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Verfahren zur Herstellung von künstlichem Fleisch Die Erfindung betrifft
künstliches Fleisch und insbesondere Verfahren zur synthetischen Herstellung von
Nahrungsmitteln, die das Aroma, die Farbe, den Geschmack und den Biß von Fleisch
haben und trotzdem kein tatsächliches tierisches Fleisch enthalten.
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Bekanntliche sind Proteine für die menschliche Ernährung wesentlich,
und zwar sind die in Form von Fleisch dargebotenen für den durchschnittlichen menschlichen
Geschmack von allen Eiweißnährungsmitteln :die beliebtesten. Leider gehören indessen
:die verschiedenen Fleischarten zu den teuersten Nahrungsmitteln, und es ist daher
seit langem .das Ziel der Forschung auf dem Lebensmittelgebiet, einen billigen,
jedoch befriedigenden Ersatz für Fleisch zu finden. Es wurden in dieser Richtung
bereits einige Fortschritte erzielt. Verschiedene Fleischaromen wurden synthetisch
'hergestellt und sind im Handel zu haben. Als Beispiel seien Bouillonwürfel mit
Huhn-, Ochsenfleisch- und anderem Fleischgeschmack genannt. Außerdem wurden verschiedene
Nahrungsmittelfarbstoffe entwickelt, so daß die Farbe verschiedener Fleischsorten
synthetisch erzeugt werden kann. Es wurde außerdem gezeigt, .daß einige pflanzliche
Eiweißstoffe fast den gleichen Nährwert haben wie viele im Fleisch enthaltene Eiweiße,
obwohl sie viel billiger sind. Bis jetzt :bestand die Schwierigkeit in der Nachahmung
.der Struktur und des Aussehens von natürlichem Fleisch, wobei .die Gewebestruktur
natürlich auch den Biß bedingt. Pflanzlicher Fleischersatz auf der Grundlage von
Weizenkleber
hat einen gewissen Biß, besitzt jedoch nicht den faserigen
Charakter von Fleisch und gibt außerdem nicht jenes angenehme Gefühl, das vom Zerbeißen
im Mund während des Kauens eines Stücks Fleisch auftritt.
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Unter Berücksichtigung des oben Gesagten betrifft nun die Erfindung
die synthetische Herstellung eines Produktes, das in bezug auf sein Aussehen, auf
seine faserige Beschaffenheit, auf sein Aroma, auf seinen Nährwert und -seine Kaubarkeit
natürlichem Fleisch äußerst ähnlich ist und aus pflanzlichem Eiweiß oder nicht faserigern
tierischem Eiweiß hergestellt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung die Herstellung von künstlichem Fleisch,
wie oben beschrieben, das dem weißen Fleisch von Huhn oder Truthahn, einem Filet
Mi.gnon, einem Schweinekotelett oder anderen besonderen Arten und Stücken, wie sie
in Fleischerläden zu haben sind, äußerst ähnlich ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von künstlichem
Fleisch, wobei .dieses Verfahren verhältnismäßig einfach ist und kontinuierlich
durchgefährt werden kann. Auch betrifft die Erfindung ein sehr billiges Verfahren
zur Herstellung von künstlichem Fleisch, wie oben beschrieben, so daß das erzeugte
erfindungsgemäße künstliche Fleisch im Verkauf sehr billig kommt.
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Künstliche Textilfasern wurden bereits synthetisch aus pflanzlichen
Eiweißstoffen, wie z. B. Sojabohnen-, Getreide- oder Erdnußproteinen, sowie auch
aus tierischen Proteinen, wie z. B. Kasein und Gelatine, synthetisch hergestellt.
Allgemein gesprochen werden solche Fäden und Fasern dadurch hergestellt, .daß man
eine Menge -Fäden aus diesen Proteinen erzeugt, sie in einem Fallbad ausfällt und
dann mittels mehrerer Rollen, die mit jeweils ansteigender Geschwindigkeit umlaufen,
streckt. Diese Fäden werden dann in eine genügend konzentrierte Salzlösung, wie
;z. B. Natriumchlorid, gebracht, um sie daran zu hindern, wieder in Lösung zu gehen.
