Technische Universität Graz
Rechbauerstrasse 12, 8010 Graz

Lebensmittelchemie und -technologie

Ziele/Motive/Ausgangslage

Die Lehrveranstaltung „Lebensmittelchemie und –technologie“ ist im 6 Semester des NAWI Graz Bachelorstudiums „Chemie“ (Pflichtfach) angesiedelt sowie als gebundenes Wahlfach im Masterstudiums NAWI Graz „Pflanzenwissenschaften“ (Fach II: Physiologie und Zellbiologie – Modul „Lebensmitteltechnologie“). Für den Besuch der Lehrveranstaltung sind keine in den Studienplänen vorgelagerten Lehrveranstaltungen Voraussetzung. Die Ansiedelung im 6. Semester des Chemiestudiums sowie im Masterstudium Pflanzenwissenschaften ermöglicht es allerdings, auf die Inhalte der Lehrveranstaltungen aus den Bereichen der Allgemeinen Chemie, Organischer Chemie und Naturstoffchemie zurückzugreifen. Auf die Notwendigkeit, über Grundlagenkenntnisse zur Chemie der Kohlenhydrate, Lipide und Proteine zu verfügen, wird auch in der LV Beschreibung hingewiesen.

 

Nachdem sich jede*r von uns durch die Zubereitung und Aufnahme von Nahrung täglich mit dem Thema Lebensmittel auseinandersetzt, verstehen wir uns alle als Expert*innen auf diesem Gebiet. Dazu kommt, dass der Bereich Ernährung – eben, weil er uns alle direkt betrifft – sehr emotional besetzt ist. Die in unendlichem Ausmaß verfügbare Information über das Internet zu den Themen Lebensmittel und Ernährung lässt häufig den sachlichen und fachlich fundierten Zugang zu diesem Thema vermissen.

Mit diesem Hintergrund ist es das vorrangige Ziel dieser Lehrveranstaltung, dass die Studierenden lernen, Lebensmittel als Matrizes mit hochkomplexer chemischer Zusammensetzung zu sehen und in weiterer Folge zu verstehen, warum Lebensmittelbestandteile während der Herstellung, Verarbeitung und Lagerung in verschiedene chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge eintreten. Durch die erworbene lebensmittelchemische und –technologische Fachkenntnis sollen die Studierenden lernen, Lebensmittel objektiv zu betrachten und die ablaufenden Prozesse entsprechend zu bewerten. Das soll einerseits dazu führen, ein Basisverständnis für Lebensmittel und deren chemische, technologische aber auch ernährungsphysiologische Eigenschaften zu entwickeln. Andererseits sollen die Studierenden nach Besuch der Lehrveranstaltung auch in der Lage sein, in den Medien adressierte lebensmittelrelevante Fragestellungen und „Lebensmittelskandale“ in ihrer Reichwerte fachlich und emotionslos zu bewerten.

 

Diese Lehrveranstaltung wurde bis zum Sommersemester 2019 als Frontalvorlesung unter Einbeziehung der Studierenden in Diskussionen in Präsenz gehalten. Der Ausbruch der Corona Pandemie im März 2020 erforderte eine ad hoc Umstellung auf eine Vorlesung im Distance Learning Format, die andere didaktische Hilfsmittel erforderte.

Kurzzusammenfassung des Projekts in deutscher Sprache

In der Vorlesung „Lebensmittelchemie und – technologie“ lernen die Studierenden, Lebensmittel als Matrizes mit komplexer chemischer Zusammensetzung zu sehen. Sie lernen zu verstehen, warum und wie Lebensmittelbestandteile während der Herstellung, Verarbeitung und Lagerung in chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge eintreten und wie die Eigenschaften der Grundnahrungsmittel dadurch beeinflusst werden. Durch die erworbene lebensmittelchemische und –technologische Fachkenntnis lernen die Studierenden, Lebensmittel objektiv zu betrachten und die ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse entsprechend zu bewerten. Dadurch wird einerseits ein Basisverständnis für Lebensmittel und deren chemische, technologische aber auch ernährungsphysiologische Eigenschaften entwickelt. Andererseits sollen die Studierenden auch in der Lage sein, in den Medien adressierte lebensmittelrelevante Fragestellungen und „Lebensmittelskandale“ in ihrer Reichwerte fachlich fundiert und emotionslos zu bewerten.

