Können Pilze Lebensmittelabfälle in die nächste kulinarische Sensation verwandeln?

Der gelernte Koch und Chemiker Vayu Hill-Maini hat eine Leidenschaft: Lebensmittelabfälle mit Hilfe von Pilzen in kulinarische Köstlichkeiten zu verwandeln.

Einer seiner Mitarbeiter ist Rasmus Munk, Chefkoch und Miteigentümer des Michelin-Zwei-Sterne-Restaurants Alchemist in Kopenhagen, der ein von Hill-Maini inspiriertes Dessert serviert - orangefarbenen Neurospora-Schimmel auf Reis.

In den letzten zwei Jahren hat Hill-Maini mit einem Team von Köchen im Blue Hill at Stone Barns, einem mit zwei Michelin-Sternen ausgezeichneten Restaurant in Pocantico Hills, New York, zusammengearbeitet, um aus Neurospora-Schimmelpilzen, die auf Getreide und Hülsenfrüchten gezüchtet werden, schmackhafte Leckerbissen zu züchten, darunter auch das Fruchtfleisch, das bei der Herstellung von Hafermilch übrig bleibt. Im Blue Hill wird Ihnen vielleicht schon bald ein mit orangefarbener Neurospora belegter Getreidefladen mit einer Beilage aus verschimmeltem Brot serviert - orangefarbener Neurospora auf Reisbrot, das, wenn es gebraten ist, riecht und schmeckt wie ein getoastetes Käsesandwich.

Das ist nur der Anfang für Hill-Maini, die als Miller-Postdoktorandin an der University of California in Berkeley arbeitet. Er arbeitet im Labor von Jay Keasling, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der UC Berkeley, und hat sich der Aufgabe gewidmet, alles über Neurospora intermedia zu lernen - einen weit verbreiteten Pilz, der in Indonesien traditionell zur Herstellung eines Lebensmittels namens Oncom (ausgesprochen: ahn' cham) aus Sojabrei verwendet wird -, damit er auf breiter Basis an westliche Lebensmittelabfälle und westliche Gaumen angepasst werden kann.

"Unser Lebensmittelsystem ist sehr ineffizient. Allein in den USA wird etwa ein Drittel aller produzierten Lebensmittel verschwendet, und das sind nicht nur die Eierschalen im Müll. Es handelt sich um ein industrielles Ausmaß", sagte Hill-Maini. "Was passiert mit all dem Getreide, das im Brauprozess verwendet wurde, mit all dem Hafer, der nicht in die Hafermilch gelangt ist, mit den Sojabohnen, die nicht in die Sojamilch gelangt sind? Das wird weggeworfen."

Als ein indonesischer Kochkollege ihm fermentiertes Oncom vorstellte, sagte er, es sei ihm aufgefallen, dass "dieses Essen ein schönes Beispiel dafür ist, wie wir Abfälle nehmen, sie fermentieren und daraus menschliche Nahrung herstellen können. Lernen wir also von diesem Beispiel, studieren wir diesen Prozess im Detail, und vielleicht können wir daraus weitergehende Lehren ziehen, wie wir die allgemeine Herausforderung der Lebensmittelverschwendung angehen können".

Hill-Mainis Predigt über die Vorteile von Neurospora hat das Blue Hill dazu inspiriert, in diesem Sommer einen Inkubator und eine Gewebekulturhaube in seiner Testküche zu installieren, so dass das Restaurant sich intensiver mit Lebensmitteln aus Pilzen beschäftigen kann. Zuvor hatte Luzmore, der für Sonderprojekte zuständige Küchenchef, verschiedene Substrate per FedEx an das Labor von Hill-Maini am Joint BioEnergy Institute (JBEI) in Emeryville, Kalifornien, in der Nähe der UC Berkeley, geschickt, wo sie von Neurospora auf magische Weise für Studienzwecke umgewandelt wurden. Luzmore hat schon viele Neurospora-Experimente probiert, aber sein Favorit ist das aus altbackenem Reisbrot hergestellte.

