mini|Pasta mit kultiviertem Hühnchenfleisch, 2023 mini|Erstes kultiviertes Hacksteak, 2013
In-vitro-Fleisch (von ), auch Kulturfleisch, kultiviertes Fleisch, Kunstfleisch, künstliches Fleisch, schlachtfreies Fleisch, Laborfleisch oder Clean Meat genannt, ist das Ergebnis von Gewebezüchtung mit dem Ziel, Fleisch zum menschlichen Verzehr im industriellen Maßstab in vitro herzustellen. In-vitro-Fleisch wird zu den Fleischalternativen gezählt.Frezal, C., C. Nenert and H. Gay (2022): Meat protein alternatives: Opportunities and challenges for food systems’ transformation. In: OECD Food, Agriculture and Fisheries Papers, No. 182. Paris: OECD Publishing. doi: https://doi.org/10.1787/387d30cf-en.
In-vitro-Fleisch wird das Potenzial zugeschrieben, erhebliche globale Probleme im Zusammenhang mit den Umweltauswirkungen der Fleischproduktion, dem Tierschutz, der Ernährungssicherung und der menschlichen Gesundheit zu lösen.
Geschichte Die Erzeugung von In-vitro-Fleisch basiert auf den Methoden der Zellkultur, insbesondere auf den Methoden der Gewebezüchtung wie die 3D-Zellkultur und das Tissue Engineering. Ab 1994 wurden In-vitro-Modelle im Rahmen einer Hygiene-Untersuchung zur Bestimmung der Keimzahl in Fleischproben eingesetzt.P. van Netten, J. Huis in 't Veld, D. A. Mossel: An in-vitro meat model for the immediate bactericidal effect of lactic acid decontamination on meat surfaces. In: The Journal of Applied Bacteriology. Band 76, Nummer 1, Januar 1994, S. 49–54, PMID 8144404. Diese Zellen wurden in Suspensionskultur gehalten. Ab 1997 wurden gemeinsame Kulturen von Muskel- und Fettzellen zur Untersuchung des Fettstoffwechsels verwendet.M. V. Dodson, J. L. Vierck, K. L. Hossner, K. Byrne, J. P. McNamara: The development and utility of a defined muscle and fat co-culture system. In: Tissue & cell. Band 29, Nummer 5, Oktober 1997, S. 517–524, PMID 9364801. In Folge wurde die Zelldichte durch Wachstum auf der Oberfläche von Kollagen oder Microcarrier (‚Mikroträgerperlen‘) erhöht, die im Vergleich zu Zellkulturflaschen eine deutlich erhöhte Wachstumsfläche bieten.P. D. Edelman, D. C. McFarland, V. A. Mironov, J. G. Matheny: Commentary: In vitro-cultured meat production. In: Tissue engineering. Band 11, Nummer 5–6, Mai/Juni 2005, S. 659–662, doi:10.1089/ten.2005.11.659. PMID 15998207. PDF. Darüber hinaus erhöht die Zirkulation des Kulturmediums in rotierenden Zellkulturflaschen () oder gerührten Flaschen () die Versorgung der Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff. Durch die erhöhte Oberfläche des Trägermaterials kann eine Konfluenz der Zellen und die daraus folgende Zellkontakthemmung hinausgezögert werden, was sich in schnellerem Wachstum und höherer Ausbeute auswirkt. Zur Vermeidung von häufigen Biopsien werden als Ausgangsmaterial meistens pluripotente Stammzellen verwendet, aus denen primäre Zellen von Myozyten heranwachsen.M. J. Post: Cultured meat from stem cells: challenges and prospects. In: Meat science. Band 92, Nummer 3, November 2012, S. 297–301, doi:10.1016/j.meatsci.2012.04.008. PMID 22543115. Da die ursprünglichen Methoden zur Erzeugung von In-vitro-Fleisch auf Monolayer-Zellkulturen basierten, besaßen die Erzeugnisse noch keine dreidimensionale fleischartige Struktur. Daher wurden parallel zum Tissue Engineering Methoden entwickelt, um dem Wachstum von Organen in Zellkultur näherzukommen.M. A. Benjaminson, J. A. Gilchriest, M. Lorenz: In vitro edible muscle protein production system (MPPS): stage 1, fish. In: Acta astronautica. Band 51, Nummer 12, Dezember 2002, S. 879–889, PMID 12416526.R. G. Dennis, P. E. Kosnik: Excitability and isometric contractile properties of mammalian skeletal muscle constructs engineered in vitro. In: In vitro cellular & developmental biology. Animal. Band 36, Nummer 5, Mai 2000, S. 327–335, . PMID 10937836.
