Bioprocess Symposium «Passion for Bioprocessing» · 3. November 2026, Bern · kostenlos Registrieren ➜
Bioprocess Symposium «Passion for Bioprocessing» · 3. November 2026, Bern · kostenlos Registrieren ➜
Pflanzenbasierte Lebensmittel und Milchalternativen stehen an vorderster Front der nachhaltigen Ernährung, getrieben von steigender Konsumentennachfrage nach umweltfreundlichen, ethischen und gesundheitsbewussten Proteinquellen. Im Vergleich zu klassischen tierischen Produkten können pflanzenbasierte Proteine die Treibhausgasemissionen um bis zu 90 % und den Wasserverbrauch um bis zu 75 % reduzieren und sind damit ein zentraler Pfeiler künftiger Lebensmittelsysteme.
Zwei komplementäre biotechnologische Routen dominieren das Feld: pflanzliche Zellsuspensionskulturen für die Produktion pflanzenbasierter Proteine und bioaktiver Inhaltsstoffe direkt aus kultivierten Pflanzenzellen, sowie Präzisionsfermentation zur Herstellung tier-identischer Milchproteine wie Casein, Molkenprotein und Lactoferrin in gentechnisch optimierten Mikroorganismen. Beide Routen setzen auf kontrollierte Bioreaktorbedingungen, um gleichbleibende Produktqualität, Skalierbarkeit und die Einhaltung lebensmittelgerechter Standards zu gewährleisten.
Diese Technologien der zellulären Landwirtschaft ermöglichen tierfreie Milchprodukte und alternative Proteinprodukte mit denselben ernährungsphysiologischen und funktionalen Eigenschaften wie ihre konventionellen Pendants — bei drastisch reduziertem ökologischem Fussabdruck der Lebensmittelproduktion.
Die Wahl des Wirtsorganismus ist eine der wichtigsten Entscheidungen in der bioreaktorbasierten Pflanzenproteinproduktion und Präzisionsfermentation. Jedes System bietet unterschiedliche Vorteile bei Wachstumsgeschwindigkeit, post-translationalen Modifikationen, Skalierbarkeit und regulatorischer Akzeptanz.
BY-2, NT-1 Tabak, Reis, Karotte, Luzerne, Kakao, Kaffee
Vielseitig eingesetzt für rekombinante Lebensmittelproteine und bioaktive Inhaltsstoffe. Verbinden die Sicherheit ganzer Pflanzensysteme mit der Skalierbarkeit der mikrobiellen Fermentation, ermöglichen humankompatible Glykosylierungsmuster und erreichen typische Verdopplungszeiten von rund einem Tag.
Saccharomyces cerevisiae, Komagataella phaffii / Pichia pastoris
Die Arbeitspferde der Präzisionsfermentation für Milchproteine. Wachsen rasch zu hohen Zelldichten heran, sezernieren rekombinante Proteine wie β-Casein, β-Lactoglobulin und α-Lactalbumin und bilden die Grundlage der meisten kommerziellen tierfreien Milchprodukte am Markt.
Trichoderma reesei, Aspergillus spp.
Eingesetzt für die Hochertragssekretion von Lebensmittelproteinen und Enzymen. Besonders attraktiv für skalierbare Biomassefermentation und die industrielle Produktion funktionaler Milchinhaltsstoffe.
Chlorella, Spirulina, Chlamydomonas
Relevant für nachhaltige Biomasse- und alternative Proteinanwendungen — ermöglichen nährstoffreiche, ressourcenschonende Produktion in Photobioreaktoren oder heterotropher Kultivierung.
Escherichia coli, Bacillus subtilis
Gewählt für einfachere, nicht-glykosylierte Proteine und Peptide; schnelles Wachstum und etablierte Scale-up-Verfahren machen sie geeignet für spezifische rekombinante Lebensmittelproteinanwendungen.
Ob auf Basis pflanzlicher Zellsuspensionskulturen oder mikrobieller Präzisionsfermentation — die Produktion pflanzenbasierter Lebensmittelproteine und tierfreier Milchinhaltsstoffe folgt einem klar definierten, skalierbaren Bioprozessablauf.
