skv · Schweizer Kochverband

Ernährung4.0Prof. Dr. André BernardInstitut für Mikro- und Nanotechnologie, NTB Buchsund molecuisine.ch

skv ·Schweizer Kochverband

Ernährung4.0

Die Teilnehmer

• erfahren auf einer Zeitschiene, wie sich Zubereitungsarten, Lebensmittel und Kochtechniken in der Küche ändern

• erhalten Wissen darüber, wie wir mit den Lebensmitteln interagieren und warum es heute noch Diäten braucht

• erfahren wie die Individualisierung und Personalisierung im Gastronomie- und Spitalbereich voranschreitet

• und verstehen, wie Ernährung 4.0 unsere Welt verändert

Ziel des Referates

Die Teilnehmer

• zu inspirieren, zu verblüffen

• und zum Nachdenken anzuregen

Ziel des Referenten

500'000 b.c.  Spuren von Feuergebrauch zum Kochen (Frankreich und China) Erste Kochstellen in Häusern…

300'000 b.c.  Eindeutige Spuren von Feuergebrauch zum Kochen ‐ Homo heidelbergensis

(Ungarn)25'000 b.c.  Zubereitung von Speisen in Erdöfen

18'000 b.c.  In Hinterindien wurden Gärten angelegt: Gurken, 

Erbsen, Reis und Nüsse

10'000 b.c.  Erster (Koch)Topf wird gebraucht

1300  Liber de Coquina ‐ Das Buch der guten Küche eines der ersten 

mittelalterlichen Kochbücher, die bekannt sind

3'000 b.c.  Altindische Heilslehre (Ayurveda): Thema der Ernährung 

und die Erforschung von Unverträglichkeiten haben grosse Bedeutung, sozusagen der Beginn der "Diätetik"

4'000 b.c.  Erste Köche werden auf Sumerischen Tafeln erwähnt

"Warum essen wir eigentlich?"

"Was essen wir da denn?"

1937 (21. Januar ab 9 Uhr 25)  Erster Fernsehkoch im BBC Fernsehen: der französische Koch und 

Kochbuchautor Marcel Boulestin (in England durch seine Kochbücher zur französischen Küche bekannt) zeigte in einer Viertelstunde die Zubereitung eines Omelettes als Teil eines fünfgängigen Menüs. Sendereihe "Cook’snight out" (Die Köchin/Der Koch hat Ausgang) bis 1939

1980 Köche und Wissenschaftler beginnen mehr zusammenzuarbeiten: 

Harold McGee, Nicolas Kurti, Hervé This, Peter Barham, Ferran Adrià, Heston Blumenthal, Juan Amador, Heiko Antoniewicz und weitere begannen sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen des Kochens intensiver zu beschäftigen

"Warum kochen wir überhaupt?"

1984 Harold McGee brachte sein Buch "On Food and Cooking" 

heraus, ein grosser Erfolg

2000 Internet‐Blogs mit Techniken, Rezepten etc. entstehen

"Wie holen wir das Wichtige aus unserem Essen raus?"

2008 Das Human Microbiome Project zur Aufklärung der menschlichen Darmflora 

wird in den USA gestartet und auf 5 Jahre mit 115 Mio. $ angesetzt

2011 2011 veröffentlichte Nathan Myhrvold das sechsbändige 

Kochbuch «Modernist Cuisine: The Art and Science ofCooking» (mit über 3000 Seiten) – ein technisch‐wissen‐schaftliches Buch über das Küchenhandwerk

2015 Big Data: Chef Watson by IBM "Cognitive Cooking"

Wir produzieren jeden Tag über 2,5 Trillionen Bytes an Daten, 80 % davon unstrukturiert, für herkömmliche Technologien also "unsichtbar" – nicht für IBM Watson als ein kognitives System. 30'000+ Rezepte wurden analysiert, tausende Ingredienzen molekular inhaltlich aufgeschlüsselt und Aromen kombiniert…

2014 Umfassende Wissensbasis‐Plattformen werden aufgebaut, z.B. bullipedia: das 

gesamte kulinarische Wissen soll organisiert werdenund via Internet‐Tool immer zugreifbar sein, als eineSuchmaschine (àla Wiki) und eine Enzyklopädie

"Warum essen wir nicht alles?"