Im Oktober 2019 teilte das israelische Start-up Aleph Farms mit, dass es zum ersten Mal gelungen ist, Fleisch in einem Labor unter Weltraum-Bedingungen zu züchten. Damit will es beweisen, „dass künstliches Fleisch zu jeder Zeit, überall und unter allen erdenklichen Bedingungen hergestellt werden kann“, sagte Geschäftsführer Didier Toubia. Die Firma züchtet Rinderzellen in Muskelgewebe und produziert daraus mittels 3D-Drucker Steaks.
2023 erhielten die Unternehmen Upside Foods und Good Meat die ersten Zulassungen für den Verkauf von kultiviertem Fleisch in den USA.
Im Juli 2023 reichte Aleph Farms in der Schweiz als erste Firma in Europa einen Zulassungsantrag für ein Produkt aus kultiviertem Fleisch ein.
Im Juli 2024 gab das Vereinigte Königreich grünes Licht für den Verkauf von kultiviertem Hühnerfleisch der Firma Meatly und erlaubte so als erstes europäisches Land, kultiviertes Fleisch in Haustierfutter zu verkaufen. Chick Bites, ihr erstes Produkt, kam im Februar 2025 auf den Markt.
Herstellung mini|hochkant=1.5|Prozessdiagramm für die Herstellung von In-vitro-Fleisch mini|Steakähnliches Kulturfleisch mittels einer Bioprinting-Methode aus dem Jahr 2021. Das Fleisch besteht aus drei Arten von Rinderzellfasern und hat eine Struktur, die der von ursprünglichem Fleisch ähnelt.
Verwendet werden Myoblasten, ein Zelltyp, der einen Kompromiss aus Ausdifferenziertheit und Vermehrungsrate darstellt. Die Ausgangszellen können aus dem jeweiligen Tier schmerzfrei via Biopsie und ohne Tötung entnommen werden.
Den Nährlösungen werden große Mengen an Nährstoffen zugeführt, meist in Form von Soja oder Getreide. Um die Entwicklung der Zellen zu optimieren, kann dem Nährmedium Fetales Kälberserum zugesetzt werden; dieses enthält funktionelle Proteine, Spurenelemente, Hormone und Wachstumsfaktoren.
Die zugrundeliegende Biotechnologie wird schon länger in der Medizin mit menschlichen Hautzellen verwendet, um Transplantate für Schwerbrandverletzte zu züchten. Bislang ist dies auf dünnlagige Hautschichten begrenzt. Die Membranen können übereinandergelegt werden und wenig strukturiertes Hackfleisch ersetzen, wie es in Hamburgern eingesetzt wird. Schwierigkeiten bereiten kompliziertere Strukturen wie Steak, da diese an einem dreidimensionalen Gerüst wachsen müssen und die Muskelzellen für vergleichbare Fleischkonsistenz mechanischer Bewegung ausgesetzt sein sollten.
Motivation Konsumenten haben zunehmend Bedenken beim Fleischkonsum, was Tiergerechtheit und Emissionen von Treibhausgasen betrifft.
Von 1961 bis 2011 hat sich der Fleischverbrauch weltweit fast vervierfacht.Ludwig Jovanovic: Fleisch der Zukunft aus dem Labor. In: rp-online.de. 13. September 2011, abgerufen am 20. Mai 2020. Die Lobbyorganisation des In-vitro-Fleisches The In Vitro Meat Consortium argumentiert ökologisch. Demnach wird sich vom Jahr 2000 bis 2050 die Fleischproduktion mehr als verdoppeln. Bereits jetzt werden 34 Millionen km² Landfläche (26 % der Landfläche der Erde) zur Viehhaltung und zum Futtermittelanbau verwendet. Die übrigen bewirtschaftbaren Landflächen von 28 Millionen km² bestehen zu 45 % aus Waldgebiet. 68 % der Emissionen von Ammoniak sind ein Abfallprodukt der Viehhaltung. Massentierhaltung und globaler Viehtransport und Transport von Tierprodukten haben zur Ausbreitung von Seuchen geführt, die auch für den Menschen gefährlich werden können. Des Weiteren gibt es Bedenken, ob Tierschutz und industrialisierte Produktion miteinander vereinbar sind. Ein Ersatz eines Großteils der industriellen Tierproduktion durch Biotechnologie könnte wieder eine extensive Viehwirtschaft im kleinen ökologischen Maßstab erlauben, die das Hochpreis-Segment bedient.
