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Department Chemie und Pharmazie Lehrstuhl für Lebensmittelchemie (Henriette Schmidt-Burkhardt Lehrstuhl) Ingrid Weigel Dr. Sabrina Gensberger-Reigl Schuhstraße 19, 91052 Erlangen Tel. 09131 85-23978 Fax +49 9131 85-22587 [email protected] PROJEKTBERICHT Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - eine aktuelle Literaturübersicht März 2017

Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

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Department Chemie und Pharmazie

Lehrstuhl für Lebensmittelchemie

(Henriette Schmidt-Burkhardt Lehrstuhl)

Ingrid Weigel

Dr. Sabrina Gensberger-Reigl

Schuhstraße 19, 91052 Erlangen

Tel. 09131 85-23978

Fax +49 9131 85-22587

[email protected]

PROJEKTBERICHT

Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - eine

aktuelle Literaturübersicht

März 2017

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Inhaltsverzeichnis

1. Einführung ....................................................................................................................................... 3

2. Vorgehensweise Recherche und Auswahl – Schwerpunktsetzung................................................. 4

3. Proteinquellen................................................................................................................................. 4

3.1. In vitro Fleisch ......................................................................................................................... 4

3.2. Single Cell Protein (SCP) .......................................................................................................... 6

3.2.1. Algen ............................................................................................................................... 7

3.2.2. Bakterien ......................................................................................................................... 8

3.2.3. Hefen ............................................................................................................................... 8

3.3. Pilze ......................................................................................................................................... 9

3.3.1. Mycoprotein - Quorn .................................................................................................... 11

3.3.2. Nutzung von Sekundärstoffen ...................................................................................... 11

3.3.3. Pellets/Mycelium .......................................................................................................... 12

3.4. Pflanzen ................................................................................................................................. 13

3.5. Insekten ................................................................................................................................. 15

4. Technologien ................................................................................................................................. 17

4.1. Gewinnung der Proteinmasse ............................................................................................... 17

4.2. Textur .................................................................................................................................... 18

5. Zusammenfassung ........................................................................................................................ 19

6. Literatur ........................................................................................................................................ 21

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1. Einführung

Während der vergangenen drei Dekaden ist eine vegetarische oder vegane Ernährung in den Fokus

vieler Verbraucher gerückt. Immer mehr Konsumenten entscheiden sich bewusst für eine Ernährung,

die frei von Fleisch oder Produkten tierischer Herkunft ist. Die Beweggründe sich vegetarisch/vegan

zu ernähren, können dabei unterschiedlicher Natur sein. Einerseits spielen religiöse und ethische

Gründe hinsichtlich des Tierwohls bei der Entscheidung auf Fleisch zu verzichten eine Rolle.

Andererseits können auch ökologische oder gesundheitliche Aspekte für diese besondere Form der

Ernährung ausschlaggebend sein. Mit dem steigenden Interesse sich vegetarisch bzw. vegan zu

ernähren, steigt auch die Nachfrage an Fleischsubstituten stetig, sodass das Angebot kaum mehr zu

überblicken ist. Eine erste Internetrecherche ergibt eine Auflistung von mehr als 60 verschiedenen

Markennamen, unter denen vegane oder vegetarische Fleisch- und Wurstalternativen in Deutschland

erhältlich sind [1].

Einer der wichtigsten Gesichtspunkte für die erfolgreiche Vermarktung von Fleischsubstituten ist

neben den ökonomischen Kennzahlen die Verbraucherakzeptanz. Je nachdem welche Gründe zur

vegetarischen/veganen Ernährungsweise führten, beeinflusst die Auswahl der Rohstoffe die

Bereitschaft der Verbraucher ein Produkt zu kaufen. So ist zu erwarten, dass Konsumenten, die auf

Grund von ethischen Aspekten Fleischprodukte ablehnen, auch Produkte auf Basis von z. B.

Insektenprotein nicht akzeptieren werden, wohingegen solche Produkte möglicherweise für

Personenkreise, die wegen gesundheitlicher oder ökologischer Gründe auf den klassischen

Fleischkonsum verzichten, interessant sind.

Bereits etablierte Fleischsubstitute auf Basis von Hülsenfrüchten (Leguminosen), wie zum Beispiel Soja

oder Lupine, enthalten ernährungsphysiologisch äußerst wertvolle Inhaltsstoffe, da sie reich an

ungesättigten Fettsäuren und Mineralstoffen sind. Soja sowie Lupine enthalten jedoch kaum

sensorisch attraktive Komponenten, weshalb geschmacks- und aromagebende Zusatzstoffe während

der Produktion von Fleischalternativen zugesetzt werden müssen. Zusatzstoffe hingegen stoßen

besonders beim ernährungsbewussten Verbraucher auf eine sehr geringe Akzeptanz. Zusätzlich

besitzen bestimmte Lupinenproteine ein allergenes Potential, weshalb Produkte auf Basis der Lupine

nicht für alle Verbrauchergruppen geeignet sind. Das Auftreten von Glutenunverträglichkeiten ist auch

der limitierende Faktor für die Verwendung von Seitan, einem aus dem asiatischen Raum stammenden

Fleischimitat auf Weizenbasis. Daher ist die Verwendung alternativer Pflanzenrohstoffe zur

Herstellung von Fleischersatzprodukten dringend notwendig. Allerdings fehlen an dieser Stelle

umfassende Arbeiten, die sich mit den bisher eingesetzten Ausgangsstoffen detailliert beschäftigen

und einen Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft geben.

Daher wurde eine umfassende und systematische Literaturrecherche durchgeführt über

Proteinrohstoffe, die in der Fleischersatzproduktion verwendet werden oder in der Zukunft verwendet

werden könnten. Deren Ergebnisse werden nun hier vorgestellt. Dabei richtet sich das Augenmerk

insbesondere auf neue innovative Ansätze, die noch vor der großtechnischen Umsetzung stehen,

sowie auf etablierte Verfahren. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Anknüpfungspunkte für

weiterführende Entwicklungen auf diesem Gebiet zu bieten, um innovative Projektideen für

alternative Rohstoffe zur Fleischersatzproduktion entwickeln zu können.

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Die Rechercheergebnisse werden im Folgenden gegliedert nach den einzelnen Proteinquellen

dargestellt. Technologien welche die Extraktion der Proteine betreffen sowie Verfahren zur

Herstellung texturierter Proteinmasse mit fleischartiger Konsistenz werden im Anschluss daran

behandelt.

2. Vorgehensweise Recherche und Auswahl – Schwerpunktsetzung

Die Recherche in einschlägigen Monographien sowie in grauer Literatur und Internet bildete zunächst

die Informationsgrundlage hinsichtlich bekannter, etablierter Fleischersatzprodukte und Protein-

quellen. Daraufhin wurden geeignete Suchbegriffe für eine umfassende Datenbankrecherche in

PubMed, Web of Science sowie ergänzend in Google Scholar entwickelt. Recherchiert wurden Artikel

zu den Begriffen: ,meat substitute’, ,meat alternative’, ,meat analogue’, ,single cell protein (SCP)’,

,mycoprotein’, ,mycelium protein’, ,basidiomycetes’, ,novel protein food’, ,plant protein food’. Diese

Schlagworte wurden zusätzlich z.T. mit den Begriffen ‚plant‘, ‚food‘, ‚novel food’, ‚protein source’ oder

‚food grade protein’ verbunden. Weiterführend wurden die Literaturverzeichnisse der relevanten

Artikel hinsichtlich der darin genannten Quellen und Begriffe ausgewertet. Darüber hinaus wurde in

einigen Fällen eine Vorwärtssuche über die Zitationen relevanter Artikel vorgenommen, um aktuelle

Weiterentwicklungen erfassen zu können.

Die Auswahl der Artikel erfolgte anhand folgender Kriterien: Die Artikel befassen sich konkret mit

(i) der Herstellung von Fleischersatz für den menschlichen Verzehr, (ii) der Nutzbarmachung alterna-

tiver Proteinquellen für die humane Ernährung und (iii) entsprechender technologischer Verfahren

sowie der Bereitstellung von dafür relevanter Kenngrößen (bspw. nutritive, chemische oder

funktionelle Parameter). Ferner zeigen die Publikationen Verfahren auf, deren Einsatz zur Lebens-

mittelherstellung unter bestimmten Voraussetzungen vorstellbar wäre. Weiterhin wurden auch

Artikel herangezogen, die Aspekte wie z. B. Produktakzeptanz oder Zulassungskriterien der

Fleischersatzprodukte adressieren. Sofern die Kenntnis bereits etablierter Proteinquellen die

Grundlage zum Verständnis neuerer Aspekte bildet, wurden diese ebenfalls in diese Arbeit mitein-

bezogen. Um der großen Bandbreite relevanter Aspekte umfassend gerecht werden zu können,

wurden zudem auch Überblicksartikel genutzt.

3. Proteinquellen

Die Gründe für eine Substitution tierischer Proteinquellen sind ein wichtiger Aspekt für die Auswahl

der eingesetzten Rohstoffe. Abhängig von der Zielsetzung besitzen neben pflanzlichen Proteinquellen

auch andere Ausgangsmaterialien wie künstliche Muskelfasern aus in vitro Kulturen, Einzellerprotein

aus Bakterien, Algen oder Hefen sowie Pilze oder Insekten ein großes Potential zur Fleischersatzpro-

duktion.

3.1. In vitro Fleisch

Das unter der Bezeichnung ‚Cultured Meat‘ (CM) oder in vitro Fleisch bekannt gewordene Verfahren

nutzt bovine Muskelstammzellen, um mit Hilfe von Gewebekulturtechniken Muskelfasern für den

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menschlichen Verzehr zu produzieren [2]. Durch den Einsatz dieser Technik wäre es einerseits möglich,

auf Nutztiere in der Fleischproduktion weitgehend zu verzichten und das dadurch entstehende

Tierleid zu minimieren. Andererseits ließen sich so auch nach Ansicht der beteiligten Wissenschaftler

die negativen Umweltauswirkungen des Fleischverzehrs drastisch reduzieren und Fleisch nachhaltiger

produzieren [2, 3]. Dieser Aspekt wird jedoch zur Zeit noch sehr kontrovers diskutiert und in mehreren

Studien angefochten, da die tatsächlich benötigten Ressourcen für eine Herstellung im Industrie-

maßstab noch nicht umfassend definiert sind [4, 5]. Somit sind die ökologischen Folgen der CM-

Produktion zum momentanen Zeitpunkt nicht vollständig absehbar.

Im Jahr 2013 wurde in einer TV-Kochshow ein aus in vitro Fleisch hergestellter Burger erstmals der

Öffentlichkeit vorgestellt [6]. Dabei rief dieses Produkt jedoch eine eher negative Resonanz hervor, da

es als unnatürliches und risikobehaftetes Lebensmittel wahrgenommen wurde [7].

Neben der geringen Verbraucherakzeptanz steht die Massenproduktion von in vitro Fleisch aktuell

auch noch vor einigen technischen Hürden. Limitierende Aspekte sind derzeit noch die fehlende

Etablierung von geeigneten serumfreien Zellkulturmedien oder die notwendige Entwicklung von

Alternativen zur wenig effizienten 2D-Gewebekulturtechnik. Die Verwendung von fetalem Kälber-

serum für die Anzucht der Satellitenzellen sowie der Einsatz von bovinem Kollagen bei der Ausbildung

der Muskelfaserzellen in Kultur setzt die Verwendung großer Mengen tierischen Materials voraus.

Dies steht einerseits dem Anspruch einer verbesserten Fleischproduktion hinsichtlich ethischer

Aspekte entgegen, andererseits würden entsprechende Mengen dieser Rohstoffe für eine

massenhafte Produktion von CM aufgrund der parallel schrumpfenden Viehbestände nicht zur

Verfügung stehen [8]. Um die Ausbildung einer Faserstruktur der adhärent wachsenden Muskelzellen

in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten

werden, die eine Kontraktion der Fasern erlauben. Bislang wurden hierzu 2D-Kollagen-

Multilayerverfahren genutzt. Die Entwicklung effizienterer Verfahren ist hier dringend nötig; mit der

Nutzung von Zellaggregaten in Suspension oder dem Einsatz von Microcarriern als Ankermatrix

werden derzeit vielversprechende Ansätze verfolgt [9]. An dieser Stelle ist anzumerken, dass

vermutlich auf Grund von Patentanmeldungen bis heute keine umfassenden Studien veröffentlicht

wurden, die die experimentellen Daten zur Produktion von in vitro Fleisch beinhalten.

