Was ist kultiviertes Fleisch?

Im deutschen Einzelhandel schießen Anbieter von Fleischalternativen auf Pflanzenbasis nur so aus dem Boden beziehungsweise den Kühlregalen, um kultiviertes Fleisch ist es vergleichsweise ruhig. Um zu verstehen, warum das so ist, muss zunächst der Herstellungsprozess des kultivierten Fleischs betrachtet werden und was genau unter diese Definition fällt.

Was ist kultiviertes Fleisch?

Für kultiviertes Fleisch gibt es viele Namen, im Englischen noch mehr als im Deutschen, Kunstfleisch, künstliches Fleisch, Kulturfleisch, schlachtfreies Fleisch, Laborfleisch oder in-vitro-Fleisch um nur einige zu nennen. Am nächsten an die Realität kommt wohl der englische Begriff „cell-cultured meat“, der sich grob mit „Fleisch, das aus Zellkulturen stammt“ übersetzen lässt. Denn genau das ist es: Fleisch, für das keine oder zumindest sehr viel weniger Tier geschlachtet werden, da es als Zellkultur im Labor gezüchtet wird.

Wie wird kultiviertes Fleisch hergestellt?

Zu sagen, dass für kultiviertes Fleisch keine Tiere sterben müssen, stimmt aktuell noch nicht. Denn die Zellen, die im Labor anwachsen sind tierischen Ursprungs und werden nicht zwingend einem lebenden Tier entnommen. Aber der Reihe nach.

Zunächst muss über die Zellquelle entschieden werden, also ob das kultivierte Fleisch wie Rind, Schwein, Geflügel oder Fisch schmecken und was für ein Zelltyp genutzt werden soll, beispielsweise undifferenzierte Stammzellen, Fettgewebe oder Muskelvorläuferzellen. Wenn das geklärt ist, kann dem entsprechenden Tier eine Gewebeprobe entnommen werden, auch Biopsie genannt.

Für embryonale Stammzellen müssen die Zellen einer Blastozyste entnommen werden, das ist das Stadium, welches ein Embryo etwa vier Tage nach der Befruchtung erreicht. Die anderen Zellen werden ebenfalls dem jeweils namensgebenden Gewebe entnommen – Muskelzellen aus Muskelgewebe, Fettzellen aus Fettgewebe und so weiter. Eine Biopsie kann bei einem narkotisierten lebenden Tier durchgeführt werden oder die Zellen werden einem geschlachteten Tier entnommen.

Die entnommenen Zellen durchlaufen verschiedene Reinigungs- und Anreicherungsschritte, die dafür sorgen sollen, dass keine Stoffe, Mikroorganismen oder Zelltypen mehr enthalten sind, die nicht im Endprodukt gewollt sind. Sind die Zellen gereinigt, werden sie in immer größer werdenden Gefäßen vermehrt, gerade Säugetierzellen wachsen nur bei einer spezifischen Ausgangsdichte gut an, weswegen eine kleine Zellkultur nicht sofort in einen Bioreaktor mit einem Volumen von 1.000 Litern gegeben werden kann. Haben die Zellen die gewünschte Dichte erreicht, müssen sie, wenn es sich um Stammzellen handelt, ausdifferenziert werden.

Das gilt insbesondere für embryonale Stammzellen, die theoretisch zu jedem Zelltyp werden können egal ob Muskel, Knochen, Nerven oder Fett. Für kultiviertes Fleisch sind hauptsächlich Fett- und Muskelzellen interessant. Die Ausdifferenzierung wird erreicht, indem die Zusammensetzung der Signalmoleküle im Kulturmedium oder die Umweltbedingungen verändert werden. Da die Zelldifferenzierung nicht hundertprozentig effizient ist, kann eine weitere Reinigung des Zielzelltyps erforderlich sein, um beispielsweise übrige nicht ausdifferenzierte Stammzellen zu entfernen.

