Röntgenstrahlen machen Pflanzendiäten der Zukunft schmackhafter

Mit Hilfe von Röntgenstrahlen können die kleinsten Teile von Lebensmitteln untersucht werden und uns neue Erkenntnisse darüber liefern, warum sich Joghurt weich anfühlt und was es braucht, damit Schokolade genau den richtigen Biss hat.

28.01.2022 - Dänemark

Stellen Sie sich vor, Sie nehmen Ihre Lieblingsspeise - einen Mars-Riegel oder Windbeutel - und durchleuchten sie mit Röntgenstrahlen, um herauszufinden, was sie so lecker macht. Dann stellen Sie sich vor, Sie könnten einige dieser großartigen Eigenschaften und Geschmäcker auf gesündere, nachhaltigere Produkte übertragen.

Diese Vorstellung könnte Wirklichkeit werden, wenn die Methode der Kleinwinkel-Röntgenstreuung (Small Angle X-ray Scattering, SAXS) angewendet wird. Durch den Einsatz von Röntgenstrahlen ermöglicht SAXS die Untersuchung von Lebensmitteln auf der Nanoebene, wobei ein Nanometer einem Millionstel Millimeter entspricht.

SAXS wurde bisher noch nicht in großem Umfang für die Lebensmittelforschung eingesetzt, aber das Department of Food Science der Universität Kopenhagen arbeitet an der Methode und hat ein neues Nano-inXider-Instrument erworben, das unter anderem Röntgenstrahlung zur Untersuchung von Lebensmitteln einsetzt.

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Die Methode hat ein großes Potenzial in Bezug auf die Lebensmittel der Zukunft, sagt Jacob Kirkensgaard, außerordentlicher Professor am Fachbereich Lebensmittelwissenschaften der Universität Kopenhagen sowie am Niels-Bohr-Institut. Kirkensgaard verwendet SAXS-Geräte in seiner Forschung, bei der er mit dem Fachbereich Pharmazie und der Universität Lund zusammenarbeitet.

"SAXS kann verwendet werden, um die Entwicklung von Lebensmitteln in Bezug auf ihren Geschmack, ihre Textur und ihren Nährstoffgehalt zu optimieren. Wenn wir uns beispielsweise die Struktur und Funktion von Lebensmitteln auf Nanoebene ansehen, könnten wir ihr Design so verbessern, dass sie so aufgespalten werden, dass so viele Nährstoffe wie möglich aufgenommen werden. Auf diese Weise können wir dazu beitragen, Fettleibigkeit zu verhindern und die Gesundheit zu verbessern", sagt er.

Pflanzenproteine leichter verzehrbar machen
SAXS kann auch eingesetzt werden, um unsere Lebensmittel nachhaltiger zu machen, erklärt Professor Lilia Arhné vom Fachbereich für Lebensmittelwissenschaften der Universität Kopenhagen.

Gemeinsam mit Jacob Kirkensgaard untersuchte sie mit der SAXS-Methode, wie sich Milchproteine bei verschiedenen nachhaltigen Verarbeitungsmethoden verhalten.

"Unser Wissen darüber, wie Milchbestandteile einen besonderen Geschmack, ein besonderes Mundgefühl und eine besondere Textur verleihen, kann für die Erforschung von Proteinen auf pflanzlicher Basis genutzt werden. Denn wenn wir herausfinden können, was genau dafür sorgt, dass Milch uns nährt, sich weich im Mund anfühlt und süß und salzig schmeckt, könnten wir diese Eigenschaften in neue, klimaschonendere Produkte auf pflanzlicher Basis übertragen, was dazu beitragen würde, dass mehr Menschen sie konsumieren", erklärt sie.

Die beiden Forscher sind bei der dänischen Industrie bereits auf großes Interesse gestoßen, wie die SAXS-Methode die Herstellung schmackhafter Pflanzenproteine erleichtern kann.

"Kürzlich haben wir uns mit einer Reihe großer dänischer Lebensmittelhersteller und Zutatenlieferanten getroffen. Sie sind besonders neugierig darauf, wie sie leckere pflanzliche Lebensmittel herstellen können, ohne Kompromisse bei Geschmack und Struktur einzugehen", sagt Jacob Kirkensgaard.

Er betont, dass die Entwicklung neuer nachhaltiger und innovativer Lebensmittel davon abhängt, dass wir in der Lage sind, die Struktur der einzelnen Produkte zu verstehen und zu analysieren.

"Insofern ist das Engagement der Universität Kopenhagen für die SAXS-Methode interessant. Wir hoffen natürlich, dass die Industrie es annimmt", so Jacob Kirkensgaard abschließend.

Fakten:

Wie die SAXS-Methode funktioniert

SAXS steht für "Small Angle X-ray Scattering" (Röntgenkleinwinkelstreuung). Die Methode nutzt Röntgenstrahlen zur Untersuchung von Materialien im Nanometerbereich (d. h. 1-1000 nm).
Die Methode funktioniert, indem Lichtwellen z. B. in ein eiweißhaltiges Lebensmittel emittiert werden, wo sie mit den Elektronen in der Probe wechselwirken. Einige dieser Lichtwellen werden absorbiert, andere scheinen durch, und wieder andere beeinflussen die Moleküle. Die Lichtwellen werden in neue Richtungen gestreut, und das Muster, das sie bilden, wird dann von den Forschern analysiert. Dies gibt Aufschluss über die strukturellen Eigenschaften eines bestimmten Lebensmittels.
Die Methode unterscheidet sich von der Mikroskopie dadurch, dass die Proben während der Untersuchung nicht fixiert werden müssen. Proteine zum Beispiel können unter Hitzeeinwirkung untersucht werden. Dies ist ein Vorteil, da die meisten Lebensmittel verarbeitet werden müssen, wobei sich die strukturelle Organisation ihrer Be

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