2016 Moderne Küchen mit vernetzten Küchenapparaten 

und Apps auf mobilen Geräten zur Steuerung unserer Kochapparate entstehen; Kommunikation zwischen Haushaltsgeräten beginnt

2017 Erste Koch‐Roboter für den privaten Haushalt werden entwickelt (Pioniere) Erste *‐Köche bieten auf iTunes Rezeptabläufe (Handgriff‐Sequenzen) zum 

Download für Roboter an

2017 Grosse Fortschritte bei der molekularen Schnelldiagnostik führen zu neuen 

Point‐of‐Care und Next‐Generation Sequencing Geräten

Eat‐out Konzepte ändern sich: Immer mehr Fine‐Dining‐Chefs bieten hochwertige Fast Food‐Konzepte an, um Kunden mit wenig Zeit schneller bedienen zu können

2018 3D‐Druck (InkJet Printing, Additive Manufacturing) findet seinen Platz in der 

Küche von experimentellen ersten Schritten zum professionellen Ersteinsatz

2019

"Quantified Self"‐Anwendungen mittels Health‐Tracking‐Devices, Wearables und ‐Apps: z.B. Fitbit,Jawbone up, Pebble Smartwatch, Lifeband Touch (von LG), SmartBand (von Sony), Withings Pulse, Myo‐Armband für Gestensteuerung, Owlet fürs Baby‐Monitoring, LostnFound (für Alzheimer‐ und Demenzkranke), … Für Einzelpersonen, Diäthaltende, Paare und Familien: unterschiedlichste Tagesabläufe werden für das gemeinsame Essen synchronisiert, Nahrungsmässig überwacht, Gesundheitsmässig optimiert, … und immer aufgezeichnet. 

2022 Fortschritte im Verständnis der Epigenetik: 

Umwelteinflüsse und Reifung verändern in unserem Genom die genutzte Information  Darmzellen

Glutenasen, also Gluten‐spezifische Proteinasen werden erfolgreich gegen Zöliakie eingesetzt 

2020 Insekten gehören auch in Europa zum Lebensmittelumfang Plankton als Nahrungsquelle wird weiter vorangetrieben

2019

Smartphone‐Apps unterstützen Menschen mit individuellen Diätvorsätzen mittels eines persönlichen Coachs (Voreiter www.rise.us oder oviva.com); dies in Kombination mit persönlichen Gesundheitsdaten(Blutdruck, Schlafverhalten, Sport, etc.)

2023 Durch vertieftes Verständnis der Chemie des Kochens werden neue 

Kochtechniken und Zubereitungsarten etabliert – dies insbesondere in Bezug auf kostbare Nährstoffe, Verträglichkeit durch Kombinationen und Gesundheit

Smarte digitale Assistenten helfen uns, aus vielen Informationen das Wichtige zu sehen

Nanotechnologie im Foodbereich erreicht weltweit einen Umsatz von 20 Mia. EUR

2024 Durch den Einsatz von Gentechnik bei den Nutzpflanzen sind erste Erfolge zur 

Minimierung potentieller Allergene zu verzeichnen (bisher richtet sich die kommerzielle Forschung allein auf herbizidresistente (57% weltweit bei Soja, Mais, Baumwolle und Raps) und insektenresistente (15%) und kombinierte (28%) Gentech‐Pflanzen

2025 Gastronomie 4.0: die vierte industrielle Revolution findet nun vollständig in der 

Gastronomie statt  Digitalisierung, Vernetzung, Automatisierung, Big Data

2027 Die vollständige Automatisierung der Küche und 

ihrer Prozesse Massen‐Individualisierung (Series‐of‐One), vergleichbar mit der Idee der "personalized medicine"

2026 Die klassischen Lebensmittelläden geraten in ernste Bedrängnis durch neue 

Dienste "auf der letzten Meile" (Crowd‐Lieferdienste, Pick‐up‐Stellen an vielen Relais‐Stationen, Sammelboxen in Quartieren, Drohnen, …)

"Küche 4.0 ist da!"

