Nahrungsmittel der Zukunft

Nach neusten Studien der Wissenschaft steuern wir durch eine immer größere Zahl der Weltbevölkerung und gleichzeitig sinkenden Anbauflächen auf eine Lebensmittelknappheit hin.

Autorin Dr. rer. nat. Patricia Lefèvre

In Zukunft werden wir weniger Fleisch und Milchprodukte auf dem Speiseplan stehen haben.
Nun werden Vegetarier und Veganer
jubeln, denn deren Mantra ist jedem mittlerweile bekannt. Doch birgt eine solche Ernährung einen Mangel an Vitamin B12, Protein, Vitamin D, Eisen und Jod.

Geschmackträger Zucker

Zucker ist nicht nur süß, sondern er wirkt auch als Geschmacksträger. Zudem ist Zucker ein billiger Füllstoff, denn er bindet Wasser – das führt zu mehr Gewicht. Ein „Fruchtjoghurt“ hat mitunter weniger als 10 % Frucht. Der Geschmack kommt mit Naturidentischen Aromastoffen. Somit werden teure Zutaten wie eben Früchte reduziert.

Dietrich Mateschitz setzte 1982 mit einem Getränk, dass einen seltsamen medizinischen Geschmack hat, eine neue Messlatte in der Ernährung: RedBull
Dieses Getränk steht seitdem als das Synonym für Energydrinks schlechthin.
Ob 80 mg Koffein tatsächlich Flügel verleihen, konnte bis jetzt noch nicht erforscht werden. Mancher arabischer Kaffee hat mehr Koffein.

Die Lebensmittel, die wir essen, entwickeln sich weiter und es werden ständig neue Geschmacksrichtungen kreiert. Sei es in Alkopops, Speiseeis oder Müsliriegel.

Nahrungsmittel wird auf das Genom zugeschnitten sein

Heute wissen wir, dass eine gesunde Ernährung wichtig ist, um unseren Körper fit zu halten.
Der schottische Marinearzt Dr. Joseph Lind, erkannte bereits Mitte des 18. Jahrhunderts, dass der Zusammenhang zwischen Ernährung und Gesundheit wichtig ist. Ihn werden die ersten klinisch kontrollierten Studien über Ernährung zugeschrieben. Seine Studie zeigte, dass Zitrusfrüchte Seeleute vor Skorbut schützen können. Diese bahnbrechende Erkenntnis war der Grundstein dafür, dass Zitronen und Limetten zur Standardverpflegung von Seeleuten gehörte.

Nicht jeder Energydrink verleiht Flügel

Heutzutage hat die Wissenschaft zwar fast jedes Element der Ernährung erforscht, und trotzdem kann eine gesunde Ernährung bei einigen Menschen ins negative führen. Lebensmittel, die bei dem einen Energie geben, lassen bei anderen ein Gefühl der Müdigkeit aufkommen.

Im Jahr 2015 verfolgte ein israelisches Wissenschaftlerteam den Blutzuckerspiegel von 800 Menschen über mehrere Tage hinweg und machte die überraschende Entdeckung, dass die biologische Reaktion der Menschen auf identische Lebensmittel sehr unterschiedlich ausfiel. Bei einigen Menschen kam es nach dem Verzehr von zuckerhaltigem Eis zu einem Blutzuckeranstieg, während bei anderen der Blutzuckerspiegel nur bei stärkehaltigem Reis anstieg – ein Ergebnis, das der gängigen Meinung widerspricht.

Der eigenwillige Umgang unseres Körpers mit Nährstoffen scheint auf unsere Genetik, die Mikroben in unserem Darm und die Unterschiede in der eigenen psyche zu liegen. Klinische Studien wie die von Lind haben die allgemeinen
Ernährungsrichtlinien gegeben, aber die Ernährungsforschung neigt dazu, davon auszugehen, dass alle Menschen gleich sind, und kann daher die Nuancen und spezifischen Bedürfnisse des Einzelnen übersehen.

Die Nutrigenetik

In den nächsten Jahren wird der neu entstehende Bereich der „personalisierten Ernährung“ mit Hilfe von Gentests diese Lücken schließen und eine auf den Einzelnen zugeschnittene Anleitung für eine gesunde Ernährung bieten. In der Nutrigenetik wird bereits menschliche
DNA getestet und bieten damit personalisierten Ernährungsempfehlungen an. Hier wird analysiert, inwiefern ernährungsbedingte Allergien und Krankheiten sich durch die genetische Varianz auf den Organismus beeinflusst lassen.

