LONDON (IT BOLTWISE) – Ein angepasster Pilz baut 90 Prozent der Cellulose und 70 Prozent der Hemicellulose aus gemahlenen Maiskolbenspindeln innerhalb von zehn Tagen ab. Mehrere Forschungsansätze zeigen, wie solche Bioprozesse Textur, Geschmack und Nährwert pflanzlicher Lebensmittel verbessern sollen. Gleichzeitig wird deutlich, dass die Übertragbarkeit vom Labor- in den Pilotmaßstab bislang oft offen ist. Für die Praxis rücken dadurch Reaktorparameter, Substratvorbehandlung und Skalierungsrisiken in den Fokus.
Die Idee klingt auf den ersten Blick nach Biologie, wird aber in der Umsetzung vor allem zu einer Frage von Prozessführung: Aus Maisresten sollen pflanzliche Zutaten entstehen, die sich in Geschmack, Textur und Nährwert an Lebensmittelkonzepte annähern. Im Kern geht es um Fermentationen, bei denen Mikroorganismen gezielt Enzyme und Stoffwechselwege nutzen, um aus schwer abbaubaren Pflanzenbestandteilen verwertbare Bausteine zu machen. Ein Beispiel nennt in einem zehntägigen Test in einem 3-Liter-Bioreaktor beeindruckende Abbauraten von 90 Prozent Cellulose und 70 Prozent Hemicellulose – und zwar direkt aus gemahlenen Maiskolbenspindeln.
Dass sich solche Raten nicht nur als Labortrick verkaufen lassen, sondern in Richtung Lebensmittelqualität gedacht werden, zeigen die Parallelstränge in der Forschung. Das internationale Projekt Flavourferm adressiert pflanzliche Alternativen zu Fleisch, Milch und Käse und kombiniert dabei mehrere Fermentationsbausteine: eine präzise Fermentation mittels rekombiniertem veganem Casein, Biomassefermentation mit Pilzen sowie den Einsatz von Milchsäurebakterien. Neben der Reifung von Käsevarianten, die unter anderem auf Lupinenbasis hergestellt werden, steht auch der Produktfokus fest: Textur, Geschmack und Nährwert sollen verbessert werden. Das Projekt läuft vom 1. November 2024 bis zum 30. April 2028, und als zeitlicher Meilenstein werden Verbrauchertests mit Prototypen für das Frühjahr 2026 angekündigt.
Auch bei den zweiten Ansätzen wird deutlich, wie stark die Systemgrenzen zählen – also was vor der eigentlichen Fermentation passiert und welche Zwischenprodukte in die nächste Stufe übergehen. Das dänische Spin-out React Foods plant, Kohlendioxid sowie über erneuerbaren Strom hergestellten Wasserstoff über Mikroorganismen in Acetat umzuwandeln, bevor Hefe diesen Zwischenstoff in proteinreiche Biomasse verarbeitet. Laut Angaben der Aarhus University erhielt das Vorhaben hierfür 4,2 Millionen dänische Kronen vom BioInnovation Institute. Als nächster Schritt soll am Forschungscampus AU Viborg die Kopplung der einzelnen Prozessschritte im Pilotmaßstab als Gesamtsystem erprobt werden – Marktreife Lebensmittelzutaten erreicht das Vorhaben bislang noch nicht, womit das typische Spannungsfeld zwischen Demonstration und industrieller Verlässlichkeit sichtbar wird.
Während Flavourferm und React Foods eher auf Produktqualität und Wertschöpfung über bestimmte Zielsubstrate zielen, rücken andere Projekte Reststoffströme und Rohstofflogistik in den Vordergrund. Das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) untersucht in Müncheberg, welche Trockenbohnensorten sich für sandige Böden und trockene Sommerbedingungen in Brandenburg eignen. Der Hintergrund ist nicht nur agronomisch: Wenn pflanzliche Proteine über definierte Kulturen oder aus Reststoffen stabil verfügbar sein sollen, muss die Lieferkette bereits vor dem Bioreaktor funktionieren. Genau daran knüpft die Pilzfermentation an, die die Abbauleistung an einen konkreten Substratpfad koppelt – in diesem Fall Maiskolbenspindeln – und damit potenziell lokal anfallende Nebenströme in Wert überführt.
Bei der Skalierung zeigen sich allerdings die Grenzen, die Bioprozesse in der Praxis immer wieder einbremsen. Die Quelle benennt, dass die Übertragbarkeit von Reststoff-Fermentationen auf größere Anlagen bislang offen ist – und damit ein Kernproblem klassischer Bioproduktion: Im Labor lassen sich Temperatur, Durchmischung und biologische Aktivität oft eng kontrollieren; im größeren Maßstab treten dagegen Verteilungs- und Transporteffekte deutlicher zutage. Diese Lücke adressiert auch das Projekt INDUZELL mit einem hybriden Prozessmodell, das Reaktionstechnik, Datenerfassung, Mikroskopie und KI-Bildanalyse verbindet, um Stammzellen im Bioreaktor zu überwachen. Geplant ist die Hochskalierung bis zu Systemen mit einem Volumen von bis zu 10 Litern, gefördert mit rund 220.000 Euro durch das Land Niedersachsen und den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung.
Flankiert wird das Ganze durch Vorhaben, die nicht am Reaktor enden, sondern die Vermarktung und Prozesskette betrachten. Das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) verfolgt etwa EthaNa zur Gewinnung alternativer Proteine aus Rapspresskuchen und führt dazu Gespräche mit potenziellen Anwendern zur Kommerzialisierung. Daneben pilotiert Fraunhofer CBP gemeinsam mit der Mibelle Group eine Biotechnologie, mit der palmölfreie Fette aus Kohlendioxid für industrielle Zwecke hergestellt werden sollen; als Brücke zur industriellen Skalierung werden dabei Pilot- und Demonstrationsanlagen eingeordnet. Selbst auf Seiten alternativer Substratpfade untersucht die Jiangxi Academy of Sciences Reststoffe mit einem angepassten Pilz, der im Test 90 Prozent Cellulose und 70 Prozent Hemicellulose aus Maiskolbenspindeln abbaut – allerdings bleibt auch hier die Zuverlässigkeit in größeren Anlagen offen.
Für Unternehmen, die solche Ansätze in Pilotierung oder Entwicklung übernehmen wollen, ergibt sich damit eine ziemlich konkrete Agenda: Nicht nur die Abbaurate zählt, sondern die reproduzierbare Kopplung von Substratqualität, Reaktorparametern und Zeitfenstern. Genau diese Logik wird in den Begleitformaten zur Praxisfermentation betont, die prüfen wollen, wie Substrat, Parameter und Abbauleistung vor einem Scale-up bewertet werden. Parallel dazu versucht im weiteren Kontext das Bundesprogramm „Ökologischer Landbau“ über das Projekt „WissensWert regional“ Lieferketten aufzubauen; die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung soll Akteure und Lieferverträge analysieren, damit Bio-Lieferketten für Kantinen, Schulen, Kitas, Restaurants und den Fachhandel entstehen. Bis 2027 sollen unter anderem Vorschläge für faire Abnahmegarantien und rechtssichere Bio-Kriterien in Ausschreibungen vorliegen, was in der Praxis oft den Unterschied macht, ob neue Zutaten nur im Test laufen oder dauerhaft in Beschaffung und Produktion passen.
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