Wat zijn ze waard, die nieuwe eiwitten?

Eiwitten: we kunnen niet zonder. Maar hoe goed zijn nieuwe eiwitten in staat om onze nutritionele behoefte te dekken, en hoe zit het als ze allerlei bewerkingen hebben ondergaan?

Eiwit is een essentiële macronutriënt in ons voedsel, want het is de leverancier van de aminozuren waar ons lichaam weer onze eigen eiwitten uit opbouwt. En een beetje voor de energie, ook dat nog... maar het gaat vooral om die aminozuren! De natuur, dus ook de mens, gebruikt 20 verschillende aminozuren om eiwitten te produceren. Van die 20 aminozuren kunnen gezonde mensen er 12 zélf aanmaken; de overige 8, die we de essentiële aminozuren noemen, moeten we uit ons voedsel opnemen. Het gehalte aan essentiële aminozuren in eiwitten en eiwitrijke producten is daarmee een belangrijk indicator voor de nutritionele kwaliteit. Maar dat is eigenlijk niet het hele verhaal... die essentiële aminozuren kunnen misschien wel in goede verhoudingen in een product zitten, maar ons darmstelsel moet ze er ook uit vrij kunnen maken, anders heb je er nog weinig aan. Daarmee is de verteerbaarheid van eiwitten in ons spijsverteringskanaal een minstens zo belangrijke kwaliteitsparameter.

Spijsvertering

Spijsvertering begint in de mond, met het kauwen en zetmeelafbraak door amylase, maar voor eiwitten zijn de maag en de dunne darm de belangrijkste ‘haltes’. Pepsine in de maag, en trypsine en chymotrypsine plus nog een aantal ‘kleinere spelers’ in de dunne darm, zijn de belangrijkste ‘werkpaarden’ om eiwitten in stukjes, peptiden, te knippen. Dan zijn het nog geen losse aminozuren; ook de ‘brush borders’, de microscopisch kleine ‘rafelranden’ van het darmepitheel, huisvesten nog een hele trits aan proteases die het finale knipwerk verrichten. Daarna kunnen de aminozuren via de darm in het bloed terecht komen en naar cellen getransporteerd kunnen worden.

Eiwitkwaliteit

De kwaliteit van eiwitten, in de zin van gehalte aan essentiële aminozuren en verteerbaarheid, van de dierlijke producten die we ‘traditioneel’ tot ons nemen is over het algemeen beter dan die van eiwitten uit plantaardige of eencellige bron (bijv. bacteriën en gisten). Wat betreft die aminozuren komt dat misschien omdat dieren, evolutionair, dichter bij ons staan. Het is echter heel goed mogelijk om dit ‘probleem’ op te vangen, door blends van eiwitten te maken waarbij de ene bron tekorten van een andere bron opvult. Een bekend voorbeeld zijn peulvruchten (relatief arm aan zwavelhoudende aminozuren en rijk aan lysine) en granen (waar dat juist omgekeerd ligt). De lagere verteerbaarheid van eiwitten en eiwitrijke producten is, in ieder geval voor een gedeelte, te wijten aan de aanwezigheid van zogenaamde ‘anti-nutritionele factoren’. Dit zijn in planten vaak secundaire metabolieten die bijdrage aan de afweer tegen vraat of pathogenen. Maar sommige remmen onze spijsverteringsenzymen, zoals de Bowman–Birk protease inhibitor in sojabonen. Daarnaast zitten eiwitten vaak in de cel verankerd en moeten plantencellen, die een nogal rigide celwand hebben, eerst goed stuk gemaakt worden voordat eiwitten vrijgemaakt kunnen worden. Intacte plantaardige cellen belemmeren dus het vrijmaken van de in potentie aanwezige aminozuren. Goede extractie van eiwit in een concentraat of isolaat kan daarom helpen de verteerbaarheid te vergroten. Dat geldt ook voor het alvast wat kleiner maken van de eiwitten met behulp van hydrolyse, waardoor verteringsenzymen vaak nog iets beter het eiwit in peptiden kunnen knippen. 