"Es ist unglaublich lecker. Es sieht aus und schmeckt, als hätte man Cheddar auf das Brot gerieben und es getoastet", so Luzmore. "Es ist ein sehr deutliches Fenster zu dem, was man damit machen kann.

Während Menschen aus vielen Kulturen seit langem Lebensmittel essen, die durch Pilze umgewandelt wurden - Getreide, das durch Hefe in Alkohol verwandelt wurde, Milchquark, der durch den Schimmelpilz Penicillium in Blauschimmelkäse verwandelt wurde, Sojasauce und Miso, die durch den Schimmelpilz Koji(Aspergillus oryzae) aus Sojabohnen hergestellt wurden - ist Oncom einzigartig, da es aus Lebensmittelabfällen hergestellt wird. Es wurde vor langer Zeit von einheimischen Javanerinnen und Javanern entwickelt und scheint das einzige menschliche Lebensmittel zu sein, das ausschließlich durch Neurospora-Schimmelpilze fermentiert wird. Aber nicht für lange.

Ein Artikel von Hill-Maini über die Genetik der Neurospora intermedia-Stämme, die Sojamilchabfälle in Oncom umwandeln, und darüber, wie die Pilze 30 verschiedene Arten von Pflanzenabfällen chemisch verändern, wird am 29. August online in der Zeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

"In den letzten Jahren sind Pilze und Schimmelpilze wegen ihrer Vorteile für die Gesundheit und die Umwelt in den Blickpunkt der Öffentlichkeit gerückt, aber über die molekularen Prozesse, die diese Pilze bei der Umwandlung von Inhaltsstoffen in Lebensmittel durchführen, ist viel weniger bekannt", sagte er. "Ich denke, dass unsere Entdeckung uns die Augen für diese Möglichkeiten öffnet und das Potenzial dieser Pilze für die Gesundheit und die Nachhaltigkeit des Planeten weiter erschließt.

Ein nahrhafter Snack in 36 Stunden

In Westjava gibt es zwei Arten von Oncom: den roten Oncom, der durch die Fermentierung von Sojabrei, der bei der Tofuherstellung anfällt, hergestellt wird, und den schwarzen Oncom, der auf den Pressrückständen der Erdnussölherstellung wächst. Sie werden auf ähnliche Weise verwendet - in Pfannengerichten, als frittierte Snacks und mit Reis als Knödelfüllung.

Das Erstaunliche an diesen schimmeligen Gebilden ist, so Hill-Maini, dass die Pilze unverdauliches Pflanzenmaterial - Polysaccharide, darunter Pektin und Zellulose, die aus der pflanzlichen Zellwand stammen - innerhalb von etwa 36 Stunden in verdauliche, nahrhafte und schmackhafte Nahrung verwandeln.

"Der Pilz ernährt sich von diesen Stoffen und stellt dabei nicht nur diese Nahrung her, sondern auch mehr von sich selbst, was den Proteingehalt erhöht", sagte er. "So kommt es zu einer Veränderung des Nährwerts. Auch das Geschmacksprofil verändert sich. Einige der Fehlaromen, die mit Sojabohnen verbunden sind, verschwinden. Und schließlich werden einige nützliche Stoffwechselprodukte in großen Mengen produziert.

Hefe - ein einzelliger Pilz - ist dafür bekannt, dass sie Getreide und Früchte zu Alkohol vergärt. Der Pilz, der Oncom herstellt, ist jedoch anders: Er ist ein Fadenpilz, der in Form von Fäden wächst und sich ausbreitet, die mit den Mykorrhizen von Pilzen identisch sind, die im Waldboden leben und Pilze produzieren. Der Oncom-Pilz produziert jedoch keine Pilze, sondern ist wie der Schimmelpilz, der auf verdorbenen Lebensmitteln wächst. Der Penicillium-Schimmelpilz, der Blauschimmelkäse produziert, und der Koji-Schimmelpilz, der Sojasauce, Miso und Sake herstellt, sind Beispiele für Fadenpilze, die fade Lebensmittel auf ein ganz neues Niveau heben.

