Im tiefsten Winter kann frisches Obst teuer sein, wenn weiche Früchte wie Beeren aus Mittel- und Südamerika in die USA kommen - manchmal sogar eingeflogen. Aber was wäre, wenn Sie Ihre eigenen Früchte direkt zu Hause anbauen könnten, um die Gesundheit zu erhalten Vorteile von Beeren, die nicht kultiviert werden können, oder von Favoriten außerhalb der Saison, ohne teure importierte Produkte zu essen oder Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen?
Das ist die Frage, die Lauri Reuter und seine Kollegen vom staatlichen Technologieunternehmen VTT Technical Research Center in Finnland dazu bewogen hat, an einem Projekt zu arbeiten, bei dem wir uns völlig neu überlegen, wie wir den Anbau von Lebensmitteln vorstellen. Sein Team arbeitet an einem so genannten „Home Bioreactor“ - einem Arbeitsgerät, das theoretisch den gleichen Raum in Ihrem Leben ausfüllt wie eine Nespresso-Maschine für Kaffee, aber mit frischen Beerenzellen, darunter auch Pflanzenzellen Das wäre mit traditionellen Mitteln unmöglich zu kultivieren, da sie sich an das Leben an feindlichen Orten wie der Arktis anpassen.
Die Idee entstand, als Reuter in einem VTT-Labor arbeitete, das Pflanzenzelllinien für den industriellen Einsatz in Kosmetika und Arzneimitteln kultiviert. Die Beerenzellen enthalten chemische Verbindungen, auf die sich Lotionisten und Angehörige der Gesundheitsberufe verlassen: Das finnische Unternehmen Lumene vertraut bei einigen seiner Hautprodukte auf die vorteilhaften Eigenschaften von kultivierten Moltebeerzellen, und Paclitaxel, ein weit verbreitetes Krebsmedikament, wird aus den Zellen des gewonnen Pazifische Eibe. In dieser Anwendung trägt die Zellkultur dazu bei, genügend Beeren- und Blattzellen zu produzieren, um den Markt zu versorgen. Als er herausfand, dass seine Kollegen an Preiselbeer-, Erdbeer- und Moltebeer-Zellkulturen arbeiteten, fragte er, wie sie schmeckten. Schließlich handelt es sich praktisch nur um die Frucht einer Pflanze, die in einer Zellkultur und nicht an einer Rebe oder einem Busch angebaut wurde. Die Antwort seiner Kollegen? „Wir wissen es nicht. Du sollst im Labor nichts essen “, sagt Reuter.
Seine Frage löste ein Gespräch darüber aus, wie es wäre, Pflanzenzellkulturen zu züchten, die in Form von Zellkulturen gegessen werden könnten - und veranlasste ihn schließlich, die Zellen zu probieren. Derzeit werden Pflanzenzellen als chemische „Fabriken“ für Arzneimittel, Kosmetika und sogar einige Lebensmittelaromen und -farben verwendet. Beispielsweise wurde kultivierter Safran sowohl für den Geschmack als auch für die Farbe von Lebensmitteln verwendet: Der safranproduzierende Krokus kann nur etwa eine Woche pro Jahr geerntet werden, meistens im Iran, und weist einen geringen Ertrag auf, was ihn zum teuersten Gewürz der Welt macht. Safran kann das ganze Jahr über angebaut werden. Bei diesen Anwendungen werden die Chemikalien jedoch aus den Pflanzenzellen extrahiert. Die Idee, sie so zu verwenden, wie sie sind, wurde bereits in Laboren diskutiert, sagt Reuter. „Es gab jedoch immer die Annahme, dass der Preis zu hoch wäre, da wir davon ausgegangen sind, dass Sie sie in Bioreaktoren im Labor anbauen müssten.“
Das Reuter-Team hatte eine neue Idee: Was wäre, wenn Pflanzenzellen von normalen Menschen, die außerhalb des Labors arbeiten, für Lebensmittel gezüchtet werden könnten? Sie starteten das Projekt unter Verwendung einiger Beerenzellkulturen aus dem Labor, einschließlich der in Finnland beheimateten Arktischen Beeren.
Preiselbeerzellen auf einem Löffel. (Heiko Rischer) Schließlich benötigen Pflanzenzellen wie die Beeren, die Sie essen, relativ wenig zum Wachsen: Nur Mineralien aus der Umwelt, Wasser und Zucker, um das zu ersetzen, was eine traditionelle Pflanze durch Photosynthese hervorbringen würde. Was sie aus diesen einfachen Zutaten herstellen, ist eine Vielzahl nützlicher Mikronährstoffe, die in köstlicher Form verzehrt werden können: aromatische, farbenfrohe Pflanzenzellen mit einer Textur, die an pürierte Früchte erinnert, und die zu Lebensmitteln wie Joghurt oder Smoothies hinzugefügt werden können. „Wir haben die Art und Weise, wie wir über unsere Zellkulturen dachten, geändert. Wir hatten sie als Zellfabriken für Arzneimittel betrachtet “, sagt Reuter. "Aber plötzlich begannen wir, sie als Lebensmittel zu betrachten."
