3D-Bio-Siebdruck zur hochskaligen Herstellung von Gerüsten für Fleischalternativen

Warum aus Bohnen Steaks machen wichtig ist

Für Menschen, die Geschmack und Textur von Fleisch schätzen, sich aber um Tierschutz, Klimawandel oder Ressourcenverbrauch sorgen, bleibt eine große Frage: Wie erzeugen wir realistische „Steaks“, ohne Tiere zu halten? Diese Studie stellt eine Methode vor, um fleischähnliche Stücke mithilfe eines vertrauten industriellen Werkzeugs aus Druck und Verpackung herzustellen, mit dem Ziel, strukturierte Fleischalternativen günstiger, schneller und im Biss dem Original ähnlicher zu machen.

Ein Werkzeug aus der Druckerei übernehmen

Die Forschenden haben den Siebdruck, eine lange verwendete Technik zum Bedrucken von T-Shirts und Elektronik, so angepasst, dass dreidimensionale essbare Strukturen entstehen. Statt Tinte verwenden sie dicke Pasten aus Lebensmittelzutaten, vor allem Sojaprotein. Ein feines Gewebe oder eine Metallschablone bestimmt, wo die Paste durchgedrückt wird, und legt sehr dünne Schichten übereinander. Durch sorgfältiges Trocknen und Schichtenaufbau entstehen so kleine „Gerüste“, deren internes Muster und Dicke so eingestellt werden können, dass sie das Bindegewebe und die Marmorierung eines Steaks nachahmen. Da Siebdruck bereits im industriellen Maßstab eingesetzt wird, könnte dieselbe Idee eines Tages auf großen Maschinen laufen, um viele Kilogramm Produkt pro Stunde zu erzeugen.

Essbare Bausteine entwerfen

Um Sojaprotein druckbar zu machen, untersuchte das Team, wie es sich unter Druck verhält. Hoher Proteingehalt macht Pasten meist zu zäh, um durch feine Öffnungen zu passen. Die Autorinnen und Autoren begegneten dem mit lebensmitteltauglichen Reduktionsmitteln wie Natriumsulfit, die das Proteinnetzwerk schonend lockern, sodass die Paste leichter durch das Gewebe gedrückt werden kann, ohne zu erwärmen. Sie mischten außerdem eine geringe Menge Alginat, einen pflanzlichen Verdicker aus Meeresalgen, bei, um den gedruckten Schichten Formstabilität zu verleihen und verschiedene Komponenten zu verbinden. Dieses Rezept ließ proteinreiche Pasten wie klassische Siebdruckfarben fließen, behielt eine hohe Auflösung bis zu etwa einem Zehntel Millimeter bei und bildete nach Trocknung und Vernetzung feste Gele.

Von gemusterten Gerüsten zu marmorierten Steaks

Mit diesen „Tinten“ druckte das Team Gitter aus Balken und Hohlräumen, die das Stützgewebe im Fleisch nachahmen. Sie konnten zuverlässig kreisförmige, rechteckige und sechseckige Poren über verschiedene Größen hinweg erzeugen, mit nur geringen Abweichungen von den geplanten Maßen. Mit einem zweiten, weicheren sojaund ölhaltigen Material fügten sie dann in einem einzigen Durchgang pflanzliches „Fett“ in die Lücken ein und erzeugten marmorierte Prototypen. Durch Stapeln einzelner gedruckter Schichten und erneutes Verknüpfen mit Calciumlösungen bauten sie Stücke, die dicker als einen halben Zentimeter waren. Tests zeigten, dass diese gestapelten und gedruckten Proben beim Braten Flüssigkeit aufnahmen, Masse verloren und in der Höhe veränderten — in einer Weise, die mit konventionellem Fleisch vergleichbar ist — und ihre Härte, Sprungkraft und Kaugummigkeit lagen innerhalb oder nahe den für gegarte tierische Muskeln berichteten Bereichen.

Lebende Zellen in die Struktur einladen

Ein zentrales Ziel von kultiviertem Fleisch ist die Einbeziehung echter tierischer Zellen. Die Autorinnen und Autoren kultivierten Maus-Muskulatur-Vorläuferzellen auf und in den auf Sojabasis hergestellten Gerüsten, um zu prüfen, ob die gedruckten Strukturen als Heim für künftige hybride Produkte dienen können. Nach Waschschritten zur Entfernung überschüssiger Reduktionsmittel unterstützten die Gerüste gesundes Zellwachstum auf ihren Oberflächen: Zellen breiteten sich aus, richteten sich entlang der gedruckten Balken aus und fusionierten zu frühen Muskelfasern. Wenn Zellen in eine weiche Kollagen-Gel-Matrix gemischt und in die Gerüsthöhlen pipettiert wurden, überlebten sie ebenfalls dreidimensional, besonders wenn sie zuvor teilweise ausgereift waren. Obwohl die so hinzugefügte tierische Proteinmenge im Vergleich zu einem Steak noch gering ist, zeigt der Ansatz, dass Pflanzenmaterial und Muskelzellen in einem einzigen gedruckten Objekt kombiniert werden können.

Was das für Ihren Teller bedeuten könnte

Kurz gesagt zeigt diese Arbeit, dass sich ein gängiges Druckverfahren als Lebensmittelherstellungswerkzeug neu denken lässt, das dicke Pflanzenproteinpasten und lebende Zellen zu steakähnlichen Stücken formt. Der Prozess verkraftet hohen Proteingehalt, erzeugt feine interne Muster ohne Geschwindigkeitsverluste und liefert Gerüste, die dem Kochen standhalten und ein vertrautes Mundgefühl bieten. Wird das Verfahren auf industrielle Großanlagen übertragen und mit verbesserten Zellkultivierungsmethoden sowie vollständig pflanzenbasierten Zellnährmedien kombiniert, könnte 3D-Bio-Siebdruck dazu beitragen, strukturierte, bezahlbare Fleischalternativen und hybrides kultiviertes Fleisch näher an den Alltag zu bringen.

Zitation: Maatz, R., Karnop, P., Sylvia, R. et al. 3D bio-screen printing for high-throughput production of scaffolds for meat alternatives. npj Sci Food 10, 155 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00853-0

Schlüsselwörter: kultiviertes Fleisch, 3D-Bio-Siebdruck, Sojaprotein-Gerüst, Fleischalternativen, hybrides kultiviertes Fleisch