Postmoderne Molekularküche

Schmackhaft und nachhaltig

Das brachte Zuber und andere Forschende im EU-Projekt „Kerbse“ auf die Idee, Bakterien zu nutzen, um Pflanzenkäse reifen zu lassen. Statt Milch startete er mit pürierten Erbsen, die er mit Wasser vermengte. Der Erbsenmilch fügte er klassische Käsekulturen wie Lactococcus lactis zu – allerdings auch Kokosfett, da die Pflanzenmilch selbst zu wenig natürliches Fett mitbringt. „Das Kokosfett wollen wir im nächsten Schritt durch heimisches Rapsöl ersetzen“, stellt Zuber in Aussicht.

Und dann hieß es wie in jeder Käserei: warten. Der Lebensmitteltechnologe kostete die entstehende Masse zu Beginn der Fermentation, nach zwei und vier Wochen. „Am Anfang ist der Geschmack frisch und weich wie Joghurt. Dann nehmen die käsig-nussigen Noten immer mehr zu. Der Erbsengeschmack tritt im Gegenzug mehr und mehr in den Hintergrund, weil die Bakterien diese Bestandteile teils abbauen.“ Das Ergebnis der fermentierten Pflanzenmilch präsentierte der junge Forscher beim Tag der Offenen Tür des Bundeslandwirtschaftsministeriums im August 2023: Laibe, die aussehen wie gewöhnlicher Käse. Sie lassen sich in Scheiben schneiden und reiben. Die Menschen seien ziemlich begeistert gewesen und hätten gefragt, wo es diesen veganen Käse gäbe, erzählt Zuber und verweist auf rund 60 Fragebögen, die er zurzeit auswertet. Zwischenzeitlich servierte ein Bamberger Restaurant den fermentierten Erbsenkäse seinen Gästen probehalber einmal in gegrillter Form und auf einem Auflauf.

Bisher reift der Käseersatz aber nur im Freisinger Fraunhofer-Labor unter Zubers Aufsicht. Er möchte sein Können auch noch nicht auf eine Stufe mit der über Jahrhunderte perfektionierten Tradition der Käsereien stellen. Erbsenkäse ist hellbraun bis grau. Mit Karottensaft könne er die Farbe ansprechender machen, meint Zuber. Wie sein Produkt auf einer Pizza schmilzt, muss er noch systematisch untersuchen. Und was geschieht, wenn der Erbsenkäse ein halbes oder gar ein ganzes Jahr reift? „Ich bin mir ziemlich sicher, dass ganz neue Geschmacksrichtungen entstehen, die teils sehr ansprechend sind.“

Traditionell funktioniert das Fermentieren allerdings immer mit Mikroben, die sich schon auf dem Lebensmittel befinden. Bei Sauerkraut etwa werden keine Starterkulturen zugesetzt. Der Weißkohl wird lediglich klein geschnitten und in eine Lake mit drei Prozent Kochsalz eingelegt. Sorgsam wird das Kraut gestampft, damit die Luft entweicht. Sauerstoff würde die Fermentation stören. Außerdem tritt beim Stampfen der Krautsaft aus, der den milchsäureproduzierenden Bakterien als Nahrung dient. Manchmal wird auch ein klein wenig Zucker zugegeben, um die nützlichen Mikroben zusätzlich zu füttern.

Dieser Philosophie folgend, müssten die perfekten Bakterien für den fermentierten Erbsenkäse auf der Erbse selbst schon vorhanden sein. Deshalb erntet Zuber nun unbehandelte Erbsen und fermentiert sie auf dieselbe Weise wie Sauerkraut. Jene Mikroben, die sich darin vermehren, sequenziert und kultiviert er. Einen Stamm vom Pediococcus pentosaceus und einen weiteren von Bacillus subtilis hat er schon gefunden. Er hofft, dass sie den besseren Erbsenkäse produzieren.

Bakterien zum Schutz

Besonders in der veganen Lebensmittelindustrie ist die Fermentation in aller Munde. Vegane Steaks oder Wurst sollen mithilfe von Bakterien künftig schmackhafter werden. Aber nicht nur dort, auch andernorts möchten Lebensmittelbetriebe auf Nahrungszusätze verzichten und setzen deshalb auf die Leistung der Mikroben.

Unbemerkt von den Verbrauchern werden immer mehr sogenannte Schutzkulturen in Lebensmitteln verwendet, berichtet Lebensmitteltechnologe von Ah. Bestimmte Bakterien werden etwa Joghurtsorten zugesetzt, die ganze Früchte enthalten, da die Früchte darin sonst schimmeln würden. Gefrorener und frischer Fisch wird ebenfalls mit Bakterien geimpft, die ihn vor Listerien schützen. Von Ah selbst hat eine Schutzkultur für Käse auf Basis eines Stamms von Lactococcus lactis entwickelt, die das Wachstum von Clostridien unterdrücken. Dabei machen sich die Forschenden verschiedene Prinzipien zunutze: Schutzmikroben können den Pathogenen beispielsweise die Nahrung streitig machen und sie so aushungern. Manchmal bilden sie aber auch ein Eiweißmolekül, dass tödlich für die unerwünschten Mikroben ist. Oder sie wachsen lediglich schneller und nehmen den gefährlichen Keimen den Platz weg.

Clostridien erzeugen bei der Reifung des Käses Gase, die zu unerwünschten Löchern im Laib führen. Bis zu 200.000 Tonnen Käse müssen deshalb jedes Jahr entsorgt werden, weiß von Ah. Lactococcus lactis schafft Abhilfe, indem er ein Peptid bildet. Das kleine Eiweißmolekül zerstört die Zellwand von Clostridien. Da es sich bei Schutzkulturen um natürlich vorkommende Bakterien handelt, müssen sie nicht als Zusatzstoff deklariert werden. Dagegen müssen synthetische Zusatzstoffe wie Nisin (E 234), das Käse chemisch vor Clostridien schützt, auf dem Etikett stehen.

Agroscope liefert seine Schutzkultur an Schweizer Käsereien. Gefunden hat von Ah die Spezies nach sechs Jahren Suche in der eigenen Sammlung von Mikroben, die aus Proben von diversen Käsereien und Milchbetrieben besteht. Entscheidend sei weniger die DNA-Sequenz, betont der Experte, da es hunderte unterschiedliche Stämme von Lactococcus lactis gibt. Es komme auf das tatsächliche Verhalten zwischen dem spezifischen Stamm und den unerwünschten Clostridien an. Erst der Einsatz auf dem Lebensmittel zeige, ob die Schutzkultur den Widersacher wirksam verdrängen kann.

Die Idee, Lebensmittel mittels Fermentation zu veredeln oder sicherer zu machen, zieht immer weitere Kreise. Derzeit sucht von Ah nach Kulturen auf Erdbeeren und Äpfeln, die diese vor dem Verfaulen schützen. Die Fäulnis wird von Pilzen hervorgerufen. Doch auch gegen sie gibt es Widersacher aus dem Reich der Kleinstlebewesen.

Haltbares Gemüse

Erst die moderne Molekularbiologie macht es möglich, das natürliche Mikrobiom auf unserem Essen zu erfassen und zu verstehen. Mit diesem Wissen entsteht neue Nahrung. Es gibt kaum ein Naturprodukt, das nicht fermentiert werden könnte. Dominik Stoll und Verena Huch vom Max-Rubner-Institut in Karlsruhe gelang es sogar, verschiedene Blattgemüse aus Kenia milchsauer zu vergären und so haltbar zu machen. „Damit möchten wir den Hunger in der Region mit einer einfachen Methode bekämpfen helfen“, sagt Huch. Das Team erlebte allerdings, dass bloße Küchenexperimente nicht per se zum Ziel führen. Legten Huch und Stoll die Blätter des Nachtschattens Solanum scabrum in eine Salzlake, wie sie sich bereits beim Weißkraut bewährt hat, schimmelte die strauchartige Pflanze mit kleinen weißen Blüten bald darin. „Das reicht bei diesem Gemüse nicht, um gefährliche Keime zu unterdrücken. Der pH-Wert muss schnell genug, nämlich in 48 Stunden, unter 4,0 sinken“, erläutert Huch.

Die beiden Wissenschaftler fanden schließlich dank Laboranalytik das perfekte Rezept. Sie impften den Nachtschatten mit zwei Bakterienkulturen, die sie zuvor auf afrikanischen Pflanzen gefunden hatten: einem Stamm von Lactiplantibacillus plantarum und einem Stamm von Limosilactobacillus fermentum. Damit beide rasch wachsen, gaben sie außerdem ein wenig Zucker zu. „Das funktionierte wunderbar und ergab eine Art säuerlich schmeckenden Spinat“, berichtet Stoll. Das haltbare Gemüse konnte ein kenianischer Kollege in seine Heimat exportieren. Seine Landsleute hätten auf die kulinarische Neuheit aufgeschlossen reagiert, erzählt Stoll.

Milch aus Mikroben

Einzelne Stämme von Bakterien zu isolieren und sie für die Ernährung des Menschen zu nutzen, ist neu. Erst die moderne Molekularbiologie macht dies möglich. Es ist noch nicht abzusehen, welche Lebensmittel auf diese Weise entstehen werden. Es liegt nahe, dass sich einige Technologen bei der Entwicklung nicht auf die Mikroben beschränken wollen, die sie auf Nahrungsmitteln finden, sondern dass sie mit Gentechnik nachhelfen.

„Präsizionsfermentation“ heißt diese neue Stoßrichtung. Ihr bisher größter Erfolg ist ein veganes Milcheiweiß. Gleich mehrere Firmen und Forschungsteams weltweit haben das Erbgut von Kolibakterien so verändert, dass diese Milcheiweiß produzieren. Am weitesten ist das US-Start-up Perfect Day. Statt aus einem Euter fließt die Mikrobenmilch dort aus einem Edelstahltank. Schokoriegel, Eiscreme und Frischkäse aus dem weißen Pulver gibt es in den USA schon. Seit Ende 2022 kooperiert das Unternehmen mit dem Nahrungsmittelkonzern Nestlé, um kuhmilchfreie Getränke auf den Markt zu bringen.