In einer Studie wurden Faktoren untersucht, welche für die zukünftige Verbraucherakzeptanz des in

vitro Fleisches eine Rolle spielen. Wichtig erschienen hierbei vor allem moralische Kriterien in Bezug

auf die eingesetzte Technologie. Daneben beeinflussen sowohl die Art der erhaltenen Produkt-

informationen, die Produktqualität und –sicherheit als auch der Preis und die Nachhaltigkeit die

Verbraucherakzeptanz. In Bezug auf CM-Produkte weisen Verbeke et al. (2015) darauf hin, dass die

Daten ohne ein bereits vorliegendes Produkt erhoben wurden und dadurch deren Aussagekraft

eingeschränkt ist [10].

Für in vitro Fleisch ist bisher lediglich ein Machbarkeitsnachweis gezeigt worden. Die Entwicklung eines

kommerziellen ‚tierfreien Fleischproduktes‘ bis hin zur Marktreife unterliegt jedoch noch einigen

technologischen Hürden [11]. Von innovationsorientierten Start-ups wird daher die Vorstellung eines

marktfähigen Produktes erst in einem Zeitrahmen von 4-5 Jahren prognostiziert [12]. Ferner sind hier

auch umfangreiche Marketingkampagnen nötig, um den Verbraucher an CM-Lebensmittel

heranzuführen und dadurch deren Akzeptanz zu erhöhen.

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3.2. Single Cell Protein (SCP)

Zwischen den 1950er bis Ende der 1970er Jahren wurde verstärkt die Idee aufgegriffen, Einzeller als

Proteinquelle zu nutzen. Hintergrund hierfür war die rasant steigende weltweite Bevölkerungs-

entwicklung und die daraus resultierende Nahrungsmittelknappheit. Dabei wurde sowohl die Nutzung

für den menschlichen Verzehr als auch der Einsatz als Futtermittel in der Nutztierhaltung in Erwägung

gezogen [13]. Mögliche Rohstoffquellen stellen Algen, Hefen oder Bakterien dar. Diese sind in der

Lage, aus organischen Verbindungen Proteine zu synthetisieren, welche dann als sog. Einzellerprotein

(single cell protein, SCP) geerntet werden können.

Generell ergeben sich beim Verzehr von Einzellerbiomasse einige Schwierigkeiten. So kann der hohe

Nukleinsäuregehalt von Einzellern nach der Aufnahme zu stark erhöhten Harnsäurewerten in Serum

und Urin führen und dadurch langfristig z. B. die Entstehung von Urikopathie fördern. Darüber hinaus

enthalten Produkte auf Basis von SCP einen hohen Anteil an unverdaulichen Zellwandbestandteilen,

die zu gastrointestinalen Unverträglichkeiten führen können. Daher muss das biologische

Ausgangsmaterial zunächst geeigneten Aufbereitungsprozessen unterzogen werden, bevor es zur

Lebensmittelproduktion eingesetzt werden kann. Dies kann beispielsweise durch Reduzierung des

Nukleinsäuregehaltes, durch Zellaufschluss- und Reinigungsverfahren oder durch Gewinnung von

Proteinisolaten erfolgen. Der höhere ökonomische Aufwand für notwendige zusätzliche

Prozessschritte im Vergleich zur Nutzung von pflanzlichen Proteilquellen wie z. B. Soja stellt hierbei

einen bedeutenden wirtschaftlichen Nachteil dar [14, 15]. Nach Einschätzung von Giec und Skupin

(1988) kann SCP ohne Einschränkung für den menschlichen Verzehr genutzt werden, sofern es

entsprechend aufgearbeitet wird [16]. Mølck et al. (2002) sehen dennoch eine hohe Notwendigkeit

einer ausführlichen toxikologischen Untersuchung und Bewertung von SCP [17]. Neben der

gesundheitlichen Gefährdung durch erhöhte Nukleinsäuregehalte muss weiterhin berücksichtigt

werden, dass SCP auch toxische Bestandteile des verwendeten Substrats, Mykotoxine, Kanzerogene

oder bakterielle Toxine enthalten könnte [18].

Ein Vorteil der Erschließung von SCP als Nahrungsquelle ist die große Bandbreite der dafür nutzbaren

Mikroorganismen und Anzuchtsubstrate [19]. Großes Potential wird heute in der Entwicklung

biotechnologischer Methoden, die Methan, Methanol oder Cellulose als Substrate nutzen, gesehen.

Die Verwertung von Nebenprodukten und Reststoffen aus der landwirtschaftlichen Erzeugung und der

Lebensmittelproduktion ermöglicht die Anpassung der SCP-Herstellung an die jeweiligen regionalen

Gegebenheiten (vgl. auch Wainwright und Künkel, Kap. 8.2 [20]). Einen sehr umfangreichen Überblick

über zur SCP-Produktion genutzte Algen-, Pilz-, Hefen- und Bakterienspezies sowie der jeweils

eingesetzten Substrate geben Anupama und Ravindra (2000). Algen benötigen überwiegend

Kohlenstoffdioxid und Sonnenlicht zur Biomasseproduktion, Bakterien hingegen können sehr viele

verschiedene Substrate wie z. B. Kleie, Stärkehydrolysate oder Methanol verwerten [18]. Nasseri et al.

(2011) referieren darüber hinaus noch umfassend verschiedene Methoden und Prozesse der

Fermentation und der Aufreinigung der Biomasse [21].

In den letzten Jahren erfuhr das Potential der SCP-Produktion als ‚Food or Feed‘ eine Neubewertung.

Dabei steht nun nicht mehr die Ernährungssicherung unterversorgter Gegenden der Welt im

Blickpunkt, sondern es wird aus der Perspektive globaler Nachhaltigkeit versucht, die Umwelt-

belastung, die aufgrund der konventionellen agrarischen Erzeugung von tierischem Protein entsteht,

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zu verringern. Ein aktuelles Beispiel hierfür ist die Zulassung von SCP als Futtermittel, das auf Basis von

Methan verstoffwechselnden Mikroorganismen hergestellt wird (UniBio, FeedKind) [22, 23].

3.2.1. Algen

Algen stellen insbesondere in Küstenregionen eine traditionelle Nahrungsquelle dar. Vor allem

Makroalgen werden in Form von Seetang (z. B. Laminaria sp.) direkt als Lebensmittel verzehrt. Die

Bezugsquelle sind dabei einerseits natürliche Meeresvorkommen, andererseits wird Seetang

zunehmend auch in Kultur genommen. Die Extraktion von Proteinen aus Seetang für eine Nutzung im

Lebensmittelbereich ist bisher jedoch noch nicht untersucht worden, auch wenn Studien dessen

prinzipielle Eignung für eine tägliche Aufnahme annehmen [24]. Die industrielle Anzucht einzelliger

Algen (Mikroalgen) ist hingegen bereits weithin etabliert. Arten wie Chlorella sp. oder Scenedesmus

sp. werden häufig als Futtermittelzusatz genutzt; die Kieselalgenart Odontella aurita wurde bereits

2002 als Novel Food zugelassen [24].

Gut untersucht ist auch die Herstellung von getrockneter Biomasse aus dem Cyanobakterium

Arthrospira platensis, auch unter dem Namen Spirulina bekannt ist und vormals als Blaualge

bezeichnet wurde. Spirulina wird seit langem als Lebensmittel aber auch als Nahrungsergänzungs-

mittel verzehrt und besitzt den sog. GRAS-Status (generally recognized as safe). Die Produktion von

Spirulina erfolgt bereits heute in einem großtechnischen Maßstab analog zur Algenproduktion [25].

Aus diesem Grund stellt möglicherweise auch dieses Cyanobakterium eine gute Proteinquelle zur

Fleischersatzproduktion dar. In Entwicklungsverfahren ist zunächst zu klären, ob das Spirulina-Protein

prinzipiell in eine fleischähnliche Textur überführt werden kann und ob die sensorischen

Eigenschaften sowie das Brat- und Kochverhalten der Biomasse zur Produktion von Fleischimitaten

geeignet sind.

Algen sind reich an Proteinen, welche eine mit pflanzlichem Protein vergleichbare Qualität sowie

biologische Wertigkeit besitzen. Bisher wurden Algen jedoch nicht als Ersatz für Fleischprodukte

sondern hauptsächlich als Health Food und Nahrungsergänzungsmittel vermarket oder als

Futtermittel genutzt. Der Grund hierfür sind die im Vergleich zu pflanzlichem Protein hohen

Produktionskosten. Zudem sind die Einsatzmöglichkeiten von Algenprotein für die Herstellung von

Lebensmitteln wegen der starken Eigenfarbe und des fischähnlichen Aromas sehr begrenzt [26]. Daher

muss das Algenprotein zunächst geeigneten Aufbereitungsverfahren unterzogen werden, bevor es als

Fleischersatz nutzbar ist. Jedoch wurden solche Prozesse bisher noch nicht entwickelt oder etabliert.

Im Hinblick auf die Lebensmittelsicherheit ist zu erwähnen, dass etwa 2 % der bekannten Algenarten

in der Lage sind, Neuro- bzw. Hepatotoxine zu bilden und viele Algenarten Schwermetalle

akkumulieren. Ferner fehlen Studien, die sich mit einem möglichen allergenen Potential von Algen

beschäftigen. Daher muss bei der Auswahl von Algenarten zur Lebensmittelproduktion ein besonderes

Augenmerk auf diese Eigenschaften gelegt werden. Zusätzlich birgt die großflächige Anzucht von

Algen in offenen Becken eine Kontaminationsgefahr mit pathogenen Mikroorganismen [24].

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass Algenprotein hinsichtlich der Qualität und biologischen

Wertigkeit eine vielversprechende Alternative zu Fleischprotein ist. Jedoch stehen der industriellen

Nutzung noch einige Hürden entgegen. So ist im Vorfeld eine umfangreiche lebensmittelrechtliche

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Bewertung nötig, die sehr viele verschiedene Aspekte abdecken muss (allergenes Potential, Toxine,

Kontaminanten) und dadurch viele Ressourcen beanspruchen wird. Hinzu kommen sehr hohe

Produktionskosten, die die wirtschaftliche Bilanz zusätzlich schmälern. Zudem fehlen geeignete

Aufbereitungsverfahren, mit deren Hilfe die für die Verwendung als Fleischersatz ungeeigneten

Eigenschaften der Algen (Farbe und Aroma) gezielt modifiziert werden können. Daher spielen Algen

zum jetzigen Zeitpunkt eine eher untergeordnete Rolle im Bereich der Fleischersatzproduktion.

3.2.2. Bakterien

Studien über die Nutzung bakterieller Mikroorganismen (bMO) zur Produktion von SCP für den

humanen Verzehr sind rar. Bakterien besitzen ein sehr breit gefächertes Spektrum verwertbarer

Substrate, das von petrochemischen Erzeugnissen bis hin zu industriellen Abfallprodukten wie z. B.

Molke reicht. Daher zeigen bMO ein prinzipiell großes Potential, um zur Produktion von SCP eingesetzt

zu werden. Allerdings limitieren die kostenintensive Herstellung sowie eine sehr eingeschränkte

Verbraucherakzeptanz deren Einsatzmöglichkeiten zur Lebensmittelproduktion [18].

Aktuelle Verfahren nutzen erfolgreich Methanol als Substrat für Methylophilus methylotrophus oder

Methan als Substrat für Methylococcus capsulatus zur Produktion von SCP als Futtermittel [23, 27].

Methanol bietet dabei die Vorteile wasserlöslich, frei von Hydrocarbon-Verunreinigungen und im

Gegensatz zu Methan nicht explosiv zu sein. Außerdem lässt es sich leicht von der rohen Biomasse

abtrennen [19]. Der Einsatz von Methan besitzt großes Potential hinsichtlich einer klimaneutralen

Produktion von Proteinen, konkurriert aber in ökonomischer Hinsicht stark mit konventionellen

Rohstoffen wie z. B. Soja [22]. Methanotrophe Bakterien werden als vielversprechende Proteinquellen

in Futtermitteln angesehen, deren Nährwert und Verträglichkeit für monogastrische Arten in

zahlreichen Fütterungsstudien belegt wurde [23]. Der potentielle Einsatz als Lebensmittelzusatzstoff

wird von Herstellerseite (UniBio A/S, DK) nicht ausgeschlossen (vgl. auch FeedKind Calysta, USA) [28,

29]. Allerdings sind hierzu noch umfassende Daten zur Produktsicherheit sowie eine ausführliche

Bewertung nötig. Da diese Daten noch nicht zur Verfügung stehen, ist der Einsatz von Bakterien als

Proteinquelle für die menschliche Ernährung momentan nicht abzusehen.

