Michael Rychlik

1 Universitatea Tehnică din München, Freising, Germania

toate acestea

fundal

Schimbări în societățile dezvoltate

În cursul secolului al XXI-lea, societățile dezvoltate trebuie să se confrunte cu diverse provocări, care sunt completate cu provocări pentru toate disciplinele științifice care se ocupă cu alimentația și nutriția. În primul rând, schimbările demografice vor duce la creșterea procentului de vârstnici, care necesită alimente diferite de cele din alte părți ale populației. Deoarece percepția senzorială este modificată atunci când îmbătrânim și adesea consumul de alimente scade, este nevoie de alimente cu proprietăți senzoriale ajustate și deosebit de bogate în micronutrienți. De exemplu, este posibil să apară o deficiență a vitaminei B12 deoarece semnele hematologice ale deficitului sunt mascate de suplimentarea alimentelor cu acid folic.

Nu mai puțin importantă pentru societatea noastră este incidența crescândă a bolilor stilului de viață sau a bolilor netransmisibile (NCD), cum ar fi cancerul, bolile cardiovasculare, diabetul și bolile respiratorii cronice. Printre stilurile de viață, compoziția individuală a dietei deține un loc proeminent, de exemplu, 30% din toate victimele cancerului se presupune că se datorează nutriției. NCD va afecta din ce în ce mai mult societățile și, pentru prevenirea lor, alimentele noi și noile obiceiuri nutriționale vor juca un rol crucial.

Piețele globale

Comerțul cu alimente, mai mult ca oricând, a atins dimensiuni globale. Deoarece costurile de transport sau restricțiile comerciale au devenit mai puțin relevante, aproape toate alimentele pot proveni acum din întreaga lume, în special din aceste părți, unde pot fi produse ieftin. Cu toate acestea, fluxurile de produse deseori nu au transparență și, prin urmare, consumatorii solicită din ce în ce mai mult alimente regionale sau autentice. Pentru aceștia, ei sunt dispuși să plătească un preț mai mare. Acest lucru duce în mod regulat la fraudă alimentară, iar consumatorul necesită din ce în ce mai multe dovezi de autenticitate.

Împreună cu globalizarea piețelor, problema siguranței alimentare apare adesea, întrucât reglementările și standardele de producție a alimentelor sunt foarte diverse la nivel internațional. Deși fiecare țară are aceleași cerințe și reglementări pentru alimentele importate ca și pentru alimentele domestice, intensitatea controlului alimentelor depinde adesea de origine. De exemplu, fisticul este controlat mai frecvent pentru aflatoxine dacă provine din Iran sau din alte țări din Asia Centrală decât din SUA. Acest lucru indică, de asemenea, necesitatea cunoașterii și verificării originii alimentelor.

Chimia alimentară multidisciplinară

Una dintre sarcinile principale ale chimiei alimentelor este de a înțelege baza moleculară a reacțiilor din alimente. Pentru a realiza acest lucru, chimistii din alimente analizează alimentele folosind metode chimice, biochimice și biologice moleculare, împreună cu echipamente instrumentale de înaltă performanță. În acest fel, ele elucidează mecanismele de formare și degradare a ingredientelor alimentare, identifică compuși valoroși, precum și indezirabili și stabilesc în continuare structură - activitate, precum și relații doză - acțiune. Acest lucru permite înțelegerea chimiei proceselor și stabilirea bazei chimice pentru inovația tehnologică.

Cu toate acestea, cheia pentru stăpânirea provocărilor din chimia alimentelor este multidisciplinară prin cooperarea cu nutriționiști, toxicologi, medici nutriționali, microbiologi (c.f. microbiomul), oamenii de știință din plante și animale și, nu în ultimul rând, tehnologii alimentari.

Domenii prioritare viitoare

Proiectarea de noi alimente și noi ingrediente alimentare

Populația în schimbare demografică și creșterea dramatică a bolilor stilului de viață necesită mai mult ca oricând identificarea și cuantificarea compușilor bioactivi. Cu aceste cunoștințe, compușii benefici din alimente pot fi îmbunătățiți, de exemplu, prin biofortificare sau prin modificări ale proceselor tehnologice. Mai mult, noii compuși tehnofuncționali, cum ar fi nanoparticulele, deschid căi către alimente cu proprietăți noi, de exemplu, stabilizarea emulsiilor cu dioxid de titan. Cu toate acestea, în paralel cu dezvoltarea lor, o evaluare aprofundată a riscurilor pentru noii aditivi trebuie să țină pasul.

Alimente autentice

Autenticitatea alimentelor este în general legată de unul sau mai multe dintre următoarele atribute: originea geografică, tipul producției agricole, speciile și tipul de materii prime sau anumite calități ale procesului, cum ar fi durabilitatea sau amprenta ecologică.

Scandalurile de adulterare a alimentelor descoperite în mod regulat, cel mai recent dintre acestea fiind frauda europeană a cărnii de cal din 2013, subliniază sensibilitatea consumatorilor la această problemă. În afară de carne, alimentele adesea adulterate sunt uleiul de măsline, peștele, alimentele organice, condimentele, ceaiul, cacao, cafeaua și nucile.