Züchtungen in sterilen Zellkulturen oder Bioreaktoren eignen sich besser zur industriellen Fertigung, da die Überwachung und Fernhaltung von Krankheitserregern und Giftstoffen einfacher ist. Zudem entfällt das aufwendige Entfernen von Innereien, Haaren und Knochen.
Des Weiteren wäre es möglich, ähnlich wie bei traditionell hergestelltem Fleisch, durch gentechnologische Modifikationen den ernährungsphysiologischen Wert des Produkts zu erhöhen. Weitere Ziele sind eine Senkung der Abgasbelastung, da kein für den Treibhauseffekt relevantes Methan entsteht und keine Ausscheidungen, wie sie bei der Massentierhaltung in großen Mengen anfallen.
Energie- und Stoffbilanz Die Energiebilanz von In-vitro-Fleisch ist gegenüber der Tierhaltung günstiger, gegenüber pflanzlicher Ernährung aber im Nachteil. Laut der In-vitro-Fleisch-Forscherin Silvia Woll vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse am KIT „muss immer mehr Energie in Fleisch hineingesteckt werden, als wir herausbekommen – ob nun aus dem Reaktor oder dem lebenden Tier“. Ökobilanzen und Stoffstromanalysen pflanzlicher Proteinalternativen durch Lebensmitteltechnologen am Fraunhofer-Institut IVV haben ergeben, dass In-vitro-Fleisch aufgrund der Mengen an Energie und Nährstoffen, die in die Nährlösungen eingebracht werden müssen, „hochgradig unwirtschaftlich ist“.
Marktreife mini|Hanni Rützler prüft den ersten kultivierten Hamburger der Welt, 5. August 2013.
Der Einsatz von Hochtechnologie im Nahrungsmittelbereich ist sehr teuer. Mittelfristig wird angestrebt, durch Investition in die Forschung preislich mit in Europa und den USA stark subventionierten Tierprodukten konkurrenzfähig zu werden.Thomas Pany: Ist Laborfleisch das neue Gemüse für Unbelehrbare? In: Telepolis. 12. April 2008, abgerufen am 9. Dezember 2021.
Der erste In-vitro-Burger wurde von einem niederländischen Forscherteam um Mark Post zur Verfügung gestellt und am 5. August 2013 bei einer Pressedemonstration in London zubereitet und getestet. Er war das Ergebnis jahrelanger Forschung an der Universität Maastricht und repräsentierte den Gegenwert von 250.000 Euro. Das Projekt wurde von Sergey Brin, dem Mitbegründer von Google, finanziert.Our Story. In: mosameat.com. Abgerufen am 19. Juli 2018 (englisch). Forscher rechneten 2015 damit, in einem Zeitraum von fünf Jahren ein marktfähiges Produkt zu einem Preis von $90 pro Kilogramm anbieten zu können. Im Januar 2016 präsentierte das US-Startup Memphis Meats (später umbenannt zu Upside Foods) den Medien ein Fleischbällchen aus Rinderstammzellen.Ariel Schwartz: This startup is making real meatballs in a lab without killing a single animal. In: businessinsider.com. 7. Juli 2016, abgerufen am 23. Mai 2020 (englisch). In einem Bericht des Deutschlandfunks sprechen die niederländischen Forscher – die sich mittlerweile ebenfalls als Unternehmen firmiert haben – im Januar 2017 zeitplangemäß von rund 3 Jahren, nannten einen Preis von rund 10 bis 11 Dollar pro Burger und weisen auf die Entstehung von Konkurrenz-Startups in Israel und den USA hin, die diesen Zeitraum möglicherweise verringern könnten. Durch Beimengung von Fettgewebe aus Stammzellen von Rindern sei inzwischen auch der Geschmack des Fleisches maßgeblich verbessert worden. Im Dezember 2020 erteilte die Regierung von Singapur die weltweit erste Zulassung für ein kultiviertes Fleischprodukt, das in Restaurants zum Verkauf angeboten werden soll. Das Unternehmen kündigte an, auf eine Preisparität mit „Premium“-Hühnchen-Mahlzeiten in Restaurants hinzuarbeiten.
Markt Weltweit arbeiten mindestens 156 Startups in 26 Ländern daran, kultiviertes Fleisch oder kultivierten Fisch zu entwickeln. Dazu gehören unter anderem die deutschen Unternehmen Bluu Seafood, Innocent Meat und Cultimate Foods. Daneben haben rund 70 Unternehmen aus verwandten Bereichen einen eigenen Geschäftsbereich für das Thema errichtet und engagieren sich in dem Sektor durch Partnerschaften oder als Zulieferer von Fermentern, Nährlösung etc.
Beispiele aus dem deutschsprachigen Raum: