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1 perspektiven. Trends für Entscheider aus Wirtschaft und Wissenschaft Nutrigenomik Individualisierung Lifestyle zukunft der ernährung

2 Der Mensch ist, was er isst. Ludwig Feuerbach, dt. Philosoph u. Anthropologe Pro-Kopf-Verbrauch von Lebensmitteln in Deutschland Milch, Butter, Käse Obst Gemüse, Salat Fleisch Brot Kartoffeln Zitrusfrüchte Fisch Öle, Fette Ernährungsweisen 2 Angaben in % 60,6 keine der genannten 19,8 Fettarm 14,6 Kalorienarm Geschätzte Häufigkeit von Lebensmittelunverträglichkeiten in Deutschland % Fructoseintoleranz oder -unverträglichkeit 11,0 Vegetarisch 3 % Histaminintoleranz oder -unverträglichkeit 9,2 6,7 Kohlenhydratarm Laktosefrei 15 % Vegan Lactoseintoleranz oder -unverträglichkeit 0,4 % Glutenintoleranz oder -unverträglichkeit 396 kg 105 kg 96 kg 91 kg 83 kg 66 kg 37 kg 15 kg 2 kg 2,8 Weltweit sind derzeit 1,5 Milliarden 4 Erwachsene übergewichtig oder adipös 42 Millionen Kinder unter 5 n sind 4 übergewichtig oder adipös (2013) 4,9 Millionen Diabetes-assoziierte Todesfälle gab es 2014 weltweit 5 Entwicklung der Weltbevölkerung 6 davon 12,4 % 65 und älter davon 26,9 % 65 und älter 347 Millionen Menschen sind an Diabetes erkrankt 4 Geschätzt sind Menschen chronisch unterernährt ( ) 4 davon 16,2 % 65 und älter 4,3 Milliarden Menschen 9,6 Milliarden Menschen Quellen: 1 BMEL, AMI, DBV Situationsbericht 2013/14, S. 21; 2 Tomorrow Focus Media Social Trends Essen, Trinken und Genießen, 2013; 3 Spiegel, Focus, FOCUS 31/2014 vom , Seite 79; 4 WHO (www.who.int/en/); 5 International Diabetes Federation 2014; 6 UN World Population Prospect 2012; 7 BMEL Ökobarometer 2013; 8 Statistisches Bundesamt, Destatis Mikrozensus: Körpermaße der Bevölkerung, Seite 8; Millionen 7,2 Milliarden Menschen Millionen Kleinkinder in Entwicklungsländern sind chronisch unterernährt Ein Fünftel der Deutschen gibt an, häufig Biolebensmittel zu kaufen (2013). 7 Anteile an der deutschen Erwachsenenbevölkerung nach Körpermaßen (BMI) und Altersgruppen im Jahr % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 Energiebedarf 9 Ein Mensch benötigt in der Stunde etwa 1 kcal (= 4,1868 kj) Energie je Kilogramm Körpergewicht an Grundumsatz. Ein Beispiel: kcal 1 80 kg 24 h 1920 kcal kgh Fettleibigkeit/ Adipositas BMI über 30 Übergewicht BMI Normalgewicht BMI 18,5 25 Untergewicht BMI unter 18,5 (8039 kj) Durch körperliche Betätigung hat der Körper einen zusätzlichen Energieverbrauch, den Leistungsumsatz. Der Gesamtumsatz ist die Summe aus Grundumsatz und Leistungsumsatz. Inhalt Personalisierte Ernährung Meine Gene, mein Geschmack, meine Gesundheit 4 INTERVIEW Prof. Hannelore Daniel 6 BEST PRACTICE Nutrigenomik Essen, das zu mir passt 8 Trends: Nutrigenomik 10 Konsumentenspezifische Lebensmittel zwischen Ernährung und Medizin 12 Digitale Fitnesstrainer und Gesundheitscoaches 16 Trends: Wearables und Biosensoren 18 Impressum Herausgeber Bayern Innovativ GmbH Gewerbemuseumsplatz Nürnberg T Redaktion Dr. Petra Blumenroth Autoren Dr. Tobias Schwarzmüller, Prof. Thomas Lötzbeyer, Prof. Björn Eskofier Design-Konzept KonzeptQuartier GmbH, Bildquellen Andreas Heddergott / TU München, Bayern Innovativ GmbH, Focus, fotolia (Bertold Werkmann, flashpics, Maridav, Monkey Business, pressmaster, sint), K. Jäger, Roche Pharma GmbH (Grenzach-Whylen), Steve Druck COS Druck & Verlag GmbH Die urheberrechtlichen Verwertungsrechte liegen beim Herausgeber. Nachdruck, Übersetzung, Vervielfältigung oder Speicherung auf Datenträger ist nur mit schriftlicher Genehmigung des Herausgebers möglich. Der Herausgeber übernimmt keine Haftung für die Angaben Bayern Innovativ GmbH 3

3 Personalisierte Ernährung Meine Gene, mein Geschmack, meine Gesundheit Die demographische Entwicklung und zunehmende Individualisierung sind Merkmale unserer modernen Gesellschaft. Die persönlichen Lebenspläne sind vielfältig und beeinflussen den Freizeit-, Sport- und Mobilitätsbereich. Auch im Lebensmittelsektor zeigt sich eine steigende Nachfrage nach individualisierten Produkten. Essverhalten und Ernährungstrends in Deutschland Andere 12 % Gegen Tierquälerei 20,9 % Allergie 10,6 % Erziehung 8,3 % Trend 3,1 % Gesundheit 56 % Ich esse mehrmals täglich Obst und Gemüse. Ich esse mindestens einmal am Tag Fleisch oder Wurst. 54 % 74 % 58 % 39 % Ich versuche Ernährungssünden am nächsten Tag auszugleichen. Ich esse schon mal aus Stress oder Frust. 34 % 48 % 21 % 40 % So wächst die Zahl der Ernährungsangebote, die es dem Konsumenten zunehmend ermöglichen, auf seine Vorlieben und Bedürfnisse abgestimmte Produkte zu erwerben. Personalisierung und Individualisierung können jedoch unterschiedlich verstanden werden. Das zeigt sich vor allem im Ernährungssektor. Geschmäcker sind unterschiedlich und persönliche Vorlieben für bestimmte Nahrungsmittel stellen somit bereits eine Art der personalisierten Ernährung dar. Auch der Kulturkreis und die erhältlichen Nahrungsmittel wirken sich auf die Ernährungsgewohnheiten aus. Individualisierte Ernährung umfasst aber auch Produkte, die auf spezifische Bedürfnisse von Verbrauchergruppen wie beispielsweise Senioren, Sportler oder Allergiker zugeschnitten sind. Durch individuelle Ernährungsempfehlungen auf Basis des genetischen Profils kommt in Zukunft ein weiterer Aspekt der Personalisierung hinzu. Darüber hinaus kann Personalisierung von Produkten sich auf die Gestaltung oder das Material der Verpackung beziehen, um diese an spezifische Zielgruppen oder individuelle Wünsche anzupassen. Die Wirtschaft reagiert auf diesen Trend und setzt auf die Personalisierung ihrer Produkte. Das beeinflusst zunehmend die Produktionsprozesse. Der Verbraucher nimmt zum Teil direkt Einfluss auf das Produkt, auf dessen Gestaltung und Zusam- mensetzung, wie das Beispiel mymuesli zeigt. Darüber hinaus bietet sich für Unternehmen durch Crowdsourcing die Chance, Kunden als freiwillige Tester einzusetzen, um Ideen zu sammeln, Kundenmeinungen einzubinden und neue Märkte zu erschließen. Für die Hersteller von Lebensmitteln bietet der Trend zur Individualisierung zusätzliche Marktchancen. Produkte können für eine bestimmte Zielgruppe, z. B. bei Nahrungsmittelunverträglichkeit, hergestellt werden. Maßgeschneiderte Dienstleistungen wie individuelle Ernährungsberatung können angeboten oder Produkte auf den speziellen Wunsch und Bedarf eines einzelnen Kunden zusammengestellt werden. In diesem Umfeld eröffnen sich auch für andere Branchen Möglichkeiten, personalisierte Angebote zu entwickeln: Analytik-Technologien und (Bio-)Sensoren, digitales Monitoring mittels Online-Coaches oder Apps, medizinische Ernährungsprodukte bei Mangelernährung, Smooth-Food- Konzepte für Senioren, Anwendungen im Lifestyle-Bereich, internetbasierte Lieferdienste oder neuartige Verpackungslösungen. Vor allem dem Bereich Digitalisierung kommt dabei künftig eine besondere Rolle zu. Der Markt für konsumentenspezifische Produkte mit funktionellen Inhaltsstoffen oder gesundheitlichem Zusatz- Gewichtsreduktion 31,1 % Clean Label Local Food Slow Food Premium Food Convenience Food Functional Food Geschmack 41,1 % Trends Quellen: TK-Ernährungsstudie 2013 Iss was, Deutschland? S. 7 und S. 10 Produkte nutzen wächst ebenfalls. Spezial- und Wellness-Nahrung setzen heute schon über 770 Milliarden US-Dollar um. Die Prognosen von Euromonitor gehen sogar von einem starken Wachstum des Marktes auf bis zu 944 Milliarden US-Dollar Ich kaufe gerne Light- Produkte, die weniger Fett, Zucker oder Kalorien enthalten. 15 % 26 % Ich esse häufig erst sehr spät am Abend. natürlich und funktionell regional frei von Inhaltsstoffen (Lactose, Gluten ) mit alternativen Proteinen gesundheitsfördernd funktionelle Kohlenhydrate maßgeschneidert für Zielgruppe 36 % 25 % in den nächsten fünf n aus. Davon wird auch der Markt für Inhaltsstoffe wie Aroma- und Farbstoffe, Hydrokolloide, Süßstoffe, Fettersatzstoffe, Vitamine und Mineralstoffe profitieren. Der Trend zur Individualisierung eröffnet Marktchancen für neue Konzepte, Technologien und Dienstleistungen im Lebensmittelbereich. Dr. Matthias Konrad, Leiter Material Life Science Die wachsenden Erkenntnisse aus der Nutrigenomik könnten in Zukunft die Basis für individuelle Ernährungsempfehlungen bilden. Dr. Tobias Schwarzmüller, Projektleiter Netzwerk Life Science 4 5

4 interview Interview Prof. Hannelore Daniel leitet den Lehrstuhl für Ernährungsphysiologie an der Technischen Universität München und die Abteilung Biochemie am Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung (ZIEL). In ihrer Forschung beschäftigt sie sich mit den Grundlagen von Stoffwechselprozessen im menschlichen Körper als Ausdruck der Wechselwirkungen zwischen Genom und Ernährungsumwelt. Als Projektpartner im europäischen Food4Me -Konsortium arbeitet sie u. a. an der Analyse der Chancen und Herausforderungen einer personalisierten Ernährung. Frau Prof. Daniel, wie wird der Lebensmittelmarkt und unsere Ernährung in der Zukunft aussehen? Die Antwort ist Pluralismus. Es wird alles geben, was einen Markt findet. Lebensmittelprodukte für die Grundversorgung werden weiterhin im Supermarkt verkauft. Neben Massenartikeln werden vermehrt jedoch Eigenmarken und spezialisierte Produkte angeboten werden. Wachsen wird auch die Zahl von spezialisierten Dienstleistungen über das Internet und diese werden alle erdenklichen Nuancen von individualisierten Angeboten, einschließlich neuer Produkte umfassen. Erste Vorreiter wie mymuesli hier kann man sein Müsli online nach den eigenen Vorlieben zusammenstellen gibt es bereits. Ebenso denkbar sind auch andere Ausprägungen wie besonders hochwertige Bioprodukte, die beispielsweise unter ganz besonderen ökologischen und/oder ethischen Aspekten hergestellt werden. Letzten Endes wird entscheidend sein, was der Verbraucher bereit ist, für die Produkte zu zahlen und womit sich Geld verdienen lässt. Was versteht man unter personalisierter Ernährung? Personalisierte Ernährung steht ganz allgemein für eine den Bedürfnissen des Menschen angepasste Ernährung. Bedürfnisse sind einerseits die optimale Erhaltung der Gesundheit, andererseits die eigenen Präferenzen für bestimmte Nahrungsmittel. Personalisierung bedeutet somit nicht nur, Produkte und Dienstleistungen auf Basis von wissenschaftlichen Disziplinen wie der Nutrigenomik anzubieten, sondern berücksichtigt auch die Vorlieben und Abneigungen des Verbrauchers. Denn was nützt die Empfehlung zum Verzehr von Fisch, um den Bedarf an Omega-3-Fettsäuren zu decken, wenn der Verbraucher diesen nicht mag. Welche ernährungsbezogenen Aussagen kann die Wissenschaft heute verlässlich geben? Die Interaktionen zwischen Nahrung, Stoffwechsel und Genen sind sehr komplex. Die Zusammenhänge aufzuklären, ist daher aufwendig und oft schwer zu belegen. Die Nutrigenomik ist eine noch junge Wissenschaft und steht erst am Anfang, diese Zusammenhänge zu entschlüsseln. Die Erwartungen sind hier sehr hoch, vielleicht auch zu hoch gesteckt. Es dauert noch mindestens 10 bis 20, um ausreichend gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse über die genauen Wechselwirkungen zwischen Genom und Nahrung zu erlangen. Vom wissenschaftlichen Standpunkt aus betrachtet, gibt es derzeit kaum ausreichende Evidenz für Aussagen zur Ernährung auf Basis des genetischen Profils. Trotzdem gibt es schon etliche kommerzielle Anbieter. Was ist notwendig, um die Interaktion von Ernährung und Genen besser zu verstehen? Große epidemiologische Studien wie KORA oder EPIC haben zwar gezeigt, dass gewisse Genvarianten ein höheres Risiko für bestimmte Erkrankungen mit sich bringen. Aber bezogen auf die Ernährung konnten hieraus nur wenige Aussagen abgeleitet werden, wie sich fettarm zu ernähren, mehr Omega-3- Fettsäuren oder Folsäure zu sich zu nehmen. Um die Zu- sammenhänge zwischen Genom und Lebensstil verständlich zu machen, ist eine bessere und umfassende Phänotypisierung des Menschen notwendig, nicht nur die Sequenzierung des individuellen Genoms. Ferner braucht es Interventionsstudien, in denen genetisch vorselektionierte Probanden unterschiedlich ernährt und über einen Zeitraum von etlichen n beobachtet werden. Bisher gibt es aber kaum derartige Studien. In der Bevölkerungsstudie Nationale Kohorte, die gerade unter dem Dach der Helmholtz-Gemeinschaft etabliert wird, sind solche Studien aber wünschenswert und denkbar. Es gibt heute eine Vielzahl von Angeboten zur Ernährung, von Ernährungsberatung bis zu Activity-Monitoring. Akzeptiert der Verbraucher individualisierte Ernährungsempfehlungen und personalisierte Angebote? Ja, natürlich. Das Interesse wächst und die Nachfrage nach Wearable Device -Produkten und Apps als Einkaufshilfe steigt. Ein Beispiel ist die Quantified-self - Bewegung, deren Anhänger ihre Körperfunktionen überwachen, um ihren Alltag zu optimieren. Wenn dies hilft, einen gesunden Lebensstil zu führen, ist das durchaus auch wünschenswert. Ein Problem im Zusammenhang mit den angebotenen Systemen für das Lifestyle-Monitoring ist leider, dass die Mehrzahl kaum in Studien getestet wurde und daher nur wenige wissenschaftlich validierte Daten verfügbar sind. Ein weiteres interessantes Beispiel für digitale Unterstützung zu einer gesunden Ernährungsweise ist die App The Eatery. Anhand eines Fotos wird hier das eigene Essen durch andere Teilnehmer hinsichtlich einer gesunden Ernährungsweise bewertet. Das Interesse des Verbrauchers an personalisierten Empfehlungen und Produkten wächst auch, weil der Konsument heute nur schwer entscheiden kann, welche Informationen glaubwürdig sind. Die Berichterstattung in den Medien mit Themen zu Ernährung und gesundem Lebensstil ist ein Konzert der Widersprüche. Der Verbraucher ist verunsichert und sucht daher nach einer verlässlichen Quelle für Ernährungsinformation und -beratung, nach einer Autorität, die glaubwürdige und verlässliche Informationen bietet. Eine solche Beratung kann eine Dienstleistung mit einfachen Empfehlungen zur richtigen Ernährung bis hin zu individuell zugeschnittenen Produkten bedeuten. Welche Angebote angenommen werden, hängt von den Kosten der Produkte und Dienstleistungen und der Glaubwürdigkeit des Anbieters ab. Welche Produkte oder Geschäftsmodelle erwarten Sie? Es wird alle Varianten an Produkten geben und diese werden im Supermarkt, bei spezialisierten Anbietern, im Internet oder in der Apotheke erhältlich sein. Die individualisierte Zusammenstellung von Lebensmitteln je nach Bedürfnis wird Realität werden. Neue Technologien wie der 3D- Druck für Lebensmittel werden dafür eingesetzt werden. So wird man beispielsweise vor Ort analysieren können, für welche Vitamine oder Spurenelemente ein Mangel vorliegt. Mittels 3D-Drucker wird dann ein für den Bedarf optimiertes Lebensmittel gedruckt, das diese Inhaltsstoffe in benötigter Menge enthält. Der 3D-Druck erlaubt nicht nur, die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe individuell anzupassen, sondern auch Form und Struktur nach den Wünschen des Konsumenten zu gestalten. Wenn der Kunde keine Supplemente will, können stattdessen Rezepturen für frische Lebensmittel eingesetzt werden, die die benötigten Inhaltsstoffe enthalten. Ein wachsender Markt ist auch der Bereich für Medical Food. Speziell zusammengesetzte Nahrung könnte ermöglichen, die Arzneimitteldosis eines Patienten zu reduzieren oder durch Zufuhr bestimmter Fettsäuren einer Demenz entgegenzuwirken. Hier wird es einen neuen Schulterschluss zwischen Pharma und Food geben, denn sowohl Unternehmen aus der Lebensmittelwie aus der Pharmabranche entwickeln und vertreiben bereits medizinische Ernährungsprodukte. Ein weiteres Beispiel ist Ernährung für ältere Menschen in Klinik oder Heim. Von einer individuell angepassten Ernährung sind wir allerdings noch weit entfernt. Dazu kommt, dass die Versorgung mit Nährstoffen wie zum Beispiel der Vitaminstatus nicht vor Ort kontrolliert werden kann, da die notwendige Diagnostik fehlt. Insgesamt gibt es aber im Bereich der Diagnostik, Point-of-Care-Analytik und dafür notwendiger IT-Lösungen zahlreiche Ansatzpunkte für neue Produkte und Geschäftsmodelle. Frau Prof. Daniel, herzlichen Dank für das Gespräch. In der Nationalen Kohorte einem Netzwerk mehrerer deutscher Forschungseinrichtungen werden Menschen im Alter von 20 bis 69 n aus Deutschland medizinisch untersucht und nach Lebensgewohnheiten wie körperliche Aktivität, Rauchen und Ernährung befragt, um u. a. Ursachen und Risikofaktoren von Volkskrankheiten zu identifizieren. Im Laufe der Nachbeobachtung über 10 bis 20 können die erhobenen Daten mit auftretenden Erkrankungen der Probanden in Verbindung gebracht werden. So lassen sich neue Erkenntnisse über den Einfluss von genetischen Faktoren, Umweltbedingungen, sozialem Umfeld und Lebensstil auf die Entstehung von Krankheiten gewinnen. Ziel der europäischen EPIC-Studie war es, den Einfluss der Ernährung auf die Entstehung von Krebs und anderen chronischen Erkrankungen im Zusammenhang mit Ernährungsweise und Lebensstil sowie genetischen und metabolischen Faktoren zu erforschen. Die KORA-Studie untersucht die Auswirkungen von Umweltfaktoren, Verhalten und Genen u. a. bei der Entstehung von Diabetes. Sie soll dazu dienen, neue Ansätze im Bereich der Prävention chronischer Krankheiten zu entwickeln. 6 7

5 Nutrigenomik Essen, das zu mir passt Die Milch macht s! So wird schon lange für Milch und Milchprodukte als gesunde Lebensmittel geworben. Allerdings ist der erwachsene Mensch von Natur aus kein Milchtrinker. Schätzungsweise 70 Prozent der Weltbevölkerung weist eine Laktose-Intoleranz auf, in Deutschland immerhin fast jeder Sechste. Menschen mit dieser Unverträglichkeit mangelt es an dem Enzym Laktase; die Ursache liegt in der unterschiedlichen genetischen Ausstattung. Individuum genetische Prädisposition Monitoring Anbieter Genom-/Transkriptomanalyse, Proteom, Metabolom Gen mrna Protein Metabolismus Aktivitätsdaten physiologische Daten Kalorienaufnahme Ruhezeiten Eigene Datenerhebung Sensoren, Apps, Monitoring (Blutdruck, Blutglukose, Gewicht, Blutbild ) Einkaufshilfe Durch die Entschlüsselung des menschlichen Genoms und die Entwicklung effizienter Analytik-Technologien beginnt man die Interaktionen von Nahrung, Stoffwechsel und Genen besser zu verstehen. Das weckt die Hoffnung, personalisierte Ernährungsangebote und Dienstleistungen zugeschnitten auf die individuellen Bedürfnisse des Einzelnen anbieten zu können. Nahrungsmittelprodukte für spezifische Zielgruppen mit bestimmten Anforderungen an die Ernährung wie Sportler oder Schwangere gibt es bereits am Markt. Die Nutrigenomforschung schafft heute die Grundlage für das Konzept der personalisierten Ernährung der Zukunft. Nutrigenomforschung als Basis für die personalisierte Ernährung Die Nutrigenomik untersucht den Einfluss der Ernährungsweise oder einzelner Inhaltsstoffe auf die Expression der Gene sowie den Effekt auf Proteine und Stoffwechselprodukte. Dabei kommen die sogenannten Omics-Technologien zum Einsatz. Auf diese Weise können die Unterschiede in den Stoffwechselprofilen zwischen erkrankten und gesunden Menschen identifiziert werden. Darüber hinaus können die Änderungen nach Aufnahme bestimmter Nahrungsmittelinhaltsstoffe oder bei einer Ernährungsumstellung verfolgt werden. Mit Hilfe der Nutrigenetik können einzelne Genmutationen identifiziert werden, die Rückschlüsse über das Zusammenwirken von Ernährung und Genen zulassen. Dies lässt Aussagen darüber zu, wie sich die persönliche Genausstattung auf die Verwertung von Bestandteilen der Nahrung auswirkt. So lassen sich Variationen von Stoffwechselgenen identifizieren, die mit ernährungsbedingten Erkrankungen assoziiert sind, oder Genvarianten, die mit einem erhöhten Risiko für Erkrankungen wie Diabetes, Krebs oder Adipositas in Verbindung stehen. Diese Informationen können in Zukunft als Basis für individuelle Ernährungsempfehlungen dienen. Sie ermöglichen Aussagen über ein Krankheitsrisiko und können dazu beitragen, das Risiko für ernährungsbedingte Erkrankungen zu 8 minimieren, die Gesundheit zu erhalten oder auch präventiv gegenzusteuern. Neben der genetischen Prädisposition können auch bestimmte Umweltfaktoren über epigenetische Mechanismen Einfluss auf die Genregulation nehmen. So können Lebensstil, Ernährung und soziales Umfeld schon während der Schwangerschaft und früher Kindheit den Gesundheitszustand des Erwachsenen determinieren. Technologien der Nutrigenomforschung Die Nutrigenomforschung nutzt ein breites Methodenspektrum, um die Interaktion von Nahrung, Genen und Stoffwechsel zu untersuchen. Dazu zählen: Microarrays, Next Generation Sequencing (NGS), genomweite Assoziationsstudien (GWAS), Omics-Technologien (Genomik, Transkriptomik, Proteomik und Metabolomik) oder Massenspektrometrie. In Zukunft könnten die gewonnenen Erkenntnisse dazu dienen, im Rahmen einer personalisierten Ernährung individuelle Empfehlungen zur Ernährung sowie maßgeschneiderte Produkte auf Basis des genetischen Profils zur Verfügung zu stellen. Genomik Transkriptomik Proteomik Metabolomik Omics- Technologien Auswertung Forum Life Science 2015 Pharma Development Food & Nutrition Der internationale Kongress am 11./12. März 2015 an der TU München in Garching stellt neueste Entwicklungen in den Life Sciences sowie ihre Umsetzung in innovative Technologien und neuartige Produkte vor. In den Vortragsreihen Pharma Development, Food & Nutrition und Industrial Biotechnology präsentieren über 60 Referenten aktuelle Trends und neueste Ergebnisse. Erwartet werden rund Teilnehmer aus zahlreichen Ländern und über 100 Aussteller. Damit ist diese Plattform der Bayern Innovativ GmbH ein idealer Treffpunkt für den Informationsaustausch und den Aufbau branchenübergreifender Kontakte. Ernährungsberater Lebensstilberater Arzt Krankenkasse Versicherung Industrial Biotechnology In der Vortragsreihe Food & Nutrition werden Themen wie der Zusammenhang zwischen Ernährung und Gesundheit, Konzepte für personalisierte Ernährung, funktionelle Inhaltsstoffe und neue Technologien zur Produktion, Konservierung und Food Safety aufgegriffen.