2027 Nanopartikel‐Kapsel fürs "Einsammeln" von 

DNA/RNA Proben (Harvesting) im Darm vom Menschen zur Routine‐Erstellung eines Intestogramms, um bakteriologische Optimierungen vornehmen zu können

2028 Mikro‐Roboter als medizinische 

Helfer im menschlichen Körper für Untersuchungen und OPs

2029 Immunotherapeutika und anti‐IgE‐Anitkörper der neuen 

Generation kommen auf den Markt, diese verhindern IgE‐vermittelte Allergien

MRI‐based Tracking in 3D Magnetic Steering Systems and magnetic helical microrobots.  MSRLab, B. Nelson, ETHZ

8µm

2030 Vegetarisches Fleisch und Fleischprodukte werden 

grosstechnisch aus Pflanzen gewonnen und ebenso mit vegetarischem Blut hergestellt (Pioniere: impossiblefoods.com, modernmeadow.com, beyondmeat.com)

2031 Behandlungserfolge depressiver Erkrankungen und Psychosen über Ernährung 

und Beeinflussung des Mikrobioms

2032 Restaurants, wie wir sie heute kennen, verschwinden zunehmend und 

werden ersetzt durch Heimlieferung (via Air‐Kurier) von vollständigen Mehrgangmenus hoher Qualität oder durch Oasen der Kulinarik in sozialem‐familiären Kreis, Gastfreundschaft und Servicefokussierung.

2035 RNA‐Interferenz: Medikamente auf Basis der sm‐interfering RNA (siRNA) zur 

Steuerung der Darmflora sind verfügbar2038 in‐Vitro‐Fleisch Kultivierung hat das 

herkömmlich gewonnen Fleisch weitgehend ersetzt

2039 Urban Gardening ist eine wichtige Quelle für den Bedarf an

lokalen Gemüse und Früchten 

2041 Das Internet wurde durch das Metanet ersetzt, Smartphones findet man nur 

noch im Museum und alle Dinge sind miteinander verbunden – keine klobigen Geräte mehr, sondern Technologie ist weitgehend unsichtbar und diskret. Wir tragen kleine Sensorchips implantiert unter der Schläfe… 

…2055 Wir können alles essen…

…was wir wollen, …und es schmeckt, …und es kostet nicht viel, …und werden auch nicht dick dabei,… 

aber… es gehört alles                         , die auch Nestlé, PepsiCo, Unilever, Coca Cola,Danone, Mondelēz International, Kraft Foods, General Mills, Kellog Company, Tyson Foods, sowie Novartis, Roche und … gekauft haben!

Urmensch‐Illustration: Johann Brandstetter, Zeichnung 1998

Am Anfang war der Rohköstler

Entstehung des homo erectus gastronomicus televisionensis(der gemeine Fernsehkoch)

Essen gestern und heute

Inhalt unserer Nahrung

Falcarinol

Kohlenhydrate(Saccharide, Stärke, «Ballaststoffe» wie Pektine)

Proteine(…)

H2O

Fette(Triglyceride, Lecithin)

Mineralien(Ca, Fe, Mg, PO4

3-, K, Zn )

Vitamine(B1, B2, B6, C, E)

Ätherische Öle(Monoterpene, Sesquiterpene, Aromaten)dienen als Lockstoffe, Bakterizide oder Fungizide

Fruchtsäuren(Äpfelsäure, Citronensäure, Chinasäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure)

beta-Carotin (Provitamin A = A1)

Sekundäre Pflanzenstoffe

schützt Wurzel vor Pilzbefall und zeigt beim Mensch Krebs vorbeugende und antibakterielle Wirkung!! geschnitten / ungeschnitten Kochen -- Unterschied