Das Team machte Wellen, als es Ende 2016 einen Prototyp unter dem Namen CellPod herausbrachte. Ihr Bioreaktor-Design zu Hause hat etwa die Größe einer Tischlampe und kann pro Woche etwa zwei Tassen Zellkultur in einer in sich geschlossenen Plastiktüte produzieren. Benutzer legen den Beutel ein, der den Zellstarter enthält, fügen Wasser hinzu und schalten den Bioreaktor ein. Es wird die Kultur an optimalen Wachstumsbedingungen halten. Die Zellen können zu Smoothies gegeben, mit Joghurt gemischt oder als Nahrungsergänzungsmittel gegessen werden, sagt Reuter
Der Benutzer fügt die Pflanzenzelle "Kapsel" und Wasser in den Heimbioreaktor ein. (Niko Räty) Als er endlich die Kultur ausprobieren durfte, war er überwältigt: Ganze Pflanzenzellen haben einen „sehr milden, neutralen Geschmack“, sagt er. "Zellen sind von einer solchen Zellulosewand umgeben, also sind sie in gewisser Weise Kapseln mit den guten Dingen."
Das Team hat dieses Problem gelöst, indem es das, was Reuter als „Zellmarmelade“ bezeichnet, buchstäblich zerkleinert hat, um ihre leckeren Innereien freizugeben. Zu diesem Zeitpunkt macht der Bioreaktor diesen Schritt noch nicht selbst, aber Reuter sagt, er habe gute Rückmeldungen von eifrigen Mitgliedern der Öffentlichkeit erhalten, die sich freiwillig als Geschmackstester gemeldet haben. Er sagt, die Menschen scheinen sich mit der Idee der Pflanzenzellkultur wohler zu fühlen als mit der Idee des kultivierten Fleisches - schließlich ist die Idee, zu Hause Pflanzen anzubauen, eine vertraute.
Erdbeer-Marmelade (VTT Technisches Forschungszentrum von Finnland) Als Niko Räty, ein Absolvent der Designschule, beauftragt wurde, den Home Bioreactor zu entwerfen, dachte er zunächst, er würde einen kleinen Tischgarten entwerfen. Als er begriffen hatte, was das Projekt war, sah er die Notwendigkeit eines Entwurfs, der vertraut und zugänglich wirkte. Außerhalb von selbst gebrautem Bier und Fermentation zu Hause - Dinge, die auf natürlich fermentierenden Bakterien beruhen und nicht auf Zellen, die normalerweise in einer Pflanze gezüchtet werden - wurden Bioreaktoren meist in Laboratorien gefunden. Räty zeichnete auf seinen Hintergrund im Möbeldesign, um eine kleine Schale mit abgerundeten Kanten zu schaffen, die einer Lampe ähnelt. Er sagte, er wolle das High-Tech-Gerät in eine Küche einbauen, "damit es nicht so unheimlich wird." Er entwarf es auch mit einem Pflanzenlicht, damit die Besitzer Kräuter darauf anbauen könnten.
"Ich hoffe wirklich, dass die Menschen wieder in das Zentrum der Lebensmittelproduktion zurückkehren", sagt Räty. Er entwarf den Bioreaktor für zu Hause, damit sich die Menschen mit dem Essen besser verbunden fühlen Menschen haben einfachen Zugang zu Produkten, die aus der Quelle stammen. Dies könnte wie ein „Spotify der Lebensmittelproduktion“ aussehen, bei dem Sie verschiedene Pflanzenzellen aus einem Abonnement erhalten, um eine Reihe von Lebensmitteln anzubauen. Als Erfinder begeistert die Neuheit des Projekts ihm, aber sein Potenzial für die Förderung guter Erhaltungspraktiken ist auch wichtig, sagt er.
Obwohl dies alles für jemanden seltsam klingt, der daran gewöhnt ist, Früchte von einer Rebe oder einem Strauch zu essen, ist es aus einem anderen Blickwinkel nur eine andere Art der Landwirtschaft - und schließlich hat der Mensch den Ernteertrag durch sorgfältige Pflanzenzüchtung und -anbau seit Tausenden von Jahren gesteigert . Abgesehen von den unmittelbaren Vorteilen, die die Bereitstellung von Nahrungsmitteln außerhalb der Saison in der Nähe des Hauses mit sich bringt, könnte die Pflanzenzellen-Landwirtschaft es uns ermöglichen, hochnahrhafte Pflanzen anzubauen, die derzeit nicht für den Anbau von Nahrungsmitteln geeignet sind.