Oncom ist jedoch eines der einzigen, wenn nicht sogar das einzige Pilznahrungsmittel, das auf Lebensmittelnebenprodukten wächst. In der neuen Arbeit wies Hill-Maini nach, dass N. intermedia auf 30 verschiedenen Arten von landwirtschaftlichen Abfällen wachsen kann, von Zuckerrohrbagasse und Tomatentrester bis hin zu Mandelschalen und Bananenschalen, ohne dabei Giftstoffe zu produzieren, die sich in einigen Pilzen und Schimmelpilzen anreichern können.

Er analysierte auch die Genetik der Pilze, die Oncom produzieren. Überraschenderweise stellte er fest, dass der für den roten Oncom verantwortliche Pilz in erster Linie N. intermedia ist - er war der Hauptpilz in allen 10 Proben aus Westjava.

"Was sehr deutlich war, ist, dass dieser Pilz wahrscheinlich dominant ist und vielleicht sogar ausreicht, um diese Nahrung zu ermöglichen, indem er auf den zellulosereichen Sojamilchabfällen wächst und die Nahrung in 36 Stunden herstellt", sagte Hill-Maini.

Die Pilze in Black Oncom wurden jedoch von einer Reihe von Rhizopus-Arten dominiert, die vom Herstellungsort abhingen. Er enthielt auch viele Bakterien. Tempeh, eine weitere alte und beliebte javanische Eiweißquelle, wird ebenfalls von Rhizopus-Pilzen hergestellt, die frische Sojabohnen fermentieren.

Als er die Genetik der Neurospora in Red Oncom genauer untersuchte und ihre Gene mit den Genen von Neurospora intermedia-Stämmen verglich, die nicht in Red Oncom vorkommen, entdeckte er, dass es im Wesentlichen zwei Arten von Schimmelpilzen gibt: wilde Stämme, die weltweit vorkommen, und Stämme, die speziell an die vom Menschen produzierten landwirtschaftlichen Abfälle angepasst sind.

"Wir glauben, dass es zu einer Domestizierung gekommen ist, als die Menschen anfingen, Abfälle oder Nebenprodukte zu erzeugen, und dadurch eine neue Nische für Neurospora intermedia geschaffen haben. Und dadurch ist wahrscheinlich die Praxis der Onkologie entstanden", sagte Hill-Maini. "Und wir haben festgestellt, dass diese Stämme Zellulose besser abbauen können. Es scheint also einen einzigartigen Weg zu geben, vom Abfall zum Schatz zu gelangen.

Aber ist sie auch schmackhaft?

Da der domestizierte Neurospora-Stamm die Zellulose in Soja- und Erdnussabfällen zu einem schmackhaften Nahrungsmittel abbaut, fragte sich Hill-Maini, ob er auch andere Abfallprodukte essbar machen könnte.

"Das Wichtigste, vor allem für mich als Koch, ist: 'Schmeckt es?' Sicher, wir können es auf all diesen verschiedenen Dingen anbauen, aber wenn es keinen sensorischen Reiz hat, wenn die Menschen es außerhalb eines sehr spezifischen kulturellen Kontextes nicht positiv wahrnehmen, dann könnte es eine Sackgasse sein", sagte er.

In Zusammenarbeit mit Munk bei Alchemist präsentierte er 60 Personen, die noch nie mit rotem Oncom in Berührung gekommen waren, und befragte sie nach ihrer Meinung.

"Wir fanden heraus, dass Menschen, die dieses Lebensmittel noch nie probiert hatten, ihm grundsätzlich positive Eigenschaften zuschrieben - es war eher erdig, nussig, pilzartig", sagte Hill-Maini. "Es wurde durchweg mit über sechs von neun Punkten bewertet.

Die Köche von Alchemist züchteten Neurospora auch auf Erdnüssen, Cashewnüssen und Pinienkernen, und auch diese mochten alle, sagte er.

"Sein Geschmack ist nicht so polarisierend und intensiv wie der von Blauschimmelkäse. Es ist eine mildere, wohlschmeckende Art von Umami-Erdigkeit", sagte Hill-Maini. Unterschiedliche Substrate verleihen jedoch ihre eigenen Aromen, einschließlich fruchtiger Noten, wenn sie auf Reisspelzen oder Apfeltrester gezüchtet werden.

