Die Ernte läuft auf Hochtouren – und Christoph Schultheiss auch. Normalerweise arbeitet er am Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik (IHM) im Forschungszentrum Karlsruhe. Doch jetzt, im Herbst, ist er ständig unterwegs, versetzt Wein-, Obst-, Gemüse- und Rübenbauern ins Staunen. In seinem Schlepptau hat Schultheiss einen zweiachsigen Anhänger, unter dessen Plane KEA steckt, die mobile Karlsruher Elektroporations-Anlage. Das High-Tech-Gerät öffnet mit gepulsten elektrischen Feldern die Poren in allen biologischen Zellen. Diese laufen dann aus wie pralle Säcke nach einem Schrotschuss. Das Karlsruher Verfahren könnte nicht nur frischen Wind in die Kellereien und Saftläden dieser Welt bringen, sondern auch die Abläufe in Ölmühlen und Zuckerfabriken erneuern. Denn die Elektroporation eröffnet einen leichteren und schonenderen Zugang zu allen leckeren Inhalts- und Geschmacksstoffen, die Früchte oder Gemüse, Zuckerrüben oder Oliven in ihrem Inneren gespeichert haben.

Besonders begehrt ist beispielsweise der Rebensaft. "Unser Verfahren stößt da auf positive Resonanz", sagt Schultheiss, der in diesem Herbst mit seiner mobilen KEA bei Weinbauversuchsanstalten und interessierten Winzern vor Ort tonnenweise Trauben keltern hilft. "Durch den elektrischen Aufschluss der Zellen in der Beerenhaut gewinnen wir die Geschmacks- und Aromastoffe der Trauben besser und wesentlich schneller, als wenn man Enzyme oder Hitze dafür einsetzt", sagt er. Was sonst Tage dauert, erledigt KEA in einer Stunde. Das oft genutzte Erhitzen der Maische auf über 80 Grad entfällt und damit auch das einhergehende unerwünschte Kocharoma, das Koagulieren von Eiweißen und ungewollte Zerstören flüchtiger Aromen. Da sich über Geschmack bekanntlich streiten lässt, haben das Staatliche Weinbauinstitut Freiburg und das Forschungszentrum Karlsruhe die Probe aufs Exempel gemacht und 48 Kellermeister zur Blindverkostung von Riesling geladen. Die Weißweine des Jahrgangs 2002 stammten aus demselben Lesegut. Davon wurde eine Partie der gewöhnlichen Ganztraubenpressung unterzogen und eine zweite Partie mittels KEA durch Elektroporation aufgeschlossen, ansonsten verlief die Weinherstellung identisch. Die Kellermeister entschieden sich für den innovativen Riesling. "In der sensorischen Beurteilung wurde die zellporierte Variante klar bevorzugt", heißt es im gemeinsamen Bericht der beiden Forschungsinstitute.

Mit seiner Zellporationsanlage KEA schafft Schultheiss einen Durchsatz von fünf Tonnen Maische pro Stunde. Die verbrauchte Energie ist vergleichsweise bescheiden, mit etwa sieben Kilowattstunden pro Tonne betragen die Stromkosten rund einen Euro. Mit dem Strom werden zwei Elektroden in einem Edelstahlrohr befeuert, durch das die Maische langsam fließt. Ein Pulsgenerator jagt dann zehnmal pro Sekunde (zehn Hertz) extrem kurze elektrische Impulse durch die Traubenbrühe. Für jeweils eine millionstel Sekunde baut sich ein elektrisches Feld auf, das rund 10000 Volt pro Zentimeter beträgt. Das klingt dramatisch. Doch draußen spürt man davon nichts, drinnen zupft an den einzelnen Zellen nur eine Spannung von etwa zehn Volt. Das genügt, um die feinen, elektrisch leitenden Poren (Ionenkanäle) der Zellen aufzureißen, über die sie ihren Stoffwechsel und Informationsaustausch mit der Umgebung betreiben. Weil dann quasi alle Traubentürchen offen stehen, lassen sich die Inhaltsstoffe der Beeren ohne große mechanische, thermische oder chemisch-enzymatische Belastung gewinnen. Das vereinfacht das Keltern und freut den Kellermeister.

Was mit Trauben klappt, gelingt auch mit Zuckerrüben. Diese werden in den Zuckerfabriken üblicherweise geschnitzelt und dann mit Wasser überbrüht, um die Zellen mürbe zu machen und allen Zucker zu extrahieren. Die Hitze löst allerdings auch unerwünschte Substanzen aus den Zellwänden, die anschließend in aufwändigen Reinigungsverfahren wieder aus dem dunklen Rohsaft entfernt werden müssen. Erste Versuche mit KEA-Prototypen zeigen, dass sich mit der Elektroporation nicht nur Energie sparen, sondern auch reinerer Rohsaft gewinnen lässt. Mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums und der Südzucker AG entwickeln die Karlsruher Elektroporetiker nun eine Anlage im industrienahen Maßstab, die täglich mehrere tausend Tonnen Zuckerrüben verarbeiten kann.

Christoph Schultheiss begnügt sich nicht mit Trauben- und Rübenextrakten. Er kann bereits zeigen, dass Apfelsaft ergiebiger fließt und aromatischer schmeckt, wenn man die Früchte mit Hertz und Volt poriert. Demnächst will er in Kooperation mit der Forschungsanstalt Geisenheim das Entsaften von Roten Beten prüfen. Außerdem ist eine Publikation geplant über kaltgepresstes Olivenöl, das ergiebiger fließt, wenn man die Früchte elektroporiert. "Sensorische Tests haben zudem ergeben, dass es auch besser schmeckt", sagt er. Vielleicht gibt es neben der bisherigen ersten Güteklasse "Olio extra vergine", im Deutschen "Jungfernöl" genannt, bald auch die Supergourmetklasse "Olio extra vergine 10000 Volt".

Damit nicht genug. Die Karlsruher Hochleistungsimpulstechnik greift weit über die Welt der Säfte, Zucker und Öle hinaus – bis ins Reich der Mikroben. Wenn sich Pflanzen entsaften lassen, warum nicht auch Bakterien? War da nicht ein Problem mit antibiotikaresistenten Keimen? Statt diese mit Chemie zu traktieren, könnte man sie einfach elektroporieren. Etwa um Abwässer oder Geräte zu desinfizieren. Das klappt bisher nur im Labor und noch nicht ganz perfekt. Bei manchen Bakterien, etwa dem Stamm Pseudomonas putidas, reduziert schon ein einziger Hochleistungsimpuls die Keimzahl mehr als tausendfach. Andere Mikroben sind kaum totzukriegen. Woran das liegt, wird nun erforscht. Mit Hochspannung.