Forscher erzeugen Kaffee aus dem Bio-Reaktor

Im finnischen Forschungszentrum VTT ist es Forschern gelungen, erfolgreich Kaffeezellen in einem Bioreaktor durch zelluläre Landwirtschaft produziert. Aus diesen Zellen hat man dann Kaffee geröstet.  Die Innovation kann dazu beitragen, die Produktion von Kaffee nachhaltiger zu gestalten. Die ersten von VTT in einem Labor in Finnland hergestellten Chargen riechen und schmecken wie herkömmlicher Kaffee.

Angesichts der steigenden Nachfrage und zahlreicher Nachhaltigkeitsprobleme im traditionellen Kaffeeanbau besteht ein dringender Bedarf an alternativen Methoden der Kaffeeproduktion. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Kaffee werden mehr Anbauflächen benötigt, um genügend Kaffeebohnen zu produzieren, was zur Abholzung von Wäldern führt – insbesondere in empfindlichen Regenwaldgebieten.

Die Idee, Kaffee im Labor herzustellen, um diese Probleme zu umgehen, gibt es bereit seit den 70er Jahren. Aber es scheint noch keiner so etwas gemacht zu haben. In einer Mitteilung von Mitte September 2021 haben die Forscher diesen Erfolg öffentlich gemacht. Nach Fleisch kommt also auch Kaffee demnächst aus dem Labor.

Kaffee (links) und Zellkulturen (rechts), Quelle: VTT

"Bei VTT ist dieses Projekt Teil unserer allgemeinen Bestrebungen, die biotechnologische Produktion von alltäglichen und vertrauten Produkten zu entwickeln, die konventionell in der Landwirtschaft hergestellt werden. Dazu verwenden wir viele verschiedene Wirte, wie Mikroben, aber auch Pflanzenzellen", sagt der Leiter des Forschungsteams, Dr. Heiko Rischer vom VTT.

Das VTT entwickelt in seinem Labor in Finnland die Kaffeeproduktion durch Pflanzenzellen. Dabei werden Zellkulturen, die in mit Nährmedium gefüllten Bioreaktoren schwimmen, zur Herstellung verschiedener Produkte auf tierischer und pflanzlicher Basis verwendet. Das Projekt begann damit, Kaffee-Zellkulturen zur Etablierung der entsprechenden Zelllinien im Labor anzulegen und diese in Bioreaktoren zu überführen. Dann konnte mit der Produktion von Biomasse begonnen werden. Nach der Analyse der Biomasse wurde ein Röstverfahren entwickelt, und der neue Kaffee wurde schließlich von einem geschulten Sensorik-Team des VTT bewertet. An dem gesamten Verfahren waren mehrere Disziplinen und Experten aus den Bereichen Pflanzenbiotechnologie, Chemie und Lebensmittelwissenschaft beteiligt.

"Unser geschultes Sensorik-Panel und die analytische Untersuchung ergaben, dass das Profil des Gebräus in Bezug auf Geruch und Geschmack dem eines normalen Kaffees ähnelt. Die Kaffeezubereitung ist jedoch eine Kunst und erfordert eine iterative Optimierung unter der Aufsicht von Spezialisten mit speziellen Geräten. Unsere Arbeit bildet dazu die Grundlage", sagt Rischer.

Derzeit sind alle unter Laborbedingungen hergestellten Kaffees experimentelle Lebensmittel und müssten von der FDA genehmigt werden, um in den Vereinigten Staaten vermarktet und an Verbraucher verkauft werden zu können. In Europa müsste der im Labor gezüchtete Kaffee zunächst als Novel Food zugelassen werden, bevor er auf den Markt kommt.

Technisch gesehen basiert der Produktionsprozess auf bestehenden und bewährten Technologien wie dem konventionellen Betrieb von Bioreaktoren. Die Idee, dass Kaffeezellen zur Herstellung von Kaffee verwendet werden könnten, wurde bereits in den 1970er Jahren von P.M. Townsley vorgestellt (P.M. Townsley (1974), Production Coffee from Plant Cell Suspension Cultures. Can. Inst. Food Sci. Technol. J. 7: 79-81.).

"Das Erlebnis, die erste Tasse zu trinken, war aufregend. Ich schätze, dass wir nur noch vier Jahre davon entfernt sind, die Produktion hochzufahren und die behördliche Genehmigung zu erhalten. Die Züchtung von Pflanzenzellen erfordert besondere Fachkenntnisse, wenn es darum geht, den Prozess zu skalieren und zu optimieren. Die nachgelagerte Verarbeitung und Produktformulierung sowie die behördliche Zulassung und Markteinführung sind weitere Schritte auf dem Weg zu einem kommerziellen Produkt. Dennoch haben wir jetzt bewiesen, dass im Labor gezüchteter Kaffee Realität werden kann", sagt Rischer. Ein YouTube-Video mit Informationen zur Kaffee-Produktion im Labor findet sich hier.

Das Projekt steht im Zusammenhang mit den strategischen Forschungszielen des VTT zur Lösung der größten Herausforderungen der Welt. Die zelluläre Landwirtschaft ist einer der Wege zu einer nachhaltigeren Nahrungsmittelproduktion.

"Die wahre Wirkung dieser wissenschaftlichen Arbeit wird durch Unternehmen erzielt, die bereit sind, die Produktion von Lebensmittelzutaten zu überdenken und kommerzielle Anwendungen voranzutreiben. Der VTT arbeitet mit großen und kleinen Unternehmen zusammen und unterstützt sie dabei, die Möglichkeiten in ihrer Produktentwicklung zu nutzen. Letztendlich sollten alle Bemühungen zu nachhaltigeren und gesünderen Lebensmitteln führen, die den Verbrauchern und dem Planeten zugute kommen", so Rischer abschließend. Ein deutschsprachiger Artikel findet sich hier.