3.2.3. Hefen

Für die Lebensmittelgewinnung und -verarbeitung sind Hefen bereits seit langem etabliert. So werden

zahlreiche Lebensmittel wie Brot, Bier oder Wein unter Verwendung von Hefen hergestellt.

Industrielle und biotechnologische Verfahren nutzen momentan u. a. Saccharomyces, Hansenula,

Candida oder Kluyveromyces Arten für die Produktion von Ethanol oder Enzymen sowie zur

Aufbereitung industrieller Restströme [27, 30]. Auch die Produktion von SCP in Lebensmittelqualität

ist unter Verwendung von Hefen möglich. So wurde bereits aus Saccharomyces cerevisiae ein

Proteinextrakt hergestellt, der vergleichbare Eigenschaften wie texturiertes Sojaprotein und

Sojaproteinisolat besitzt. Dabei kann dessen Nährwert dem Nährwert von Casein gleich gesetzt

werden [31]. Kluyveromyces lactis sowie Kluyveromyces marximus sind in der Lage, Lactose zu

verstoffwechseln, weshalb Molke als Substrat zur Biomasseproduktion eingesetzt werden kann. Dies

hat den Vorteil, dass hier ein preiswerter Ausgangstoff verwendet werden kann, der als Abfallprodukt

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in der Käseherstellung anfällt. Die Entsorgung von Molke ist jedoch problematisch und mit hohen

Kosten verbunden, da sie einen hohen biologischen Sauerstoffbedarf besitzt und sich damit negativ

auf die Gewässer auswirkt. Durch die Fermentation mit Kluyveromyces Arten kann der biologische

Sauerstoffbedarf stark reduziert und gleichzeitig SCP in Lebensmittelqualität erzeugt werden. K.

marxianus weist im Vergleich zu K. lactis höhere Wachstumsraten und eine größere Bandbreite

hinsichtlich der von ihr verwertbaren Substrate auf, weshalb deren Einsatz in der

Lebensmittelproduktion vermutlich ein größeres Potential besitzt [32], [33]. Weiterführende Studien

zeigen, dass Mischkulturen von z. B. K. marxianus mit S. cervisiae [34] oder C. krusei [35] in der Lage

sind, die Effizienz der Biomasseproduktion deutlich zu steigern. Sowohl Saccharomyces cerevisiae als

auch die beiden Kluyvermyces Arten K. marxianus und K. lactis besitzen den sog. GRAS-Status, weshalb

sie für den Einsatz in der Lebensmittelproduktion besonders geeignet sind.

Hefen bieten die Möglichkeit, Nebenströme und Abfallprodukte der Lebensmittelproduktion für die

Gewinnung von SCP zu nutzen, weshalb davon auszugehen ist, dass der Kostenaufwand für die

eingesetzten Substrate verhältnismäßig gering ist. Ferner besitzen bereits einige Hefen die

Klassifikation als GRAS, wodurch sie besonders attraktiv hinsichtlich der lebensmittelrechtlichen

Bewertung eines neuen Produktes sind. Daher ist zu erwarten, dass die Zulassungsverfahren weniger

aufwändig und somit ressourcenschonender sind. Es fehlen bisher jedoch umfangreiche Arbeiten in

denen Hefen im großtechnischen Maßstab zur Produktion von Fleischsubstituten verwendet werden.

Besonderes Entwicklungspotential besteht hier in der Kombination verschiedener Hefekulturen sowie

in der Weiterentwicklung bestehender Fermentationsverfahren, um die Effizienz der SCP-Produktion

bestmöglich auszuschöpfen.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass SCP für die menschliche Ernährung prinzipiell geeignet

ist. Allerdings müssen bereits bei der Auswahl potentieller Mikroorganismen weitreichende Aspekte

hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit und Verbraucherakzeptanz beachtet werden. Erfolgsver-

sprechend sind hierbei Organismen wie z. B. Saccharomyces cerivisiae, Laminaria sp. oder Arthrospira

platensi, die bereits als Lebensmittel verzehrt oder aber in der Lebensmittelproduktion eingesetzt

werden. Zur Herstellung von Fleischimitaten könnten Extrusions- oder Scherkraftverfahren eingesetzt

werden, die bereits bei der Verarbeitung von pflanzlichen Proteinen angewendet werden. Hier sind

jedoch noch weiterführende Arbeiten notwendig, um feststellen zu können, ob SCP analog zu

Pflanzenprotein zu faserartigen Produkten verarbeitet werden kann. Möglicherweise ist an dieser

Stelle auch die Entwicklung neuartiger Produktionsverfahren zur Verarbeitung von SCP nötig.

3.3. Pilze

Pilze werden aufgrund ihres hohen Nährwertes und guten Geschmackes bereits gerne direkt verzehrt.

Jedoch sind nur gut 25 von rund 2000 prinzipiell essbaren Pilzspezies auch allgemein als essbar

anerkannt; die Auswahl der Arten, die kommerziell angebaut werden, liegt noch weit darunter.

Weltweit werden die Arten Champignon (Agaricus bisporus), Shiitake (Lentinus edodes), Strohpilz

(Volvariella volvacea) und Austernpilz (Pleurotus ssp.), die alle zu den Basidiomyceten (Ständerpilze)

gehören, am häufigsten kultiviert [36]. Pilze und ihr hochwertiges Eiweiß können aber nicht nur in

Form von Fruchtkörpern, sondern auch als Myzel verzehrt werden und finden so Verwendung als

Fleischersatz wie in dem Produkt Quorn [37].

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Ascomyceten (Schlauchpilze) hingegen werden meist nicht direkt verzehrt sondern zur Fermentation

von Lebensmitteln genutzt und werden so Teil der menschlichen Ernährung. So wird beispielsweise

Oncom, ein traditionelles indonesisches Produkt, auf der Basis von Erdnusspresskuchen oder

Sojarückständen mithilfe des Schlauchpilzes Neurospora intermedia veredelt [38]. Ein anderes

Produkt, Tempeh, entsteht durch die Fermentation von Sojabohnen mit Rhizopus oligosporus [39].

Eine umfassende Darstellung von filamentösen Pilzarten, die in Fermentationsprozessen zu

Nahrungsmittelproduktion eingesetzt werden, gibt Nout (2007) [40]. Nachdem diese Pilze bereits in

der Lebensmittelherstellung eingesetzt werden und sie damit Bestandteil der menschlichen

Ernährung sind, bieten sie einen guten Ausgangspunkt für Entwicklungen im Bereich der

Fleischersatzproduktion. Allerdings fehlen an dieser Stelle geeignete Produktionsverfahren, die die

Herstellung von Fleischanaloga auf Basis der oben genannten Pilze ermöglichen. Einzige Ausnahme

bildet hier Fusarium graminearum, der bereits zur Herstellung von Quorn verwendet wird (siehe

unten). Die Nutzung dieses Pilzes zur Lebensmittelproduktion war jedoch erst nach dem erfolgreich

abgeschlossenen Zulassungsverfahren möglich.

Da Pilze in der Lage sind, die unterschiedlichsten Substrate zu verstoffwechseln, besitzen sie ein

großes Potential zur der Verwertung von Neben- oder Abfallprodukten. Mithilfe von

Feststofffermentationsverfahren können durch die Nutzbarmachung neuer Substratquellen für die

Kultivierung von Pilzen weitere Ressourcen für die menschliche Ernährung erschlossen werden. So

können durch die Biotransformation von agrarischen Nebenprodukten hochwertige proteinreiche

Nahrungsmittel erzeugt werden. Machado et al. (2016) beschreiben die Kultivierung von Lentinus

citrinus auf Kakao-Exokarp sowie Reiskleie als Substrat [41]. Sanchez et al. (2002) zogen Pleurotus sp.

auf Traubentrester sowie Rebengehölzschnittgut heran [42] und Steudtler und Bley (2015)

entwickelten ein Verfahren in dem Trametes hirsuta auf Substraten wie Kiefernhackschnitzel,

Orangenschalen, Stroh oder Maissilage im Labormaßstab kultiviert wurde [43]. Die Fähigkeit einiger

Pilze Lignocellulose umzusetzen, lässt sich bereits heute sehr gut biotechnologisch nutzen. So kann

die Ausbeute bei der Destillation von Ethanol unter Verwendung von Pilzen deutlich erhöht werden,

wobei als Nebenprodukt eine proteinreiche Biomasse entsteht [44].

Die Anzucht von Pilzen ist sowohl in Oberflächen- als auch in Submerskulturen, d.h. vollständig in

Flüssigmedium eingetaucht, möglich. Welche Art der Kultivierung besser geeignet ist, hängt jedoch

sehr stark von dem jeweiligen Pilz ab. In Oberflächenkulturen kann der von den meist aerob

wachsenden Pilzen benötigte Sauerstoff direkt aus der Gasphase genutzt werden. Durch die

zunehmende Zelldichte bilden sich hierbei jedoch Nährstoffgradienten, sodass in der Kultur keine

einheitlichen Wachstumsbedingungen mehr herrschen. Zudem ist das Abtrennen der Biomasse vom

Substrat in Oberflächenkulturen meist aufwändiger und schwieriger zu handhaben. Alternativ dazu

werden Submerskulturverfahren angewendet, die eine einfache Abtrennung der festen Biomasse vom

flüssigen Nährmedium erlauben. Dabei ist aber zu bedenken, dass die steigende Wachstumsrate zu

einer Zunahme der Biomasse und damit zu Viskositätsveränderungen in der Nährlösung führt. Damit

verbunden ist eine schlechtere Durchmischung der Suspension, ein verändertes Einwirken von

Scherkräften sowie eine Verschlechterung der Sauerstoffzu- und Kohlenstoffdioxidabfuhr des

Systems [45]. Einen möglichen Lösungsansatz bietet hier die Kultivierung filamentöser Pilze in

Pelletform (siehe unten) [46].

Aus technologischer und wirtschaftlicher Perspektive ist es sinnvoll, für die Produktion von Pilzmyzel

Flüssigkulturverfahren anstatt Oberflächenkulturen zu nutzen, da hierdurch die Biomasse effektiver

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herangezogen und anschließend mit einfachen Methoden vom flüssigen Nährmedium abgetrennt

werden kann. Das so gewonnene Myzel kann anschließend entweder gefriergetrocknet oder direkt zu

Fleischanaloga weiterverarbeitet oder der Proteinanteil nach Extraktion anderweitig prozessiert

werden.

3.3.1. Mycoprotein - Quorn

Auf der Suche nach alternativen Proteinquellen für die menschliche Ernährung setzten in den 1960er

Jahren die Entwickler von Quorn (Ranks Hovis McDougall, RHM) auf die Nutzung des filamentösen

Pilzes Fusarium graminearum [47, 48]. Dabei war die Produktentwicklung von Beginn an auf die

Nutzung als Lebensmittel ausgerichtet. Mit der Substratauswahl von Glucose aus Weizen- oder

Maisstärke in Lebensmittelqualität für den kontinuierlichen Fermentationsprozess wurde eine

wichtige Voraussetzung für die spätere Zulassung als Lebensmittel geschaffen. Das im Fermenter

produzierte Myzel wird geerntet und unter Zusatz von Gewürzen und Bindemitteln zum fertigen

Produkt verarbeitet. Die faserigen Strukturen des Myzels sorgen für eine sehr fleischähnliche

Konsistenz von Quorn, die vergleichbare Produkte auf Soja- oder Weizenproteinbasis derzeit nicht

aufweisen können. Das Produkt hat sich seit seiner Markteinführung in England vor gut 30 Jahren

etabliert und wird in vielen europäischen Ländern, darunter auch Deutschland, erfolgreich vertrieben.

Eine vegane Variante, welche statt Hühnereiweiß Kartoffelprotein als Bindemittel enthält, ist in den

USA erhältlich. Quorn ist bisher die einzige kommerziell erhältliche Fleischalternative auf Pilzbasis [49].

Eine umfassende Evaluation von Quorn bietet die Arbeit von Thrane (2007) [50].

3.3.2. Nutzung von Sekundärstoffen

Die Nutzung von pilzlichen Sekundärstoffen für pharmakologische Zwecke, als Lebensmittel-

zusatzstoffe oder Aromastoffe ist weit verbreitet und wird in zahlreichen Forschungsprojekten

untersucht [45, 51, 52]. Wu et al. (2007) zeigten Unterschiede im Aromaprofil von Fistulina hepatica,

die in Submers- oder in Oberflächenkultur herangezogen wurden. Die erhaltenen Myzelien

unterschieden sich unter anderem auch in ihrer Färbung, was zeigt, dass die unterschiedlichen

Wachstumsbedingungen während der Kultivierung zu verschiedenartigen Ausdifferenzierungen der

Kulturen führen [53]. Kirsch et al. (2013) variierten systematisch die Bedingungen eines Submers-

kulturverfahrens von Lentinus citrinus um die Bildung des Enzyms Protease zu maximieren [54]. Auf

der Suche nach neuen Möglichkeiten für die Produktion natürlicher Aromen kombinierten Bosse et al.