6 TRENDS: Nutrigenomik Nestlé setzt auf wissenschaftsbasierte Ernährungsforschung Der Lebensmittelkonzern Nestlé sieht im Konzept der personalisierten Ernährung großes Potenzial und hat zu diesem Zweck 2011 die Firma Nestlé Health Science gegründet. Deren Personalised Health Science Nutrition -Ansatz setzt auf ein dreistufiges Modell: Nutrigenomforschung, um die wissenschaftlichen Grundlagen zu schaffen, Anreicherung von Lebensmitteln mit Mikronährstoffen und individuelle Ernährungsangebote zum Gesundheitsmanagement. Auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse sollen so personalisierte Ansätze und neue Ernährungsstrategien für das Management von Erkrankungen wie Diabetes, Adipositas oder Alzheimer entwickelt werden. Die Zusammenhänge zwischen Stoffwechsel, genetischer Prädisposition, Lebensstil und der Entstehung von Erkrankungen werden am Nestlé Institute of Health Sciences mit systembiologischen Ansätzen und Omics-Technologien erforscht. Ein Schwerpunkt der Forschung ist, die Entstehung von Diabetes auf molekularer und zellulärer Ebene und die Auswirkung auf den gesamten Organismus zu untersuchen. Ziel ist es, Biomarker zu identifizieren, die frühe, präsymptomatische Veränderungen im Stoffwechsel anzeigen, und natürliche Substanzen zu finden, die auf zellulärer Ebene wirken. Die Ergebnisse sollen als wissenschaftliche Basis für maßgeschneiderte Nahrungsmittel und präventive Konzepte dienen. In den vergangenen n hat Nestlé Health Science Kompetenzen und Unternehmen aus verschiedenen Bereichen erworben, z. B. Pamlabs (Medizinische Nahrung zur Behandlung von Neuropathien bei Diabetespatienten), Vitaflo (Ernährungsprodukte für angeborene Stoffwechselerkrankungen wie Phenylketonurie) und Prometheus Laboratories (Technologien für die Diagnostik von gastroenterologischen Indikationen). Seit Anfang 2014 arbeitet das Institut mit dem Biotechnologieunternehmen Cellular Dynamics zusammen, um natürliche menschliche Zellmodelle zu entwickeln. Weitere Infos: Personalisierte Medizin Ziel der personalisierten Medizin ist es, mithilfe moderner Diagnostik Patienten eine Therapie auf Basis genetischer Marker und der individuellen Umstände anzubieten. Die in der personalisierten Medizin und Nutrigenomik eingesetzten Technologien sind die gleichen. Wie nah beide Forschungsbereiche verwandt sind, zeigt die Forschung von Prof. Michael Snyder, Direktor des Center of Genomics and Personalized Medicine an der Stanford University in Kalifornien und Gründer des Unternehmens Personalis. In einem Selbstversuch konnte anhand eines integrativen Ansatzes, der die Methoden der Genomik, Proteomik und Metabolomik vereint, nicht nur gezeigt werden, dass Snyder ein erhöhtes Risiko für Typ 2 Diabetes besitzt, sondern auch der Beginn seiner Diabeteserkrankung rechtzeitig diagnostiziert werden. Der personalisierte Ansatz wird gerade in der Medizin als zukunftsweisend angesehen. Im Rahmen des Münchener Spitzenclusters m 4 Personalisierte Medizin und zielgerichtete Therapien werden in ca. 30 Forschungsprojekten neue Technologien und Medikamente entwickelt. Weitere Infos: Darm: 1 Milliarde Mikroorganismen pro ml Haut: ca. 1 Billion Keime, 180 Bakterienarten Mund: bis zu 1 Milliarde Mikroorganismen in 1 ml Speichel, ca. 600 Arten 100 Billionen (=10 14 ) Mikroorgansimen in und auf unserem Köper 10 x mehr als Körperzellen 100 x mehr Gene als menschliches Genom (23.000) 1,5 2,0 kg Gesamtmasse Das Mikrobiom Ein interaktives Biotop Personal Genome Analysis An der Grenze zur Medizin Für viele ernährungsassoziierte Erkrankungen gilt, dass die wissenschaftliche Forschung erst langsam die komplexen Zusammenhänge entschlüsselt. Biobanken stellen dabei eine wichtige Ressource für das Forschungsfeld der Nutrigenomik dar. In München betreibt der Blutspendedienst des Bayerischen Roten Kreuzes die BIOBANK der Blutspender mit drei Millionen Plasmaproben von mehr als Spendern eine der weltweit größten Biobanken. Die Einzigartigkeit der BIOBANK besteht in den vielen seriellen Plasmaproben der einzelnen Spender, die die Chance für Verlaufsstudien von Biomarkern bietet. Bei krankheitsassoziierten Biomarkern können prädiktive bzw. prognostische Potenziale erforscht werden, da die Plasmaproben vor der Diagnosestellung eingelagert wurden. In dem von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekt Diabetes-Früherkennung wurden anhand früh auftretender Biomarker unter Blutspendern Personen mit einem Prädiabetes bzw. unerkanntem Diabetes identifiziert. Die Forschungspartner Metanomics Health, TopLab und numares nutzten die Analyse der Plasmaproben, um neue Marker zu identifizieren und sensitivere Testmethoden zur Früherkennung von Diabetes zu entwickeln. Vor allem in den USA gibt es bereits eine wachsende Zahl an Unternehmen, die die Analyse des Genoms als Dienstleistung anbieten. Das Unternehmen 23andMe ist hier ein prominenter Vorreiter. Eingesandte Speichelproben werden auf über 240 verschiedene Merkmale getestet und der persönliche Genotyp ermittelt. Auf dieser Basis können Aussagen über Lebensmittelunverträglichkeiten (z. B. Laktose, Gluten), aber auch über mögliche Nebenwirkung von Medikamenten getroffen werden. Ein deutscher Anbieter ist das Center of Genetic Analysis and Prognosis (CoGAP). Anhand einer DNA-Analyse wird eine genetische Stoffwechselanalyse durchgeführt, die erlauben soll, Ernährung und sportliche Aktivität auf die genetische Veranlagung abzustimmen. Weitere Infos: An der Schnittstelle zwischen Ernährung und Gesundheit spielt das Mikrobiom die Gesamtheit aller den Menschen besiedelnden Mikroorganismen eine äußerst wichtige Rolle. Die Mikroorganismen im Verdauungstrakt beeinflussen die Aufnahme von Nährstoffen und damit den Ernährungsstatus. Das neue Forschungsfeld Mikrobiomik hat Einzug in die Industrie gehalten und geht über die für die Verdauung förderlichen Pro- und Präbiotika, die als Produkte bereits auf dem Markt sind, hinaus. Aktuelle Studien unterstreichen den bisher unterschätzten Einfluss des Darmmikrobioms auf die Gesundheit. Die Charakterisierung des humanen Mikrobioms und dessen quantitative Analyse schaffen die Grundlage, um neue Lebensmittel und Pharmazeutika zu entwickeln. Einen Überblick über zukünftige Chancen gab Prof. Willem de Vos, Universität von Wageningen und Helsinki, auf dem Internationalen Kongress Forum Life Science Erste amerikanische Unternehmen wie Second Genome, Seres Health und Vedanta BioSciences entwickeln u. a. mit Kooperationspartnern aus der Lebensmittelbranche bereits therapeutisch einsetzbare Produkte, z. B. bei Darminfektionen mit Clostridium difficile, bei Stoffwechselerkrankungen oder bei Störungen des Immunsystems. Dies können niedermolekulare Verbindungen sein, die die Zusammensetzung der mikrobiellen Darmflora modifizieren. Interessant ist aber vor allem die Kombination verschiedener Mikroorganismen als sogenanntes synthetisches Mikrobiom, um eine gesunde Darmflora wiederherzustellen. Auch am Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung (ZIEL) der Technischen Universität München in Freising wird an den Wechselwirkungen zwischen der Ernährung und dem menschlichen Mikrobiom geforscht. Prof. Dirk Haller, Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie untersucht die Zusammenhänge zwischen dem Mikrobiom und der Entstehung, Prävention und Therapie von Adipositas, Diabetes oder Morbus Crohn. Weitere Infos: 11