Geht es dann an die Großproduktion kommen verschiedene Arten von Bioreaktoren in Frage wie Rührkessel und Wippbett-Bioreaktoren. In den Reaktoren können Mikroträger oder Gerüste als Oberflächen dienen, die die Bildung komplexerer Zellstrukturen ermöglichen. Sobald die Zellen ihre maximale Dichte erreicht und sich in den gewünschten Zelltyp differenziert haben, muss bei der Ernte darauf geachtet werden, dass die Zellintegrität erhalten bleibt. Die Zellen können mittels Sedimentation, Zentrifugation oder Filtration gesammelt werden. Wenn Zellen auf nicht essbaren oder nicht biologisch abbaubaren Gerüsten oder Mikroträgern gewachsen sind, müssen sie zunächst enzymatisch, chemisch oder mechanisch von diesen getrennt werden, bevor sie weiterverarbeitet werden können. Als letzter Schritt folgt die Formulierung, damit aus dem Zellhaufen ein Lebensmittel wird. Das kann beinhalten Zutaten für den Geschmack oder Konservierungsstoffe zuzugeben, aber auch verschiedene Zelltypen sowie pflanzliche Komponenten zu mischen, um die Textur von herkömmlichem Fleisch nachzubilden.

Welche hygienischen Herausforderungen birgt kultiviertes Fleisch?

Genau wie bei jedem anderen Lebensmittel müssen auch bei der Produktion von kultiviertem Fleisch Hygienestandards eingehalten werden. Allerdings gibt es bei kultiviertem Fleisch Quellen für mögliche Verunreinigungen, die bei der regulären Fleischverarbeitung so nicht auftreten.

Dinge wie Fremdkörper, Mikroplastik, Schwermetalle, Kontaminationen durch antimikrobielle Wirkstoffe oder Rückstände von Tierarzneimitteln sind Gefahren, mit denen sich auch die reguläre Fleischverarbeitung befassen muss. Die nun folgenden Gefahrenquellen treten zwar nicht ausschließlich bei der Produktion von kultiviertem Fleisch auf, aber vermutlich häufiger.

Pathogene

Pathogene und andere krankheitserregende Stoffe umfassen mikrobielle Erreger wie Bakterien, einschließlich antibiotikaresistenter Stämme, Viren, Prionen, Parasiten, Protozoen und Pilze, die beim Menschen Krankheiten verursachen können, sei es durch Infektion oder durch die Produktion von Toxinen. Die Pathogene können, wenn sie bis ins Endprodukt gelangen und in ausreichend hohen Konzentrationen vorliegen, gefährlich für den Konsumenten sein. Wege wie die Pathogene in das Endprodukt gelangen gibt es viele: Über die tierischen Zellen aus der Biopsie, während der Zellkultur durch Medien oder Mikroträger, nach der Ernte durch Bindemittel oder Aromen und schlicht durch nicht sterile Ausrüstungsgegenstände oder menschliche Fehler.

Um die Pathogenkonzentration im Endprodukt so gering wie möglich zu halten, sollten Mitarbeitende auf bewährte Hygienepraktiken achten. Zudem kann die Gesundheitshistorie des Tieres erfragt werden, von dem die Zellen stammen, womit zumindest Pathogene ausgeschlossen werden, die Symptome ausgelöst haben. Eine gute Prozessüberwachung und die Entnahme von Proben, um diese auf gängige Pathogene zu testen, ermöglicht, Kontaminationen frühzeitig zu erkennen und dagegen vorzugehen.

Bei der Herstellung von Fleisch mittels Zellkulturen gilt allerdings die Besonderheit, dass die Medien auf denen Säugetierzellen wachsen für Bakterien und Pilze genauso nährstoffreich sind und damit deren ungewünschtes Wachstum unterstützen. Außerdem besteht bei Zelllinien immer die Möglichkeit, dass sich das Genom über die Zeit leicht verändert. Das muss nicht zwingend Auswirkungen auf das Produkt in diesem Fall das kultivierte Fleisch haben. Es kann aber sein, dass durch eine Veränderung der DNA ein bisher unauffälliges Molekül innerhalb der Zelle zu einem Allergen wird oder eine andere negative gesundheitliche Reaktion hervorruft. Da die Pharmabranche im Zusammenhang mit Biopharmazeutika ähnlichen Herausforderungen gegenüber steht, kann die anlaufende industrielle Produktion von kultiviertem Fleisch sich dort Methoden abschauen, wie sie am effektivsten mögliche Erbgutveränderungen in der Zelllinie überwachen könnte.