Dr. Jeffrey Blumberg, Professor für Ernährungswissenschaft und -politik an der Tufts University in Massachusetts, ist einer der eifrigsten Verfechter dieser neuen Wissenschaft. Er ist der Überzeugung, dass personalisierte DNA-Tests in einigen Jahren eine Punktgenau
Ernährung möglich machen werden. „Ich werde in der Lage sein, Ihnen zu sagen, welche Obstsorten, welche Gemüsesorten und welche Arten von Vollkornprodukten Sie wählen sollten, oder wie oft“, sagte Blumberg auf einer Fachtagung für Generik und Biomolekularwissenschaft 2017.

Nach den Worten von Blumberg wird es wohl in Zukunft am Sonntag kein gemeinsames Familienessen von Sauerbraten mit Klößen geben.

„Natürliche“ Lebensmittel aus dem Labor

In den nächsten Jahren werden Lebensmittel so hergestellt sein, dass diese noch nährstoffreicher sind als es jetzt schon der Fall ist.

„Natürlichkeit“ ist das Schlagwort, das von Lebensmittelvermarktern gerne verwendet wird, und uns via Werbung erklärt wird, wie gesund und natürlich jenes Produkt für uns ist, obwohl viele Lebensmittel, welches wir heute essen, niemals in der Natur existiert hat.
Die Obst- und Gemüsesorten, die wir heute kenne, wurden über hunderte von Jahren selektiv gezüchtet und oft bis zur Unkenntlichkeit von der ursprünglichen Wildpflanze abgewandelt. So waren Karotten ursprünglich nicht dick und orange, sondern dürr und weiß.
Pfirsiche ähnelten einst den Kirschen und schmeckten salzig. Auch Wassermelonen waren klein, rund, hart und bitter. Ferner sahen Auberginen früher aus wie weiße Eier.

Die Biomolekularwissenschaft

Die selektive Züchtung auf voluminöse und schmackhafte Merkmale in Verbindung mit intensiven Anbaumethoden hat viele Nachteile in Bezug auf den Nährwert. So ist der Gehalt an Eiweiß, Kalzium, Phosphor, Eisen, Riboflavin (Vitamin B2) und Vitamin C in Obst und Gemüse in den letzten Jahrzehnten sehr stark zurück gegangen. Das heutige Obst und Gemüse hat nur noch etwa zwei Drittel der Mineralien und Vitamine als es diese früher, und im Ursprung hatte.

Die Biomolekular und
Genetikwissenschaft ist mit der Forschung soweit, um in Zukunft das Gleichgewicht wiederherstellen, um die DNA eines Organismus in einen anderen einfügen zu können, sodass keine selektiver Züchtung mehr nötig sind, um die erwünschte Eigenschaften an Vitaminen zu erhalten.

Erst im vergangenen Jahr haben australische Forscher eine Banane mit einem hohen Gehalt an Provitamin A vorgestellt, einem wichtigen Nährstoff, der normalerweise nicht in der Frucht enthalten ist. Um diese Frucht zu züchten, schnitten die Forscher Gene aus einer bestimmten Bananensorte aus Papua-Neuguinea heraus, die von Natur aus einen hohen Provitamin-A-Gehalt aufweist, und pflanzten sie dann in eine gewöhnliche Bananensorte ein.

Noch sehr umstritten ist, dass DNA aus völlig anderen Organismen verpflanzt werden kann, um Sorten zu schaffen, die durch selektive Züchtung niemals entstehen würden.

Mais wurde erfolgreich mit Methionin angereichert – einem wichtigen Nährstoff, der diesem Getreide von Natur aus fehlt – indem man DNA aus einem Bakterium einfügte. Sogar der genetische Code selbst kann verändert werden, um „Superkräfte“ zu entwickeln.

Bereits 2008 schufen Forscher
Genveränderte Karotten, die die Kalziumaufnahme des Körpers erhöhen.

Es gibt Hunderte von Beispielen für diese unglaublichen pflanzlichen Kreationen.

  • Kartoffeln, Mais und Reis mit mehr Proteinen.
  • Leinsamen mit mehr Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren.
  • Tomaten mit Antioxidantien, die ursprünglich in Löwenmäulchen vorkamen.
  • Salat, der Eisen in einer Form enthält, die für den Körper leicht verdaulich ist.

Die DNA-Editierungstechnologie

In den nächsten zehn Jahren wird die Zahl der ernährungsphysiologisch verbesserten Nutzpflanzen wahrscheinlich explodieren. Die präzise DNA-Editierungstechnologie – auch CRISPR-Cas9 genannt, ermöglicht jetzt schon eine Veränderung des pflanzlichen genetischen Codes mit bisher unerreichter Genauigkeit.
So werden zum Beispiel Erdnüsse kommen, die keine Allergien auslösen, und für Linsen mit einem Proteingehalt, der dem von Fleisch entspricht.