7 Konsumentenspezifische Lebensmittel zwischen Ernährung und Medizin Der demographische Wandel hat starke Auswirkungen auf die Gesellschaft und damit auf das Gesundheitssystem. So sind schon heute rund 21 Prozent der 80 Millionen Einwohner Deutschlands älter als Mit dem Alter steigt das Risiko für Erkrankungen kardiovaskulärer Art oder des Bewegungsapparates, für Krebs oder Demenz 2. Darüber hinaus stellen Übergewicht, Adipositas und Diabetes aber auch Mangelernährung ernsthafte Probleme dar. Sowohl die ausreichende Versorgung mit Nährstoffen wie Vitamin D, Kalzium, Zink oder Vitamin B12, als auch die Zufuhr von Proteinen und Kalorien sind enorm wichtig. Daraus ergeben sich ganz spezifische Anforderungen für die Ernährung von Senioren. Für bedarfsgerechte Produkte hinsichtlich Inhaltsstoffe, Energiezufuhr, Frische und Geschmack, aber auch abgestimmt auf Verpackung oder Zubereitungsart, bietet sich ein wachsender Markt. Mangelernährung bei Senioren Mangelernährung ist ein häufiges Problem bei älteren Menschen. Ursächlich können chronische Erkrankungen, Kauoder Schluckbeschwerden sowie Demenz für eine unzureichende Versorgung mit wichtigen Nährstoffen sein. Die Folgen reichen von körperlicher Schwäche und erhöhter Infektionsanfälligkeit über eingeschränkte Selbständigkeit und Mobilität bis zu erhöhter Morbidität und Mortalität. Gesunde Senioren sind relativ selten mangelernährt. In geriatrischen Einrichtungen hingegen können bis zu 50 Prozent davon betroffen sein, erklärt Prof. Dorothee Volkert vom Institut für Biomedizin des Alterns der Universität Erlangen-Nürnberg. In ihrer wissenschaftlichen Arbeit beschäftigt sie sich mit der Bedeutung der Ernährung für Alterung und altersassoziierte Erkrankungen, insbesondere Sarkopenie (Abnahme der Muskelmasse und Funktion) und Frailty (Gebrechlichkeit). Daraus sollen Maßnahmen für eine verbesserte Ernährungssituation älterer Menschen entwickelt und erprobt werden. Ein Kernthema ist die Untersuchung der Ernährungs- und Gesundheitssituation älterer Menschen in Krankenhäusern, Pflegeheimen und Privathaushalten, um den Zusammenhang Anteil der Befragten, die sich gesund ernähren, in Deutschland nach Altersklassen im Jahr 2013 zwischen Ernährungssituation und körperlicher Leistungsfähigkeit und Gebrechlichkeit besser zu verstehen. Denn Ernährung und die Fähigkeit zur Nahrungsaufnahme spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Gebrechlichkeit. Definiert ist Gebrechlichkeit über Merkmale wie Erschöpfung, Gewichtsverlust und Kraftlosigkeit. Verschiedene Studien zeigen, dass bei zuhause lebenden Senioren die Zufuhr von Energie und bestimmten Nährstoffen (Protein, Vitamin C oder Omega-3 Fettsäuren) sowie eine pflanzlich betonte Ernährung mit Obst und Gemüse, regelmäßigem Fisch- und geringem Fleischverzehr mit einem geringeren Risiko für Gebrechlichkeit assoziiert ist 3,4. In Pflegeeinrichtungen ergeben sich durch vielfältige gesundheitliche Beeinträchtigungen der Bewohner wie Kau- und Schluckstörungen oder nachlassende geistige Fähigkeiten oft besondere Probleme. Die ausreichende und bedarfsgerechte Ernährung kann zur Herausforderung für alle Beteiligten werden. Wichtig ist ein regelmäßiges Screening, um drohende Verschlechterungen des Ernährungszustands durch geeignete Gegenmaßnahmen möglichst zu vermeiden. Mit schlechter werdendem Gesundheitszustand und zunehmender Pflegebedürftigkeit verlieren die allgemeinen Empfehlungen für eine gesundheitsförderliche Ernährung an Bedeutung. Daher wird es immer wichtiger, die individuellen Bedürfnisse und Wünsche der Betroffenen auch beim Essen so weit wie möglich zu berücksichtigen was mit herkömmlichen Mitteln und begrenzten zeitlichen Ressourcen nicht immer einfach ist. Neue Konzepte wie Smoothfood oder spezielle Strategien für die Versorgung von Demenzpatienten könnten zukünftig dazu beitragen, Mangelernährung vorzubeugen. 1 destatis, Statistischen Bundesamtes Statist Bundesamt, RKI, DZA Prof. Volkert, MMW Fortschr. Med. Nr. 10/2012 (154 Jg.) 4 Bollwein J et al. Dietary quality is related to frailty in community dwelling older adults. J GerontolSer A BiolSciMed Sci 2013; 68: Forschungsverbund zu Muskelschwund und Ernährung Das Institut für Biomedizin des Alterns ist Projektpartner im Forschungsverbund FORMOSA, der von der Bayerischen Forschungsallianz (www.bayfor.de) gefördert wird. Ziel ist es, neue Diagnosetechniken und Therapieformen bei altersbedingtem Muskelschwund zu entwickeln. Diese sogenannte Sarkopenie entsteht multifaktoriell, ist bedingt durch genetische Prädisposition, mangelnde Bewegung, prädisponierende Begleiterkrankungen oder Fehlernährung. Präventive und therapeutische Ansätze umfassen z. B. regelmäßiges Training und Ausgleich von nutritiven Mangelzuständen durch spezielle Ernährungsprogramme. Die BayFOR ist ein Partner im Haus der Forschung, das als Anlaufstelle in Bayern bei Fragen zur F&E-Projekten, Forschungsförderung, Wissens- und Technologietransfer sowie zur branchenübergreifenden Vernetzung mit neuen Kooperationspartnern dient. Weitere Projektpartner sind u. a. Nutricia, Siemens, SMT medical und die Universität Würzburg % 17 % 14 % 22 % 31 % 41 % Ernährungsempfehlung zur Prävention von Alterserkrankungen Bedarfsangepasste Energiezufuhr Proteinzufuhr Vitamin D-Zufuhr Antioxidantien Omega-3 Fettsäuren kcal/kg Körpergewicht 0,8 1,2 g/kg Gewicht Protein / Tag Fisch, Aufenthalt draußen, Supplemente Quellen: TK-Ernährungsstudie 2013 Iss was, Deutschland? ; Ernährungs Umschau 09/2011 abwechslungsreiche Ernährung: Obst, Gemüse, Nüsse, pflanzliche Öle, Milch, Wurst pflanzliche Öle, Nüsse, Fisch Smoothfood personalisierte Ernährung für Patienten mit Kau- und Schluckstörungen In Deutschland sind mehr als fünf Millionen Personen von Kau- und Schluckstörungen betroffen; in der Gruppe der über 55-jährigen ist das jeder Fünfte. Als problematisch erweist sich vor allem die Versorgungslücke nach Abschluss der Erstversorgung. So geht man inzwischen davon aus, dass aufgrund einer nicht erkannten Schluckstörung jährlich bis zu Personen an einer Lungenentzündung als Folge des Verschluckens sterben. Um eine Lösung für Patienten in Pflegeheimen zu finden, entwickelten die Heimköche Herbert Thill und Markus Biedermann das Smoothfood -Konzept. Ziel ist es, natürliche Lebensmittel wie Obst, Gemüse oder Fleisch in eine auf die Kau- und Schluckstörung zugeschnittene Verzehrform zu bringen. Die einzelnen Mahlzeiten werden hierbei nicht, wie bisher üblich, vollständig zerkleinert und als Brei an den Patienten gegeben, sondern mit Hilfe von Texturierungsmitteln natürlicher Herkunft wieder in ihre ursprüngliche Form gebracht. Allerdings erwies sich die Komplexität und Vielzahl der eingesetzten Texturierungsmittel als schwer umsetzbar für den Heim- und Pflegebereich. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Lebensmitteltechnologie der Hochschule Weihenstephan Triesdorf (HSWT) und dem Lebensmittelunternehmen Biozoon aus Bremerhaven mit einem Vertriebs- und Entwicklungsstandort in Freising, gelang die Entwicklung von universell einsetzbaren Texturierungslösungen. Darüber hinaus entwickelte die HSWT auch ein 13