Auswahl und gentechnische Optimierung des Wirtsorganismus (Pflanzenzelllinie, Hefe, Pilz oder Bakterium) zur Expression des Zielproteins; Codon-Optimierung und stabiles Klon-Screening sichern hohe und konstante Ausbeuten.
Schrittweise Skalierung vom Schüttelkolben bis zu Small-Scale-Bioreaktoren, bis die für die Inokulation des Produktionsbioreaktors nötige Zelldichte erreicht ist.
Batch-, Fed-Batch- oder kontinuierlicher Betrieb in Bench-, Pilot- oder Produktionsbioreaktoren mit Kaskadenregelung von pH, DO, Temperatur und Fütterung; Induktion löst die Expression des Zielproteins in Wirten der Präzisionsfermentation aus.
Lebenszelldichte, Biomasse, Substrat, Metaboliten und Produkttiter werden mittels at-line- und online-Analytik überwacht, um optimale Prozessverläufe zu gewährleisten.
Zellabtrennung (Zentrifugation, Filtration), Proteinaufreinigung (Chromatographie, Ultrafiltration) und Endformulierung zu lebensmittelgerechten Zutaten wie rekombinantem Casein, Molkenprotein, Lactoferrin oder Proteinisolaten aus Pflanzen.
Integration der aufgereinigten Zutat in Milchanaloga (Milch, Käse, Joghurt, Glace), pflanzenbasierte Fleischprodukte oder funktionelle Lebensmittelformulierungen.
Pflanzenzellen und Mikroorganismen der Präzisionsfermentation benötigen präzise kontrollierte Bioreaktorbedingungen, um hohe Ausbeuten, gleichbleibende Produktqualität und reproduzierbare Skalierung vom Labor- bis zum Industriemassstab zu sichern.
5,0–6,0 / 5,0–7,0
Pflanzenzellen (5,0–6,0) und Hefen/Pilze (5,0–7,0). Aufrechterhaltung über Säure-/Basenzugabe und CO2-Management; beeinflusst direkt Proteinexpression, -sekretion und Stabilität lebensmittelgerechter Produkte.
DO 20–40 %
Geregelt über Begasung und Rührung. Pflanzenzellen sind sauerstoffempfindlicher als Mikroben, während Hefen und Pilze für hochdichte Präzisionsfermentation eine enge DO-Regelung erfordern.
25–37 °C
Pflanzenzellen 25–28 °C; Hefen 28–30 °C; Bakterien 30–37 °C. Temperaturprofile beeinflussen direkt Wachstumskinetik, Proteinfaltung und post-translationale Modifikationen.
Schonende Rührer
Pflanzenzellen haben starre Zellwände, bilden aber Aggregate und sind sehr scherempfindlich — Marine- und Elephant-Ear-Rührer sowie kontrollierte Spitzengeschwindigkeiten sind entscheidend. Mikrobielle Kulturen tolerieren höhere Scherung für besseren O2-Transfer.
Fed-Batch C/N
Zucker (Saccharose, Glucose) und Stickstoffquellen sind die wichtigsten Kohlenstoffsubstrate; Fed-Batch-Strategien kontrollieren den Overflow-Metabolismus, begrenzen die Bildung von Nebenprodukten und unterstützen hohe Titerausbeuten rekombinanter Proteine.
Aseptisch im Massstab
Schaumkontrolle und aseptischer Betrieb sind für lebensmittelgerechte Anwendungen unverzichtbar — besonders im grossen Massstab, wo Kontamination den Verlust ganzer Chargen bedeuten würde.
Die Produktion von pflanzenbasierten Lebensmitteln und Milchalternativen erfordert ein tiefes Verständnis sowohl der Zellbiologie als auch der Fermentationswissenschaft. Der Applikon-Bioreaktor bietet die kontrollierte Umgebung, die in jeder Phase benötigt wird.
Mit dem autoklavierbaren Glasbioreaktor von Applikon kultivieren Forscher Pflanzenzellen, die speziell auf die Milchproduktion zugeschnitten sind – wie Sojabohnen, Hafer oder Mandeln. Durch präzise Regulierung von Temperatur, pH-Wert und Nährstoffzusammensetzung durchlaufen die Pflanzenzellen Proliferation und Differenzierung. Während sich die Zellen vermehren, sezernieren sie Proteine und Fette, die charakteristisch für Kuhmilch sind – und ergeben eine pflanzenbasierte Milchalternative, die ihrem tierischen Pendant in Geschmack und Textur sehr ähnlich ist.
