Geneditierter Pilz FCPD produziert fleischähnliches Protein schneller

Ein geneditierter Pilz produziert fleischähnliches Protein, wächst schneller und benötigt deutlich weniger Zucker als der bislang verwendete Stamm.

Diese Fortschritte bringen eine der ältesten Fleischalternativen der Welt dem Ziel näher, bei Effizienz und Produktionsumfang mit der Tierhaltung zu konkurrieren.

Fermentation von Pilzprotein

In Fermentern aus Edelstahl wächst der Pilz zu dichten Fäden heran, die bereits nach wenigen Tagen als essbares Protein geerntet werden können.

Mit diesem Verfahren zeigte Dr. Xiao Liu von der Jiangnan University in Wuxi, dass ein überarbeiteter Stamm Zucker wesentlich effizienter in Protein umwandeln kann.

Versuche ergaben, dass der neue Stamm namens FCPD Protein nahezu doppelt so schnell erzeugte und dabei erheblich weniger Zucker benötigte als sein Ausgangsstamm.

Damit entwickelt sich der Inhaltsstoff über eine Nischen-Fleischalternative hinaus und wirft die Frage auf, wie mikrobielle Proteine mit der konventionellen Landwirtschaft konkurrieren könnten.

Mykoprotein auf dem Teller

Auf Zutatenlisten weist Mykoprotein – Protein, das aus Pilzen in Fermentationstanks gewonnen wird – darauf hin, dass das Protein von Mikroorganismen stammt.

Die bissfeste Konsistenz und der fleischähnliche Geschmack entstehen durch den Pilz selbst, dessen lange Fasern sich beim Garen miteinander verbinden.

Im Unterschied zu einem Pilz mit Hut und Stiel verbringt Fusarium venenatum, ein fadenförmiger Pilz zur Herstellung essbaren Proteins, sein gesamtes Leben in Tanks.

Seine dicken Zellwände erschwerten bislang die Verdauung des Proteins, weshalb eine bessere Nährstoffverwertung Veränderungen am Pilz selbst erforderte.

Geneditierter Pilz ohne zusätzliche DNA

Statt ein neues Gen einzufügen, entfernte das Team zwei bereits vorhandene Gene, um das Verhalten des Pilzes zu verändern.

Mithilfe von CRISPR – einem Werkzeug, das DNA an gezielt ausgewählten Stellen schneidet – führten die Forschenden diese Löschungen präzise durch.

Es blieb keine fremde DNA zurück, was wichtig sein kann, wenn Behörden und Verbraucher bewerten, was als genetische Veränderung gilt.

Zwei gezielte Eingriffe führten zu zwei Vorteilen: Einer sollte die Verdaulichkeit verbessern, der andere die Produktion effizienter machen.

Dünnere Zellwand für besser verfügbare Nährstoffe

Dichte Zellwände von Pilzen können Nährstoffe einschließen, sodass ein Teil des Proteins bei der Verdauung und Verarbeitung von Lebensmitteln gebunden bleibt.

Chitin – eine feste Faser, die zum Aufbau von Pilzzellwänden beiträgt – bot dabei ein klares Angriffsziel.

Durch das Ausschalten eines Gens für die Chitinbildung verdünnten die Forschenden die Zellwand, sodass Enzyme und Magensäuren mehr Protein erreichen konnten.

Eine zu starke Verdünnung hätte das Wachstum beeinträchtigen können; das Design musste daher eine leichtere Verdauung mit einem weiterhin gut gedeihenden Pilz in Einklang bringen.

Zucker effizienter für Protein nutzen

Während der Fermentation können Mikroorganismen einen Teil ihres Zuckers für Nebenprodukte verschwenden, anstatt essbare Biomasse aufzubauen.

Indem die innere Stoffwechselchemie stärker auf Wachstum ausgerichtet wurde, konnte der editierte Pilz mehr von jedem Löffel Zucker im Nährmedium in Protein umsetzen.