8 Jegliche Lebensmittel lassen sich in gelierte Kost, Schaumkost oder eine sogenannte Luft verwandeln. Prof. Dr. Thomas Lötzbeyer, Hochschule Weihenstephan Triesdorf Texturierungssystem für den 3D-Druck von nährstoffangereicherten Gemüse-, Fleisch- oder Fruchtpürees in gelierter Form. Jegliche Lebensmittel lassen sich damit in gelierte Kost, Schaumkost oder eine sogenannte Luft verwandeln, erklärt Prof. Thomas Lötzbeyer. Dazu wird ein natürlicher Schaumstabilisator zu einem Fruchtsaft hinzugefügt und die Mischung innerhalb von Sekunden mittels einer modifizierten Aquariumluftpumpe in einen aromatischen Schaum verwandelt. Damit soll Schlaganfallpatienten, die in der Akutphase oft keinerlei Schluckreflex mehr zeigen, durch Anregung des Gehirns über Geschmacks- und Geruchsreize die schrittweise Rückkehr zu einer normalen Ernährung ermöglicht werden. Neben der Schluckstörung leiden diese Patienten oft an einer Nährstoffunterversorgung. Eine personalisierte Ernährung in Form von Smoothfood könnte hier eine optimale Versorgung gewährleisten. Im Rahmen des EU-Forschungsprojekts PERFORMANCE wird auf Basis der Smoothfood-Idee ein Gesamtkonzept Konsument und Pflege Texturgeber Pürierte Lebensmittel Wasser Nährstoffe 3D-Druck IT-System für auf Senioren zugeschnitte personalisierte Ernährung entwickelt. Grundlage des Konzepts bildet der Ernährungsstatus der einzelnen Senioren, der vom Pflegepersonal kontinuierlich über ein einfaches IT-System protokolliert wird. Mittels 3D- Foodprinter kann eine personalisierte Mahlzeit hergestellt werden basierend auf den Daten über die Ausprägung der Schluckstörung, dem aktuellen Nährstoffbedarf, der Portionsgröße sowie den Wünschen und Vorlieben des Patienten. Die Mahlzeiten werden verpackt und in tiefgekühlter Form direkt an die Pflegeeinrichtung oder die pflegenden Angehörigen geliefert. Dort können alle Mahlzeiten einfach in der Mikrowelle oder im Konvektomat erhitzt werden. Viele Bausteine des Gesamtkonzepts von PERFORMANCE sind bereits erfolgreich umgesetzt. Eine Produktionsanlage auf Basis des 3D-Foodprinter wird zukünftig auch in vielen weiteren Bereichen der Lebensmittelherstellung (z. B. Backwaren, Süßwaren, Convenience Food) völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Personalisierte Verpackung Personalisierte Mahlzeit Diätetische Lebensmittel für die medizinisch enterale Ernährung Ist eine ausreichende orale Ernährung und Nährstoffversorgung nicht gesichert, kommt die medizinisch enterale Ernährung zum Einsatz. Diese kann über Ernährungssonden in den Magen-Darm-Trakt oder als medizinische Trinknahrung oral verabreicht werden. Generell lassen sich die Produkte in Trink- und Sondennahrung für Erwachsene und Kinder sowie in Standard- und Spezialprodukte einteilen. Standardprodukte sind so zusammengesetzt, dass diese prinzipiell bei allen Patienten mit normaler Verdauung eingesetzt werden können. Spezialprodukte sind auf besondere Stoffwechselanforderungen oder Zustände der Patienten ausgerichtet, z. B. Nahrungen mit MCT-Fetten bei Fettverwertungsstörungen oder Produkte für Patienten unter Dialyse. Der Medical Food-Bereich wird als ein wachsender Markt angesehen 5. In Europa ist Nutricia eines der größten, auf medizinische Ernährung spezialisiertes Unternehmen. Neben Nutricia sind in Bayern auch Lebensmittelkonzerne wie Nestlé HealthCare Nutrition und der Gesundheitskonzern Fresenius KABI in diesem Markt aktiv. Nutricia, das zur Medical Nutrition Sparte von Danone gehört, hat eine Vertriebsniederlassung in Erlangen und bietet u. a. Produkte für Menschen mit seltenen erblichen Stoffwechselerkrankungen wie Phenylketonurie oder Kuhmilcheiweiß-Allergie an. Für Patienten im Frühstadium der Alzheimererkrankung wurde ein neues diätetisches Lebensmittel entwickelt, das die Nährstoffversorgung der Zellen unterstützt, die für den Aufbau und die Bildung von Synapsen notwendig sind. Diese hängt wiederum von der Synthese neuronaler Membrane ab. Das als Trinknahrung angebotene Produkt Souvenaid beinhaltet dazu notwendige Vitamine, Phospholipide und eine spezielle Nährstoffkombination aus Bausteinen wie DHA, EPA, UMP und Cholin. Nutricia Von Astronautenkost zu Advanced Medical Nutrition Seit 1919 engagiert sich das Unternehmen auf dem Gebiet der medizinisch enteralen Ernährung wurde mit Wissenschaftlern der Universität Erlangen-Nürnberg die erste maschinell gefertigte Infusionslösung entwickelt. Ein Meilenstein war die Weiterentwicklung von Astronautenkost und ihr medizinischer Einsatz schlossen sich die Pfrimmer Pharmazeutischen Werke mit Nutricia zusammen; seit 2007 gehört Nutricia zur Medical Nutrition Sparte von Danone. Die Anwendungsgebiete der medizinisch enteralen Ernährung Krankheitsspezifische medizinische Ernährung Verbesserung des Behandlungsergebnisses durch Beeinflussung der Krankheitssymptome Phenylketonurie (PKU), Kuhmilchallergie, kindliche Epilepsie Neurotrition Einfluss der Nahrung auf die Funktionalität des Gehirns Wie beeinflusst Nahrung die Gehirnleistung? Ein besseres Verständnis davon könnte neue Ansatzpunkte für die Prävention oder Behandlung von Alzheimer und Demenz liefern. Die Wechselwirkungen zwischen Nahrung (Nutrition) und Gehirnfunktion (Neurofunction) sind jedoch komplex und bisher nicht ausreichend verstanden. Dies zu ändern, ist Ziel des Forschungsprojekts Neurotrition, das Prof. Monika Pischetsrieder vom Lehrstuhl für Lebensmittelchemie im Rahmen der Emerging Fields Initiative der Universität Erlangen-Nürnberg koordiniert. Beteiligt sind u. a. das Institut für Physiologie und Pathophysiologie und der Lehrstuhl für Pharmakologie und Toxikologie. Zwei Fragestellungen werden angegangen: Wie modulieren einzelne Nahrungsbestandteile die Gehirnfunktionalität und -aktivität? Wie beeinflussen neurophysiologische Vorgänge die Auswahl und Aufnahmemenge von Lebensmitteln? In einer aktuellen Studie untersuchten die Wissenschaftler dafür die Ursachen des Kartoffelchips-Effekts. Fast jeder kennt das Verlangen, eine Packung Chips bis auf den letzten Rest leeren zu müssen, obwohl man keinen Hunger mehr hat. Dieser Drang, mehr zu essen als eigentlich nötig, wird als hedonische Hyperphagie bezeichnet. Die chronische Form der Hyperphagie wird als einer der Schlüsselfak- Mangelernährungsspezifische medizinische Ernährung Verbesserung des Behandlungsergebnisses durch Verbesserung des Ernährungsstatus Krebs, Schlaganfall, chronisch obstruktive Lungenerkrankungen toren für die epidemische Ausbreitung von Übergewicht und Adipositas angesehen. Mit Hilfe der nicht-invasiven Magnetresonanzbildgebung konnte an Tieren, die mit Kartoffelchips gefüttert wurden, eine erhöhte Aktivierung des Belohnungszentrums im Gehirn beobachtet werden 6. Diese Veränderungen könnten durch die molekulare Zusammensetzung von Snackfood und deren höherer Energiedichte bewirkt werden 7. In weiteren Studien sollen nun die molekularen Auslöser identifiziert werden, die für die Änderungen der Gehirnaktivität verantwortlich sind. 5 An introduction to the medical foods industry 6 Hoch T, Kreitz S, Gaffling S, Pischetsrieder M, Hess A (2013) Manganese-enhanced magnetic resonance imaging for mapping of whole brain activity patterns associated with the intake of snack food in ad libitum fed rats PLoS ONE 8(2): e55354, doi: / journal.pone Hoch T, Pischetsrieder M, Hess A (2014) Snack food intake in ad libitum fed rats is triggered by the combination of fat and carbohydrates Front. Psychol. 5, Art. 250, doi /fpsyg