În ultimii ani, s-au înregistrat progrese uriașe în metodele de înaltă rezoluție pentru a elucida amprenta moleculară a alimentelor. La scară genetică, în afară de reacția în lanț clasică a polimerazei, noile dezvoltări ale amplificărilor izoterme sau secvențierea următoarei generații vor permite identificarea mai precisă a speciilor.

La nivel proteic, pot fi utilizate peptide biomarker specifice, de exemplu, pentru diferențierea speciilor de carne după digestia triptică a miozinei prin LC-MS/MS (1).

Pentru o amprentă digitală a metaboliților, noile metode de metabolomică nețintită și țintită permit deja o autentificare specifică. În ceea ce privește vinul, nu numai informațiile despre soiul de struguri, terroirul, recolta și practicile enologice sunt accesibile prin spectrometria de masă a ciclotronului transformat Fourier (FT/ICR-MS), ci și speciile și originea stejarilor folosiți pentru asamblarea butoaielor în pe care a fost depozitat via (2). O altă metodă de profilare este ICP-MS a elementelor de pământuri rare (3), care permite diferențierea diferitelor alimente, inclusiv vin sau cafea. Toate aceste noi metodologii generează „date mari”, din care informațiile relevante sunt accesibile numai atunci când se aplică noi abordări bioinformatice.

Alimentele sigure

Deși s-a găsit o definiție cuprinzătoare, suntem încă departe de o evaluare a riscurilor satisfăcătoare a micotoxinelor modificate. Cu toate acestea, acestea trebuie considerate ca toxina modificată deoxinivalenol-3-glucozidă s-a dovedit a fi scindată de deoxinivalenol (DON) în intestin și astfel contribuie la toxicitatea acestuia din urmă fără a fi încă reglementată. Apare doar ca tip de aisberg, deoarece au fost identificate doar câteva micotoxine modificate și, ca să nu mai vorbim de lipsa datelor toxicologice pentru cei puțini pe care îi cunoaștem. Există o nevoie urgentă de metode analitice precise pentru a obține date de expunere fiabile, precum și date toxicologice.

În afară de acești „noi” contaminanți, lipsește aproape complet o evaluare a efectelor combinate ale toxinelor, fie că este vorba de un singur grup de compuși sau de diverse grupuri structurale. Conceptul actual de evaluare a efectelor combinatorii este cel al grupurilor de evaluare cumulative (CAG) (5), care, de exemplu, evaluează doza cumulată corectată de potență a dozelor acute de referință (ARfD) pentru pesticide care prezintă același mod de acțiune toxică. Cu toate acestea, această abordare este încă preliminară și nu are o confirmare cuprinzătoare, deoarece profilurile metabolomice imprevizibile ale acțiunilor combinate de pesticide (6) indică necesitatea unor cercetări suplimentare.

Alimente gustoase și mirositoare

Alți parametri importanți de calitate ai alimentelor sunt mirosul și gustul și, în acest sens, există și alte provocări pentru știința senzorială moleculară ca disciplină a chimiei alimentelor. În timp ce este probabil ca principalele substanțe odorante alimentare cheie să fi fost deja dezlegate, mai trebuie să fie identificați compuși activi și modulanți ai gustului. Deși sunt cunoscuți mulți odoranți, precursorii lor și modul lor de generare, în unele cazuri, sunt încă deschise. Cu aceste cunoștințe, va fi posibil să selectați mai bine pentru soiuri sau procese pentru a îmbunătăți calitatea aromei. Mai mult, acceptarea de către consumatori a unor alimente este încă scăzută și formularea lor trebuie îmbunătățită. În special, în alimentele pentru sugari, mirosul și percepția lor sunt destinate a fi similare cu cele ale laptelui matern, sunt un alt punct de interes al cercetării aromelor (7).

În afară de activitatea mirosului, se cercetează și bioactivitatea odoranților și a gustanților, fie a odorizantilor endogeni, fie a metaboliților acestora.

Pentru gustanți, interacțiunile matrice sunt, de asemenea, importante, de exemplu, pentru sodiu. Studii recente se îndreaptă spre reducerea sodiului în produsele din cereale la o senzație egală de sărat, deoarece consumul mediu de sodiu este semnificativ mai mare decât maximul recomandat.

În afară de odoranți sau gustanți, au fost localizați alți compuși și efecte matriciale care influențează psihochimia comportamentului nostru alimentar. În noul domeniu al neurotriției, de exemplu, au fost elucidate efectele specifice alimentelor asupra sațietății, de exemplu, efectul satisfăcător al uleiului de măsline (8) sau apetitul de neoprit pentru chipsuri de cartofi a fost atribuit unei combinații de macronutrienți (9). Cu toate acestea, principiul molecular și procesele trebuie încă găsite.

Concluzii finale

Secolul XXI deține provocări majore în magazinul pentru chimiștii din alimente. Calitatea alimentelor trebuie asigurată și îmbunătățită pentru a satisface nevoile populației în creștere din țările în curs de dezvoltare și ale economiilor emergente, precum și îmbătrânirea populației din societățile dezvoltate. Cu toate acestea, progresul așteptat în instrumentare, screeningul ghidat de bioactivitate online și o înțelegere moleculară îmbunătățită vor ajuta oamenii de știință să îmbunătățească aspecte importante ale calității alimentelor, cum ar fi autenticitatea, siguranța, funcționalitatea și gustul.

Declarație privind conflictul de interese

Autorul declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi construite ca un potențial conflict de interese.