Mikrobielle Toxine

Bakterien, Pilze und Protisten – das sind ein- bis mehrzellige Eukaryoten also beispielsweise Mikroalgen – produzieren Toxine, die dann als mikrobielle Toxine bezeichnet werden. Solche mikrobiellen Toxine können in kultiviertes Fleisch gelangen, wenn neben den gewünschten Säugetierzellen auch mikrobielle Zellen vermehrt wurden. Abhängig von der Beschaffenheit des Toxins kann dieses noch in der Zellkultur vorhanden sein, selbst wenn sein Produzent es nicht mehr ist.

Der vermutlich größte Hebel, um so einen Toxineintrag zu verhindern, ist die Auswahl der Zellen für die Produktion des kultivierten Fleischs. Es gibt Tiere, die mit Mikroorganismen in Symbiose leben, die Toxine produzieren, die für das Wirtstier nicht giftig sind, für den Menschen beim Verzehr allerdings schon. Die Mikroorganismen befinden sich oft in bestimmten Gewebetypen, mit diesem Wissen kann bei einer Biopsie einfach auf ein anderes Gewebe zurückgegriffen werden. Nachweistests für bekannte Toxine könnten durchgeführt werden, falls keine oder nur begrenzte Gesundheitsinformationen über das Quelltier vorliegen. Sollten diese Tests anschlagen, könnte der Verdünnungsfaktor des Toxins berechnet und mit dem bekannten sicheren Niveau verglichen werden.

Stoffrückstände

Damit die Zellen außerhalb ihrer natürlichen Umgebung weiter wachsen, sich teilen und gegebenenfalls differenzieren, ist eine Vielzahl an Stoffen nötig, die dem Medium zugegeben werden. Dazu zählen Substanzen mittels derer der pH eingestellt wird, aber auch Wachstumshormone, Proteine oder Nukleinsäuren. Da diese Substanzen in der Lebensmittelproduktion bisher keine Verwendung finden, liegen dafür keine oder kaum Daten vor, mit denen eine Sicherheitsbewertung durchgeführt werden kann.

Auch ob und in welchen Mengen die Substanzen dem Menschen beim Verzehr schaden können, ist durch fehlende Daten schwer vorherzusagen. Gerade bei Wachstumshormonen, Proteinen – die meistens rekombinant sind, also biotechnologisch produziert wurden – und Nukleinsäuren ist es für die Zukunft des kultivierten Fleischs wichtig, deren Konzentrationen im Endprodukt zu überwachen und zudem mögliche Verbraucherexpositionsszenarios zu betrachten.

Mikroträger und -strukturen

Gerade Säugetierzellen wachsen besser, wenn sie die Möglichkeit haben sich auf einer Oberfläche festzusetzen. Darum und damit die Zellen nicht als undefinierte Zellhaufen wachsen, werden in die Bioreaktoren Mikroträger und -strukturen eingebaut. Im besten Fall sind die Strukturen essbar und können im Endprodukt bleiben, dann muss sichergestellt werden, dass sie zum Verzehr geeignet sind und das auch über übliche Verzehrmengen hinaus.

Handelt es sich um Strukturen, die nicht im Endprodukt bleiben, muss ein sicherer Weg gefunden werden, diese rückstandslos zu entfernen. Dieser Fall tritt bei der konventionellen Lebensmittelproduktion häufig auf, weswegen Anwender auf dort bereits etablierte Maßnahmen zurückgreifen können, um die Produktsicherheit zu gewährleisten.

Welche Vorschriften haben Länder für kultiviertes Fleisch?

Im Sinne des Spannungsbogens beginnen wir bei Staaten, die sich gerade erst an das Erstellen von Richtlinien für kultiviertes Fleisch oder zumeist allgemeiner „New Food“ heranwagen und enden im Grand Finale mit dem einzigen Land, wo Normalsterbliche im Restaurant Fleisch aus dem Bioreaktor bestellen können. Aber der Reihe nach.