(2013) ein Panel von 30 unterschiedlichen Basidiomycetenarten mit einer Reihe von Substraten aus

industriellen Nebenströmen der Lebensmittelherstellung wie z. B. Apfeltrester [52]. Die Erfahrungen

aus diesen Anwendungsgebieten können Anknüpfungspunkte für die Entwicklung neuartiger

innovativer Methoden darstellen, deren Ziel die Produktion von Biomasse mit guten nutritiven,

funktionellen und sensorischen Eigenschaften ist.

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3.3.3. Pellets/Mycelium

Um Biomasse aus Pilzen für die menschliche Ernährung kontrolliert und in großem Maßstab

produzieren zu können, bietet der Bereich der Submerskultur (SmF) die vielversprechendsten

biotechnologischen Verfahren. Feststofffermentationsverfahren (SSF) erreichen im Vergleich dazu

meist einen geringeren Zuwachs an Biomasse und sind somit weniger wirtschaftlich. Frühe Versuche,

Speisepilze im Submersverfahren zu kultivieren, fanden bereits in den 1950er und 60er Jahren

statt [55, 56].

In submerser Kultur können sich zwei mögliche Wuchsformen des Myzels, nämlich eine filamentöse

oder eine pelletartige Form, entwickeln. Die dabei entstehende Biomasse weist Unterschiede

hinsichtlich ihrer fibrösen und chemischen Eigenschaften auf, was je nach beabsichtigter Anwendung

in unterschiedlichem Ausmaß relevant ist. Größe und Aussehen der Pellets können durch Faktoren

wie Durchmischungsgeschwindigkeit, pH-Wert und Nährstoffzusammensetzung des Mediums

beeinflusst werden [57, 58]. Kirsch et al. (2015) beschreiben in ihrer Studie ein faktorielles Design,

indem die Bedingungen der Submerskultivierung von Pleurotus albidus systematisch variiert wurden

und konnten dadurch wichtige Einflussfaktoren für das Wachstum und die morphologische

Erscheinung der Biomasse ermitteln. Die Auswahl der Substratzusammensetzung sowie der Spezies P.

albidus sind auf eine mögliche Nutzung für die menschliche Ernährung ausgerichtet [59].

Unter neueren Forschungsarbeiten finden sich vermehrt Methoden, die die Submerskultivierung von

Speisepilzarten entweder in Filament- oder Pelletform beschreiben. Als Substrate werden häufig

Nebenströme aus der Lebensmittelindustrie oder Glucose genutzt. Auch einige Ascomycetenarten

(z. B. Neurospora sp., Monascus sp.) werden aufgrund ihrer weit verbreiteten Anwendung bei der

Herstellung traditioneller fermentierter Lebensmittel (z. B. Sojasauce, Oncom) und der daraus

folgenden Einschätzung als GRAS als potentiell nutzbare Organismen betrachtet [60]. Tabelle 1 zeigt

eine Zusammenstellung der in den Studien untersuchten Arten und Substrate. Kim et al. (2011) und

Zajul et al. (2016) stellten bereits aus Pilzprodukten Fleischanaloga her. Anhand der sensorischen

Bewertung konnte gezeigt werden, dass pilzbasierte Produkte gegenüber sojahaltigen Fleischanaloga

verbesserte texturelle und geschmackliche Eigenschaften aufweisen [61]. Im Vergleich mit Produkten

auf Soja-, Erbsen- oder Sonnenblumenproteinbasis besitzen diese ähnliche, z. T. sogar bessere

technofunktionelle Eigenschaften [62].

Die Nutzung von Speisepilzmyzel zur Entwicklung neuartiger Fleischanaloga verfügt demnach über ein

großes Potential. Es bestehen vielfältige Möglichkeiten, Nebenprodukte der Lebensmittelindustrie in

den Herstellungsprozess zu implementieren. Dies kann einerseits die Zulassung der Produkte als

neuartige Lebensmittel vereinfachen, gleichzeitig kann auf diese Weise die Wertschöpfung von

Ressourcen erhöht werden, was zu nachhaltigen und ressourcenschonenden Produktionsverfahren

führt. Da mit Pilzen bereits auf dem Lebensmittelmarkt etablierte Ausgangsstoffe eingesetzt werden,

kann erwartet werden, dass die die Verbraucherakzeptanz weitaus besser sein wird als bei Produkten,

die auf bakteriellen Mikroorganismen basieren [60].

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Tabelle 1 Übersicht von Methoden, die zur Entwicklung von Fleischersatzprodukten aus Pilzprotein relevant sind. Submerskultur (SmF), Feststofffermantation (SSF).

Referenz Organismus Substrat Verfahren Ziel/ Produkt

Bosse (2013) [52]

Panel von 30 Basidio-myceten

Nebenprodukte aus Lebensmittelproduktion

SmF Neuartige

Aromakomponenten

Confortin (2008) [63]

Pleurotus

sajor-caju Glucose SmF (Myzel) Biomasse (Myzel)

Kim (2011) [61]

Agaricus

bisporus Zuckerrohrextrakt SmF (Myzel)

Faseriges Myzel in Fleischanalogon

Kirsch (2015) [59]

Pleurotus

albidus Saccharose/Glucose/Maltose SmF (Myzel)

Einflussfaktoren Myzel/Pellet-

Bildung

Moo-Young (1993) [64]

Neurospora

sitophila Cellulose, Holz, Mais,

Zuckerrohr SSF

Biomasse; Oncom

Nair (2016) [65]

Neurospora

intermedia Kartoffelextrakt, Glucose, synth. Kartoffel-Dextrose

SmF (Pellets) Prozessoptimierung

Pelletproduktion; Oncom

Zajul (2016) [62]

Diverse Basidio-myceten

Industrielle Nebenströme (Melasse, Obst-, Gemüsetrester)

SmF (Myzel) Vegane

Lebensmittel/ Fleischimitate

Die Nutzung von Pilzmyzel zur Fleischersatzproduktion scheint besonders aussichtsreich zu sein.

Neben der besseren Verbraucherakzeptanz bietet die faserartige Struktur der Pilzmyzelien einen

weiteren Vorteil, da sie den Produkten eine fleischähnliche Textur und damit ein fleischähnliches

Mundgefühl verleihen. Zudem verfügt Pilzmyzel teilweise über angenehme, gelegentlich auch an

Fleisch erinnernde Geschmacksnuancen. So weisen die Fruchtkörper des ‚beef-steak-fungus‘ Fistulina

hepatica in gebratener Form ein fleischähnliches Aroma und eine fleischähnliche Konsistenz auf.

Besonders interessant ist an dieser Stelle die Entwicklung von Kultivierungsbedingungen, die diese

typischen Eigenschaften des Fistulina hepatica bewahren und effektiven Zuwachs an Biomasse

zulassen.

3.4. Pflanzen

Fleischersatzprodukte auf pflanzlicher Basis sind bereits auf dem Markt gut etabliert und erfreuen sich

großer Beliebtheit. Ein Großteil der Produkte basiert dabei auf der Verwendung von Soja, wie z. B. in

Form von Tofu, texturiertem Sojaprotein (‚Sojafleisch‘) oder Tempeh, welches durch Fermentation von

Sojabohnen gewonnen wird. Neben Sojaprodukten befindet sich auch Fleischersatz auf

Weizenproteinbasis unter der Bezeichnung Seitan auf dem Markt [66]. Die Proteine weiterer

Leguminosen wie Erbse oder Lupine werden ebenfalls für die Entwicklung hochwertiger

Fleischersatzprodukte sowie als technofunktionelle Zusatzstoffe in vielen verschiedenen Lebens-

mitteln wie z. B. Backwaren, Milchprodukten oder Eiscreme eingesetzt. Kommerziell erhältliche

Produkte auf Lupinen- bzw. Erbsenbasis bieten z. B. Prolupin, Albert’s, Lupino, Amidori oder LikeMeat

mit gutem Erfolg an.

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Durch entsprechend angepasste Sortenwahl (z. B. der Süßlupine L. angustifolia, die einen geringen

Alkaloidgehalt aufweist und daher weniger bitter schmeckt) und technologische Verbesserungen bei

der Gewinnung von Lupinenproteinisolat wurde die Voraussetzung für dessen breite Einsetzbarkeit

u. a. für die Herstellung von Fleischersatzprodukten geschaffen. Ein großer Vorteil der Lupine ist, dass

sie in garantiert gentechnikfreiem, heimischem Anbau produziert werden kann und ihre Produkte mit

diesen Auslobungen vermarktet werden können. Wichtige Parameter wie die sensorische Qualität,

die Lagerfähigkeit und der Erhalt erwünschter technofunktioneller und physiologischer Eigenschaften

der Proteinisolate und -konzentrate bei der Prozessierung sind aktuell noch immer Gegenstand

weiterer Entwicklung [67].

Darüber hinaus wecken die proteinhaltigen Nebenprodukte der pflanzlichen Ölerzeugung und ihre

Eignung als Proteinquelle für die menschliche Ernährung Interesse. Die Pressrückstände aus Ölsaaten

wie Sonnenblume oder Raps stellen eine interessante und in großem Umfang vorhandene Ressource

dar, die bislang weitgehend nur zur Verfütterung in der Landwirtschaft genutzt wurde. Aufgrund

dieses hohen Produktionsvolumens werden Proteinisolate aus Raps und Sonnenblume bereits in

vielen Forschungsvorhaben untersucht [68–71]. Aber auch die Pressrückstände vieler weiterer

Feldfrüchte, deren Öle kommerziell gewonnen werden (z. B. Flachs, Baumwolle, Erdnuss, Kürbis,

Sesam oder Hanf), beinhalten hochwertige Proteine, die für weitere Bereiche nutzbar gemacht

werden können. Dabei liegt der Fokus nicht nur auf der Gewinnung von Proteinkonzentraten, Isolaten

oder Hydrolysaten sondern auch auf der innovativen Erzeugung von hochwertigen, möglichst

unverarbeiteten Proteinen. Diese Nische wurde bereits von dem Unternehmen All Organic Trading

erkannt, das unter dem Namen pure-plants bereits solche Proteinextrakte herstellt. Durch geeignete

Verarbeitungsprozesse könnte es möglich sein, auch möglichst unverarbeitete Proteine als

Fleischersatzprodukte einzusetzen. Besonders bei sehr ernährungsbewussten Verbrauchern ist zu

erwarten, dass solche Produkte einen großen Zuspruch finden.

Die funktionellen und nutritiven Eigenschaften von Proteinen bzw. Proteinisolaten einer Vielzahl von

Nutzpflanzen waren bereits Gegenstand vieler Studien. Daten finden sich für u. a. Lein [72, 73],

Mandeln [74], Sesam [75], Hanf [76, 77], Bockshornklee [78], glutenfreie Pseudocerealien wie

Amaranth, Quinoa und Buchweizen [79–82] oder Sorghum [83]. Neben überwiegend guten nutritiven

Eigenschaften werden den Extrakten oftmals nützliche techno-funktionelle Eigenschaften

zugeschrieben. Eine konkrete Anwendung im Lebensmittel erfolgte bisher jedoch nicht.

Die Nutzung der Wasserlinse (Lemnoideae sp.), die in Thailand regelmäßig verzehrt wird, ist dort ein

wichtiges Grundnahrungsmittel, vor allem bei traditionell veganer Ernährung [24, 84]. Möglicherweise

könnte diese Pflanze aber auch Basis für die Produktion von Fleischersatz sein. Ein weiterer

alternativer Ansatz ist die Extraktion von Membranproteinen aus Blättern, was am Beispiel der

Zuckerrübe untersucht wurde [85, 86]. An dieser Stelle fehlen jedoch noch umfassende Arbeiten, die

die technofunktionellen Eigenschaften der oben genannten Proteine im Hinblick auf die Verwendung

als Fleischsubstitut untersuchen.

Einen enormen Vorteil des Einsatzes verschiedener Proteinquellen erkannten Chardigny und Walrand

(2016). Sie schlugen vor, Mischungen verschiedener pflanzlicher Proteinquellen herzustellen mit dem

Ziel, die biologische Wertigkeit der Produkte zu erhöhen [68]. Dadurch können Produkte mit optimal

auf die menschliche Ernährung abgestimmter Proteinzusammensetzung entwickelt werden.

