Mikroorganismen sind die Zukunft der Proteine

Proteine aus Mikroorganismen gelten als vielversprechender Schlüssel für eine nachhaltigere Ernährung in unserer Zukunft. Angesichts wachsender Weltbevölkerung, knapper Ressourcen und steigender Klimabelastung treiben junge Food-Startups mit modernen Fermentationsverfahren die sogenannte Proteinwende voran.

Was sind Proteine aus Mikroorganismen?

Bakterien, Hefen, Pilze oder Mikroalgen produzieren Proteine, die häufig als Single Cell Protein (SCP) bezeichnet werden. Anders als herkömmliche tierische oder pflanzliche Proteine stammen sie nicht aus Landwirtschaft oder Tierhaltung, sondern aus kontrollierten Fermentationsprozessen in geschlossenen Anlagen.

Herstellung: Vom Mikroorganismus zum Protein

Die Herstellung mikrobieller Proteine erfolgt in mehreren präzisen Schritten. Man wählt zunächst einen geeigneten Mikroorganismus aus, etwa verschiedene Hefen, Bakterien oder filamentöse Pilze (auch als Schimmelpilze bekannt), die durch ihren hohen Proteingehalt und ihre ernährungsphysiologische Qualität überzeugen. Danach folgt die Fermentation im Bioreaktor. Die Mikroorganismen wachsen in einem Nährmedium, das Zucker, industrielle Nebenströme, Methan, Wasserstoff oder sogar Kohlendioxid enthalten kann. Unter optimalen Bedingungen vermehren sich die Mikroorganismen schnell und bilden eine proteinreiche Biomasse, die man anschließend erntet, trocknet und zu Pulver, Texturat oder funktionellen Zutaten für Lebensmittel und Futtermittel verarbeitet. Manche Produkte lassen sich sogar direkt für Fleisch- oder Milchalternativen nutzen.

Vorteile gegenüber herkömmlichen Proteinquellen

Mikroben-Proteine bieten zahlreiche Vorteile im Vergleich zu tierischen oder pflanzlichen Quellen. Die Herstellung erfordert keine Nutztiere, wodurch sie den CO₂- und Methanausstoß deutlich reduziert. Gleichzeitig ist der Wasser- und Flächenbedarf erheblich geringer, und Produktionszyklen können innerhalb weniger Tage abgeschlossen werden. Im Vergleich zu pflanzlichen Proteinen ist die Herstellung unabhängig von Wetter, Jahreszeiten oder Erntezyklen möglich, sodass eine konstante Qualität gewährleistet ist. Man kann die Biomasse zudem gezielt mit wertvollen Aminosäuren, Vitaminen oder Ballaststoffen anreichern, wodurch sie ernährungsphysiologisch besonders wertvoll wird.

Vielfältige Anwendungsbereiche

Proteine aus Mikroorganismen finden in vielen Bereichen Anwendung. In der Lebensmittelindustrie werden sie für Fleischalternativen, veganen Käse, Proteinpulver, Snacks oder Riegel genutzt und dienen auch als funktionelle Zutaten zur Verbesserung von Textur und Geschmack. Im Futtermittelbereich ermöglichen sie die Herstellung von Tierfutter für Nutztiere, Geflügel oder Fische. Dabei werden sie teilweise mit Insektenprotein kombiniert, um besonders nachhaltige Futtermittel zu erzeugen. Auch in der industriellen Biotechnologie spielen mikrobiell erzeugte Proteine eine Rolle, zum Beispiel bei der Herstellung von Enzymen, Aminosäuren, Vitaminen oder biobasierten Materialien wie Biokunststoffen.

Historische Meilensteine

Die Entwicklung mikrobieller Proteine begann 1985 mit Quorn, das den Schlauchpilz Fusarium venenatum nutzte und als erste erfolgreiche Fleischalternative auf den Markt brachte. In den 1990er- und 2000er-Jahren erweiterten Unternehmen wie BRAIN Biotech und BBT Biotech die industrielle Biotechnologie durch gezielte Optimierung von Mikroorganismen und legten damit den Grundstein für moderne FoodTech-Startups. 2017 stellte Solar Foods aus Finnland das CO₂-basierte Proteinpulver Solein vor, das unabhängig von landwirtschaftlicher Fläche produziert wird. Seit 2021 treiben deutsche Startups wie ProteinDistillery und MicroHarvest die Produktion funktioneller Proteine voran, während Nasekomo Agrarabfälle mithilfe von Insekten in proteinreiches Futtermittel umwandelt und so die Proteinproduktion nachhaltig ergänzt.

Zukunftsaussichten

Die Forschung an mikrobiellen Proteinen entwickelt sich rasant. CO₂-basierte Proteine könnten die Unabhängigkeit von landwirtschaftlicher Fläche weiter erhöhen, während Mikroalgenproteine wertvolle Omega-3-Fettsäuren und andere Nährstoffe liefern. Durch gezielte Auswahl und Optimierung von Mikroorganismen wird es künftig möglich sein, Proteine individuell an spezifische Ernährungsbedarfe anzupassen. Insgesamt bieten Proteine aus Mikroorganismen eine nachhaltige, vielseitige und effiziente Alternative zu klassischen Proteinquellen, die ökologische Vorteile mit ernährungsphysiologischer Wertigkeit verbindet.

Bildmaterial: MicroHarvest und VEGDOG