(Eine Konzentration von etwa 1/z °/o ist ausreichend, obwohl auch höhere Salzkonzentrationen
angewendet werden 'können.) Diese Fäden werden dann im weiteren Herstellungsverlauf
durch Behandlung in einem Formaldehydbad unlöslich gemacht.
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Die Fäden werden im allgemeinen durch Dispersion der als Ausgangsmaterialien
verwendeten Proteine in einem geeigneten dispergierenden Medium, wie z. B. -einer
alkalischen wäßrigen Lösung, hergestellt. Tatsächlich kann die Dispersion je nach
dem dispergierten Stoff und dem Dispersionsmittel zu einer kolloidalen Lösung werden,
und die Verwendung des einen Ausdrucks schließt daher natürlich auch den anderen
ein. Die Dispersion wird dann :durch eine :durchlässige Wand, z. B. eine Spinndüse,
in ein in der Regel aus einer sauren Salzlösung bestehendes Fälkbad gepreßt. Die
durch die Spinndüse austretenden Strahlen werden so in Form von Fäden ausgefällt.
Es können jedoch auch grober-, Fäden 'hergestellt werden, indem man von Proteinen
in Form eines Pulvers ausgeht, dieselben dann mit etwa 25 % Wasser plastifiziert
und das plastifizierte Protein durch Düsen in Strangform auspreßt. Die nach diesem
rein mechanischen Strangpreßverfahren hergestellten Fäden sind viel dicker als die
mittels einer Spinndüse "erzeugten. Diese groberen Fäden haben ungefähr die Dicke
von Malerpinselborsten und obwohl sie, wie nachstehend b'esc'hrieben, später noch
gestreckt werden, ist der endgültige Faden doch noch verhältnismäßig dick. Andererseits
besitzen die aus einer Spinndüs mit etwa 5 ooo his 15 ooo Lochungen von jeweils
etwa 0,075 mm Durchmesser austretenden Fäden einen Durchmesser von etwa
0,075 mm. Wenn diese Fäden, wie nachstehend ausgeführt, gestreckt werden,
.dehnen sie sich, wodurch der Durchmesser bis auf eine durchschnittliche Fadendicke
von etwa 2o Mi'kron verringert wird.
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Ungeachtet des ersten Verfahrensschritts bei der Herstellung der Fäden
sind diese für gewöhnlich weiß und elastisch und ähneln den Fäden eines Muskelgewebes,
wobei der einzige Unterschied ist, daß die aus dem Mundstück einer Strangpresse
ausgepreßten dicker sind als die mittels einer Spinndüse erzeugten. Wenn der Proteindispersion
ein Farbstoff zugesetzt wird, behalten die erzeugten Fäden etwa die Farbe .des verwendeten
Farbstoffes bei. Wie nachstehend näher ausgeführt, wird das Strangpreßverfahren
dann angewendet, wenn ein grobstrukturiertes Fleisch nachgeahmt werden soll, während
eine Spinndüse dann verwendet wird, wenn ein Fleisch mit verhältnismäßig feinem
Gewebe angestrebt wird.
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Eine einzige Spinndüse erzeugt so mehrere tausend sehr feine Fäden
(Durchmesser etwa 20 Mikro.n). Diese mehreren tausend Einzelfäden stellen eine Fadengruppe
oder ein Fadenbündel dar, das einen Durchmesser von etwa 6,25 mm besitzen kann.
Wenn, wie, nachstehend ausgeführt, viele Spinndüsen oder Mundstücke vorgesehen werden,
erhält man eine beträchtliche Anzahl solcher Fadenbündel oder -gruppen, die, wenn
man sie miteinander vereinigt, ein nachstehend Strang genanntes Fadengebilde darstellen,
das je nach der Anzahl der verwendeten Mundstücke oder Spinndüsen für gewöhnlich
7,5 oder ro cm Durchmesser haben kann.
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Die Bildung von Fadengruppen und -strängen ist bereits bekannt und
gehört nur insofern zu der Erfindung, als sie. mit den nachstehend beschriebenenVerfahrensschritten
als vorausgehenderArbeitsgang das Verfahren zur Herstellung künstlicher Fleischprodukte
vervollständigt. Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich der ,zur Zeit bekannten
Spinntechnik mit Ausnahme der Behandlung zur Unlöslichmachung der Fäden.