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Eine weitere neuartige Entwicklung zeigt sich in der Herstellung von Fleischersatzprodukten auf

Gemüsebasis. Hierbei werden vor allem Erbsen, Möhren und Zwiebeln als Hauptkomponenten

eingesetzt, die mit oder ohne Proteinisolaten zu Fleischimitaten verarbeitet werden. Diese Produkte

werden vor allem unter der Produktlinie ProViand von LikeMeat vermarktet. An dieser Stelle ist

festzustellen, dass keine wissenschaftlichen Veröffentlichungen vorliegen, die sich mit der Verwen-

dung von Gemüsefasern zur Herstellung von Fleischimitaten beschäftigen.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass Fleischalternativen auf Basis von pflanzlichen Protein

bereits auf dem Markt etabliert sind. Trotzdem ist das Potential von pflanzlichen Rohstoffen bei

weitem noch nicht erschöpft. Die Nutzung der Pressrückstände von Ölsaaten wie Sonnenblume oder

Raps zur Gewinnung des Proteinanteils stellt einen ernährungsphysiologisch und ökonomisch

interessanten Ansatz für die Erschließung nichttierischer Proteinressourcen dar. Von großer

Bedeutung ist hierbei die Weiterentwicklung von Technologien zur Gewinnung und Verarbeitung der

hochwertigen Rohstoffe.

3.5. Insekten

Besonders in asiatischen, afrikanischen und südamerikanischen Regionen sind Insekten ein wichtiger

Bestandteil der Ernährung. Die Akzeptanz von Insekten für den humanen Verzehr ist besonders in

Europa noch nicht etabliert, da dies den üblichen Ernährungsgewohnheiten widerspricht. Allerdings

können Insekten besonders für Verbraucher, die auf Grund ökologischer und/oder gesundheitlicher

Aspekte auf konventionellen Fleischkonsum verzichten, eine interessante alternative Proteinquelle

sein. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit auch Insekten Beachtung geschenkt, obwohl

es sich um Tiere handelt.

Rational betrachtet hat der Verzehr von essbaren Insektenarten zwei entscheidende Vorteile:

(i) Insekten besitzen sehr gute nutritive Eigenschaften, da sie einen hohen Gehalt an qualitativ

hochwertigen Proteinen enthalten und daher mit Proteinen konventioneller tierischer Herkunft

vergleichbar sind. (ii) Vergleicht man die konventionelle Erzeugung von Fleisch mit der Produktion von

Insekten, die zum Verzehr bestimmt sind, so besitzen letztere eine deutlich bessere Ökobilanz [87].

Daher können Insekten besonders für Verbrauchergruppen, die gesteigerten Wert auf nachhaltig

erzeugte Produkte legen, eine interessante Proteinquelle sein.

Aktuell werden im europäischen Raum bereits einzelne Fleischersatzprodukte auf Insektenbasis

angeboten. Die belgische Firma BenSBugS beispielsweise nutzt Acheta domesticus (Heimchen) und

Tenebrio molitor (Larven des Mehlkäfers) als Grundlage zur Herstellung von Burgern und Wokwürfeln

aus zerkleinerten Insekten. Das deutsche Start-up Bugfoundation bietet ebenfalls Burger auf

Insektenbasis an, wofür die Spezies Alphitobius diaperinus (Glänzendschwarzer Getreideschimmel-

käfer) genutzt wird. Des Weiteren wird auch Gryllodus sigillatus (Kakerlake) als potentielle Quelle in

der Lebensmittelproduktion diskutiert [24]. Die aktuelle Forschung befasst sich damit, Faktoren zu

identifizieren, die die Bereitschaft insektenbasierte Produkte zu verzehren sowohl positiv als auch

negativ beeinflussen. Verbeke (2015) ermittelte in seiner Studie als relevante Prädiktoren das

Geschlecht, eine nahrungsmittel- sowie technologiebezogene Neophobie, die Absicht, weniger Fleisch

zu essen sowie die persönliche Einstellung zu Themen wie Nachhaltigkeit und Geschmack eines

Lebensmittels. Jeder fünfte Fleischesser war prinzipiell bereit, Insekten als Fleischersatz zu probieren

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[88]. Megido et al. (2016) stellten fest, dass Faktoren wie Neophobie oder Vorerfahrungen mit

entsprechenden Produkten sich auf die sensorische Bewertung insektenbasierter Fertigprodukte

auswirken. Insgesamt schneiden Insektenburger im Vergleich zu fleischhaltigen Burgern schlechter ab,

werden jedoch insgesamt besser bewertet als rein vegetarische Burger. Der Verzehr von Insekten wird

häufig abgelehnt, wenn diese als solche noch erkennbar sind. Daher wird vorgeschlagen, Insekten

zerkleinert oder vermahlen zur Lebensmittelproduktion einzusetzen, wodurch die Verbraucher-

akzeptanz erhöht werden kann [89]. Sollen Verbraucher von insektenhaltigen Fleischersatzprodukten

überzeugt werden, so müssen drei Aspekte bedacht werden: Erstens sollten die Insekten in nicht mehr

erkennbarer Form im Lebensmittel enthalten sein; zweitens muss das Produkt sensorisch attraktiv

sein und drittens muss es tatsächlich verkostet werden. Fällt dabei die emotionale Bewertung des

Verzehrs besser aus als erwartet, bewirkt dies eine verbesserte Akzeptanz des Produkts [90].

In einem Übersichtsartikel widmen sich Belluco et al. (2013) den Fragen zur Lebensmittelsicherheit

und den gesetzlichen Aspekten der Nutzung von Insekten für die humane Ernährung. Es werden

umfassend Studien aufgezeigt, die sich mit möglichen Gefährdungen der Verbraucher durch

insektenbasierte Nahrungsmittel befassen. So können beispielsweise Kreuzallergien mit

Krustentierprotein oder Hausstaubmilben, die Akkumulation von Schwermetallen oder anderen

Umweltgiften in den Insekten, Pestizidrückstände, Mykotoxine oder weitere pathogene

Kontaminationen Risiken für den Verbraucher darstellen. In der Summe ergeben sich bei der

Bewertung ausgewählter Spezies aber keine generell größeren Gefährdungen im Vergleich zum

Konsum herkömmlicher Produkte tierischer Herkunft [91]. Entsprechende Risiken müssen jedoch vor

einer Produktentwicklung untersucht und bewertet werden [24]. Das EFSA Scientific Commitee

konstatiert in einer Risikobewertung zu Produktion und Verzehr von Insekten im Jahr 2015 dringenden

Bedarf, weitere Daten zu den genannten Risikofaktoren zu generieren und diese zu bewerten [92].

Die europäische Rechtslage zu Novel Protein Quellen ist stellenweise noch unklar. Dies betrifft auch

den Einsatz von Insekten als Proteinquelle. Die zum 31. Dezember 2015 in Kraft getretene Verordnung

VO (EU) 2015/2283 (Novel-Food-Verordnung) sieht vor, jede Insektenart vor einer Lebensmittel-

zulassung einer intensiven Unbedenklichkeitsprüfung zu unterziehen [93]. Parallel dazu wird derzeit

aber auch eine vereinfachte Zulassung für Arten, die außerhalb Europas bereits ohne gesundheitliche

Beeinträchtigung konsumiert werden, diskutiert. Die Durchführung von Tierstudien nach anerkannten

Kriterien trägt zum Unbedenklichkeitsnachweis von Insektenprotein bei. Im Rahmen einer Tierstudie

zur Ermittlung subchronischer Toxizität wurde gefriergetrocknetes Pulver von Mehlwürmern

(Tenebrio molitor Larven) an Ratten verfüttert. Dabei wurde der 'No Observed Adverse Effect Level'

(NOAEL) mit über 3000 mg/kg Körpergewicht/Tag unter den gegebenen Testbedingungen bestimmt,

was auf deren mögliche Unbedenklichkeit hinweist [94].

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die größte Herausforderung für eine breitere Nutzung

essbarer Insekten als Fleischersatz zunächst die Erhöhung der Verbraucherakzeptanz ist. Insekten

lassen sich mit relativ geringen Mitteln züchten, allerdings fehlen noch Studien zur Umsetzung einer

Produktion in industriellem Maßstab. Die Weiterverarbeitung der Insekten zu einem verzehrfertigen

Produkt bedarf keiner aufwendigen Produktionsschritte, da die Insekten als Ganzes oder vermahlen

eingesetzt werden können. Die für eine Markteinführung in Europa relevanten Aspekte hinsichtlich

der Lebensmittelsicherheit und Novel-Food-Verordnung sind bereits erkannt worden und müssen

seitens der Gesetzgebung geklärt und mit wissenschaftlichen Studien untersucht werden. Auf Grund

der unklaren rechtlichen Sachlage und des damit verbundenen Klärungsbedarfs sowie der geringen

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Verbraucherakzeptanz, ist eine flächendeckende Markteinführung von Insektenprotein als Ersatz für

Fleisch derzeit nicht abzusehen [24].

4. Technologien

Ein eigener übergreifend wichtiger Bereich ist die Weiterentwicklung von Technologien, um Biopoly-

mere mit hoher Fleischähnlichkeit aus nicht tierischen Proteinen zu erzeugen. Dies umfasst zum einen

die Optimierung bestehender Extraktionsmethoden, zum anderen Verfahren, die für die Herstellung

einer texturierten Masse aus Proteinrohstoffen genutzt werden können [95].

4.1. Gewinnung der Proteinmasse

Ein wichtiger Punkt bei der Herstellung von Proteinextrakten ist die Entstehung von Fehlaromen, die

zur sensorischen Beeinträchtigung der Produkte führen. Besonders Leguminosenextrakte weisen

häufig grüne und bohnenartige Fehlaromen auf, deren Entstehung durch den Einsatz von organischen

Lösemitteln oder überkritischem Kohlenstoffdioxid zur Entölung von Lupinensamen [96] sowie durch

Milchsäurefermentation [97] reduziert werden kann. Durch Inaktivierung pflanzlicher Lipoxygenasen

kann die Entstehung von Fehlaromen während der Lagerung von Lupinensamen und nicht-entfetteten

Lupinenflocken stark verringert werden [98]. Ranzige Noten im Faseranteil der Lupine gehen allerdings

auf autoxidative Prozesse zurück, was bislang noch eine Einschränkung für die Nutzbarkeit dieser

Extrakte darstellt [99].

Auch antinutritive Eigenschaften der Proteinextrakte sollen möglichst bereits im Herstellungs-

verfahren beseitigt werden. Dies kann z. B. im Fall der Lupine durch die Nutzung alkaloidarmer Sorten

geschehen [100]. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Phytase während der Proteinextraktion

aus Raps, die den Gehalt an unerwünschter Phytinsäure senkt [101].

Durch wässrige Fraktionierung während der Extraktion chemisch stabiler Proteinisolate (PI) aus

Lupinensamen [102] kann auf den Einsatz organischer Lösemittel verzichtet werden [103]. Isolate mit

speziellen funktionellen Eigenschaften hinsichtlich Emulgierbarkeit, Schaumbildung und -stabilität

erweitern die Bandbreite ihrer Einsetzbarkeit in unterschiedlichen Lebensmitteln [104–106]. Ein

Verfahren, in dem Rapspresskuchen einer wässrigen Extraktion, gekoppelt mit nachfolgender

Ultrafiltration und einem Adsorptionsschritt, unterzogen wird, erzeugt ein Isolat mit nur geringem

Aromafehler und guten funktionellen Eigenschaften [107]. Aus Sonnenblumenpresskuchen können

polyphenolarme PI extrahiert werden welche als Zusatzstoffe mit guten Emulgier- und Stabilisator-

eigenschaften eingesetzt werden können [108].

Trockenfraktionierungsverfahren erzeugen im Vergleich zur wässrigen Extraktion Proteinisolate von

höherer Reinheit. Zudem besitzen diese Extrakte aufgrund ihrer erhalten gebliebenen nativen

Strukturen eine bessere Löslichkeit. Durch den Einsatz von Gelierverfahren lassen sich Erbsenproteine

aus der Trockenfraktionierung zur Herstellung fester, strukturierter Fleischersatzprodukte

nutzen [109].

Nutritive und technofunktionelle Eigenschaften von Proteinextrakten und -isolaten aus Leguminosen

oder Ölsaaten werden durch die Weiterentwicklung von Extraktionsverfahren kontinuierlich

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verbessert. Die Verwendungsmöglichkeiten in Fleischersatzprodukten und Lebensmittelzuberei-

tungen wird dadurch stetig erweitert.

