Nahrungsmittel aus dem 3D-Drucker und Functional Food aus Mikroben

In der ZAHW, der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Zürich, befindet sich ein Forschungslabor, das aussieht wie die Backstube eines gewöhnlichen Bäckers mit Maschinen zum Mischen von Teig und Backöfen, die den wohligen Geruch von frisch gebackenem Brot verströmen.

Allerdings bedienen die Menschen in den weissen Kitteln auch Computer und führen Messungen durch, deren Ergebnisse sie an komplizierten Geräten ablesen und auswerten.

Lehrkräfte und Studenten des Studiengangs Food Science messen zum Beispiel die Beschaffenheit von Backwaren mit Laserapparaturen, um herauszufinden, welche Mehlsorte mit welchen Zusatzstoffen die beste Krume ergibt. Auch andere Lebensmittel werden Tests unterzogen mit dem Ziel, sie optimal auf den alltäglichen Bedarf der Verbraucher auszurichten.

Nicht nur bereits zur Verfügung stehende Nahrungsmittel werden untersucht. Die Wissenschaftler machen sich auch Gedanken über die Produktion neuer Lebensmittel. Ein Forschungsansatz ist dabei die Herstellung von Esswaren mithilfe eines 3D-Druckers. Anstelle der sonst üblichen Werkstoffe, die in einem 3D-Drucker zur Herstellung von Werkstücken eingesetzt werden, wie zum Beispiel Kunststoffe, Kunstharze oder Metalle, wird in Zürich versucht, eine essbare Grundsubstanz druckertauglich zu machen und so etwas Nahrhaftes zu formen.

Ziel der Bemühungen soll es sein, Produkte herzustellen, die alle lebenswichtigen Nährstoffe enthalten, über einen langen Zeitraum haltbar und lagerfähig sind und so in die entlegensten Winkel der Welt transportiert werden können. Die Grundsubstanz könnte in Pulverform überall in einen 3D-Drucker eingefüllt werden, der die Nahrungsmittel dann in die gewünschte Form bringt. Diese „ausgedruckten“ Lebensmittel erinnern auf den ersten Blick ein wenig an Astronautennahrung oder Trockenfutter für Meerschweinchen. Sie sollen aber dabei helfen, die Verschwendung von Lebensmitteln zu minimieren und sie einfach dorthin zu bringen, wo sie dringend benötigt werden. Denn eigentlich werden auf der Welt so viele Nahrungsmittel produziert, dass die gesamte Weltbevölkerung satt werden könnte.

Der Einsatz der Mikrobiologie bei der Lebensmittelherstellung

Das Studium der Lebensmittelwissenschaften, auch Food Science genannt, ist sehr komplex. Deshalb erlernen die Studenten an der Zürcher Hochschule bis zum Bachelor erst einmal das allgemeine Grundwissen. Erst nachdem sie sich mit den verschiedenen Fachdisziplinen, die zu diesem Studiengang gehören, beschäftigt haben und den Bachelorgrad erlangt haben, steigen sie tiefer in die Materie ein und können ein Spezialgebiet auswählen.

Professor Christophe Lacroix, der seit 2002 am Institut für Lebensmittelwissenschaft und Ernährung lehrt und forscht, legt besonderen Wert auf ein breites Basiswissen. Die Mikrobiologie steht bei ihm im Zentrum seines Interesses. Im Zusammenhang mit der Lebensmitteltechnologie ist dieses naturwissenschaftliche Gebiet noch wenig erforscht. Früher sah man kleine Lebewesen wie Bakterien, Pilze oder auch kleine Algen, als grösstenteils schädlich für den Menschen an und bekämpfte sie mit Chemikalien und Antibiotika. Diese Herangehensweise hat sich gründlich geändert: Mikroorganismen können besonders im Zusammenhang mit der Ernährung sehr nützlich sein.

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Professor Lacroix geht davon aus, dass es bald Lebensmittel geben wird, die mithilfe von Mikroorganismen produziert werden und nicht nur den Hunger stillen, sondern darüber hinaus eine therapeutische Wirkung entfalten können. Functional Food, das durch den Zusatz von speziellen Inhaltsstoffen zum Beispiel die Verdauung anregen soll oder klüger und schöner machen soll, gibt es schon heute. Die beworbene Wirkung ist dabei oft zweifelhaft.

Mikroorganismen siedeln sich ab der Geburt im menschlichen Darm an, und beeinflussen viele Lebensfunktion, u. a. die Verdauung, die Bildung von Vitaminen und das Immunsystem. Die Idee ist nun, durch ein aktives Eingreifen mittels Nahrungsmitteln, die mikrobiell angereichert wurden, die Gesundheit zu erhalten und Krankheiten erfolgreich zu behandeln.

Auch Spitäler beteiligen sich an den Forschungsvorhaben der Arbeitsgruppe um Professor Lacroix. Eine vielversprechende therapeutische Massnahme ist zum Beispiel die Übertragung von Mikroorganismen aus dem Darm eines gesunden Menschen in den eines Patienten mit einer Darminfektion, die durch Antibiotika nur schwer zu behandeln ist. Dadurch kann es zu einer Verdrängung der schädlichen Kleinstlebewesen kommen. Vielleicht wird es sogar möglich sein, die gesamte krankmachende Darmflora durch eine gesunde zu ersetzen. Dadurch könnte der Verbrauch von Antibiotika minimiert werden, die nicht nur eine heilsame Wirkung haben, sondern auch für den Tod vieler Menschen auf der ganzen Welt verantwortlich gemacht werden.

Zusammenarbeit von Forschungseinrichtungen weltweit

Auch andere Forschungseinrichtungen der Zürcher Hochschulen arbeiten auf dem Gebiet der Lebensmitteltechnologie mit Wissenschaftlern anderer Länder eng zusammen. Ein Beispiel ist die Kooperation von Forschern im Labor für Humanernährung der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) mit Kollegen aus Afrika, um etwas gegen den Eisenmangel, der in den meisten Entwicklungsländern ein grosses Problem darstellt, zu unternehmen. Die erfolgreiche Verabreichung des Spurenelements Eisen soll mit einer Sanierung der Darmflora verbunden werden, um eine besonders effektive Behandlung durchführen zu können und die Wirkung möglichst dauerhaft zu gestalten.

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Die Zukunft wartet mit weiteren grossen Herausforderungen auf den Forschungsdrang der Schweizer Lebensmittelwissenschaftler. Sie sind sich sicher, dass es nicht mehr lange dauert, bis es möglich sein wird, eine grosse Anzahl von Krankheiten gezielt durch bestimmte Lebensmittel erfolgreich zu behandeln.

 

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