Nieuws
Ruud van der Sman maakt met natuurkunde gezonder en duurzamer voedsel
Als bijzonder hoogleraar Modelling of Food Materials Engineering onderzoekt Ruud van der Sman hoe we voedsel gezonder en duurzamer kunnen maken door de microscopische structuren van voedsel beter te begrijpen. Na twee maal uitstel heeft hij op vrijdag 13 december zijn inaugurele rede gegeven. Daarin benadrukt hij de meerwaarde van een natuurkundige aanpak in de voedselwetenschappen. “De complexiteit ervan schrikt sommige voedingswetenschappers af, maar ik vind het juist aantrekkelijk.”
To boldly go where no foodie has gone before – zo luidt de titel van de inaugurele rede van Ruud van der Sman (leerstoelgroep Levensmiddelenproceskunde). Met die star-trekreferentie verwijst hij naar het avontuur van het nog weinig ontdekte terrein tussen voedingswetenschappen en natuurkunde. Met zijn achtergrond in fysica ziet Van der Sman juist binnen de voedingswetenschappen veel open vraagstukken, een ‘goudmijn’, noemt hij het. Want hoewel voedsel simpel lijkt, ontstaan er door fysica en chemie structuren op microschaal. Juist die structuren bepalen de smaakbeleving. Collega-onderzoekers leggen zulke microstructuren experimenteel vast, waarna Van der Sman met computerberekeningen probeert te achterhalen hoe ze ontstaan.
Minder suiker
Een van Van der Smans missies is gezonder voedsel maken door minder suiker te gebruiken. De uitdaging is dat suiker niet alleen de smaak beïnvloedt, maar ook de textuur en het mondgevoel. “Traditioneel gezien vervangen voedingswetenschappers ingrediënten één voor één en onderzoeken dan wat er gebeurt met het eindproduct,” legt hij uit. Van der Sman wil het systematischer aanpakken door het voedsel op moleculaire schaal te bestuderen. Daar vormen suikers verbindingen met water (waterstofbruggen). “Hoe meer van die waterstofbruggen, hoe stroperiger het voedsel”, licht Van der Sman toe. Zoetstoffen doen dat ook, maar in een andere mate. Daar zit het verschil. “We berekenen met de computer hoeveel van elke zoetstof we moeten toevoegen aan een baksel om hetzelfde aantal verbindingen met water te krijgen, en zo de textuur van traditionele bakkerijproducten te evenaren”, aldus Van der Sman.
Als natuurkundige zie ik voedsel als een soort goudmijn. Er zijn zoveel onontdekte vraagstukken
Maar suiker doet nog meer: het maakt bakkerijproducten zacht. Door de juiste hoeveelheid suiker en water te gebruiken ontstaat de zachte bite van cake, of krijgen koekjes hun knapperigheid. De kunst van het bakken is de juiste balans hierin vinden. Maar zodra je suiker vervangt door zoetstoffen, ligt die balans overhoop. De oplossing? Suikervervangers van verschillende grootte mengen zodat ze gemiddeld hetzelfde ‘gedrag’ als suiker hebben. En dat werkt. Een testpanel kreeg koekjes en cakes met minder suiker voorgeschoteld, gemaakt met verhoudingen zoals berekend door Van der Sman en zijn team. Op basis van mondgevoel en textuur konden de proefpersonen die suikerarme varianten niet onderscheiden van traditioneel gebak. Zo maakt natuurkunde het dus mogelijk om gezondere producten te ontwerpen zonder concessies te doen aan de smaakbeleving.
Naar duurzame oplossingen
De toepassingen van Van der Smans onderzoek reiken verder dan gezondere en betere bakkerijproducten. Zijn methoden dragen ook bij aan duurzaamheid. “Met natuurkundige computersimulaties en een hoop data uit de voedingswetenschappen, combineren we de kracht van natuurkunde met efficiëntie.” Dat maakt het bijvoorbeeld mogelijk om de eindkwaliteit en rijpheid van vruchten zoals avocado’s te berekenen en zo verspilling te verminderen. Ook heeft zijn team de moleculaire krachten in vlees bestudeerd om te begrijpen hoe de sappigheid ervan tot stand komt. “Die kennis kunnen we dan gebruiken om vleesvervangers een vergelijkbare sappigheid te geven”, aldus Van der Sman.
Als we disciplines combineren kunnen we echt impact maken op het bord van de consument
Als pionier van natuurkunde in voedselverwerking wil Van der Sman het gat tussen de theorie en praktijk op het gebied van voeding overbruggen. “Het is mijn doel om fundamentele kennis over te dragen van de academische omgeving naar bedrijfsleven, en fysici ook voor voeding te interesseren.” De bijzonder hoogleraar wil graag samenwerkingen tussen disciplines stimuleren. “Dan kunnen we echt impact maken op het bord van de consument”, aldus Van der Sman.
Over Ruud van der Sman
Ruud van der Sman studeerde Technische Natuurkunde aan de TU Delft en begon zijn carrière als docent aan de hogeschool Utrecht. In 1999 promoveerde hij bij ATO-DLO (nu WFBR, onderdeel van WUR) op onderzoek naar warmte- en massatransport in verpakte rozen en aardappelen. Daarna combineerde hij een 50%-aanstelling als universitair docent bij Levensmiddelenproceskunde in Wageningen met zijn werk bij WFBR. Hier voerde hij mesoscopische simulaties uit van complexe vloeistofstromen in voedselverwerking, zoals emulsificatie en filtratie van suspensies, en ontwikkelde hij expertise in de fysica van eetbare, zachte materie. Als senior onderzoeker bij WFBR gebruikt hij zijn fundamentele kennis om om samen met de voedingsindustrie tot praktische oplossingen te komen voor gezonde, duurzame voeding. In 2019 werd hij benoemd tot bijzonder hoogleraar Modelling of Food Materials Engineering. Zijn inaugurele rede werd door de coronapandemie twee keer uitgesteld, maar vond uiteindelijk plaats op 13 december 2024.