Wissenschaftler verbessern Farbe und Textur von kultiviertem Fleisch
Kultiviertes Fleisch könnte die für die Fleischproduktion erforderlichen Ressourcen reduzieren
Ein Team von Forschern unter der Leitung der Tufts University, das die Entwicklung von kultiviertem Fleisch untersucht, fand heraus, dass die Zugabe des eisenhaltigen Proteins Myoglobin das Wachstum, die Textur und die Farbe des aus Zellen in Kultur gewachsenen Rindermuskels verbessert. Diese Entwicklung ist ein Schritt in Richtung des ultimativen Ziels, Fleisch aus tierischen Zellen für den menschlichen Verzehr anzubauen.
Rinder-Skelettmuskelzellen, die in Gegenwart von Myoglobin (Mitte) oder Hämoglobin (rechts) gezüchtet werden.
Robin Simsa & David Kaplan, Tufts University
Die Forscher fanden heraus, dass Myoglobin die Proliferation und metabolische Aktivität von Rindermuskel-Satellitenzellen erhöht. Die Zugabe von entweder Myoglobin oder Hämoglobin führte auch zu einer Farbänderung, die besser mit Rindfleisch vergleichbar ist. Die heute in FOODS veröffentlichten Ergebnisse zeigen mögliche Vorteile der Zugabe von Häm-Proteinen zu Zellmedien zur Verbesserung der Farbe und Textur von zellgezüchtetem Fleisch.
"Geschmack, Farbe und Textur werden entscheidend für die Akzeptanz von kultiviertem Fleisch beim Verbraucher sein", sagte David Kaplan, Stern Family Professor of Engineering an der Tufts University School of Engineering und korrespondierender Autor der Studie. "Wenn es unser Ziel ist, etwas Ähnliches wie ein Steak zu zubereiten, müssen wir die richtigen Bedingungen für das Wachstum von Zellen finden, die die Bildung natürlicher Muskeln nachbilden. Die Zugabe von Myoglobin scheint eine weitere wichtige Ergänzung des Rezepts zu sein, die uns diesem Ziel näher bringt", fügte Kaplan hinzu, Vorsitzender der Abteilung Biomedizinische Technik und Mitglied der Programmfakultät an der Sackler School of Graduate Biomedical Sciences in Tufts.
Die Begründung für die Entwicklung von kultiviertem Fleisch (auch als "Laborfleisch", "zelluläre Landwirtschaft" oder "zellbasiertes Fleisch" bezeichnet) besteht darin, dass die Menge der für die Fleischproduktion benötigten Ressourcen reduziert und die Umweltbelastung im Vergleich zur Tierhaltung deutlich verringert werden kann. Die Tierhaltung wurde mit Treibhausgasemissionen, Antibiotikaresistenzproblemen, Tierschutzaspekten und Landnutzungsproblemen wie der Rodung der Amazonas-Regenwälder in Verbindung gebracht. Die Fähigkeit, kultiviertes Fleisch in einem Bioreaktor wie im Tissue Engineering anzubauen, könnte diese Probleme möglicherweise lindern. Es bleibt jedoch noch viel zu tun, um die Zellen so zu züchten, dass sie die Textur, Farbe und den Geschmack von natürlichem Fleisch reproduzieren.
Pflanzliche Fleischersatzstoffe wie der Impossible Burger haben Häm-Proteine aus Soja eingebaut, die das Produkt in Aussehen und Geschmack fleischähnlicher machen. Das von Tufts geführte Forschungsteam ging davon aus, dass das Hinzufügen von Häm-Proteinen zur Fleischzellkultur nicht nur eine ähnliche Wirkung haben könnte, sondern auch das Wachstum von Muskelzellen verbessern könnte, die die Häm-Proteine zum Gedeihen benötigen.
Myoglobin ist ein natürlicher Bestandteil des Muskels, und Hämoglobin kommt im Blut vor. Beide tragen als Häm-Proteine Eisenatome, die für den natürlichen, blutigen, leicht "metallischen" Geschmack von Rindfleisch verantwortlich sind. Die Forscher fanden heraus, dass das Hinzufügen von Hämoglobin oder Myoglobin die Farbe des bioartifiziellen Muskels zu einem rotbraunen fleischähnlichen Farbton verändert. Myoglobin war jedoch viel besser für die Förderung der Zellproliferation und Differenzierung der BSCs zu reifen Muskelzellen, und besser für die Unterstützung der Zellen bei der Bildung von Fasern und das Hinzufügen einer reichen fleischähnlichen Farbe.
"Wir wussten, dass Myoglobin eine wichtige Rolle beim Muskelwachstum spielt, da es eines der am häufigsten vorkommenden Proteine in Muskelzellen ist", sagte der Erstautor der Studie Robin Simsa, ein industrieller Doktorand aus Europa, der die Studien während seines Stipendiums an der Tufts University School of Engineering durchführte. "Es ist möglich, dass Myoglobin Sauerstoff in die Mitochondrien der Zelle bringt, ihre Energie erhöht und ihnen hilft, sich zu vermehren. Myoglobin könnte nicht nur ein Bestandteil für Farbe, Eisengehalt und potenziell Geschmack sein, sondern auch ein wichtiges Element bei der verstärkten Produktion von zellbasiertem Fleisch zur Steigerung der Zellausbeute."
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