4.2. Textur

Extrusionsverfahren erlauben es, Rohprotein so zu bearbeiten, dass daraus ein faserartiges Produkt

mit möglichst fleischartigem Biss und Mundgefühl entsteht. Dafür wird die Rohmasse über eine

Förderschnecke unter hohem Druck durch spezielle Düsen gepresst, wobei es zu einer Erhitzung der

Masse und zur Strukturierung des austretenden Extrudats kommt. Miri et al. (2005) wendeten die

Extrusionstechnik erstmals für eine filamentöse Mykoproteinmasse an und erhielten dadurch ein

isotropes Produkt [110]. Durch High Moisture Extrusion Cooking (HMEC), bei dem mit erhöhten

Feuchtigkeitsgehalten von > 35% gearbeitet wird, können u. a. aus Erbsenproteinisolat faserige Stücke

mit guter Textur hergestellt werden [111]. Veränderungen von Prozessparametern im HMEC-

Verfahren wirken sich auf die Polymerisation von Weizengluten und dadurch auf die Struktur der

Proteinmasse aus [112].

Durch Electro Spinning von Proteinen können definierte, nanofibrilläre Strukturen erzeugt werden, die

danach durch Vernetzung der faserigen Strukturen zu Blöcken mit fleischähnlicher Textur

weiterverarbeitet werden [113]. Das Prinzip basiert auf dem Anlegen einer Hochspannung über der

aus einer Düse austretenden Polymerlösung. Dabei verdampft das Lösemittel und die Proteine ordnen

sich zu einer dünnen, langgestreckten Faser an.

Purwanti et al. (2013) nutzten mikrostrukturierte Molkenproteine, um die Textur und die Wasser-

bindekapazität eines Modellproduktes gezielt zu beeinflussen. Dabei konnten sie zeigen, dass die

mechanischen Eigenschaften eines Proteingels in Abhängigkeit der verwendeten Mikrostrukturen

modellierbar sind ohne dabei den Gesamtanteil an Protein verändern zu müssen, was einen Vorteil

für die Produktentwicklung darstellt [114]. Dies lässt annehmen, dass die Verwendung von Proteinen

mit bestimmten mikrostrukturellen Eigenschaften möglicherweise ein vielversprechendes Verfahren

zur Herstellung von Fleischimitaten mit verbesserter Textur ist. Allerdings fehlen an dieser Stelle noch

umfangreiche Studien, die sich gezielt mit der Mikrostrukturierung von Fleischersatzprodukten

beschäftigen.

Neuere Entwicklungen setzen Scherkräfte ein, um faserige, anisotrope Strukturen herzustellen.

Grabowska et al. (2014) stellten ein neuartiges Verfahren zur Produktion eines fadenförmigen

Biopolymers aus einer Gluten/Sojaproteinisolat-Mischung mithilfe eines Scherstromverfahrens

vor [115]. Dieses Verfahren nutzt Scherkräfte, die aufgrund von Rotationsbewegungen auf die

Proteinrohmasse wirken, um dieser eine faserige Struktur zu verleihen. Die Anisotropie des Produkts

wird dabei stark von der Temperatur der Scherzelle, dem Trockenmassegehalt sowie dem

Kohlenhydratanteil der Masse beeinflusst [116]. Auch Modellmischungen aus Pektin/Sojaproteinisolat

wurden bereits erfolgreich getestet [117]. Ein sehr ähnliches Verfahren ist die Verwendung der

Couette Zelle, mit dem sich fibröse Strukturen mit bis zu 3 cm Stärke aus einer granulären Mischung

pflanzlicher Proteine erzeugen lassen [118]. Die Zelle besteht dabei aus zwei konzentrischen Zylindern,

deren Zwischenraum mit der Rohmasse befüllt wird. Unter moderater Erhitzung wird der innere

Zylinder in eine Drehbewegung versetzt, sodass Scherkräfte erzeugt werden, die zur Strukturbildung

beitragen. Dieses Verfahren ermöglicht so z. B. die Herstellung von Fleischersatz in der Größe eines

ganzen Stückes Rindfleisch [119].

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Zur Herstellung von faserigen Biopolymeren stehen verschiedene Techniken wie Extrusions- und

Schertechnikverfahren, Electro Spinning oder Mikrostrukturierung von Proteinen zur Verfügung.

Extrusions- wie auch Schertechnikverfahren sind bereits in der Produktion von Fleischfaserimitaten

etabliert, wobei die Schertechnik gegenüber Extrusionsverfahren den Vorteil bietet, auf schonende

Weise großstückige Produkte zu produzieren und dabei geringere Energiemengen zu benötigen. Die

Mikrostrukturierung von Proteinen hingegen ist ein neuer innovativer Ansatz, der noch weiter

entwickelt werden muss, bevor dieser zur Fleischersatzproduktion eingesetzt werden kann.

5. Zusammenfassung

Es gibt aktuell eine Vielzahl an Möglichkeiten, tierisches Protein in der menschlichen Ernährung zu

ersetzen [120], wobei einige Produkte jedoch noch keine Marktreife erlangt haben.

Die Herstellung kommerzieller Produkte aus in vitro Fleisch ist derzeit noch nicht realisiert. Dennoch

zieht diese Innovation weite Kreise, indem sie die Reflexion über ethische und soziale Belange, die

unser Verhältnis zu Nahrungsmitteln, zur Agrarproduktion und zu den Nutztieren anstößt [121].

Die Produktion von Biomasse mithilfe von Mikroorganismen sollte als mögliche Quelle von Protein

(single cell protein, SCP) für Fleischersatz in Betracht gezogen werden. Mikroalgen sind aktuell

vorrangig im Bereich der funktionellen Lebensmittel angesiedelt; die Produktion der hochwertigen

Proteine ist auf Grund hoher Produktionskosten im Vergleich zu anderen Proteinquellen eher

unwirtschaftlich, weshalb Mikroalgen momentan aus ökonomischer Sicht zur Fleischersatzproduktion

eher ungeeignet sind. Makroalgen werden derzeit in nur geringem Umfang zum direkten Verzehr

kultiviert, bisher aber nicht zur Extraktion des Proteins herangezogen. Die Anzucht von Hefen wie

Kluyveromyces und Saccharomyces, die als GRAS-Organismen klassifiziert wurden, ist vor allem wegen

der Möglichkeit, Nebenströme aus der Lebensmittelindustrie als Substrat zur Kultivierung zu nutzen,

besonders interessant. Nach entsprechenden Aufreinigungsverfahren ist es möglich, Hefeprotein zu

Fleischersatz zu verarbeiten. Die Produktion von SCP mit bakteriellen Mikroorganismen bspw. auf

Methan- oder Methanolbasis ist prinzipiell möglich, dennoch ist dessen Nutzung auf Grund geringer

Verbraucherakzeptanz eher im Futtermittelbereich zu finden.

Insektenprotein als Fleischersatz ist in der westlichen Welt in Moment noch ein Nischenprodukt,

dessen breiterer Nutzung zum einen Vorbehalte auf Verbraucherseite sowie Unklarheiten zur

rechtlichen Situation entgegenstehen.

Eine vergleichbare Situation in Bezug auf die Lebensmittelsicherheit und Zulassung ist auch bei SCP

und Pilzen gegeben, sofern keine Speisepilze zur Proteinproduktion eingesetzt werden. Hier muss

ebenfalls eine umfassende Evaluation der Lebensmittelsicherheit erfolgen, was die Entwicklung eines

möglichen Produktes zusätzlich sehr aufwendig macht. Über die Bewertung nutritiver, mikrobieller

und toxikologischer Gefährdungen gemäß der Novel-Food-Verordnung hinaus ist dabei auch ein

Konzept zur Abschätzung allergener Risiken durch neuartige Proteine und Proteinquellen nötig [93,

122, 123].

Plizprotein eignet sich als frisches oder gefriergetrocknetes Myzel sowie in extrahierter Form als

Proteinisolat sehr gut zur Entwicklung innovativer Fleischimitate. Die faserige Struktur des Myzels

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bringt bei der Herstellung von Fleischanaloga texturelle Vorteile mit sich. Möglicherweise können auch

erwünschte angenehme Geschmacks- und Aromakomponenten der pilzlichen Biomasse positiv zum

Gesamteindruck des Produktes beitragen. Die Auswahl als essbar anerkannter Arten schafft gute

Voraussetzungen im Hinblick auf Lebensmittelsicherheit und Zulassung. Ein weiterer Vorteil ist die zu

erwartende höhere Akzeptanz der Lebensmittel durch die Konsumenten.

Aus denselben Gründen eignen sich Substrate, die bereits in Lebensmittelqualität vorliegen bzw. aus

Nebenströmen der Lebensmittelindustrie stammen, als Energiequellen besonders gut, da sie dem

hohen Lebensmittelqualitätsstandard gerecht werden. Dadurch werden Ressourcen besser verwertet,

die ansonsten verloren gingen oder unter ökologischem und ökonomischem Aufwand entsorgt

werden müssen.

Getreide als auch Körnerleguminosen wie Soja, Lupine und Erbse bleiben als etablierte pflanzliche

Proteinquellen für die Produktion von Fleischersatz weiterhin interessant, da bestehende Nachteile

der Produkte in funktioneller, technologischer und sensorischer Hinsicht sukzessive verbessert

werden. Gemüseprotein und -fasern aus Nebenströmen der Lebensmittelproduktion werden

ebenfalls zu Fleischanaloga verarbeitet. Rückstände der Ölgewinnung aus Ölsaaten wie Raps- oder

Sonnenblumenpresskuchen können durch angepasste Extraktionsverfahren hochwertige Proteine

bereitstellen, die sich für die Anwendung bei der Lebensmittelherstellung eignen. Außerdem ist eine

Weiterverarbeitung zu Fleischersatz denkbar. Auch Proteine aus Pseudocerealien wie z. B. Amaranth,

Quinoa und Buchweizen scheinen hierfür geeignete Proteinquellen zu sein.

Durch die Entwicklung neuer Extraktionsverfahren können Proteine mit unterschiedlichen

technofunktionellen, nutritiven und sensorischen Eigenschaften gewonnen werden, die sich bereits

für den Einsatz in Getränken oder texturierten Lebensmitteln hervorragend eignen. Durch

Beimischung von Faseranteilen kann auch die Texturierung des Produktes beeinflusst werden. In

Scherflussverfahren werden Biopolymere mit sehr guten texturellen Eigenschaften produziert, die bei

einer Stärke von bis zu 3 cm die Möglichkeit bieten, ganze Muskelfleischstücke zu imitieren. Die

Technologie ermöglicht zudem bei geringem Energieaufwand eine schonende Verarbeitung des

Produktes. Auch Extrusionsverfahren wie das High Moisture Extrusion Cooking wurden kontinuierlich

weiter entwickelt um die Textur der extrudierten Produkte zu verbessern.

Verbesserungen der sensorischen Qualität und der Fleischähnlichkeit stellen die Schlüsselparameter

für eine Erhöhung der Akzeptanz von Fleischsubstituten bei fleischverzehrenden Verbrauchern

dar [124, 125]. Daher ist die Weiterentwicklung von Produktionsverfahren hin zu verbesserten

Imitaten von großer Bedeutung, um auch Fleischkonsumenten mit den neuartigen Produkten

anzusprechen.

In der vorliegenden Recherchearbeit wurden die wichtigsten Aspekte aktueller Entwicklungen auf

dem Gebiet von Fleischersatzprodukten aus nicht tierischen Proteinquellen und Insekten zusammen-

getragen und zusammengefasst. Diese Arbeit steht nun als Informationsgrundlage und Anknüpfungs-

punkt für die Entwicklung alternativer Produkte im Bereich Fleischersatz zur Verfügung.

Page 21: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 21 von 28

6. Literatur

1. Schneider D Fleischalternativen Überblick – Marken & Hersteller. http://www.vegan-

news.de/fleischalternativen-ueberblick-hersteller/ abgerufen: 04.12.2016.

2. Post MJ (2012). Cultured meat from stem cells: challenges and prospects. Meat science 92, 297–

301.

3. Tuomisto HL & Mattos MJT de (2011). Environmental impacts of cultured meat production.

Environmental science & technology 45, 6117–6123.

4. Mattick CS, Landis AE & Allenby BR (2015). A case for systemic environmental analysis of cultured

meat. Journal of Integrative Agriculture 14, 249–254.

5. Smetana S, Mathys A, Knoch A & Heinz V (2015). Meat alternatives: life cycle assessment of most

known meat substitutes. The International Journal of Life Cycle Assessment 20, 1254–1267.

6. Kupferschmidt K (2013). Lab Burger Adds Sizzle to Bid for Research Funds. Science 341, 602–603.

7. Laestadius LI & Caldwell MA (2015). Is the future of meat palatable? Perceptions of in vitro meat

as evidenced by online news comments. Public health nutrition 18, 2457–2467.