EU und Europa

In der Europäischen Union fällt das Inverkehrbringen von kultiviertem Fleisch unter die Novel-Food-Verordnung. Will ein Unternehmen in einem EU-Staat ein Produkt, welches mittels Zellkultur hergestellt wurde, auf den Markt bringen, muss es dafür einen Antrag bei der EU-Kommission einreichen. Zumindest sofern das Lebensmittel nicht bereits auf der Unionsliste der neuartigen Lebensmittel steht. Steht das Lebensmittel bereits auf dieser Liste und werden die ebenfalls dort aufgeführten Verwendungsbedingungen, Kennzeichnungsvorschriften und Spezifikationen eingehalten, kann das Unternehmen sein Produkt ohne einen Antrag auf den Markt bringen.

Ist das Produkt bereits in einem nicht-EU-Land auf dem Markt, können Unternehmen statt des Zulassungsantrags eine vereinfachte Meldung bei der Kommission einreichen – haben die Mitgliedstaaten und die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) innerhalb von vier Monaten keine begründeten Einwände, darf das Produkt auf die Unionsliste und somit auf den Markt. Muss das Unternehmen einen vollständigen Zulassungsantrag stellen, dauert das mindestens sieben Monate ab dem Zeitpunkt, zu dem der vollständige Antrag bei der Kommission eingegangen ist. Beauftragt die Kommission die EFSA mit einem Gutachten, verlängert sich der Zeitraum, bis eine Entscheidung gefallen sein muss, um mindestens neun Monate. Sollten ergänzende Informationen nötig sein kann diese neunmonatige Frist verlängert werden.

Im Sommer 2023 einigte sich die niederländische Regierung darauf, Verkostungen für Fleisch und Meeresfrüchte aus Zellkulturen zu erlauben. Diese Verkostungen dürfen antragstellende Unternehmen vor der EU-Zulassung durchführen. Die Unternehmen Meatable, Mosa Meat und Upstream Foods wollen Anträge für eine solche Verkostung einreichen. Der Sinn hinter der Regierungsentscheidung ist, dass es bei Lebensmitteln auf Geschmack, Konsistenz und Mundgefühl ankommt. Es ergibt demnach wenig Sinn, ein neues Produkt auf den Markt zu bringen, wenn dieses den Ansprüchen der Verbraucher an die genannten Kriterien nicht entspricht.

Etwas weiter ist hingegen Bene Meat; das tschechische Start-up hat im November 2023 eine EU-Zulassung für kultiviertes Fleisch als Zusatz in Futtermitteln für Haustiere erhalten. Aktuell sucht das Start-up nach Futtermittelherstellern, die das Fleisch aus dem Bioreaktor ihren Produkten beimischen wollen. Noch in 2024 rechnet das Start-up damit, Musterprodukte herzustellen. Zudem hält es für realistisch, dass ebenfalls 2024 die ersten Produkte in Geschäfte kommen.

Zwar nicht in der EU aber in Europa hat das israelische Unternehmen Aleph Farms im Sommer 2023 in Großbritannien und der Schweiz Zulassungsanträge für seine Steaks aus kultiviertem Fleisch gestellt. Anträge in der Schweiz gehen an das Amt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen, welches daraufhin Sicherheitsbewertungen und toxikologische Studien durchführt. In Großbritannien müssen sich Antragsteller an die Food Standards Agency (FSA) wenden. Trotz Brexit folgt Großbritannien wohl noch der Novel-Food-Verordnung der EU und die Bewertung eines neuen Produkts soll mindestens 18 Monate dauern. Aleph Farms rechnet damit, dass die Zulassung in der Schweiz mindestens zwölf Monate dauert, vor Ende 2024 können Verbraucherinnen und Verbraucher die Steaks aus kultiviertem Fleisch also nicht in Schweizer Kühlregalen erwarten.

Im eigenen Land also Israel hat Aleph Farms im Januar 2024 die Zulassung für sein kultiviertes Rindfleisch erhalten – damit ist das Unternehmen nach eigenen Angaben der erste Hersteller weltweit, der kultiviertes Fleisch, das auf Rinderzellen basiert, auf den Markt bringen wird.