88%

1%

5%

0.2%

Unsere Lebensmittel: Zusammensetzung

Lebensmittel sind chemisch-physikalisch betrachtet Gemische (Lösungen, Suspensionen, Emulsionen) aus vielen verschiedenen Molekülen, die von Zellen pflanzlicher oder tierischer Organismen produziert wurden und uns zur Ernährung und zum Genuss dienen

Vitamine

Spurenelemente

Ene

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AromastoffeGeschmackstoffe

Lebensmittelzusatzstoffe

Sekundäre Pflanzenstoffe

nich

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Wasser (H2O)

Fette (Lipide) Eiweisse (Proteine)

Zucker (Kohlenhydrate)

Mineralstoffe Ballaststoffe

"Kochen" oder "Garen": Veränderung von Lebensmittel durch äussere Einflüsse

Lebensmittel werden in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften durch äussere Einflüsse verändert

LebensmittelTemperatur

Mechanik

pH (Säure, Lauge)

Enzyme

Salzkonzentration

Rauchgase

UV (Licht)

ionisierende Strahlung

Sauerstoffelektromagnetische Strahlung

Was ist «Kochen» und wozu tun wir das?

…alle Tiere fressen ihre Nahrung roh. Nur der Mensch kocht sein Essen.

Bedeutung des Kochens liegt vor allem in den chemischen und physikalischen Reaktionen und Prozessen, die dabei ablaufen:

Zellgewebe wird gelockert

Eiweisse gerinnen

Bindegewebe (Collagen) geliert

Fette verflüssigen sich

Stärke verkleistert

Mineralstoffe werden freigesetzt

Geschmacksstoffe werden gebildet.

leichtere Verdaulichkeit von Fleisch und Früchten

durch Kochen vor allem enorme Ausweitung des Nahrungsangebots: Bis dahin schwerverdauliche, ungeniessbare oder auch giftige Tiere und Pflanzen konnten durch Kochen geniessbar gemacht werden

Kochen wirkt sterilisierend und konservierend, Einfluss auf die Gesundheit und die Möglichkeiten der Vorratshaltung

Was passiert beim Kochen? Proteine

Aminosäure

Eine Proteinkette aus vielen Aminosäuren

20 verschiedene Typen

«Reaktionskoordinate»

Energie

Durch Temperatur‐Erhöhung

Temperatur ab ca. 50 °C

aber auch:• Säuren (pH)• Enzyme• viel Salz• Scherkräfte• …

Was passiert beim Kochen? Kohlenhydrate

tierische (und menschliche) Zellwand: nur Lipid-Doppelschicht

Pflanzenzellen: stärkere und mehrlagige Zellhülle mit Proteinen und Kohlenhydraten (Schutz und Stabilität auch bei hohen Innendruck (Turgor)

Pektin: pflanzliche Polysaccharide, je härter die Pflanze, desto mehr davon

Temperatur ab 65..85 °C

Temperatur‐abhängiger Abbau von Pektin(Vorgang: beta‐elimination  Depolymerisation)

Plat, D., et al.. (1988). Degradation of pectic substances in carrots by heat treatment. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 36(2), 362‐365.Sila, D. Net al. (2006). Non‐enzymatic Depolymerization of Carrot Pectin: Toward a Better Understanding of Carrot Texture During Thermal Processing. Journal of Food Science, 71(1), E1‐E9

Was passiert beim Kochen? Geschmack

z.B. nichtenzymatische Bräunungsreaktion (mit Aminen aus Aminosäuren reagieren gewisse Kohlenhydrate bei hohen Temperaturen zu komplexen Produkten Maillard-Reaktion

Temperatur ab ca. 140 °C

Blueprint of Life: DNA

DNA ist ein langer Doppelstrang (Helix), der aus 4 verschiedenen Einheitenzusammengesetzt ist : A, C, G und T. Dies sind die sogenannten Basen oder "Nukleotide". Ihre Reihenfolge (Sequenz) gibt den Code an.