8. Post MJ (2014). An alternative animal protein source: cultured beef. Annals of the New York

Academy of Sciences 1328, 29–33.

9. Moritz MSM, Verbruggen SEL & Post MJ (2015). Alternatives for large-scale production of cultured

beef: A review. Journal of Integrative Agriculture 14, 208–216.

10. Verbeke W, Sans P & van Loo EJ (2015). Challenges and prospects for consumer acceptance of

cultured meat. Journal of Integrative Agriculture 14, 285–294.

11. Bhat ZF, Kumar S & Bhat HF (2017). In vitro meat: A future animal-free harvest. Critical Reviews

in Food Science and Nutrition 57, 782–789.

12. Bunge J Sizzling Steaks May Soon Be Lab-Grown. http://www.wsj.com/articles/sizzling-steaks-

may-soon-be-lab-grown-1454302862 abgerufen: 15.12.2016.

13. Präve P, Schügerl K & Zucker H, eds (1980) Mikrobielle Proteingewinnung und Biotechnologie: 2.

Symposium, 1980. Verlag Chemie, Weinheim, Deerfield Beach, Fla.

14. Waslien CI & Steinkraus KH (1980). The Potential of Microbial Cells As Protein for Man.

BioScience 30, 397–398.

15. Steinkraus KH (1980). Introduction: Food from Microbes. BioScience 30, 384–386.

16. Giec A & Skupin J (1988). Single cell protein as food and feed. Die Nahrung 32, 219–229.

17. Mølck A-M, Poulsen M, Christensen HR, Lauridsen ST & Madsen C (2002). Immunotoxicity of

nucleic acid reduced BioProtein—a bacterial derived single cell protein—in Wistar rats. Toxicology

174, 183–200.

18. Anupama & Ravindra P (2000). Value-added food: Single cell protein. Biotechnology Advances 18,

459–479.

19. Litchfield JH (1980). Microbial Protein Production. BioScience 30, 387–396.

Page 22: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 22 von 28

20. Wainwright M & Künkel W (1995) Biotechnologie mit Pilzen: Eine Einführung ; mit 20 Tabellen.

Springer, Berlin, Heidelberg, New York.

21. Nasseri AT, Rasoul-Amini S, Morowvat MH & Ghasemi Y (2011). Single cell protein: production

and process. American Journal of food technology 6, 103–116.

22. Matassa S, Boon N, Pikaar I & Verstraete W (2016). Microbial protein: future sustainable food

supply route with low environmental footprint. Microbial biotechnology 9, 568–575.

23. Øverland M, Tauson A-H, Shearer K & Skrede A (2010). Evaluation of methane-utilising bacteria

products as feed ingredients for monogastric animals. Archives of animal nutrition 64, 171–189.

24. van der Spiegel M, Noordam MY & Fels-Klerx HJ (2013). Safety of novel protein sources (insects,

microalgae, seaweed, duckweed, and rapeseed) and legislative aspects for their application in food

and feed production. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 12, 662–678.

25. Belay A (2008). Spirulina (Arthrospira): production and quality assurance. In Spirulina in human

nutrition and health. (Gershwin ME & Belay A, eds), pp. 1–25. Boca Raton. Taylor & Francis.

26. Becker EW (2007). Micro-algae as a source of protein. Biotechnology Advances 25, 207–210.

27. Johnson EA (2013). Biotechnology of non-Saccharomyces yeasts--the ascomycetes. Applied

microbiology and biotechnology 97, 503–517.

28. Unibio Share Price - UBO, RNS News, Articles, Quotes, & Charts(Private July 2015).

http://www.proactiveinvestors.co.uk/PRIVATE:UBO/Unibio/ abgerufen: 02.02.2017.

29. Food made from natural gas will soon feed farm animals – and us.

https://www.newscientist.com/article/2112298-food-made-from-natural-gas-will-soon-feed-farm-

animals-and-us/ abgerufen: 02.02.2017.

30. Bekatorou A, Psarianos C & Koutinas AA (2006). Production of food grade yeasts. Food

Technology and Biotechnology 44, 407–415.

31. Yamada EA & Sgarbieri VC (2005). Yeast (Saccharomyces cerevisiae) protein concentrate:

preparation, chemical composition, and nutritional and functional properties. Journal of agricultural

and food chemistry 53, 3931–3936.

32. Fonseca GG, Gombert AK, Heinzle E & Wittmann C (2007). Physiology of the yeast Kluyveromyces

marxianus during batch and chemostat cultures with glucose as the sole carbon source. FEMS Yeast

Research 7, 422–435.

33. Yadav J, Bezawada J, Elharche S, Yan S, Tyagi RD & Surampalli RY (2014). Simultaneous single-cell

protein production and COD removal with characterization of residual protein and intermediate

metabolites during whey fermentation by K. marxianus. Bioprocess and biosystems engineering 37,

1017–1029.

34. Yadav J, Yan S, Ajila CM, Bezawada J, Tyagi RD & Surampalli RY (2016). Food-grade single-cell

protein production, characterization and ultrafiltration recovery of residual fermented whey

proteins from whey. Food and Bioproducts Processing.

35. Yadav JS, Bezawada J, Ajila CM, Yan S, Tyagi RD & Surampalli RY (2014). Mixed culture of

Kluyveromyces marxianus and Candida krusei for single-cell protein production and organic load

removal from whey. Bioresource technology 164, 119–127.

Page 23: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 23 von 28

36. Chang ST (1980). Mushrooms As Human Food. BioScience 30, 399–401.

37. Davies J & Lightowler H (1998). Plant-based alternatives to meat. Nutrition & Food Science 98,

90–94.

38. Hachmeister KA & Fung DYC (1993). Tempeh: A Mold-Modified Indigenous Fermented Food

Made from Soybeans and/or Cereal Grains. Critical reviews in microbiology 19, 137–188.

39. Hedger J (1978). Tempe, oncom and other mycological oddities. Bulletin of the British

Mycological Society 12, 53–55.

40. Nout RMJ (2007). The colonizing fungus as a food provider. In Food mycology: a multifaceted

approach to fungi and food. (Dijksterhuis J & Samson RA, eds), p. 335. CRC Press.

41. Machado ARG, Teixeira MFS, Souza Kirsch L de, Campelo MdCL & Aguiar Oliveira IM de (2016).

Nutritional value and proteases of Lentinus citrinus produced by solid state fermentation of

lignocellulosic waste from tropical region. Saudi Journal of Biological Sciences 23, 621–627.

42. Sanchez A, Ysunza F, Beltran-Garcia MJ & Esqueda M (2002). Biodegradation of viticulture wastes

by Pleurotus: a source of microbial and human food and its potential use in animal feeding. Journal

of agricultural and food chemistry 50, 2537–2542.

43. Steudler S & Bley T (2015). Biomass estimation during macro-scale solid-state fermentation of

basidiomycetes using established and novel approaches. Bioprocess and biosystems engineering 38,

1313–1323.

44. Bátori V, Ferreira JA, Taherzadeh MJ, Lennartsson PR & Batori V (2015). Ethanol and Protein from

Ethanol Plant By-Products Using Edible Fungi Neurospora intermedia and Aspergillus oryzae. BioMed

Research International 2015, 10.

45. Tang Y-J, Zhu L-W, Li H-M & Li D-S (2007). Submerged culture of mushrooms in bioreactors -

Challenges, current state-of-the-art, and future prospects. Food Technology and Biotechnology 45,

221–229.

46. Fazenda ML, Seviour R, McNeil B & Harvey LM (2008). Submerged Culture Fermentation of

“Higher Fungi”: The Macrofungi. In Advances in Applied Microbiology, pp. 33–103. Academic Press.

47. Trinci AP (1992). Myco-protein: A twenty-year overnight success story. Mycological Research 96,

1–13.

48. Trinci APJ (1994). Evolution of the Quorn® myco-protein fungus, Fusarium graminearum A3/5.

Microbiology 140, 2181–2188.

49. Wiebe MG (2002). Myco-protein from Fusarium venenatum: a well-established product for

human consumption. Applied microbiology and biotechnology 58, 421–427.

50. Thrane U (2007). Fungal protein for food. In Food mycology: a multifaceted approach to fungi

and food. (Dijksterhuis J & Samson RA, eds), p. 353. CRC Press.

51. Takahashi JA & Carvalho SA (2010). Nutritional potential of biomass and metabolites from

filamentous fungi. Current Research Technology and Education Topics in Applied Microbiology and

Microbial Biotechnology, Formatex, Badajoz, 1126–1135.

52. Bosse AK, Fraatz MA & Zorn H (2013). Formation of complex natural flavours by

biotransformation of apple pomace with basidiomycetes. Food chemistry 141, 2952–2959.

Page 24: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 24 von 28

53. Wu S, Zorn H, Krings U & Berger RG (2007). Volatiles from submerged and surface-cultured

beefsteak fungus,Fistulina hepatica. Flavour and Fragrance Journal 22, 53–60.

54. Kirsch LdS, Ebinuma VdCS & Teixeira MFS (2013). Mycelial biomass and biochemical properties of

proteases produced by Lentinus citrinus DPUA 1535 (Higher Basidiomycetes) in submerged

cultivation. International journal of medicinal mushrooms 15, 505–515.

55. Humfeld H (1948). The Production of Mushroom Mycelium (Agaricus campestris) in Submerged

Culture. Science (New York, NY) 107, 373.

56. Falanghe H (1962). Production of Mushroom Mycelium as a Protein and Fat Source in Submerged

Culture in Medium of Vinasse. Applied Microbiology 10, 572–576.

57. Martin AM & Bailey VI (1985). Growth of Agaricus campestris NRRL 2334 in the form of pellets.

Applied and Environmental Microbiology 49, 1502–1506.

58. Hadar Y & Cohen-Arazi E (1986). Chemical Composition of the Edible Mushroom Pleurotus

ostreatus Produced by Fermentation. Applied and Environmental Microbiology 51, 1352–1354.

59. Kirsch LdS, Macedo AJP de & Teixeira MFS (2015). Production of mycelial biomass by the

Amazonian edible mushroom Pleurotus albidus. Brazilian Journal of Microbiology 47, 658–664.

60. Ferreira JA, Mahboubi A, Lennartsson PR & Taherzadeh MJ (2016). Waste biorefineries using

filamentous ascomycetes fungi: Present status and future prospects. Bioresource technology 215,

334–345.

61. Kim K, Choi B, Lee I, Lee H, Kwon S, Oh K & Kim AY (2011). Bioproduction of mushroom mycelium

of Agaricus bisporus by commercial submerged fermentation for the production of meat analogue.

Journal of the science of food and agriculture 91, 1561–1568.

62. Zajul M, Stephan A, Ahlborn J, Trapp T, Frettlöh M & Zorn H (2016). Herstellung einer

alternativen Proteinquelle durch Submerskultivierung von Basidiomyceten auf industiellen

Nebenströmen als Nahrungsmittelrohstoff mit technofunktionellen Applikationen in veganen

Modellsystemen wie Brotbelag und veganen Sticks. In 45. Deutscher

Lebensmittelchemikertag: Kurzreferate. (Lebensmittelchemische Gesellschaft – Fachgruppe in der

GDCh, ed).

63. Confortin FG, Marchetto R, Bettin F, Camassola M, Salvador M & Dillon AJP (2008). Production of

Pleurotus sajor-caju strain PS-2001 biomass in submerged culture. Journal of industrial microbiology

& biotechnology 35, 1149–1155.

64. Moo-Young M, Chisti Y & Vlach D (1993). Fermentation of cellulosic materials to mycoprotein

foods. Special Issue: Solid Substrate Fermentations 11, 469–479.

65. Nair RB, Lennartsson PR & Taherzadeh MJ (2016). Mycelial pellet formation by edible

ascomycete filamentous fungi, Neurospora intermedia. AMB Express 6, 31.

66. Leitzmann C (2013). Fleischersatz–rein pflanzlich. UGB-Forum 30, 296–299.

67. Lucas MM, Stoddard FL, Annicchiarico P, Frías J, Martinez-Villaluenga C, Sussmann D, Duranti M,

Seger A, Zander PM & Pueyo JJ (2015). The future of lupin as a protein crop in Europe. Frontiers in

plant science 6.

68. Chardigny J-M & Walrand S (2016). Plant protein for food. OCL 23, D404.

Page 25: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 25 von 28

69. González-Pérez S & Vereijken JM (2007). Sunflower proteins: overview of their physicochemical,

structural and functional properties. Journal of the science of food and agriculture 87, 2173–2191.