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Um die in .der beschriebenen Weise !hergestellten Fäden in ein Fleischprodukt
umzuwandeln, müssen sie durch Ausquetschen oder Zentrifugieren von überschüssiger
Salzlösung befreit werden. Das bedeutet jedoch nicht, daß sie bis zur Trockne ausgequetscht
werden müssen. Sie müssen jedoch bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 75 %
ausgequetscht oder zentrifugiert werden, wobei ein Feststoffgehalt von etwa :25
% bleibt. Die so
behandelten Fadengruppen werden dann mit Bindemitteln
behandelt, die sowohl eßbare Bindemittel aus der Gruppe der Getreidebinder als auch
eßbare Proteinbindemittel sein können. Beispiele für Get_r,eird.-bindemittel sind
Weizenmehl, Sojabohnenmehl ti. dgl., während Beispiele für eflbare Proteinbindemittel
Gelatine, Kasein, Trockenmilch u. dgl. sogar einschließlich eßbare Wursthäute sind.
Diese elil)aren Proteinbind°mittel können entweder kontinuierlich in Pulverform
mittels einer geeigneten Zerstäubnngsvorriehtung aufg°hracht «-erden, oder man kann
die Fadengruppen durch ein die Bindemittel in flüssiger Form enthaltendes Bad laufen
lassen. Bei Verwendung einer Wursthaut wird diese nach dein üblichen Verfahren gefüllt.
Nach Behandlung mit dem eßbaren Bindemittel werden die Fädeii durch ein Bad aus
geschmolzenem Fet_ geschieht oder mit Fett in fester Form behandelt, z. B. indem
man ein Fettband in den Strang einführt, wonach die Fadengruppen in Form eines Stranges
miteinander verhaftet und zusammengepreßt werden, worauf sie in die zum Gebrauch
und Verkauf geeigneten Längen geschnitten werden. Der zum Zusammenkleben der Fäden
an-"wendete Druck kann schwach oder stark sein, je nach der gewünschten Dichte und
Gewebestruktur des Endproduktes. Ein fertiges Stück kann z. B. eine Stranglänge
von etwa 2o bis 25 cm und einen Durchmesser von 7.5 oder io cm haben. Dieses endgültige
künstliche Fleischstück kann der Länge nach in Scheiben oder in einem leichten Winkel
zur Faserrichtung oder quer durch das Gewebe geschnitten werden, je nach der Fleischart,
die nachgeahmt «-erden soll. Es kann dann in jeder gewünschten Weise entweder gebraten,
auf dem Rost gebraten oder gekocht werden. Um :die verschiedenen Fl,eisc'lisorten
nachzuahmen, können bei gleichbleibendem Grundverfahren viele Einzelheiten geändert
werden. Vorstehend wurde gesagt, dar die Fäden als Fadengruppen von den Spinndüsen
kommen. -Man kann unterschiedlich"- Wirkungen erzielen, indem man die Anzahl der
Gruppen, die nach der Behandlung mit dem Bindemittel und vor dem Durchlaufen des
Fettbades zusammengebracht werden, variiert. Es können einzelne Gruppen einzeln
durch das Fettbad geschickt werden, oder man kann zwei oder mehr Gruppen zusammenfassen
und als eine einheitliche Gruppe durch das Fettbad führen. Ein anderer veränderlicher
Faktor ist die Fettart, welche auf die Fadengruppen aufgebracht wird, und ein weiter
veränderlicher Faktor ist die Dicke des aufgebrachten Fettüberzuges. Andere Variablen
sind natürlich auch das Aroma, das zusammen mit dein Fett und dem Farbstoff zugegeben
werden kann. Der Aromastoff kann einer der handelsüblichen einschließlich Proteinhydrolysate
sein. Der Aroma- und der Farbstoff können auch während anderer Verfahrensstufen
zugegeben werden. Die Gewebestruktur des Fleisches kann nach dem vorstehend erläuterten
Verfahren geändert werden, indem man die breiige Masse des pflanzlichen Proteins
anstatt durch eine Spinndüse nach dem Plastifizieren durch andere Mundstücke auspreßt.
Nach dem letzteren Verfahren erhält man dickere Fäden, weshalb dieses Verfahren
zur Nachahmung von grobfaserigem Fleisch verwendet werden kann.