DNA: von der Sequenz zum Protein

DNA RNA Protein

Replikation: Verdopplung der DNAfür Wachstum und Zellteilung

Transkription: aus DNA wird eine kurzfristige Transportkopie gemacht

Translation: Übersetzung der genetischen Information in ein Protein

Zusätzliche Modifikationen zur Proteinfunktion

modifizeirtesProtein

Gen: eine Sequenz auf der DNA, die in ein Protein übersetzt werden soll („kodiert für ein Protein“)

Das menschliche Genom: ca. 3 Milliarden Basen und 23'000 Gene, das Darmbakterium Escherichia coli hat ca. 4,6 Millionen Basen 4’500 Gene

Lipide («Fette»): In sieben Gruppen eingeteilt

Fettsäure

Glycerin

Fettsäure

Fettsäure

Fette 

Fettsäuren

Cholesterin

• Fettsäuren (FS)

• Fette und fette Öle (Triacylglyceride)=3 FS mit Glycerin verbunden, 90% der Lebensmittel‐Fette 

• Wachse (FS mit langkettigem Alkohol verestert)

• Phospholipide: 2 FS, Glycerin und ein Phosphat;wichtigste Gruppe der Zellmembran 

• Sphingolipide (aus 1 FS und Sphingosin)

• Glycolipide (Lipopolysaccharide)

• Isoprenoide (Steroide, Carotinoide etc.) z.B. CholesterinFettsäure

OHPhos-phat

Glycerin

Fettsäure

Phospholipide

Tenside‐Öltröpfchen in Wasser Liposom in Wasser

Fettsäuren als Brain-Food?

Docosahexaensäure (DHA) α‐Linolensäure (ALA)

37% weniger gewalttätige Zwischenfälle unter Häftlingen, die mit einem Mix von Omega‐3‐FS, Vitaminen und Mineralien versorgt werden!Prof. Dr. John Stein, Uni Oxford (UK)

Walnüsse, Lachs, Heidelbeeren, Avocados, Tomaten, Linsen, Vollkorn, Spinat, … sind "gut fürs Gehirn".

Diagnostik

Star Trek Tricorder

Genomische Revolution: Kosten und Anzahl

2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019

Kosten pro humanes Genom vs. totale Zahl sequenzierter GenomeTotale Anzahl seq

uen

zierter Gen

ome

Sequen

zierkosten

(US$) pro Gen

om

Source: Industry data from public sources by www.existencegenomics.comhuman genome: 3 bill. bases; (HUGO: 2004)

100

1k

10k

100k

1 Mio.

10 Mio.

100 Mio.

1 Bio.

10

1 0

1

10

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1k

10k

100k

1 Mio.

10 Mio.

100 Mio.

Moore's Law

DNA-Diagnostik Revolution vor der Tür

DNA Analyse: Sequenzierung in unvorstellbarer Miniaturisierung

Oxford Nanopore Technologies Ltd.* (Oxford, U.K.) verkauft den MinION™ als Wegwerf-USB Stick für weniger als $1’000

enthält 2'000 bis 8'000 individuelle Ionen-Poren on-board

kann bis zu 150 Mio. Basenpaare in sechs Stunden Lebensdauer sequenzieren

Sequenziergeschwindigkeit: jede Nanopore ~33'000 Messungen pro sec.

Drei-Achs-Beschleunigungssensor

Lithium-Polymer-Akkus

Dynamisches Touch-Screen OLED

Frontkamera 6MPAF-Kamera 12MP

LED Blitz

Innovatives, intelligentes GUI

Näherungs-sensor

Helligkeitssensor

GSM Quad-Band, UMTS, LTE

WiFi 802.11nBluetoothGPS

Schalldrucksensor

Stromsparender Prozessor 1-TB-Flash-Speicher

Drei-Achs-Gyrsokop

Magnetfeldsensor

www.technologyace.com/news/iphone‐6‐news‐releae‐date‐rumours

Feuchtigkeitssensor

Atemluft-Analysator

Mikrobeamer

Blut-Diagnostik

Atemluft-Analysator

Mikrobeamer

Blut-Diagnostik

10 Billionen (1013) eigene Körperzellen

100 Billionen (1014) Mikroorganismen

(~1.5 kg)

Einteilung des zellulären Lebens: Archaeen (auch Archebakterien, Urbakterien) Bakterien (Bacteria) Eukaryoten (Eukaryota)

Je 1cm2 Haut tragen wir 100‐10’000 Mikroorganismen (hätte aber Platz für 200 Mio.)