Dies veranlasste Munk, ein Neurospora-Dessert auf die Speisekarte von Alchemist zu setzen: ein Bett aus Pflaumensaft mit ungesüßtem Reispudding, der mit Neurospora geimpft wurde, 60 Stunden lang fermentiert und kalt serviert wird, gekrönt von einem Tropfen Limettensirup aus gerösteten Limettenschalenresten.

"Wir haben festgestellt, dass der Prozess die Aromen und den Geschmack auf dramatische Weise verändert hat - mit süßen, fruchtigen Aromen", so Munk. "Ich fand es umwerfend, plötzlich Geschmacksrichtungen wie Banane und eingelegte Früchte zu entdecken, ohne etwas anderes als den Pilz selbst hinzuzufügen. Ursprünglich wollten wir ein herzhaftes Gericht kreieren, aber das Ergebnis hat uns dazu bewogen, es stattdessen als Dessert zu servieren."

Dieses Dessert gehörte zu den anderen essbaren Neurospora-Fermentationen, die in einem im Dezember letzten Jahres im International Journal of Gastronomy and Food Science veröffentlichten Artikel besprochen wurden, in dem Hill-Maini, Munk und ihre Kollegen über Geschmackstests von oncom- und oncom-ähnlichen Lebensmitteln berichteten, die auf anderen Substraten als Soja gewachsen waren.

"Ich finde es erstaunlich, dass wir als Restaurant so etwas zur wissenschaftlichen Gemeinschaft beitragen können", fügte Munk hinzu. "Wir haben von Anfang an gesagt, dass es das Ziel von Alchemist ist, die Welt durch die Gastronomie zu verändern, und dieses Projekt hat ein solches Potenzial. Ich bin sehr gespannt, zu welchen anderen kulinarischen Anwendungen diese Forschung in der Zukunft führen kann und wie andere Abfallprodukte aus der Lebensmittelindustrie verwendet werden."

Munk hat vor kurzem ein Lebensmittelinnovationszentrum, Spora, gegründet, das sich zunächst auf das Upcycling von Nebenströmen aus der Lebensmittelindustrie und die Entwicklung köstlicher und vielfältiger Proteinquellen konzentriert.

Eine kulinarische Erziehung

Hill-Maini wuchs in einem Haushalt auf, in dem sich alles ums Kochen drehte. Seine Mutter, die indischer Abstammung ist und aus Kenia stammt, gab in den 1990er Jahren Kochkurse in ihrer Wohnung in Stockholm, Schweden, und machte die Schweden mit den Gewürzen und Kochstilen Indiens bekannt. Sein Vater ist kubanischer und norwegischer Abstammung.

"Als ich aufwuchs, kam ich schon sehr früh mit dem Kochen in Berührung, um mein kulturelles Erbe und meine Herkunft zu verstehen", sagt er.

Nach der High School nahm er seine Liebe zum Kochen mit nach New York City, wo er in verschiedenen Restaurants als einfacher Koch arbeitete, bevor er einen Arbeitgeber mit seinen Sandwiches zum Mittagessen beeindruckte. Im Alter von 18 Jahren wurde er ausgewählt, die Speisekarte eines ehrwürdigen Sandwichladens in Manhattan neu zu gestalten. Eine seiner Kreationen wurde von der New York Times zu den besten Veggie-Sandwiches der Stadt gewählt.

Schließlich kehrte er zur Schule zurück, um sich als Mietkoch durchzuschlagen, und interessierte sich für die Wissenschaft hinter den chemischen Umwandlungen, die beim Kochen möglich sind. Nach seinem Bachelor-Abschluss am Carleton College in Northfield, Minnesota, wurde er in das Graduiertenprogramm der Harvard University aufgenommen, wo er Biochemie studierte und mit einer Arbeit über das Darmmikrobiom promovierte.