Die Lehrveranstaltung wurde konzipiert als klassische Frontalvorlesung, in der die Diskussion mit den Studierenden viel Raum erhält. Seit der Umstellung auf Distance Learning wird die Lehrveranstaltung als Live Stream gehalten, wobei auch hier darauf geachtet wird, dass es genügend Möglichkeiten zu Interaktion gibt. Über das webbasierte TeachCenter werden nicht nur die Vorlesungsunterlagen, sondern auch ergänzende Materialien wie Videos oder Podcasts zur Verfügung gestellt.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

It is the aim of the lecture ‚Food Chemistry and Technology’ to make the students understand that foods are matrices with complex chemical composition. The students need to learn why and how food components enter chemical and/or physical reactions during their production, further processing and storage and how these reactions impact food properties. With their knowledge in food chemistry and technology, the students shall be able to judge foods in an objective way and to evaluate the importance of observed chemical or physical reactions in foods. With their attendance in this lecture, the students should aim for a basic understanding of physical, chemical and nutritional properties of foods. Furthermore, students should become capable to judge food-related topics discussed in any type of media or ‘food scandals’ on a scientific basis.

 

Originally, this course was given as traditional lecture where a lot of time was dedicated to the discussion with the students. The COVID19 pandemic required the ad hoc transfer into the virtual space and the lecture is given as a live stream. However, interaction with the students via different ways is still regarded essential. In addition to the course material, further supportive material such as videos or podcasts are provided via the webbased TeachCenter.

Nähere Beschreibung des Projekts

1. Lehrinhalte:

Die Zubereitung und Aufnahme von Nahrungsmitteln ist täglicher Bestandteil unseres Lebens. Wir verstehen uns daher alle als Expert*innen auf diesem Gebiet. Dazu kommt, dass der Bereich Ernährung – eben, weil er uns alle direkt betrifft – sehr emotional besetzt ist. Die in unendlichem Ausmaß zugängliche Information über das Internet zu den Themen Lebensmittel und Ernährung lässt häufig den sachlichen und fachlich fundierten Zugang zu diesem Thema vermissen.

Mit diesem Hintergrund ist es vorrangiges Ziel dieser Lehrveranstaltung, dass die Studierenden der Chemie und der Pflanzenwissenschaften lernen, Lebensmittel als Matrizes mit hochkomplexer chemischer Zusammensetzung zu sehen und in weiterer Folge verstehen, warum Lebensmittelbestandteile während der Herstellung, Verarbeitung und Lagerung in verschiedene chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge eintreten und wie dadurch deren Eigenschaften beeinflusst werden. Durch die erworbene lebensmittelchemische und –technologische Fachkenntnis lernen die Studierenden, Lebensmittel objektiv zu betrachten und die ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse entsprechend zu bewerten. Das führt einerseits zur Entwicklung eines Basisverständnisses für Lebensmittel und deren chemisch-physikalische, technologische aber auch ernährungsphysiologische Eigenschaften. Andererseits sollen die Studierenden nach Besuch der Lehrveranstaltung auch in der Lage sein, in den Medien adressierte lebensmittelrelevante Fragestellungen und „Lebensmittelskandale“ in ihrer Reichwerte fachlich fundiert und emotionslos zu bewerten.