86 Milliarden Nervenzellen mit 5.8 Millionen Kilometer Nervenbahnen und 100 Billionen Synapsen

Mikroorganismen

Zu den Mikroorganismen zählen 

Bakterien (z. B. Milchsäurebakterien)

viele Pilze (z. B. Backhefe)

mikroskopische Algen (z. B. Chlorellen)

Protozoen (z. B. Pantoffeltierchen und der Malaria‐Erreger Plasmodium)

Viren (nicht ganz korrekterweise)

70 Prozent der lebenden Materie (Biomasse) sind Mikroorganismen (übertreffen alle anderen Lebewesen zahlenmässig bei weitem)

Grösse 0.001‐0.005 mm (Durchmesser 200nm bis 700 µm)

Nur ein kleiner Anteil der Mikroorganismen ist pathogen(also krankheitserregend für den Menschen)

Bakterien und Keime, die im Lebensmittel‐Bereich eine Rolle spielen, sind: Salmonellen, Listerien, Staphphylokokken, Camphylobacter, Clostridium, Escherichia Coli, Trichinen

Lactobacillus casei

Mikroorganismen haben verschiedene Wirkungen auf den Menschen wie

Immunmodulation

Versorgung mit Vitaminen (Thiamin, Riboflavin, Pyridoxin, B12, K)

Unterstützung der Verdauung von Nahrungsbestandteilen

Versorgung der Darmepithelschicht mit Energie (Butyrat)

Anregung der Darmperistaltik

Produktion von kurzkettigen Fettsäuren (Butyrat, Essigsäure, Propionsäure)

Detoxifizierung von Xenobiotika

Verbesserung der Hitzeresistenz

Verbesserung der Ausdauer‐Leistungsfähigkeit

Escherichia Coli

Mundhöhle

Leber

Gallenblase

Duodenum

Speiseröhre

Magen

Dickdarm

Dünndarm

Mastdarm

After

Pankreas

Blinddarm

Wurmfortsatz

Mund: Zähne und Kauen; α‐Amylase im Speichel (Stärke zu Dextrin und Maltose)

Magenmit pH1..2; Denaturieren der Proteine, enzymatische Spaltung der Proteine (Pepsin)

Duodenum (mit alkalischem Milieu) Galle zur Fettemulgierung Pankreas (Bauchspeicheldrüse): Amylase und Maltase (für KH); Lipasen (für Fette) und Proteasen

Dünndarm, 2. Abschnitt (3‐6m lang, 30–40 m²): Saccharase und Lactase, Abbau zu Monosacchariden; Abbau aller Proteine zu Aminosäuren und aller Fette zu Glycerin und Fettsäuren

Dickdarm: Restnahrung abgebaut durch Darmflora (Bakterien); Wasserresorption

Hand: Messer & Gabel

Mikrobiom bei Geburt

Foto: Helmut Rüffler (Look)

The gut m

icrobiota influences blood-brain barrier permeability in m

ice. Science T

ranslational Medicine. 2014, 6 (263), 263ra158

Darm Mikrobiom beeinflusst Durchlässigkeit der Blut‐Hirn Schranke

Das Mikrobiom beeinflusst unser Bewusstsein

ImmunsystemAbwehr

Psyche   EmotionIntelligenz

ErnährungMagen‐Darm

Serotonin

Sonnenlicht (UV)

Fettsäuren

Kohlenhydrate

Darmnerven

Neurogastroenterologie: Neurowissenschaften des Magen‐Darm‐Systems

Serotonin: Glücksgefühl‐Vermittlung im Darm für Muskelbewegung Bildung benötigt: Tryptophan, Vitamin C, Magnesium, Mangan, Omega‐3‐FS, Zink 

E. A. Mayer. Gut feelings: the emerging biology of gut–brain communication. Nature Reviews Neuroscience 12, 453‐466 (2011)J. F. Cryan & T. G. Dinan . Mind‐altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behavior. Nature Reviews Neuroscience 13, 701‐712  (2012)

Entzündung

Psychische Belastung

Warum essen wir nicht alles?

