P'ERFORMANCE | Development of PERsonalised FOod using Rapid MAnufacturing for the Nutrition of elderly ConsumErs
Abstract Aufgrund einer steigenden Lebenserwartung und der immer besseren Erstversorgung vor allem bei Schlaganfall ist in den letzten Jahren ein deutlicher Anstieg von Patienten mit Kau- und Schluckstörungen zu beobachten. Diese Patienten sind nicht mehr in der Lage normale Mahlzeiten zu verzehren, sondern benötigen pürierte oder passierte Kostformen, die im Rahmen des Smoothfood Konzepts zu optisch ansprechenden gelierten Lebensmitteln ausgeformt werden können. Neben der Schluckstörung leiden diese Patienten oft zusätzlich an einer Nährstoffunterversorgung und nehmen nur noch wenig Nahrung zu sich. Hier kann nur eine personalisiert zugeschnittene Ernährung, wie sie im Rahmen des EU Forschungsverbundprojekts PERFORMANCE entwickelt wurde, eine optimale Versorgung gewährleisten. Grundlage des Gesamtkonzepts bilden der Ernährungsstatus des einzelnen Patienten, seine Wünsche und Vorlieben sowie die dokumentierte Ausprägung der Schluckstörung, der aktuelle Nährstoffbedarf und die beobachteten Verzehrportionen. Auf Basis dieser Daten und der Verwendung natürlicher Lebensmittel wie Erbsen, Kartoffeln, Fleisch oder Gemüse gelang im Rahmen von PERFORMANCE die Herstellung personalisiert zugeschnittener Lebensmittelkomponenten mittels 3D Lebensmitteldruck. Dafür entwickelte man an der HSWT ein Texturierungssystem, auf dessen Basis an der HSWT weltweit erstmals ein 3D Druck von Nährstoff-angereicherten Gemüse-, Fleisch- oder Fruchtpürees in gelierter Form gelang (Abb. 1). Die so hergestellten Produkte sind Gefrier-Tau-stabil und können bis über 100 °C erhitzt werden. Weiterführende Forschungsarbeiten am Institut für Lebensmitteltechnologie konnten zeigen, dass mit dem erfolgreich entwickelten 3D Food Printing Verfahren mittlerweile auch vollständige Mahlzeiten hergestellt werden können, bei denen die Nährstoffzusammensetzung (z. B. Fett, Protein, Kohlenhydrate, Vitamine und Mineralstoffe) personalisiert auf die Bedürfnisse der einzelnen Patienten zugeschnitten werden kann (Abb. 2). Diese Ergebnisse sorgten auch am 16. Oktober 2015 bei der Präsentation des EU Projektes im Rahmen der PERFORMANCE Konferenz in Brüssel mit der Vorstellung der ersten vollständig 3D gedruckten Mahlzeit für großes Aufsehen. Sie ist der innovativste Bestandteil eines gesamten neuen Ernährungskonzepts für Patienten mit Kau- und Schluckproblemen. Eine zur Herstellung dieser Mahlzeiten entwickelte Produktionsanlage auf der Basis des 3D Food Printing wird zukünftig in vielen Bereichen der Lebensmittelherstellung (z. B. Back-, Fleisch- und Süßwaren, Milchprodukte oder Snacks) völlig neue Möglichkeiten zur Herstellung personalisiert zugeschnittener Lebensmittel eröffnen.