"Dann wollte ich in die Küche zurückkehren", sagte er. "Das Miller-Stipendium war eine Gelegenheit zu sagen: 'Ich habe eine Ausbildung in der kulinarischen Welt. Ich habe eine Ausbildung in Biochemie und Mikrobiologie. Wie bringe ich das zusammen, vor allem im Hinblick auf die Herausforderungen der Nachhaltigkeit, mit denen wir konfrontiert sind, und wie verschwenderisch und verheerend unser Lebensmittelsystem für den Planeten ist?"

Mit Unterstützung des Stipendiums besuchte er Restaurants - darunter Blue Hill, Alchemist und das Basque Culinary Center in Spanien - um Workshops über Fermentierung zu geben.

"Das hat mich dazu inspiriert, nach Berkeley zurückzukehren und anders über meine Forschung nachzudenken", sagte Hill-Maini.

Das Blue Hill hat ihn in den letzten zwei Jahren fünf Mal zu Gast gehabt, zuletzt Ende Juni, um das mikrobiologische Labor des Restaurants einzuweihen, in dem Luzmore hofft, dass Hill-Maini und andere Koch-Wissenschaftler zu Besuch kommen und experimentieren werden.

"Der Grund, warum wir so gerne mit Vayu zusammengearbeitet haben, ist, dass er meiner Meinung nach vieles von dem verkörpert, was wir vorhaben", so Luzmore. Seit nunmehr 20 Jahren sind das gewinnorientierte Restaurant Blue Hill und die gemeinnützige Stone Hill Farm dabei, sich von einem Verfechter der "Farm-to-Table"-Gastronomie zu einem Unternehmen zu wandeln, das "sich bemüht, die Forschung zu einem größeren Teil dessen zu machen, was wir hier tun, und nicht nur eine Farm und ein Restaurant zu sein, sondern hoffentlich wirklich ein Zentrum der Innovation - was ich als Sandkasten empfinde - und Leute wie Vayu für diese Forschung heranzuziehen."

Hill-Maini spielt nicht nur im Sandkasten von Blue Hill, sondern wird bald auch seinen eigenen haben: ein mit einer Küche ausgestattetes Labor an der Stanford University, wo er zum Assistenzprofessor für Biotechnik ernannt wurde.

Geschmackstest

Während er im Juni letzten Jahres in seiner Wohnung in Berkeley einen Burger aus Hafermilchabfällen anbrät, erzählt Hill-Maini begeistert von den Möglichkeiten, die Neurospora eröffnet, und von der Schuld, die er den Javanerinnen und Javanern schuldet, die den Pilz schon vor langer Zeit zur Herstellung von Oncom nutzten. Neurospora stellt eine weitere Art der Fermentation dar, die den weit verbreiteten Koji-Schimmelpilz ergänzt, der in den letzten Jahren von Köchen für die Umwandlung von so vielen Lebensmitteln verwendet wurde, dass es ermüdend geworden ist, sagte er.

"Dies ist ein neues Werkzeug im Werkzeugkasten des Kochs", sagte er.

Hill-Maini servierte den perfekt durchgebratenen Burger, der von einem kleinen Rinderpatty nicht zu unterscheiden war, auf einem Bett aus Cashew-Avocado-Sauce, zusammen mit gerösteten Süßkartoffeln und einem frischen Gurken-Kirsch-Tomatensalat mit Kräutern und Zitrone. Er teilte den Burger mit einer Gabel, schwenkte ihn in der Soße und hob ihn zum Mund.

"Mmm, sieh dir das an - Verschwendung zum Essen", sagte er. "Er hat einen guten Biss, ist würzig, hat eine Note von Pilzen und einige lustige, fruchtige Aromen.

In seiner zukünftigen Forschung hofft er herauszufinden, wie Neurospora diese Geschmacks- und Aromastoffe produziert, und gleichzeitig die Lebensmittelabfälle zu reduzieren.

"Die Wissenschaft, die ich betreibe, ist eine neue Art zu kochen, eine neue Art, Lebensmittel zu betrachten, die hoffentlich zu Lösungen führt, die für die Welt von Bedeutung sein könnten", sagte er.