Auch in Dänemark entsteht gerade eine große Fabrik für Mikrobenmilch. Dahinter steht Remilk aus Israel. Das Berliner Start-up Formo setzt dagegen auf Käse aus Milchproteinen, die Bakterien erzeugen. Einen Blauschimmelkäse, einen Brie und einen Feta zeigt es auf seinen Webseiten. Verkostet hat die Produkte noch niemand, da sie erst als neuartiges Lebensmittel in der EU zugelassen werden müssen. Alle Konkurrenten eint dasselbe Versprechen: Milch aus dem Labor, ganz ohne Kuh und ohne Tierleid. Kein klimaschädliches Methan, keine Antibiotika. Es genügen Zucker und Aminosäuren, damit die Bakterien wachsen und Milchprotein liefern.

Der Mikrobenkäse könnte zur Konkurrenz für Zubers veganen Erbsenkäse werden. Was sich durchsetzt, hängt längst nicht nur vom Verbraucher ab. Präzisionsfermentation oder naturbasierte Fermentation – dahinter stehen gegensätzliche Philosophien und die Frage, wie viele Fabriken ein Lebensmittel letztlich durchläuft. Die wachsenden Marktanteile und Umsätze von ultrahochverarbeiteten Lebensmitteln wie Snacks und Fertignahrung in Supermärkten lassen vermuten, dass der Hightech-Ansatz gewinnt. Das letzte Wort ist jedoch nicht gesprochen, denn diese Produktion mit vielen Prozessschritten ist weniger krisenfest. Die Lieferketten sind lang und können leicht ins Stocken geraten.

Gedruckter Kuchen

Fragt man Visionäre wie den US-Pionier für digitales Kochen Jonathan Blutinger – der selbst so gern kocht wie sein Vater, und zwar klassisch mediterran wie seine italienische Mutter –, dann stammen die Grundnahrungsmittel der Zukunft künftig nicht nur von Bakterien. Das Essen wird gelasert und 3D-gedruckt. Herd und Mikrowelle sind in dieser Vision von vorgestern.

Technologie wird die Küchen der Haushalte durchdringen. Das glaubt auch der Italiener Valerio Francesco Annese, der im EU-Projekt RoboFood gemeinsam mit anderen Forschenden essbare Roboter aus Lebensmittelzutaten entwirft. Mit Gelatine, Ethylcellulose (auch als Lebensmittelzusatzstoff E 462 bekannt), Aktivkohle und Bienenwachs baut er Miniaturgeräte zum Verdauen. Von essbaren Spielzeugen bis zu einer giftfreien Elektronikindustrie sei vieles möglich. Essbare Geräte könnten etwa eines Tages den Darm autonom untersuchen. Oder die bestellte Pizza käme per Drohne ins Haus, wobei das Flugobjekt als Dessert verspeist werden könnte – mit diesem Szenario werben die Entwickler.

Ähnlich futuristisch muten die honigwabenförmigen Kekse an, die Blutingers 3D-Drucker im Labor der Columbia University in New York kreiert. „Damit kann man in Zukunft molekülgenaue Gerichte mit so und so viel Kalium, Calcium und Kalorien erzeugen. Das Gerät macht außerdem etwas Neues aus meinen Lieblingszutaten“, sagt Blutinger.

Für diese Art des automatisierten Kochens braucht er jedoch alle Zutaten in Form von Lebensmittelpasten. Gemüse, Hähnchen, Fisch und Reis – alles muss zunächst püriert und druckfähig gemacht werden. Besonders widerspenstig sei Gemüse, gesteht Blutinger. Er braucht jede Menge Bindemittel wie Guarkernmehl, damit etwa aus Brokkoli überhaupt eine „Tinte“, wie er es nennt, für seinen Mahlzeiten-Drucker entsteht. Auf Knopfdruck erzeugt dieser ein dreidimensionales Gericht aus den verschiedenen Pasten. Ein Laser erhitzt das Gebilde. So wie Zahnimplantate heute routinemäßig aus 3D-Druckern kommen, wird Blutinger zufolge die Torte von morgen gebacken.

In einem Werbevideo sieht man, wie aus Nutella, Kuchenteig und Erdbeermarmelade ein einzelnes Tortenstück in die Höhe wächst. Herausfordernd ist, dass es in Form bleibt und nicht zur breiigen Masse auf dem Teller zerfließt. Ein stabiler äußerer Teigrand muss die Erdbeermarmelade im Inneren des Tortenstücks einschließen.

Es seien vor allem die Software und die Infrastruktur für Lebensmitteltinten, die noch fehlen, damit der Mahlzeitendrucker es in die Haushalte schafft, meint Blutinger. Und der Geschmack der gelaserten Gerichte? Da antwortet der Avantgardist überraschend klassisch: „Es ist natürlich schwer, an die Kochfertigkeiten meines Vaters oder von mir heranzureichen. Für ein gutes Gericht nehmen wir frische und gute Zutaten, die besten, die wir auf dem Markt bekommen können.