Kann kultivierte Schokolade die nächste Lebensmittelrevolution auslösen?

Laut einem Bericht der National Confectioners Association aus dem Jahr 2024 konsumieren 65 % der US-Verbraucher Schokolade als erschwingliche Leckerei und erzielen damit einen Umsatz von 21,4 Mrd. USD mit Süßwaren. Bis 2029 wird der Umsatz mit Schokolade in den USA voraussichtlich 37,6 Milliarden Dollar erreichen.

Die Kakaopflanze, aus der der Kakao gewonnen wird, ist jedoch stark rückläufig. Durch den Klimawandel bedingte übermäßige Hitze, unregelmäßige Regenfälle, anhaltende Dürren und Überschwemmungen haben in der Elfenbeinküste, dem weltweit führenden Erzeuger von Kakaobohnen, bereits zu erheblichen Ernteausfällen bei Kakao geführt. Die Landwirte verzeichnen geringere Erträge, absterbende Bäume und in einigen Fällen sogar einen Totalausfall der Ernte. Eine Studie aus dem Jahr 2025 geht davon aus, dass bis zum Jahr 2060 bis zu 50 % der derzeitigen Kakaoanbaugebiete in der Elfenbeinküste aufgrund von veränderten Temperatur- und Niederschlagsmustern ungeeignet werden könnten.

Auch wenn diese Daten für Schokoladenliebhaber bitter schmecken mögen, haben Wissenschaftler vielleicht gerade einen guten Weg gefunden, um die Herausforderung zu meistern: Geben Sie kultivierte Schokolade ein.

Steve Lang, Vizepräsident für Wissenschaft und Technologie bei California Cultured, ist davon überzeugt, dass Schokolade, die in Bioreaktoren gezüchtet wird, eines Tages die echte Schokolade herausfordern könnte, ohne die Abholzung der Wälder, die Kinderarbeit und die Klimaanfälligkeit, die den Kakaoanbau plagen.

Mit Zuschüssen der National Science Foundation und von BioMADE wollen die Wissenschaftler von California Cultured und der UC Davis, Karen McDonald, Somen Nandi, David Block, Harishankar Manikantan, Boon-Ling Yeo und Juliana de Moura-Bell, die Kostenfaktoren für kultivierte Schokolade reduzieren. Konkret werden die Labors der UC Davis mit California Cultured zusammenarbeiten, um die Geometrie und den Betrieb von Prototyp-Bioreaktoren zu optimieren und so die Kosten zu senken.

Der Aufstieg der zellulären Lebensmittel

Während die Debatte um kultiviertes Fleisch und Proteine auf Pflanzenbasis weitergeht, taucht eine andere Technologie auf: die Suspensionskultur von Pflanzenzellen.

Mit Hilfe von Pflanzenzellkulturen können essbare Zellen hergestellt werden - man denke nur an Schokolade, Kaffee, Beeren und sogar Walnussembryonen - ohne die Boden-, Wasser- und Klimarisiken der traditionellen Landwirtschaft. Sie können auch Pigmente, Geschmacksstoffe, Süßstoffe und Proteine erzeugen, die chemisch identisch mit ihren pflanzlichen Gegenstücken sind.

Letztes Jahr vertrat McDonald, emeritierte Professorin am Fachbereich Chemieingenieurwesen, in einem vom iCAMP (Integrative Center for Alternative Meat and Protein) veranstalteten Vortrag die Ansicht, dass diese jahrzehntealte Biotechnologie zu einer der vielseitigsten Produktionsplattformen der zellulären Landwirtschaft werden könnte.

Was sind Pflanzenzellkulturen?

Während die Extraktion ganzer Pflanzenproteine, tierische Zellkulturen und Pilz-/Hefefermentierung häufig die wichtigsten Produktionswege für alternative Proteine und kultiviertes Fleisch sind, spielen Pflanzenzellkulturen in Bioreaktoren eine immer wichtigere Rolle bei der nachhaltigen Produktion von Lebensmitteln und wichtigen Lebensmittelzutaten.

Der Ansatz beruht auf entdifferenzierten Pflanzenzellen (sowie auf besser organisierten Geweben wie Pflanzenembryonen und sogar ganzen kleinen Wasserpflanzen wie Wasserlinsen), die in flüssigen Medien gezüchtet werden können, wobei einfache Zutaten wie Saccharose, Salze, Vitamine und Pflanzenhormone verwendet werden. Anders als ganze Pflanzen brauchen diese Zellen kein Sonnenlicht. Sie wachsen im Dunkeln, verstoffwechseln Zucker und können unbegrenzt vermehrt werden.

"Sie werden durch wachstumsregulierende Hormone aufrechterhalten", erklärt McDonald. Da die Zellen in einer sterilen, kontrollierten Umgebung wachsen, sind sie vor Trockenheit, Schädlingen, Schwermetallen und anderen landwirtschaftlichen Gefahren geschützt und liefern ein lebensmittelsicheres Produkt. Außerdem vermeiden sie die Nachteile von Feldkulturen, wie das Wegwerfen von Stängeln, Blättern oder Wurzeln.

Wissenschaftliche Herausforderungen

Trotz des technologischen Fortschritts gibt es auf diesem Gebiet noch einige große Herausforderungen. Herkömmliche Bioreaktoren sind in der Anschaffung und im Betrieb für Lebensmittelprodukte unerschwinglich. California Cultured hat kostengünstige alternative Bioreaktoren entwickelt, die speziell für die Kultivierung von Pflanzenzellen geeignet sind. Das Fachwissen der UC Davis im Bereich der Pflanzenzellkulturen wird zur Validierung von Prototypen, zur Verbesserung von Reinigungs- und Sterilisationstechniken und zur Bewertung von Fortschritten bei der kommerziellen Nutzbarkeit beitragen.

Jüngste Arbeiten von California Cultured haben den Nachweis des Konzepts für die Kultivierung von Theobromo cacao-Zellkulturen in neuartigen Großbioreaktoren (1600 l) erbracht. Die Forscher arbeiten auch an der Entwicklung von lebensmittelechten Wachstumsmedien, der Verbesserung der Stammproduktivität und der Erforschung der sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von kultivierten Pflanzenzellen. Lang geht davon aus, dass die kommerzielle Kakaopulverproduktion Anfang 2027 beginnen wird, um den ersten Auftrag eines Schokoladenunternehmens zu erfüllen.