Hoe wordt verteerbaarheid gemeten

De ‘gouden standaard’ voor het meten van eiwitkwaliteit zijn de PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score) die langzaam vervangen wordt door de DIAAS (Digestible Indispensible Amino Acid Score). Bij beide methoden wordt het te meten eiwit aan een proefdier (meestal een rat bij PDCAAS of varken in geval van DIAAS) gevoerd. Na enige tijd wordt bepaald hoeveel van dat gevoerde eiwit NIET is opgenomen. Het verschil met de toegediende hoeveelheid wordt geacht te zijn opgenomen. Bij de PDCAAS wordt dat in de feces bepaald, bij de DIAAS op de overgang van dunne naar dikke darm. Zo kan dus worden bepaald hoeveel van de essentiële aminozuren worden opgenomen en welke beperkend zijn. Het eerste limiterend aanwezig aminozuur, ten opzichte van referentiewaarden die bepaald worden door de WHO, bepaalt vervolgens de score. Nadeel van de PDCAAS is dat er pas na de dikke darm wordt gemeten en dus de microbiota hebben ‘meegegeten’. De DIAAS geeft een zuiverder beeld van de verteringscapaciteit van het testorganisme, in dit geval dus vaak het varken. Het verteringsstelsel van varkens lijkt anatomische en fysiologisch wel op dat van een mens, maar het wordt maatschappelijk steeds moeilijker verteerbaar, om in de terminologie te blijven, om voor zoiets proefdieren te gebruiken. Er wordt dus hard gewerkt aan proefdiervrije alternatieven. Bij Wageningen Food & Biobased Research (WFBR) zijn er alternatieve strategieën beschikbaar om wetenschappelijk onderbouwde uitspraken over verteerbaarheid te kunnen doen.

Nieuwe ontwikkelingen 

Het meten van de aminozuursamenstelling van eiwithoudende producten (‘hoeveel en welke zitten er in’) is eenvoudig: eiwitten worden chemisch gehydrolyseerd tot losse aminozuren. Welke en hoeveel daarvan aanwezig zijn, wordt bepaald met bijv. HPLC, en dat is dat. 

Hun verteerbaarheid meten (‘komen ze eruit als we ze eten’) kunnen we in het lab simuleren met een in vitro-verteringssysteem, dat gebaseerd is op het internationaal geaccepteerde, gestandaardiseerde, ‘INFOGEST’-protocol. Dit systeem bestaat uit een maag- en een darmcompartiment; de omstandigheden kunnen zo worden gekozen dat de vertering van specifieke groepen, bijvoorbeeld kinderen of ouderen, zo goed mogelijk wordt benaderd. Na simulatie van een darmpassage kan op basis van de geanalyseerde aminozuren en gebruikmakend van de WHO-standaarden ook een in vitro DIAAS bepaald worden. Op dit moment worden data uit dit in vitro systeem vergeleken met waarden op basis van het varkensmodel en vergelijken we de data met gepubliceerde data verkregen met soortgelijke eiwitbronnen.

Daarnaast kunnen we ook eiwitvertering meten in mensen. Door vrijwilligers een eiwitrijk product te laten eten en vervolgens in de uren na inname te kijken naar het aminozuurprofiel in het bloed kunnen ook eiwitbronnen en -producten onderling met elkaar vergeleken worden met betrekking tot vertering en kwaliteit. Ook krijg je daarmee meer inzicht in de variatie in vertering tussen mensen en kan je nog beter onderbouwen dat een bepaald eiwitproduct een goede kwaliteit heeft voor een bepaalde doelgroep. 

Effecten op verteerbaarheid

Veel producten die op basis van eiwitten worden gemaakt en de consument bereiken, hebben tal van bewerkingsstappen ondergaan. Zulke bewerkingsstappen kunnen flinke effecten hebben op de eiwitstructuur, en daarmee op hun verteerbaarheid; zeker als daarbij thermische effecten optreden, zoals bij de bereiding van vleesvervangers. Als gevolg van thermische behandeling kunnen eiwitten (gedeeltelijk) ontvouwen, wat theoretisch hun vertering zou moeten bevorderen. Immers, de knippende enzymen ‘kunnen er beter bij’. Anderzijds vindt er, als er suiker in de buurt is tijdens de bewerking, vaak glycatie oftewel Maillardering plaats. Dat leidt tot modificatie van lysine. Daardoor kan een enzym als trypsine minder goed z’n werk doen, en dat remt de digestie. Ook aggregatie en eiwitstructurering die optreden bij de bereiding van vleesvervangers beïnvloeden de verteerbaarheid.

Kortom: verteerbaarheid van bewerkte eiwitten is de resultante van een flink aantal effecten. Er zal in de praktijk vastgesteld moeten worden of er limiterende factoren in het spel zijn. En zo ja, hoe dat op te lossen om toch een nutritioneel optimaal product te kunnen aanbieden, vergelijkbaar met het product op basis van dierlijk eiwit waar voedingsadviezen op zijn gebaseerd.

Conclusies

Het vervangen van dierlijke eiwitten door plantaardige in het humane menu is niet alleen maar simpel ‘eventjes vervangen’: er dient terdege nagedacht te worden over de aminozuursamenstelling en hoe goed die aminozuren beschikbaar komen na vertering. Er kan gedacht worden aan blends van alternatieve bronnen om de humane aminozuurbehoefte, en die van specifieke (risico)doelgroepen als kinderen en ouderen, adequaat te dekken. Een veelzijdig aanbod van eiwitten uit diverse bronnen, op de juiste manier bewerkt, is daarbij essentieel.

www.fbr.wur.nl

Beeld: Hoofdbeeld: ©sdecoret/shutterstock.com, beeld darmen: ©POLIGOONE/shutterstock.com