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Neue Tinte für 3D-Druck zur Herstellung von kostengünstigeren kultiviertem Fleisch

Am 20. Dezember 2022 von Bianca Z. veröffentlicht

Im Labor gezüchtetes Fleisch wird durch die Vermehrung von Fleischzellen (tierische Muskelzellen) in vitro erzeugt. Das Verfahren hat ein großes Potenzial, umweltfreundliches und ethisch einwandfreies Fleisch für diejenigen anzubieten, die die ernährungsphysiologischen Vorteile dieser Nahrungsquelle benötigen, aber mit den ethischen oder ökologischen Bedenken der Fleischindustrie nicht einverstanden sind. Wissenschaftler der National University of Singapore, des National University of Singapore Suzhou Research Institute, China, und der Xi’an Jiaotong-Liverpool University, China, haben eine neue Methode zur Herstellung von kultiviertem Fleisch (CM) mit ansprechender Textur entwickelt, bei der neue, kostengünstige 3D-Druckfarben als Gerüst verwendet werden, welche mittels Tinte für den 3D-Druck funktionieren.

Bei der Forschung wurden Skelettmuskelzellen (von Rindern und Schweinen) auf 3D-Gerüsten hergestellt. Diese Gerüstzellen sind wichtig, um die strukturelle Integrität des Produkts aufrechtzuerhalten und die ideale Textur zu erzeugen, indem die Zellschichten getrennt werden, um ein gleichmäßiges Wachstum zu ermöglichen. Daher braucht das Gerüst keine hohe Zugfestigkeit; es muss essbar sein und in das Fleisch einziehen können.  Faserige Gerüste „ähneln der Struktur des Muskelgewebes in vivo“ und sind daher von großem Potenzial für die Herstellung von CM. Die Forscher wählten Getreideprolamine (eine Gruppe von pflanzlichen Speicherproteinen), die in Roggen und Getreide vorkommen, um vollständig essbare faserige Gerüste herzustellen, die sie mit Rüben färbten, um die Ähnlichkeit mit Fleisch zu verbessern.

Bild: Jie Sun/Xi’an Jiaotong-Liverpool University

Zur Herstellung der Gerüste verwendeten die Forscher den elektrohydrodynamischen Druck (EHD). Bei dieser Druckmethode handelt es sich um eine hochauflösende Drucktechnik. Die gedruckte Flüssigkeit wird durch ein elektrisches Feld angetrieben: Das Feld bewirkt, dass sich die beweglichen Ionen in einer polarisierbaren Flüssigkeit anreichern. Die elektrischen Kräfte bewirken, dass sich der Meniskus (die Wölbung am Ende eines Behälters) zu einem Taylor-Kegel verformt, und die Spannung durch die Abstoßung der Oberflächenladungen bewirkt, dass Flüssigkeit abgegeben wird. Die abgeschiedenen Tröpfchen können bis zu 240 nm klein sein, mit einer räumlichen Genauigkeit im Bereich von Hunderten von nm.

Warum ist das so wichtig?

Die Forscher fanden heraus, dass diese faserigen Gerüste, die aus den 3D-Druckfarben hergestellt wurden, sehr effektiv für die Herstellung von Zuchtfleisch sind. Professor Sun von der Universität Xi’an Jiaotong-Liverpool University, China, fasste die Bedeutung des Experiments zusammen: „Dies ist eine neuartige und bahnbrechende Idee für die Massenproduktion von kultiviertem Fleisch. Durch die Verwendung von Nährstoffen aus Lebensmittelabfällen für den Druck von Gerüsten werden nicht nur die Lebensmittelabfälle genutzt und aufgewertet, sondern auch die Umweltbelastung durch die Tierhaltung gemindert.“

EHD printing is an emerging technology used with 3D printing inks

Der Prozess des EHD-Drucks; (C) zeigt die Düse, die bereit ist, die Tinte auszustoßen (Bild: Neil Basson/Free volume of electrospun organic-inorganic copolymers)

Professor Sun fuhr fort: „Einer der Hauptgründe für die hohen Kosten von kultiviertem Fleisch ist derzeit das Nährmedium für die Muskelzellen, das immer noch aus tierischen Proteinen besteht. Wenn in Zukunft geeignete Pflanzenextrakte als Nährstofflieferanten gefunden werden können, wird dies die Kosten für kultiviertes Fleisch weiter senken und es erschwinglicher machen.“ Dieses Experiment erinnert vielleicht an ähnliche Projekte, wie z. B. die Kuchen von 3D Treats, die im FDM-Druckverfahren hergestellt werden, oder das Projekt von Aleph Farms zur Herstellung von 3D-gedrucktem Steak aus dem Labor. Weitere Informationen zu diesem Experiment finden Sie HIER.

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