Ein alternativer Ansatz verwendet speziell entwickelte Hefestämme, die darauf ausgelegt sind, Milchproteine wie Kasein und Molke zu produzieren – Schlüsselkomponenten traditioneller Kuhmilch. Die Hefe wird in einem Bioreaktor kultiviert, wo sie ein zuckerreiches Medium fermentiert, um diese Proteine herzustellen. Nach ausreichendem Wachstum wird die Hefekultur geerntet und gereinigt, um die Proteine zu extrahieren, die anschliessend zu einem hefebasierten Milchprodukt formuliert werden – und so das sensorische Erlebnis von Kuhmilch ohne die Umweltauswirkungen der Tierhaltung bieten.
Der Bioreaktor erleichtert die Produktion von im Labor hergestelltem Käse und anderen Milchprodukten zusätzlich zur Milch. Nach der Ernte der kultivierten Zellen durchlaufen diese eine weitere Verarbeitung, um Proteine und Fette zu extrahieren, die für die Käseherstellung unerlässlich sind. Durch die Kombination dieser Komponenten mit natürlichen Enzymen und Aromastoffen können Wissenschaftler handwerkliche Käsesorten mit einzigartigen Texturen und Aromen kreieren – ganz ohne tierische Zutaten. Durch Fermentation und Reifung entwickeln im Labor hergestellte Käsesorten komplexe Geschmacksprofile, die mit traditionellen Milchkäsesorten vergleichbar sind.
Über Milchalternativen hinaus eröffnet die Bioreaktortechnologie den Zugang zu einer breiten Palette pflanzenbasierter Proteinprodukte – darunter im Labor hergestellte Schokolade, Kaffee, Nüsse, Öle und vegane Mykoproteinoptionen. Durch die Kultivierung von Pflanzenzellen in einer kontrollierten Umgebung können Forscher essentielle Nährstoffe und bioaktive Verbindungen extrahieren, die charakteristisch für diese Lebensmittel sind – und Verbrauchern nachhaltige und ethisch bezogene Alternativen zu traditionellen Produkten bieten.
Ob auf Basis pflanzlicher Zellsuspensionskulturen oder mikrobieller Präzisionsfermentation — die Produktion pflanzenbasierter Lebensmittelproteine und tierfreier Milchinhaltsstoffe folgt einem klar definierten, skalierbaren Bioprozessablauf.
| Typ | Massstab | Wichtige Anwendungsfälle | Pflanzen-/Milch-spezifische Merkmale |
|---|---|---|---|
| Applikon MiniBio Glas-Bioreaktor im kleinen Massstab |
250 mL – 1 L | Zelllinien-Screening, Medienoptimierung, Stammauswahl für Präzisionsfermentation und Pflanzenzellkulturen, Scale-down-Modelle | Geringer Medienverbrauch für teure lebensmittelgerechte Formulierungen; paralleles Screening; scherungsoptimierter Aufbau; skalierbares Design; perfusionsbereit |
| Applikon-Glas-Autoklavbioreaktoren für pflanzliche Zellkultur und lebensmittelgerechte Fermentation |
2–20 L | Prozessentwicklung für pflanzenbasierte Proteine, rekombinante Milchproteine, bioaktive Inhaltsstoffe; Scale-up-/Scale-down-Studien | Flexible Rührerkonfigurationen für scherempfindliche Pflanzenzellen; Multi-Gas-Begasung; mehrere Sensoranschlüsse; transparenter Reaktorbehälter zur visuellen Prozesskontrolle |
| AppliFlex ST Single-Use-Bioreaktor für pflanzenbasierte Lebensmittel und Milchprodukte |
0,5–15 L | Lebensmittelgerechte Präzisionsfermentation, Pilotproduktion alternativer Milchproteine, tierfreie Molke und Casein, Pflanzenzellkulturen im klinischen / GMP-Kontext | Einweg-Gefässe für schnelle Umrüstung zwischen Lebensmittelprodukten; reduziertes Kreuzkontaminationsrisiko; schneller Aufbau; kein CIP/SIP nötig; perfusionsbereit |
| Edelstahl-Bioreaktoren für die grosstechnische Produktion pflanzenbasierter Lebensmittel und Milchprodukte |
20–5000 L | Industrielle Präzisionsfermentation von Milchproteinen, grosstechnische Pflanzenzell-Biomasse, kommerzielle Produktion alternativer Proteine und Inhaltsstoffe | CIP/SIP für lebensmittelgerechten Betrieb; robustes Design für kontinuierliche Produktion; skalierbare Mischung und Begasung; geeignet für Fed-Batch und kontinuierliche Perfusion |
Unsere Spezialisten begleiten Sie während des gesamten Bioprozess-Lebenszyklus – von der Systemauswahl und Anwendungsplanung bis hin zur Implementierung, Optimierung und dem langfristigen Betrieb. Wir arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um zuverlässige, konforme und skalierbare Lösungen zu gewährleisten, die auf Ihre Anforderungen zugeschnitten sind.