Das Stundenausmaß von 1,5 Semesterwochenstunden ist für eine umfassende Behandlung aller Lebensmittelgruppen und der daraus resultierenden Fragestellungen sehr knapp bemessen und die Lehrveranstaltungsinhalte müssen daher sehr genau gewählt werden. Als Ausgangsbasis werden die Lebensmittelhauptbestandteile (i.e., Wasser, Kohlenhydrate, Peptide, Lipide/Fettsäuren) sowie die mit diesen Hauptbestandteilen assoziierten Eigenschaften im Lebensmittel diskutiert. Weiters wird auf die wichtigsten lebensmittelchemischen Reaktionen (i.e. Maillardreaktion, Strecker-Abbau bzw. Streckerreaktion, Karamellisierungsreaktion, enzymatisch katalysierte Bräunungsreaktion sowie Lipidautoxidation, Gärungsformen) detailliert eingegangen. Um bereits an diesem Punkt den praxisrelevanten Bezug zu verschiedenen Lebensmitteln zu schaffen, ist es mir wichtig, die Bedeutung dieser Reaktionen anhand praktischer Beispiele zu erläutern.

Nach dem allgemeinen für nahezu alle Lebensmittelgruppen relevanten Teil werden die Chemie und Technologie der Grundnahrungsmittel Milch- und Milchprodukte, Fleisch- und Fleischwaren sowie Getreide- und Backwaren im Detail diskutiert. Als Abschluss - sozusagen „als Dessert“ zu Semesterende – werden die alkaloidhältigen Genussmittel Tee, Kaffee und Schokolade behandelt, da diese Produkte regelmäßig auf unserem Speiseplan stehen. Der Themenbereich Obst- und Gemüsetechnologie kann aus Zeitgründen in dieser Lehrveranstaltung leider nicht behandelt werden – diese werden in einer eigenen Lehrveranstaltung ‚Postharvest Technology‘ behandelt, auf die die Studierenden explizit hingewiesen werden.

Von rechtlicher Seite sind Lebensmittel in Österreich nicht nur über nationale Gesetze und Verordnungen, sondern auch durch EU-weit geltende Verordnungen geregelt (z.B. Aromastoffverordnung oder Zusatzstoffverordnung). Darüber hinaus sind die grundlegenden Eigenschaften und Zusammensetzung von Lebensmitteln im Österreichischen Lebensmittelbuch beschrieben. Der Umgang mit Vorgaben und Informationen aus diesen Regelwerken ist ein weiterer wichtiger Punkt in dieser Vorlesung und wird anlassbezogen im Kontext mit der jeweiligen Lebensmittelgruppe beleuchtet.

 

2. Lehrmethode und didaktisches Konzept

Aufgrund der hohen Studierendenzahl (ca. 200 Studierende pro Semester) war diese Vorlesung ursprünglich als Frontalvorlesung konzipiert. Bedingt durch die COVID19 Pandemie im Sommersemester 2020 musste diese Lehrveranstaltung ad hoc auf eine Veranstaltung im Distance Learning umgestellt werden und wird auch im Sommersemester 2021 als Live Stream über das Konferenztool Webex abgehalten.

Die Basis der Vorlesung bieten die Power Point Präsentationen, die den Studierenden vor der Lehrveranstaltung über das webbasierte TeachCenter zur Verfügung gestellt werden. Um zu demonstrieren, wie man mit dem Österreichischen Lebensmittelbuch arbeitet oder wie man relevante Informationen in EU Verordnungen findet, wird in der Vorlesung auf diese Dokumente/Webseiten zugegriffen und das Suchen & Finden der Informationen anhand der behandelten Fragestellungen demonstriert. Trotz der großen Zahl der Studierenden ist es mir ein Anliegen, auf Fragen der Studierenden unmittelbar einzugehen. Der Diskussion der aktuellen Themen mit Studierenden wird entsprechend viel Zeit eingeräumt und stellt einen wichtigen Teil dieser Lehrveranstaltung dar. Diese Lehrveranstaltung wird von mir im Webex Live-Stream gehalten – die Studierenden haben dabei jederzeit die Möglichkeit, zum Beispiel durch „Handheben“ den Vortrag zu unterbrechen und Fragen zum Thema zu stellen. Diese Fragen können auch im Chat gestellt werden – ich versuche, den Chat im Laufe der Lehrveranstaltung im Auge zu behalten und dort gepostete Fragen unmittelbar aufzugreifen. Nach der Lehrveranstaltung bleibe ich immer noch einige Minuten im Hörsaal bzw. im virtuellen Raum – die Möglichkeit, nach der eigentlichen Lehrveranstaltung noch Fragen zu stellen, wird von den Studierenden sehr gerne angenommen. Das webbasierte TeachCenter bietet weiters ein Forum an, über das die Studierenden zu Inhalten der Lehrveranstaltung kommunizieren können und auch mich als Lehrende kontaktieren können.