Es gibt viele Gründe und Ursachen, warum gewisse Dinge auf unserem Teller kommen oder eben nicht:

Persönliche Präferenzen wegen Geschmack, Geruch, Schärfe,…

Persönliche Überzeugung, z.B.  Vegetarier, Veganer, …

Appetitlosigkeit, einfach keinen Hunger

Erscheinungsbild,  "unappetitliches" Aussehen 

Nährstoffbedarf in besonderen Lebenssituationen (z.B. bei Krankheit, Schwangerschaft, Gewichtsdiät, Sport, …)

Religiöse Nahrungstabus: z.B. Rindfleisch für Hindus, Schweinefleisch für Muslime, …

ethisch‐soziale Nahrungstabus, sozial unangemessen z.B. Hundefleisch in Europa, Insekten, Kannibalismus

Warum essen wir nicht alles?

Nahrungsmittelunverträglichkeit (im weiteren Sinne) nicht‐immunologische Reaktionen "Intoleranz":  Resorptionsbedingte Intoleranzen (Transporterdefekte): z.B. Fructosemalabsorption Enzymatische Intoleranzen: z.B.: Milch (Lactase‐Mangel), also eine Meidung aus physiologischen Gründen immunologische Reaktion "Allergie":

• IgE‐vermittelt• nicht‐IgE‐vermittelt: z.B. Gluten‐Intoleranz (Zöliakie, heute 1% 

Häufigkeit in Industrieländern) Pharmakologische Nahrungsmittel‐Intoleranzen: z.B. biogene Amine wie Tryptamin in Tomaten

Gibson P.R. et al. Review article: fructose malabsorption and the bigger picture. Aliment. Pharmacol. Ther. 25, 349–363 (2006)Gastroenterology 146, 1649–1658 (2014)

Anmerkung: Zusammenhang mit dem Verzehr geringerer Mengen an Glukose (ersetzt durch Zuckeraustauschstoffe (Sorbit, Xylit, Mannit, "Isomalt") und Erhöhung der Aufnahme von Fructose in industriellen Nahrungsprodukten (durch angereicherten Sirup aus Maisstärke = high‐fructose corn syrup, HFCS)

Menschliches Mikrobiom

Text Human Microbiome Project (HMP) wurde 2008 vom NIH in den USA 

gestartet, auf 5 Jahre angelegt und mit 115 Millionen Dollar finanziert Frage war: wie wirken Veränderungen im menschlichen Mikrobiom auf 

Gesundheit und Krankheit, darunter Darmentzündungen, Krebs oder Fettleibigkeit

2012: 5000 Proben von rund 240 Erwachsenen untersucht Genpool des menschlichen Mikrobioms: auf 8 Millionen für Proteine 

codierende Gene geschätzt, 360x mehr als im menschlichen Erbgut vorhanden ist (ca. 22.000)

Einige der von den Mikroben bereitgestellten Enzyme sind essentiell für das menschliche Überleben. 