Kontaktieren Sie uns, um innovative Ansätze für Ihr Projekt zu besprechen.
Forscher können Pflanzenzellen kultivieren, die speziell auf die Milchproduktion zugeschnitten sind – wie Sojabohnen, Hafer oder Mandeln – im Applikon-Bioreaktor. Diese Pflanzenzellen, kultiviert in einem nährstoffreichen Medium, durchlaufen Proliferation und Differenzierung und sezernieren Proteine und Fette, die charakteristisch für Kuhmilch sind – um pflanzenbasierte Milchalternativen zu schaffen, die ihren tierischen Gegenstücken in Geschmack und Textur sehr ähnlich sind.
Die hefebasierte Milchproduktion verwendet speziell entwickelte Hefestämme, die darauf ausgelegt sind, Milchproteine wie Kasein und Molke zu produzieren – Schlüsselkomponenten traditioneller Kuhmilch. Die Hefe wird in einem Bioreaktor kultiviert, wo sie ein zuckerreiches Medium fermentiert, um diese Proteine herzustellen. Nach ausreichendem Wachstum wird die Hefekultur geerntet und gereinigt, um die Proteine zu extrahieren, die anschliessend zu einem Produkt formuliert werden, das das sensorische Erlebnis von Kuhmilch ohne die Umweltauswirkungen der Tierhaltung bietet.
Ja. Nach der Ernte der kultivierten Zellen aus dem Bioreaktor durchlaufen diese eine weitere Verarbeitung, um Proteine und Fette zu extrahieren, die für die Käseherstellung unerlässlich sind. Durch die Kombination dieser Komponenten mit natürlichen Enzymen und Aromastoffen können Wissenschaftler handwerkliche Käsesorten mit einzigartigen Texturen und Aromen kreieren – ganz ohne tierische Zutaten. Durch innovative Techniken wie Fermentation und Reifung entwickeln im Labor hergestellte Käsesorten komplexe Geschmacksprofile, die mit traditionellen Milchkäsesorten vergleichbar sind.
Über Milchalternativen hinaus unterstützt die Bioreaktortechnologie die Produktion einer breiten Palette pflanzenbasierter Produkte – darunter im Labor hergestellte Schokolade, Kaffee, Nüsse, Öle und vegane Mykoproteinoptionen. Durch die Kultivierung von Pflanzenzellen in einer kontrollierten Umgebung können Forscher essentielle Nährstoffe und bioaktive Verbindungen extrahieren, die charakteristisch für diese Lebensmittel sind – und Verbrauchern nachhaltige und ethisch bezogene Alternativen zu traditionellen Produkten bieten.
Viele Länder befinden sich derzeit im Prozess der Festlegung regulatorischer Richtlinien für kultivierte Lebensmittelprodukte. Produkte, die durch pflanzenbasierte Lebensmittelproduktionsprozesse entwickelt wurden, durchlaufen strenge Tests, um Qualität, Sicherheit und die Einhaltung regulatorischer Standards zu gewährleisten. Da sich das Feld rasch weiterentwickelt, verfolgt Resea Biotec die Entwicklungen in den regulatorischen Rahmenbedingungen aufmerksam, um Lebensmittelinnovatoren bei der Navigation dieser Anforderungen zu unterstützen.