Durch die große Vielfalt an lebensmittelchemischen und –technologischen Vorlesungen und Kursen, die ich über die letzten Jahre in unterschiedlichem Kontext halten durfte, verfüge ich über ein großes Repertoire an Vorlesungsunterlagen, auf die ich bei Bedarf (z.B. anlassbezogen durch die Diskussion mit den Studierenden) ad hoc zugreifen kann. Diese ergänzenden Unterlagen werden unmittelbar nach der Vorlesung für die Studierenden zur Verfügung gestellt. Ergänzende Materialien wie fachbezogene Videos, Podcasts, pdfs etc werden über das TeachCenter zur Verfügung gestellt. Diese zusätzlichen Materialien dienen in vielen Fällen der Veranschaulichung von (technologischen) Prozessen und liefern vertiefende Informationen zu den behandelten Themen.

Sollten im Zeitraum der Lehrveranstaltung so genannte Lebensmittelskandale auftreten oder aus aktuellem Anlass in den Medien beispielsweise über die Schädlichkeit von bestimmten Lebensmittelbestandteilen berichtet werden, ist es mir wichtig, diese Themen unmittelbar aufzugreifen und anlassbezogen in der Lehrveranstaltung zu behandeln. In diesem Zusammenhang ist es mir sehr wichtig, dass die Studierenden die Homepages der wichtigsten nationalen und internationalen Einrichtungen kennen (z.B. die Homepages der AGES, European Food Information Council oder des Bundesinstituts für Risikobewertung), über die sie fachlich fundierte und meist gut aufbereitete Informationen zu relevanten Fragestellungen beziehen können. Das erleichtert den Studierenden v.a. in Hinblick auf Fragestellungen, die ich aus zeitlichen Gründen nicht in der Vorlesung behandeln konnte, sachlich richtige und fachlich fundierte Kenntnis zu erlangen.

Trotz der Komplexität der Lebensmittelmatrizes dürfen Lebensmittel aus meiner Sicht in dieser Lehrveranstaltung keine abstrakten Matrizes darstellen. Es ist mir daher sehr wichtig, verschiedene Sachverhalte anhand praktischer Beispiele aus der Küche zu beschreiben und somit vor Augen zu führen, dass es sich dabei nicht um abstrakte Sachverhalte handelt, sondern um Substrate, mit denen wir laufend konfrontiert sind.

Diese von mir gewählte Art des Lehrens im Fach Lebensmittelchemie und –technologie soll einerseits fachliches Wissen für die Studierenden der Fächer Chemie und Pflanzenwissenschaften vermitteln. Andererseits sollen die Studierenden auch zu bewussten Konsument*innen in einer sich sehr dynamisch entwickelnden Konsumwelt ausgebildet werden. Nachhaltigkeit und Regionalität sind die aktuellen Schlagworte in dieser Branche – die Studierenden sollen nach Besuch und nach positivem Absolvieren dieser Lehrveranstaltung gelernt haben, diese Begriffe im Kontext „Lebensmittel“ entsprechend zu bewerten.

