-
28-10-2010
-
Ruud van der Sman
De voedselwetenschap en -industrie staan voor de grote uitdaging om voedsel gezond en tegelijk smakelijk te maken. Ik wil graag stellen dat de voedselwetenschap de hulp van natuurkundigen daarbij hard nodig heeft.
Door een druk maatschappelijk leven zijn veel consumenten geneigd voedsel te kiezen dat rijk is aan vet en koolhydraten – wat gezien onze genetische achtergrond geen onlogische keuze is. Echter, de huidige maatschappij staat ver van het leefklimaat waarin we geëvolueerd zijn, en de biologisch ingegeven keuzes kunnen leiden tot obesitas en diabetes. De uitdaging voor de voedselindustrie is om gezond voedsel voor de consumenten tot een logische keuze te maken.
Die logische keuze is te realiseren via manipulatie van de voedselstructuur, zoals hier onder met enkele voorbeelden is weergegeven. Tevens laat deze figuur goed zien wat voedsel fysisch gezien eigenlijk is: een complexe vloeistof met structuurelementen als gasbellen of oliedruppels.
Voorbeelden van gezonde, en smakelijk voedselstructuren: a+b) luchtbellen bedekt met een laag eiwit, die vettig aanvoelt, en c) dubbele emulsies, waarin vetdruppels gevuld zijn met water. Beide structuren zullen een volvette smaakbeleving geven, maar hebben een verlaagd vetgehalte via de ingesloten lucht of water.
Natuurkundigen noemen dergelijke complexe vloeistoffen zachte materie ofwel Soft Matter Physics. Ze zoeken hierin universeel geldende wetten. Zo zullen ze voedsel in eerste instantie beschouwen als een vloeistof met harde bollen, terwijl voedselwetenschappers zullen roepen dat elk voedselingrediënt zijn eigen functionaliteit heeft en het onmogelijk is om alles op een hoop te gooien. Welnu, beiden hebben hun eigen waarheid. Soft Matter Physics leert echter dat functionaliteit van voedselstructuur op de micrometerschaal alleen bepaald wordt door de vorm en flexibiliteit van de structurele elementen, en niet zozeer door de chemische details op moleculaire schaal. Die chemische details bepalen natuurlijk wel de smaak en voedingswaarde.
Kennis over manipulatie van voedselstructuur begint zich nu pas goed te ontwikkelen. Enkele wetenschappers van Wageningen UR zijn actief op dit vakgebied, en maken belangrijke vorderingen. Zo is het garen van vlees, de thermodynamica van koolhydraten, en het filtreren van melk en bier met de bril van de zachte materie bekeken. Onze ontdekkingen krijgen bijval en waardering binnen dit vakgebied van natuurkundigen, gezien het groot aantal wetenschappelijke publicaties in het toonaangevende tijdschrift ‘Soft Matter’.
Echter, de vraagstukken t.a.v. voedselstructurering zijn te groot voor de enkele voedselwetenschappers, die Soft Matter Physics bezigen. Het is broodnodig om topfysici hierin te betrekken.
Wageningen UR ontplooit activiteiten om toppers in de fysica duidelijk te maken dat voedsel niet alleen dagelijkse kost is, maar ook één van de meest complexe vormen van zachte materie – en dus een ultieme uitdaging voor hen is. Zo organiseren we in 2012 een Faraday Discussion over ‘Soft Matter Approaches to Food Structuring’.
Door een intensieve samenwerking tussen voedselwetenschappers en natuurkundigen zullen grote stappen gemaakt worden met het creëren van voedselstructuren die gezond en lekker zijn. Daarnaast krijgen we inzicht in het samenstellen van voedselstructuren met de elementaire bouwstenen: eiwitten, koolhydraten en vetten. Daarmee vinden we bovendien aansluiting op het onderzoek naar duurzame productie van voedselingrediënten uit een diversiteit aan agrogrondstoffen, een andere grote uitdaging voor de voedselindustrie.
Ook hopen we aanstormende natuurkundigen - nu nog in de school- of collegebanken - te prikkelen hun talenten te gebruiken voor deze uitdagingen.
Ruud van der Sman
Senior onderzoeker Wageningen UR Food & Biobased Research
Universitair docent Wageningen University, Levensmiddelenproceskunde