EU Forschungsverbundprojekt PERFORMANCE - Ein Quantensprung für die Ernährung älterer Menschen
Allein in Deutschland leiden mehr als 5 Mio. vor allem ältere Menschen an Schluck- oder Kaueinschränkungen aufgrund gesundheitlicher Beeinträchtigungen (z. B. als Folge eines Schlaganfalls oder einer überstandenen Tumorbehandlung im Mund- oder Rachenraum). Sie haben mit der Aufnahme fester, dünnflüssiger oder stückiger Nahrung oft große Schwierigkeiten und verschlucken sich häufig. Dabei können Nahrungsbestandteile in die Lunge gelangen und dort sogar Lungenentzündungen hervorrufen. Schätzungen zufolge sterben deutschlandweit jährlich ca. 50.000 Patienten an einer so entstandenen Lungenentzündung. Daher ist die Aufnahme konventioneller Kost für diese Patienten oft kaum noch möglich und kann zu einer regelrechten Angst vor der Essensaufnahme führen. Dies bedingt häufig eine Unterversorgung dieser Menschen mit Energie und Nährstoffen. Insgesamt geht damit eine deutliche Verschlechterung der Lebensqualität und eine Begünstigung anderer Krankheiten einher.
Eine Lösung bildet das von der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf mitentwickelte Smoothfood Konzept. Hiermit können aus pürierten Komponenten einer gewohnten Mahlzeit optisch ansprechende Gerichte in der Heimküche oder zu Hause durch pflegende Angehörige für die Patienten zubereitet werden. Dies geschieht unter Einsatz speziell optimierter Mischungen aus natürlichen Texturierungsmitteln. Zudem eröffnet das Konzept die Möglichkeit, alle für die einzelnen Patienten notwendigen Nährstoffe zuzugeben und somit die Gesundung der Patienten zu beschleunigen. Allerdings ist gerade für kleine Pflegeeinrichtungen und pflegende Angehörige die Versorgung von Patienten mit Kau- und Schluckstörungen trotz des Smoothfood Konzepts teilweise immer noch ein großes Problem, da das Wissen hinsichtlich einer ausreichenden Nährstoffversorgung und des Einsatzes der verschiedenen Kostformen oft fehlt.
Im Rahmen des von der Europäischen Kommission mit 3 Mio € geförderten interdisziplinären Europäischen Forschungsverbunds PERFORMANCE (Development of PERsonalised FOod using Rapid MAnufacturing for the Nutrition of elderly ConsumErs) erarbeitet nun das Institut für Lebensmitteltechnologie der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf in enger Kooperation mit 12 weiteren nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen und Unternehmen auf der Basis der Smoothfood Idee ein zukunftsorientiertes Konzept zur Ernährung von älteren Menschen mit Kau- und Schluckstörungen. In der Arbeitsgruppe von Prof. Lötzbeyer am Institut für Lebensmitteltechnologie wurden, als eine der wichtigen Kerntechnologien des Forschungsverbundprojekts, neue Kombinationen von Texturierungsmitteln entwickelt. Mit diesen sollen dann jegliche Lebensmittel in ansprechender Form in eine für Patienten mit Kau- und Schluckbeeinträchtigungen geeignete Textur gebracht werden können. Durch dem Original entsprechende Optik und Geschmack soll bei den Patienten die Lust am Essen wieder geweckt werden (siehe Abbildung), ein wichtiger Schritt auf dem Weg der Zurückführung zur normalen Ernährung. Mit der Entwicklung zukunftsweisender Produktions- und Verpackungstechnologien soll es möglich werden, für jeden Patienten spezifisch auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Gerichte industriell herzustellen und an Alten- und Pflegeheime sowie pflegende Angehörige auszuliefern. Innovative Verpackungen sollen eine einfache und schnelle Zubereitung ermöglichen. Für die Entwicklung und Verbesserung dieser neuartigen Technologien werden während des Projektes, in engem Kontakt mit verschiedenen Alten- und Pflegeheimen, auch Daten über Präferenz und Akzeptanz beispielhafter Endprodukte gesammelt. Die im Rahmen des internationalen Forschungsverbundprojekts entwickelten Produktions- und Verpackungstechnologien sollen zukünftig auch anderen Personengruppen mit speziellen Nährstoffbedürfnissen (z. B. Sportler, Schwangere, ältere Menschen) den Zugang zu natürlichen Lebensmitteln mit persönlich auf Sie zugeschnittenen Nährstoffzusammensetzungen ermöglichen und somit den Ausgangspunkt für eine personalisierte Ernährung bilden.
