Präzisionsfermentation: Wie Mikroorganismen die Lebensmittelindustrie revolutionieren

Was ist Präzisionsfermentation und was macht sie so spannend?

Obwohl die Präzisionsfermentation in den letzten Jahren durch verstärkte Forschung und steigende Investitionen enorm an Popularität gewonnen hat, reicht ihre Geschichte bis in die 1980er-Jahre zurück. Den Anfang machte die Herstellung von Humaninsulin aus E. coli. Später folgten Anwendungen in der Lebensmittelbranche, wie die Produktion von Chymosin als Ersatz für Kälberlab, das heute in über 70 % aller Käsesorten in den USA und Großbritannien verwendet wird¹Digital, G. (2024, août 25). Is your cheese GMO ? The Non-GMO Project and other activists claim 90 % of cheeses in America are & # 8216 ; tainted& # 8217 ; . Here are the facts. Genetic Literacy Project. https://geneticliteracyproject.org/2024/08/16/is-your-cheese-gmo-the-non-gmo-project-and-other-activists-claim-90-of-cheeses-in-america-are-tainted-here-are-the-facts/.

Doch was genau versteht man unter Präzisionsfermentation? Im Kern werden Mikroorganismen in kleine Produktionsfabriken umgewandelt. Wissenschaftler wählen ein Gen oder einen DNA-Abschnitt, der für das gewünschte Molekül codiert, und fügen ihn in das Erbgut eines Wirtsmikroorganismus ein, der so konstruiert wird, dass er dieses Zielmolekül produziert. In der anschließenden Fermentationsphase wird der Wirt in einem Bioreaktor kultiviert. Er verbraucht Nährstoffe wie Zucker und produziert dabei das gewünschte Molekül, das anschließend aus der Fermentationslösung isoliert und gereinigt wird.

Warum also das große Interesse an Präzisionsfermentation? Anfang 2025 hatten mindestens 88 Start-ups im Bereich Präzisionsfermentation gemeinsam über 2,8 Milliarden US-Dollar eingesammelt, um tierfreie Proteine zu entwickeln. Allein im Februar konnten das US-Biotechunternehmen Liberation Labs und das niederländische Start-up Vivici über 50 Millionen US-Dollar bzw. 30 Millionen Euro einwerben, um ihre Kapazitäten auszubauen²Vivici secures € 32.5M in Series A funding for precision fermentation dairy proteins. (s. d.). https://www.vivici.com/insights/vivici-secures-series-a-funding. Und die Dynamik geht weiter: Bis 2030 wird der Marktwert der Präzisionsfermentation auf über 35 Milliarden US-Dollar geschätzt – mit einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 43 % ab 2024³Precision Fermentation Market Size | Industry Report, 2030. (s. d.). https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/precision-fermentation-market-report.

Drei Hauptgründe erklären, warum die Präzisionsfermentation so viel Aufmerksamkeit erhält:

• Technologische Fortschritte: Dank rasanter Entwicklungen in der Synthetischen Biologie, Genom-Editierung und Fermentationstechnik lassen sich Mikroorganismen heute schneller und kostengünstiger so gestalten, dass sie hochwertige Inhaltsstoffe kontrolliert und effizient produzieren.
• Nachhaltigkeit & Klimaeffekte: Die Technologie hat großes Potenzial, den Klima-Fußabdruck zu verringern. Erste Studien deuten auf Reduktionen von über 90 % bei Treibhausgasemissionen sowie beim Land- und Wasserverbrauch im Vergleich zu tierischen Milchproteinen hin⁴Novozymes, Terefe et al., Net Zero Insights, 2022, https://sifted.eu/articles/net-zero-insights-novozymes/.
• Tierschutz: Präzisionsfermentation ermöglicht die Herstellung tieridentischer Proteine ohne den Einsatz von Tieren – ein klarer Vorteil angesichts der wachsenden Nachfrage nach veganen und tierfreien Produkten.

Fokus: tierfreie Milchprodukte als zentrales Anwendungsfeld der Präzisionsfermentation

Angesichts des Potenzials für nachhaltige Alternativen zu tierischen Produkten überrascht es nicht, dass die wichtigsten Einsatzgebiete der Präzisionsfermentation in der Lebensmittelbranche auf tierfreie Inhaltsstoffe abzielen. Beispiele: Impossible Foods nutzt Präzisionsfermentation zur Herstellung von Häm – einem im Fleisch vorkommenden Molekül, das den Geschmack und die Textur pflanzlicher Burger verbessert. The Every Company produziert tierfreie Eiweißstoffe, die in Backwaren und der Küche eingesetzt werden können.