70. Moure A, Sineiro J, Domínguez H & Parajó JC (2006). Functionality of oilseed protein products: A

review. Food Research International 39, 945–963.

71. Rodrigues IM, Coelho JF & Carvalho MGV (2012). Isolation and valorisation of vegetable proteins

from oilseed plants. Journal of Food Engineering 109, 337–346.

72. Kaushik P, Dowling K, McKnight S, Barrow CJ, Wang B & Adhikari B (2016). Preparation,

characterization and functional properties of flax seed protein isolate. Food chemistry 197, Part A,

212–220.

73. Oomah BD & Mazza G (1993). Flaxseed proteins—a review. Food chemistry 48, 109–114.

74. Ahrens S, Venkatachalam M, Mistry AM, Lapsley K & Sathe SK (2005). Almond (Prunus dulcis L.)

protein quality. Plant foods for human nutrition (Dordrecht, Netherlands) 60, 123–128.

75. Escamilla-Silva EM, Guzmán-Maldonado SH, Cano-Medinal A & González-Alatorre G (2003).

Simplified process for the production of sesame protein concentrate. Differential scanning

calorimetry and nutritional, physicochemical and functional properties. Journal of the science of food

and agriculture 83, 972–979.

76. House JD, Neufeld J & Leson G (2010). Evaluating the quality of protein from hemp seed

(Cannabis sativa L.) products through the use of the protein digestibility-corrected amino acid score

method. Journal of agricultural and food chemistry 58, 11801–11807.

77. Tang C-H, Ten Z, Wang X-S & Yang X-Q (2006). Physicochemical and functional properties of

hemp (Cannabis sativa L.) protein isolate. Journal of agricultural and food chemistry 54, 8945–8950.

78. Feyzi S, Varidi M, Zare F & Varidi MJ (2015). Fenugreek (Trigonella foenum graecum) seed protein

isolate: extraction optimization, amino acid composition, thermo and functional properties. Journal

of the science of food and agriculture 95, 3165–3176.

79. Abugoch LE, Romero N, Tapia CA, Silva J & Rivera M (2008). Study of some physicochemical and

functional properties of quinoa (chenopodium quinoa willd) protein isolates. Journal of agricultural

and food chemistry 56, 4745–4750.

80. Martínez EN & Añón MC (1996). Composition and Structural Characterization of Amaranth

Protein Isolates. An Electrophoretic and Calorimetric Study. Journal of agricultural and food

chemistry 44, 2523–2530.

81. Mota C, Santos M, Mauro R, Samman N, Matos AS, Torres D & Castanheira I (2016). Protein

content and amino acids profile of pseudocereals. 10th International Food Data Conference (IFDC):

Joining nutrition, agriculture and food safety through food composition 193, 55–61.

82. Tomotake H, Shimaoka I, Kayashita J, Nakajoh M & Kato N (2002). Physicochemical and

Functional Properties of Buckwheat Protein Product. Journal of agricultural and food chemistry 50,

2125–2129.

83. Mesa-Stonestreet NJ de, Alavi S & Bean SR (2010). Sorghum proteins: the concentration,

isolation, modification, and food applications of kafirins. Journal of food science 75, R90-R104.

Page 26: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 26 von 28

84. Appenroth K-J, Sree KS, Böhm V, Hammann S, Vetter W, Leiterer M & Jahreis G (2017).

Nutritional value of duckweeds (Lemnaceae) as human food. Food chemistry 217, 266–273.

85. Tamayo Tenorio A, Boom RM & van der Goot AJ (2017). Understanding leaf membrane protein

extraction to develop a food-grade process. Food chemistry 217, 234–243.

86. Tamayo Tenorio A, Gieteling J, Jong GA de, Boom RM & van der Goot AJ (2016). Recovery of

protein from green leaves: Overview of crucial steps for utilisation. Food chemistry 203, 402–408.

87. Oonincx DGAB & Boer IJM de (2012). Environmental impact of the production of mealworms as a

protein source for humans - a life cycle assessment. PloS one 7, e51145.

88. Verbeke W (2015). Profiling consumers who are ready to adopt insects as a meat substitute in a

Western society. Food Quality and Preference 39, 147–155.

89. Megido RC, Gierts C, Blecker C, Brostaux Y, Haubruge É, Alabi T & Francis F (2016). Consumer

acceptance of insect-based alternative meat products in Western countries. Food Quality and

Preference 52, 237–243.

90. Schouteten JJ, Steur H de, Pelsmaeker S de, Lagast S, Juvinal JG, Bourdeaudhuij I de, Verbeke W

& Gellynck X (2016). Emotional and sensory profiling of insect-, plant- and meat-based burgers under

blind, expected and informed conditions. Food Quality and Preference 52, 27–31.

91. Belluco S, Losasso C, Maggioletti M, Alonzi CC, Paoletti MG & Ricci A (2013). Edible Insects in a

Food Safety and Nutritional Perspective. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 12,

296–313.

92. EFSA Scientific Commitee (2015). Risk profile related to production and consumption of insects

as food and feed. EFSA Journal 13, 4257.

93. (2015) Verordnung (EU) 2015/2283 des Europäischen Parlaments und des Rates über neuartige

Lebensmittel. OJ L327.

94. Han S-R, Lee B-S, Jung K-J, Yu H-J, Yun E-Y, Hwang JS & Moon K-S (2016). Safety assessment of

freeze-dried powdered Tenebrio molitor larvae (yellow mealworm) as novel food source: Evaluation

of 90-day toxicity in Sprague-Dawley rats. Regulatory toxicology and pharmacology : RTP 77, 206–

212.

95. Jones OG (2016). Recent advances in the functionality of non-animal-sourced proteins

contributing to their use in meat analogs. Current Opinion in Food Science 7, 7–13.

96. Mittermaier S (2013) Characterisation of functional and sensory properties of lupin proteins,

Erlangen-Nürnberg.

97. Schindler S, Wittig M, Zelena K, Krings U, Bez J, Eisner P & Berger RG (2011). Lactic fermentation

to improve the aroma of protein extracts of sweet lupin (Lupinus angustifolius). Food chemistry 128,

330–337.

98. Stephany M, Eckert P, Bader-Mittermaier S, Schweiggert-Weisz U & Carle R (2016). Lipoxygenase

inactivation kinetics and quality-related enzyme activities of narrow-leafed lupin seeds and flakes.

LWT - Food Science and Technology 68, 36–43.

Page 27: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 27 von 28

99. Stephany M, Kapusi K, Bader-Mittermaier S, Schweiggert-Weisz U & Carle R (2016). Odour-active

volatiles in lupin kernel fibre preparations (Lupinus angustifolius L.). Eur Food Res Technol 242, 995–

1004.

100. Magalhães SC, Fernandes F, Cabrita AR, Fonseca AJ, Valentão P & Andrade PB (2017). Alkaloids

in the valorization of European Lupinus spp. seeds crop. Industrial Crops and Products 95, 286–295.

101. Rodrigues IM, Carvalho MGV & Rocha JM (2016). Increase of protein extraction yield from

rapeseed meal through a pretreatment with phytase. Journal of the science of food and agriculture.

102. Berghout J, Marmolejo-Garcia C, Berton-Carabin CC, Nikiforidis CV, Boom RM & van der Goot AJ

(2015). Aqueous fractionation yields chemically stable lupin protein isolates. Food Research

International 72, 82–90.

103. Berghout JAM, Boom RM & van der Goot AJ (2014). The potential of aqueous fractionation of

lupin seeds for high-protein foods. Food chemistry 159, 64–70.

104. D'Agostina A, Antonioni C, Resta D, Arnoldi A, Bez J, Knauf U & Wasche A (2006). Optimization

of a pilot-scale process for producing lupin protein isolates with valuable technological properties

and minimum thermal damage. Journal of agricultural and food chemistry 54, 92–98.

105. Sussmann D, Pickardt C, Schweiggert U & Eisner P (2013). Influence of different processing

parameters on the isolation of lupin (Lupinus angustifolius L.) protein isolates: a preliminary study.

Journal of Food Process Engineering 36, 18–28.

106. Sussmann D, Halter T, Pickardt C, Schweiggert-Weisz U & Eisner P (2013). An Optimization

Approach for the Production of Fatlike Protein Isolates from Different Leguminous Seeds Using

Response Surface Methodology. Journal of Food Process Engineering 36, 715–730.

107. Haar D von der, Müller K, Bader-Mittermaier S & Eisner P (2014). Rapeseed proteins –

Production methods and possible application ranges. OCL 21, D104.

108. Pickardt C, Eisner P, Kammerer DR & Carle R (2015). Pilot plant preparation of light-coloured

protein isolates from de-oiled sunflower (Helianthus annuus L.) press cake by mild-acidic protein

extraction and polyphenol adsorption. Food Hydrocolloids 44, 208–219.

109. Schutyser M, Pelgrom P, van der Goot AJ & Boom RM (2015). Dry fractionation for sustainable

production of functional legume protein concentrates. Trends in Food Science & Technology 45, 327–

335.

110. Miri T, Barigou M, Fryer PJ & Cox PW (2005). Flow induced fibre alignment in Mycoprotein

paste. Food Research International 38, 1151–1160.

111. Osen R, Toelstede S, Wild F, Eisner P & Schweiggert-Weisz U (2014). High moisture extrusion

cooking of pea protein isolates. Journal of Food Engineering 127, 67–74.

112. Pietsch VL, Emin MA & Schuchmann HP (2017). Process conditions influencing wheat gluten

polymerization during high moisture extrusion of meat analog products. Journal of Food Engineering

198, 28–35.

113. Nieuwland M, Geerdink P, Brier P, van den Eijnden P, Henket JT, Langelaan ML, Stroeks N, van

Deventer HC & Martin AH (2013). Food-grade electrospinning of proteins. Innovative Food Science &

Emerging Technologies 20, 269–275.

Page 28: Proteine nicht tierischer Herkunft als Fleischersatz - …...in Kultur zu ermöglichen, müssen ihnen zudem Oberflächen zur flexiblen Verankerung geboten werden, die eine Kontraktion

Seite 28 von 28

114. Purwanti N, Peters JPCM & van der Goot AJ (2013). Protein micro-structuring as a tool to

texturize protein foods. Food & function 4, 277–282.

115. Grabowska KJ, Tekidou S, Boom RM & van der Goot A-J (2014). Shear structuring as a new

method to make anisotropic structures from soy–gluten blends. Food Research International 64,

743–751.

116. Grabowska KJ, Zhu S, Dekkers BL, Ruijter NC de, Gieteling J & van der Goot AJ (2016). Shear-

induced structuring as a tool to make anisotropic materials using soy protein concentrate. Journal of

Food Engineering 188, 77–86.

117. Dekkers BL, Nikiforidis CV & van der Goot AJ (2016). Shear-induced fibrous structure formation

from a pectin/SPI blend. Innovative Food Science & Emerging Technologies 36, 193–200.

118. Krintiras GA, Gobel J, Bouwman WG, van der Goot AJ & Stefanidis GD (2014). On

characterization of anisotropic plant protein structures. Food & function 5, 3233–3240.

119. Krintiras GA, Gadea Diaz J, van der Goot AJ, Stankiewicz AI & Stefanidis GD (2016). On the use of

the Couette Cell technology for large scale production of textured soy-based meat replacers. Journal

of Food Engineering 169, 205–213.

120. Asgar MA, Fazilah A, Huda N, Bhat R & Karim AA (2010). Nonmeat Protein Alternatives as Meat

Extenders and Meat Analogs. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 9, 513–529.

121. Ferrari A (2016). 40. Envisioning the futures of animals through in vitro meat. In Food

futures: Ethics, science and culture : EurSafe 2016, Porto, Portugal, 29 September-1 October 2016.

(Olsson IAS, Araújo SM & Vieira MF, eds), pp. 265–270. Wageningen. Wageningen Academic

Publishers.

122. Verhoeckx K, Broekman H, Knulst A & Houben G (2016). Allergenicity assessment strategy for

novel food proteins and protein sources. Regulatory Toxicology and Pharmacology 79, 118–124.

123. (EFSA Panel on Genetically Modified Organisms) EFSA GMO Panel (2011). Scientific Opinion on

Guidance for risk assessment of food and feed from genetically modified plants. EFSA J 9, 2150.

124. Hoek AC, Luning PA, Weijzen P, Engels W, Kok FJ & Graaf C de (2011). Replacement of meat by

meat substitutes. A survey on person- and product-related factors in consumer acceptance. Appetite

56, 662–673.

125. Hoek AC, van Boekel MA, Voordouw J & Luning PA (2011). Identification of new food

alternatives: How do consumers categorize meat and meat substitutes? Food Quality and Preference

22, 371–383.