9 Digitale Fitnesstrainer und Gesundheitscoaches Mobile Geräte zur Messung und Kontrolle von Ernährung, Fitness und Gesundheit wurden auf der International Consumer Electronics Show (CES) 2014 in Las Vegas als einer der bedeutendsten Technologietrends des s vorgestellt. Immer mehr Hersteller bedienen mit diesen Produkten das Bestreben, Vitalparameter für eine umfassende Beurteilung des Gesundheitszustands präventiv einzusetzen und damit den eigenen Lebensstil zu optimieren. Experten erwarten, dass tragbare Elektronikgeräte in naher Zukunft nicht nur unseren Lebensstil, sondern unseren gesamten Alltag nachhaltig verändern werden. Sogenannte Wearable Devices können inzwischen eine Vielzahl von Daten erfassen und diese in Echtzeit analysieren. Vitalparameter wie Aktivitäts- und Ruhephasen, aber auch Blutzuckerspiegel, BMI, Gewicht oder Körperfettwerte lassen sich mit Hilfe der Sensoren messen. Um die Statusdaten umgehend auswerten zu können, sind die Geräte daher meist kabellos mit Smartphone und Online-Tools verbunden. Unternehmen wie Dacadoo bieten schon heute Online- Plattformen an, um sämtliche Daten zu Bewegung, Ernährung, Stress und Schlaf zu erfassen. Daraus wird ein persönlicher Health Score als eine Art Echtzeitindikator für Gesundheit und Wohlbefinden errechnet. Die Datenerfassung basiert auf der Integration von Mobiltelefonie, sozialen Netzwerken und Prinzipien aus der Gaming-Industrie. Dazu bestehen Kooperationen mit Unternehmen u. a. aus der Telekommunikation, dem Gesundheitswesen und dem Versicherungssektor. Was für Spitzensportler zur Normalität gehört das Dokumentieren physiologischer Parameter und Aktivitäten wird inzwischen Alltag für jedermann. Künftig werden chronisch Erkrankte von neuartigen Biosensoren für nicht-invasive Verfahren, patientennaher Labordiagnostik sowie Point-of- Care-Testing und mikroelektromechanischen Systemen profitieren. Vernetzter Lebensstil Ernährungsberatung mit dem Smartphone Smartphones unterstützen mittlerweile den Verbraucher in verschiedensten Situationen, so auch beim Lebensmitteleinkauf: Zahlreiche Apps helfen, um Angebote zu vergleichen, sich über die Inhaltsstoffe eines Lebensmittels zu informieren oder vollwertige Produkte auszuwählen. Die Produktinformationen werden mittels Barcode-Scanner eingelesen, mit Datenbanken abgeglichen und für den Nutzer graphisch dargestellt. Ein wissenschaftlich fundiertes Projekt ist TADA (Technology Assisted Dietary Assessment). Im Rahmen einer interdisziplinären Kooperation entwickelt und testet die Ernährungswissenschaftlerin Prof. Carol Boushey von der Universität Hawaii mit Computeringenieuren eine Software, um Nahrungsmittel anhand eines Fotos auf den Kaloriengehalt zu analysieren. Zusammen mit Informationen über Nährwert und Anteil an Proteinen, Fett und Kohlenhydraten ermöglicht das TADA-Verfahren eine genaue Kontrolle über die Aufnahme von Nahrungsmitteln und Kalorien und kann so bei der Ernährungsplanung unterstützen. Aber die Angebotspalette ist noch viel breiter. Sie reicht von einfachen Tipps zur gesunden Ernährung über Ernährungsberatung mittels Ampelsystem, Ernährungstagebuch und persönlichem Ernährungs- und Fitnesscoach bis zu Online-Supermärkten, begehbaren Kochbüchern und Lieferdiensten für Lebensmittel. Neue Konzepte für die Versorgung mit Lebensmitteln und zur Ernährung Konzept Anbieter (Beispiele) Funktionsweise Begehbare Kochbücher Kochhaus Rezepttische mit allen Zutaten bieten Vorschläge für ein Gericht, inkl. Kochanleitung in Bildern Kochboxen Kochzauber, HelloFresh, Delinero Rezepte und Zutaten online bestellt und nach Hause geliefert Digitale Kochbücher Kochbuch-Apps Chefkoch, BMEL Elektronische Kochbücher für das Smartphone Online Supermarkt Lebensmittel- Lieferdienst Rewe, Edeka24, Tengelmann (Bringmeister), Amazon Fresh, mytime, Food.de Bestellung von Lebensmitteln online und Lieferdienst Ernährungsberatung / Diät-Apps The Eatery, Food Navi, Noom, TADA Apps stellen Informationen zur individuellen Ernährung zur Verfügung Individualisierte Angebote Mymuesli Individuelle Zusammenstellung der Zutaten Smartphone-Apps für den Einkauf Lebensmittelampel, FoodCheck, CodeCheck, Barcoo, Bewusst Einkaufen Hilfestellung zu Inhaltsstoffen, Qualitätssiegeln, Herkunft per Barcode-Scan Regionale und Bio-Anbieter Bringmirbio, Dein Biogarten, Fruitful Office Lieferdienste für regionale und Bioprodukte Urban Farming / Vertical Farming Krautgärten in Städten, Ackerhelden, UrbanFarmers Eigener Anbau von Nahrungsmitteln auf öffentlichen Flächen; Anbau in speziell konstruierten Hochhäusern Die meist genutzten Quellen für Rezepte Online-Einkauf von Lebensmitteln Kochbuch 65,7 % Familienrezepte 63,8 % Kochseiten im Internet 63,7 % Ja, mache ich bereits 34,9 % 20,4 % Tipp von Freunden/Bekannten 42,5 % Kochshows im TV 19,7 % Ja, ziehe ich in Erwägung Andere Quellen 14,4 % Nein, ziehe ich nicht in Erwägung 44,6 % 16 Fragestellung: Basis: n=968; Wenn Du kochst, woher beziehst Du Anregungen für deine Gerichte? Quelle: Tomorrow Focus Media Social Trends Essen, Trinken und Genießen 2013

10 Trends: Wearables und Biosensoren Activity Monitoring Tragbare körpernahe Sensoren werden immer wichtiger im Sport-, Gesundheits- und Medizintechnikbereich. Die Mehrzahl soll als Monitor bei Fitnessaktivitäten, dem Abnehmen oder der Gesunderhaltung unterstützen. Durch vernetzte Informations- und Kommunikationstechniken erschließen sich für Unternehmen aus dem Sport- und Konsumgüterbereich neue Geschäftsfelder. Beispiele hierfür sind adidas micoach, Nike+, Garmin Vivofit oder Philips. Philips stellte auf dem Forum Life Science 2013 seinen Activity Monitor und das Programm Direct- Life vor, mit dem Fitness und Gesundheit überwacht werden können. Zur Vermarktung ist Philips eine Kooperation mit WeightWatchers eingegangen, die den Activity Monitor für die Umsetzung ihres Ernährungsund Fitnesskonzeptes nutzen. Aus den Aktivitätsdaten wird der Energieverbrauch berechnet und eine Rückmeldung über den persönlichen Trainingserfolg gegeben. Über eine personalisierte Webseite werden körperliche Aktivität und Gewichtsveränderungen statistisch erfasst und analysiert. Die ermöglicht dem Nutzer, sich mit anderen Teilnehmern zu vergleichen und die eigenen Ziele zu definieren. Jeder Teilnehmer hat über Internet Zugang zu einem persönlichen Coach, der bei der Planung des Trainings, bei Fragen zur Ernährung und einem gesunden Lebensstil hilft. Weitere Infos: Lifestyle-Monitoring aus Bayern Ein Beispiel ist die SenseWear -Technologie der SMT medical technology GmbH aus Würzburg. Der multisensorische Aktivitäts- und Lebensstilmonitor erfasst Vitalparameter und findet bereits vielfältigen Einsatz in Klinik und Forschung in der Neurologie, Inneren Medizin und der Kardiologie bis hin zur Ernährungsmedizin und Epidemiologie. Zur Prävention und Behandlung von Adipositas, Diabetes, metabolischen Störungen oder kardiovaskulären Erkrankungen wurde der Monitor bereits in mehreren klinischen Studien eingesetzt, um die Lebensgewohnheiten zu überwachen. Das am Oberarm tragbare Armband sammelt ohne Einschränkung der Bewegungsfreiheit Informationen über den Lebensstil. Durch das kontinuierliche Messen von vier physiologischen Signalen Hauttemperatur, Bewegung, Wärmeabgabe des Körpers und Hautleitfähigkeit erfasst das Gerät körperliche Aktivität, Schlafzeiten und Energieumsatz des Trägers. Phasen niedriger Aktivität können genau von Ruhe und Schlaf durch Kontrolle der Thermogenese (Wärmeproduktion durch Stoffwechselaktivität) unterschieden werden. Für die Datenanalyse wurden Algorithmen entwickelt, die auf neuronalen Netzen und Referenzdatenbanken mit annotierten Vergleichsdaten von über zehntausend Testpersonen beruhen. Weitere Infos: Eine zentrale Technologieplattform für Wearable Devices