Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBDie Biofabrikation eröffnet neue Perspektiven als ressourceneffizientes Produktionssystem für eine nachhaltige Ernährung. So forschen wir aktuell an tierischen Zellkultursystemen für eine »zellbasierte Landwirtschaft«. Ein Schwerpunkt liegt auf der Bereitstellung von alternativen Proteinquellen wie kultiviertem Fleisch und Fisch. Die Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit dem Biofabrikationsteam am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie (IGVP) der Universität Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr. Petra Kluger.
Zellkulturbasierte Lebensmittel: Kultiviertes Fleisch und kultivierter Fisch
Fleisch- und Fischersatz aus dem Labor
Die Herstellung kultivierten Fleisches basiert auf der kontrollierten Kultivierung tierischer Zellen in biotechnologischen Prozessen. Ziel ist es, Muskel- und Fettgewebe strukturiert aufzubauen und funktional zu kombinieren, um Qualität, Nährwert und sensorische Eigenschaften gezielt einzustellen.
Am Fraunhofer IGB betrachten wir den gesamten Herstellungsprozess entlang der Wertschöpfungskette, von der Zellisolierung über Medien- und Materialentwicklung bis hin zur Prozessentwicklung, Skalierung und Prototypenherstellung. Damit unterstützen wir die Überführung zellbasierter Lebensmittel in industrielle Anwendungen.
Unser Angebot: Entwicklung von der Zellisolierung bis zum Prototypen
Etablierung von Zellquellen und Produktionsstämmen
Wir unterstützen die Entwicklung geeigneter Zellquellen für lebensmitteltechnologische Anwendungen. Dabei arbeiten wir sowohl mit Primärzellen als auch mit etablierten und neu entwickelten Zelllinien.
Unsere Leistungen im Überblick
- Isolierung und Etablierung von tierischen Muskel- und Fettvorläuferzellen
- Arbeiten mit Zellen aus Rind, Schwein, Huhn und Lachs
- Primärzellkultur und Zelllinienentwicklung
- Genetische Modifikation und funktionelle Optimierung von Zellen
- Aufbau und Pflege von Zellbanken
- Umfassende zellbiologische und funktionelle Charakterisierung verschiedener Spezies
Prozessentwicklung und Skalierung
Ein zentraler Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt auf der Entwicklung robuster und skalierbarer Prozesse für die Zellkultivierung. Wir übertragen Laborprozesse in anwendungsnahe Maßstäbe und entwickeln Strategien für die spätere industrielle Umsetzung.
Unsere Leistungen im Überblick
- Entwicklung skalierbarer Kultivierungs- und Herstellungsprozesse
- Etablierung von Microcarrier-basierten Zellkulturen
- Adaption adhärenter Zellen an Suspensionskulturen
- Entwicklung von Sphäroid- und Aggregatkulturen
- Upscaling von Prozessen bis in den 10-Liter-Maßstab
- Prozesscharakterisierung und -optimierung
3D-Biodruck von kultiviertem Fleisch
Materialentwicklung
Geeignete Materialien sind eine zentrale Voraussetzung für Methoden der Biofabrikation. Wir entwickeln und evaluieren essbare und funktionelle Biomaterialien für lebensmitteltechnologische Anwendungen.
Unsere Leistungen im Überblick
- Auswahl und Entwicklung essbarer Materialien und Trägersysteme
- Funktionalisierung von Biomaterialien zur Unterstützung von Zelladhäsion und Differenzierung
- Prüfung der Biokompatibilität und Zellverträglichkeit
- Mechanische und rheologische Charakterisierung
- Anpassung von Materialeigenschaften an Prozess- und Produktanforderungen
Medienentwicklung
Wir entwickeln definierte, tierfreie und nachhaltige Zellkulturmedien als Grundlage für reproduzierbare und wirtschaftliche Biofabrikationsprozesse.
Unsere Leistungen im Überblick
- Entwicklung serumfreier und tierfreier Nährmedien
- Kostenoptimierung von Medienformulierungen
- Nutzung nachhaltiger Rohstoffe und Stoffnebenströme
- Anpassung von Medien an Proliferations- und Differenzierungsprozesse
Prototypenentwicklung und Produktcharakterisierung
Wir begleiten Projekte bis zur Herstellung anwendungsnaher Demonstratoren und Prototypen und verknüpfen dabei Biofabrikationsstrategien mit moderner Analytik und lebensmitteltechnologischer Bewertung.
Unsere Leistungen im Überblick
- Entwicklung integrierter Biofabrikationsstrategien
- 2D- und 3D-Bioprinting
- Verarbeitung von Zellmassen mit unterschiedlichen Verfahren
- Endprodukttestung und Qualitätsbewertung
- Lebensmitteltechnologische Untersuchungen (z. B. Lagerfähigkeit, Bratverhalten)
- Analyse von Nährstoffprofilen und sensorischen Eigenschaften