Das Silicon Valley der Biogenetik

Bald werden Lebensmittel kommen, die anders schmecken als je zuvor. Es wird seit Jahren an Geschmacksrichtungen geforscht, die man sich jetzt noch gar nicht vorstellen kann.
Das Silicon Valley – bekannt dafür, die klügsten Köpfe anzuziehen – entwickelt sich zum globalen Zentrum für Lebensmittelinnovationen. Ein Start-up-Unternehmen, Impossible Foods, sorgt derzeit für Furore. Es hat einen fleischlosen Burger entwickelt, der in der Pfanne brutzelt, nach Fleisch schmeckt und „blutet“. Die Patties, die nachhaltig und umweltfreundlich sein sollen, werden aus Weizenprotein, Kokosnussöl, Kartoffeleiweiß und Aromastoffen hergestellt. Die geheime Zutat ist Häm – das sauerstofftransportierende Molekül, das sowohl Fleisch als auch Blut rot färbt und dem Fleisch einen Großteil seines Geschmacks verleiht. Das von Impossible Foods verwendete Häm wird aus Pflanzen extrahiert und durch Fermentation hergestellt. Es handelt sich um eine Wachstumsbranche, in der Konkurrenten wie Beyond Meat und Moving Mountains ähnliche Burger zubereiten. Auch gibt es Pläne für Steaks und Hühnchen auf Pflanzenbasis. Doch damit nicht genug: Andere Start-ups leisten Pionierarbeit mit tierfreier Milch und Eiweiß.

Gewöhnen Sie sich an den neuen Geschmack von fleischfreiem Fleisch und milchfreien Milchprodukten.

Nicht nur das Auge isst mit

Mehr als zehn Jahre ist es her, als Küchenchef Heston Blumenthal sein berühmtes Gericht „Meeresrauschen“ servierte, bei dem die Gäste einer Aufnahme von brechenden Wellen lauschten, um den salzigen Geschmack von Meeresfrüchten zu verstärken.
Es ist allgemein bekannt, dass alle Sinne den Geschmack von Lebensmitteln beeinflussen. So schmecken Desserts cremiger, wenn sie in einer runden Schale statt auf einem eckigen Teller serviert werden. Bei einem rauschen oder brummen im Hintergrund schmecken Lebensmittel weniger süß. Chips fühlen sich weicher an, wenn wir sie nicht im Mund knuspern hören können. Das neu entstehende Gebiet der „Neurogastronomie“ vereint neueste Erkenntnisse aus der Neurologie und der Lebensmittelwissenschaft und wird in Zukunft eine wichtige Rolle bei unseren Mahlzeiten spielen.

Die Nanotechnologie in Nahrungsmittel

Neuartig verarbeitete Lebensmittel werden in den kommenden Jahren für Furore sorgen. So wird es essbare Sprühfarbe, Algenprotein-Snackriegel, Bier aus Abwasser und sogar Lutscher, die gegen Schluckauf helfen sollen geben.
Aufgrund der Geheimniskrämerei der multinationalen Lebensmittelkonzerne weiß man nicht genau, was in den Supermarktregalen von morgen zu finden sein wird. Aber wir wissen, dass Eis und Schokolade, die bei warmem Wetter nicht schmelzen, definitiv in der Entwicklung sind. Die Nanotechnologie hat hier schon eine wichtige Rolle. Forscher entwickeln derzeit Nanopartikel, die im Mund einen verzögerten Geschmacksschub erzeugen. Bereits vor zwei Jahren hat ein Team von
Lebensmittel-Chemikern Nanopartikel entwickelt, die sich an geschmacksfremde Verbindungen im Rotwein binden und diese entfernen, während das volle Aroma erhalten bleibt.

Die Kochbücher der Zukunft werden einige seltsame Rezepte enthalten. Durch die Analyse von Lebensmitteln auf ihre Aromastoffe – aromatragende Substanzen, die den Geschmack vermitteln – können Zutaten zu neuen Geschmackserlebnissen kombiniert werden.
Im Jahr 2016 präsentierten Forscher der Internationalen Gesellschaft für Neurogastronomie ein Menü mit bisher unerprobten Zutatenmischungen, welches speziell für Menschen, die durch eine Chemotherapie ihren Geschmacks- und Geruchssinn verloren haben, schmackhaft sein sollte. Der Höhepunkt war ein Clementinen-Kuchen mit Basilikum-Pistazien-Pesto, gekrönt von einer Kugel Olivenöl-Gelato.