Besondere Aufmerksamkeit gilt jedoch der Entwicklung tierfreier Milchproteine. Bereits 2025 haben sich über 20 Start-ups (u. a. Standing Ovation, Formo, Vivici, Remilk, TurtleTree) der Herausforderung gewidmet, nachhaltige Alternativen zu herkömmlichen Milchprodukten zu entwickeln. Der Schlüssel zur Herstellung von Käse-, Joghurt- und Eiscremealternativen liegt in Kasein und Molkeproteinen, die Eigenschaften wie Elastizität, Schmelzverhalten und Cremigkeit verleihen – Effekte, die mit pflanzlichen Inhaltsstoffen schwer nachzuahmen sind. Dank Präzisionsfermentation lassen sich diese Proteine nun herstellen und zu tierfreien Milchprodukten verarbeiten.

Neben Start-ups haben auch große Lebensmittelkonzerne das Potenzial erkannt. So gingen Nestlé und Perfect Day, General Mills und Remilk sowie die Bel Group und Standing Ovation Partnerschaften ein. Letztere stellte kürzlich eine patentierte Innovation vor: die Herstellung von tierfreiem Kasein aus Molkeabfällen mithilfe von Präzisionsfermentation. Dieses Projekt ist Teil umfassender Kreislaufwirtschaftsinitiativen und verdeutlicht das Potenzial der Technologie, Nachhaltigkeit, Ernährungssouveränität und Abfallreduktion zu fördern.

Zentrale Herausforderungen auf dem Weg zur Verbreitung der Präzisionsfermentation

Trotz vielversprechender Aussichten steht die Technologie vor vier wesentlichen Hürden:

1. Hochskalierung und Produktionskapazitäten: Da die meisten Akteure noch Start-ups sind, bleibt die Ausweitung der Produktionsinfrastruktur eine große Herausforderung. Große Bioreaktoren sind kosten- und ressourcenintensiv. Erste große Finanzierungsrunden sollen den Ausbau ermöglichen.
2. Ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit: Derzeit werden Mikroorganismen meist mit Glukose aus Mais oder Zuckerrohr gefüttert, die selbst einen ökologischen Fußabdruck hinterlassen. Der Umstieg auf nachhaltigere Substrate und die Entkopplung von volatilen Agrarmärkten sind entscheidende Schritte, um zur Verbreitung der Technologie beizutragen.
3. Regulatorische Zulassung: Während in den USA und Asien bereits Präzisionsfermentations-Inhaltsstoffe (z. B. V-Whey-Pulver von California Performance Co.) auf dem Markt sind, hinkt Europa hinterher. Mindestens sieben Unternehmen haben in den USA den GRAS-Status für ihre Milchproteine erhalten, während in Europa bislang keine Zulassung erteilt wurde. Gründe sind lange Genehmigungsprozesse und sich rasch entwickelnde Herstellungsverfahren, die wiederholte Anträge erforderlich machen.
4. Verbraucherakzeptanz und Aufklärung: Die Akzeptanz der Konsumenten ist entscheidend. Häufig wird das Herstellungsverfahren aufgrund des Einsatzes gentechnisch veränderter Mikroorganismen als „künstlich“ wahrgenommen, und Verbraucher sorgen sich um eine mögliche Einstufung als hochverarbeitete Lebensmittel. Unternehmen sollten daher durch Transparenz Vertrauen schaffen, die Vorteile klar kommunizieren und gleichzeitig erschwingliche Preise sicherstellen.

Die Präzisionsfermentation hat das Potenzial, die Zukunft der Lebensmittelindustrie neu zu gestalten – als skalierbare, nachhaltige Alternative zu tierischen Inhaltsstoffen. Auch wenn vor allem Start-ups den Markt vorantreiben, haben auch große Konzerne die disruptive Kraft dieser Technologie erkannt. Wenn Unternehmen, Regierungen und Verbraucher ihre Ziele rund um Nachhaltigkeit und Ernährungssicherheit aufeinander abstimmen, kann die Präzisionsfermentation eine zentrale Rolle in der Lebensmittelherstellung einnehmen – vorausgesetzt, die Herausforderungen bei Skalierung, Regulierung und Akzeptanz werden bewältigt.

Nach den jüngsten Rückschlägen etablierter pflanzenbasierter Unternehmen (z. B. Beyond Meat, Impossible Foods) ist jedoch strategische Vorsicht geboten. Der Weg in die Breite erfordert nicht nur die technologische Grundlage, sondern auch eine kluge Marktpositionierung. Wir von Alcimed begleiten Sie gerne bei Ihren Projekten im Bereich der Präzisionsfermentation. Kontaktieren Sie unser Team!

Über die Autorin, 

Candice, Consultant in Alcimeds Agrar- und Ernährungsteam in Frankreich