Laut Reuter ist die Erweiterung der menschlichen Ernährung ein wesentlicher Bestandteil der Idee. Von den fast 400.000 Pflanzenarten fressen Menschen ohne Berücksichtigung von Flechten und Algen nur rund 3.000. Nur einige davon machen den größten Teil des Anbau- und Verbrauchsvolumens aus, das als „Grundnahrungsmittel“ bezeichnet wird, und der Klimawandel bedroht ihre Gesundheit. "Wir nutzen einen kleinen Teil der Vielfalt, die wir nutzen könnten", sagt er. Die Bioreaktortechnologie im kleinen Maßstab könnte dies ändern, indem sie es den Menschen ermöglicht, Pflanzenzellen aus Pflanzen zu züchten, die zuvor schwierig oder unmöglich zu kultivieren waren, aber nahrhaft waren. Arktische Beerenpflanzen stehen ganz oben auf der Liste von VTT: Arktische Brombeer-, Brombeer- und Moltebeerzellen waren einige der ersten, die im Bioreaktor kultiviert wurden. Diese Pflanzen, die angepasst sind, um unter feindlichen Bedingungen zu überleben, enthalten einen hohen Nährstoffgehalt. Außerhalb der Arktis sind sie schwer zu züchten und können nur zu bestimmten Jahreszeiten kultiviert werden. Viele der Beeren sind auch sehr klein, was die Ernte erschwert.
Das Team von VTT untersucht derzeit, wie die chemischen Eigenschaften von Pflanzenzellkulturen mit denen von „traditionellen“ Pflanzen und Beeren verglichen werden. „Die kultivierten Zellen sind nicht identisch mit den entsprechenden Pflanzen oder Pflanzenteilen, aus denen sie stammen“, sagt Reuter. "Sie produzieren viele der wertvollen komplexen Biomoleküle, die die Pflanzen selbst herstellen, aber oftmals in unterschiedlichen Zusammensetzungen."
Gebrauchsfertige Zellkulturen, die zu "Zellmarmelade" verarbeitet wurden. Von links nach rechts: grüne Erdbeerzellen, Skorbut-Gras-Zellen, Brombeerzellen, Tabakzellen, Moltebeerzellen und rote Erdbeerzellen. (VTT Technisches Forschungszentrum von Finnland) Über den Bioreaktor sagt die Ingenieurin der University of Bath, Marianne Ellis: „In Bezug auf die Größe ist das eine sehr gute Idee.“ Ellis, der am Design von Bioreaktoren arbeitet, ist der Ansicht, dass der kleine Maßstab des VTT-Teams besser erreichbar ist als der Maßstab, den dieses Gerät bietet wäre für die industrielle Produktion erforderlich. Sie sieht jedoch auch potenzielle Schwierigkeiten darin, Benutzern von Bioreaktoren zu Hause bei der Schaffung von Kulturen zu helfen, beispielsweise die Aufrechterhaltung der Sterilität im Bioreaktor und die Kosten für die Versorgung niedrig genug. „Wir haben noch keinen Kostenvoranschlag“, sagt Reuter. Das Team ist bestrebt, eine einzelne Portion Zellen ungefähr so viel kosten zu lassen wie eine Portion herkömmlicher Beeren - unabhängig davon, ob es sich dabei um den Kauf einer Kapsel für eine Heimmaschine oder um den Kauf einer vorgewachsenen Portion der Zellen handelt.
Ellis und Reuter sehen beide einen Mittelweg: „mikrobraute“ Pflanzenzellkulturen, die bei einem lokalen Verkäufer erhältlich sind, der so etwas wie Smoothies herstellt. Das endgültige Format des Bioreaktors würde in etwa gleich bleiben, nur vergrößert, sagt Reuter. Das heißt, die Bioreaktoren wären größer, im industriellen Vergleich aber immer noch sehr klein.
Es ist ein vielversprechendes Experiment für die Zukunft des Essens. Die Menschen sind begeistert, sagt Reuter, über das Nährstoffpotential bisher nicht verfügbarer Beeren, aber auch über das Geschmackspotential. "Was ich denke, sollte der Zweck sein, es nicht wie die eigentliche [Beere] schmecken zu lassen", sagt er, "sondern es darüber hinausgehen zu lassen."
VTT arbeitet noch an dem Projekt und hofft, einen Käufer zu finden, der es in den kommerziellen Maßstab bringt. In der Zwischenzeit stoßen sie jedoch auf einen Unterschied, den sie zwischen kultivierten Pflanzenzellen und aus Pflanzen gezüchteten Zellen entdeckt haben: Als Reuter endlich die Früchte seiner Arbeit schmecken konnte, stellte er fest, dass sie oft nicht schmeckten wie die Pflanze, aus der sie kultiviert wurden. Beispielsweise schmecke Erdbeer-Marmelade, die aus undifferenzierten Pflanzenzellen und nicht nur aus Beerenzellen hergestellt werde, eher nach Preiselbeeren. Eine Kultur aus Arktischem Brombeerstrauch hat einen holzigen Geschmack, und einige andere Kulturen schmecken ein bisschen nach Kohl.
„Wir reproduzieren die Pflanze nicht nur in einem Bioreaktor, sondern züchten eine ganz andere Art von Beeren“, sagt Reuter.
