lebensmittelwissenschaftlerin bei Formo. Die Kaseine in der Kuhmilch sind immer in einer ganz bestimmten Struktur angeordnet – der sogenannten Kasein-Mizelle. „Die Kasein-Mizelle ist ein Wunderwerk der Natur“, so Wilde. „Sie fungiert als eine Art Transporter für die Proteine und Mineralstoffe, die das Kalb zum Wachstum braucht.“
Um die verschiedenen Kaseine untersuchen zu können, haben die Forschenden der beteiligten Universitäten in Wageningen (Niederlande) und Hohenheim die Kasein-Mizellen in der Kuhmilch zerschlagen. So konnten sie die verschiedenen Kaseine voneinander trennen und aufreinigen. Erst nach dieser aufwendigen Prozedur konnte das Start-up-Team die Funktionalität der einzelnen Kaseine untersuchen.
„Dank der Projektförderung waren wir in der Lage, Kaseine in einer größeren Menge aufzureinigen und uns ihr Verhalten anzuschauen“, sagt Wilde. So hatte das Team auch Gelegenheit, die vier Kasein-Arten der Kuhmilch neu miteinander zu kombinieren und zu testen, wie gut sich daraus Käse herstellen lässt. Das Ergebnis: Kasein-Mizellen lassen sich nachbauen – und das sogar mit nur zwei Proteinen statt der üblichen vier in Kuhmilch.
Drei Patente sind entstanden
Das Projekt erwies sich als sehr erfolgreich: Die Forschungsergebnisse sind in drei Patente eingeflossen. Das erste Patent betrifft die Herstellung von künstlichen Mizellen. „In unserem Fermentationsprozess erhalten wir einzelne Kaseine“, berichtet die Lebensmittelwissenschaftlerin Wilde. „Wir haben einen sehr effizienten Prozess entwickelt, um aus diesen Mizellen zu bilden. Gemeinsam mit der Universität Wageningen haben wir dazu ein Patent kreiert.“
Das zweite Patent bezieht sich auf die Bildung einer Mizelle mit nur zwei Kaseinen. Neben den Kaseinen hat Formo im Eurostars-Projekt noch das Molkenprotein Beta-Lactoglobulin untersucht. Dem Team ist es gelungen, auch dieses Protein tierfrei herzustellen. In Kooperation mit der Universität Wageningen wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Beta-Lactoglobulin gut und einfach aufreinigen lässt. „Dazu haben wir unser drittes Patent angemeldet“, erzählt die Expertin.
Von Mini- zum Großformat
Bleibt die Frage: Wie gut ist das Endprodukt – der Käse ohne Kuhmilch? „Wir konnten mithilfe der künstlichen Mizellen einen funktionalen Käse herstellen. Also einen Käse, der eine gute Struktur bildet und sich gut ‚stretchen‘ lässt. Diese Dehnbarkeit ist besonders wichtig und fehlt bei pflanzlichen Produkten meistens“, erklärt die Forscherin. Die im ersten Schritt hergestellten „Mini-Mozzarellas“ haben also bereits überzeugt. Als Nächstes steht die Geschmackanalyse an.
Damit auch größere Stücke Käse hergestellt werden können, arbeitet das Forschungsteam mit Hochdruck an der Skalierung der Aufreinigung der tierfreien Kaseine. Das Ziel des Start-ups ist es, möglichst bald Produkte aus diesen Kaseinen auf den Markt zu bringen. Da dieses Herstellungsverfahren für Kaseine neuartig ist, muss es zunächst von der Europäischen Kommission zugelassen werden. Wilde rechnet damit, dass das erste Produkt auf Basis von tierfreien Kaseinen im Jahr 2027 auf den Markt kommt. Dann steht nachhaltigem Käsegenuss nichts mehr im Wege.
Projekttitel: Revolutionising the dairy industry by developing the first animal-free cheese (GOUDA)
Laufzeit: 11/2020 – 07/2024
Partnerland: Niederlande
Artikel vom 08.04.2024