Das Entfernen eines Gens, das Kohlenstoff in Abgase umleitet, hielt mehr Material innerhalb der Zelle für die Proteinproduktion zurück.

Der geringere Zuckerbedarf bedeutet zudem weniger Lkw-Ladungen an Rohstoffen, was einer der Gründe für die besseren Umweltbilanzwerte ist.

Die gesamte Umweltbilanz prüfen

Kennzahlen wie schnelleres Wachstum sind vor allem dann relevant, wenn sie entlang der gesamten Lieferkette gelten und nicht nur in einem Laborgefäß.

Um dies zu prüfen, führten die Autoren eine Lebenszyklusanalyse durch, also eine Bilanz der Auswirkungen von den eingesetzten Rohstoffen bis zum Werkstor.

In sechs Länderszenarien verringerte FCPD die klimawärmenden Emissionen gegenüber dem ursprünglichen Stamm um zwischen 4 und 61.3 Prozent.

Stromquellen und die Zuckerproduktion verursachten weiterhin einen großen Teil der Auswirkungen, weshalb sauberere Stromnetze den größten Unterschied machten.

Weniger Flächen- und Wasserverbrauch

Gegenüber Hühnerfleisch benötigte Mykoprotein aus dem editierten Stamm in einem auf China bezogenen Szenario 70 Prozent weniger Fläche.

Der geringere Flächenbedarf ergab sich daraus, dass das Verfahren weder Weideland noch Futterpflanzen nutzt, sondern auf Tanks und Zucker basiert.

In derselben Analyse sank das Risiko der Süßwasserverschmutzung um 78 Prozent, vor allem weil Gülle sowie Abflüsse von Düngemitteln vermieden wurden.

Diese Einsparungen hängen jedoch davon ab, welche Stoffe in den Fermenter gelangen; die verantwortungsvolle Beschaffung von Zucker und Energie bleibt daher entscheidend.

Die Proteinqualität von Pilzprotein steigt

Neben der Gesamtmenge an Protein lieferte der editierte Pilz Aminosäuremuster, die besser zu dem passen, was Menschen über die Nahrung benötigen. Sein Index für essenzielle Aminosäuren, ein Wert dafür, wie gut ein Protein den Bedarf erfüllt, stieg um 32.9 Prozent.

Anpassungen, die den Kohlenstoffverlust verringerten, stellten zugleich mehr Bausteine für die Aminosäureproduktion bereit und steigerten die Qualität ohne zusätzliche Zutaten.

Untersuchungen zur menschlichen Verdauung und zu Allergien müssen die Vorteile in realen Ernährungsweisen noch bestätigen, da Änderungen in der Fermentation Proteine verändern können.

Pilzprotein von der Pilotanlage auf den Teller

Lebensmittelhersteller sehen sich zunehmend mit der Nachfrage nach Protein konfrontiert, das gut schmeckt und sich ohne enorme Umweltkosten im großen Maßstab herstellen lässt.

Der Autor der Studie erklärte, dass die Nachfrage nach Proteinquellen steigt, die sowohl nahrhaft als auch ökologisch nachhaltig sind, frühere Arbeiten zu Mykoprotein jedoch nur selten die Umweltwirkungen des gesamten Produktionsprozesses berücksichtigt hätten.

Bevor dieser geneditierte Pilz die meisten Verbraucher erreicht, benötigen Behörden und Unternehmen weiterhin Sicherheitsprüfungen, große Fermenter und eindeutige Kennzeichnungen.

Durch die Bearbeitung eines vertrauten Lebensmittelpilzes verbesserte das Team in einem abgestimmten Schritt Verdaulichkeit, Proteinqualität und Produktionseffizienz.

Unabhängige Tests und sorgfältige politische Arbeit werden entscheiden, ob FCPD zu einer verbreiteten Zutat wird oder ein vielversprechender Prototyp bleibt.