Mittlerweile existieren viele eigenständige Lösungen für Wearable Devices und zahlreiche Hersteller entwickeln körpernahe Sensoren. Eine Technologieplattform zur Datenanalyse, die verschiedene Sensoren in ein System integriert, würde neue Möglichkeiten eröffnen und eine bessere Marktpositionierung bedeuten. Ziel des Projekts milife ist die Entwicklung neuer Kommunikations- und Sensortechnologien als Basis für eine zentrale Wearable Computing -Plattform, erklärt Prof. Björn Eskofier, Leiter der Gruppe Digitaler Sport am Lehrstuhl für Mustererkennung der Universität Erlangen-Nürnberg. Projektpartner sind die Psychiatrische und Psychotherapeutische Klinik des Universitätsklinikums Erlangen sowie die Unternehmen adidas und Astrum IT. Durch flexible Möglichkeiten der Sensoranbindung, Datenanalyse und sozialen Vernetzung soll die Plattformlösung im Teamsport, zur Trainingsunterstützung, zur Bewegungsmotivation und zum Gesundheitsmonitoring vorteilhaft sein. Konkrete Anwendungsbeispiele sind die Verletzungsprävention oder die klinische Ganganalyse. Schlüsseltechnologien sind dabei die Integration von Sensoren in der Kleidung, die Nahfeldkommunikation der Sensoren, die sichere Übertragung sowie Fusion und Analyse der Sensordaten. Die notwendigen Technologien und Algorithmen für die Datenerfassung, Kommunikation und Auswertung entwickelt und evaluiert die Arbeitsgruppe anhand von Prototypen. Weitere Infos: www5.cs.fau.de Nicht-invasive Diagnostik Der Markt für patientennahe Labordiagnostik und Point of Care (PoC)-Diagnostik wird in den nächsten n voraussichtlich weiter stark wachsen. Das Unternehmen Scanadu aus dem Silicon Valley entwickelt medizintechnische Geräte für den Privatanwender. Das neuartige Testsystem Scanaflo nutzt Smartphones, um den Gesundheitszustand unkompliziert zuhause überwachen zu können. Aus einer Urinprobe werden u. a. Proteingehalt, Bilirubinkonzentration, Anzahl von Leukozyten und ph-wert bestimmt. Eine App führt den Nutzer durch die gesamte Testprozedur, ohne dass medizinisches Fachwissen nötig ist. Die Daten werden automatisch ausgewertet, interpretiert und erklärt. Diabetiker, Schwangere oder Ältere können somit jederzeit ihren Stoffwechsel überwachen und ihre Ernährung anpassen. Für die regelmäßige Kontrolle physiologischer Werte sind herkömmliche Testverfahren bisher oft zu ungenau, haben hohe Fehlerraten oder sind für den Patienten unangenehm. Nicht-invasive Biosensoren, die physiologische Parameter über die Hautoberfläche messen, können hier in Zukunft eine Lösung bieten. Gerade für Diabetiker wäre die kontinuierliche Bestimmung des Blutzuckerspiegels ohne Blutabnahme eine große Erleichterung. Laut WHO sind heute weltweit fast 350 Millionen Menschen von Diabetes betroffen; Schätzungen gehen von einem Anstieg bis 592 Millionen Erkrankter im Jahr 2035 aus. Die GlucoMetrix AG aus Ruhpolding entwickelt zusammen mit der ETH Zürich ein Verfahren zur nicht-invasiven quantitativen Blutglukosebestimmung. Die Technologie beruht auf einem Sensor, der aus mehreren Quantenkaskaden-Lasern in Kombination mit einer photoakustischen Zelle besteht. Für die Konzentrationsmessung wird ein mittlerer Infrarotbereich genutzt. Das Verfahren wurde bereits in verschiedenen in vitro Modellen und Studien getestet. Mit Hilfe des oralen Glukosetoleranztests konnte gezeigt werden, dass Glukosekonzentration und photoakustisches Signal miteinander korrelieren, bestätigt der Geschäftsführer Peter Schikora. Da für Messungen an der Haut aber weitere Parameter berücksichtigt werden müssen, wird das Gerät daraufhin optimiert. Im nächsten Schritt steht die Optimierung und Miniaturisierung des Gerätes an, um es für den Einsatz in Kliniken und die private Anwendung verfügbar zu machen. Weitere Infos: Synchronisation Kommunikation Sensorintegration Bluetooth ZigBee ANT Mensch-Maschine-Schnittstelle (Sprache, Display, Vibration, ) Feedback und Usability Android Mobile Sensor Framework Internet Apps für Live-Feedback, Updates Telehealth milife WebService micoach mifitness milife mihealth miteam Teamsport nach Quelle: Prof. Björn Eskofier, Digital Sports Group, Department of Computer Science, FAU Erlangen-Nürnberg Web 2.0 Soziale Netze Smarte Biosensoren Forscher am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) arbeiten an einem Sensor, der die Glukosekonzentration über die Tränenflüssigkeit bestimmt. Der Messung liegt eine elektrochemische Reaktion zu Grunde. In der Tränenflüssigkeit entsteht durch das Enzym Glukose-Oxidase Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ). Die Konzentration des gebildeten H 2 O 2 ist proportional zum Glukosespiegel und wird über eine Wireless-Schnittstelle an einen mobilen Empfänger übermittelt. Probleme bei der Energieversorgung wurden durch einen energiearmen Sensor gelöst, der selbst über Funk mit Energie versorgt wird. Dies macht einen Einsatz über lange Zeiträume möglich. In einem nächsten Schritt soll der Biosensor so weiterentwickelt werden, dass dieser eine implantierte Pumpe ansteuert, die die Abgabe der richtigen Insulinmenge kontrolliert. Um die Technologie zur Marktreife zu entwickeln, hat das Fraunhofer IMS in Kooperation mit dem niederländischen Medizintechnik-Unternehmen NovioTech B.V. das Spin-off NovioSense gegründet. Erste klinische Tests mit Prototypen des Biosensors werden bereits durchgeführt. In zwei bis drei n soll das Gerät dann auf den Markt kommen. Ein ähnlicher Ansatz für die Kontrolle des Blutzuckerspiegels durch nicht-invasive Messverfahren wird von GoogleX, einer Forschungsabteilung des US-amerikanischen Unternehmens Google, verfolgt. Die Smart Contact Lense soll die Glukosekonzentration ebenfalls in der Tränenflüssigkeit messen. Auch über den Einbau einer Warnfunktion in der Kontaktlinse, die bei veränderten Blutzuckerwerten durch Lichtsignale warnt, wird nachgedacht. Bis zur Marktreife einer solchen Kontaktlinse werden aber noch einige vergehen. Weitere Infos: 19

11 Bayern Innovativ Lösungen. Für die Zukunft. Wie können Unternehmen gewährleisten, dass sich eine Produktidee später erfolgreich am Markt durchsetzt? Der Schlüssel heißt: Open Innovation eine Strategie, die auf einen offenen und gemeinsam mit Partnern vorangetriebenen Entwicklungsprozess setzt. Die Bayern Innovativ GmbH unterstützt ihre Kunden mit aktuellen Open-Innovation-Tools im gesamten Innovationsprozess von der ersten Idee über die Entwicklung bis zur Umsetzung am Markt. Unsere Experten mit langjähriger Erfahrung in Wirtschaft und Wissenschaft verknüpfen dazu aktuelle Technologietrends in fünf Kompetenzfeldern digitalisierung, energie, gesundheit, material und mobilität und setzen branchen- und technologieübergreifende Innovationsimpulse. Vom Dienstleistungsangebot der Bayern Innovativ profitieren kleine und mittelständische Unternehmen, denen die Ressourcen für ein aufwändiges Innovationsmanagement fehlen, ebenso wie international operierende Konzerne, die auf unseren Plattformen gezielt mit Hidden Champions zusammengeführt werden. Kompetenzfeld gesundheit. Das Kompetenzfeld gesundheit der Bayern Innovativ GmbH fördert Kooperationen, vermittelt Kontakte und informiert über neueste Trends und Innovationen aus der Gesundheitsbranche und aus Disziplinen wie Biotechnologie, Chemie, Medizin, Ernährungs- und Agrarwissenschaften und Biomaterialien. Ziel ist, Technologien und Produkte im Themenfeld Life Sciences anzustoßen.

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