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Bei Nachahmung eines Stücks Schweinefleisch od. dgl. werden z. B.
die aus mehreren Spinndüsen kommenden Fadengruppen, die für gewöhnlich einen Durchmesser
von 6,25 mm haben, getrennt gehalten, anstatt zusammengeschlossen. Jede dieser Gruppen
wird dann einzeln durch Schweineschmalz oder Speisefett oder andere geschmolzene
Fette geführt. wobei sie einen etwa 1,6 mm dicken Fettüberzug erhält. Nach dem Überziehen
mit Fett werden .die überzogenen Fadengruppen zu dem endgültigen Strang mit einem
Durchmesser von 7,5 bis io cm zusammengeschlossen. Vordem endgültigen Zusammenschluß
können die Gruppen durch das Bindemittel geführt, und es können nach Belieben Aroma-,
Farbstoffe, Vitamine u. dgl. zugegeben werden.
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Bei Nachahmung eines Filet Mignon ist das Verfahren demjenigen zur
Herstellung eines Stücks Schweinefleisch ähnlich, nur mit der Ausnahme, daß die
von der Spinndüse kommenden Fadengruppen zunächst vor dem Aufbringen des Fettüberzugs
,zu etwa vier Gruppen zusammengeschlossen werden. Mit anderenWorten, es werden keine
einzelnen Gruppen finit Fett überzogen, sondern mehrere drei oder vier von der Spinndüse
kommende Gruppen enthaltende Grüppen werden gleichzeitig mit Fett überzogen. Der
Zusammenschluß erfolgt dann wie vorstehend beschrieben.
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Bei Nachahmung des heißen Fleisches von Huhn oder Truthahn werden
alle Fadengruppen nach Behandlung mit dem Bindemittel und vor Durchlaufen des Fettbades
zusammengeschlossen.
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Die Zähigkeit oder Zartheit des künstlichen Fleischproduktes kann
durch den Grad der Streckung, der die Fäden zu Beginn des Herstellungsverfahrens
ausgesetzt werden, geregelt "werden. Wenn die Fäden überhaupt nicht gestreckt werden,
erhält man ein sprödes, Weizenschrot ähnliches Produkt. Zur Erzielung einer echten
Faser mit einer gewissen Elastizität und nicht eines spröden, brüchigen Fadens ist
eine gewisse Streckung erforderlich, und zwar für gewöhnlich um etwa 5o 1/o oder
mehr, je nach dem Durchmesser der Fäden. Bei verstärkter Streckung werden die Fäden
zäher. Je mehr die Fäden gestreckt werden, um so zäher werden sie, und eine Streckung
um etwa 4ooo/o hat sich als praktische Streckungsgrenze erwiesen. Darüber hinaus
neigen die Fäden dazu, zu reißen. Diese Streckung bewirkt eine Orientierung der
Moleküle, und es genügt daher als Mindeststreckung eine solche, bei der diese Molekularorientierung
auftritt. Wie vorstehend gesagt, ist dazu eine Streckung um etwa 5o% erforderlich.
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Ein anderes \"erfa.hren zur Regelung der Zähigkeit besteht in der
Verwendung härtender, gerbender oder unlöslich machender Chemikalien. Zum Beispiel
bewirkt ein Einweichen des Fadens in einer Natriumchloridlösung beliebiger Konzentration
bis
zur Sättigungskonzentration ein Zäherwerden. Eine solche Salzlösung hat auf viele
Fleischarten eine ähnliche Wirkung. Andere Chemikalien, wie z. B. Aluminiumsulfat,
Formaldehyd und Gerbsäure, machen die Fäden unlöslich, obwohl man darauf achten
muß, daß keine toxischen oder sonstigen unerwünschten Nebenwirkungen auftreten.
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Wenn die Fäden weicher oder zarter gemacht werden sollen, kann man
proteolytische Enzyme, z. B. Papain, Bromelin, Pepsin, Trypsin usw., wie bei den
bekannten Verfahren zum Weichmachen von Fleisch anwenden. Eine partielle Hydrolyse,
die denselben Zweck verfolgt, kann mittels Salzsäure, Natriumsulfid, Alkalihydroxyden
usw. durchgeführt werden, wie in der Eiweißchemie bekannt ist.