Der vielleicht ausgefallenste Vorschlag zur Verbesserung des Essens besteht darin, das Gehirn zu „hacken“. Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) entwickelt implantierbare „neuronale Schnittstellen“, die die menschlichen Sinne verbessern sollen, indem sie hochauflösende audiovisuelle Informationen und möglicherweise auch Gerüche und Geschmäcker direkt an das Gehirn weiterleiten.

Altbekannte Krankheiten wird es in Zukunft wohl nicht mehr geben

Die Menschen in den führenden Industrienationen und Schwellenländer
werden immer dicker. Heute sind etwa 40 Prozent aller Erwachsenen übergewichtig oder fettleibig.
Durch Fettleibigkeit bedingte Krankheiten wie Diabetes Typ-2 nehmen in einem Maße zu, das viele Gesundheitssysteme heute schon an die Belastungsgrenze bringt – Tendenz steigend.
Besonders beunruhigend ist, dass es in den letzten 3 Jahrzehnten keine Erfolgsgeschichten gab – kein einziges Land konnte das Wachstum der Fettleibigkeit aufhalten. Verarbeitete, kalorienreiche Lebensmittel werden weltweit immer häufiger angeboten, und wenn es nicht zu einer internationalen Katastrophe wie einer globalen Hungersnot oder einem Massenausbruch von Krieg kommt, wird es Zeit innovative Wege zu finden, um ein Kollaps der Gesundheitssysteme, wie auch die Gesundheit der Menschen zu schützen.

Eine kurzfristige Lösung besteht darin, kalorienreiche „Junk Food“-Lebensmittel so umzugestalten, dass sie weniger Fett, Zucker, Salz und weniger Kalorien enthalten, aber immer noch den gleichen Genuss bieten. Es gibt zwar künstliche Süßstoffe, aber sie können unangenehme Nebenwirkungen haben und lassen sich nicht so gut kochen wie Zucker. Kalorienarme Zuckerersatzstoffe, wie z. B. Zuckeralkohole wie Sorbit, schmecken wie der echte Zucker, verursachen aber bei übermäßigem Verzehr Blähungen und Durchfall.
Den Lebensmitteltechnologen ist es jedoch gelungen, inerte Mineralpartikel mit Zucker zu ummanteln und so die Kontaktfläche mit der Zunge zu vergrößern, sodass weniger Zucker für die gleiche Süße benötigt wird.

Längerfristig könnte die Feinabstimmung unserer Biologie es ermöglichen, dass man ohne Schuldgefühle essen kann.
Nur wenige Menschen wissen, dass unser Appetit genau geregelt ist. Wer am Montag zu viel isst, isst am Dienstag und Mittwoch weniger. Unser Hunger ist in der Regel auf ein Niveau eingestellt, das fast identisch ist mit der Anzahl der Kalorien, die wir benötigen. Unser Hunger-„Thermostat“ ist aber etwas zu hoch eingestellt, und zwar im Durchschnitt um etwa 0,4 Prozent (oder 11 Kalorien pro Tag).
Bei nur eine zusätzliche Kalorienmenge in Form einer Erdnuss liegen wir schon über dem natürlichen Hunger-Index. Dies hört sich nicht viel an, aber es summiert sich zu einer Gewichtszunahme von fast einem halben Kilogramm pro Jahr.
Wie kann man den Appetit-Sollwert um 11 Kalorien oder mehr senken?

Die Hormone sind schuld

Welche Frau kennt nicht die immer wiederkehrende Problematik mit den Hormone. Unterleibsbeschwerden oder Migräne sind fast allen Frauen bekannt.
Unser Körper hat aber ein paar mehr Hormone die alle ähnlich funktionieren und da sind auch die Männer betroffen.

  • Das CCK Hormon wird vom Darm ausgeschüttet, wenn Nahrung in ihn eindringt, und sorgt dafür, dass der Körper sich satt fühlt.
  • Das Hormon, Leptin, wird vom Körperfett freigesetzt und teilt dem Körper mit, wann der Fettspeicher ausreichend gefüllt ist.

Diese Biogenetik ist unglaublich komplex und Versuche bei einzelnen Probanden den Hormonspiegel zu manipulieren, waren bisher erfolglos. Die Neurologie ist noch am Anfang der Forschung, um das Netz aus Gehirn-Hormon-Botschaften zuentwirren. Wenn es gelingt Nahrungsergänzungsmittel, Lebensmittel oder Medikamente zu entwickeln, die eine winzige Änderung an der Skala bewirken könnten, wäre man einen Schritt weiter.

