Lebensmittelstruktur modellieren
Deshalb hätte die Entwicklung generischer, die Lebensmittelstruktur nachahmender Modelle große Vorteile für die Wissenschaftler, welche der Aufgabe der Bewertung des Effekts von Veränderungen in der Zusammensetzung oder bei Prozessbedingungen auf die nährwert- und gesundheitsbezogenen Eigenschaften von Lebensmitteln nachgehen. Des Weiteren könnten derartige Modelle weitgehend in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, um Produktionsprozesse zu optimieren. Um diese Lebensmittelmodelle Realität werden zu lassen, vereinte das EU-finanzierte Projekt DREAM ("Design and development of realistic food models with well-characterised micro- and macro-structure and composition") ein multidisziplinäres Team von Lebensmittelexperten, zu dem Industriepartner und Organisationen der Lebensmittelindustrie zählen. Das Konsortium teilte die Lebensmittel auf Grundlage ihrer Struktur in vier Gruppen ein: Zellulosebasis (Obst und Gemüse), Proteinbasis (Fleisch), kombinierte gelierte, dispergierte und mit Luft durchsetzte Systeme (Milchprodukte wie Joghurt, Käse und Cremes) und feste Schäume (Getreideprodukte wie Brot). Die Partner zielen mit der Anwendung solide charakterisierter, realistischer Lebensmittelmodelle auf eine Umsetzung der Forschungsergebnisse in mathematische Modelle, welche die Lebensmittelstruktur auf numerische Weise sowie auch die Wirkung thermischer Prozesse auf Lebensmittel- oder Nährstoffzusammensetzung simulieren können. Das "gefüllte Feststoff-Zellmodell" ("filled cellular solid model") für Obst und Gemüse basiert auf verschiedenen Tomaten-, Apfel- und Kohlgemüsesorten. Es flossen neben Informationen über die Wirkung der Verarbeitung von Tomaten zu Püree oder des Kochens von Kohlgemüse auf die Zelllyse und den Nährstoffgehalt Daten über die Mikrostruktur und den Nährstoffgehalt ein. Um an diese Daten zu gelangen, setzten die Forscher auf Kernspinresonanz-Relaxometrie (NMR) und weitere Spektroskopieverfahren. In ähnlicher Weise sind als "Modelle proteinhaltiger zellulärer Netzwerke" ("proteinous cellular network model") vorgeschlagene Modelle entworfen worden, um die durch Erhitzen ausgelösten Proteinveränderungen zu bewerten und zu beurteilen, welche physikalisch-chemischen Parameter mit der Proteinverdaulichkeit zusammenhängen. In dieses Modell wurde gleichermaßen Wissen über die Mechanismen integriert, die eine Rolle bei der Denaturierung und Oxidation von Proteinen während des Kochens spielen. Das Konsortium stützte sein Milchproduktmodell auf ein Milchdessert- und ein Frischkäsemodell. Die Arbeit an diesen Modellen ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Oberflächenzusammensetzung sowohl mit der Temperatur als auch der Zusammensetzung in Beziehung zu bringen. Im Zusammenhang mit dem "Modell für offene feste Schäume" ("open solid foams model") wurden verschiedene handelsübliche Ballaststoffquellen (Brotteig, Brot und Kekse) getestet. Man entwarf und validierte Testprotokolle für Rheologie, Temperatur, Porosität, Farbe und Wasserstatus. Die von DREAM erstellten experimentellen Lebensmittelmodelle werden auf ihre Fähigkeit hin bewertet, die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen, sekundären Pflanzenstoffen und Giftstoffen sowie die mikrobielle Lebensmittelsicherheit und -qualität abschätzen zu können. Die Akteure der Lebensmittelindustrie werden mit Hilfe dieser Werkzeuge in der Lage sein, die nährwertbezogenen Folgen der Lebensmittelverarbeitung zu ermitteln und ihre Methoden derart anzupassen, dass die Zusammensetzung und die Struktur der Lebensmittel bewahrt werden.