Abstract The application of emerging, novel processing techniques such as high hydrostatic pressure or pulsed electric fields can be utilized to replace, enhance or modify conventional techniques of food production. In addition to quality improvements and consumer benefits by gentle microbial inactivation and improvement of mass transfer processes, their potential to improve energy efficiency and sustainability of food production will be discussed within this review. Keywords: Pulsed electric fieldsHigh pressureEnergy efficiencySustainabilityNon-thermal processing Acknowledgments The authors wish to acknowledge that part of this work has been supported by EC projects (FAIR CT96-1175, FAIR CT97-3044, W.I.R.E.S. EVK1-CT-2000-00050), the German Ministry for Education and Research (BMBF 0330089 and 0330090), the German Research Foundation (DFG Kn 260/6-1 and KN 260/11-3), and by the Research Association of the German Food Industry (FEI e.V.), the German Federation of Industrial Research Associations (AiF e.V.), and the German Ministry of Economics (Project. No. 10611 N). Notes 19. Fincan, M. Pulsed Electric Field Treatment of Plant Tissue. Ph.D.-Thesis. Department of Food Engineering. Lund University, 2003, Lund, Sweden 62. Toepfl, S.; Heinz, V.; Knorr, D. Optimization of pulsed electric field treatment for liquid food pasteurization. European Pulsed Power Symposium 2004, Hamburg, Germany, Shaker Verlag: Aachen, Germany 69. Koners, U.; Toepfl, S.; Heinz, V.; Camacho, P.; Ginestet, P.; Knorr, D. Application of pulsed electric field treatment for sludge reduction on waste water treatment plants, 2nd European Pulsed Power Symposium, Hamburg, Germany, 2004, Shaker Verlag: Aachen, Germany 71. Halbach, U.; Eichhorn, U.; Hallbach, M.; Behlke, A. Abwasserentsorgung in Brandenburg. U. u. R. d. L. B. Ministerium für Landwirtschaft. Potsdam, Ministerium für Landwirtschaft, Umweltschutz und Raumordnung des Landes Brandenburg: 2003, 61

Food systems are at the heart of at least 12 of the 17 Sustainable Development Goals (SDGs). The wide scope of the SDGs call for holistic approaches that integrate previously "siloed" food sustainability assessments. Here we present a first global-scale analysis quantifying the status of national food system performance of 156 countries, employing 25 sustainability indicators across 7 domains as follows: nutrition, environment, food affordability and availability, sociocultural well-being, resilience, food safety, and waste. The results show that different countries have widely varying patterns of performance with unique priorities for improvement. High-income nations score well on most indicators, but poorly on environmental, food waste, and health-sensitive nutrient-intake indicators. Transitioning from animal foods toward plant-based foods would improve indicator scores for most countries. Our nation-specific quantitative results can help policy-makers to set improvement targets on specific areas and adopt new practices, while keeping track of the other aspects of sustainability.

The emergence of insect production as a source of sustainable protein, aimed to substitute traditional feeds and foods, indicates the need to perform their environmental impact assessment with a holistic approach and on a fair functional basis. The study aims at life cycle assessment of insect production at industrial level and further insect biomass processing for feed and food purposes. In order to identify a relative sustainability state of insect-based products, the results of life cycle assessment are compared to the appropriate benchmarks (protein feeds, whey protein powder, and chicken meat). Current study includes an analysis based on industrial insect production data, with further scenarios modelling based on data from industries, databases and literature. It is indicated that environmental performance of insect based feed could be beneficial, provided that suitable diet is selected. Protein diets are responsible for high environmental impacts and high insect yields, while the utilization of manure is environmentally beneficial, but does not result in high yields. Low value food processing by-products (distilled grains) and high-impacting waste streams use for insect growing are confirmed to be among the best strategies for sustainable feed production. The production of insect-based protein powder and meat substitute, based on food by-products, is 2–5 times more environmentally beneficial than that of traditional products. The need for extended studies of different insect species use in combination with identified beneficial options is highlighted.

The lack of protein sources in several parts of the world is triggering the search for locally produced and sustainable alternatives. Insect production is recognized as a potential solution. This study is a life cycle assessment (LCA) of food industry side streams transformation via Hermetia illucens into intermediate products applicable for feed and food purposes. It relies on attributional modelling for the estimation of the most impacting stages of insect production and on consequential modelling for the estimation of potential benefits or risks for the agri-food system. The consequential LCA included effects on the market, associated with upstream increase in feed (increase in commercial feed production) or downstream availability of insect product (substitution of fertilizer, protein concentrate for feed or chicken meat). Attributional and consequential LCAs are followed by sensitivity analyses, which identify the most promising directions towards sustainable insect production and estimate the magnitude of impact reductions if those directions are pursued by the industry. Analyses of the existing pilot process largely correspond with other findings in the literature, indicating fresh insect biomass is almost twice more sustainable than fresh chicken meat. Produced at pilot scale, protein concentrate (insect meal) while being competitive against animal-derived (whey, egg protein, fishmeal) and microalgae, has higher environmental impacts than plant-based meals. Further scenarios illustrate strategies for more sustainable use of environmental resources providing guidance for producers and funding agencies to direct the industry to an impact profile that is lower, than many existing protein sources.