Mehrwert

Aus diesem Projekt ergibt sich Mehrwert auf zwei inhaltlich völlig unterschiedlichen Ebenen:

- auf der Ebene des Lernens für Studierende: durch die Umstellung von Präsenzlehre auf Lehre in den virtuellen Raum bedingt durch die Corona Pandemie werden die Unterlagen für die Studierenden noch besser aufbereitet. Zusätzliche Materialien auf Basis von Internetseiten, Videomaterial und Podcasts werden über das moodle basierte TeachCenter zur Verfügung gestellt. Das Erarbeiten der Lehrveranstaltungsinhalte in Vorbereitung zur Prüfung wird durch diese Zusatzmaterial für die Studierenden deutlich erleichert.

- auf inhaltlicher Ebene: als Konsument*innen sind wir laufend mit Fragestellungen bzgl. Lebensmittel und deren Herstellung konfrontiert. Die Studierenden lernen in dieser Lehrveranstaltung, relevante Fragestellungen wie beispielsweise Massentierhaltung, Regionalität, Bio-Lebensmittel, vegetarische/vegane Ernährungsformen etc. mit fachlich fundiertem Wissen zu bewerten. Ich fordere die Studierenden auch explizit dazu auf, derartige Fragestellungen auch in ihrem privaten Umfeld auf Basis des erworbenen Fachwissens zu diskutieren. Die Studierenden wirken somit als Multiplikator*innen - die in der Lehrveranstaltung erworbenen Kenntnisse leisten damit einen gesellschaftlicher Mehrwert.

Übertragbarkeit/Nachhaltigkeit

Dieses Konzept der Lehrveranstaltung ist auf jede Vorlesung übertragbar, vor allem auf solche, die über einen eindeutigen Praxisbezug verfügen.

In der Lehrveranstaltung "Lebensmittelchemie und -technologie" werden zumindest Teile des Konzeptes längerfristig eingesetzt. Die Nutzung verschiedener Tools (TeachCenter, Videomaterial, Podcasts) , die ad hoc aufgrund der Corona Pandemie zum Einsatz kamen, werden auch zukünftig eingesetzt, da sie einen eindeutigen Mehrwert für die Lehrveranstaltung darstellen. Neue oder weiterentwickelte Elemente des e-Learnings, an denen aktuell auch aufgrund der Corona Pandemie und des damit verbundenen Distance Learning gearbeitet wird, werden verfolgt und ggf. auch zukünftig in dieser Lehrveranstaltung implementiert.

Aufwand

Diese Lehrveranstaltung musste im Sommersemester 2020 ad hoc auf Distance Learning umgestellt werden. Das Konzept der Frontalvorlesung konnte nicht direkt auf das Distance Learning umgelegt werden. Diese Umstrukturierung erforderte signifikanten zeitlichen Mehraufwand.

Das Abhalten der Lehrveranstaltung aus dem Home Office erforderte zusätzliche Investitionen in die Hardware vor Ort, um ausreichende Bandbreite sowie technische Hilfsmittel (z.B. hochqualitative Headset, Webcam, zweiter Bildschirm) für einen Live Stream zur Verfügung zu haben.

Positionierung des Lehrangebots

Bachelorstudium NAWI Graz Chemie (Pflichtfach)

Masterstudium NAWI Graz Pflanzenwissenschaften (Wahlpflichtfach)

Links zu der/den Projektmitarbeiter/innen
Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2021 nominiert.
Ars Docendi
2021
Kategorie: Methoden des Distance Learning und deren nachhaltiger Einsatz
Hochschullehrpreis 2020
Kategorie: Preis für Exzellente Lehre
Link zum Hochschulpreis
Ansprechperson
Barbara Siegmund, assoc. Prof. DI Dr. techn.
Institut für Analytische Chemie und Lebensmittelchemie
0316-873-32506
Nominierte Person(en)
Barbara Siegmund, assoc. Prof. DI Dr. techn.
Institut für Analytische Chemie und Lebensmittelchemie
Themenfelder
  • Neue Medien
  • Didaktische Methode
  • Employability
Fachbereiche
  • Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik/Ingenieurwissenschaften