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Viele Fleischsorten haben Flechsen und durch die einzelnen Fasern
verlaufende Bindegewebe. Auch .diese können nachgeahmt werden. Wenn z. B. Albumin
als Bindemittel verwendet wurde, so wird es beim Kochen unlöslich und zäh, weshalb
ein mit einem Albuminbindemitfiel behandelter Faden einer Flechse oder einem Stück
Bindegewebe ähnelt. Wenn also die von einer oder mehreren Spinndüsen kommenden Fäden
anstatt durch ein eßbares Proteinbindemittel oder Getreidebindemittel durch ein
Albuminbindemittel geführt werden, ist das Endergebnis, daß diese besonderen, so
behandelten Fadengruppen als Flechsen oder Bindegewebe in dem Fleisch erscheinen.
Diese Flechsen oder Bindegewebe laufen dann natürlich parallel der Faserrichtung.
Man kann selbstverständlich nun eine einzelne Spinndüse vorsehen, die eine Fadengruppe
erzeugt, die dann durch ein Albuminbindemittel und dann in einen von einer Vielzahl
Spinndüsen kommenden Fadenstrang geführt wird, wobei dieser Strang mit einem eß:baren
Bindemittel behandelt worden war. In diesem Fall kann die nachgeahmte Flechse oder
das Bindegewebe dann in einem Winkel zu den oder quer durch die eßbaren Fasern geführt
werden. Vorstehend wurde als Beispiel ausgeführt, wie bestimmte besondere Fleischarten
nachgeahmt werden können. Natürlich kann, fast jede Fleischsorte nachgeahmt werden,
indem man einfach einen oder mehrere der vorstehend erwähnten veränderlichen Faktoren
variiert, d. h. die Art des Zusammenschlusses der von den Spinndüsen kommenden Fadengruppen
vor der Fettbehandlung, die Artdes zu dieser Behandlung verwendeten Fettes, die
Dicke des Fettüberzuges, die Anzahl und die Richtung der nachgeahmten Flechsen oder
Bindegewebe, das Aroma, den Farbstoff und die Zähigkeit. Wenn man zusätzliche Nährstoffe
wünscht, so können diese dem Endprodukt durch Zugabe von Vitaminkonzentraten, Trockenmilchfeststoffen,
Aminosäuren u. dgl. einverleibt werden. Das Aroma eines Produktes kann natürlich
noch verstärkt werden, wenn das Fettbad, z. B. bei Nachahmung des weißen Fleisches
von Huhn oder Truthahn, aus Huhn- oder Truthahnfett besteht. Zur Nachahmung von
Schweinefleisch empfiehlt sich, Schweinefett und für Rindfleisch Rinderfett zu verwenden.
Nicht nur ,die äußerlichen Eigenschaften dieser 'künstlichen Produkte ähneln denjenigen
von natürlichem Fleisch, sondern es ist interessant, daß der übliche p11-Wert dieses
Kunstproduktes etwa 6 beträgt, und da experimentelle Ergebnisse ;zeigen, daß der
p11-Wert von natürlichem Fleisch für gewöhnlich auch etwa 6 beträgt, geht daraus
hervor, daß sogar der pH-Wert von natürlichem Fleisch künstlich erzeugt wird. Wenn
andere Wirkungen, wie z. B. das Pökeln bei der Nachahmung eines Sauerbratens, erwünscht
sind, kann der p11-Wert leicht erhöht oder erniedrigt werden.
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Es sei betont, daß .das Endprodukt absolut steril und vollständig
frei von Enzymen und Bakterien ist, vorausgesetzt, daß das gesamte Verfahren unter
sterilen Bedingungen durchgeführt wurde. Für manche Zwecke kann ein Zusatz von Enzymen
vorteilhaft sein. Diese müssen jedoch dann absichtlich zugegeben werden. Wenn das
Endprodukt unter sterilen Bedingungen in Büchsen oder Vakuum verpackt wird, ist
es selbstverständlich absolut steril. Das ist bei unbehandeltem natürlichem Fleisch
natürlich nicht der Fall, das jederzeit Bakterien und Enzyme enthält, welche ein
Verderben und Faulen bewirken.
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Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch
ihr Rahmen verlassen wird.