Reducing food waste can contribute positively towards multiple sustainable development goals (SDGs) but the differences in the food waste across countries in terms of embedded nutrients and environmental impacts is not well-known. Here we assess the value of daily per capita food waste of 151 countries using two recent indicators for embedded nutrition losses (wasted nutrient days and wasted daily diets) and five indicators for environmental impacts. Globally, on average, 65 kg of food is wasted per year by one person of which 25% is through wasted vegetables, 24% through cereals and 12% through fruits. Daily wasted amounts of vitamin C, K, Zinc, Copper, Manganese and Selenium are especially high representing 25-50% of their daily dietary recommended intake (DRI) value. Cereals, fruits and vegetables are the three major food groups contributing the most to wasted nutrients followed by meat, dairy and eggs that contribute substantially to the wasted calcium, choline, riboflavin, zinc, and vitamin B12. Global average amount of food waste per capita per year contains 18 healthy diets meaning it can fulfil the DRIs of 25 nutrients for one person for 18 days. The embedded environmental footprints in average person's daily food waste are: 124 g CO2 eq., 58 Litre freshwater use, 0.36 m2 cropland use, 2.90 g nitrogen and 0.48 g phosphorus use. Cereals, meat, and sugar are major food groups contributing to environmental impacts. Our results show that different countries have widely varying nutrients and environmental footprints embedded in their food waste entailing country-specific waste reduction interventions.

A key challenge for black soldier fly larvae (BSFL) treatment is its variable reliability and efficiency when applied to different biowastes. Similar to other biowaste treatment technologies, co-conversion could compensate for variability in the composition of biowastes. Using detailed nutrient analyses, this study assessed whether mixing biowastes to similar protein and non-fibre carbohydrate (NFC) contents increased the performance and reduced the variability of BSFL treatment in comparison to the treatment of individual wastes. The biowastes examined were mill by-products, human faeces, poultry slaughterhouse waste, cow manure, and canteen waste. Biowaste formulations had a protein-to-NFC ratio of 1:1, a protein content of 14-19%, and a NFC content of 13-15% (dry mass). Performance parameters that were assessed included survival and bioconversion rate, waste reduction, and waste conversion and protein conversion efficiency. In comparison to poultry feed (benchmark), vegetable canteen waste showed the best performance and cow manure performed worst. Formulations showed significantly improved performance and lower variability in comparison to the individual wastes. However, variability in performance was higher than expected for the formulations. One reason for this variability could be different fibre and lipid contents, which correlated with the performance results of the formulations. Overall, this research provides baseline knowledge and guidance on how BSFL treatment facilities may systematically operate using biowastes of varying types and compositions.

Plant-based meat analogs are the rising stars of the food industry as they promise to mimic the experience of eating meat without animals. They are popular due to their meat-like fibrous structures and typically obtained via high-moisture extrusion cooking. Texturization is believed to mainly take place during the solidification in a cooling die attached to the end of the extruder. However, the mechanisms behind this texturization are not fully elucidated yet. This work presents in situ studies of fiber evolution within a custom-designed extruder cooling die by small-angle neutron scattering on a length scale from 1.3 to 436 nm. The measurements demonstrated that macroscopic fibrous structures did not emerge from unfolding, elongation and orientation on molecular level. This contradicts existing hypothesis of the structuring mechanism underlying the meat-like fibers. Instead, the scattering patterns indicate the presence of densely packed protein nano-aggregates of around 40 nm consisting of globular proteins with a diameter of 9 nm. Based on that, chain-like arrangement of protein nano-aggregates, fractures of the viscoelastic mass in the flow field and sharp temperature-dependent solidification are proposed as underlying mechanisms for macroscopic fiber formation.

The major challenge in employing high pressure (HP) at moderate temperature for sterilization is the remarkable resistance of bacterial spores. High isostatic pressure can initiate spore germination, enabling subsequent inactivation under mild conditions. However, not all spores could be triggered to germinate under pressure at temperatures ≤80°C so far. In this study, germination treatment combinations were evaluated for