Gesunde Lebensmittel

Foto: Manuel Gutjahr

Schonende Verfahren für Frischeprodukte von der Ernte bis zum Verzehr - für eine gesunde Ernährung von Mensch und Tier

Der Programmbereich ‚Gesunde Lebensmittel‘ adressiert komplexe wissenschaftliche Fragestellungen im Spektrum zwischen Primärproduktion und Verarbeitung von Lebens- und Futtermitteln.

Zu ‚Gesunden Lebensmitteln‘, die unter Berücksichtigung von Umwelt- und Tierschutz fair produziert werden, zählen auch bislang wenig genutzte Pflanzenarten wie Hülsenfrüchte und Pseudogetreide sowie alternative Bioressourcen, z. B. an Land kultivierte Makroalgen und Insekten.

Ziel unserer Forschung ist es, Nachernteverluste zu minimieren, die Produktqualität zu verbessern und gleichzeitig die Ressourcen- und Prozesseffizienz im Kontext einer zirkulären Bioökonomie zu steigern. Hierfür entwickeln wir innovative interdisziplinäre Ansätze entlang der gesamten Wertschöpfungskette und integrieren Nebenströme in bioökonomische Prozessketten.

Dem Konzept ‚Quality by Design‘ in der Optimierung und Entwicklung von Sensoren und Kontrollsystemen folgend, analysieren wir zunächst die jeweiligen Systemanforderungen und konzipieren darauf aufbauend das Verfahren.

Die Entwicklung maßgeschneiderter physikalischer, physikalisch-chemischer und/oder biologischer Prozesse berücksichtigt dabei wichtige Inhaltsstoffe und Eigenschaften der Produkte sowie erwünschte oder vermeidbare mikrobielle Systeme. Zudem analysieren wir Umwelteinflüsse in Produktion und Nachernte, insbesondere im Hinblick auf Wasser, Abwasser, Energie, Nebenprodukte und Rückstände.

Für unsere Forschung stehen uns Laborbereiche mit hochwertiger Spezialausstattung zur Verfügung, u.a. im Frischetechnikum und Mikrobiologie-Labor.

Produkteigenschaften und In-situ-Sensorik

Für das In-situ-Monitoring der Qualität von verderblichen Lebensmitteln entlang der Wertschöpfungskette entwickeln wir sensorgestützte Verfahren, mit deren Hilfe wir Produkteigenschaften zerstörungsfrei analysieren und Prozessvariablen erfassen können. Auf dem Feld und in der Nachernte nutzen wir u.a. Verfahren der hyperspektralen Bildgebung, Chlorophyllfluoreszenz-Spektroskopie, laserinduzierte multispektrale Rückstreuungsanalyse und Raman-Spektroskopie. Die gewonnenen Produktinformationen werden in agronomischen Modellen sowie für die Entwicklung Digitaler Zwillinge genutzt.

Dynamik mikrobieller Gemeinschaften

Wir erarbeiten Methoden für einen frühzeitigen und spezifischen Nachweis von mikrobiellen Kontaminationen bei Frischeprodukten im Nacherntebereich. Dabei verfolgen wir sowohl kultivierungsabhängige wie auch -unabhängige Ansätze auf der Basis der Analyse mikrobieller DNA-Sequenzen. Die Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaften und ihrer Dynamik entlang der Prozessketten vom Substrat bis zum Produkt soll dazu beitragen, Verfahren zur gezielten Inaktivierung von Pathogenen oder auch zur Förderung von erwünschten Mikroorganismen einzusetzen.

Thermische und nicht-thermische Prozesse zur Konservierung und Hygienisierung

Im Fokus stehen effiziente, produktschonende Lösungen zur Konservierung von Lebens- und Futtermitteln - von den Grundlagen bis zur industriellen Umsetzung. Wir untersuchen Produkt-Prozess-Wechselwirkungen bei der Trocknung als einem grundlegenden thermischen Prozess der Aufbereitung von Schüttgütern wie Getreide.
Am Beispiel von Äpfeln entwickeln wir die Kombination von Prozessmodellen mit gemessenen inhaltsstoffspezifischen Reaktionskinetiken weiter. Ein besonderes Augenmerk liegt in diesem Bereich weiterhin in der Entwicklung berührungsloser Messverfahren und digitaler Produkt- und Prozesszwillinge. Darauf aufbauend entwickeln wir adaptive und prädiktive Regelungssysteme im Sinne der Smart Food Processing Prinzipien.
Im Bereich der nicht-thermischen Behandlungsverfahren zur Hygienisierung, wie hydrostatischer Hochdruck und Niedertemperaturplasma, bauen wir unsere Expertise durch Upscaling und den Transfer in die industrielle Anwendung weiter aus. Eine neu eingerichtete Laborplattform ermöglicht grundlegende, großtechnische Experimente mit Krankheitserregern in Modell-Verarbeitungsketten.

Verpackungs- und Lagersysteme

Wir untersuchen die Wechselwirkungen zwischen Umweltbedingungen und Produktqualität bei Kühlung, Lagerung und Transport frischer Lebensmittel und entwickeln Technologien für ein maßgeschneidertes Verpackungs- oder Lagerungsregime entlang der Lieferkette, um Lebensmittelverluste in der Nachernte zu verringern. Unser Ziel ist es u. a., die Mechanismen der Wasserdampf- und Kondensationsdynamiken bei verpackten Frischeprodukten besser zu verstehen und auf dieser Grundlage optimierte Verpackungen in einem feuchtigkeitsregulierenden Design zu entwickeln, zunehmend aus biobasierten Materialien wie Zellulose oder Polymilchsäure (PLA).

Sprecher des Programmbereichs

Sprecherin des Programmbereichs

Prof. Dr. agr. habil. Sturm, Barbara

Wissenschaftliche Direktorin, Vorsitzende des Vorstands


Abteilung: Vorstand

E-Mail: director@spam.atb-potsdam.de

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