Essen aus dem 3D-Drucker

3D-gedruckte Lebensmittel bieten unendliche Möglichkeiten für die Herstellung komplizierter Gerichte, die von Menschenhand allein nicht zu schaffen sind.
Alles, von Spielzeug bis zu Flugzeugteilen, von Prothesen bis zu Kleidung – sogar ganze Häuser – werden bereits mit 3D-Druckern hergestellt. Die Grenze für Lebensmitteln ist schon lange überschritten.
Mit zuckerhaltiger „Tinte“ können individuelle Süßigkeiten entworfen und hergestellt werden, von ineinandergreifenden Bonbonwürfeln über kaubare Tierformen bis hin zu Lutschern mit dem Konterfei von Popstars, ist alles möglich.

Bis vor vor drei Jahren basierten 3D-Druck ausschließlich auf Zucker, mittlerweile gibt Technologien, die herzhafte und frische Zutaten drucken.
Die Firma Natural Machines hat ein solches Küchengerät entwickelt, das mit mehreren Zutatenkapseln bestückt werden kann, um alle möglichen verrückten und wunderbaren Lebensmittel herzustellen und zu kochen. Dazu gehören Cracker in Form einer Koralle, sechseckige Chips oder herzförmige Pizzen.
Alles ist möglich und die Technologie wird sich rasend schnell weiterentwickelt.

Dr. rer. nat. Patricia Lefèvre, Dijon, 29. Juli 2021

Quellen

  • Prof. Dr. Jeffrey Blumberg
  • Dr. Stuart Farrimond
  • Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)
  • George S. Wise-Fakultät für Biologie, an der Universität Tel Aviv
  • Impossible Foods, USA
  • Tufts University in Massachusetts
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Über drpatricialefevre

Mein Name ist Patricia Lefèvre,  ich bin deutsch-französin. Meine Eltern sind deutsche und ich bin in Frankreich geboren. Mein Vater ist Ingenieur für Fahrzeugbau, meine Mutter Apothekerin. Da beide in frühen Jahren die Liebe zu Frankreich entdecken und nicht nur um dort Urlaub zu machen, gingen sie Anfang der 70er nach Frankreich. Mein Vater arbeitete bei Citroën in der Getriebeentwicklung im Werk in Metz und meine Mutter als Apothekerin in Metz. Ende der 70er wurde in Trèmery, bei Metz, ein neues Motorenwerk von Citroën und Peugeot gebaut, welches heute das größte Dieselmotorenwerk der Welt ist. Da die kleine Gemeide Trèmery in kürzester Zeit wuchs, beschlossen meine Eltern sich mit einer Apotheke selbständig zu machen. So wurde mir von beiden der Grundstock von Wissenschaft von Kindheit an mitgegeben. Da ich immer wissen wollte wie was und warun funktioniert oder so ist, studierte ich in Paris an der Universität Pierre et Marie Curie, nach Pierre und Marie Skłodowska Curie benannt, Physik und Mathematik. Nach dem Studium blieb ich an der Uni, wechselte dort zu ISIR - Institute of Intelligent Systems and Robotics. 2005 ging ich aus privaten Gründen zu meinen Großeltern nach Reutlingen und studierte an der Uni Tübingen Nanotechnologie. 2008 wurde ich Dozentin für Angewandte Physik. 2010 wurde meine Tochter und 2013 mein Sohn in Reutlingen geboren. In dieser Zeit schrieb ich auch meine Dissertation. Im Herbst 2019 ging ich mit meiner Familie nach Frankreich und bin seit dieser Zeit an der UBFC - Université Bourgogne Franche-Comté, in der Forschung der Nanotechnologie. Da die UBFC eng mit der ESA - European Space Agency,  im Bereich Nanotechnologie zusammen arbeitet, ist dies für mich nochmals eine Herausforderung in der unglaublichen Weite dieser Technologie. Ich bin ein Naturmensch und diese erlebe ich zu Fuß, mit dem Rad oder Kanu. Wann immer es die Zeit zulässt, gehe ich mit der Familie, oder auch eine Woche alleine mit meinem Hund campen und dies nicht nur im Juli oder August. Rucksack, Zelt und ne Flasche Wein - mehr brauche ich für ein Wochenende nicht. Ich habe einen Jagdschein und besorge das Abendessen selbst. Ich weiß, dass dieses Thema sehr kontrovers diskutiert wird und gerade jene am lautesten schreien, die die wenigste Ahnung von Naturschutz haben.

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