Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen könnten bei der Entwicklung von funktionellen Lebensmitteln helfen

Seit die Trends des gesunden Essens, der Gesundheits- und Umweltpflege sowie des Zero-Waste-Lebens und der Nachhaltigkeit in das Leben der Verbraucher eingetreten sind, hinterfragen immer mehr Käufer, woher ihre Lebensmittel kommen, welche Zutaten sie enthalten, wie viele Ressourcen dafür verwendet wurden und wohin sie gehen.

Die Lebensmittelindustrie ist sich dessen seit langem bewusst und richtet ihre Produktions-, Vertriebs- und Marketingaktivitäten auf diese Trends aus, aber in diesem gesamten Prozess bietet auch die fortschrittliche Technologie in Form von allgegenwärtiger künstlicher Intelligenz und Digitalisierung neue praktische Lösungen.

KI für Funktionalität

Angesichts des Wachstums, aber immer noch unzureichend hohen Bewusstseins für die Bedeutung gesunder Ernährung unter den Menschen in Kroatien fand kürzlich das fünfzehnte Fachtreffen ‚Funktionelle Lebensmittel in Kroatien‘ statt, organisiert von der Kroatischen Handelskammer und der Kroatischen Gesellschaft für Lebensmitteltechnologie, Biotechnologie und Ernährung. Aufgrund des wachsenden Marktes und der steigenden Nachfrage nach Lebensmitteln, die gesundheitliche Vorteile bieten, liegt die Chance für die Lebensmittelindustrie in der Produktion von funktionellen Lebensmitteln, betonte Jelena Đugum, Direktorin des Agrarsektors der Kroatischen Handelskammer.

– Die Erhöhung der Investitionen in die Forschung in diesem Bereich ist entscheidend für die Verbesserung von Innovation und Wettbewerbsfähigkeit. Die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen, der wissenschaftlichen Gemeinschaft und anderen Unternehmen zur gemeinsamen Finanzierung solcher Projekte sollte ein starker Wachstumstreiber im Markt für funktionelle und innovative Lebensmittel in Kroatien sein, fügte Đugum hinzu.

Die Vorteile des maschinellen Lernens

Um den Prozess der Entwicklung von funktionellen Lebensmitteln einfacher, schneller und effizienter zu gestalten, ist eine der Lösungen die Anwendung von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. Wie Prof. Dr. Nenad Bolf von der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Technologie an der Universität Zagreb in seinem Beitrag, der in den Tagungsunterlagen ‚Anwendung in Forschung und Produktion von funktionellen Lebensmitteln‘ veröffentlicht wurde, angibt, können Algorithmen riesige Datensätze von ‚chemischen und biologischen Informationen analysieren, um potenzielle bioaktive Verbindungen in Lebensmitteln zu identifizieren‘.

‚Diese Algorithmen können therapeutische Eigenschaften vorhersagen, was entscheidend für die Gestaltung funktioneller Lebensmittel ist. Zum Beispiel können Forscher maschinelles Lernen nutzen, um die optimale Kombination von Zutaten für die Herstellung eines Energieriegels mit hohem Antioxidantiengehalt oder von probiotischem Joghurt, der die Darmgesundheit unterstützt, zu identifizieren. Dies reduziert nicht nur die Forschungszeit, sondern minimiert auch Abfall in der Produktentwicklungsphase‘, erklärt Bolf in den Tagungsunterlagen.

Auf diese Weise können Unternehmen funktionelle Lebensmittel mit Hilfe von Technologie für zunehmend anspruchsvolle Verbraucher produzieren, deren Vorteile sich neben den Grundfunktionen auch in gesundheitlichen Vorteilen manifestieren, wie der Verringerung des Risikos bestimmter chronischer Krankheiten. Der Begriff ‚funktionelle Lebensmittel‘ stammt aus Japan, dem Land mit der am längsten lebenden Bevölkerung der Welt, und wurde bereits in den 1980er Jahren geprägt. Wie die Kroatische Handelskammer berichtet, erreichte der globale Markt für funktionelle Lebensmittel bis Ende 2022 einen Wert von 193,77 Milliarden US-Dollar und wird voraussichtlich weiterhin mit einer jährlichen Rate von 6,7 Prozent wachsen, sodass das Potenzial für Produzenten in diesem Segment erheblich ist.

Produktion und Vertriebsrückverfolgbarkeit

Aufgrund der zunehmenden Indikatoren für die negativen Auswirkungen von Lebensmitteln auf unsere Gesundheit gewinnt das Thema der Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln heute an Bedeutung, betont Matija Žulj, CEO und Gründer von Agrivi, einem Unternehmen, das sich mit der Digitalisierung der Landwirtschaft beschäftigt. Wie Žulj anmerkt, werden laut der UN weltweit jedes Jahr mehr als 600 Millionen Fälle von lebensmittelbedingten Krankheiten registriert, und es gibt deutlich mehr Fälle, die nicht erfasst werden.