Die Anzahl der Mikrobenarten im Mikrobiom wird auf 10.000 in gesunden Erwachsenen geschätzt

A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 464, 59-65 (2010) Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature 486, 207–214 (2012)

Eiweiss(% der Gesamtenergie)

Kohlenhydrate(% der Gesamtenergie)

Fett(% der Gesamtenergie)

Omega‐6 : Omega‐3(Verhältnis)

Fasern(g/Tg)

Folsäure(μg/Tg)

Vitamin C(mg/Tg)

Energieverbrauchdurch Bewegung (kcal/Tg)

Ernährung im Wandel der Zeit

33

15

46

45

21

38

1:1

21:1

100

22

357

265

440

74

3000

2000

European Journal of Clinical Nutrition

Steinzeit‐Diät vs. Moderne Ernährung

Küche 4.0– privat –

Küche 4.0 im privaten Bereich (1) Digitaler Durchbruch: Ernährungscoaches, 

Kundenhandelsdaten, Küchenapparate und Vorratsdaten wachsen zusammen

Internet‐of‐Things (IoT): Küchengeräte sprechen miteinander Physical Cyber Systems: Yihaodian online‐real shopping Kühlschrank und Vorratsbehälter, die ihren Inhalt kennen, mit 

Kamera, Sensoren, RFID automatische Nachbestellungen beim Fehlen von Produkten  3D‐gestaltete Online‐Supermärkte mit Konsumenten‐Avatare 

und Einkäufe nach der Frage "Was möchtest Du essen?" Letzte Meile mit Lieferdiensten und Drive‐in Sammelstellen 

(sowie mittels "Uber‐Modelle") Rezeptvorschläge für die aktuell zuhause vorrätigen 

Lebensmittel unter Berücksichtigung von Kalorien, Vitamine und andere Nährstoffe (Diäten)

Automaten halten frische LM bereit, nach erfolgter Bestellung mittels Smartphone‐App

Zukunft gehört mobilen Bestell‐, Bewertungs‐ und Reservationssystemen; Restaurants integrieren sich in ddieonline‐Foodbestellsysteme

Küche 4.0 im privaten Bereich (2) infolge entstrukturierter Tagesabläufe der Kunden werden die 

Angebote der Gastronomie sich anpassen müssen (Fast Food‐Anbieter und Take‐aways spezialisieren immer mehr auf frischeres, gesünderes und abwechslungsreicheres Essen)

Scanning mittels Smartphone, stete Vernetzung Kombination aus Halbfertig‐Produkten, Menus und frischen 

Lebensmitteln fürs Essen zuhause Convenience‐Produkte von Spitzengastronomen kreiert

Produzenten, Konsumenten und Verkaufsorte (Handel) wachsen zusammen und zeigen ganzheitlich, wie die LM produziert werden ("Inszenierung der Produkte")

Urban Farming, Bio, Regional, Saisonal, ehrlich, nachhaltig, … werden wichtiger und nachgefragt  Vertrauen und Loyalität der Kunden

Die Atomisierung der Food‐Wertschöpfungskette schafft Platz für neue Akteure (siehe Musik‐ und Filmindustrie oder jetzt auch Hotelerie!)

Neo (skelabs.com), Vessyl (www.myvessyl.com), Sprig (www.sprig.com), Kochpost (www.kochpost.ch), Kochhaus (www.kochhaus.de), mobile Plattform Rosie (www.rosieapp.com), SpoonRocket (www.spoonrocket.com), Munchery (munchery.com)

Küche 4.0– gastro –

Automatisierung in Grossküchen (1)

Automatisierung in Grossküchen (2)

"Smarte" Küchengeräte…?

Rational SelfCookingCenter "5 Senses"

Senses the current cooking cabinet conditions and the consistency of the food.

Recognises the size, load quantity and product condition and calculates the browning.

Learns which cooking habits you prefer and implements them.

Thinks ahead and determines the ideal cooking path to your desired result while cooking.

Communicates with you and shows you what your RATIONAL is doing to implement your specifications.

Was bedeutet aber Fühlen, Erkennen, Lernen,

Vorausdenken und Kommunizieren? …Smart?

Ikea's vision of the connected home

Küche der Zukunft: Der „Roboterchef“ kocht auf der Hannovermesse (Bild: Daniel Pilar)

Gastronomie 4.0Cloud

Big DataPatient Arzt

Produktionsküche

IndividuellesPatientenessen

Food Logistics Lagerung Kontrolle/Planung

Food Waste

in‐house Transport

IoT

Neue Technologien in der Küche (kleine Auswahl)