Indien und Australien

Bleiben wir auf demselben Kontinent wie Israel: In Indien ist die Food Safety and Standards Authority (FSSAI) für die Zulassung von Produkten aus kultiviertem Fleisch zuständig. Im Januar 2024 berichtete die Indian Times, dass das Central Marine Fisheries Research Institute (CMFRI) kultivierten Fisch entwickeln will. Das Institut gehört zum Indian Council of Agricultural Research (Icar), einer autonomen Einrichtung, die wiederum dem indischen Landwirtschaftsministerium unterstellt ist. Zusätzlich hat das CMFRI mit dem Biotech-Start-up Neat Meatt, das an kultiviertem Fleisch arbeitet, eine Absichtserklärung unterzeichnet, um bei diesem Projekt auf die Expertise des Start-ups zurückgreifen zu können.

Noch einen Kontinent weiter – in Australien – hat die Lebensmittelaufsichtsbehörde Food Standards Australia New Zealand (FSANZ) das kultivierte Wachtelfleisch des australischen Unternehmens Vow in der ersten Phase der Bewertung als sicher zum Verzehr eingestuft. Das Unternehmen hatte den Antrag im Februar 2023 eingereicht. In Australien unterscheidet sich der Zulassungsprozess von anderen Ländern. Nach Antragseingang prüft die FSANZ das Produkt, was im Fall von Vow schon geschehen ist. Dann folgt eine öffentliche Konsultation, nach der die Behörde eine Änderung der Vorschriften für Lebensmittelstandards vorschlägt. Der Vorschlag wird ebenfalls zur öffentlichen Konsultation freigegeben und muss anschließend vom FSANZ-Vorstand genehmigt werden, woraufhin die für Lebensmittel zuständigen Minister benachrichtigt werden und eine endgültige Genehmigung erteilt werden kann.

USA und Singapur

Die USA machten 2023 Schlagzeilen, weil gleich zwei Unternehmen nämlich Good Meat und Upside Foods die behördlichen Zulassungen für kultiviertes Fleisch erhielten. Good Meat ist der Geschäftsbereich für kultiviertes Fleisch des Lebensmitteltechnologie-Unternehmens Eat Just. Das Unternehmen gab im Juni 2023 bekannt, dass sein kultiviertes Hühnerfleisch vom US-Landwirtschaftsministerium (USDA) für den zwischenstaatlichen Handel zugelassen wurde. Was bedeutet, dass das Produkt nun an amerikanische Verbraucher verkauft werden kann. Wenige Monate zuvor im März 2023 hatte das Unternehmen auf seinen Zulassungsantrag bei der US-Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA) einen sogenannten No-questions-Brief erhalten. Die FDA signalisierte damit, dass das kultivierte Hühnerfleisch sicher zu verzehren ist, woraufhin das USDA seinen Teil des Regulierungsprozesses beginnen konnte.

In einem ähnlichen Zeitrahmen bewegt sich auch der Ablauf der Zulassung des kultivierten Hühnerfleischs von Upside Foods – nach eigenen Angaben das erste Unternehmen, welches von der FDA den No-question-Brief erhalten hat, das war im November 2022. Die finale Zulassung durch das USDA erfolgte dann ähnlich wie bei Good Meat im Juni 2023.

Das erste Land weltweit, in dem es für Verbraucherinnen und Verbraucher möglich war an kultiviertes Fleisch zu kommen, ist Singapur. Das Unternehmen, das dort im Dezember 2020 seine Zulassung erhielt, ist ein alter Bekannter, nämlich das eben vorgestellte US-Unternehmen Eat Just mit seinem Geschäftsbereich Good Meat. In Singapur sind verschiedene Gerichte aus dem kultivierten Hühnerfleisch des Unternehmens in ausgewählten Restaurants erhältlich. Offensichtlich war Singapur vielen anderen Ländern voraus, indem es schon früh damit begonnen hat ein Zulassungsverfahren für kultiviertes Fleisch zu entwickeln. Der Prozess dauert in dem Stadtstaat etwa ein Jahr.