– Wenn wir über die Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln sprechen, konzentrieren sich die meisten Produzenten und Verbraucher auf die Herkunft des Produkts, woher das Lebensmittel stammt und welchen Weg es vom Feld ins Regal genommen hat. Es ist wichtig zu erkennen, dass noch wichtigere Informationen darüber, wie dieses Lebensmittel produziert wurde, entscheidend sind, da die Produktionspraktiken bestimmen, wie viele Pestizide beispielsweise im Pflanzenbau oder wie viele Antibiotika in der Tierhaltung verwendet wurden. So können wir die Rückverfolgbarkeit in Produktionsrückverfolgbarkeit und Vertriebsrückverfolgbarkeit unterteilen.

Für die Produktionsrückverfolgbarkeit gibt es Softwarelösungen zur Verwaltung der Pflanzen- und Tierproduktion, die Einblick in alle wesentlichen Informationen über die Produktionsmethode bieten, während für die Vertriebsrückverfolgbarkeit Lösungen, die den Weg und die Bedingungen an dem Ort aufzeichnen, durch den ein Produkt gelangt, am häufigsten angewendet werden. Zum Beispiel, genau wie Sie verfolgen können, wo sich eine Postsendung zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet – erklärt Žulj.

Agrivi entwickelt derzeit eine Softwareplattform in Kroatien zur Verwaltung der landwirtschaftlichen Lieferkette, d.h. zur Rückverfolgbarkeit aller landwirtschaftlichen Prozesse. Sie richtet sich an die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die landwirtschaftliche Produkte direkt kauft und Informationen über jede Phase des Produktionsweges eines Lebensmittelprodukts bereitstellt – die Herkunft der Erzeugnisse mit Informationen über den Bauernhof und das Feld, von dem das Produkt stammt, die Art und Weise, wie das Produkt produziert wurde, womit es behandelt wurde, Informationen über die Nährwerte des Produkts usw.

– Der entscheidende Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass sie den Verbrauchern Transparenz und Vertrauen in die Lebensmittel bietet, die sie konsumieren, da sie die Herkunft des Produkts und die Prozesse, die es durchlaufen hat, verfolgen können. Auf der anderen Seite ermöglicht sie Landwirten, Lebensmittel- und Getränkeproduzenten sowie Einzelhandelsketten, ihre Betriebe effizienter zu verwalten, die Rückverfolgbarkeit und Transparenz in der Lieferkette zu verbessern, was die Verfolgung ihrer Produkte erleichtert und die Einhaltung von Vorschriften und Lebensmittelsicherheitsvorschriften ermöglicht – merkt Žulj an.

Konkrete Ergebnisse

Dass Technologie entscheidend sein kann, um ein Unternehmen vor unerwünschten Kosten, sogar Insolvenz, zu retten, zeigt das Beispiel eines Agrivi-Kunden, der Lebensmittel für Kinder produziert, was eine besonders sensible Kategorie ist, in der es wichtig ist, maximale Qualität und Sicherheit der Lebensmittel zu gewährleisten.

– Für die Produktion von Obst- und Gemüse-Pürees beauftragt der Kunde die Produktion von Äpfeln, Karotten und anderen Früchten und Gemüse bei Landwirten. Die Situation, in der beispielsweise überschüssige Pestizide in Kinderpüree gefunden werden, kann das Unternehmen aufgrund hoher Kosten für den Rückruf von Produkten vom Markt und Verbraucherreaktionen, die das Vertrauen in die Produkte dieses Unternehmens verlieren, in den Bankrott führen – betont Žulj.

Technologie, so glaubt er, kann erheblich zur Ressourcenschonung in der gesamten Lebensmittelversorgungskette beitragen, und er untermauert dies mit konkreten Beispielen.

– Aus unserer Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Landwirten auf der ganzen Welt sehen wir, dass Nutzer unserer Software konkrete Ergebnisse wie beispielsweise eine 15-prozentige Optimierung des Wasserverbrauchs für die Bewässerung, eine 13-prozentige Reduzierung des Düngemittelverbrauchs, eine 8-prozentige Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs auf den Feldern und eine 21-prozentige Reduzierung des Pestizideinsatzes verzeichnen. Dies sind wirklich greifbare Ergebnisse, wenn wir über die Auswirkungen von Lebensmitteln auf unsere Gesundheit sprechen, da wir sind, was wir essen, und die Verringerung der negativen Auswirkungen der landwirtschaftlichen Produktion auf die Umwelt, insbesondere wenn wir wissen, dass die landwirtschaftliche Lebensmittelindustrie einer der größeren Verursacher von Treibhausgasen ist – schließt Žulj.